PT2025227E

PT2025227E - Materiais lenhocelulósicos e celulósicos texturizados e composições e compósitos produzidos a partir deles

Info

Publication number: PT2025227E
Application number: PT08019263T
Authority: PT
Inventors: Marshall Medoff; Arthur Lagace
Original assignee: Xyleco Inc
Priority date: 1999-06-22
Filing date: 2000-06-22
Publication date: 2010-04-01
Also published as: ES2318659T3; EP1762145B1; TW513280B; EP1779725A1; CN1637208A; AU763876B2; DE60041212D1; DE60036427D1; EP1849359A1; DE60043794D1; CN1928224A; CN1904204B; ES2320260T3; PT1779725E; EP2025227A1; DE60040499D1; AU5633000A; EP1779725B1; PT1849359E; DK1779725T3

Description

ΕΡ 2 025 227/PT DESCRIÇÃO "Materiais lenhocelulósicos e celulósicos texturizados e composições e compósitos produzidos a partir deles" 0 invento refere-se a materiais lenhocelulósicos ou celulósicos texturizados (e.g. papel poli-revestido texturizado) e a composições e compósitos produzidos a partir desses materiais texturizados.

Os materiais lenhocelulósicos ou celulósicos são produzidos, processados e usados em grandes quantidades num número de aplicações. Por exemplo, papel revestido com um polímero (i.e. papel poli-revestido) é usado para fabricar uma variedade de embalagens alimentares, incluindo pacotes para sumos em dose individual e caixas para alimentos congelados. Uma vez usados, estes materiais lenhocelulósicos ou celulósicos são normalmente descartados. Como resultado, existe uma quantidade sempre crescente de materiais residuais lenhocelulósicos e celulósicos.

Em termos genéricos, o invento compreende materiais lenhocelulósicos ou celulósicos texturizados (e.g. papel poli-revestido texturizado) e composições e compósitos produzidos a partir deles.

Numa concretização, o invento compreende um processo para preparação de um material fibroso texturizado. 0 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 do fabrico de papel tais como cartão, ou materiais lenhocelulósicos ou celulósicos sintéticos tais como rayon) , até um ponto em que as fibras internas ficam substancialmente expostas, resultando em material fibroso texturizado. 0 material lenhocelulósico ou celulósico pode ser, por exemplo, um material tecido tal como um tecido tecido, ou um material não tecido tal como papel ou papel higiénico. 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. 2 ΕΡ 2 025 227/ΡΤ

Noutra concretização, ο invento compreende um material fibroso texturizado que inclui um material lenhocelulósico ou celulósico (e.g. papel poli-revestido) possuindo fibras internas, em que o material lenhocelulósico ou celulósico é triturado até um ponto em que as fibras internas estão substancialmente expostas. 0 material fibroso texturizado pode, por exemplo, ser incorporado (e.g. associado com, misturado com, adjacente a, rodeado por, ou dentro de) uma 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 de acordo com o invento), ou de uma composição ou compósito de um material fibroso texturizado. 0 material fibroso texturizado pode ter uma densidade a granel inferior a cerca de 0,5 gramas por centímetro cúbico (g/cm3), ou até inferior a cerca de 0,2 g/cm3.

Composições que incluem os materiais fibrosos texturizados descritos anteriormente, em conjunto 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, assim como composições que incluem os materiais fibrosos texturizados e outros ingredientes líquidos ou sólidos (e.g. sólidos em partículas, pulverizados ou granulados, tais como sementes de plantas, alimentos ou bactérias).

Também estão contemplados compósitos que incluem resina termoplástica e os materiais fibrosos texturizados. A resina pode ser por exemplo polietileno, polipropileno, poliestireno, policarbonato, polibutileno, um poliéster termoplástico, um poliéter, um poliuretano termoplástico, policloreto 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. 3 ΕΡ 2 025 227/ΡΤ Ο 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 destas gamas. Os compósitos podem ser bastante resistentes, nalguns casos possuindo uma resistência à flexão de pelo menos cerca de 6000 a 10000 psi.

