PT1762145E

PT1762145E - Materiais lenhocelulósicos e celulósicos testurizados e composições de compósitos produzidos a partir dos mesmos

Info

Publication number: PT1762145E
Application number: PT06076544T
Authority: PT
Inventors: Marshall Medoff; Arthur Lagace
Original assignee: Xyleco Inc
Priority date: 1999-06-22
Filing date: 2000-06-22
Publication date: 2007-10-23
Also published as: ATE347262T1; DE60032241D1; SI1779725T1; EP1779725A1; TW513280B; ES2356331T3; RU2002101320A; ES2318659T3; ES2294759T3; ATE418265T1; ATE410058T1; DE60032241T2; DK2025227T3; CN1356867A; EP1849359B1; CN1928224A; PT1779725E; CN1904204B; DE60036427D1; ZA200200476B

Description

ΕΡ 1 762 145/ΡΤ

DESCRIÇÃO "Materiais lenhocelulósicos e celulósicos texturizados e composições e compósitos produzidos a partir dos mesmos"

Antecedentes do invento 0 invento refere-se a materiais lenhocelulósicos ou celulósicos texturizados (e.g., papel poli-revestido texturizado) e a composições e compósitos produzidos a partir destes materiais texturizados.

Materiais lenhocelulósicos ou celulósicos são produzidos, processados e utilizados em grandes quantidades em várias aplicações. Por exemplo, papel revestido com um polímero (i.e., papel poli-revestido) é utilizado para fabricar uma variedade de embalagens alimentares, incluindo pacotes para sumos individuais e caixas para alimentos congelados. Uma vez utilizados, estes materiais lenhocelulósicos ou celulósicos são usualmente descartados. Como resultado, existe uma quantidade sempre crescente de materiais lenhocelulósicos e celulósicos residuais. 0 pedido de patente US 4791020 revela compósitos produzidos a partir de fibras de celulose dispersas numa matriz de polietileno e de um isocianato, e a esta ligadas durante a extrusão e/ou moldagem subsequentes.

Sumário do invento O invento proporciona uma composição de acordo com a reivindicação 1 e um processo de formação de uma composição de acordo com a reivindicação 9. É também aqui revelado um processo para preparação de um material fibroso texturizado. O processo envolve a trituração de um material lenhocelulósico ou celulósico possuindo fibras internas (e.g., linho, cânhamo, algodão, juta, trapos, papel acabado ou não acabado, papel poli-revestido, produtos de papel, ou subprodutos da fabricação de papel tais como cartão, ou materiais lenhocelulósicos ou celulósicos sintéticos tais como rayon), até ao ponto que as fibras internas ficam substancialmente expostas, resultando em material fibroso texturizado. O material lenhocelulósico ou 2 ΕΡ 1 762 145/ΡΤ celulósico pode ser, por exemplo, um material tecido, tal como um tecido tecido, ou um material não tecido tal como papel ou papel tissue. As fibras expostas do material fibroso texturizado podem ter uma razão comprimento/diâmetro (L/D) de pelo menos cerca de 5 (e.g., pelo menos cerca de 5, 10, 25, 50, ou mais). Por exemplo, pelo menos cerca de 50% das fibras podem ter razões L/D desta grandeza. O invento apresenta um material fibroso texturizado que inclui um material lenhocelulósico ou celulósico (e.g., papel poli-revestido) possuindo fibras internas, onde o material lenhocelulósico ou celulósico está triturado até ao ponto que as fibras internas estão substancialmente expostas. O material fibroso texturizado pode, por exemplo, estar incorporado (e.g., associado com, misturado com, adjacente a, envolvido por, ou dentro) numa estrutura ou suporte (e.g., uma rede, uma membrana, um dispositivo de flutuação, um saco, um invólucro ou uma substância biodegradável). Opcionalmente, a estrutura ou suporte pode ela própria ser feita de um material fibroso texturizado (e.g., um material fibroso texturizado do invento), ou de uma composição ou compósito de um material fibroso texturizado. O material fibroso texturizado pode ter uma densidade aparente inferior a cerca de 0,5 gramas por centímetro cúbico (g/cm3), ou mesmo inferior a cerca de 0,2 g/cm3.

Composições que incluem os materiais fibrosos texturizados acima descritos, conjuntamente com um produto químico ou formulação química (e.g., um fármaco tal como um antibiótico ou um contraceptivo, opcionalmente com um excipiente; um composto agrícola tal como um fertilizante, herbicida ou pesticida; ou uma formulação que inclui enzimas) estão também dentro do âmbito do invento, bem como composições que incluem os materiais fibrosos texturizados e outros ingredientes líquidos ou sólidos (e.g., sólidos particulados, pulverizados ou granulados, tais como sementes de plantas, alimentos ou bactérias). São também contemplados compósitos que incluem uma resina termoplástica e os materiais fibrosos texturizados. A resina pode ser, por exemplo, polietileno, polipropileno, poliestireno, policarbonato, polibutileno, um poliéster 3 ΕΡ 1 762 145/ΡΤ termoplástico, um poliéter, um poliuretano termoplástico, poli(cloreto de vinilo) ou uma poliamida, ou uma combinação de duas ou mais resinas.

