BR0210734B1 - método para produção de papelão e produto de papelão. - Google Patents

Description

"MÉTODO PARA PRODUÇÃO DE PAPELÃO E PRODUTO DEPAPELÃO".

A presente invenção se refere a um método parafabricação de um papelão de múltiplas camadas, conformedisposto na reivindicação 1.

A invenção também se refere a um produto depapelão adequado para uso como tecido intermediário de umpapelão.

0 papelão é usado como um substrato de impressãoe, mais tipicamente, para fabricação de diferentes tipos deembalagens. Nos papelões de embalagens, as qualidadesimportantes incluem a resistência e a rigidez do materialde embalagem e, se a superfície da embalagem for impressacom texto ou figuras, uma qualidade suficientemente alta dosubstrato de impressão. Freqüentemente, os papelões sãotambém proporcionados com camadas de barreira impermeável,se forem usados, por exemplo, para embalagens de líquidosou de produtos que contenham componentes voláteis, comocafé e outros alimentos. A qualidade da superfície dosubstrato de impressão é determinada pelos requisitosestabelecidos para a qualidade de impressão na embalagem doproduto, pelo que produtos luxuosos devem, obviamente, serembalados com diferentes materiais daqueles usados paraembalagens de viagem e de consumo de mercadorias a granel.

Para se fabricar um papelão suficientementerígido, o papelão deve ser produzido mais espesso, pelo queum lote de estoque de matéria-prima fibrosa é necessáriopara fabricação do papelão. Por outro lado, quanto maioresforem os requisitos estabelecidos para o desempenho dosubstrato de impressão, maiores serão os custos de matéria-prima a ser usada para proporcionar ao produto um brilhosuficientemente satisfatório, dentre outras qualidades. Namedida em que a rigidez do papelão é determinadaprincipalmente em função de sua espessura, os custos deconsumo de material especifico e de matéria-prima aumentamquase como uma função linear da espessura do produto e dopeso base. Conseqüentemente, seria vantajoso se ter o forrodo papelão feito de um material forte, de alta densidade esatisfatórias propriedades de impressão, enquanto o tecidointermediário deveria apresentar uma baixa densidade.Convencionalmente, a densidade do tecido do papelão éessencialmente constante em toda a sua seção transversal,pelo fato de que as técnicas normais de fabricação sãoincapazes de produzir um tecido com uma densidadesubstancialmente variável ao longo da dimensão daespessura. Embora os papelões para dobramento apresentemuma diferente densidade na camada de superfície, quandocomparado à densidade do tecido intermediário, mesmo nessesgraus, a variação da densidade é tão pequena que não existeum modo efetivo de reduzir o material de consumo de umpapelão espesso, como ocorre com os papelões corrugados, osquais apresentam um tecido intermediário esfriado. Dessaforma, o papelão corrugado é ainda preferido para afabricação de embalagens devido à crescente necessidade demateriais de embalagem mais rígidos.

0 papelão corrugado é um produto em camadas quecompreende duas camadas externas chamadas de forro e umtecido corrugado intermediário conhecido como tecidoestriado ou tecido com pregas, colocado entre as ditascamadas. Em papelões corrugados de múltiplas camadas, onúmero de tecidos intermediários estriados pode ser maiorque um e os tecidos intermediários são separados entre sipor camadas de papelão planas, similares àquelas que formamas camadas do forro. Embora o formato, espaço entre cristase altura das estrias possa variar, as cristas das estriassão invariavelmente orientadas numa direção perpendicular àdireção da maquina dos rolos de matéria-prima. Uma vez queo tecido inteiro usado na camada intermediária é estriadosem deformar a continuidade superficial lisa das lateraisdo tecido, as cristas das estrias formam padrões de ligaçãolineares e contínuos sobre a superfície na qual as mesmasserão coladas. Como resultado, a rigidez da camadaintermediária se torna diferente nas direções lateral elongitudinal. Em tecidos de papelão, as fibras se orientampor si próprias durante a fabricação do tecido,principalmente na direção da maquina, isto é, na direçãolongitudinal do tecido. Como resultado, as propriedades deresistência do tecido se tornam diferentes nas direçõestransversal da máquina e direção da máquina. Em um papelãocorrugado, essa diferença é eqüalizada pela maior rigidezda camada intermediária na direção das estrias. Na presentedescrição, o termo "direção das estrias" é usado com osignificado da direção longitudinal das cristas edepressões das estrias.

