PT104702A - AQUEOUS COATING FORMULATIONS FOR APPLICATION IN THE SURFACE TREATMENT OF CELLULOSIC SUBSTRATES - Google Patents

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Carmen Sofia Da Rocha Freire Barros
Susana Cristina De Matos Fernandes
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Abstract

A PRESENTE INVENÇÃO REFERE-SE À APLICAÇÃO DE NOVAS FORMULAÇÕES DE REVESTIMENTO, CONTENDO QUITOSANO (E SEUS DERIVADOS) E CELULOSE BACTERIANA, PARA O MELHORAMENTO DAS PROPRIEDADES FINAIS DE MATERIAIS DE BASE CELULÓSICA, COMO POR EXEMPLO PAPÉIS E MATERIAIS TÊXTEIS. O PROCESSO ENVOLVE A PREPARAÇÃO DE MISTURAS HOMOGÉNEAS DE CELULOSE BACTERIANA E QUITOSANO E O TRATAMENTO SUPERFICIAL DOS SUBSTRATOS CELULÓSICOS COM ESTAS MISTURAS. OS TRATAMENTOS SUPERFICIAIS DESCRITOS MELHORAM SUBSTANCIALMENTE AS PROPRIEDADES DE SUPERFÍCIE, MECÂNICAS, ÓPTICAS, DE BARREIRA, ANTIMICROBIANAS E A APTIDÃO À IMPRESSÃO DOS SUBSTRATOS CELULÓSICOS.The present invention relates to the application of novel coating formulations containing quitanos (and their derivatives) and bacterial cells for the improvement of the final properties of cellulosic materials, such as paper and textile materials. The method involves the preparation of homogeneous mixtures of bacterial and bacterial cells and the surface treatment of the cell substitutes with these mixtures. SURFACE TREATMENTS DESCRIBED BETWEEN SUBSTANTIALLY IMPROVE THE SURFACE, MECHANICAL, OPTICAL, BARRIER, ANTIMICROBIAL PROPERTIES AND FITNESS FOR THE PRINTING OF CELLULOSIC SUBSTRATES.

Description

DESCRIÇÃO "FORMULAÇÕES AQUOSAS DE REVESTIMENTO PARA APLICAÇÃO NO TRATAMENTO SUPERFICIAL DE SUBSTRATOS CELULÓSICOS"AQUOSIVE COATING FORMULATIONS FOR APPLICATION IN THE SURFACE TREATMENT OF CELLULOSIC SUBSTRATES "