Os compósitos podem também incluir aditivos inorgânicos tais como carbonato de cálcio, grafite, amianto, wolastonite, mica, vidro, fibra de vidro, giz, talco, sílica, cerâmica, resíduos da construção triturados, 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 de, por exemplo, uma palete (e.g. uma palete moldada por injecção) , tubagem, painéis, materiais para estrado, placas, alojamentos, folhas, postes, tiras, vedações, vigas, portas, estores, toldos, guarda-sóis, sinais, molduras, armações de janela, quadros, placas de revestimento, pavimentos, ladrilhos, chulipas ferroviárias, moldes, tabuleiros, pegas de ferramentas, bancas, canteiros, dispensadores, estacas, películas, invólucros, sacos, barris, caixas, materiais de embalagem, cestos, correias, fitas, 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, fossas sépticas, painéis para automóveis, substratos, caixas para computadores, invólucros eléctricos aéreos e subterrâneos, mobília, mesas para piquenique, tendas, 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, e outros produtos para construção, agricultura, manuseamento de materiais, transporte, automóveis, indústria, ambiente, navios, eléctricos, electrónicos, recreativos, medicinais, têxteis e de consumo. Os compósitos também podem estar na forma de uma fibra, filamento ou película. 4 ΕΡ 2 025 227/ΡΤ

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

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, o que as torna adequadas por exemplo para entrega de fármacos ou de produtos químicos (e.g. no tratamento de seres humanos, animais ou em aplicações agrícolas). Os materiais fibrosos texturizados também podem 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 virgens ou reciclados; por exemplo, podem incluir embalagens descartadas compostas de resinas e fibras lenhocelulósicas ou celulósicas residuais (e.g. embalagens descartadas compostas de papel poli-revestido). 0 papel poli-revestido pode ser difícil de reciclar porque as camadas de papel e de polímero geralmente não podem ser separadas. No presente invento, ambas as porções de papel e de polímero são utilizadas, pelo que não existe necessidade de separar as duas. Pode-se utilizar similarmente papel poli-revestido incluindo uma ou mais camadas de alumínio. O invento ajuda portanto a reciclar embalagens descartadas após consumo, produzindo ao mesmo tempo produtos úteis.

Outras características e vantagens do invento serão evidentes a partir da descrição detalhada seguinte e das reivindicações. 5

ΕΡ 2 025 227/PT 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 revestidos 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.

Exemplos de matérias-primas celulósicas incluem papel e produtos de papel, tais como papel de jornal e efluentes do fabrico de papel, e papel poli-revestido. Exemplos de matérias-primas lenhocelulósicas incluem madeira, fibras de madeira e materiais relacionados com a madeira, assim como materiais derivados de kenaf, ervas, cascas de arroz, bagaço, algodão, juta, outras plantas com caule (e.g. cânhamo, linho, bambu; ambas fibras de liber e do cerne), 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 também ser utilizados resíduos pós-consumo, industriais (e.g. desperdício) e de processamento (e.g. efluentes). 0 papel poli-revestido está disponível numa variedade de formas. Por exemplo, folhas inteiras de papel poli-revestido virgem podem ser adquiridas em International Paper, New York. Em alternativa, papel poli-revestido residual virgem (e.g. aparas das extremidades, excedentes, material mal impresso) pode ser obtido em International Paper ou noutros fabricantes de papel. Papel poli-revestido usado, na forma de embalagens para alimentos e bebidas descartadas, 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. 0 papel poli-revestido que inclui uma ou mais camadas de folha de alumínio é 6 ΕΡ 2 025 227/ΡΤ habitualmente utilizado para armazenamento hermético de líquidos. Papel poli-revestido usado, residual ou de refugo (e.g. resíduos após consumo, desperdício industrial) também pode 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 número de meios mecânicos, ou suas combinações. Um processo de texturização inclui o corte inicial do material lenhocelulósico ou celulósico em pedaços de 1/4 a 1/2 in, se necessário, utilizando um equipamento de corte convencional. Também podem ser utilizados cortadores de parafuso em contra-rotação e cortadores de parafuso rotativo segmentado tais como os fabricados por Munson (Utica, NY) , assim como um cortador de documentos convencional como existe em muitos escritórios. 0 material lenhocelulósico ou celulósico é depois triturado com um cortador rotativo, tal como o fabricado por Sprout, Waldron Companies, como descrito em "Perry's Chem. Eng. Handbook", 6.a Ed., 8-29 (1984). Ainda que se possam utilizar outros ajustes, 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 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 de água. O material texturizado é passado através de um peneiro de descarga. Podem utilizar-se peneiros 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 separadas umas das outras; peneiros 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 ligada ao peneiro 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 7

