BR112020013360B1

BR112020013360B1 - Método de fabricação de um produto fibroso em multicamadas, produto fibroso em multicamadas e uso do produto fibroso em multicamadas

Info

Publication number: BR112020013360B1
Application number: BR112020013360-4A
Authority: BR
Inventors: Karita Kinnunen-Raudaskoski; Marja Juvonen; Esa Torniainen; Martin HÄGGBLOM; Tuomas Mustonen
Original assignee: Paptic Oy
Priority date: 2017-12-31
Filing date: 2018-12-31
Publication date: 2023-12-05
Also published as: BR112020013360A2; AU2018398970A1; CN112041159A; US20220307201A1; PL3732040T3; US11371188B2; KR20200125929A; RU2020123216A; US20200331231A1; FI20176206A1; US11828025B2; EP3732040B1; EP3732040C0; ES2950677T3; CA3086419A1; JP7472023B2; EP4335638A2; WO2019129934A1; RU2020123216A3; AU2018398970B2

Abstract

A presente invenção se refere a um produto de fibra em multi-camadas e um método de produção destes tipos de produtos. O presente produto compreende uma primeira camada (12) consistindo principalmente de fibras naturais e uma segunda camada, selada termicamente (14) localizada no topo da primeira camada. A camada selada termicamente (14) consiste principalmente de fibras ou partículas termoplásticas sintéticas. De acordo com o método da presente invenção, a camada selada termicamente (14) é trazida para a primeira camada (12) já durante o processo de formação de rede, as primeira e segunda camadas sendo formadas e juntas em um processo de formação de espuma. Com a presente invenção, é possível diminuir a quantidade de materiais plásticos nos materiais de acondicionamento tendo propriedades de selagem térmica.

Description

Campo da Invenção

[001] A presente invenção refere-se a um método de fabricação de um produto fibroso em multicamadas que compreende pelo menos duas camadas sobrepostas.

[002] Em um método da presente invenção, uma camada de base compreendendo principalmente fibras naturais é formada em um processo de formação de rede e uma camada de selagem térmica é colocada sobre a camada de base a fim de preparar um produto de fibra de multicamadas.

[003] A presente invenção refere-se também a um produto fibroso em multicamada produzido pelo método de fabricação deum produto fibroso em multicamada.

Descrição da Técnica Relacionada

[004] Os consumidores atualmente requerem soluções de embalagem crescentemente amigáveis ao meio ambiente. Por esta razão, para muitas correntes de varejo e proprietários de produtos, papel e papelão são materiais de embalagem preferidos porque esses produtos são obtidos a partir de matérias primas renováveis e são prontamente reciclados. Muitas embalagens que requerem, por exemplo, boas propriedades de barreira contra oxigênio, água e graxas são dotadas de camadas de materiais que têm propriedades de selagem térmica. Por esta razão, laminados de papel-plástico são frequentemente usados para embalar doces e produtos de padaria, tais laminados sendo fabricados por revestimento por extrusão de papel ou por laminação de papel junto com películas plásticas utilizando cola fria ou quente.

[005] Devido à ligação de películas de extrusão a substratos de papel ou papelão ou a um aumento requerido na resistência da película laminada, a proporção de plásticos nesses laminados de película é frequentemente dezenas de por cento e, portanto, os materiais são difíceis de polpa, e a reciclagem é frequentemente baseada na recuperação de calor por combustão. Por exemplo, no revestimento de extrusão de papel, a espessura mínima de película plástica é usualmente de cerca de 15 um, uma vez que uma película mais fina do que a espessura indicada torna difícil obter aderência suficiente da película ao papel.

[006] Por outro lado, por laminação, é difícil fixar películas que têm uma espessura menor que 20 um, já que a película deve ser autossustentável no processo de laminação.

[007] FI126474 B revela um produto que compreende uma matriz de fibra natural, na qual fibras termoplásticas podem ser incorporadas como fibras reforçadoras, conferindo assim propriedades de selagem térmica do produto. Entretanto, a quantidade de tais fibras reforçadoras misturada à matriz deve ser relativamente alta para proporcionar uma boa selagem térmica suficiente.

[008] Po r exemplo, devido às desvantagens mencionadas acima dos presentes processos e materiais de conversão, os materiais de papel de vedação térmica atuais compreendem uma quantidade relativamente grande de plásticos que prejudica a reciclagem dos materiais. Além disso, a fabricação desses materiais requer em princípio uma ou mais etapas de processo extra, o que aumenta os custos.

[009] Além disso, produtos de vedação térmica com base em películas plásticas não são respiráveis. Entretanto, muitos produtos embalados, por exemplo, produtos pulverulentos, requerem capacidade de respiração da embalagem devido à eficácia da linha de embalagem. Para muitos produtos, tais como têxteis e móveis, a aeração ou ventilação durante o armazenamento e transporte é desejável. Produtos de padaria, tais como pão, benefício de embalagens respiráveis, porque irão encurtar os tempos de entrega, eliminando a necessidade de resfriamento dos produtos antes da embalagem.

Sumário da Invenção

[0010] Constitui um objetivo da presente invenção eliminar pelo menos alguns dos problemas associados com a técnica e proporcionar um novo tipo de produto de selagem térmica e um método para fabricar um produto de fibra de selagem térmica.