CAMPO DA INVENÇÃO A presente invenção refere-se à aplicação de novas formulações de revestimento, contendo quitosano (e seus derivados) e celulose bacteriana, para o melhoramento das propriedades finais de materiais de base celulósica, como por exemplo papéis e materiais têxteis.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to the application of novel coating formulations containing chitosan (and its derivatives) and bacterial cellulose for the improvement of the final properties of cellulosic based materials such as paper and textile materials.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO 0 quitosano é um aminopolissacarideo preparado por desacetilação da quitina, obtida a partir de organismos marinhos, como o camarão, o caranguejo, a lagosta, estiletes de lula e exo-esqueletos de insectos, entre outros. 0 grau de desacetilação do quitosano refere-se à percentagem de grupos amina livres, obtidos por desacetilação da quitina e é, em geral, superior a 50%. O peso molecular do quitosano depende da sua origem e das condições de processamento. O quitosano exibe propriedades físico-quimicas impares, como a sua biocompatibilidade, actividade antimicrobiana, biodegradabilidade e excelentes propriedades filmogénicas, que atraíram o interesse científico e industrial em diversos domínios como a biotecnologia, a farmacologia, a biomedicina, o tratamento de águas residuais, a cosmética, as ciências alimentares e a tecnologia do papel e embalagem, entre outras. A incorporação de quitosano em materiais papeleiros como revestimento de superfície (e como aditivo em massa) foi já 1 referida em diversos artigos científicos e patentes (p.ex. JP 1014396; JP 2006159431). O quitosano pode ser aplicado isoladamente, ou combinado com aditivos específicos para o papel como seja o amido ou cargas inorgânicas. Os papeis revestidos com quitosano apresentam melhores propriedades mecânicas, de barreira a gases, antimicrobianas e de aptidão à impressão. A celulose bacteriana, produzida por algumas bactérias, em particular do género Acetobacter, é obtida na forma de um gel hidratado (-95% de água). A celulose bacteriana apresenta propriedades únicas, tais como elevada resistência mecânica, elevada cristalinidade, e uma rede nanofibrilar de elevada pureza e tem sido explorada em diversas aplicações, nomeadamente na produção de materiais papeleiros. Diversas patentes descrevem a produção de papéis ou derivados contendo celulose bacteriana como aditivo adicionado em massa (JP 10273891; JP 8049188; JP 7238488; KR 20030065916), ou como tratamento de superfície (combinado com calandragem) (NZ 224401/EP0289993; WO 9311182; US5637197) . Os materiais fibrosos revestidos com celulose bacteriana apresentam boas propriedades de brilho, lisura, penetração e manutenção das tintas de impressão e resistência superficial. No entanto, as suspensões de celulose bacteriana tendem a sofrer segregação de fases quando submetidas a tensões de corte, como as que ocorrem na máquina de revestimento do papel (síze press). A fracção rica em água é transferida preferencialmente para o substrato papeleiro, enquanto a fracção principal da celulose bacteriana permanece na suspensão. Alguns agentes de dispersão, e nomeadamente a carboximetilcelulose e o amido foram usados para reduzir este efeito. Por esta razão, é importante desenvolver novos processos que 2 permitam a deposição de camada(s) de celulose bacteriana sobre substratos celulósicos na presença de fortes tensões de corte. 0 quitosano e a celulose bacteriana apresentam estruturas quimicas muito semelhantes e, consequentemente, apresentam também elevada compatibilidade. A combinação destes dois polissacarideos pode ser explorada na optimização de processos de dispersão e aplicação (na presença de tensões de corte) de celulose bacteriana sobre diferentes substratos celulósicos, mas também na produção de materiais de base celulósica, preferencialmente com propriedades melhoradas, resultantes da adição de celulose bacteriana e de quitosano. Estes novos materiais revestidos conjugam as propriedades funcionais e físico-quimicas do quitosano, tais como as excelentes propriedades filmogénicas, e as propriedades mecânicas únicas da celulose bacteriana, resultantes da sua estrutura nanofibrilar tridimensional.BACKGROUND OF THE INVENTION Chitosan is an aminopolysaccharide prepared by deacetylation of chitin, obtained from marine organisms such as shrimp, crab, lobster, squid stilettos and insect exo-skeletons, among others. The degree of deacetylation of chitosan refers to the percentage of free amine groups obtained by deacetylation of chitin and is generally greater than 50%. The molecular weight of chitosan depends on its origin and the processing conditions. Chitosan exhibits odd physicochemical properties, such as its biocompatibility, antimicrobial activity, biodegradability and excellent film-forming properties, which have attracted scientific and industrial interest in various fields such as biotechnology, pharmacology, biomedicine, wastewater treatment, cosmetics, food science and paper and packaging technology, among others. The incorporation of chitosan into paper materials as a surface coating (and as a bulk additive) has already been reported in a number of scientific papers and patents (eg JP 1014396, JP 2006159431). Chitosan can be applied alone, or combined with paper-specific additives such as starch or inorganic fillers. Papers coated with chitosan exhibit better mechanical, gas barrier, antimicrobial and printability properties. Bacterial cellulose, produced by some bacteria, in particular of the genus Acetobacter, is obtained in the form of a hydrated gel (-95% water). Bacterial cellulose has unique properties, such as high mechanical strength, high crystallinity, and a high purity nanofibrillar network and has been exploited in several applications, particularly in the production of paper materials. Various patents disclose the production of papers or derivatives containing bacterial cellulose as a bulk additive (JP 10273891; JP 8049188; JP 7238488; KR 20030065916), or as a surface treatment (combined with calendering) (NZ 224401 / EP0289993; WO 9311182; US5637197). The fibrous materials coated with bacterial cellulose have good properties of gloss, smoothness, penetration and maintenance of the printing inks and surface resistance. However, bacterial cellulose suspensions tend to undergo segregation of phases when subjected to shear stresses, such as those occurring in the paper press (ie press). The water rich fraction is transferred preferentially to the paper substrate, while the major fraction of the bacterial cellulose remains in the suspension. Some dispersing agents, in particular carboxymethylcellulose and starch, have been used to reduce this effect. For this reason, it is important to develop novel processes that allow the deposition of bacterial cellulose layer (s) on cellulosic substrates in the presence of strong shear stresses. Chitosan and bacterial cellulose have very similar chemical structures and, consequently, also have high compatibility. The combination of these two polysaccharides can be exploited in the optimization of dispersion processes and application (in the presence of shear stresses) of bacterial cellulose on different cellulosic substrates, but also in the production of cellulosic base materials, preferably with improved properties, resulting from the addition bacterial cellulose and chitosan. These novel coated materials combine the functional and physico-chemical properties of chitosan, such as the excellent film-forming properties, and the unique mechanical properties of bacterial cellulose, resulting from its three-dimensional nanofibrillar structure.

