BR112020021756A2 - método para produzir um adesivo compreendendo amido e celulose microfibrilada, um papelão ondulado e um adesivo - Google Patents

Abstract

A presente invenção relaciona-se a um método para a produção de um adesivo, em que o referido método compreende as seguintes etapas: prover uma suspensão compreendendo amido, intumescer o amido por álcali ou tratamento por temperatura ou cozinhando a suspensão de amido para formar uma suspensão de amido, prover uma suspensão compreendendo celulose microfibrilada, suspensão esta que tem um teor de sólidos acima de 10% em peso, adicionar a suspensão compreendendo celulose microfibrilada à suspensão compreendendo amido antes ou depois ou durante o intumescimento ou o cozimento do amido ou à suspensão de amido formada para produzir o adesivo. A invenção adicionalmente se relaciona a um papelão ondulado e um adesivo.

Description

“MÉTODO PARA PRODUZIR UM ADESIVO COMPREENDENDO AMIDO E CELULOSE MICROFIBRILADA, UM PAPELÃO ONDULADO E UM ADESIVO” Campo Técnico

[0001] A presente invenção refere-se a um método para produzir um adesivo para um papelão ondulado, em que o adesivo compreende amido e celulose microfibrilada de alto teor de sólidos. A invenção também está relacionada a um papelão ondulado compreendendo o referido adesivo e ao adesivo produzido de acordo com o método. Antecedentes

[0002] O papelão ondulado é um material de embalagem que pode ser convertido em diferentes tipos de soluções de acondicionamento. O papelão ondulado é um material à base de fibras compreendendo um meio corrugado (canelura), também chamado de meio corrugado ou meio, e pelo menos um revestimento liso ou papel-capa afixado sobre uma superfície do meio acanelado, formando assim uma estrutura em sanduíche. A camada de papel central, chamada de meio corrugado, é formada utilizando-se calor, umidade e pressão, em uma forma corrugada usando uma corrugadora. Um ou dois papéis lisos, chamados de capas, são colados nas pontas do meio corrugado. O sanduíche pode ser formado de diferentes maneiras, tal como em paredes simples, duplas e triplas, tal como descrito em Kirwan M., J., Paper and Paperboard. Packaging Technology, Blackwell Publishing

2005.

[0003] Há diferentes espécies de qualidades de papelão ondulado, e estas poderiam compreender diferentes tipos de capas e meio corrugado. Exemplos de tipos diferentes de capas incluem capa kraftliner, capa kraftline de topo branco e capa testliner.

[0004] A capa kraftliner é geralmente produzida a partir de polpa de papel kraft, que pode ser branqueada ou não branqueada, e compreende uma ou mais camadas, sendo que a camada superior é geralmente otimizada para oferecer uma boa superfície de impressão e boa resistência à umidade. A capa testliner é produzida principalmente a partir de papelão ondulado antigo reciclado e é produzida na maior parte em duas camadas. Enquanto que a primeira camada geralmente sempre compreende fibras recicladas, a camada superior poderia conter, por exemplo, fibras virgens de modo a oferecer uma melhor qualidade. Para meios corrugados, geralmente se utilizam fibras recicladas ou semi-químicas.

[0005] Uma característica comum a todas as qualidades de papelão ondulado é que elas são feitas em grande parte de materiais renováveis, o que fazem dele um material de embalagem sustentável comparado a diversos outros materiais de embalagem.

[0006] O meio corrugado é unido ou aderido a um revestimento liso com um adesivo. Uma segunda etapa de aplicação de adesivo pode ser usada para tratar o meio corrugado no lado posterior antes da afixação de um segundo revestimento para produzir um papelão ondulado de dupla face. Os adesivos à base de amido são mais frequentemente usados na fabricação de papelões ondulados. Os adesivos à base de amido são geralmente sistemas de 4 componentes compostos de carregador ou amido cozido, um componente de amido cru, soda cáustica e bórax. As propriedades físicas e a reatividade química do adesivo final podem ser ajustadas por vários meios, tal como utilizando amido modificado, modificando-se a concentração de bórax ou usando outros reticuladores.

[0007] Um problema comum dos papelões ondulados produzidos é que eles tendem a se arquearem para cima ou para baixo. Este problema é também chamado de abaulamento. A razão mais comum para as placas onduladas se arquearem é devido a um desequilíbrio de umidade entre os revestimentos. O encanoamento geralmente leva a problemas na etapa de conversão do papelão ondulado, em que o papelão fica emperrado e não consegue passar pela máquina de conversão, com isso gerando perdas de produção. Uma maneira de controlar o encanoamento do papelão ondulado consiste em controlar o teor de umidade durante a produção do papelão. Isto é descrito, por exemplo, na patente US4134781.