ΕΡ 2 025 22 7/PT 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 de tais fibras com outros produtos químicos e formulações químicas podem ser preparados para tirar vantagem das propriedades do material. Os materiais podem ser utilizados para absorver produtos químicos por exemplo, potencialmente absorvendo muitas vezes o seu próprio peso. Assim, os materiais podem ser utilizados por exemplo para absorver óleo derramado, ou para limpar poluição ambiental, por exemplo na água, no ar ou em terra. Similarmente, as propriedades absorventes dos materiais, juntamente com a sua biodegradabilidade, tornam-nos também úteis para entrega de produtos químicos ou de formulações químicas. 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 seres humanos ou animais, ou para utilização como ou em alimentos e/ou leitos para animais), assim como com soluções de fertilizantes, herbicidas ou pesticidas. Os materiais podem opcionalmente ser tratados quimicamente para melhorar uma propriedade de absorção específica. Por exemplo, os materiais podem ser tratados com silanos para os tornar lipófilos.

Podem também ser preparadas composições incluindo materiais texturizados combinados com líquidos ou com sólidos em partículas, 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, com uma estrutura ou suporte tal como uma rede, 8 ΕΡ 2 025 227/ΡΤ 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

Os materiais fibrosos texturizados também podem 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 combinados de modo similar 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. O material lenhocelulósico ou celulósico texturizado proporciona 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. Também podem utilizar-se combinações de materiais fibrosos texturizados (e.g. papel poli-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 também transfere 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 possuam um baixo índice de fluidez. Resinas preferidas incluem 9 ΕΡ 2 025 227/ΡΤ polietileno e polipropileno com índices de fluidez inferiores a 3 g/10 min, e mais preferivelmente inferiores a 1 g/10 min.

As resinas podem ser adquiridas como materiais virgens, ou podem ser obtidas como materiais residuais, e podem ser adquiridas em forma peletizada ou granulada. Uma fonte de resina residual são as garrafas de leite usadas de polietileno. Contudo, se estiver presente humidade superficial sobre a resina peletizada ou granulada, esta deverá ser seca antes da utilização.

Os compósitos também podem 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 em Dupont, Delaware) e POLIBOND® (disponíveis em Uniroyal Chemical, Connecticut). Um agente de acoplamento adequado é um polietileno de alta densidade modificado com anidrido maleico tal como FUSABOND® MB 100D.

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

Os compósitos também podem incluir aditivos inorgânicos tais como carbonato de cálcio, grafite, amianto, wolastonite, mica, vidro, fibra de vidro, giz, sílica, talco, cerâmica, resíduos da construção triturados, pó de borracha de pneu, fibras de carbono ou fibras de metal (e.g. alumínio, aço inoxidável) . Quando são incluídos tais aditivos, estes estão presentes tipicamente em quantidades de cerca de 0,5% a cerca de 20-30% em peso. Por exemplo, pode adicionar-se carbonato de cálcio submicrónico aos compósitos de material fibroso texturizado e resina para melhorar as caracteristicas 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 10

ΕΡ 2 025 227/PT 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 Patterson-Kelly em “V”.

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 absorver óleo.

Preparação de compósitos de fibra texturizada e resina

Os compósitos de material fibroso texturizado e resina podem ser preparados do modo seguinte. Um moinho padrão de 2 rolos de compostagem 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 acoplamento é adicionado ao moinho de rolos. Após outros cinco minutos, o material lenhocelulósico ou celulósico texturizado é adicionado à mistura fundida de resina/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.