DESCRIÇÃO DETALHADA A presente invenção compreende o revestimento superficial de diversos substratos celulósicos, incluindo papéis de impressão e de escritório, cartão, substratos têxteis, entre outros, com misturas de quitosano-celulose bacteriana. 0 termo celulose bacteriana, tal como usado na presente invenção, refere-se a celulose bacteriana produzida por bactérias dos géneros Glucanacetobacter, Rhizobium, Sarcina, Agrobacterium, entre outros, podendo apresentar diferentes graus de polimerização e de cristalinidade. 0 3 termo quitosano inclui amostras de quitina e quitosano de diferentes fontes e com diferentes graus de desacetilação e pesos moleculares, bem como a derivados de quitosano modificados química e/ou fisicamente, incluindo derivados solúveis em água e anfifílicos. 0 processo desta invenção envolve a preparação de misturas homogéneas de quitosano-celulose bacteriana e o tratamento superficial de substratos celulósicos com estas misturas.DETAILED DESCRIPTION The present invention comprises the surface coating of various cellulosic substrates, including printing and office papers, paperboard, textile substrates, among others, with mixtures of bacterial chitosan cellulose. The term bacterial cellulose, as used herein, refers to bacterial cellulose produced by bacteria of the genera Glucanacetobacter, Rhizobium, Sarcin, Agrobacterium, among others, and may exhibit different degrees of polymerization and crystallinity. The term chitosan includes samples of chitin and chitosan from different sources and with different degrees of deacetylation and molecular weights, as well as chemically and / or physically modified chitosan derivatives, including water soluble and amphiphilic derivatives. The process of this invention involves the preparation of homogeneous mixtures of bacterial chitosan cellulose and the surface treatment of cellulosic substrates with these mixtures.

As soluções de quitosano são preparadas por dissolução de amostras quitosano em pó em soluções aquosas acídicas (p. ex com ácido acético) ou em água (se for usado um derivado solúvel em água). A concentração de quitosano em solução varia entre 0,01 e 50 % (massa de quitosano / peso de solução). De seguida é adicionada a celulose bacteriana em diferentes proporções variando entre 0,01 e 10% (peso de celulose bacteriana / peso de quitosano) e dispersada nas soluções usando um homogeneizador mecânico, sendo filtrada e desgaseifiçada para remover o ar retido.Chitosan solutions are prepared by dissolving chitosan powder samples in aqueous acidic solutions (eg with acetic acid) or in water (if a water-soluble derivative is used). The concentration of chitosan in solution ranges from 0.01 to 50% (chitosan mass / solution weight). Thereafter, bacterial cellulose in different proportions ranging from 0.01 to 10% (bacterial cellulose weight / chitosan weight) is added and dispersed in the solutions using a mechanical homogenizer, being filtered and degasified to remove trapped air.

