BR112021011046A2

BR112021011046A2 - Material biocompósito e processo de preparação do mesmo

Info

Publication number: BR112021011046A2
Application number: BR112021011046-1A
Authority: BR
Inventors: Juhanes AYDIN
Original assignee: Organoclick Ab
Priority date: 2018-12-14
Filing date: 2019-12-13
Publication date: 2021-08-31
Also published as: JP2022513446A; SE1851589A1; CA3122474A1; EP3894627B1; EP3894627A1; EP3894627C0; JP7492753B2; CN113272494A; EP3894627A4; WO2020122805A1; AU2019399533A1; CN113272494B; SE543508C2; US20220112662A1

Abstract

material biocompósito e processo de preparação do mesmo. a presente invenção se refere, no geral, a materiais biocompósitos feitos de celulose e farelo de trigo e/ou casca de aveia, preparados por métodos compreendendo misturar a casca ou o farelo com uma solução alcalina aquosa, agitar e/ou homogeneizar a mistura, misturar com polpa de celulose e termoformar o material sob condições que admitem cura, desse modo, obtendo melhorias na resistência medida como pelo menos um de tensão em pico (%), estresse em pico (%) e módulo de young (mpa).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para “MATERIAL BIOCOMPÓSITO E PROCESSO DE PREPARAÇÃO DO MESMO”

CAMPO DA TÉCNICA

[001] A presente invenção se refere, no geral, a materiais biocompósitos feitos de celulose e farelo de trigo e/ou casca de aveia, e a métodos para produzir tais materiais.

ANTECEDENTES DA TÉCNICA

[002] Farelo de trigo e casca ou folhelhos de aveia são dois interessantes materiais de fluxo contínuo de resíduo baratos provenientes da indústria da agricultura com um grande potencial para serem usados em futuros materiais sustentáveis. Tanto o baixo preço quanto sua disponibilidade são fatores atrativos, em conjunto com suas propriedades estéticas, como parte dos produtos finais. Na publicação por A. Rahman et al. em J. Renew Mater. Supplement June 2017, pp 63-73, diferentes maneiras de tratamento de farelo de trigo são analisadas e comparadas. Foi observado que tanto hidróxido de sódio quanto ácido sulfúrico solubilizaram hemiceluloses e as frações restantes foram analisadas por lignina da celulose, amido, gordura e proteína. Entretanto, nenhuma orientação em particular é revelada sobre como produzir melhores materiais biocompósitos, além de, no geral, sugerir a utilidade das fibras resultantes dos tratamentos como um material de reforço adequado. Diversos documentos revelam cascas de aveia usada tanto individualmente quanto como um aditivo em fibras de celulose para fazer placas compósitas. US675234 revela papéis- cartão provenientes de cascas de aveia cozidas com cal. EP1967338 revela um material de placa compreendendo cascas de aveia e cavacos de madeira não processados, fibras ou filamentos comprimidos com um aglutinante. EP 976790 também revela um processo para fazer um compósito a partir de farelos, cascas ou folhelhos de cereal em uma etapa de processamento termoplástico com um agente de ligação. Acta Sci Pol 2006, vol. 5, pp 175-184, US 2018/0313039 e JPH 07145592 revelam farelo ou palha de cereal como uma carga em um processo de fabricação de papel, ao mesmo tempo em que melhorias em certos parâmetros de resistência são relatadas, mas nenhum material compósito formado é revelado, em que os farelos são processados a fim de melhorar a resistência do material. EP 096790 revela um processo termoplástico de material vegetal usado na formação de diferentes formas. Portanto, permanece a necessidade de prover um material compósito de celulose e farelo de trigo e/ou casca de aveia que pode ser processado com métodos convencionais e processos de fabricação de papel para agir como um aglutinante sem nenhum aglutinante adesivo adicional, ao mesmo tempo em que melhoram as propriedades mecânicas, se comparados com um material compósito de fibras de celulose individualmente. A presente invenção é direcionada a um processo como este e a um produto biocompósito moldado resultante.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[003] É um objetivo da presente invenção prover melhorias em materiais compósitos pela diminuição do uso de fibras onerosas (reduzir custos), aumento ou pelo menos manutenção das propriedades mecânicas e, ao mesmo tempo, prover uma aparência de apelo estético dos produtos.