[0011] Em particular, é um objetivo melhorar a reciclabilidade de materiais do tipo de papel de vedação térmica por redução da quantidade de materiais termoplásticos incorporados nos produtos e pelo aumento da eficiência de custo da fabricação de materiais de embalagem recicláveis.

[0012] Um objetivo adicional da presente invenção é o de fornecer um método pelo qual novos produtos de extremidade permeáveis a calor e permeáveis a ar possam ser produzidos.

[0013] De acordo com a presente invenção, sobre uma camada de substrato, principalmente com fibras naturais, é formada uma camada de selagem térmica compreendendo principalmente fibras sintéticas ou partículas, especialmente fibras sintéticas longas.

[0014] Descobriu-se na invenção que tal camada de fibra de selagem térmica separada permite uma espessura de camada total consideravelmente mais fina e assim uma menor quantidade total de material sintético. Por outro lado, são providos materiais que podem ser unidos com uma vedação térmica que é tipicamente mais forte do que aquela obtida para películas laminadas ou laminados de extrusão convencionais e também uma vedação térmica mais forte do que aquela obtida para produtos onde a mesma quantidade de fibras sintéticas ou, partículas são igualmente incorporadas na camada de base.

[0015] No método de acordo com a presente invenção, uma camada, em particular uma camada de selagem térmica, é colocada sobre a camada de substrato já na etapa de formação da rede, pelo que a camada de fibra de selagem térmica é fortemente ligada à camada de substrato sem a necessidade de quaisquer etapas ou linhas de processo inteiramente separadas.

[0016] De acordo com a presente invenção, de preferência, pelo menos uma das camadas, em particular pelo menos uma camada de substrato ou pelo menos uma camada de selagem térmica, ou ambas, são formadas por formação de espuma.

[0017] Vantagens consideráveis são obtidas por meio da presente invenção.

[0018] Em particular, por meio da invenção é possível reduzir significativamente a proporção de plástico dos novos materiais com até 75%, em comparação com laminados de papel-plástico comumente usados como materiais de embalagem. Isto é devido ao fato de que uma camada de selagem térmica rica em fibra ou partícula pode ser produzida como uma estrutura muito fina que se fixa na etapa de formação da rede firmemente à camada de substrato do produto. Assim, a invenção permite a fabricação de materiais multicamada que são mais fáceis de reciclar. Uma vez que a invenção remove um processo de refino separado da cadeia de produção, a invenção também permite a fabricação de materiais de vedação térmica de custo eficaz.

[0019] Além disso, em comparação com os produtos de imitação de plástico existentes nos quais as fibras termoplásticas sintéticas foram misturadas igualmente à matriz de fibra inteira, descobriu-se que as vedações térmicas de acordo com a presente invenção têm até 60% mais fortes com os mesmos materiais de partida e quantidade total de material. Isto permite o uso de quantidades ainda menores de materiais plásticos, permitindo assim reciclagem mais fácil de materiais e ainda a fabricação de junções fortes, que é essencialmente importante na indústria de embalagem.

[0020] Comparado com produtos fabricados por métodos de laminação ou revestimento por extrusão, é obtida uma vantagem de que o produto é respirável, já que em adição à camada de base, a camada de selagem térmica da estrutura de fibra pode ser implementada como estrutura respirável, diferentemente das películas autocontidas.

[0021] De preferência, tanto a camada de base como a camada de selagem térmica são formadas e ligadas entre si no processo de formação de espuma quando o teor de matéria seca do produto é ainda baixo, por exemplo, 35% ou menos. A vedação das camadas pode ser reforçada por adição de um aglutinante às camadas ou pelo menos à sua zona de interface. O aglutinante usado é, de preferência, termicamente vedável, quando a necessidade de material de fibra sintética ainda diminui. Por outro lado, uma interconexão suficientemente forte pode ser assegurada por calandragem em uma pressão e temperatura suficientes.

[0022] A espessura da camada de selagem por calor é tipicamente consideravelmente menor do que a da camada de base, a camada de selagem térmica tendo uma gramatura de 15 g/m2 ou menos, de preferência, 10 g/m2 ou menos, mais preferivelmente 5 g/m2 ou menos.

[0023] A espessura absoluta da camada de selagem térmica é, de preferência, de 10 um ou menos, por exemplo, de 2 a 10 um, que é significativamente menor que o que é possível para a obtenção de produtos de selagem térmica convencionais.

[0024] A seguir, as modalidades preferidas da presente invenção serão examinadas mais proximamente com base nos desenhos anexos.

Breve Descrição dos Desenhos

[0025] A figura 1A mostra uma vista em corte transversal da estrutura de um produto de fibra multicamada de camadas duplas de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[0026] A figura 1B mostra uma vista em corte transversal da estrutura de um produto de fibra multicamada de três camadas de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[0027] A figura 1C mostra uma vista em seção transversal da estrutura de um produto de fibra multicamada de acordo com uma modalidade da presente invenção, em que a estrutura da camada base e a camada de selagem térmica são parcialmente misturadas entre si a fim de fortalecer a ligação entre as camadas.

[0028] As figuras 2A e 2B mostram fluxogramas do método de fabricação de acordo com A presente invenção de acordo com duas modalidades da presente invenção.

[0029] A figura 3 mostra os resultados dos testes de resistência descritos no exemplo 1 como um gráfico.