Nalguns casos, pelo menos cerca de 5% em peso (e.g., 5%, 10%, 25%, 50%, 75%, 90%, 95%, 99%, ou cerca de 100%) do material fibroso incluído nos compósitos é texturizado. O compósito pode incluir, por exemplo, cerca de 30% a cerca de 70% em peso de resina e cerca de 30% a cerca de 70% em peso de material fibroso texturizado, ainda que se possam também utilizar proporções fora destes intervalos. Os compósitos podem ser bastante resistentes, nalguns casos possuindo uma resistência à flexão de pelo menos cerca de 6 000 a 10 000 psi.

Os compósitos podem também incluir aditivos inorgânicos tais como carbonato de cálcio, grafite, amianto, volastonite, mica, vidro, fibra de vidro, giz, talco, sílica, cerâmica, resíduos da construção, pó de borracha de pneu, fibras de carbono ou fibras de metal (e.g., aço inoxidável ou alumínio).

Os aditivos inorgânicos podem representar cerca de 0,5% a cerca de 20% do peso total do compósito. O compósito pode estar na forma, por exemplo, de uma palete (e.g., uma palete moldada por injecção), tubos, painéis, materiais para estrados, placas, abrigos, folhas, postes, correias, vedações, vigas, portas, estores, toldos, guarda-sóis, sinais, molduras, armações de janela, tabelas, placas de revestimento, pavimentos, ladrilhos, chulipas de caminho-de-ferro, moldes, tabuleiros, pegas de ferramentas, bancas, canteiros, dispensadores, estacas, películas, embalagens, sacos, barris, caixas, materiais de embalagem, cestos, correias, tiras, prateleiras, coberturas, capas, divisórias, paredes, passadeiras para interior e exterior, mantas, tecidos e tapetes, molduras, estantes, esculturas, cadeiras, mesas, secretárias, arte, brinquedos, jogos, cais, embarcadouros, embarcações, mastros, produtos para controlo da poluição, tanques sépticos, painéis para automóveis, substratos, caixas para computadores, invólucros eléctricos aéreos e subterrâneos, mobília, mesas para piquenique, tendas, equipamentos para parques infantis, bancos, abrigos, 4 ΕΡ 1 762 145/ΡΤ artigos para desporto, camas, arrastadeiras, fio, filamento, pano, placas, tabuleiros, cabides, bandejas, piscinas, isolamento, estojos, capas de livros, vestuário, bengalas, muletas, e outros produtos para construção, agricultura, movimentação de materiais, transportes, automóveis, indústria, ambiente, navios, eléctricos, electrónicos, recreativos, médicos, têxteis e de consumo. Os compósitos podem também estar na forma de uma fibra, filamento ou pelicula.

Os termos "material lenhocelulósico ou celulósico texturizado" e "material fibroso texturizado", como aqui utilizados, significam que o material lenhocelulósico ou celulósico foi triturado até ao ponto que as suas fibras internas estão substancialmente expostas. Pelo menos cerca de 50%, mais preferivelmente pelo menos cerca de 70%, destas fibras têm uma razão comprimento/diâmetro (L/D) de pelo menos 5, mais preferivelmente pelo menos 25, ou pelo menos 50. Na Fig. 1 apresenta-se um exemplo de material celulósico texturizado (í.e., papel de jornal texturizado). Na Fig. 2 mostra-se um exemplo de um papel poli-revestido texturizado.

Os materiais fibrosos texturizados do invento têm propriedades que os tornam úteis para várias aplicações. Por exemplo, os materiais fibrosos texturizados têm propriedades absorventes que podem ser exploradas, por exemplo, para controlo da poluição. As fibras são geralmente biodegradáveis, tornando-as adequadas, por exemplo, para entrega de fármacos ou de produtos químicos (e.g., no tratamento de humanos, animais ou em aplicações agrícolas). Os materiais fibrosos texturizados podem também ser utilizados para reforçar resinas poliméricas.

Os compósitos que incluem material fibroso texturizado e resina são resistentes, leves e baratos. As matérias-primas utilizadas para fabricar os compósitos estão disponíveis como materiais virgem ou reciclados; por exemplo, podem incluir embalagens rejeitadas compostas de resinas e fibras lenhocelulósicas ou celulósicas residuais (e.g., embalagens rejeitadas compostas de papel poli-revestido). O papel poli-revestido pode ser difícil de reciclar porque as camadas de papel e de polímero não podem geralmente ser separadas. No presente invento, utilizam-se ambas as 5 ΕΡ 1 762 145/ΡΤ porções de papel e de polímero, pelo que não existe qualquer necessidade de separar as duas. Similarmente, pode-se utilizar papel poli-revestido incluindo uma ou mais camadas de alumínio. 0 invento ajuda assim a reciclar embalagens rejeitadas após consumo, produzindo ao mesmo tempo produtos úteis.

Outras particularidades e vantagens do invento serão evidentes a partir da descrição detalhada seguinte, e a partir das reivindicações.