[0008] Outra maneira de controlar ou reduzir o encanoamento consiste em selecionar cuidadosamente o adesivo usado e o método de aplicação do adesivo. Isto é descrito, por exemplo, na patente WO11160049, que descreve um certo tipo de adesivo usado de modo a reduzir o encanoamento do papelão. Os problemas relacionados ao encanoamento ou abaulamento são um problema cada vez maior quando se produzem produtos mais leves.

[0009] Outro problema comum do papelão ondulado é o efeito de corrugação, também chamado de “wash- boarding”. Este efeito é mais pronunciado para papelão ondulado compreendendo capa de gramatura inferior na(s) camada(s) superior(es). A corrugação é um efeito indesejado resultante do processo de fabricação de papelão ondulado, que poderia se tornar ainda mais visível após imprimir a superfície. Além das diferenças na densidade de impressão óptica, ela também poderia diminuir a qualidade de impressão. O efeito de corrugação é geralmente associado como um efeito do espalhamento/absorção de adesivo interfacial e do encolhimento do adesivo entre a capa e a canelura durante a secagem. À medida que o adesivo seca, a capa pode assumir a silhueta das caneluras. Esta superfície irregular do papelão ondulado produzido é, portanto, chamada de corrugação (“wash-boarding”). O grau de corrugação depende de muitos aspectos diferentes, por exemplo, da rigidez dos materiais de papelão ondulado individuais, do teor de sólidos do adesivo utilizado, bem como da quantidade de adesivo aplicado. O efeito de corrugação é aumentado se um excesso de adesivo for aplicado durante a produção do papelão ondulado. Geralmente, há um equilíbrio entre a aplicação de muito pouco adesivo, o que resultará em laminação inadequada, e de adesivo em excesso, o que irá aumentar o efeito de corrugação. Além disso, se o adesivo tiver um alto teor de sólidos de amido e uma alta viscosidade, o efeito de corrugação pode ser diminuído. Entretanto, a força de união diminui quando se utiliza uma quantidade maior de amido no adesivo.

[0010] Adicionalmente, ao tentar tornar os produtos mais leves, ou seja, diminuindo a gramatura do papelão, a aplicação da cola se torna mais exigente e aumentam-se os problemas relacionados às propriedades do produto, como corrugação, lisura, abaulamento e imprimibilidade. Assim, o efeito de corrugação pode ser identificado tanto para superfícies não impressas, mas ele também causa má qualidade de impressão, uma vez que a superfície ondulada não é ideal para impressão, o que resulta na superfície impressa obtendo uma aparência bastante irregular.

[0011] Há, portanto, a necessidade de resolver os problemas mencionados acima para um papelão ondulado. Mais preferivelmente, a solução também deverá ser eficaz em termos de custo, além de ecologicamente correta. Sumário

[0012] É um objetivo da presente invenção produzir um adesivo e um papelão ondulado que eliminem ou atenuem pelo menos algumas das desvantagens da técnica anterior. Objetivos mais específicos incluem prover um adesivo que torne possível produzir um papelão ondulado com redução do efeito de corrugação e da tendência ao encanoamento.

[0013] A invenção é definida pelas reivindicações independentes anexas.

[0014] As modalidades são apresentadas nas reivindicações dependentes anexas e na descrição a seguir.

[0015] A presente invenção relaciona-se a um método para a produção de um adesivo, em que o referido método compreende as seguintes etapas: proporcionar uma suspensão compreendendo amido, intumescer o amido por álcali ou tratamento por temperatura ou cozinhando a suspensão de amido para formar uma suspensão de amido, proporcionar uma suspensão compreendendo celulose microfibrilada, suspensão esta que tem um teor de sólidos acima de 10% em peso, adicionar a suspensão compreendendo celulose microfibrilada à suspensão compreendendo amido antes ou depois ou durante o intumescimento ou o cozimento do amido ou à suspensão de amido formada para produzir o adesivo. Surpreendentemente, foi descoberto que era possível produzir um adesivo para papelão ondulado usando MFC de alta consistência. Constatou-se que tanto as tendências de encanoamento quanto de corrugação são fortemente reduzidas quando o adesivo de acordo com a invenção é usado em um papelão corrugado.

[0016] O adesivo preferivelmente compreende amido em uma quantidade acima de 50% em peso do teor de sólidos totais do adesivo, mais preferivelmente acima de 70% em peso. O adesivo preferivelmente compreende celulose microfibrilada em uma quantidade entre 0,5 e 50% em peso do teor de sólidos totais do adesivo, de preferência entre 5 e 40% em peso, ou ainda mais preferido entre 10 e 30% em peso do teor de sólidos totais do adesivo. A quantidade ideal de amido e MFC no adesivo depende, por exemplo, da qualidade da MFC utilizada do tipo de amido utilizado e das propriedades desejadas do adesivo final a serem alcançadas.

[0017] O amido no adesivo é, de preferência, um amido nativo.

[0018] A celulose microfibrilada da suspensão é preferivelmente produzida por tratamento enzimático. A celulose microfibrilada pode ser produzida por tratamento enzimático e mecânico combinados. Foi descoberto que um adesivo com propriedades estáveis pode ser produzido quando se utiliza uma celulose microfibrilada produzida enzimática de alta consistência.