Modalidades

[0030] O termo “camada consistindo principalmente em X” (ou "essencialmente compreende") no presente contexto significa que a dita camada compreende pelo menos 50% em peso de material X.

[0031] O termo "selagem térmica" refere-se a uma estrutura e material que é capaz de formar uma vedação permanente sob influência ou calor e pressão pelo menos com outra estrutura e material similar.

[0032] Os termos "processo de formação de rede" e "'" formam um suporte para a formação de uma estrutura à base de fibra semelhante a tecido por meio de um processo de deposição a úmido onde matérias-primas contidas no produto final são introduzidas no fio na forma de uma lama aquosa ou uma espuma, elas são formadas ou formadas em uma rede fibrosa que é seca em uma seção de secagem de uma máquina de papel ou papelão para fornecer a matriz fibrosa final. O termo "formação de espuma" significa, em particular, o método descrito em FI126474.

[0033] O termo "fibra", quando usado para fibras sintéticas, geralmente significa fibras tendo um comprimento de pelo menos 1 mm.

[0034] O termo "folha de multicamadas" é constituído por um produto fibroso de multicamadas que representa uma rede ou produto fibroso que é formado por pelo menos duas camadas sobrepostas de fibras. Pode haver uma pluralidade de tais camadas sobrepostas, tipicamente de 2 a 10, em particular 2 ou 3, de Preferência, pelo menos uma das camadas formando a superfície da rede multicamada ou produto é formada por uma camada de selagem térmica. Em uma modalidade, a camada adjacente à camada de selagem térmica é uma camada de substrato que tipicamente não tem propriedades de vedação térmica por si mesma. Além das camadas fibrosas, pode haver também uma camada superficial que confere propriedades pré-selecionadas, por exemplo, de hidrofobicidade, aos produtos em camadas.

[0035] Os comprimentos de fibra de fibra e os comprimentos médios de fibra são expressos em termos de média ponderada de comprimento. Comprimento médio ponderado da fibra é calculado como a soma de comprimentos de fibra individuais quadrados dividido pela soma dos comprimentos de fibra individuais.

[0036] Conforme aparecerá a partir do acima, no método de fabricação de uma modalidade preferida, a camada de selagem térmica de um material de papel é colocada sobre o produto já no estágio de fabricação para fornecer um produto multicamada. Tal produto fibroso multicamada é composto por uma primeira camada, por exemplo, uma camada base, principalmente compreendendo fibras naturais, tais como polpa de entrada, polpa mecânica, polpa semimecânica, fibras recicladas ou qualquer combinação destas, e uma segunda camada, isto é, a camada de selagem térmica, que compreende principalmente fibras sintéticas, poliolefinas ou combinações das mesmas, é formada sobre a primeira camada no processo de formação da rede.

[0037] Em uma modalidade, um método de fabrico de um produto fibroso de multicamadas que compreende pelo menos duas camadas sobrepostas é obtido em um processo de formação de rede, em particular por formação de espuma. Na modalidade - uma primeira camada contendo principalmente fibras naturais é fornecida, e - uma segunda camada contendo fibras sintéticas ou partículas fornecidas, - a primeira e a segunda camadas sendo dispostas em relação de sobreposição. A segunda camada é capaz de conferir propriedades de selagem térmica ao produto fibroso.

[0038] Em uma modalidade, - a primeira camada é formada em uma rede a partir de uma primeira lama tendo uma primeira composição, e - a segunda camada é aplicada sobre a rede formada pela primeira camada a partir de uma segunda lama tendo uma segunda composição para formar uma rede multicamada.

[0039] As primeira e segunda composições diferem entre si, por exemplo, com relação ao teor de pelo menos um componente selecionado dentre fibras, polímeros, aditivos e água.

[0040] De preferência, pelo menos um, em particular, ambas as composições contêm agentes espumantes.

[0041] Em uma modalidade, a primeira e a segunda camadas são formadas e unidas em um processo de formação de espuma utilizando uma caixa de entrada de multicamadas.

[0042] De acordo com uma modalidade, o presente produto de fibra de multicamadas é fabricado utilizando tecnologia de formação de espuma, pelo menos para a produção da camada de base e, de preferência, também para a produção da camada de selagem térmica e interligação das camadas. Em geral, a tecnologia é descrita em publicações FI 126474 B e FI 126092 B. A formação de espuma permite a distribuição uniforme de fibras sintéticas longas também em camadas finas, e assim um produto final de alta qualidade.

[0043] Em uma modalidade, a formação de espuma do presente produto multicamada é realizada utilizando uma única unidade de formação à qual as correntes de espuma são alimentadas em camadas ou em seções.

[0044] A unidade de formação pode ser horizontal ou vertical. Por exemplo, em uma rede de duas camadas, uma corrente de espuma forma a rede de base. A matéria seca dessa corrente compreende principalmente fibras naturais. A outra camada de formação que forma a camada de vedação compreende principalmente fibras termoplásticas.

[0045] Geralmente, a formação de espuma que forma alta consistência do suprimento (alto teor de matéria seca da lama) pode ser mantida. Tipicamente, na presente tecnologia, a consistência na caixa de entrada é maior do que 0,1% em peso, particularmente maior do que 0,5% em peso e até cerca de 3% em peso.