Breve descrição dos desenhos A Fig. 1 é uma fotografia de um papel de jornal texturizado, ampliada cinquenta vezes. A Fig. 2 é uma fotografia de papel poli-revestido texturizado, ampliada cinquenta vezes. A Fig. 3 é uma fotografia de um pacote de sumo de meio galão de cartão revestido a polímero. A Fig. 4 é uma fotografia de pacotes de sumo de meio galão de cartão revestido a polímero em pedaços. A Fig. 5 é uma fotografia de material fibroso texturizado preparado por trituração dos pacotes de sumo de meio galão de cartão revestido a polímero em pedaços da Fig. 4.

Descrição detalhada do invento

Exemplos de matérias-primas celulósicas incluem papel e produtos de papel, tais como papel de jornal e efluentes da fabricação de papel, e papel poli-revestido. Exemplos de matérias-primas lenhocelulósicas incluem madeira, fibras de madeira e materiais relacionados com a madeira, bem como materiais derivados de kenaf, ervas, cascas de arroz, bagaço, algodão, juta, outras plantas com caule (e.g., cânhamo, linho, bambu; ambas as fibras de liber e da parte central), plantas de folha (e.g., sisal, abaca) e fibras agrícolas (e.g., palha de cereal, espigas de milho, cascas de arroz e fibra de coco) . Para além das matérias-primas virgens, como fontes de fibra, podem-se também utilizar resíduos após 6 ΕΡ 1 762 145/ΡΤ consumo, industriais (e.g., desperdício) e de processamento (e.g., efluentes). O papel poli-revestido está disponível numa variedade de formas. Por exemplo, folhas inteiras de papel poli-revestido virgem podem ser compradas na International Paper, New York. Alternativamente, papel poli-revestido residual virgem (e.g., aparas das extremidades, excedentes, material mal impresso) pode ser obtido na International Paper ou junto de outros fabricantes de papal. Papel poli-revestido usado, na forma de embalagens para alimentos e bebidas rejeitadas, pode ser reunido a partir de várias fontes, incluindo correntes residuais e de reciclagem. 0 papel poli-revestido pode ser constituído por um polímero (e.g., polietileno) e papel, e, nalguns casos, por uma ou mais camadas de alumínio. Papel poli-revestido que inclui uma ou mais camadas de película de alumínio é habitualmente utilizado para armazenamento hermético de líquidos. Papel poli-revestido usado, residual ou de refugo (e.g., resíduos após consumo, desperdício industrial) pode também ser comprado em intermediários deste material.

Preparação de material fibroso texturizado

Se se utilizam materiais lenhocelulósicos ou celulósicos de refugo, estes deverão estar limpos e secos. A matéria-prima pode ser texturizada utilizando qualquer um de um certo número de meios mecânicos, ou suas combinações. Um processo de texturização inclui cortar primeiro o material lenhocelulósico ou celulósico em pedaços de 1/4 a 1/2 in, se necessário, utilizando um equipamento de corte convencional. Podem-se também utilizar cortadores de veio em contra-rotação e cortadores de veio de rotação segmentado tais como os fabricados pela Munson (Utica, NY), bem como um cortador de documentos convencional conforme encontrado em muitos escritórios. 0 material lenhocelulósico ou celulósico é depois triturado com um cortador rotativo, tal como o fabricado pela Sprout, Waldron Companies, conforme descrito em "Perry's Chem. Eng. Handbook", 6.a Ed., em 8-29 (1984). Ainda que se possam utilizar outras afinações, o espaçamento entre as facas rotativas e as facas do leito do cortador rotativo é tipicamente ajustado a 0,020 in ou menos, e a rotação das 7 ΕΡ 1 762 145/ΡΤ lâminas é ajustada a 750 rpm ou mais. O cortador rotativo pode ser arrefecido a 100°C ou menos durante o processo, por exemplo, utilizando uma camisa a água.

Faz-se passar o material texturizado através de um crivo de descarga. Podem-se utilizar crivos maiores (e.g., até 6 mm) na produção em grande escala. A matéria-prima celulósica ou lenhocelulósica é geralmente mantida em contacto com as lâminas do cortador rotativo até as fibras serem arrancadas umas das outras; crivos mais pequenos (e.g., malha de 2 mm) proporcionam tempos de residência mais longos e uma texturização mais completa, mas podem resultar em razões de aspecto comprimento/diâmetro (L/D) inferiores. Uma caixa de vácuo pode estar fixada ao crivo para maximizar e manter a razão de aspecto comprimento/diâmetro das fibras.

Os materiais fibrosos texturizados podem ser directamente armazenados em sacos selados ou podem ser secos a aproximadamente 105°C durante 4-18 horas (e.g., até o teor em humidade ser inferior a cerca de 0,5%) imediatamente antes da utilização. A Fig. 1 é uma fotografia de SEM de papel de jornal texturizado.