Outros aditivos, incluindo cargas e pigmentos (p.ex. carbonato de cálcio e dióxido de titânio), agentes de colagem superficial (p.ex. anidridos alquenilsuccínicos-ASA, dímeros de alquilceteno-AKD), aditivos de resistência em húmido e seco (p.ex. resinas ureia-formaldeido e amido catiónico), tintas e branqueadores ópticos, podem ser adicionados, nesta etapa às misturas de quitosano-celulose bacteriana. A aplicação das misturas de quitosano-celulose bacteriana na superfície de substratos celulósicos pode ser levada a cabo usando tecnologias já estabelecidas nas respectivas 4 indústrias, tais como, no caso da indústria de papel, equipamento de revestimento com diferentes modos de aplicação (síze press, metered size-press e film press).Other additives, including fillers and pigments (eg calcium carbonate and titanium dioxide), surface sizing agents (eg alkenylsuccinic anhydrides-ASA, alkyl ketene dimers-AKD), wet and dry strength additives ( eg urea-formaldehyde resins and cationic starch), paints and optical brighteners, may be added at this stage to mixtures of bacterial chitosan-cellulose. The application of bacterial chitosan-cellulose blends on the surface of cellulosic substrates can be carried out using technologies already established in the respective industries, such as, in the case of the paper industry, coating equipment with different modes of application (press, metered size-press and film press).

Por exemplo, materiais papeleiros revestidos com quitosano-celulose bacteriana apresentam melhores propriedades mecânicas, de superfície, de barreira, ópticas e de elevada aptidão à impressão do que as registadas para as amostras de controlo não tratadas, e inclusivamente melhores do que as registadas para papeis de impressão comerciais. Para além disso, estes novos materiais apresentam propriedades consideravelmente mais elevadas do que os materiais tratados apenas com soluções de quitosano. A deposição das misturas de quitosano-celulose bacteriana na superfície do papel forma uma rede tridimensional de nanofibrilas de celulose bacteriana embebidas num filme de quitosano que reveste de forma homogénea e agrega as fibras vegetais e também as cargas inorgânicas, resultando numa morfologia superficial totalmente nova (Figura 1) e consequentemente em propriedades melhoradas ou mesmo novas.For example, paper materials coated with bacterial chitosan-cellulose have better mechanical, surface, barrier, optical and high printability properties than those recorded for untreated control samples, and even better than those registered for papers commercial printers. In addition, these novel materials exhibit considerably higher properties than materials treated with chitosan solutions alone. The deposition of bacterial chitosan-cellulose blends on the paper surface forms a three-dimensional network of bacterial cellulose nanofibrils embedded in a chitosan film that coats homogeneously and aggregates the plant fibers as well as the inorganic fillers, resulting in a completely new surface morphology ( Figure 1) and consequently in improved or even new properties.

Por exemplo, estes novos papéis revestidos apresentam melhoramentos inesperados em algumas propriedades de superfície com especial relevância na sua aptidão à impressão tais como a redução de destacamento de vasos e contacto/mistura entre as cores impressas (inter colour bleed).For example, these novel coated papers show unexpected improvements in some surface properties with particular relevance to their suitability for printing such as reduction of vessel detachment and contact / mixing between intercolour bleed colors.

Breve descrição das ImagensBrief Description of Images

Figura 1 - a) e b) Imagens de microscopia electrónica de varrimento -SEM- (a diferentes ampliações) da superfície de papéis revestidos com misturas do derivado de quitosano 5 solúvel em água - celulose bacteriana (WSCH-BC),, mostrando a distribuição uniforme da camada de WSCH-BC na superfície do papel contendo cargas minerais.Figure 1 - a) and b) Scanning electron microscopy images -SEM- (at different magnifications) of the paper surface coated with mixtures of bacterial cellulose water soluble chitosan 5 (WSCH-BC) derivative, showing uniform distribution of the WSCH-BC layer on the paper surface containing mineral fillers.

ReferênciasReferences

Seong, H. S., Whang, H. S. e Ko, S. W., J. Appl. Polym. Sei., 2000, 76, 2009-2015.Seong, H. S., Whang, H. S. and Ko, S. W., J. Appl. Polym. Sci., 2000, 76, 2009-2015.

Surface coating composition paper, Patente no Japão n° 1014396 (A)Surface coating composition paper, Japanese Patent No. 1014396 (A)

Coating paper type printer paper, Patente no Japão n° 2006159431, 2006Coating paper type printer paper, Japanese Patent No. 2006159431, 2006

Production of paper containing bacterial cellulose. Patente no Japão n° 10273891Production of paper containing bacterial cellulose. Japanese Patent No. 10273891

High dynamic strength sheet containing bacterial cellulose, Patente no Japão n° 8049188High dynamic strength sheet containing bacterial cellulose, Japanese Patent No. 8049188