[0046] Em uma modalidade preferida, uma parte do material de partida é primeiramente formada em uma rede de base plana contendo água que compreende uma primeira fase de água e uma primeira fase de fibra compreendendo principalmente fibras naturais. Em particular, a rede é formada por formação de espuma, conforme descrito abaixo, pela dispersão das fibras em uma espuma ou um líquido espumante de água e pelo menos um agente espumante. A camada de selagem térmica é ligada à rede de base como uma rede parcial ou como uma dispersão, em particular como uma rede parcial espumada ou como uma dispersão espumada, compreendendo uma segunda fase de água e uma segunda fase de fibra ou de partículas compreendendo principalmente fibras sintéticas ou partículas ou combinações das mesmas, e permitindo que as fibras sintéticas e quaisquer partículas da segunda fase de fibra se infiltrem pelo menos parcialmente entre as fibras naturais da primeira fase de fibra.

[0047] A rede em multicamadas úmida resultante é seca para remover a água, pelo que as fibras naturais e as fibras sintéticas formam uma matriz de fibras em camadas. Na mesma conexão, um ou mais aglutinantes podem ser aplicados à primeira e/ou segunda fase aquosa, ou sobre toda a rede, por meio do que também o aglutinante se infiltra nas camadas desejadas. De preferência, o aglutinante é selecionado de modo que seja compatível com as fibras e partículas da camada de selagem térmica.

[0048] Ge ralmente, a razão da velocidade da corrente de espuma para a velocidade do fio (sobre o qual já foi depositada uma primeira camada de uma primeira lama) está na faixa de 0,1 a 2,5.

[0049] Em uma modalidade, a relação não é igual a 1. Neste modo de realização, haverá uma mistura das camadas sobre o fio para permitir o desenvolvimento da ligação intercamadas.

[0050] Em uma modalidade, a relação é maior do que 1 e até 2,5.

[0051] Em uma modalidade, a formação de espuma compreende formar uma dispersão espumada por dispersão de fibras em uma espuma ou líquido espumante de água e pelo menos um agente espumante para obter espuma de fibra compreendendo tipicamente 0,1 a 15%, por exemplo, 0,5 a 10% em peso de pelo menos um agente espumante. A espuma de fibra assim formada é então transportada para um suporte foraminoso, tal como um fio, e líquido é drenado através do suporte foraminoso para formar uma folha.

[0052] Os agentes de formação de espuma para a produção de espumas são selecionados a partir de agentes ativos de superfície, que permitem a formação de uma espuma. Assim, tipicamente, o agente espumante é selecionado entre agentes poliméricos espumantes solúveis em água e agentes poliméricos espumantes dispersáveis em água e suas combinações. O agente espumante pode ser selecionado a partir de glicanos solúveis em água, glicanos dispersíveis em água, polímeros hidrofílicos solúveis em água e polímeros hidrofílicos dispersáveis em água e suas combinações. De preferência, os glicanos solúveis em água e os glicanos dispersáveis em água são selecionados de polissacarídeos e seus derivados. Os polímeros hidrofílicos solúveis em água e polímeros hidrofílicos dispersáveis em água também podem ser selecionados a partir de poli(vinil álcool)s e poli(vinil acetato)s e copolímeros dos mesmos.

[0053] Em uma modalidade, onde as fibras não formam ligações de hidrogênio, os produtos químicos espumantes agem também como um aglutinante.

[0054] Em uma modalidade, em particular realizada utilizando caixas de cabeça separadas, é possível secar a camada formada a partir de uma primeira lama de uma primeira caixa de entrada para remover uma porção, tipicamente uma porção maior, da água antes de uma segunda camada ser depositada a partir de uma segunda caixa de entrada na primeira camada ainda úmida. Assim, em uma modalidade, - uma primeira camada é formada em uma rede com um primeiro teor de sólidos, - a rede é submetida a secagem para aumentar o teor de sólidos da rede para fornecer uma rede modificada tendo um segundo teor de sólidos (segundo teor de matéria seca), e - uma segunda camada é aplicada sobre a rede modificada.

[0055] De forma similar, em particular utilizando caixas de cabeça separadas: - uma primeira camada é formada em uma rede com um primeiro teor de sólidos, - a rede é submetida a prensagem em uma seção de prensa, para secagem por cilindro em seção cilíndrica ou a uma combinação das mesmas, a fim de aumentar o teor de sólidos da rede para fornecer uma rede modificada tendo um segundo teor de sólidos (segundo teor de matéria seca), e - uma segunda camada é aplicada sobre a rede modificada.

[0056] A primeira camada tem inicialmente um alto teor de água, da ordem da primeira composição de água usada para a formação da rede, e é seca a um teor de sólidos mais elevado (teor de matéria seca) de modo a formar uma rede modificada antes da deposição da segunda composição de água. Por exemplo. A primeira camada é seca até um segundo teor de sólidos de 15 a 35% em peso, em particular 20 a 35% em peso, para formar uma rede modificada antes da aplicação da segunda camada na rede.

[0057] Em uma modalidade, a secagem da rede e em particular da rede em multicamadas é realizada por uma secagem sem contato.

[0058] A secagem é, por exemplo, realizada por pelo menos um método selecionado do grupo que consiste em secagem a vácuo, secagem por ar quente, secagem por ar direto, secagem por IR, secagem por cilindro e combinações das mesmas.

[0059] A secagem é tipicamente realizada até que um teor final de umidade menor do que 20% em peso, tipicamente menor do que 15% em peso, em particular menos do que 10% em peso é atingido.