No entanto, embora o papelão corrugado seja ummaterial de embalagem vantajoso, o mesmo apresenta diversosinconvenientes. A resistência à compressão do papelãocorrugado é altamente variável, dependendo se a força decompressão é imposta sobre a crista ou sobre a depressão e,além disso, as camadas do forro não são necessariamenteplanas em todos os pontos, podendo apresentar deformaçõesprovocadas por certos fatores, do tipo, por exemplo, ummenor encolhimento após a colagem. Logicamente, aspropriedades da camada de superfície do papelão corrugadosão dependentes da espessura e qualidade da folha de forro,porém, o papelão corrugado geralmente não é consideradocomo sendo um material de escolha para processamento commétodos de impressão por contato, o que priva o seu uso emembalagens de alta qualidade. Embora os tipos de papelãocorrugado, de um modo geral, tendam a ser relativamenteespessos, papelões corrugados mais finos com inferiorespesos básicos, foram recentemente introduzidoscomercialmente. A espessura excessiva desse material limitao seu uso em produtos impressos e pequenas embalagens devarejo, as quais são limitadas por suas dimensões externas.Conseqüentemente, o papelão corrugado não serve normalmentecomo alternativa para o produto de papelão, pelo menos emembalagens de alta qualidade.

A Patente U.S. No. 5.374.468 divulga um produtode papelão composto, em que o tecido intermediário de umproduto de papelão compreendido de três camadas é gravadolateralmente de forma dupla mediante passagem de um tecidode papelão úmido através de tambores de orifício a vácuo. Otecido úmido se conforma com as aberturas do tambor avácuo, o que proporciona a formação de gravações na formade taça sobre o tecido, pelo que as gravações aparecemsobre o outro lado do tecido na forma de ondulações oucovas. Na medida em que o tecido é tratado a vácuo, o mesmodeve ser processado em estado úmido, o que requer uma etapaposterior de secagem após o processo de gravação. Por outrolado, na medida em que as ondulações devem serrelativamente grandes e altas, é difícil se utilizar essemétodo para fabricação de papelão fino e que possa serimpresso.

Constitui um objeto da presente invençãoproporcionar um método adequado para fabricação de umpapelão que incorpora um certo tipo de tecidointermediário, pelo que o papelão oferece satisfatóriarigidez e uma proporção de consumo de matéria-prima pararigidez do papelão, inferior àquela de tipos de papelões doestado da técnica.

O objetivo da invenção é alcançado medianteprodução do papelão com pelo menos duas, vantajosamentetrês camadas, aderidas por áreas adesivas entre si, comprocessamento do material do tecido intermediário em estadoseco, antes da aplicação do adesivo, de modo a obterpermanentes deformações, cujas pontas se projetam a partirda superfície do tecido intermediário, de modo que aespessura do tecido intermediário não seja mais espessa que3 mm.

Mais especificamente, o tecido intermediário deacordo com a invenção é caracterizado conforme disposto naparte caracterizadora da reivindicação 1.

Além disso, o conjunto de acordo com a invenção écaracterizado conforme disposto na parte caracterizadora dareivindicação 10, enquanto que o produto de papelão deacordo com a invenção é caracterizado conforme o dispostona parte caracterizadora da reivindicação 12.

A invenção oferece significativos benefícios,tornando possível produzir tipos de papelão de embalagem dealta qualidade que podem ser impressos, em que a proporçãoda rigidez para o consumo específico de matéria-prima,particularmente no caso de matéria-prima fibrosa, ésubstancialmente mais vantajosa que nos tipos convencionaisde papelão. As propriedades do papelão são fáceis devariação e podem também ser produzidos em graus de pesoextremamente leves. O volume do produto é alto, assim comosua resistência e resistência à flexão em relação ao seupeso base. De fato, a rigidez do produto pode ainda excedera do papelão corrugado. Inversamente, em comparação aoproduto de igual rigidez e resistência, o papelão fabricadode acordo com a invenção pode ser produzido usando umamenor quantidade de matéria-prima fibrosa.Conseqüentemente, o novo tipo de papelão é de custo maiseconômico de fabricação e proporciona uma carga ambientalinferior àquela de um papelão convencional em que todas aspilhas são camadas sólidas. O produto é completamente efacilmente reciclável, desde que todas as camadas doproduto sejam feitas de um material de fibras de planta. Seo produto requerer umidade ou barreiras de gás, estaspoderão ser facilmente implementadas usando materiais defolha/filme convencionais. Na presente descrição, acapacidade de reciclagem do produto é vinculada ao tipo defolha/filme usados, pelo que em favor da capacidade dereciclagem é vantajoso selecionar materiais de folha/filmeque sejam recicláveis em conjunto com a matéria-primafibrosa.

