BR112013004955B1 - composição adesiva que apresenta propriedades isolantes, método de preparação de um produto ondulado e método de fabricação de uma folha isolante - Google Patents

Abstract

ADESIVO APERFEIÇOADO COM PROPRIEDADES ISOLANTES. A presente invenção refere-se a uma composição adesiva melhorada tendo propriedades isolantes aumentadas. A composição adesiva tendo propriedades isolantes melhoradas inclui um componente de amido, um componente alcalino; tetraborato de sódio; água; e uma pluralidade de microesferas expansíveis. Os produtos tendo capacidades de isolamento melhoradas e métodos de produção dos produtos tendo capacidades de isolamento melhoradas também são fornecidos. O presente adesivo e os produtos incluindo o adesivo são ambientalmente amigáveis.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção refere-se a uma composição adesiva tendo melhores propriedades isolantes. Em particular, a invenção inclui uma composição adesiva e método de fabricação de uma composição adesiva para uso no fornecimento de isolamento de produtos de papel, incluindo produtos ondulados.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[002] Papelão, incluindo papelão ondulado, é comumente usado para fornecer isolamento para vários produtos, incluindo copos de papel. Tradicionalmente, o papelão ondulado é preparado por primeiro formar um elemento ondulado, ou “meio”, através da passagem de uma folha de celulose entre os rolos de ondulação formando um corte transversal substancialmente sinusoidal ou em serpentina na folha. As extremidades da parte sinusoidal são referidas como estrias de coluna. Um adesivo é comumente aplicado nas extremidades das estrias, e um forro celulósico não ondulado ou planar é aplicado contra as estrias revestidas adesivas dos elementos ondulados quando a folha ondulada passa entre um rolo de ondulação e um rolo de pressão. Um produto de papel resultante tendo o meio de ondulação de um lado e o forro planar do outro lado é chamado de um tecido de uma só face. O elemento de uma só face pode ser usado como está em certas aplicações como um forro ou material tampão dentro de um recipiente. Em alguns produtos, o adesivo também é aplicado nas extremidades da estria de coluna do tecido de uma só face e uma segunda folha de forro é subseqüentemente aplicada no meio estriado em uma operação de “dupla face”. A segunda folha de forro é exposta às condições de calor e pressão durante o seu contato com o adesivo. Na prática, a folha de papelão ondulado mais freqüentemente encontrada possui dois lados planos colocados em cada lado do meio ondulado. Dependendo da resistência específica desejada, uma folha de papelão ondulado também pode ser munida com uma estrutura mais complexa, tal como dois meios ondulados e três superfícies planas, duas superfícies externas e uma superfície interna que separa os dois meios ondulados.

[003] Os adesivos à base de amido são mais comumente utilizados no processo de ondulação devido às suas propriedades adesivas desejáveis, baixo custo e facilidade de preparação. O adesivo de ondulação de amido mais fundamental, comumente referido como uma formulação “Stein-Hall”, é um adesivo alcalino que compreende amido em estado natural não gelatinizado colocado em suspensão em uma dispersão aquosa de amido cozido. O adesivo é produzido pela gelatinização de amido em água com hidróxido de sódio (soda cáustica) para produzir uma mistura primária de portador gelatinizado ou cozido, que é depois lentamente adicionado a uma mistura secundária de amido em estado natural (não gelatinizado), bórax e água para produzir o adesivo totalmente formulado. Nos processos de ondulação convencionais, o adesivo é aplicado nas extremidades do meio de papel estriado ou papelão de face única, após o que a aplicação de calor e pressão motiva o amido em estado natural a gelatinizar, resultando em um aumento instantâneo da viscosidade e formação da ligação adesiva.

[004] Embora os adesivos típicos sejam suficientes para aderir às várias camadas do papel isolante entre si, estes adesivos não atuam como isolantes por si mesmos. Assim, em situações típicas, são requeridos pelo menos duas camadas de papel (o forro e o meio), e em muitas situações três camadas são requeridas (dois forros e o meio). Para alcançar o isolamento apropriado, os produtos isolantes típicos requerem que o meio tenha uma amplitude razoavelmente elevada em seu padrão de onda, o que requer mais papel a ser utilizado na formação do meio. Estas formulações típicas resultam em uma tremenda quantidade de papel a ser utilizada para o produto, o que não apenas adiciona custo para a produção, mas também não é ambientalmente saudável.

[005] A presente invenção procura melhorar os papéis de isolamento, através do uso de uma composição adesiva que acrescenta propriedades isolantes ao produto. Além disso, o adesivo e os produtos produzidos deste são fabricados a partir de componentes naturais e são ambientalmente conscientes. A presente invenção fornece um adesivo isolante ambientalmente saudável que proporciona uma aderência suficiente ao produto sobre o qual é aplicado.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[006] A presente invenção refere-se a uma composição de amido e método de uso da composição de amido, que fornece um maior isolamento enquanto mantém resistência suficiente do adesivo. A presente invenção equilibra as propriedades de cura da composição de amido com as propriedades de expansão de um componente de isolamento para fornecer um adesivo adequado. Em particular, a composição de amido é selecionada para ter temperaturas de gelatinização e cura, o que também leva em conta uma expansão suficiente do componente isolante, para maximizar os benefícios tanto de resistência adesiva quanto de propriedades isolantes.