[0019] A temperatura da celulose microfibrilada adicionada está preferivelmente acima de

30°C, preferivelmente acima de 50°C. É importante que a temperatura da suspensão compreendendo celulose microfibrilada seja aumentada quando a suspensão é adicionada durante ou após o cozimento do amido, isto é, quando a temperatura do amido também é aumentada. Desta maneira, o adesivo produzido é mais homogêneo, o que leva a um adesivo de melhor qualidade que torna possível produzir um papelão ondulado com redução dos problemas de corrugação e encanoamento.

[0020] A presente invenção adicionalmente se relaciona a um papelão ondulado compreendendo meio corrugado e uma capa e um adesivo disposto para afixar o meio corrugado canelado à capa, em que o adesivo compreende amido e uma celulose microfibrilada de alta consistência caracterizada pelo fato de que a celulose microfibrilada do adesivo tem um teor de sólidos acima de 10% em peso.

[0021] O papelão ondulado preferivelmente compreende adesivo em uma quantidade de 2-20 g/m2 (seco).

[0022] A capa do papelão ondulado preferivelmente possui uma gramatura abaixo de 160 g/m2. Verificou-se ser possível reduzir o peso do papelão ondulado produzido sem causar problemas de corrugação e/ou encanoamento.

[0023] A presente invenção também se relaciona a um adesivo, em que o referido adesivo compreende amido e uma celulose microfibrilada de alta consistência caracterizada pelo fato de que a celulose microfibrilada tem um teor de sólidos acima de 10% em peso.

[0024] O adesivo preferivelmente compreende entre 0,1 e 50% em peso de celulose microfibrilada com base no teor de sólidos secos totais do adesivo, preferivelmente entre 5 e 40% em peso ou ainda mais preferivelmente entre 10 e 30% em peso. A celulose microfibrilada de preferência é produzida por tratamento enzimático.

[0025] O adesivo preferivelmente compreende sacarídeos em uma quantidade de 0,1 a 15% em peso baseado na quantidade de celulose microfibrilada.

[0026] O adesivo preferivelmente possui um teor de sólidos de 10 a 45% em peso, de preferência entre 20 e 40% em peso. Foi descoberto que era possível produzir um adesivo compreendendo celulose microfibrilada possuindo um alto teor seco com estabilidade aperfeiçoada e que propiciaria menos penetração no produzido aplicado. Descrição detalhada

[0027] A presente invenção relaciona-se a um método para a produção de um adesivo, em que o referido método compreende as etapas de: prover uma suspensão compreendendo amido, intumescer o amido por álcali ou tratamento por temperatura ou cozinhando a suspensão de amido para formar uma suspensão de amido, prover uma suspensão compreendendo celulose microfibrilada, suspensão esta que tem um teor de sólidos acima de 10% em peso, adicionar a suspensão compreendendo celulose microfibrilada à suspensão compreendendo amido antes ou depois ou durante o intumescimento ou o cozimento do amido ou à suspensão de amido formada para produzir o adesivo.

[0028] O adesivo é especialmente adequado à produção de papelão ondulado, uma vez que resolve boa parte dos problemas associados papelão ondulado, tal como corrugação, abaulamento, etc. Entretanto, o adesivo também pode ser usado para outras aplicações finais em que normalmente se utilizam adesivos à base de amido, por exemplo, laminação de papel, papelão ou usos finais similares.

[0029] Foi comprovado que o uso de celulose microfibrilada de alta consistência em adesivo para papelão ondulado influencia o comportamento de viscosidade do adesivo a taxas de cisalhamento baixas, o que acreditamos ter grande impacto sobre o comportamento de consolidação do adesivo e sobre o espalhamento na interface entre o meio corrugado e a capa. A capacidade de controlar o comportamento de escoamento do adesivo a baixas taxas de cisalhamento, por exemplo, sem alterar a fluxibilidade a taxas de cisalhamento mais altas, é importante para a fixação do adesivo em substratos absortivos ou porosos, tais como papéis e/ou capas onduladas. Adicionalmente, as propriedades reológicas do adesivo também são influenciadas de maneira positiva pela adição de MFC de alta consistência. O valor de retenção de água é outro parâmetro importante que surpreendentemente apresentou melhoras pelo uso de MFC de alta consistência no adesivo. A retenção de água do adesivo é uma maneira de medir a capacidade do adesivo em permanecer sobre a superfície do substrato e não penetrar muito fundo no substrato. O valor de retenção de água é uma medida de quanto líquido que é transferido do adesivo para o substrato. O uso de MFC de alta consistência demonstrou que o valor de retenção de água foi aprimorado, levando à redução de problemas de corrugação e encanoamento para papelões ondulados. Pela presente invenção, constatou- se surpreendentemente que um adesivo com baixa viscosidade e valor de retenção de água satisfatório sob alto teor de sólidos pode ser produzido.