[0060] Em uma modalidade, as partículas (incluindo fibras) das camadas têm um tamanho maior do que o tamanho de poros do fio. Isto permite o uso de vácuo para aumentar a remoção de água da rede.

[0061] A aplicação de um aglutinante pode ser realizada sobre a rede parcial ou rede em multicamadas, isto é, separadamente sobre as redes da rede de camada de base e da camada de selagem térmica antes da ligação entre si, ou apenas após a ligação. A estrutura pode ser reforçada pela aplicação de um aglutinante na interface das camadas, tanto em uma ou ambas as redes parciais, tipicamente sobre suas superfícies de contato, antes da união das redes juntas.

[0062] Em uma modalidade, tanto a camada de base como a camada de selagem térmica compreendem o mesmo aglutinante termoplástico, adequadamente uniformemente espalhado sobre ou nas camadas.

[0063] As propriedades hidrofóbicas de um produto, conforme reivindicado aqui, podem ser melhoradas. Assim, em uma modalidade, a superfície oposta da camada de selagem térmica da camada de base é disposta uma camada que tem propriedades hidrofóbicas. Um exemplo é uma camada de sustentação de superfície.

[0064] As propriedades hidrofóbicas podem ser conferidas a uma camada superficial do produto multicamada utilizando-se agentes hidrofóbicos, tais como dímero de ceteno de alquileno (AKD), anidrido alquenilsuccínico (ASA) e aglutinantes em combinação com agentes ligantes de reticulação.

[0065] Com relação aos materiais fibrosos e particulados das camadas, pode ser observado a seguir.

[0066] No presente contexto, em particular, as fibras naturais são obtidas a partir de matérias primas de celulose ou de lignocelulose, por exemplo, pelo uso de polpação química ou semi-química ou desfibração. As fibras também podem ser fibras de polpa mecânica ou fibras recicladas. Especialmente, as fibras naturais referem-se a fibras naturais e suas misturas descritas mais precisamente na publicação FI126474 B.

[0067] Como matéria-prima da celulose ou fibras de lignocelulose, materiais de madeira ou materiais vegetais, tais como plantas anuais ou perenais podem ser usados. Em particular, material de árvores decíduas (obtido de bétula, álamo tremedor, álamo, era, eucalipto ou madeira de lei tropical mista, por exemplo) ou, em particular, material de árvore coníferas é usado como material bruto. Exemplos deste último incluem madeira obtida de abeto ou pinho.

[0068] As fibras de celulose ou lignocelulose podem ser refinadas.

[0069] Em uma modalidade, fibras de celulose ou lignocelulose não refinadas, em particular fibras de celulose, são empregadas.

[0070] Em uma modalidade, a camada de base (camada de substrato) consiste principalmente em fibras naturais. Em uma modalidade, a camada de base (camada de substrato) compreende mais de 50% em peso e até 100% em peso, de fibras naturais calculadas a partir do peso total das fibras da camada base (camada de substrato).

[0071] Em uma modalidade, a camada base (camada de substrato) pode compreender 1-49%, tipicamente cerca de 1 a 30%, por exemplo, cerca de 1 a 20% em peso de outras fibras, especialmente fibras sintéticas.

[0072] Out ros componentes, por exemplo, aglutinantes ou outros aditivos, e potencialmente outros componentes requeridos pelo produto ou processo de fabricação, também podem ser incorporados. A quantidade de tais componentes é em geral de cerca de 0,1 a 30 partes em peso por 100 partes em peso da camada.

[0073] Exemplos de aglutinantes incluem aglutinantes naturais e biopolímeros, tais como amido e amido modificado e derivados de amido, quitosano, alginatos e aglutinantes sintéticos, tais como acetato de vinila e látex de acrilato de vinila e poliuretanos e Látex SB, bem como misturas dos mesmos e vários copolímeros, particularmente copolímeros de polímeros aglutinantes sintéticos.

[0074] A camada de selagem térmica pode compreender até 100%, por exemplo 50-100%, tal como 51-99%, em peso de fibras e/ou partículas termoplásticas, tais como polilactídeo (PLA), polímero de ácido glicólico, poliolefina, tereftalato de polietileno, poliéster, poliamida, álcool polivinílico ou fibras bicomponentes (bico) ou partículas. Particularmente, o material pode ser PLA, polipropileno (PP), polietileno (PE) ou fibras bicomponentes. Também outros biopolímeros, tais como succinato de polibutileno (PBS), são polímeros potenciais para estas fibras sintéticas ou partículas. Um dos exemplos preferidos é fibras sintéticas ou partículas sintéticas de multicamadas PLA-PBS. As fibras termoplásticas especialmente podem ser fibras termoplásticas biodegradáveis.

[0075] Como material bruto da camada de selagem por calor, por exemplo, até cerca de 50% em peso, por exemplo, cerca de 0,1 a cerca de menos do que 50% em peso (por exemplo, 1 a 49% em peso), outras fibras, tais como fibras de reforço longas, especialmente viscose, ou fibras naturais ou outras fibras sintéticas termoplásticas, também podem ser usadas. Assim, por exemplo, fibras de celulose ou lignocelulose do tipo acima descrito (e refinadas ou preferencialmente não refinadas) podem ser incorporadas na camada de selagem térmica. Tipicamente, a quantidade de tais fibras é de até 40%, em particular, de cerca de 5 a 30%, em peso.

