CAMPO TÉCNICO

[001] A presente invenção se refere à produção de um papel kraftliner de uma a três camadas, com composição de fibra química curta que varia de 70% a 100%, sendo a fração remanescente completada com fibra química longa .

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] O termo papel kraftliner é amplamente utilizado no mercado internacional e é definido como o papel ou cartão com não menos do que 80% de fibras obtidas pelo processo sulfato ou soda.

[003] Desta forma, os papéis kraftliner são produzidos a partir de misturas de fibras químicas (fibras longas e fibras curtas) . A composição das polpas depende dos requisitos de qualidade do papel e a gramatura do papel resultante pode variar entre 70 a 440 g/m ² .

[004] Os papeis kraftliner exercem importante papel nas caixas de papelão corrugadas, pois participam de sua composição e ajudam a definir suas propriedades. Como estas caixas protegem seus conteúdos contra impactos durante manuseio, transporte, armazenamento, carga no empilhamento, temperaturas extremas e umidade, o papel kraftliner tem que atender a requisitos gerais de resistência, tais como: resistência à tração, resistência ao estouro, resistência à compressão, ply bond, além de proporcionar valor adequado de porosidade. É desejável também que o papel possua boa qualidade de impressão.

[005] A resistência ao estouro é considerada um indicador geral de resistência do produto e está associada à rigidez e à tensão de ruptura. Na prática, é a pressão hidrostática necessária para romper o produto quando este é submetido a um esforço constante e uniformemente distribuído, aplicado em um de seus lados.

[006] A resistência ao rasgo, por sua vez, é o esforço necessário para rasgar o produto em uma distância fixada depois de o rasgo ter iniciado. O produto tem maior resistência ao rasgo na direção perpendicular às fibras (transversal) e quanto mais longa a fibra, maior a resistência ao rasgo.

[007] A porosidade Gurley, ou permeância ao ar é a dificuldade com que um volume de gás passa por uma folha sob uma diferença de pressão e depende do número, tamanho, forma e distribuição dos poros no material. Essa propriedade está indiretamente relacionada com a formação da folha, a resistência do papel e a penetração de tintas de impressão no papel. É importante para certos usos do papel, como para embalagens, sacos e bolsas.

[008] A resistência à compressão do papel é a propriedade do papel kraftliner de resistir à compressão aplicada paralelamente ao plano da folha e é responsável, por exemplo, pelo desempenho de uma caixa durante o seu uso normal, isto é, desde o momento do posicionamento do conteúdo até a entrega do produto ao seu consumidor final. Ela pode ser avaliada tanto pelo SCT (Short-span Compressíon Test) , como pelo RCT (Ring Crush Test) . Estes dois métodos de teste não são intercambiáveis e sim complementares, uma vez que medem diferentes propriedades de resistência à compressão, afetadas pelo processo de produção . [009] O termo "ply bond" se refere à determinação da coesão interna da folha de papel, gerada pela ligação entre as fibras, que permite que as camadas de um papel multicamadas não se separem.

[0010] Aplicações típicas para o kraftliner incluem: alimentos, bebidas, cosméticos, eletroeletrônicos , higiene e limpeza, hortifrutigranj eiros e flores, materiais elétricos, químicos e derivados, vestuário e calçados, vidros e cerâmicas.

[0011] O documento BR 11 2016 006857-2 revela um papelão em multicamadas compreendendo polpa de fibras celulósicas, em que 100% do teor de fibra total do dito papelão são fibras de madeira folhosa. O documento revela ainda que o papelão em questão pode também compreender aditivos de força seca, como por exemplo o amido. Entretanto, a aplicação do amido não é superficial e o papel revelado apresenta pelo menos três camadas.

[0012] O pedido de patente BR 11 2017 010500-4 se refere a um método para produzir uma composição de carga que será usada na produção de papel ou cartão, em que amido e/ou carboximetilcelulose é adicionado à suspensão de hidróxido de cálcio durante a carbonatação . Porém, esse documento é direcionado a um método de produção de uma carga para ser usada na produção de papel ou papelão e não ao papel propriamente dito.