[0030] Ao utilizar uma MFC de alta consistência durante a produção do adesivo de acordo com a presente invenção, constatou-se surpreendentemente que era possível produzir um adesivo com teor seco aumentado, mas com boa estabilidade e menos gelificação, ou seja, problemas de retrogradação. O teor de sólidos da suspensão compreendendo MFC está acima de 10% em peso, de preferência entre 10 e 30% em peso. A celulose microfibrilada tem propriedades de formação de gel tipicamente fortes e é difícil manipular suspensões de MFC com teores secos elevados, por exemplo, teores secos acima de 10%. Pode ser possível produzir uma suspensão de MFC de alta consistência ou desaguar uma suspensão compreendendo MFC antes do uso para a produção do adesivo. Foi descoberto que, usando uma MFC de alta consistência, o teor de sólidos do adesivo poderia ser aumentado sem afetar negativamente as propriedades reológicas do adesivo.

[0031] Consequentemente, uma quantidade menor de água precisa ser adicionada ao papelão ondulado. Dessa forma, é possível alcançar as vantagens com o uso de MFC, isto é, espalhamento aprimorado do adesivo e consolidação sobre/no papelão ondulado, sem as desvantagens da adição de muita água. Verificou-se que o adesivo de acordo com a presente invenção reduzirá fortemente o efeito de corrugação e reduzirá as tendências de encanoamento ou abaulamento do papelão ondulado.

[0032] Outro benefício da presente invenção é que é possível aumentar a quantidade de celulose microfibrilada no adesivo, o que irá levar à melhor estabilidade mecânica do adesivo, espacialmente em condições úmidas. Além disso, a estabilidade em pH diferente apresentou melhora. Foi constatado também que, ao aumentar a quantidade de MFC no adesivo, é possível reduzira quantidade de bórax ou de outros aditivos. Em vez disso, é possível utilizar reticuladores mais ecologicamente corretos. Consequentemente, produz-se um adesivo menos nocivo ao meio ambiente.

[0033] A suspensão compreendendo celulose microfibrilada também pode compreender uma substância química bloqueadora de hidrogênio, isto é, um aditivo que irá facilitar a produção de MFC a teores de sólidos mais elevados. A substância química bloqueadora de hidrogênio pode ser amido, carboximetil celulose (CMC), hemicelulose ou polímeros hidrossolúveis, tal como álcool polivinílico (PVA) ou óxido de polietileno (PEO). É desejável que a MFC de alto de teor de sólidos se disperse rapidamente na água sem formar massas ou agregados maiores. A substância química bloqueadora de hidrogênio é preferivelmente adicionada antes ou durante a produção da MFC, isto é, às fibras de celulose antes ou durante o tratamento enzimático e/ou mecânico.

[0034] Foi descoberto que, com o uso de uma celulose microfibrilada produzida pelo tratamento enzimático, a estabilidade do adesivo produzido é mais estável.

[0035] Uma teoria para este resultado é que a cristalinidade da MFC produzida por tratamento enzimático é aumentada. A maior cristalinidade torna mais fácil prever o intumescimento da MFC no adesivo. As enzimas usadas para a produção de MFC estão preferivelmente afetando a hemicelulose, tal como xilanase ou manase, ou uma enzima afetando a celulose, tal como a celulase. A enzima irá decompor as fibras celulósicas de tal maneira que a cristalinidade é aumentada. O tratamento enzimático para produzir MFC pode ser feito tanto separadamente quanto em combinação com um tratamento mecânico. O tratamento enzimático irá facilitar o tratamento mecânico, e, portanto, também irá facilitar a produção de MFC.

[0036] Outra vantagem do uso da MFC produzida pelo tratamento enzimático é que a MFC irá compreender sacarídeos, por exemplo, mono-, di-, oligo- e/ou polissacarídeos (não incluindo polissacarídeos na forma de fibra ou fibrila) que irão melhorar as propriedades de reologia da suspensão de MFC. Dessa forma, será mais fácil manipular a suspensão de MFC a consistências elevadas. Além disso, a presença dos sacarídeos também irá melhorar a estabilidade dos adesivos, uma vez que eles também tendem a prevenir ou reduzir a gelificação. O adesivo pode preferivelmente compreender sacarídeos em uma quantidade de 0,1 a 15% em peso baseado na quantidade de celulose microfibrilada, preferivelmente entre 0,5 e 10% em peso.

[0037] Utilizando o tratamento enzimático da MFC, também é possível produzir uma suspensão de MFC com alta consistência, isto é, não é necessário desaguar a suspensão antes da adição da suspensão compreendendo MFC. É preferido não desaguar a suspensão compreendendo MFC antes da adição da suspensão compreendendo amido.