[0076] As fibras sintéticas da camada de selagem térmica podem ter uma densidade linear de, por exemplo, 10 dtex ou menos, preferencialmente não mais do que 5 dtex, tal como 1-5 dtex. O comprimento médio das fibras longas pode ser, por exemplo, de 1 a 50 mm, de preferência de 1 a 20 mm, tal como de 3 a 12 mm de fibras de PLA Típicas adequadas para o uso, têm uma massa de comprimento de 1,7 dtex e um peso de 6 a 12 mm.

[0077] Aglutinantes e/ou outros aditivos requeridos pelo produto ou processo de fabricação também podem ser incorporados. A quantidade de tais componentes é em geral de cerca de 0,1 a 30 partes em peso por 100 partes em peso da camada.

[0078] Exemplos de aglutinantes incluem aglutinantes naturais e biopolímeros, tais como amido e amido modificado e derivados de amido, quitosano, alginatos, e aglutinantes sintéticos, tais como acetato de vinila e látex de acrilato de vinila e poliuretanos e Látex SB, bem como misturas dos mesmos e vários copolímeros, particularmente copolímeros de polímeros aglutinantes sintéticos. Em uma modalidade, aglutinantes que são capazes de selagem térmica são usados. Em uma modalidade, os aglutinantes que são capazes de conferir propriedades de elasticidade à camada de selagem térmica, tais como poliuretanos, são empregados.

[0079] A interconexão das camadas pode ser realizada ou pode ser melhorada também por aquecimento, por exemplo, por calandragem da rede em multicamadas pelo menos a 90° C e, de preferência, acima de 130° C

[0080] Em uma modalidade, a composição aquosa (que compreende uma primeira lama) para a primeira camada contém em adição as fibras naturais, e opcionalmente fibras e/ou partículas sintéticas, também de 0,1 a 15% em peso, calculadas a partir do teor de sólidos, de um aditivo selecionado a partir de tensoativos, agentes ligantes e suas combinações.

[0081] Em uma modalidade, a composição aquosa (e a segunda lama) para a segunda camada contém, além das fibras e/ou partículas sintéticas, e opcionalmente outras fibras, tais como fibras naturais, também de 0,1 a 15% em peso, calculadas a partir do teor de sólidos, de um aditivo selecionado a partir de tensoativos, agentes ligantes e suas combinações.

[0082] Conforme ficará evidente a partir do acima, em uma modalidade preferida, a primeira camada é uma selante não-térmica”, isto é, incapaz de selagem térmica contra uma outra camada similar, enquanto que a segunda camada é capaz de selagem térmica contra uma outra camada.

[0083] Voltando-se em seguida aos desenhos que ilustram várias modalidades mais próximas, pode-se notar que a Figura 1A mostra uma estrutura básica com uma camada base 12 (que também pode ser referida como uma camada base 12) e uma camada de selagem térmica 14 disposta sobre a primeira superfície da camada base. A figura 1B mostra uma modalidade na qual também sobre a segunda superfície oposta da camada base é disposta uma camada superficial funcional 16. Esta segunda camada de superfície 16 pode ser, por exemplo, uma camada hidrofóbica a fim de fornecer o produto final com propriedades tanto de selagem térmica como melhorada à prova de umidade.

[0084] Em geral, a camada de selagem térmica 14 é mais fina do que a camada base 12. Tipicamente sua gramatura é 10 g/m2 ou menos, preferivelmente 1-5 g/m2, tal como 2-4 g/m2, com a gramatura da camada base sendo preferivelmente 20-100 g/m2, por exemplo 30-70 g/m2, em particular 20-60 g/m2 ou 2/M-O g/m em uma modalidade, um produto de 70 g/m de camadas múltiplas (uma folha ou rede) foi produzida com uma camada de selagem térmica de 10 g/m2 que se sobrepõe a uma camada de base fibrosa de 60 g/m2. Em outra modalidade, um produto multicamada tendo uma gramatura de 30 g/m2 para a camada base e 3 g/m2 para a camada de selagem térmica foi produzido.

[0085] Como discutido acima, a camada base pode conter 50-100%, por exemplo 51-99%, em peso de fibras naturais, tipicamente celulose ou fibras lignocelulósicas.

[0086] Em uma modalidade, uma estrutura multicamada, conforme mostrado nos desenhos, é fabricada por uma máquina de papel ou papelão, utilizando-se uma caixa de entrada de multicamadas configurada para formação de espuma.

[0087] Com referência à figura 2A, pode-se notar que, de acordo com uma modalidade, a rede parcial que forma a camada base e a rede parcial que forma a camada de selagem térmica é formada nas etapas 21 a e 21B em um processo de formação de espuma a partir de massas diferentes utilizando uma caixa de entrada de multicamadas de uma máquina de papel, após o que uma rede multicamada é formada a partir das redes parciais na etapa 22.

[0088] A rede em multicamadas é ainda seca na etapa 23 a fim de preparar um produto de fibra multicamada. Opcionalmente, um aglutinante pode ser aplicado às redes parciais nas etapas 21 a e 21B. Em adição ou opcionalmente, um aglutinante também pode ser aplicado à rede multicamada. A rede em multicamadas também pode ser calandrada a fim de melhorar a interconexão das camadas.