As propriedades do papelão podem ser variadas demúltiplas maneiras. Em virtude da variação da forma edimensões das deformações formadas no tecido intermediário,é possível se controlar, não apenas a espessura do produtofinal, mas também suas qualidades de resistência emdiferentes direções, enquanto as qualidades do forro podemser variadas para se obter desejadas propriedades deimpressão do papelão. O forro do papelão pode ser, porexemplo, um tipo de papelão revestido e calandrado,proporcionando ao produto satisfatórias propriedades deimpressão. Na medida em que o perfil da espessura dopapelão é controlado e a resistência à maciez e compressãodo papelão numa direção perpendicular à sua superfície éuniforme, o novo papelão pode ser impresso com altaqualidade, usando técnicas convencionais de impressão dotipo contato, tais como, por exemplo, offset, flexografia eimpressora digital.

As propriedades do papelão podem ser afetadaspelo formato das deformações do tecido intermediário. Namedida em que os tecidos de papel e papelão tendem a setornar inerentemente mais leves dos dois lados devido àstécnicas de fabricação, essas diferenças podem sereqüalizadas ou intensificadas mediante seleção dedeformações de um único lado ou dos dois lados. Asdeformações podem apresentar padrões fechados elocalizados, de tal modo a não formar quaisquer cruzamentosregulares ou linhas retas, ao longo dos quais o material de·tecido poderia se romper sob tensão. Vantajosamente, oformato das deformações é selecionado de tal modo a manteras pontas e bordas projetantes intactas ao máximo durante oprocessamento, garantindo, assim, uma satisfatóriaresistência do tecido intermediário. Por outro· lado, oadesivo usado para aderir as diferentes camadas de tecidoentre si, funciona como um componente reparador quecicatriza possíveis rasgos, particularmente, nas pontas dasprojeções formadas. No que diz respeito à resistência dasdeformações ao rasgamento, observa-se que os formatosredondos e curvos são mais vantajosos que os formatoscontendo cantos. 0 formato mais vantajoso é uma deformaçãoredonda, na medida em que proporciona uma satisfatóriaresistência, sendo menos esforçada pelo tecido que estásendo processado.

A seguir, a invenção será examinada em maioresdetalhes, fazendo-se referência às modalidades discutidasno presente texto.

No Pedido de Patente da Finlândia No. 20001799, edivulgado um produto de papelão que compreende um tecidointermediário e folhas de forro, assim como um método parafabricação do mesmo. Nesse método, o tecido intermediário éprocessado mediante prensagem das prc>jeções e posteriorunião dos diferentes tecidos do papelão por meio de umadesivo. Como a presente invenção se refere ao método eproduto descritos no citado pedido de patente, uma brevedescrição do método é aqui incluída. Maiores detalhes dadivulgação podem ser encontrados nos pedidos de patentecitados, os quais são incorporados no presente pedido depatente por meio dessa referência.