Utilizações de material fibroso texturizado

Materiais fibrosos texturizados e composições e compósitos destas fibras com outros produtos quimicos e formulações quimicas podem ser preparados para tirar vantagem das propriedades do material. Os materiais podem ser utilizados para absorver produtos quimicos, por exemplo, absorvendo potencialmente muitas vezes o seu próprio peso. Assim, os materiais podem ser utilizados, por exemplo, para absorver óleo derramado, ou para limpeza de poluição ambiental, por exemplo, na água, no ar ou em terra. Similarmente, as propriedades absorventes dos materiais, conjuntamente com a sua biodegradabilidade, tornam-nos também úteis para entrega de produtos quimicos ou de formulações quimicas. Por exemplo, os materiais podem ser tratados com soluções de enzimas ou com fármacos tais como antibióticos, nutrientes ou contraceptivos, e quaisquer excipientes necessários, para entrega de fármacos (e.g., para tratamento de humanos ou animais, ou para utilização como ou em alimentos e/ou camas para animais), bem como com soluções de fertilizantes, herbicidas ou pesticidas. Opcionalmente, os 8 ΕΡ 1 762 145/ΡΤ materiais podem ser tratados quimicamente para melhorar uma propriedade de absorção especifica. Por exemplo, os materiais podem ser tratados com silanos para os tornar lipófilos.

Podem-se também preparar composições incluindo materiais texturizados combinados com líquidos ou com sólidos particulados, pulverizados ou granulados. Por exemplo, materiais fibrosos texturizados podem ser misturados com sementes (i.e., com ou sem tratamento com uma solução de fertilizante, pesticidas, etc.), produtos alimentares ou bactérias (e.g., bactérias que digerem toxinas). A proporção de materiais fibrosos para os outros componentes das composições dependerá da natureza dos componentes e será facilmente ajustada para uma aplicação de produto específica.

Nalguns casos, pode ser vantajoso associar os materiais fibrosos texturizados, ou composições ou compósitos destes materiais, a uma estrutura ou suporte tal como uma rede, uma membrana, um dispositivo de flutuação, um saco, um invólucro ou uma substância biodegradável. Opcionalmente, a estrutura de suporte pode ela própria ser feita de um material fibroso texturizado (e.g., um material do invento), ou de uma sua composição ou compósito.

Compósitos de material fibroso texturizado e resina

Materiais fibrosos texturizados podem também ser combinados com resinas para formar compósitos resistentes e leves. Materiais que foram tratados com produtos químicos ou formulações químicas, como acima descrito, podem ser similarmente combinados com resinas biodegradáveis ou não biodegradáveis para formar compósitos, permitindo a introdução, por exemplo, de substâncias hidrófilas em matrizes poliméricas de outro modo hidrófobas. Alternativamente, os compósitos incluindo materiais fibrosos texturizados e resina podem ser tratados com produtos químicos ou formulações químicas. 0 material lenhocelulósico ou celulósico texturizado confere resistência ao compósito. 0 compósito pode incluir de cerca de 10% a cerca de 90%, por exemplo de cerca de 30% a cerca de 70%, em peso, do material lenhocelulósico ou celulósico texturizado. Podem-se também utilizar combinações de materiais fibrosos texturizados (e.g., papel poli- 9 ΕΡ 1 762 145/ΡΤ revestido texturizado misturado com materiais texturizados relacionados com madeira ou outras fibras lenhocelulósicas ou celulósicas). A resina encapsula o material lenhocelulósico ou celulósico texturizado nos compósitos, e ajuda a controlar a forma dos compósitos. A resina transfere também cargas externas para os materiais fibrosos e protege a fibra de danos ambientais e estruturais. Os compósitos podem incluir, por exemplo, cerca de 10% a cerca de 90%, mais preferivelmente cerca de 30% a cerca de 70%, em peso, da resina.

Exemplos de resinas que são adequadamente combinadas com fibras texturizadas incluem polietileno (incluindo, e.g., polietileno de baixa densidade e polietileno de alta densidade), polipropileno, poliestireno, policarbonato, polibutileno, poliésteres termoplásticos (e.g., PET), poliéteres, poliuretano termoplástico, PVC, poliamidas (e.g., nylon) e outras resinas. Prefere-se que as resinas tenham um indice de fluidez baixo. Resinas preferidas incluem polietileno e polipropileno com índices de fluidez inferiores a 3 g/10 minutos, e mais preferivelmente inferiores a 1 g/10 minutos.

As resinas podem ser compradas como materiais virgem, ou podem ser obtidas como materiais residuais, e podem ser compradas em forma peletizada ou granulada. Uma fonte de resina residual são as garrafas de leite usadas de polietileno. No entanto, se estiver presente humidade superficial sobre a resina peletizada ou granulada, esta deverá ser seca antes da utilização.

Os compósitos podem também incluir agentes de acoplamento. Os agentes de acoplamento ajudam a ligar as fibras hidrófilas às resinas hidrófobas. Exemplos de agentes de acoplamento incluem polietilenos modificados com anidrido maleico, tais como os das séries FUSABOND® (disponíveis na Dupont, Delaware) e POLIBOND® (disponíveis na Uniroyal Chemical, Connecticut). Um agente de acoplamento adequado é um polietileno de alta densidade modificado com anidrido maleico tal como FUSABOND® MB 100D. 10 ΕΡ 1 762 145/ΡΤ

Os compósitos podem também conter aditivos conhecidos na especialidade da formulação de composições, tais como plastificantes, lubrificantes, antioxidantes, opacificantes, estabilizadores térmicos, corantes, retardadores de chama, biocidas, modificadores de impacto, fotoestabilizadores e agentes antiestáticos.