[007] Em uma primeira modalidade da presente invenção, é fornecida uma composição adesiva tendo melhores propriedades isolantes, incluindo um componente de amido; um componente alcalino; tetraborato de sódio; água; e uma pluralidade de microesferas expansíveis, onde o componente de amido é selecionado para permitir a gelatinização completa do componente de amido a uma temperatura igual ou maior do que a temperatura em que as microesferas expansíveis se expandem.

[008] Outra modalidade da invenção fornece um método de preparação de um produto ondulado tendo propriedades isolantes melhoradas, incluindo as etapas de: fornecer um forro de papel substancialmente plano tendo um primeiro lado e um segundo lado; fornecer um forro de papel tendo uma pluralidade de estrias cada uma tendo um cume e uma depressão; preparar uma composição adesiva tendo melhores propriedades isolantes, incluindo as etapas de: combinar o componente de amido com alto teor de amilose, um componente alcalino, um reticulante, e água para formar uma mistura de amido, e depois cozinhar a mistura de amido com alto teor de amilose para formar uma mistura de amido cozida; adicionar um componente de amido não modificado na mistura de amido cozida; e adicionar uma pluralidade de microesferas expansíveis à mistura de amido cozida; aplicar a composição adesiva a uma extremidade de cada uma das estrias; igualar os cumes das ditas estrias com uma superfície do primeiro lado do forro de papel planar para formar uma estrutura compósita onde o primeiro forro de papel e o segundo forro de papel entram em contato entre si nos cumes das estrias; curar a composição adesiva na estrutura compósita em uma primeira temperatura e em uma segunda temperatura, onde a primeira temperatura e a segunda temperatura diferem em cerca de 20°F (- 6,7oC) a cerca de 40°F (4,4oC).

[009] Ainda outra modalidade da invenção fornece um método de fabricação de uma folha isolante, incluindo as etapas de: fornecer uma folha de papel substancialmente plana tendo um primeiro lado e um segundo lado, o primeiro lado tendo uma superfície com uma estrutura suficiente para acomodar um componente isolante; preparar uma composição adesiva que inclui as etapas de: combinar o componente de amido com alto teor de amilose, um componente alcalino, um reticulante, e água para formar uma mistura de amido e depois cozinhar a mistura de amido com alto teor de amilose para formar uma mistura de amido cozida; adicionar um componente de amido não modificado à mistura de amido cozida; e adicionar uma pluralidade de microesferas expansíveis na mistura de amido cozida; aplicar a composição adesiva no primeiro lado da folha de papel substancialmente plana para formar uma folha com uma composição adesiva aplicada; aquecer a folha com uma composição adesiva aplicada em uma primeira temperatura suficiente para expandir as microesferas expansíveis; e aquecer a folha com uma composição adesiva aplicada em uma segunda temperatura suficiente para curar completamente a composição adesiva.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0010] A Figura 1 representa os resultados do teste conduzido com vários adesivos, demonstrando a aderência em comparação com a expansão das microesferas. Representa graduações de Dualite em expansão máxima.

[0011] A Figura 1A é uma modalidade de um mecanismo para a fabricação de papelão ondulado. Representa um esquema de aplicação de ondulador de única face.

[0012] A Figura 2 é uma vista em corte transversal aproximada de um papelão ondulado que não inclui microesferas expansíveis.

[0013] A Figura 3 é uma vista em corte transversal aproximada de um papelão ondulado que inclui microesferas expansíveis.

[0014] A Figura 4 é uma vista em corte transversal aproximada de um papelão ondulado que inclui microesferas expansíveis.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0015] Os adesivos típicos para uso no isolamento de produtos de papel fornecem propriedades de isolamento insignificante, se houver, ao produto final. Estes adesivos são geralmente úteis apenas para aderir um forro (ou forros) ao meio, permitindo o espaço de ar entre a extremidade da estria e o forro para obter o isolamento. Além disso, visto que a composição adesiva apenas fornece aderência entre a extremidade da estria e o forro, existe muito pouco espaço entre a extremidade da estria e o forro no ponto de aderência. A falta de espaço entre estes dois elementos no ponto de aderência fornece muito pouco isolamento adicionado, se houver. Uma vez que o ar é o principal meio de isolamento, a amplitude da formação de onda do meio deve ser significativo, o que requer que o meio seja produzido de uma folha de papel que é muito grande. Além disso, para fornecer isolamento suficiente, tais produtos típicos geralmente utilizam camadas espessas de papel para formar o(s) revestimento(s), ou alternativamente utilizam múltiplas camadas de papel, para formar um forro. Como um resultado, o processamento típico de tais produtos não é apenas um processo de fabricação caro, mas também resulta em uma grande quantidade de resíduos.