A fabricação de um produto de três camadasnecessita de três tecidos que são incluídos ao processo defabricação em rolos. O calibre dos tecidos pode serselecionado mais fino quando o método é usado para produzirtipos de papelão fino, os quais podem ser impressos.Conseqüentemente, os tecidos de matéria-prima são mais davariedade de papel que de papelão. O processo se iniciamediante desenrolamento de uma adequada extensão do tecidodos rolos de matéria-prima, sendo completado quando ostecidos são passados para um dispositivo de aperte· paraunião/calibração, formado entre dois rolos rotativos. Ostecidos são unidos nesse dispositivo de aperto final.Inicialmente, o tecido intermediário é processado em umdispositivo de aperto de rolo, com um padrão de superfícieelevada mediante prensagem do tecido em um estado seco, demodo a obter permanentes deformações na superfície dotecido. Nesse contexto, um tecido seco deve ser entendidocomo tendo o teor de umidade normal de um tecido que estásendo afastado de um rolo de armazenamento ou um rolo demáquina, isto é, a liberação do teor de umidade do rolo dotecido, tipicamente, sendo menor que 10%, geralmente de 3 a12%. Além disso, a operação de prensagem é executada semsubmeter o tecido a aquecimento ou vaporização. Maisvantajosamente, a superfície do tecido é prensada com umpadrão tri-dimensional, tal como um padrão formado porcones truncados, formatos de taça semi-esférica oualveolar, pelo que a resistência do tecido após aprensagem, tanto na direção de orientação das fibras, comona direção transversal da máquina é igualmentesatisfatória, o que não é o caso, por exemplo, em um meiobi-dimensional estriado de papelão corrugadc». Os tecidos doforro são passados sobre rolos aplicadores de adesivo. Afunção destes é tal que o rolo ao percorrer o lado exteriordo tecido do forro serve como um rolo de apoio, enquanto oadesivo é aplicado aos lados interiores dos tecidos doforro, sobre a superfície de um rolo aplicador. 0 adesivopode também ser aplicado nas pontas das projeções prensadasfeitas para o tecido intermediário, pelo que o sistema deaplicação de adesivo é diferente e pode compreender umdispositivo de aperto aplicador de adesivo do tipo descritoacima, adaptado ao longo do percurso do tecidointermediário. Em seguida, os tecidos do forro revestidosde adesivo são passados com o tecido intermediárioprocessado através do dispositivo de união por aperto, ondeos tecidos se aderem entre si e, simultaneamente, aespessura do papelão é calibrada mediante prensagem dotecido entre os rolos. Nesse modelo, a combinação dostecidos e a união dos mesmos em um produto pode ser feitaem uma única etapa, em que também ocorre a calibração daespessura do produto de papelão. 0 dispositivo de união poraperto serve também como um dispositivo de estiramento poraperto para os tecidos. Após a união, o produto pode serseco, se necessário, dependendo da necessidade de cura doadesivo usado. Logicamente, o adesivo pode ser curadousando outros tipos de reações, conforme indicaçãofornecida pelo adesivo aplicado ao tecido.A invenção é dirigida para a fabricação depapelão, para embalagens de consumo de baixo custo, peloque o objetivo da invenção é reduzir o consumo especificode matérias-primas usadas para a embalagem. Para tal fim, opresente papelão é especificado como um papelão do tipo deembalagem de múltiplas camadas, tipicamente tendo um pesobase de 100 a 500 g/m2. A espessura do produto étipicamente de 0,5 a 1,5 mm, tornando o produto compatívelcom uma variedade de diferentes técnicas de impressão. Umproduto mais espesso, que pode ser obtido usando um tecidointermediário processado, por exemplo, para 3 mm, pode serusado em métodos de impressão que não sejam limitados comrelação à espessura da folha ou do tecido a ser impresso.