Production of compound material of fibber and bacterial cellulose and composite material produced by the process, Patente no Japão n° 7238488 (A)Production of compound material of fibber and bacterial cellulose and composite material produced by the process, Japanese Patent No. 7238488 (A)

Korean traditional paper containing bacterial cellulose and method of manufacturing the same, Patente na Coreia n° 20030065916 (a), 2003Korean traditional paper containing bacterial cellulose and method of manufacturing the same, Korea Patent No. 20030065916 (a), 2003

Bacterial cellulose as surface treatment for fibrous web, NZ224401, EP0289993 (A2), 3 Maio 1988 6Bacterial cellulose as surface treatment for fibrous web, NZ224401, EP0289993 (A2), May 3, 1988 6

Conditioned bacterial cellulose, Patente Internacional n° WO 93/11182, 10 Junho 1993Conditioned bacterial cellulose, International Patent No. WO 93/11182, June 10, 1993

Process of coating a substrate with reticulated bacterial cellulose aggregates, US5637197, 10 Junho 1997.Process of coating a substrate with reticulated bacterial cellulose aggregates, US5637197, June 10, 1997.

Exemplo 1 Método para revestir folhas de papel com misturas de quitosano (ou um derivado de quitosano solúvel em água) -celulose bacteriana O quitosano (CH) é uma amostra comercial com um grau de desacetilação (DDA) de 97% e um peso molecular médio próximo de 350 000. Este quitosano foi também modificado com cloreto de glicidiltrimetilamónio (GTMAC), para produzir um derivado solúvel em água, seguindo um procedimento descrito [Seong et al]: 5,0g de quitosano (CH) foram dissolvidos em 250 mL de uma solução aquosa de ácido acético a 1%; GTMAC, numa proporção molar GTMAC/grupos nh2 do quitosano de 4/1, foi de seguida adicionado com agitação. Esta mistura foi mantida a 65°C por 24 h em atmosfera de N2. O derivado de quitosano solúvel em água (WSCH) resultante foi precipitado e lavado com etanol. O grau de substituição dos grupos amina foi próximo de 30%. A celulose bacteriana (BC) utilizada encontrava-se na forma desfibrada e húmida (95% de humidade).Example 1 Method for coating paper sheets with mixtures of chitosan (or a water-soluble chitosan derivative) -cellulose bacterial Chitosan (CH) is a commercial sample having a degree of deacetylation (DDA) of 97% and a mean molecular weight This chitosan was also modified with glycidyltrimethylammonium chloride (GTMAC) to produce a water-soluble derivative following a procedure described [Seong et al]: 5.0 g of chitosan (CH) were dissolved in 250 ml of 1% aqueous acetic acid solution; GTMAC, in a GTMAC mole ratio / nh2 chitosan groups of 4/1, was then added with stirring. This mixture was maintained at 65 ° C for 24 h under N 2. The resulting water soluble chitosan derivative (WSCH) was precipitated and washed with ethanol. The degree of substitution of the amine groups was close to 30%. The bacterial cellulose (BC) used was in the defibrated and wet form (95% humidity).