[0038] O adesivo é um adesivo de base aquosa que é à base de amido, o qual pode ser extraído de uma grande variedade de plantas. Algumas das plantas mais comuns incluem milho, trigo, arroz, batata, tapioca e ervilhas. O amido é preferivelmente nativo, ou seja, nenhuma modificação do amido foi realizada. O adesivo também pode compreender água, hidróxido de sódio, amido modificado, dextrina e/ou ácido bórico. Outros aditivos, tais como aditivos para melhorar a resistência a úmido ou a força de ligação adesiva, também poderiam ser adicionados. Além disso, outras substâncias químicas funcionais de modo a melhorar, por exemplo, a resistência à umidade ou o comportamento gelificante, podem ser adicionados, por exemplo, bórax, glioxal ou misturas dos mesmos.

[0039] O adesivo preferivelmente compreende um componente de amido cru. O adesivo também pode compreender um meio carreador de amido. Por componente de amido cru, entende-se um grânulo de amido não-cozido que poderia ser parcialmente intumescido, por exemplo, por tratamento com álcali, tratamento por temperatura e/ou por outros tratamentos conhecidos na técnica anterior. Por meio carregador de amido entende-se um amido dissolvido cozido ou um amido hidrossolúvel a frio. A suspensão compreendendo celulose microfibrilada pode ser adicionada à suspensão compreendendo amido antes ou durante o intumescimento ou o cozimento do amido. Também pode ser possível adicionar a suspensão compreendendo celulose microfibrilada após o intumescimento ou o tratamento por cozimento. A suspensão compreendendo celulose microfibrilada poderia ser adicionada à suspensão de amido junto ou separadamente com qualquer outro aditivo, por exemplo, junto com um componente de amido cru, álcali e/ou bórax.

[0040] A viscosidade do adesivo depende de numerosos parâmetros, mas incluindo o tipo de amido, modificação, aditivos, temperaturas, pH, teor de sólidos e resistência iônica. O uso da MFC no adesivo reduz a retrogradação descontrolada do amido.

[0041] O adesivo é formado misturando-se os componentes do adesivo incluindo amido e celulose microfibrilada de qualquer maneira convencional conforme descrito na técnica anterior e que seja bem conhecida por um especialista da área. É preferido que o adesivo seja formado incluindo-se as etapas de intumescer o amido por álcali ou tratamento por temperatura para formar um componente de amido cru e adicionando-se a celulose microfibrilada antes, durante ou após o intumescimento do amido. O adesivo também pode ser formado cozinhando-se o amido para formar um meio carreador de amido e adicionando a celulose microfibrilada antes, durante ou após o cozimento do amido. A celulose microfibrilada é preferivelmente adicionada ao amido na forma de uma suspensão aquosa, na forma desaguada, concentrada e/ou seca. Pode ser preferido aumentar a temperatura da celulose microfibrilada adicionada, de preferência a suspensão compreendendo MFC, antes da adição ao amido. Isto é especialmente importante se a temperatura do amido for aumentada Ao aquecer também a MFC antes da adição, reduz-se a diferença de temperatura entre o amido e a MFC, o que irá resultar em um adesivo mais homogêneo. A temperatura da celulose microfibrilada adicionada está preferivelmente acima de 30°C, mais preferivelmente acima de 50 °C, ainda mais preferivelmente acima de 70°C. A temperatura da MFC pode estar entre 50 e 90°C, mais preferivelmente entre 60 e 80°C. Adicionalmente, o pH da celulose microfibrilada adicionada, de preferência, da suspensão compreendendo celulose microfibrilada, é ajustado de modo que o pH da MFC seja similar ao pH do amigo ou mistura compreendendo amido ao qual a MFC é adicionada.

[0042] A mistura de MFC e amido também pode ser tratada mecanicamente ou por temperatura durante a formação do adesivo. Por exemplo, pode-se utilizar mistura sob alto cisalhamento e/ou cozimento a jato.

[0043] A presente invenção também se relaciona a um papelão ondulado compreendendo meio corrugado e uma capa e um adesivo disposto entre o meio corrugado e a capa de modo que o meio corrugado seja afixado à capa, em que o adesivo compreende amido e uma celulose microfibrilada de alta consistência caracterizada pelo fato de que a celulose microfibrilada do adesivo tem um teor de sólidos acima de 10% em peso. O papelão ondulado compreende pelo menos um meio corrugado e pelo menos uma capa. O papelão ondulado preferivelmente compreende pelo menos duas capas e pelo menos um meio corrugado. O papelão ondulado também pode compreender mais de um meio corrugado e mais de duas capas. A capa é afixada a pelo menos uma superfície do meio corrugado pelo adesivo. O adesivo é preferivelmente aplicado sobre pelo menos uma superfície do meio corrugado canelado e a capa é em seguida afixada à referida superfície.