Os compósitos podem também incluir aditivos inorgânicos tais como carbonato de cálcio, grafite, amianto, volastonite, mica, vidro, fibra de vidro, giz, sílica, talco, cerâmica, resíduos da construção, pó de borracha de pneu, fibras de carbono ou fibras de metal (e.g., alumínio, aço inoxidável). Quando se incluem estes aditivos, estes estão presentes tipicamente em quantidades de cerca de 0,5% até cerca de 20-30% em peso. Por exemplo, pode-se adicionar carbonato de cálcio submícron aos compósitos de material fibroso texturizado e resina para melhorar as características de modificação de impacto ou para melhorar a resistência do compósito.

Preparação de composições

Composições contendo os materiais lenhocelulósicos ou celulósicos texturizados e produtos químicos, formulações químicas, ou outros sólidos, podem ser preparadas, por exemplo, em vários equipamentos de imersão, pulverização ou mistura, incluindo, mas não limitados a, misturadores de fita, misturadores de cone, misturadores de cone duplo, e misturadores em "V" Patterson-Kelly.

Por exemplo, uma composição contendo 90% em peso de material lenhocelulósico ou celulósico texturizado e 10% em peso de fosfato de amónio ou bicarbonato de sódio pode ser preparada num misturador de cone para criar um material retardador de fogo para absorção de óleo.

Preparação de compósitos de fibra texturizada e resina

Compósitos de material fibroso texturizado e resina podem ser preparados como se segue. Um moinho padrão de 2 rolos de formulação de composições de borracha/plástico é aquecido a 325-400°F. A resina (usualmente na forma de peletes ou grânulos) é adicionada ao moinho de rolos aquecido. Após cerca de 5 a 10 minutos, o agente de 11 ΕΡ 1 762 145/ΡΤ acoplamento é adicionado ao moinho de rolos. Após outros cinco minutos, o material lenhocelulósico ou celulósico texturizado é adicionado à mistura de resina fundida/agente de acoplamento. O material texturizado é adicionado durante um período de cerca de 10 minutos. O compósito é removido do moinho de rolos, cortado em folhas e deixado arrefecer até à temperatura ambiente. É depois moldado por compressão em placas utilizando técnicas padrão de moldagem por compressão.

Alternativamente, um misturador, tal como um misturador interno Banbury, é carregado com os ingredientes. Os ingredientes são misturados, enquanto a temperatura é mantida a menos do que cerca de 190°C. A mistura pode depois ser moldada por compressão.

Noutra concretização, os ingredientes podem ser misturados num misturador de extrusão, tal como uma extrusora de parafuso duplo equipada com parafusos em co-rotação. A resina e o agente de acoplamento são introduzidos na tremonha de alimentação da extrusora; o material ou materiais lenhocelulósicos ou celulósicos texturizados são introduzidos até cerca de 1/3 do percurso ao longo do comprimento da extrusora na resina fundida. A temperatura interna da extrusora é mantida a menos do que cerca de 190°C. Na saída, o compósito pode ser, por exemplo, peletizado por corte do cordão frio.

Alternativamente, a mistura pode ser primeiro preparada num misturador, e depois transferida para uma extrusora.

Noutra concretização, o compósito pode ser formado em filamentos para tricotagem, urdidura, tecelagem, entraçadura, ou na fabricação de não tecidos. Numa concretização adicional, o compósito pode ser processado numa película.

Propriedades dos compósitos de material fibroso texturizado e resina

Os compósitos resultantes incluem uma rede de fibras, encapsuladas numa matriz de resina. As fibras formam uma rede em grade, o que confere resistência ao compósito. Uma vez que o material lenhocelulósico ou celulósico é texturizado, a 12 ΕΡ 1 762 145/ΡΤ quantidade de área superficial disponível para ligação à resina está aumentada, em comparação com compósitos preparados com material lenhocelulósico ou celulósico não texturizado. A resina liga-se às superfícies das fibras expostas, criando uma mistura íntima entre a rede de fibras e a matriz de resina. A mistura íntima das fibras e da matriz de resina fortalece adicionalmente os compósitos.