Folhas de papel de Formato A3 (pasta kraft branqueada com 100% de Eucalyptus globulus, com uma gramagem de 75g/m2 e uma espessura média de lOOprn, produzidas com colagem com AKD e usando carbonato de cálcio precipitado como 7 enchimento) sem nenhum tratamento de superfície, foram usadas como substratos e como folhas de controlo (CS) . i) Soluções a 1% (peso de quitosano / volume de solução) de quitosano, ou quitosano solúvel em água foram preparadas por dissolução destes numa solução aquosa de ácido acético a 1% (v/v) ou em água respectivamente. De seguida, a celulose bacteriana (8% peso de celulose bacteriana/peso de quitosano) foi adicionada e dispersada nas soluções usando um homogeneizador mecânico durante 45 minutos a 20500 rpm, sendo de seguida filtrada e desgaseifiçada para remover o ar retido. ii) A aplicação das misturas de quitosano-celulose bacteriana (e também das soluções CH e WSCH não preenchidas) na superfície das folhas de papel foi feita com uma máquina de revestimento. Uma camada foi aplicada num dos lados da folha de papel. A velocidade de revestimento foi fixada em 20 m/min e a distância entre os cilindros foi ajustada para -80 micrómetro (precisão ± 1 micrómetro). Os papéis revestidos obtidos foram secos durante 2 minutos a 100°C na zona de secagem da máquina de revestimento, após a deposição de cada camada. A tabela 1 apresenta algumas propriedades finais importantes dos papéis revestidos com misturas de quitosano-celulose bacteriana (CH-BC e WSCH-BC), dos papéis revestidos com quitosano (CH e WSCH) e das amostras de controlo (CS) .Form A3 paper sheets (bleached kraft pulp with 100% Eucalyptus globulus, 75g / m2 grammage and a mean thickness of 100prn, produced with AKD bonding and using precipitated calcium carbonate as filler) without any treatment of were used as substrates and as control (CS) sheets. (i) 1% (chitosan / volume solution) solutions of chitosan or water-soluble chitosan were prepared by dissolving them in a 1% (v / v) aqueous solution of acetic acid or in water respectively. Then bacterial cellulose (8 wt.% Bacterial cellulose / chitosan weight) was added and dispersed in the solutions using a mechanical homogenizer for 45 minutes at 20500 rpm, then filtered and degasified to remove trapped air. ii) Application of the bacterial chitosan-cellulose blends (and also the unfilled CH and WSCH solutions) on the surface of the sheets of paper was done with a coating machine. A layer was applied to one side of the sheet of paper. Coating speed was set at 20 m / min and the distance between the cylinders was adjusted to -80 micrometer (precision ± 1 micrometer). The coated papers obtained were dried for 2 minutes at 100 ° C in the drying zone of the coating machine, after the deposition of each layer. Table 1 shows some important final properties of papers coated with mixtures of bacterial chitosan-cellulose (CH-BC and WSCH-BC), chitosan coated papers (CH and WSCH) and control (CS) samples.

Tabela 1Table 1

Amostras CS CH CH-BC WSCH WSCH-BCSamples CS CH CH-BC WSCH WSCH-BC

Ganho em gramagem (%) - 2, 0 2,1 2, 0 2,1 Permeabilidade ao ar de Bendtsen (μιη/Pa.s) 9, 6 8, 6 7,2 8,4 7,5 Rugosidade de Bendtsen (mL/min) 331 268 230 229 201 índice de tracção (N.m/g) 88, 4 95,8 96,6 95,1 96,2 Teste das ceras 13A 16A 16-18A 16A 16-18A Destacamento de vasos (número de vasos/m2) 8689 2635 1453 4324 1832 Opacidade (%) 92,1 92,1 92,2 92,2 92,2 Brancura (ISO) 94,4 96,1 96,1 96,0 95,8 Área Gamut 7224 7627 7873 7718 8113 Mistura entre as cores impressas 89,6 75,9 66, 6 84, 4 75,4Gain in weight (%) - 2, 0 2.1 2, 0 2.1 Bendtsen air permeability (μιη / Pa.s) 9, 6 8, 6 7.2 8.4 7.5 Bendtsen roughness ml / min) 331 268 230 229 201 tensile index (Nm / g) 88.4 95.8 96.6 95.1 96.2 Wax test 13A 16A 16-18A 16A 16-18A Vessel detachment glasses / m2) 8689 2635 1453 4324 1832 Opacity (%) 92.1 92.1 92.2 92.2 92.2 Whiteness (ISO) 94.4 96.1 96.1 96.0 95.8 Gamut area 7224 7627 7873 7718 8113 Mixture between printed colors 89.6 75.9 66.6 84.4 75.4

Exemplo 2 MELHOR MÉTODO: Método de revestimento de folhas de papel com misturas de um derivado do quitosano solúvel em água e celulose bacteriana 0 derivado do quitosano solúvel em água (WSCH) foi preparado por reacção do quitosano com cloreto de glicidiltetrametilamónio (GTMAC), seguindo um procedimento estabelecido,[Seong et al] e descrito acima, usando o mesmo quitosano comercial. A celulose bacteriana, (BC) foi usada na forma desfibrada e húmida (95% de humidade).The water-soluble chitosan derivative (WSCH) was prepared by reaction of chitosan with glycidyltetramethyl ammonium chloride (GTMAC), followed by the addition of water-soluble chitosan derivative (HSCH). an established procedure, [Seong et al] and described above, using the same commercial chitosan. Bacterial cellulose, (BC) was used in the defibrated and wet form (95% moisture).