[004] É um objetivo da presente invenção alcançar as melhorias sob condições e com métodos que são convencionais na indústria e manufatura de polpa e que são compatíveis com a parte úmida da produção de polpa e papel.

[005] É um objetivo da presente invenção alcançar as melhorias em materiais compósitos sem empregar um agente de ligação química ou a adição de adesivos.

[006] Também é um objetivo da invenção prover compatibilidade com produtos químicos atualmente usados e procedimentos convencionais conhecidos na tecnologia de produção de polpa e papel.

[007] No geral, a invenção é direcionada a materiais biocompósitos e métodos de produção de tais materiais, em que o método inclui uma etapa de pré-tratamento de farelos e cascas ou folhelhos a fim de preparar um bioaditivo para ser adicionado com polpa ou fibras de celulose provenientes da madeira, da forma preparada com processo convencional.

[008] Um material biocompósito neste contexto tem o significado usual de materiais compósitos, que é um material feito a partir de dois ou mais materiais constituintes provenientes de fontes naturais ou biológicas com diferentes propriedades físicas ou químicas que, quando combinados, produzem um material com características diferentes de pelo menos um dos componentes individuais.

[009] No contexto da presente invenção, farelos e cascas ou folhelhos têm o significado do casco ou revestimento externo de uma fruta ou vegetal de sementes, especialmente de cereais, tal como a camada externa dura de farelo de grãos do cereal. A celulose usada com a presente invenção tipicamente vem da madeira, plantas, agricultura de vegetais, frutas, algas, fungos, bactérias e tunicados.

[010] Em um primeiro aspecto geral, a invenção é direcionada a um material biocompósito compreendendo fibras de celulose e um bioaditivo proveniente de cascas ou farelos, preferivelmente de cereais com pelo menos a mesma resistência do material correspondente compreendendo as mesmas fibras de celulose na mesma quantidade, mas sem os bioaditivos, em que o material biocompósito é livre de qualquer aglutinante adicional, e em que a resistência é medida como pelo menos um de tensão em pico (%), estresse em pico (%) e módulo de Young (MPa).

[011] Neste contexto, o termo “livre de qualquer aglutinante adicional” significa que o biocompósito não inclui nenhum agente químico e/ou adesivo convencional convencionalmente empregado na produção de materiais compósitos, tais como copolímeros de butadieno, acrilatos, copolímeros de vinila (acrílico, acrílicos estirenados, poliacetato de vinila, vinilacrílicos, acetato de vinila e etileno, estireno butadieno, policloreto de vinila e cloreto de etileno/vinila), epóxi, poliéster ou resinas fenólicas e isocianatos. Os versados na técnica, desta maneira, irão prontamente dar ao termo livre de aglutinante um significado significativo. Preferivelmente, neste primeiro aspecto, o material biocompósito compreende um bioaditivo derivado a partir de pelo menos um de farelos de trigo e cascas de aveia. Preferivelmente, o material biocompósito compreende 75% (em peso) ou menos do bioaditivo, preferivelmente 5 a 50% (em peso).

[012] Em um outro aspecto geral, a presente invenção é direcionada a um processo de preparação de um material biocompósito compreendendo um bioaditivo proveniente das cascas e/ou farelos de cereais. O processo compreende as etapas de misturar as cascas e/ou farelos com uma solução alcalina aquosa, isto é, com um pH de pelo menos 7, a fim de prover um bioaditivo com uma etapa que representa um pré-tratamento dos farelos e/ou cascas do cereal; seguida pela mistura do bioaditivo com uma dispersão de polpa de celulose para prover o material do biocompósito; e, posteriormente, formar o biocompósito. No processo, a solução alcalina aquosa preferivelmente compreende pelo menos 0,5% (em peso) de NaOH, mais preferivelmente 0,5 a 5% (em peso) de NaOH. A formação do biocompósito pode ser realizada com um processo de polpa moldada ou um processo de fabricação de papel convencionalmente empregados no campo da tecnologia. For exemplo, processos de polpa moldada (MPPs) usados são classificados pela Associação Internacional de Fibra Moldada (IMFA) como “Parede espessa”, “Moldado por transferência”, “Termoformado (Parede Fina)”, e “Processado”, veja, também, Moulded Pulp Manufacturing: Overview and Prospects for the Process Technology Didone, Mattia; Saxena, Prateek; Meijer, Ellen Brilhuis; Tosello, Guido; Bissacco, Giuliano; McAloone, Tim C.; Pigosso, Daniela Cristina Antelmi; Howard, Thomas J. Published in: Packaging Technology and Science. Link para artigo, DOI: 10.1002/pts.2289 data de publicação:

2017.