[0044] As capas e/ou o meio corrugado do papelão ondulado podem ser produzidos por qualquer tipo de polpa, por exemplo, polpa química, polpa mecânica, polpa termomecânica e polpa quimiotermomecânica (CTMP), e polpa semi-química de sulfito neutro (NSSC) A polpa pode adicionalmente ser qualquer uma dentre uma polpa virgem e uma polpa reciclada.

[0045] O papelão ondulado preferivelmente compreende adesivo em uma quantidade de 2-20 g/m2 (seco).

[0046] O papelão ondulado preferivelmente compreende uma capa possuindo uma baixa gramatura, preferivelmente abaixo de 160 g/m2. É uma surpresa que, mesmo usando capa de baixa gramatura, os problemas de corrugação sejam fortemente reduzidos utilizando-se o adesivo de acordo com a invenção. Consequentemente, a presente invenção torna possível produzir um produto mais leve.

[0047] A presente invenção adicionalmente se relaciona a um adesivo para um papelão ondulado, em que o referido adesivo compreende amido e uma celulose microfibrilada de alta consistência, a referida celulose microfibrilada tendo um teor de sólidos acima de 10% em peso durante a produção do adesivo.

[0048] O adesivo preferivelmente compreende de 0,1 a 50% em peso de uma celulose microfibrilada baseado no teor de sólidos secos total do adesivo.

[0049] O teor de sólidos do adesivo está preferivelmente entre 10 e 45% em peso. Pela presente invenção, é possível produzir um adesivo com mais teor seco.

[0050] A celulose microfibrilada (MFC) deverá, no contexto do pedido de patente, significar uma fibra ou fibrila de partícula de celulose de nanoescala com pelo menos uma dimensão menor do que 100 nm. A MFC compreende fibras de celulose ou lignocelulose parcialmente ou totalmente fibriladas. As fibrilas liberadas possuem um diâmetro menor do que 100 nm, ao passo que o diâmetro de fibrila real ou distribuição de tamanho de partícula e/ou relação de aspecto (comprimento/largura) depende da origem e dos métodos de fabricação. A menor fibrila é chamada de fibrila elementar e possui um diâmetro de aproximadamente 2 a 4 nm (vide, por exemplo, Chinga-Carrasco, G., Cellulose fibres, nanofibrils and microfibrils,: The morphological sequence of MFC components from a plant physiology and fibre technology point of view, Nanoscale research letters 2011, 6:417), embora seja comum que a forma agregada das fibrilas elementares, também definida como fibrila (Fengel , D., Ultrastructural behavior of cell wall polysaccharides, Tappi J., March 1970, Vol 53, No. 3.), seja o produto principal que é obtido ao produzir a MFC, por exemplo, usando um processo de refinamento estendido ou processo de desintegração por queda de pressão. Dependendo da origem e do processo de fabricação, o comprimento das fibrilas pode variar de aproximadamente 1 a mais de 10 micrômetros. Uma MFC de grau grosseiro poderia conter uma fração substancial de fibras fibriladas, isto é, fibrilas projetantes a partir da traqueide (fibra de celulose), e com uma certa quantidade de fibrilas liberadas a partir da traqueide (fibra de celulose).

[0051] Há diferentes acrônimos para a MFC, tal como microfibrilas de celulose, celulose fibrilada, celulose nanofibrilada, agregados de fibrila, fibrilas de celulose em nanoescala, nanofibras de celulose, nanofibrilas de celulose, microfibras de celulose, fibrilas de celulose, celulose microfibrilas, agregados de microfibrila e agregados de microfibrila de celulose. A MFC também pode ser caracterizada por várias propriedades físicas ou físico-químicas, tal como grande área de superfície ou sua capacidade de formar um material do tipo gel a baixo teor de sólidos (1 a 5% em peso) quando dispersa em água. A fibra de celulose é preferivelmente fibrilada a tal ponto que a área de superfície específica final da MFC formada seja de aproximadamente 10 a aproximadamente 300 m2/g, ou mais preferivelmente de 30 a 200 m2/g quando determinada para um material seco por congelamento com o método BET.

[0052] Existem vários métodos para produzir MFC, tal como refinamento de único passe ou múltiplos passes, pré-hidrólise seguida por refinamento ou desintegração ou liberação sob alto cisalhamento das fibrilas. Uma ou várias etapas de pré-tratamento geralmente são necessárias de modo a tornar a fabricação de MFC tanto eficiente em relação ao uso de energia quanto sustentável. As fibras de celulose da polpa a ser alimentada podem, dessa forma, ser pré-tratadas enzimaticamente ou quimicamente, por exemplo, para reduzir a quantidade de hemicelulose ou lignina. As fibras de celulose podem ser quimicamente modificadas antes da fibrilação, em que as moléculas de celulose contêm outros grupos funcionais (ou mais) além dos encontrados na celulose original. Tais grupos incluem, dentre outros, grupos carboximetila (CMC), aldeído e/ou carboxila (celulose obtida por oxidação mediada por N-oxil, por exemplo, “TEMPO”), ou amônio quaternário (celulose catiônica). Após serem modificadas ou oxidadas em um dos métodos descritos acima, é mais fácil desintegrar as fibras em MFC ou tamanho nanofibrilar ou NFC.