Folhas de papel de Formato A3 (pasta kraft branqueada com 100% de Eucalyptus globulus, com uma gramagem de 75g/m2 e 9 uma espessura média de lOOpm, produzidas com colagem com AKD e usando carbonato de cálcio precipitado como enchimento), sem nenhum tratamento de superfície, foram usadas como substratos (folhas de controlo CS). i) Soluções aquosas do derivado de quitosano solúvel em água a 1,5% (peso de quitosano/ volume de solução) foram preparadas por dissolução do pó em água. De seguida, adicionou-se celulose bacteriana (10% peso de celulose bacteriana/peso de quitosano), sendo dispersada na solução usando um homogeneizador mecânico durante 45 minutos a 20 500 rpm, sendo de seguida filtrada e desgaseifiçada para remover o ar retido. ii) A aplicação das misturas de quitosano solúvel em água-celulose bacteriana (e também as soluções de WSCH não preenchidas) na superfície das folhas de papel foi feita numa máquina de revestimento. A velocidade de revestimento foi fixada em 20 m/min e a distância dos cilindros foi ajustada para -80 milímetros (precisão ± 1 mm) . Os papéis revestidos obtidos foram de seguida secos durante 2 minutos a 100°C na zona de secagem da máquina de revestimento após a deposição de cada camada. A Tabela 2 apresenta algumas propriedades finais importantes dos papéis revestidos com misturas do derivado solúvel de quitosano-celulose bacteriana (WSCH-BC), papéis revestidos com o derivado de quitosano solúvel em água (WSCH) e das amostras de controlo (CS). 10Form A3 sheets of paper (kraft pulp bleached with 100% Eucalyptus globulus, 75g / m2 grammage and 9 average thickness of 100pm, produced with AKD bonding and using precipitated calcium carbonate as a filler), without any treatment were used as substrates (CS control sheets). i) Aqueous solutions of the 1.5% water-soluble chitosan derivative (chitosan weight / volume of solution) were prepared by dissolving the powder in water. Then, bacterial cellulose (10 wt% bacterial cellulose / chitosan weight) was added and dispersed in the solution using a mechanical homogenizer for 45 minutes at 20 500 rpm, then filtered and degasified to remove trapped air. ii) Application of bacterial water-soluble chitosan (and also unfilled WSCH solutions) chitosan blends to the surface of the sheets of paper was done in a coating machine. The coating speed was set at 20 m / min and the distance of the cylinders was adjusted to -80 millimeters (accuracy ± 1 mm). The coated papers obtained were then dried for 2 minutes at 100 ° C in the drying zone of the coating machine after the deposition of each layer. Table 2 shows some important final properties of papers coated with mixtures of the soluble bacterial chitosan cellulose derivative (WSCH-BC), papers coated with the water soluble chitosan derivative (WSCH) and the control (CS) samples. 10

Tabela 2Table 2

Amostras CS WSCH WSCH-BC Ganho em gramagem (%) - 1,2 2, 2 Permeabilidade Bendtsen (μιη/Pa.s; ao ar de ) 9,6 4,6 1, 19 Rugosidade de (mL/min) Bendtsen 331 259 209 índice de tracção (N.m/g) 88, 4 95, 8 96,6 Opacidade (%) 92, 1 91, 9 92, 2 Brancura (ISO) 94, 4 95,6 95, 7 Área Gamut 7224 8017 8920 Mistura entre impressas as cores 89,6 63, 0 34, 8Samples CS WSCH WSCH-BC Weight gain (%) - 1.2 2, 2 Bendtsen permeability (μιη / Pa.s; in air) 9.6 4.6 1, 19 Bendtsen 331 Roughness (mL / min) 259 209 Traction index (Nm / g) 88.495.86 96.6 Opacity (%) 92.91.99.92.2 Whiteness (ISO) 94.4 95.6 95.7 Gamut area 7224 8017 8920 Blending between printed colors 89.6 63, 0 34, 8

Lisboa, 29 de Junho de 2010 11Lisbon, June 29, 2010 11

Claims (13)