[013] Em um aspecto, os processos revelados expostos compreendem uma etapa de termoformação.

[014] Em um aspecto, os processos revelados anteriormente podem compreender adicionalmente comprimir o material biocompósito em um molde em uma temperatura elevada e em uma pressão elevada, desse modo, curando o dito material biocompósito. For exemplo, pela formação de diferentes tipos de ligações no material.

[015] No aspecto do processo inventivo, o mesmo compreende coletar a fração de água solúvel da preparação do bioaditivo e misturar a mesma com a dispersão de polpa de celulose.

[016] Em um aspecto dos processos mencionados, a razão de casca ou farelo de cereais por solução alcalina aquosa na etapa de mistura é de pelo menos 1:1 a 1:100, preferivelmente 1:3 a 1:20, e o mais preferivelmente 1:5 a 1:10. Preferivelmente, a etapa de mistura compreende agitar e/ou homogeneizar, em que a rpm é 30.000 rpm ou menos. For exemplo, a rpm pode ser entre 5.000 e 30.000.

[017] Em um aspecto dos processos mencionados, as cascas ou farelos de cereais são selecionados a partir de pelo menos um de farelos de trigo e cascas de aveia.

[018] Em um aspecto do processo, um aditivo é adicionado selecionado a partir de pelo menos um de amido catiônico; AKD (dímero de alquilceteno); ASA (anidrido alquenilsuccínico); PLA (ácido poliláctico); tinturas; cargas; pigmentos; agentes de aumento de resistência à umidade; desespumantes; conservantes; biocidas e outros agentes convencionais usados na indústria de polpa, tais como argilas, ceras e agentes similares. Um aditivo como este pode ser adicionado tanto na etapa de pré- tratamento durante a provisão do bioaditivo quanto na etapa de mistura entre fibras de celulose e bioaditivo, ou em ambas as etapas dos processos revelados anteriormente.

[019] Em um aspecto, os processos descritos para preparar um material biocompósito compreendem as etapas de diluir a mistura de bioaditivo e polpa de celulose em um nível de 0,25 a 2% de fibra seca, preferivelmente em 1% de fibra seca; coletar a mistura em peneira ou em um filtro ou um tecido tecido, do tipo convencionalmente usado em máquinas de fabricação de papel; e transferir a mistura coletada para a etapa de formação. Preferivelmente, a etapa de formação é termoformação, da forma anteriormente descrita. A diluição e a coleta deste aspecto parecem

[020] Finalmente, a invenção é direcionada a um material biocompósito revelado produzido por quaisquer dos processos mencionados (isto é, um produto por processo).

DESCRIÇÃO DETALHADA E EXEMPLIFICANTE DA INVENÇÃO

[021] A seguir, uma descrição detalhada de métodos e produtos da invenção é apresentada em conjunto com modalidades da invenção. Farelo de trigo e casca de aveia contêm celulose, lignina, hemiceluloses (xilanos e arabinoxilanos), compostos fenólicos, tais como ácidos ferúlicos, minerais e proteínas. Os pré-tratamentos mecânico e alcalino facilitam a extração das hemiceluloses e a presente invenção explora seu potencial como um bioaditivo para contribuir para um aumento nas propriedades mecânicas dos biocompósitos produzidos. Diversos métodos diferentes de preparação de bioaditivos com pré-tratamentos foram testados e diferentes fibras de celulose também foram investigadas. Todos os experimentos são sumarizados nas tabelas a seguir. DIFERENTES PRÉ-TRATAMENTOS

[022] Referência: 25 g de CTMP foram desintegrados em 2 L de água de torneira em 30.000 rpm usando um desintegrador PTI Austria. Folhas de celulose foram feitas usando Rapid Köthen. Depois da formação, as folhas de celulose úmidas foram pressionadas com 10 toneladas de pressão por 5 minutos e secas por 10 minutos em 95ºC. Secagem em forno final em 170ºC por 5 minutos. Propriedades mecânicas foram medidas usando um Testometric M25-2.5AT.