Utilizações dos compósitos de material fibroso texturizado e resina

Os compósitos de resina/material fibroso podem ser utilizados em várias aplicações. Os compósitos são resistentes e leves; podem ser utilizados, por exemplo, como substitutos da madeira. 0 revestimento de resina torna os compósitos resistentes à água, pelo que estes podem ser utilizados em aplicações no exterior. Por exemplo, os compósitos podem ser utilizados para fabricar paletes, que são muitas vezes armazenadas no exterior durante períodos de tempo prolongados, estacas para vinha, barcos a remos, mobília, esquis e remos. São contempladas muitas outras utilizações, incluindo painéis, tubos, materiais para estrados, placas, abrigos, folhas, postes, correias, vedações, vigas, portas, estores, toldos, guarda-sóis, sinais, molduras, armações de janelas, tabelas, placas de revestimento, pavimentos, ladrilhos, chulipas de caminho-de-ferro, moldes, tabuleiros, pegas de ferramentas, bancas, canteiros, dispensadores, estacas, películas, embalagens, sacos, barris, caixas, materiais de embalagem, cestos, correias, tiras, prateleiras, coberturas, capas, divisórias, paredes, passadeiras para interior e exterior, mantas, tecidos e tapetes, molduras, estantes, esculturas, cadeiras, mesas, secretárias, arte, brinquedos, jogos, cais, embarcadouros, embarcações, mastros, produtos para controlo da poluição, tanques sépticos, painéis para automóveis, substratos, caixas para computadores, invólucros eléctricos aéreos e subterrâneos, mobília, mesas para piquenique, tendas, equipamentos para parques infantis, bancos, abrigos, artigos para desporto, camas, arrastadeiras, fio, filamento, pano, placas, tabuleiros, cabides, bandejas, piscinas, isolamento, estojos, capas de livros, vestuário, bengalas, muletas, outros produtos para construção, agricultura, movimentação de materiais, transportes, automóveis, indústria, ambiente, navios, eléctricos, electrónicos, recreativos, médicos, têxteis e de consumo. São também visionadas outras aplicações. 13 ΕΡ 1 762 145/ΡΤ

Os compósitos podem também ser utilizados, por exemplo, como a base ou carcaça para um produto folheado. Para além disso, os compósitos podem ser, por exemplo, tratados superficialmente, canelados, serrilhados, enformados, impressos, texturados, prensados, perfurados ou coloridos. A superfície dos compósitos pode ser lisa ou rugosa.

Os exemplos seguintes ilustram certas concretizações e aspectos do presente invento e não devem ser entendidos como limitando o seu âmbito.

Exemplos

Exemplo 1

Um fardo de 1500 libras de pacotes de sumo de meio galão, virgens, fabricados de cartão kraft branco poli-revestido foi obtido na International Paper. Na Fig. 3 mostra-se um destes pacotes. Cada pacote foi espalmado.

Os pacotes foram alimentados a um cortador Flinch Baugh 3 hp a uma taxa de aproximadamente 15 a 20 libras por hora. O cortador estava equipado com duas lâminas rotativas, cada uma com 12 in de comprimento, duas lâminas fixas, e um crivo de descarga de 0,3 in. O espaçamento entre as lâminas rotativas e fixas era 0,10 in.

Na Fig. 4 apresenta-se uma amostra do material de saída do cortador, consistindo principalmente de pedaços do tipo confetes, com cerca de 0,1 in a 0,5 in de largura e cerca de 0,25 in a 1 in de comprimento, como se mostra na Fig. 4. O material de saída do cortador foi alimentado a um cortador rotativo Thomas Wiley Mill Modelo 2D5. O cortador rotativo tinha quatro lâminas rotativas, quatro lâminas fixas, e um crivo de descarga de 2 mm. Cada lâmina tinha cerca de 2 in de comprimento. O espaçamento entre lâminas foi ajustado a 0,020 in. O cortador rotativo triturou as peças tipo confetes através das arestas afiadas, rasgando as peças e libertando uma fibra finamente texturizada a uma taxa de cerca de uma libra por hora. A fibra tinha uma razão L/D mínima entre cinco e 100 ou mais. A densidade aparente da fibra texturizada era da ordem de 0,1 g/cm3. Na Fig. 5 apresenta-se uma amostra de 14 ΕΡ 1 762 145/ΡΙ fibra texturizada com uma ampliação normal, e na Fig. 2 com uma ampliação de cinco vezes.

Exemplo 2

Compósitos de fibra texturizada e resina foram preparados como se segue. Um moinho padrão de 2 rolos de formulação de composições de borracha/plástico foi aquecido 325-400°F. A resina (usualmente na forma de peletes ou grânulos) foi adicionada ao moinho de rolos aquecido. Após cerca de 5 a 10 minutos, a resina ligou-se aos rolos (í.e., derreteu e fundiu sobre os rolos) . O agente de acoplamento foi depois adicionado ao moinho de rolos. Após outros cinco minutos, o material lenhocelulósico ou celulósico texturizado foi adicionado à mistura de resina fundida/agente de acoplamento. A fibra celulósica ou lenhocelulósica foi adicionada durante um periodo de cerca de 10 minutos. O compósito foi depois removido do moinho de rolos, cortado em folhas, e deixado arrefecer até à temperatura ambiente. Lotes com cerca de 80 g cada foram moldados por compressão em placas de 6 in X 6 in X 1/8 in utilizando técnicas padrão de moldagem por compressão.