[0053] A celulose nanofibrilar pode conter algumas hemiceluloses; a quantidade é dependente da origem da planta. A desintegração mecânica das fibras pré- tratadas, por exemplo, hidrolisadas, pré-intumescidas, ou matéria-prima de celulose oxidada, é realizada com equipamento apropriado, tal como um refinador, triturador, homogeneizador, moinho coloidal, moinho desfibrilador, sonicador ultrassônico, fluidizador, tal como microfluidizador, macrofluidizador ou homogeneizador do tipo fluidizador. Dependendo do método de fabricação de MFC, o produto também poderia conter finos, ou celulose nanocristalina, ou, por exemplo, outras substâncias químicas presentes nas fibras de madeira ou no processo de produção de papel. O produto também poderia conter diversas concentrações de partículas de fibras de tamanho mícron que não foram fibriladas de maneira eficiente.

[0054] A MFC é produzida a partir de fibras de celulose de madeira, tanto a partir de fibras de madeira dura quanto de madeira macia. Ela também pode ser feita a partir de fontes microbianas, fibras agrícolas, tal como polpa de palha de trigo, bambu, bagaço ou outras fontes de fibra que não são de madeira. Ela é preferivelmente feita de polpa, inclusive polpa de fibra virgem, por exemplo, polpas mecânicas, químicas e/ou termomecânicas. Ela também pode ser feita de refugo de papel ou papel reciclado.

[0055] A definição descrita acima da MFC inclui, mas não se limita ao novo padrão TAPPI W13021 proposto sobre nanofibrila de celulose (CNF) definindo um material de nanofibra de celulose contendo múltiplas fibrilas elementares com regiões tanto cristalinas quanto amorfas, com uma relação de aspecto elevada com uma largura de 5 a 30 nm e uma relação de aspecto geralmente maior do que 50. Exemplo:

[0056] Diferentes adesivos foram preparados como descrito abaixo, isto é, de acordo com o método de Stein Hall.

[0057] Uma batelada de amido pré-intumescido (“Referência 0”) foi primeiramente preparada misturando-se grânulos de amido (amido de cevada) em água e então o pH foi aumentado pela adição de NaOH de modo que a concentração total de NaOH fosse de aproximadamente 1% em peso, simultaneamente a temperatura foi elevada a 40-45°C. Em seguida, misturou-se a batelada de amido por aproximadamente 15 min antes de amido adicional e aditivos serem adicionados como descrito abaixo. A concentração do amido foi de 9% em peso.

[0058] Referência 1. Exemplo comparativo – adesivo à base de amido. 202 g. O amido pré-intumescido (“0”) foi misturado com 433 g de pasta de amido (35%), e 65 g de água foram então misturados a temperatura elevada. (Os grânulos de amido foram dispersos em água a aproximadamente 30-35°C, formando assim uma “dispersão de amido ou pasta de amido”)

[0059] Referência 2. Exemplo comparativo:

Adesivo à base de amido com 5% em peso de MFC-A. 202 g de amido pré-intumescido foram misturados com 71 g de MFC-A (4,5% em peso) e 400 g de pasta de amido (35% em peso).

[0060] Referência 3. Teste 1 (adição de 5% em peso de MFC-B a 2% em peso). 202 g de amido pré-intumescido foram misturados com 29 g de MFC-B (2% em peso) e 401 g de pasta de amido (35% em peso)

[0061] Referência 4. Teste 2 (adição de 5% em peso de MFC-B a 4% em peso). 202 g de amido pré-intumescido foram misturados com 202 g de MFC-B1 (4% em peso) e 387 g de pasta de amido (35% em peso)

[0062] Referência 5. Teste 3 (adição de 5% em peso de MFC-B a 8% em peso). 202 g de amido pré-intumescido foram misturados com 101,6 g de MFC-B1 (8% em peso) e 387 g de pasta de amido (35% em peso)

[0063] Referência 6. Teste 4 (adição de 5% em peso de MFC-B a 11,25% em peso). 202 g de amido pré- intumescido foram misturados com 72 g do teor de sólidos alto. MFC (11,25% em peso) e 387 g de pasta de amido (35% em peso)

[0064] A MFC-A foi preparada a um teor de sólidos de 4,5% pelo refinamento mecânico de polpa kraft tratada com enzima e homogeneização até que o gel se tornasse parcialmente transparente e viscoso.

[0065] A MFC-B foi produzida a um teor de sólidos de 12.2% por tratamento enzimático e tratamento mecânico combinados. A amostra foi diluída a diferentes teores de sólidos de modo a demonstrar o efeito dos diferentes teores de sólidos da MFC no adesivo.

[0066] Mediu-se a retenção de água com o método de retenção de água estático de acordo com o Método de Ensaio TAPPI T 701 pm 01.