[023] Pré-tratamento: Pré-tratamento de farelo de trigo proveniente de Lantmännen foi realizado de acordo com a tabela a seguir. Um Ika Ultra Turrax foi usado para a mistura de 5 g de farelo de trigo com 35 g de água contendo os diferentes produtos químicos da Tabela 1. O tempo de mistura foi 30 min e a velocidade foi ajustada em 2 níveis diferentes. Depois que a mistura foi completa, o farelo de trigo foi adicionado na polpa CTMP. Folhas de celulose foram produzidas exatamente da mesma maneira que a referência, exceto em que 20 g de CTMP, em vez de 25, foram usados. CTMP Farelo de Aditivo (g) Procedimento Velocidade da (g) trigo (g) mistura (rpm) Ref 25 - - - a) 20 5 - -

b) 20 5 - 6.000 c) 20 5 - 17.000 d) 20 5 0,5% de NaOH - e) 20 5 0,5% de NaOH 6.000 f) 20 5 0,5% de NaOH 17.000 g) 20 5 0,5% de K2CO3 6.000 h) 20 5 5% de ácido 6.000 cítrico i) 20 5 0,5% de H2SO4 6.000 j-1) 20 5 2% de NaOH filtrado separado 6.000 j-2) 20 5 2% de NaOH fração de farelo 6.000 de trigo k) 20 5 1% de NaOH 6.000 l) 20 5 2,5% de NaOH 6.000 m) 20 5 5% de NaOH 6.000 Tabela 1

Peso (g) Tensão em pico Estresse em módulo de Young (%) pico (MPa) (MPa) Ref 24,14 2,144 (0,228) 11,21 (1,025) 760,7 (56,84) a) 23,4 2,088 (0,383) 10,34 (1,254) 721,22 (46,605) b) 22,63 2,336 (0,218) 14,05 (0,706) 905,6 (29,431) c) 22,54 2,627 (0,439) 17,25 (1,80) 974,66 (48,69) d) 22,81 2,311 (0,123) 15,37 (0,357) 932,77 (21,624) e) 22,43 2,381 (0,497) 17,01 (1,99) 1.015,19 (48,80) f) 21,90 2,488 (0,29) 21,54 (2,375) 1.258,419 (19,42) g) 23,13 2,032 (0,393) 12,54 (1,79) 785,629 (36,78) h) Não medido 1,813 (0,277) 9,16 (1,03) 663,521 (35,72) i) 23,20 2,01 (0,339) 11,04 (1,241) 713,762 (11,99)

j-1) 19,60 2,564 (0,237) 19,26 (0,974) 1.129,8 (41,041) j-2) 21,19 1,978 (0,214) 12,38 (0,987) 842,91 (24,180) k) 22,01 2,63 (0,388) 17,886 (1,33) 1.075,682 (33,805) l) 21,97 2,221 (0,256) 15,197 (1,075) 999,924 (51,518) m) 21,61 2,51 (0,515) 18,091 (2,455) 1.210,492 (24,247) Tabela 2. Desvio padrão é dado entre parêntesis

[024] Nenhum aumento na resistência foi observado para o farelo de trigo não pré-tratado sem agitação mecânica (a, tabela 2). Entretanto, compatibilidade entre as fibras e o farelo de trigo foi boa e a redução no uso de fibra foi de cerca de 20%. Mistura mecânica somente do farelo de trigo sem aditivos aumentou a resistência (b e c, tabela 2). Mistura mais intensa proporcionou resistência mais alta para as folhas de celulose. Pré-tratamento com hidróxido de sódio (0,5%) proporcionou resistência mais alta, se comparada com condições neutras. Também, aqui, a quantidade de mistura teve um efeito na resistência. Mistura mais intensa proporcionou folhas de celulose mais fortes (d, e, e f, tabela 2). Pré-tratamentos ácidos tiveram nenhum efeito na resistência final (h e j, tabela 2). Em um experimento (j-1 e j-2, tabela 2), as partículas foram separadas da solução depois do pré-tratamento com hidróxido de sódio 0,5%. Folhas de celulose foram feitas tanto a partir da fração sólida quanto a partir da fração de água solúvel. Fica claro que a maior parte do aumento da resistência vem a partir do material dissolvido proveniente do pré-tratamento do farelo de trigo (j-1, tabela 2). Hemiceluloses, tais como Arabinoxilanos, são provavelmente extraídas do farelo de trigo durante o pré-tratamento e estes polissacarídeos adsorvem nas fibras de celulose na “parte úmida” durante a fabricação de papel, com melhoradas propriedades mecânicas das folhas de celulose produzidas. Diferentes concentrações de hidróxido de sódio não tiveram um significativo efeito na resistência da folha de celulose (k, l e m, Tabela 2).