REIVINDICAÇÕES 1. Formulações aquosas de revestimento caracterizadas por conterem quitosano e celulose bacteriana para aplicação em tratamento de superfícies.Aqueous coating formulations characterized by containing chitosan and bacterial cellulose for application in surface treatment. 2. As formulações de acordo com a reivindicação 1, caracterizadas por serem usadas no tratamento de superfície de substratos celulósicos.The formulations according to claim 1, characterized in that they are used in the surface treatment of cellulosic substrates. 3. As formulações de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-2, caracterizadas por o substrato de quitosano incluir amostras de diferentes origens, com diferentes graus de desacetilação (DDA) e pesos moleculares (MW).The formulations according to any one of claims 1-2, characterized in that the chitosan substrate comprises samples of different origins, with different degrees of deacetylation (DDA) and molecular weights (MW). 4. As formulações de acordo com a reivindicação 2 caracterizadas por o substrato de quitosano ser um derivado solúvel em água ou um derivado anfifílico.The formulations according to claim 2 characterized in that the chitosan substrate is a water soluble derivative or an amphiphilic derivative. 5. As formulações de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-4 caracterizadas por a concentração de quitosano em solução variar entre 0,01-50 % (peso de quitosano / peso de solução aquosa).The formulations according to any one of claims 1-4 characterized in that the concentration of chitosan in solution varies between 0.01-50% (weight of chitosan / weight of aqueous solution). 6. As formulações de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-5 caracterizadas por a celulose bacteriana ser produzida por todas as bactérias produtoras, incluindo as dos géneros Glucanacetobacter, Rhizobium, Sarcina, Agrobacterium ou misturas das mesmas. 1The formulations according to any one of claims 1-5 characterized in that the bacterial cellulose is produced by all producing bacteria, including those of the genera Glucanacetobacter, Rhizobium, Sarcina, Agrobacterium or mixtures thereof. 1 7. As formulações, de acordo com a reivindicação 6 caracterizadas por a celulose bacteriana ser previamente sujeita a modificação química, tal como hidrólise, oxidação ou derivatização, com o objectivo de reduzir o seu grau de polimerização e viscosidade ou de modificar as suas funcionalidades.The formulations according to claim 6 characterized in that the bacterial cellulose is previously subjected to chemical modification, such as hydrolysis, oxidation or derivatization, in order to reduce its degree of polymerization and viscosity or to modify its functionalities. 8. As formulações, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-7, caracterizadas por o conteúdo de celulose bacteriana variar entre 0,01-10% (peso de celulose bacteriana/peso de solução de quisotano).The formulations according to any one of claims 1-7, characterized in that the bacterial cellulose content ranges from 0.01-10% (weight of bacterial cellulose / weight of quisotane solution). 9. As formulações, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-8 caracterizadas por a dispersão de celulose bacteriana na solução de quitosano ser preparada por meios mecânicos, tal como um homogeneizador mecânico.The formulations according to any one of claims 1-8 characterized in that the dispersion of bacterial cellulose in the chitosan solution is prepared by mechanical means, such as a mechanical homogenizer. 10. As formulações, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-9 caracterizadas por as misturas de quitosano-celulose bacteriana incluírem outros aditivos como cargas, pigmentos, agentes de colagem superficial, agentes de resistência em húmido e em seco, tintas e branqueadores ópticos.The formulations according to any one of claims 1-9 characterized in that the bacterial chitosan-cellulose mixtures include other additives such as fillers, pigments, surface sizing agents, wet and dry strength agents, paints and optical brighteners . 11. As formulações, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-10, caracterizadas por os substratos celulósicos serem papel e materiais derivados de papel, de diferentes qualidades e propriedades ou substratos têxteis.The formulations according to any one of claims 1-10, characterized in that the cellulosic substrates are paper and paper-derived materials of different qualities and textile properties or substrates. 12. As formulações, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-11, caracterizadas por serem aplicadas 2 através de equipamentos de revestimento de superfícies, nomeadamente prensa de aplicação de filme e pressão de aplicação de filme.The formulations according to any one of claims 1-11, characterized in that they are applied through surface coating equipment, namely film application press and film application pressure. 13. Material caracterizado por compreender um substrato celulósico e uma camada de uma mistura de quitosano celulose bacteriana como descrito nas reivindicações 1 a 10. Lisboa, 29 de Junho de 2010 3A material comprising a cellulosic substrate and a layer of a bacterial chitosan cellulose blend as described in claims 1 to 10.
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