Um compósito continha os ingredientes seguintes:

Composição N.° 1

Ingrediente Quantidade (g) Polietileno de alta densidade 1 160 Papel de jornal velho 2 240 Agente de acoplamento 3 8 1 Marlex 16007 2 Texturizado utilizando cortador rotativo com malha de 3 FUSABOND® 100D 2 mm As placas foram maquinadas em provetes de teste apropriados e testadas de acordo com os procedimentos indicados no processo especificado. Testaram-se três diferentes provetes para cada propriedade, e calculou-se o valor médio para cada teste. As propriedades da Composição N.° 1 são como se segue: 9,81 (ASTM D790) 6,27 (ASTM D790)

Resistência à flexão (103 psi) Módulo de flexão (105 psi) 15 ΕΡ 1 762 145/ΡΤ

Um segundo compósito contém os ingredientes seguintes:

Composição N.°2

Ingrediente Quantidade (g) Polietileno de alta densidade 1 160 Revistas velhas 2 240 Agente de acoplamento 3 8 1 Marlex 16007 2 Texturizado utilizando cortador rotativo com malha de 2 im 3 FUSABOND® 100D As propriedades da Composição N.° 2 são como se segue: Resistência à flexão (103 psi) 9,06 (ASTM D790) Módulo de flexão (105 psi) 6,78 (ASTM D790) Um terceiro compósito contém os ingredientes seguintes: Composição N.°3 Ingrediente Quantidade (g) HDPE 1 160 Fibra de papel 2 216 Kenaf texturizado 3,1 mm 24 Agente de acoplamento 3 8 1 Marlex 16007 2 Texturizado utilizando cortador rotativo com malha de 2 mm 3 FUSABOND® 100D As propriedades da Composição N.° 3 são como se segue: Resistência à flexão (103 psi) 11,4 (ASTM D790) Módulo de flexão (105 psi) 6,41 (ASTM D790) Um quarto compósito contém os ingredientes seguintes: Composição N .° 4 Ingrediente Quantidade (g) SUPERFLEX® CaC03 33 Fibra 2,4 67 HDPE (w/3% compatibilizador) 1,3 100 1 Marlex 16007 2 Texturizado utilizado cortador rotativo com malha de 2 mm

3 FUSABOND® 100D 4 Pacotes de leite poli-revestidos virgens 16 ΕΡ 1 762 145/ΡΤ

As propriedades da Composição N.° 4 são como se segue:

Resistência à flexão (1O5 psi) 8,29 (ASTM D790) Alongamento final (%) <5 (ASTM D638) Módulo de flexão (1O5 psi) Impacto de Izod (ft-lb/in) 10,1 (ASTM D790) 1,39 (ASTM D256-97)

Um quinto compósito contém os ingredientes seguintes:

Composição N.°5 Ingrediente Quantidade (partes) SUPERFLEX® CaC03 22 Fibra 2,4 67 HDPE (w/3% compatibilizador) 1,3 100 1 Marlex 16007 2 Texturizado utilizando cortador rotativo com malha de 2 ran

3 FUSABOND® 100D 4 Pacotes de leite poli-revestidos virgens

As propriedades da Composição N.° 5 são como se segue:

Resistência à flexão (105 psi) 8,38 (ASTM D790) Alongamento final (%) <5 (ASTM D638) Módulo de flexão (105 psi) 9,86 (ASTM D790) Impacto de Izod (ft-lb/in) 1,37 (ASTM D256-97)

Um sexto compósito contém os ingredientes seguintes:

Composição N.° 6 Ingrediente Quantidade (partes) ULTRAFLEX® CaC03 33 Fibra 2,4 67 HDPE/compatibilizador 1,3 100 1 Marlex 16007

Texturizado utilizando cortador rotativo com malha de 2 mm FUSABOND® 100D

Pacotes de leite poli-revestidos virgens

As propriedades da Composição N.° 6 são como se segue:

Resistência à flexão (105 psi) 7,43 (ASTM D790) Alongamento final (%) <5 (ASTM D638) Módulo de flexão (1O5 psi) 11,6 (ASTM D790) Impacto de Izod (ft-lb/in) 1,27 (ASTM D256-97) 17 ΕΡ 1 762 145/ΡΤ

Um sétimo compósito contém os ingredientes seguintes:

Composição N.°7 Ingrediente Quantidade (p/p)) HDPE (w/3% compatibilizador) 3,5 60 Cartão Kraft 2 40 1 Marlex 16007

Texturizado utilizando cortador rotativo com malha de 2 mm

3 FUSABOND® 100D 4 Pacotes de leite poli-revestidos virgens 5 HDPE com índice de fluidez <1

As propriedades da Composição N.° 7 são como se segue:

Resistência à flexão (105 psi) 7,79 (ASTM D790) Alongamento final (%) <5 (ASTM D638) Módulo de flexão (105 psi) 7,19 (ASTM D790)

Um oitavo compósito contém os ingredientes seguintes:

Composição N.°8 Ingrediente Quantidade (g) Polietileno de alta densidade 1 160 Papel poli-revestido 2 240 Agente de acoplamento 3 8

Marlex 6007, índice de fluidez 0,65 g/10 minutos, disponível comercialmente na

Phillips 2 Texturizado utilizando cortador rotativo com malha de 2 mm 3 POLIBOND® 3009, disponível comercialmente na Uniroyal Chemical

As propriedades da Composição N.° 8 são como se segue: Módulo de tensão (105 psi) 8,63 (ASTM D638) Resistência à tensão na ruptura (psi) 6 820 (ASTM D638) Alongamento final (%) <5 (ASTM D638) Resistência à flexão (psi) 12 200 (ASTM D790) Módulo de flexão (105 psi) 6,61 (ASTM D790)