A vantagem do tecido intermediário de acordo coma invenção é baseada no conceito de que o tecidointermediário é padronizado com abundantes projeções depequeno tamanho, tendo uma altura das pontas de projeçãoprensadas relativamente baixa. O fator mais significativode tal padronização é a altura das projeções, que devefazer a espessura do tecido intermediário não superior a 3mm. No entanto, as projeções não precisam cobrir uma grandeárea livre da área superficial global do tecidointermediário, uma vez que são feitas quantidadessuficientemente grandes de pontos ou áreas que suportam otecido do forro. Conseqüentemente, a proporção de projeçõespode variar de 5 a 70% da área superficial global do tecidointermediário. Na presente descrição, a área superficial dotecido intermediário é definida como a área do tecidointermediário virgem, não-prensada, enquanto a área dasprojeções prensadas deve ser entendida como a áreaprojetada global dos padrões prensados no plano do tecidointermediário. Se ambas as superfícies do tecidointermediário forem prensadas, é óbvio que a área somadadas projeções em ambos os lados não pode exceder a áreasuperficial global do tecido intermediário virgem.Naturalmente, o número de pontos prensados por unidade deárea é dependente do tamanho e formato das projeções. Deacordo com a invenção, o número de projeções deve ser maiorque 0, porém inferior a 50 por cmJ. Tendo em vista que aárea de um padrão prensado sem fim, tal como diferentescurvas, pode cobrir diversos centímetros quadrados, nopresente contexto, é apropriado considerar cada parte deuma curva individual caindo dentro da área unitária de umamedição de amostra como uma projeção separada. A distânciaentre as paredes de crista das projeções curvas não deveser excessivamente grande, pelo fato de que isso ocorrendo,a capacidade de suporte de carga do papelão nas áreas entreas paredes de cristas é reduzida. De acordo com uma regracomum e prática da técnica, a distância média entre asparedes de crista opostas de uma projeção em qualquer pontodo padrão prensado não deve ser maior que 3 mm. A distânciamédia parede a parede deve ser entendida como a distânciamédia medida em diferentes alturas das projeções, em umplano paralelo à superfície do tecido. Para projeçõescirculares ou cônicas, isso significa um diâmetro de 3 mm.Para projeções lineares, curvas ou sinuosas, a distânciaentre as paredes opostas é medida nas bordas da cristaelevada. Essa medição de distância é tomada no plano dolado elevado do tecido. 0 ângulo de inclinação das paredesdo padrão a partir do nivel da base do tecido pode variaramplamente, mas deve ser, preferencialmente, de 20° a 90°.Esse ângulo de inclinação é determinado mediantealinhamento de uma linha virtual ao longo da superfície dotecido, de onde o dito padrão é prensado e de outra linhatangencialmente ao longo da parede interna do padrãoidealizado. Para formatos esféricos ou então curvos, oângulo de inclinação médio pode ser usado. Para produzir oproduto suficientemente fino para uso em uma máquina deimpressão e para reduzir o consumo específico de matéria-prima do produto acabado, a folha de base do tecidointermediário não deve ser excessivamente espessa. Testespráticos realizados em conjunto com a presente invençãodemonstraram que uma folha de base não mais espessa que 200μιη pode ser vantajosamente usada, ("orno essas dimensões sãoafetadas pela recuperação dimensional que ocorre após aprensagem, as medições devem ser tomadas a partir de ummaterial prensado, porém com tensão diminuída.

Embora as deformações que deixam um entalheesférico ou de cone truncado com um perímetro circularsobre o lado deformado do tecido intermediário sejam maisvantajosamente usadas, pelo fato de causarem menos esforçospara a fibra e envolverem menos risco de rasgamento domaterial de tecido, também, qualquer outro padrão pode sercontemplado, sem que seja afastado o escopo e espírito dainvenção, tal como, superior circular, elíptico, poligonalou do tipo de padrão desejado. No entanto, quanto maiscomplicado for o formato do padrão, mais dispendioso será aferramenta de prensagem para fabricação. Enquanto o tecidoé mais vantajosamente processado por um rolo de prensagem,a invenção pode ser implementada usando qualquer tipo demétodo de processamento mecânico que empregue uma únicaferramenta de prensagem ou uma pluralidade das mesmas. Aferramenta ou sua trajetória de operação deve ser tal quelinhas retas entre os padrões prensados são evitadas pelomenos nas direções da máquina e transversal à máquina. Seos padrões são prensados por meio de botões alinhados emsistemas lineares, os sistemas lineares dos botões deprensagem devem ser alinhados diferentemente da direção damáquina, preferencialmente em ângulos de cerca de -45° e+45°, em relação à direção transversal da máquina.

Além das modalidades descritas acima, a invençãopode apresentar modalidades alternativas.