DIFERENTES FIBRAS

[025] Farelo de trigo foi tratado com 0,5% de NaOH. Uma razão de água-farelo de trigo de 7:1 foi usada. Mistura foi realizada em 20.000 rpm por 30 min usando um

Ika Ultra Turrax. 40 g deste farelo de trigo pré-tratado foram misturados com 20 g de diferentes polpas de acordo com a tabela 3 a seguir.

Folhas de celulose foram produzidas da forma descrita na seção exposta. 20 g da polpa em conjunto com o farelo de trigo pré-tratado foram desintegrados em 2 L de água de torneira em 30.000 rpm.

Folhas de celulose foram feitas usando Rapid Köthen.

Depois da formação, as folhas de celulose úmidas foram pressionadas com 10 toneladas de pressão por 5 minutos e secas por 10 minutos em 95ºC.

Secagem em forno final em 170ºC por 5 minutos. 25 g de polpa foram usados como uma referência sem farelo de trigo.

Farelo de Peso Tensão Estresse Módulo de trigo (%) (g) em pico em pico Young (%) (MPa) (MPa) CTMP - 24,14 2,14 11,21 760,7 CTMP 20 21,92 2,6 17,42 989 Polpa kraft de - 24,94 3,75 16,84 1.109,2 madeira macia branqueada Polpa kraft de 20 22,58 5,23 24,94 1.407,1 madeira macia branqueada Polpa kraft de - 24,80 2,86 16,27 1.136,1 madeira macia não branqueada Polpa kraft de 20 22,93 4,75 26,86 1.512,1 madeira macia não branqueada Polpa kraft de - 24,75 2,35 19,21 1.415,7 madeira dura branqueada (bétula)

Polpa kraft de 20 23,02 4,00 32,6 1.800,7 madeira dura branqueada (bétula) Polpa dissolvente - 24,21 2,40 6,4 481,3 (Domsjö) Polpa dissolvente 20 22,28 3,09 9,46 642,5 (Domsjö) Abaca Celtex B - 24,61 4,72 21,52 1.142

TCF Abaca Celtex B 20 22,61 5,62 27,57 1.343

TCF Tabela 3: Um aumento na resistência foi observado para todas as polpas com farelo de trigo pré-tratado.

DIFERENTES ADITIVOS EM CONJUNTO COM FARELO DE TRIGO PRÉ-TRATADO

[026] A tabela a seguir (Tabela 4) descreve como diferentes aditivos adicionados na “parte úmida” em conjunto com polpa CTMP e farelo de trigo pré-tratado afetam os materiais compósitos finais. Amido catiônico melhora adicionalmente as propriedades mecânicas, se comparado com a referência do farelo de trigo. AKD adicionado como uma emulsão também melhorou a resistência e melhorou dramaticamente a hidrofobicidade resultante em um valor Cobb60 abaixo de 20. Farelo de trigo antigo contendo conservantes armazenado por dois meses em temperatura ambiente proporcionou aumento de resistência inferior, se comparado com farelo de trigo pré- tratado recentemente preparado. O motivo para isto pode ser que os polissacarídeos que melhoram a resistência degradam durante o tempo. Agente antiespuma (Dispelair CF56) na formulação abaixa a resistência das folhas de celulose produzidos. Quantid CTPM Farel Peso Tensão Estresse Módul Cobb ade de o de (g) em pico em pico o de 60 aditivo trigo (%) (MPa) Young (MPa) Ref - 20 g 5g 21,92 2,6 17,42 989 896 (80%) (20%) Amido 0,3 g 20 g 5g 22,47 2,92 23,75 1.275 - catiônico (80%) (20%) (solbond PC170) AKD 0,8 g 20 g 5g - 2,95 20,01 1.108 19 (80%) (20%) Farelo de 5 g 20 g - 21,92 2,25 13,0 821,1 - trigo (20%) (80%) antigo (conserva do com 180827, 0,1% acticida) Dispelair 1g 20 g 5g 22,08 2,26 12,12 820,6 - CF58 (80%) (20%) Tabela 4 DIFERENTES CONCENTRAÇÕES DE FARELO DE TRIGO PRÉ-