[0089] Com referência à figura 2B, de acordo com uma modalidade, a rede base formando a camada base é formada na etapa 26 por formação de espuma, após o que sobre a superfície da rede formando a camada base são aplicadas fibras sintéticas termoplásticas ou partículas na etapa 28, ainda durante a fase de formação da rede, a fim de produzir uma rede multicamada. Além disso, também pode ser aplicado um aglutinante à rede de base na etapa 27. Finalmente, a rede em multicamadas é seca a fim de produzir um produto de fibra de multicamadas na etapa 29.

[0090] Por formação de espuma, em particular realizada em conexão com a formação da rede, é possível ajustar a mistura entre as diferentes camadas de modo a obter a resistência da camada necessária.

[0091] De acordo com uma modalidade, visualizada na figura 1C, as fibras da camada de base 12C e a camada de selagem térmica 14C são misturadas na zona de interface da camada, de modo que a interface das camadas se torne sem deslizamento. A espessura da zona de interface 13C pode ser por exemplo 5-50% da espessura da camada de selagem térmica 14C, por exemplo, 0,5-3 um. A mistura reforça a aderência e, assim, o produto inteiro e especialmente as junções térmicas produzidas a partir do produto. Uma mistura correspondente também pode ser produzida possivelmente às interfaces de outras camadas do produto. Se necessário, A estrutura multicamada pode também ser produzida por formação de espuma, de modo que as camadas não sejam substancialmente misturadas entre si.

[0092] A camada de base 12, 12C é referida nesta unidade, mas em geral também a camada de base pode compreender diversas subcamadas. De acordo com uma modalidade, a camada de base 12, 12C, bem como a camada de selagem térmica, compreende, entretanto, substancialmente uma única camada e tem uma composição de fibra homogénea.

Exemplo 1. O efeito da estrutura da camada sobre a vedação térmica

[0093] Um molde em folha foi usado para fabricar folhas com uma primeira camada sobre o lado de fio consistindo em 100% de fibras de celulose e a camada de confinamento, isto é, uma camada de selagem térmica, consistindo em uma mistura de fibras de celulose e fibras de poliactídeo (PLA). Um aglutinante foi aplicado sobre A folha sobre o lado da primeira camada de vedação não térmica. As camadas foram calandradas em temperatura de 90° C Utilizando um passe e uma pressão de 10 bar.

[0094] As folhas foram juntadas usando-se uma força de 800 N, a temperatura de 210° C e um tempo de selagem térmica de 0,5 s. a resistência das junções foi medida com um dispositivo de tração horizontal utilizando amostras de tiras tendo uma largura de 50 mm. As tiras foram cortadas da folha na direção transversal tal que as junções foram orientadas na direção da máquina. A velocidade de retirada de tiras de papel foi de 20 mm/min e as determinações paralelas de 100 mm de 3-4 foram realizadas em cada amostra.

[0095] A mesma quantidade de material total foi usada em amostras (1a, 2a, 3a, 4) e amostras de referência (1b, 2b, 3b), entretanto, de maneira tal que, nas amostras, as fibras sintéticas foram misturadas somente em parte da quantidade da fibra de celulose. Assim, uma estrutura de camada mais similar àquela descrita acima foi gerada. Nas amostras de referência, as fibras sintéticas foram misturadas uniformemente com a quantidade total da fibra de celulose.

[0096] Outros detalhes sobre materiais e resultados são mostrados na Tabela 1 e Figura 3 Tabela 1. Medição da resistência da junção

[0097] Como aparecerá a partir dos resultados das amostras (1a, 2a, 3a, 4) e amostras de referência (1b, 2b, 3b), respectivamente, a resistência da junção aumentou com pelo menos 60% quando As fibras sintéticas foram colocadas em camadas sobre um lado da Folha, em comparação com uma situação em que As fibras de PLA foram distribuídas uniformemente por toda a estrutura da folha.

[0098] A amostra 4 mostra que mesmo uma camada de selagem térmica fina (5 g/m2) no topo de uma camada base de fibras naturais produz uma forte junção. Assim, as atuais resistências de vedação, suficientes para aplicações práticas, podem ser obtidas com as estruturas descritas acima utilizando quantidades significativamente menores de polímero sintético do que quando da mistura do polímero sintético uniformemente em todo o produto de fibra.

Aplicabilidade Industrial

[0099] O produto de acordo com a presente invenção pode ser usado, por exemplo, como embalagem ou embalagem de embalagem de selagem por calor, como sacos ou arcos, tendo pelo menos uma junção vedada por calor. Referências Publicações de patente FI 126474 B FI 126092 B FI 6306 EP 0 195 458 B1