0 tecido intermediário é vantajosamen teprocessado em estado seco. Para melhorar sua condição deprocessamento, o tecido pode ser aquecido com a ajuda derolos, aquecedores radiantes e sopramento de ar quente OUaquecimento úmido por meio de injeção de vapor. Aquantidade de vapor injetada é vantajosamente mantida detal modo que a umidade absorvida pelo tecido é evaporada dotecido quente, sem posterior secagem. Se uma quantida demais drástica de umidade ou possivelmente até uma umectaç ã ocom água for desejada, a secagem posterior é normalmen teobrigatória. Entretanto, isso eleva os custos deinvestimento e o consumo especifico de energia damaquinaria. 0 tecido intermediário é, pelo menos em s uaparte básica, compreendido de um tecido de fibras deplanta. Embora o tecido intermediário possa também serrevestido, calandrado e tratado com agentes deaperfeiçoamento de tecido, esses tratamentos proporcionamum melhor resultado final quando feitos nos tecidos doforro. De fato, a engomagem de superfície do tecidointermediário ou a engomagem em grandes volumes da matéria-prima usada para produção do mesmo, é uma técnica maiseficiente de aperfeiçoamento da resistência do tecidointermediário. Todos os agentes de carga e aditivosconhecidos podem ser usados na matéria-prima do tecidointermediário e o fluxo de matéria-prima pode compreenderuma ou mais composições de matéria-prima que se originam dediferentes fontes de fibras ou ser produzido usandodiferentes processos. Essa opção pode ser utilizada paracontrolar a resistência do tecido mediante mistura de fibramais curta e fibra mais longa na fabricação do tecidointermediário.

Os produtos de estrutura em camadas compreendendoum tecido intermediário e pelo menos um tecido de forropodem ser combinados em estruturas de múltiplas camadas deespessura desejada.

Claims (12)

1. Método para fabricação de um produto depapelão que pode ser impresso, compreendido de pelo menosduas camadas, o método compreendendo uma etapa de união detecidos separados de papel ou papelão por meio de umadesivo em um produto de combinação, caracterizado em quepelo menos um dos tecidos é processado mecanicamente porprensagem, de modo que apareçam permanentes deformações quese projetam para fora de pelo menos uma superfície de pelomenos um tecido, a uma altura que não faça a espessura dotecido exceder 3 mm, e o ângulo de inclinação médio daparede de um dado padrão prensado a partir da superfície debase do tecido é de 20° a 90°.

2. Método de acordo com a reivindicação 1,caracterizado em que o número de padrões de deformaçãofeito mediante prensagem é maior que zero, porém menor que-50 por cm".

3. Método de acordo com as reivindicações 1 ou 2,caracterizado em que o tecido submetido ao processamentomecânico é tratado em estado seco, tendo um teor de umidadevantajosamente inferior a 12%.

4. Método de acordo com quaisquer dasreivindicações anteriores, caracterizado em que o adesivo éaoliçado nas pontas das projeções sobre o tecido prensado.

5. Método de acordo com quaisquer dasreivindicações anteriores, caracterizado em que a distânciamédia entre as paredes de cristas opostas de um dado padrãoprensado não é maior que 3 mm.

6. Método de acordo com a reivindicação 5,caracterizado em que a espessura do material do tecidointermediário não é maior que 200 μm.

7. Método de acordo com quaisquer dasreivindicações anteriores, caracterizado em que asestruturas em camadas compreendidas de pelo menos um tecidointermediário e um tecido de forro são combinadas dentro deuma estrutura de múltiplas camadas de uma espessuradesejada.

8. Produto de papelão ou papel do tipo tecido,compreendendo fibras de plantas adequadas para fabricaçãode um tipo de papelão de múltiplas camadas que pode serimpresso, compreendendo pelo menos duas camadas unidas pormeio de adesivo, caracterizado em que o produto éprocessado mecanicamente, de modo a fazer permanentesdeformações tridimensionais sobre o material do produto, auma altura que não faça a espessura do produto exceder 3mm, e o ângulo de inclinação médio da parede de um dadopadrão de deformação a partir da superfície de base dotecido é de 20° a 90°.

9. Produto de papelão ou papel de acordo com areivindicação 8, caracterizado em que o número de padrõesde deformação é maior que zero, porém menor que 50 por cm".

10. Produto de papelão ou papel de acordo com asreivindicações 8 ou 9, caracterizado em que a distânciamédia entre as paredes de cristas opostas de um padrão dedeformação não é maior que 3 mm.

11. Produto de acordo com as reivindicações 8, 9ou 10, caracterizado em que a espessura do material doproduto não é maior que 200 μm.

12. Produto de acordoreivindicações 8 a 11, caracterizadoárea processada em relação à áreaproduto é de 5 a 70%.com quaisquer dasem que a proporção daqlobal do tecido no