TRATADO E POLPA CTMP

[027] Diferentes quantidades de farelo de trigo pré-tratado foram usadas nos experimentos demonstrados a seguir na Tabela 5. O farelo de trigo foi pré-tratado da maneira padrão pela homogeneização por 30 min usando um Ika Ultra Turrax em

17.000 rpm com uma concentração de hidróxido de sódio de 0,5%. Diferentes quantidades deste lote de farelo de trigo pré-tratado foram usadas com CTMP de acordo com a tabela a seguir. Um aumento na resistência é observado com até 50% de farelo de trigo. Então, a resistência cai. Formação de espuma também é aumentada com o aumento da quantidade de farelo de trigo. Uma fração de farelo de trigo muito alta (99%) torna o material muito fraco e a folha de celulose final não pode ser removida do cabo de fabricação de papel sem se desintegrar. Uma queda no peso das folhas de celulose produzidos também foi observada. Isto é causado pela crescente quantidade de produtos solúveis que não adsorvem na fibra de celulose. % de CTPM Farelo Peso Tensã Estress módulo Comentário farelo (g) de trigo (g) o em e em de de (g) pico pico Young trigo (%) (MPa) (MPa) 0 25 0 24,14 2,14 11,21 760 5% 23,75 1,25 23,65 2,10 12,66 803 10% 22,5 2,5 23,16 2,04 14,20 930 20% 20 5 21,92 2,6 17,42 989 50% 12,5 12,5 18,89 2,77 25,6 1.482 Formação de espuma 75% 6,25 18,75 16,19 1,98 14,94 1.064 Formação de espuma 99% - - - - - - Amostra muito fraca Tabela 5 PÓ DE CASCA DE AVEIA PRÉ-TRATADO E A FORMAÇÃO DE

COMPÓSITOS DE POLPA KRAFT DE BÉTULA

[028] Pré-tratamento de casca de aveia foi realizado de uma maneira similar ao pré-tratamento de farelo de trigo para preparar a casca de aveia triturada bioaditiva na forma de fino pó que foi misturado em 0,75% de NaOH em uma razão água - sólido de 8:1. Cascas de aveia foram trituradas em pó de aveia antes do uso, mas também podem ser usadas à medida que a mistura foi realizada usando um Ultra Turrax por 30 min. 12,5 g (peso seco) desta pasta fluida foram misturados com 12,5 g da polpa de bétula e desintegrados da forma descrita nas seções prévias.

Folhas de celulose foram produzidas da forma descrita e propriedades mecânicas foram medidas.

As tabelas 6 e 7, a seguir, descrevem os ingredientes para cada amostra.

Formação de espuma foi observada durante o uso do pó de aveia.

Para tal, um desespumante comercialmente disponível foi usado nestes exemplos.

Quantidade de polpa de bétula (g) Pó de aveia Aditivo 1 112,5 g de pó de aveia pré-tratado (12,5 1 12,5 g g peso seco) 1 g Dispelair CF56 2 12,5 g 12,5 g de pó de aveia 1 g Dispelair CF56 225 g de pó de aveia pré-tratado (25 g 3 12,5 g peso seco) 1 g Dispelair CF56 337 g de pó de aveia pré-tratado (37 g peso seco, lavado e decantado 4 vezes, sólidos 4 12,5 g misturados com polpa kraft de bétula) 1 g Dispelair CF56 Tabela 6 Tensão Estresse Módulo de (%) (Mpa) Young (Mpa) Peça bruta (bétula) 2,35 19,21 1.415,7 1 5,84 33,42 1471

2 3,69 10,97 616 3 5,39 25,51 1.084 4 4,19 14,73 695 Tabela 7

[029] Um aumento da resistência é observado na Tabela 5 com uso de 50% de pó de casca de aveia pré-tratado.