Em alternativa, um misturador, tal como um misturador interno Banbury, é carregado com os ingredientes. Os ingredientes são misturados, enquanto a temperatura é mantida a menos de 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 um extrusor de parafuso duplo equipado com parafusos em co-rotação. A resina e o agente de acoplamento são introduzidos na tremonha de alimentação do extrusor; o material ou materiais lenhocelulósicos ou celulósicos texturizados são introduzidos na resina fundida a cerca de 1/3 do percurso ao longo do comprimento do extrusor. A temperatura interna do extrusor é 11 ΕΡ 2 025 227/ΡΤ mantida a menos de cerca de 190°C. À saída, o compósito pode ser, por exemplo, peletizado por corte do cordão frio.

Em alternativa, a mistura pode ser inicialmente preparada num misturador, e depois transferida para um extrusor.

Noutra concretização, o compósito pode ser formado em filamentos para tricotagem, urdidura, tecelagem, entraçadura, ou no fabrico de não tecidos. Numa concretização adicional, o compósito pode ser transformado 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 treliça, que proporciona resistência ao compósito. Dado que o material lenhocelulósico ou celulósico é texturizado, a quantidade de área superficial disponível para ligação à resina é 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 num número de aplicações. Os compósitos são resistentes e leves; podem ser utilizados, por exemplo, como substitutos da madeira. O revestimento de resina torna os compósitos resistentes à água, pelo que estes podem ser utilizados em aplicações exteriores. 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, mobiliário, esquis e remos. São contempladas muitas outras utilizações, incluindo painéis, tubagem, materiais para estrados, placas, alojamentos, folhas, postes, tiras, vedações, vigas, portas, estores, toldos, guarda-sóis, sinais, molduras, armações de janelas, tabelas, revestimento de paredes, pavimentos, ladrilhos, chulipas ferroviárias, moldes, tabuleiros, pegas de 12 ΕΡ 2 025 227/ΡΤ ferramentas, bancas, canteiros, dispensadores, estacas, películas, embalagens, sacos, barris, caixas, materiais de embalagem, cestos, correias, fitas, 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 de poluição, fossas sépticas, painéis para automóveis, substratos, caixas para computadores, invólucros eléctricos aéreos e subterrâneos, mobiliário, mesas para piquenique, tendas, 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, e outros produtos para construção, agricultura, manuseamento de materiais, transportes, automóveis, indústria, ambiente, navios, eléctricos, electrónicos, recreativos, medicinais, têxteis e de consumo. São também consideradas outras numerosas aplicações. Os compósitos também podem ser utilizados, por exemplo, como a base ou carcaça para um produto folheado. Além disso, os compósitos podem ser por exemplo tratados superficialmente, canelados, serrilhados, conformados, 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 um limite ao seu âmbito.

Exemplos

Exemplo 1

Um fardo de 1500 libras de pacotes de sumo virgens de meio galão, feitos de cartão kraft branco poli-revestido foi obtido em International Paper. Um destes pacotes é mostrado na Fig. 3. Cada pacote foi espalmado.

Os pacotes foram alimentados a um cortador Flinch Baugh de 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 peneiro de descarga de 0,3 in. 0 intervalo entre as lâminas rotativas e fixas era de 0,10 in. 13 ΕΡ 2 025 227/ΡΤ

Uma amostra do material de saída do cortador, consistindo principalmente de pedaços do tipo confetti, com cerca de 0,1 in a 0,5 in de largura e cerca de 0,25 in a 1 in de comprimento, é mostrada na Fig. 4. 0 material de saída do cortador foi alimentado a um cortador rotativo Thomas Wiley Mill, modelo 2D5. 0 cortador rotativo tinha quatro lâminas rotativas, quatro lâminas fixas, e um peneiro de descarga de 2 mm. Cada lâmina tinha cerca de 2 in de comprimento. 0 intervalo entre lâminas foi ajustado a 0,020 in. O cortador rotativo triturou as peças tipo confetti através das arestas das facas, 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 média entre cinco e 100 ou mais. A densidade a granel da fibra texturizada era da ordem de 0,1 g/cm3. Uma amostra de fibra texturizada com uma ampliação normal é mostrada na Fig. 5, e na Fig. 2 com uma ampliação de cinquenta vezes.