[0013] O pedido de patente PI 0918112-1 revela o uso de um novo agente de resistência no processo de fabricação de papel, tal agente sendo o amido hidrofóbico. Além de ser mais focado no amido em si e não no papel, a aplicação do amido de tal documento não é superficial. [0014] Entretanto, até então o estado da técnica é deficiente em revelar um papel kraftliner com todas as qualidades do papel da presente invenção. Isso porque atualmente um papel kraftliner de melhor qualidade (em termos de resistência) é produzido em máquinas com construção de uma a três camadas, com 100% de fibra química longa. Essa melhor resistência físico-mecânica é proporcionada pela melhor ligação entre fibras.

[0015] Embora o papel do estado da técnica apresente bom desempenho na etapa de conversão para caixas, este papel apresenta as seguintes deficiências:

- A formação da folha não é boa e apresenta pontos escuros e claros ou aparência floculada que pode influenciar em propriedades físico-mecânicas;

- A superfície da folha é mais áspera e impacta diretamente na qualidade da impressão;

- Aparecimento de furos na estrutura da folha; e

- O custo deste papel é menos eficiente, ou seja, seu custo de produção é alto.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0016] A presente invenção, que trata da utilização de fibra química curta, preferencialmente de fibra curta de eucalipto, tem como objetivo fornecer um papel kraftliner de excepcional qualidade constituído por uma a três camadas de fibras químicas longas e curtas. O foco em desenvolver um papel kraftliner com maior teor de fibra curta de eucalipto é devido ao objetivo de ter um produto com melhor qualidade e menor custo.

[0017] Com esse papel, a presente invenção apresenta uma nova solução para problemas técnicos enfrentados, uma vez que o papel kraftliner da presente invenção fornece:

- Formação da folha melhorada, pois a utilização deste tipo de fibra reduz a aparência floculada;

- Redução da aspereza da superfície da folha, melhorando a qualidade de impressão;

- Preenchimento dos espaços vazios entre fibras, reduzindo o risco de aparecimento de furos;

- Redução do custo do papel, tornando o produto mais competitivo; e

- Melhoria nas propriedades fisico-mecânicas do papel com aplicação de amido superficial.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0018] A presente invenção se refere a um papel kraftliner de uma a três camadas, composto tanto por fibras químicas longas, como por fibras químicas curtas.

[0019] Em uma modalidade adicional da presente invenção, as fibras químicas curtas presentes na composição do papel kraftliner são fibras curtas de eucalipto.

[0020] As propriedades físico-mecânicas de fibras químicas curtas de eucalipto são inferiores às das fibras químicas longas. Desta forma, na presente invenção, a alternativa do revestimento superficial com amido foi explorada .

[0021] Em uma modalidade preferida da presente invenção, uma camada de amido é aplicada na superfície do papel, com o objetivo de compensar perdas de resistência físico-mecânicas quando é reduzida a fração de fibra longa na composição. Assim, o papel kraftliner da presente invenção é preferencialmente composto por 100% de fibras curtas, com uma camada de amido aplicada superficialmente.

[0022] Preferencialmente, o amido é aplicado em uma quantidade de 0 a 30 kg Amido/t papel.

[0023] A substituição total da fibra longa por fibra curta, com aplicação superficial de amido, resulta em um produto com excelente formação e consequente qualidade no que diz respeito a: resistência ao estouro, resistência à tração, resistência ao rasgo, porosidade Gurley, SCT (Short-span Compressíon Test) , RCT (Ring Crush Test) e impressão .

[0024] Os resultados foram surpreendentes e o papel produzido somente com fibras químicas curtas de eucalipto apresentou propriedades físico-mecânicas superiores a papéis produzidos com fibras químicas longas em sua composição, utilizados como referência. Isto é totalmente inesperado e proporcionado pelo revestimento do papel com amido superficial.

EXEMPLO

[0025] Com objetivo de avaliar o papel kraftliner da presente invenção, realizou-se uma série de testes industriais comparando o papel composto por 100% de fibras químicas curtas de eucalipto com um papel referência, produzido em máquina de papel de uma camada, constituído por 75% de fibra química curta de eucalipto e 25% de fibra química longa. Todos os testes foram executados em máquina de papel com duas camadas e aplicação superficial de amido. [0026] Ambos os papéis referência e da presente invenção foram convertidos em caixas e apresentaram o mesmo desempenho em termos de qualidade.