Um nono compósito contém os ingredientes seguintes

Composição N.09 Ingrediente Quantidade (g) Polietileno de alta densidade 1 160 Papel poli-revestido 2 240 Agente de acoplamento 3 8

Garrafas de leite de refugo, índice de fluidez aproximadamente 0,8 g/10 min 2 Texturizado utilizando cortador rotativo com malha de 2 mm 3 POLIBOND® 3009 18 ΕΡ 1 762 145/ΡΤ

As propriedades da Composição N.° 9 são como se segue Módulo de tensão (105 psi) Resistência à tensão na ruptura (psi) Alongamento final (%) Resistência à flexão (psi) Módulo de flexão (105 psi) 7,38 (ASTM D638) 6500 (ASTM D638) <5 (ASTM D638) 11 900 (ASTM D790) 6,50 (ASTM D790)

Um décimo compósito contém os ingredientes seguintes:

Composição N.010

Ingrediente Quantidade (g) Polietileno de alta densidade 1 Papel poli-revestido 2 Agente de acoplamento 3 160 240 8

Garrafas de leite de refugo, índice de fluidez aproximadamente 0,8 g/10 min. 2 Texturizado utilizando cortador rotativo com malha de 2 mm 3 FUSABOND® MB 100D, disponível comercialmente na DuPont

As propriedades da Composição N.° 10 são como se segue Módulo de tensão (105 psi) Resistência à tensão na ruptura (psi) Alongamento final (%) Resistência à flexão (psi) Módulo de flexão (105 psi) 7,08 (ASTM D638) 6 480 (ASTM D638) <5 (ASTM D638) 10 200 (ASTM D790) 5,73 (ASTM D790) Um décimo primeiro compósito seguintes: contém os ingredientes Composição N.° 11 Ingrediente Quantidade (g) Polietileno de alta densidade 1 160 Papel poli-revestido 2 Agente de acoplamento 3 240 8 1 Marlex 6007, índice de fluidez 0,65 g/10 min. 2 Texturizado utilizando cortador rotativo com malha de 2 mm

3 FUSABOND® MB 100D

As propriedades da Composição N.° 11 são como se segue: Módulo de tensão (105 psi) 7, 17 (ASTM D638) Resistência à tensão na ruptura (psi) 6 860 (ASTM D638) Alongamento final (%) Resistência à flexão (psi) Módulo de flexão (1O5 psi) <5 (ASTM D638) 12 200 (ASTM D790) 7,50 (ASTM D790) 19 ΕΡ 1 762 145/ΡΤ

Outras concretizações estão incluídas nas reivindicações. Lisboa,

Claims

ΕΡ 1 762 145/ΡΤ 1/2 REIVINDICAÇÕES 1. Composição que compreende: um material fibroso texturizado compreendendo um material celulósico ou lenhocelulósico que foi triturado até ao ponto que as suas fibras internas estão substancialmente expostas; e uma bactéria e/ou uma enzima.
2. Composição de acordo com a reivindicação 1, em que o material celulósico ou lenhocelulósico é seleccionado de entre o grupo que consiste em papel, produtos de papel, subprodutos da fabricação de papel, papel de jornal, efluentes da fabricação de papel, madeira, fibras de madeira, material relacionado com a madeira, kenaf, ervas, cascas de arroz, bagaço, algodão, juta, cânhamo, linho, fibras de liber de bambu, fibras da parte central de bambu, plantas de folha, sisal, abaca, fibras agrícolas, palha de cereal, espigas de milho, fibra de coco, desperdício, trapos e suas misturas.
3. Compósito de acordo com a reivindicação 1, em que o material celulósico ou lenhocelulósico é cartão.
4. Compósito de acordo com a reivindicação 1, em que o material celulósico ou lenhocelulósico é um material sintético.
5. Compósito de acordo com a reivindicação 1, em que o material celulósico ou lenhocelulósico é um material não tecido.
6. Compósito de acordo com a reivindicação 1, em que pelo menos cerca de 50% das fibras têm uma razão de comprimento/diâmetro de pelo menos 5.
7. Compósito de acordo com a reivindicação 1, em que pelo menos cerca de 50% das fibras têm uma razão de comprimento/diâmetro de pelo menos 10.
8. Compósito de acordo com a reivindicação 1, onde pelo menos cerca de 50% das fibras têm uma razão de comprimento/diâmetro de pelo menos 25. ΕΡ 1 762 145/ΡΙ 2/2
9. Processo de formação de uma composição, em que o processo compreende a combinação de um material celulósico ou lenhocelulósico, que foi triturado até ao ponto que as suas fibras internas estão substancialmente expostas, com uma bactéria e/ou uma enzima.
10. Processo de acordo com a reivindicação 9, que inclui adicionalmente o passo de trituração do referido material celulósico ou lenhocelulósico com um cortador rotativo.
11. Processo de acordo com a reivindicação 9, em que a bactéria e/ou enzima é combinada com o material celulósico ou lenhocelulósico.
12. Processo de acordo com a reivindicação 9, em que o material celulósico ou lenhocelulósico tem uma densidade aparente inferior a cerca de 0,5 g/cm3. Lisboa,