Claims

1. Método de fabricação de um produto fibroso em multicamadas que compreende pelo menos duas camadas sobrepostas caracterizado pelo fato de que fornece em um processo de formação de rede: - uma primeira camada (12) contendo principalmente fibras naturais; e - uma segunda camada (14) contendo fibras ou partículas sintéticas; em que a primeira e a segunda camadas são formadas e juntas em um processo de formação de espuma, as referidas primeira e segunda camadas sendo arranjadas em relação de sobreposição e a referida segunda camada sendo capaz de conferir propriedades de selagem térmica ao produto fibroso; e em que: - a primeira camada é formada (26) em uma rede a partir de uma primeira lama possuindo uma primeira composição; e - a segunda camada é aplicada (28) na rede formada pela primeira camada a partir de uma segunda lama possuindo uma segunda composição para formar uma rede em multicamadas; a referida primeira composição sendo diferente da referida segunda composição, e a primeira e segunda camadas são formadas por formação de espuma; em que a segunda camada compreende pelo menos 50% em peso, calculado a partir do peso total das fibras da segunda camada, de fibras e/ou partículas termoplásticas.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira e a segunda camadas são formadas (20A, 20B) e unidas (22) em um processo de formação de espuma, preferencialmente usando uma caixa de entrada em multicamadas.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que: - a primeira camada é formada em uma rede possuindo um primeiro teor de sólidos; - a referida rede é submetida a secagem para aumentar o teor de sólidos da rede, para fornecer uma rede modificada possuindo um segundo teor de sólidos; e - a segunda camada é aplicada na rede modificada.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que: - a primeira camada é formada em uma rede possuindo um primeiro teor de sólidos; - a referida rede é submetida a prensagem em uma seção de prensa, para secagem por cilindro na seção de cilindro ou para uma combinação destes, de modo a aumentar o teor de sólidos da rede para fornecer uma rede modificada possuindo um segundo teor de sólidos; e - a segunda camada é aplicada na rede modificada.

5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que compreende fornecer por secagem uma primeira camada modificada possuindo um teor de matéria seca de 15 a 35% em peso, em particular de 20 a 35% em peso, antes de uma segunda camada ser aplicada sobre a primeira camada.

6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a rede em multicamadas formada pelas referidas primeira e segunda camadas é seca(23, 29) de modo a produzir um produto fibroso em multicamadas, em que a secagem da rede em multicamadas é realizada por uma secagem sem contato.

7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a primeira camada é formada a partir de uma primeira lama que contém fibras naturais selecionadas a partir de fibras de celulose e lignocelulose e combinações destas, em particular a primeira lama contém fibras de celulose ou lignocelulose de combinações destas que são obtidas a partir de plantas anuais ou perenes, em particular de madeira, e em que a segunda camada é formada a partir de uma segunda lama que contém fibras ou partículas termoplásticas selecionadas a partir de poliactídeo, polímero de ácido glicólico, poliolefina, tereftalato de polietileno, poliéster, poliamida, álcool polivinílico, succinato de polibutileno ou fibras ou partículas de bicomponente (bico) e combinações destes, em particular a segunda lama contém fibras termoplásticas biodegradáveis, tais como poliactídeo ou fibras de succinato de poliactídeo-polibutileno.

8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a segunda camada é formada a partir de uma segunda lama que contém fibras termoplásticas possuindo uma densidade linear de até 10 dtex e um comprimento médio de 1 a 50 mm.

9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a primeira ou a segunda lama ou ambas compreendem pelo menos um ligante selecionado a partir do grupo de ligantes naturais e biopolímeros, tais como amido ou modificação ou derivados de amido, quitosana, alginato, ou ligantes sintéticos, tais como acetato de vinila e látex de acrilato ou poliuretano ou látex-SB, álcool polivinílico ou acetato polivinílico, ou qualquer mistura destes ligantes ou copolímero, especialmente um ligante termoplástico.

10. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a primeira ou a segunda camadas ou ambas são impregnadas com um ligante (21A, 21B, 27).

11. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a primeira camada compreende mais que 50% e até 100% em peso, calculado a partir do peso total das fibras da primeira camada, de fibras naturais, e a segunda camada compreende até 100% em peso, calculado a partir do peso total das fibras da segunda camada, de fibras e/ou partículas termoplásticas.

12. Produto fibroso em multicamadas, tal como uma embalagem fibrosa, folha fibrosa ou rede fibrosa, obtido pelo método conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 11, compreendendo: - uma camada base (12) produzida principalmente de fibras naturais; - uma camada de selagem térmica (14) localizada na camada base; caracterizado pelo fato de que a camada de selagem térmica consiste principalmente de fibras ou partículas sintéticas termoplásticas; em que a camada de selagem térmica compreende pelo menos 50% em peso, calculado a partir do peso total das fibras da camada de selagem térmica, de fibras e/ou partículas termoplásticas.

13. Produto, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a camada de selagem térmica consiste principalmente de fibras termoplásticas biodegradáveis possuindo uma densidade linear de até 10 dtex e um comprimento médio de 1 a 12 mm.

14. Produto, de acordo com a reivindicação 12 ou 13, caracterizado pelo fato de que a gramatura da camada de selagem térmica é 10 g/m2 ou menor, enquanto a gramatura da camada base é de 20 a 100 g/m2.

15. Produto, de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 14, caracterizado pelo fato de que na superfície oposta da camada de selagem térmica ou da camada base é arranjada uma camada fibrosa (16) possuindo propriedades hidrofóbicas.

16. Produto, de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 15, caracterizado pelo fato de que ambas a camada base e a camada de selagem térmica compreendem o mesmo ligante termoplástico, adequadamente uniformemente espalhado sobre ou nas camadas.

17. Produto, de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 16, caracterizado pelo fato de que compreende pelo menos uma folha dobrada para formar uma embalagem, quando o produto compreende pelo menos uma zona de junção na área da qual a folha é ligada a si mesma ou a outra folha por selagem térmica.

18. Uso do produto fibroso em multicamadas, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 12 a 17, caracterizado pelo fato de que é como um material de embalagem de selagem térmica ou costurado por calor.