Exemplo 2

Prepararam-se compósitos de fibra texturizada e resina como se segue. Um moinho padrão de 2 rolos de compostagem borracha/plástico foi aquecido a 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 (i.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 fundida de resina/agente de acoplamento. A fibra celulósica ou lenhocelulósica foi adicionada durante um período 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: 14 ΕΡ 2 025 227/ΡΤ

Composição Ν.° 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 2 mm

3 FUSABOND® 100D

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 as seguintes:

Resistência à flexão (103 psi) Módulo de flexão (105 psi) 9,81 (ASTM D790) 6,27 (ASTM D790)

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 mm

3 FUSABOND® 100D

As propriedades da Composição N.° 2 são as seguintes:

Resistência à flexão (103 psi) Módulo de flexão (105 psi) 9,06 (ASTM D790) 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 15 ΕΡ 2 025 227/ΡΤ

As propriedades da Composição N.° 3 são as seguintes: Resistência à flexão (103 psi) Módulo de flexão (105 psi) 11,4 (ASTM D79 0 ) 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

As propriedades da Composição N.° 4 são as seguintes: Resistência à flexão (105 psi) Alongamento final (%) Módulo de flexão (105 psi) Impacto de Izod (ft-lb/in) 8,29 (ASTM D790) <5 (ASTM D638) 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 mm

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

As propriedades da Composição N.° 5 sao as seguintes: Resistência à flexão (105 psi) Alongamento final (%) Módulo de flexão (105 psi) Impacto de Izod (ft-lb/in) 8,38 (ASTM D790) <5 (ASTM D638) 9,86 (ASTM D790) 1,37 (ASTM D256-97)

Um sexto compósito contém os ingredientes seguintes: 16 ΕΡ 2 025 227/ΡΤ 16 ΕΡ 2 025 227/ΡΤ Composição N . 0 6 Ingrediente Quantidade (partes) ULTRAFLEX® CaC03 33 Fibra 2,4 67 HDPE/compatibilizador 1,3 100 1 Marlex 16007 2 Texturizado utilizando cortador rotativo com 3 FUSABOND® 100D 4 Pacotes de leite poli-revestidos virgens malha de 2 mm As propriedades da Composição N.° 6 sao as seguintes: Resistência à flexão (105 psi) 7,43 (ASTM D790) Alongamento final (%) <5 (ASTM D638) Módulo de flexão (105 psi) 11,6 (ASTM D790) Impacto de Izod (ft-lb/in) 1,27 (ASTM D256-97) Um sétimo compósito contém os ingredientes seguintes: Composição N . 0 7 Ingrediente Quantidade (p/p)) HDPE (w/3% compatibilizador) 3,5 60 Cartão kraft 2 40 1 Marlex 16007 2 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 as seguintes: 7,79 (ASTM D790) <5 (ASTM D638) 7,19 (ASTM D790)

Resistência à flexão (105 psi) Alongamento final (%) Módulo de flexão (105 psi)

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 1 Marlex 6007, índice de fluidez 0,65 g/10 min, disponível 2 Texturizado utilizando cortador rotativo com malha de 3 POLIBOND® 3009, disponível comercialmente em Uniroyal comercialmente em Phillips 2 mm Chemical 17 ΕΡ 2 025 227/ΡΤ