[0067] Mediu-se a viscosidade usando um reômetro de Brookfield, isto é, a 100 rpm de acordo com o SCAN-P 50:84.

[0068] A MFC de baixa consistência era uma MFC comercial que é produzida pela desintegração mecânica das fibras.

[0069] Os resultados são apresentados na Tabela 1. Tabela 1. Resultados Adesivo 0 1 2 3 4 5 6 pH Final 13 12,5 12,4 12,5 12,5 12,3 12,3 Viscosidade cp 2400 430 3400 1900 833 1225 1020 100 rpm o Temperatura C 40 35 38 34 33 40 39 Retenção de g/m2 963 157 244 195 153 132 água Teor de % em 9 25,5 20,4 26,8 21,6 24,9 24 sólidos peso

[0070] A Referência “0” é a base de amido (somente amido e NaOH e água, pré-intumescimento)

[0071] Como pode ser visto a partir dos resultados acima, o adesivo compreendendo MFC-A (“Referência 2”) resulta em um adesivo com altíssima viscosidade e valor de retenção de água, ainda que o teor de sólidos do adesivo seja relativamente baixo. Todos os adesivos de 3 a 5 possuem valor de viscosidade e retenção de água inferior se comparado ao adesivo 2, no entanto, os valores de retenção de água desses adesivos ainda são bastante altos. Os melhores resultados podem ser vistos para o adesivo 6 que é produzido de acordo com a presente invenção, onde todos os valores de viscosidade e retenção de água a um teor de sólidos relativamente alto apresentam valores satisfatórios. Consequentemente, a presente invenção torna possível produzir um adesivo apresentando viscosidade aprimorada, o que resulta em aprimoramento do comportamento de consolidação do adesivo e das propriedades de espalhamento ao mesmo tempo em que o valor de retenção de água permanece satisfatório, o que resultará no melhor controle da concentração da adesão no substrato adicionado, o que irá diminuir problemas associados à corrugação e abaulamento para papelões ondulados.

[0072] Em vista da descrição detalhada acima da presente invenção, outras modificações e variações se tornarão aparentes aos versados na técnica. Entretanto, deve ficar claro que tais outras modificações e variações podem ser efetuadas sem se afastar do espírito e escopo da invenção.

Claims (16)

REIVINDICAÇÕES

1. Método para a produção de um adesivo, em que o referido método compreende as seguintes etapas: - prover uma suspensão compreendendo amido, - intumescer o amido por álcali ou tratamento por temperatura ou por cozimento da suspensão de amido para formar uma suspensão de amido. - prover uma suspensão compreendendo celulose microfibrilada, suspensão esta que possui um teor de sólidos acima de 10% em peso. - adicionar a suspensão compreendendo celulose microfibrilada à suspensão compreendendo amido antes ou durante o intumescimento ou o cozimento do amido ou à suspensão de amido formada para produzir o adesivo.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, em que o adesivo compreende amido em uma quantidade acima de 50% em peso do teor total de sólidos do adesivo.

3. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, em que o adesivo compreende celulose microfibrilada em uma quantidade entre 0,5 e 50% em peso do teor de sólidos totais do adesivo.

4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, em que o amido no adesivo é um amido nativo.

5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, em que a celulose microfibrilada é produzida por tratamento enzimático.

6. Método, de acordo com a reivindicação 5, em que a celulose microfibrilada é produzida por tratamento enzimático e mecânico combinados.

7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 ou 6, em que a suspensão compreendendo celulose microfibrilada também compreende sacarídeos.

8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, em que a temperatura da celulose microfibrilada adicionada está acima de 30°C.

9. Papelão ondulado, compreendendo um meio corrugado e uma capa e um adesivo disposto para afixar o meio corrugado canelado à capa, em que o adesivo compreende amido e uma celulose microfibrilada de alta consistência caracterizada pelo fato de que a celulose microfibrilada do adesivo tem um teor de sólidos acima de 10% em peso.

10. Papelão ondulado, de acordo com a reivindicação 9, em que o papelão compreende adesivo em uma quantidade de 2 a 20 g/m2 (seco).

11. Papelão ondulado, de acordo com a reivindicação 9 ou 10, em que a capa do papelão ondulado tem uma gramatura abaixo de 160 g/m2.

12. Adesivo, em que o referido adesivo compreende amido e uma celulose microfibrilada de alta consistência caracterizada pelo fato de que a celulose microfibrilada tem um teor de sólidos acima de 10% em peso.

13. Adesivo, de acordo com a reivindicação 12, em que o adesivo compreende entre 0,1 e 50% em peso de uma celulose microfibrilada baseado no teor de sólidos secos totais do adesivo.

14. Adesivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 ou 13, em que o adesivo tem um teor de sólidos de 10 a 45% em peso.

15. Adesivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 14, em que o adesivo compreende sacarídeos.

16. Adesivo, produzido de acordo com o processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8.