[030] Em conclusão, a invenção aqui descrita é um material biocompósito com base em farelo de trigo e/ou casca de aveia e celulose. Além do mais, para abaixar os custos devido ao uso inferior de fibras, um aumento nas propriedades mecânicas pode ser obtido pelos diferentes pré-tratamentos, especialmente, aqueles alcalinos.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Material biocompósito, caracterizado por compreender fibras de celulose e um bioaditivo proveniente de cascas ou farelos de cereais com pelo menos a mesma resistência do material correspondente compreendendo as mesmas fibras de celulose na mesma quantidade, mas sem o bioaditivo, em que o material biocompósito é livre de qualquer aglutinante adicional, e em que a resistência é medida como pelo menos um de tensão em pico (%), estresse em pico (%) e módulo de Young (MPa).

2. Material biocompósito de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender um bioaditivo derivado a partir de pelo menos um de farelos de trigo e cascas de aveia.

3. Material biocompósito de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por compreender 75% (em peso) ou menos do bioaditivo, preferivelmente 5 a 50% (em peso).

4. Processo para preparar um material biocompósito compreendendo um bioaditivo proveniente de cascas e/ou farelos de cereais, caracterizado por o dito processo compreender as etapas: (a) misturar a casca ou o farelo com uma solução alcalina aquosa (com um pH de pelo menos 7), a fim de prover um bioaditivo, (b) misturar o bioaditivo com uma dispersão de polpa de celulose para prover um biocompósito; e (c) formar o material biocompósito.

5. Processo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por compreender formar o material biocompósito com um processo de polpa moldada ou um processo de fabricação de papel.

6. Processo de acordo com a reivindicação 4 ou 5, caracterizado por compreender termoformação do material biocompósito, preferivelmente em temperatura elevada temperatura e uma pressão elevada, desse modo, curando o dito material biocompósito.

7. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 6, caracterizado por compreender coletar a fração solúvel em água do bioaditivo proveniente da etapa (a) e misturar a mesma com a dispersão de polpa de celulose na etapa (b).

8. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 7, caracterizado por a razão de casca ou farelo de cereais por solução aquosa na etapa de mistura (a) ser de pelo menos 1:1 a 1:100, preferivelmente 1:3 a 1:20 mais preferivelmente 1:5 a 1:10.

9. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 8, caracterizado por o bioaditivo ser 75% (em peso) ou menos, preferivelmente 5 a 50% (em peso) da mistura do bioaditivo e da polpa de celulose na etapa de mistura (b).

10. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 9, caracterizado por a etapa de mistura compreender agitação e/ou homogeneização, em que a rpm compreende 30.000 rpm ou menos, preferivelmente 5.000 a 30.000 rpm.

11. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 10, caracterizado por a casca ou o farelo de cereais ser selecionado a partir de pelo menos um de farelos de trigo e cascas de aveia.

12. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 11, caracterizado por a solução alcalina da etapa (a) compreender pelo menos 0,5% (em peso) de NaOH, preferivelmente 0,5 a 5% (em peso) de NaOH.

13. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 12, caracterizado por compreender adicionar um aditivo em pelo menos uma da etapa (a) e da etapa (b), o dito aditivo sendo selecionado a partir de pelo menos um de amido catiônico; AKD (dímero de alquilceteno); ASA (anidrido alquenilsuccínico); PLA (ácido poliláctico); tinturas; cargas; pigmentos; agentes de aumento da resistência à umidade; desespumantes; conservantes; e biocidas.

14. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 13, caracterizado por compreender adicionalmente as etapas de diluir a mistura de bioaditivo e polpa de celulose até um nível de 0,25 a 2% de fibra seca, preferivelmente até 1% de fibra seca; coletar a mistura em peneira ou em um filtro; e transferir a mistura coletada para a etapa de formação.

15. Material biocompósito de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por ser produzido por um processo como definido em qualquer uma das reivindicações 4 a 14.