[0027] As faixas das propriedades físico- mecânicas de fibras químicas curtas de eucalipto que são aceitáveis para serem utilizadas na produção do papel kraftliner da presente invenção estão apresentadas na Tabela 1.

Tabela 1 - Propriedades Físico-Mecânicas de Fibras Químicas Curtas (Apresentadas como índice para excluir influência da gramatura da folha)

[0028] Todos os ensaios de determinação de propriedades físico-mecânicas do papel kraftliner foram executados de acordo com os métodos e padrões listados na Tabela 2 abaixo, após condicionamento em ambiente climatizado em temperatura de 23 °C e 50% de umidade relativa .

Tabela 2 - Padrões e Métodos de Ensaios

Utilizados

*0 ensaio é executado em Equipamento AMBERTEC e consiste em medir variações de gramatura, em pequena escala, em 400 pontos de amostra de 70 x 70 mm.

Fibras Químicas Curtas de Eucalipto

[0029] Na produção do papel da presente invenção foram utilizadas fibras químicas curtas de eucalipto cujas propriedades físico-mecânicas mais importantes estão apresentadas na Tabela 3.

Tabela 3 - Propriedades Físico-Mecânicas das

Fibras Químicas Curtas

Papel Kraftliner com 100% de Fibra Química Curta de Eucalipto

[0030] Os papéis kraftliner da presente invenção foram produzidos seguindo as seguintes etapas:

- preparo das polpas químicas não branqueadas de fibras longas e curtas (pinus e eucalipto) ;

alimentação destas fibras, em forma de suspensão, em mesa formadora de folha, onde ocorre um desaguamento parcial; e

- subsequente prensagem e secagem para remoção da água residual.

[0031] Após as etapas descritas acima, a folha seca foi enrolada e convertida em bobinas com tamanhos especificados. Os papéis kraftliner da presente invenção foram produzidos em gramaturas de 90 a 185 g/m ² . [0032] Os resultados de propriedades físico- mecânicas mais importantes do papel kraftliner com 100% de fibra química curta de eucalipto em gramatura de 135 g/m ² , com e sem aplicação de amido superficial (0 a 30 kg Amido/t papel), e do papel referência, estão apresentados na Tabela 4. O papel utilizado como referência foi o Papel KlaLiner, produzido e comercializado pela Klabin, que tem em sua composição fibras curtas e longas.

Tabela 4 - Propriedades físico-mecânicas do papel kraftliner com 100% de fibra química curta de eucalipto em gramatura de 135 g/m ² , com e sem aplicação de amido superficial, e o referência PAPEL KLALINER.

^Composição fibrosa composta por no mínimo 50% de fibra longa.

[0033] A partir dos dados apresentados na Tabela 4, é possível observar que a comparação das principais propriedades de resistência ao estouro, SCT e RCT do papel kraftliner com amido superficial da presente invenção com o papel referência demonstra aumentos de 20%, 25% e 20%, respectivamente , para o papel da presente invenção. Estes resultados demonstram o nível de excelência do papel kraftliner produzido com 100% de fibras curtas químicas de eucalipto. [0034] Comparando o papel kraftliner produzido com 100% de fibras químicas curtas com e sem aplicação de amido superficial nota-se a importância desta operação nas propriedades físico-mecânicas deste produto.

[0035] Ainda, o índice de formação do papel kraftliner desta invenção é melhor que o papel kraftliner referência, sendo esta propriedade 11,5% menor. Destaca-se que quanto menor o valor do índice de formação, menor a variação de gramatura da folha e melhor é a formação do papel .

[0036] Foram realizados testes de propriedades físico-mecânicas para o papel kraftliner com 100% de fibra química curta de eucalipto em outras gramaturas, com e sem aplicação de amido superficial, e os resultados mais importantes dessas gramaturas são apresentados na Tabela 5 a seguir.

Tabela 5 - Propriedades físico-mecânicas do papel kraftliner com 100% de fibra química curta de eucalipto em gramaturas adicionais, com e sem aplicação de amido superficial

[0037] Conforme observado na Tabela 5, o papel kraftliner com 100% de fibras curtas com aplicação de amido superficial da presente invenção apresenta excelentes propriedades físico-mecânicas em uma ampla faixa de gramaturas .