As propriedades da Composição N.° 8 são as seguintes: Módulo de tensão (105 psi) 8,63 (ASTM D638) Resistência à tensão na ruptura (psi) 6820 (ASTM D638) Alongamento final (%) <5 (ASTM D638) Resistência à flexão (psi) 12200 (ASTM D790) Módulo de flexão (105 psi) 6,61 (ASTM D790) Um nono compósito contém os ingredientes seguintes: Composição N . 0 9 Ingrediente Quantidade (g) Polietileno de alta densidade 1 160 Papel poli-revestido 2 240 Agente de acoplamento 3 8 1 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 As propriedades da Composição N.° 9 são as seguintes: Módulo de tensão (105 psi) 7,38 (ASTM D638) Resistência à tensão na ruptura (psi) 6500 (ASTM D638) Alongamento final (%) <5 (ASTM D638) Resistência à flexão (psi) 11900 (ASTM D790) Módulo de flexão (105 psi) 6,50 (ASTM D790) Um décimo compósito contém os ingredientes seguintes: Composição N. 0 10 Ingrediente Quantidade (g) Polietileno de alta densidade 1 160 Papel poli-revestido 2 240 Agente de acoplamento 3 8 1 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 em DuPont

Composição N.° 10 são as seguintes:

As propriedades da Módulo de tensão (105 psi) Resistência à tensão na ruptura Alongamento final (%) Resistência à flexão (psi) Módulo de flexão (105 psi) 7, 08 (ASTM D638) (psi) 6480 (ASTM D638) <5 (ASTM D638) 10200 (ASTM D790) 5,73 (ASTM D790) 18 ΕΡ 2 025 227/ΡΤ

Um décimo primeiro compósito seguintes: Composição N.0 contém os ingredientes 11 Ingrediente Quantidade (g) Polietileno de alta densidade 1 160 Papel poli-revestido 2 240 Agente de acoplamento 3 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

Composição N.° 11

As propriedades da Módulo de tensão (105 psi) Resistência à tensão na ruptura Alongamento final (%) Resistência à flexão (psi) Módulo de flexão (105 psi) sao as seguintes: 7,17 (ASTM D638) (psi) 6860 (ASTM D638) <5 (ASTM D638) 12200 (ASTM D790) 7,50 (ASTM D790)

Outras concretizações estão definidas nas reivindicações.

Lisboa, 2010-03-26

Claims

ΕΡ 2 025 227/ΡΤ 1/2 REIVINDICAÇÕES 1. Processo que compreende: o fornecimento de um material fibroso que inclui fibras que compreendem um material celulósico ou lenhocelulósico, em que o material fibroso possui uma densidade a granel inferior a 0,5 g/cm3, e em que pelo menos cerca de 50% das fibras têm uma razão comprimento/diâmetro de pelo menos 10; e a combinação do material fibroso com uma bactéria e/ou um enzima.
2. Processo de acordo com a reivindicação 1, em que o material celulósico ou lenhocelulósico foi triturado com um cortador rotativo.
3. Processo de acordo com a reivindicação 1, em que a bactéria é combinada com o material celulósico ou lenhocelulósico.
4. Processo de acordo com a reivindicação 1, em que a enzima é combinada com o material celulósico ou lenhocelulósico.
5. Processo de acordo com a reivindicação 1, em que o material celulósico ou lenhocelulósico é seleccionado do grupo que consiste em papel, produtos de papel, subprodutos do fabrico de papel, papel de jornal, efluentes do fabrico de papel, madeira, fibras de madeira, material relacionado com madeira, kenaf, ervas, casca de arroz, bagaço, algodão, juta, cânhamo, linho, fibras de liber de bambu, fibras do cerne de bambu, plantas de folha, sisal, abaca, fibras agrícolas, palha de cereal, espigas de milho, fibra de coco, desperdício, trapos e suas misturas.
6. Processo de acordo com a reivindicação 1, em que o material celulósico ou lenhocelulósico compreende fibras agrícolas.
7. Processo de acordo com a reivindicação 1, em que pelo menos 50% das fibras têm uma razão comprimento/diâmetro de pelo menos 25. ΕΡ 2 025 227/ΡΤ 2/2 o um a
8. Processo de acordo com a reivindicação 1, em que material celulósico ou lenhocelulósico foi triturado até ponto em que possui uma densidade a granel inferior 0,2 g/cm3. Lisboa, 2010-03-26