[0016] A presente invenção fornece uma composição adesiva que fornece propriedades isolantes ao produto sobre o qual ela é utilizada. As composições adesivas aqui descritas podem ser úteis em produtos tradicionais de papelão ondulado tendo um meio e um ou dois forros. Através do uso da composição adesiva da invenção, um maior espaço de isolamento pode ser fornecido entre a extremidade da estria do meio e o forro ao qual está ligada no ponto de aderência. Nas modalidades alternativas, a composição adesiva da invenção pode ser útil na formação de um isolamento de papelão que evita a necessidade de um meio, em vez de contar com a própria composição adesiva para fornecer o isolamento desejado. A composição adesiva aqui descrita é substancialmente produzida de materiais naturais biodegradáveis, e os produtos produzidos com a composição adesiva da invenção requerem menos papel para se formar. O resultado final é um produto mais barato e ambientalmente mais consciente. Os produtos de isolamento úteis neste documento incluem os produtos de papel para uso doméstico, tais como para copos de bebidas quentes, recipientes para alimentos quentes, e similares.

[0017] A presente invenção se baseia na descoberta de que uma composição adesiva para uso na preparação de produtos de isolamento pode incluir uma pluralidade de microesferas expansíveis no seu interior. Quando estas microesferas expansíveis forem deixadas expandir em uma composição adesiva, elas criam um material adesivo semelhante a espuma, que fornece isolamento adicional ao produto. Por exemplo, quando o adesivo for aplicado entre o forro e a extremidade de uma estria de um meio, as microesferas expansíveis podem ser expandidas, fornecendo assim um espaço isolante entre a extremidade da estria e o forro no ponto de ligação. Este espaço isolado adiciona propriedades isolantes do produto formado, que leva em conta um meio tendo uma menor amplitude entre as ondas a serem utilizadas (isto é, requer menos espaço de ar), e fornece ainda mais isolamento adequado. A camada de meio pode ter uma configuração de onda mais plana, resultando em menos papel utilizado no meio. Além disso, o isolamento adicional permite que o produto utilize papel mais fino e/ou forros de papel de uma única camada, o que resulta em menores custos e menos materiais desperdiçados.

[0018] Em uma primeira modalidade, a invenção inclui um adesivo para a preparação de um papelão isolante, tal como papelão ondulado ou não ondulado. O papelão pode ser produzido de qualquer tipo de material de papel, incluindo materiais de papel celulósicos tradicionalmente utilizados em produtos isolantes. Desejavelmente, os produtos de papel utilizados são materiais recicláveis.

[0019] A composição adesiva pode ser preparada de qualquer número de materiais. Desejavelmente, a composição adesiva inclui água, um componente de amido, um componente de reticulação, um componente alcalino, e uma pluralidade de microesferas expansíveis. A composição adesiva pode ainda incluir um ou mais umectantes, conservantes, ou cargas. Outros materiais que não afetam adversamente o adesivo e as propriedades isolantes da composição adesiva podem ser usados conforme desejado.

[0020] A composição adesiva pode incluir qualquer solvente polar, particularmente água, na formulação. Em uma modalidade desejada, antes da fixação (ou gelatinização) da composição, a composição adesiva inclui o solvente polar em uma quantidade de cerca de 40 % a cerca de 75 % em peso da composição adesiva antes da fixação da composição, e mais desejavelmente de cerca de 50 % a cerca de 70 % em peso da composição antes da fixação da composição.

[0021] A composição adesiva inclui um componente de amido. O componente de amido pode estar presente na composição adesiva em qualquer quantidade, e desejavelmente está presente em uma quantidade de entre cerca de 20 % a cerca de 40 % em peso da composição adesiva antes da fixação da composição, e mais desejavelmente de cerca de 25 % a cerca de 35 % em peso da composição adesiva antes da fiixação da composição. O componente de amido pode incluir quaisquer materiais desejados de amido, em particular materiais de amido derivados de fontes naturais, incluindo, por exemplo, milho. Em algumas modalidades, o componente de amido pode incluir amido tendo uma composição altamente ramificada. Por exemplo, o componente de amido pode incluir amido não modificado, ou amido “granulado”. Como aqui usado, o termo amido “não modificado” refere-se a uma composição de amido tendo menos do que 25 % de teor de amilose. O amido não modificado pode ser utilizado em qualquer forma, e é de preferência utilizado na forma de pó ou granulado tendo um diâmetro de cerca de 20 mícrons. Em outras modalidades, o componente de amido pode incluir um amido cozido, também referido como um amido portador. O amido cozido pode ter uma viscosidade mais elevada do que o amido não modificado.

[0022] Em ainda outras modalidades, o componente de amido pode incluir um material de amido que possui uma composição com uma concentração mais elevada de materiais de cadeia reta. Tais componentes podem incluir um material de amido com alto teor de amilose, incluindo aquele vendido pela Henkel Corporation sob o nome comercial Optamyl®. Como aqui usado, um amido tendo um teor de amilose elevado (referido como “amido com alto teor de amilose”) inclui pelo menos 50 % de teor de amilose. Em algumas modalidades, um amido com alto teor de amilose pode ter entre cerca de 25 % a cerca de 50 % de amilose, e mais desejavelmente entre cerca de 35 % e 50 % de concentração de amilose. Como será explicado abaixo, em uma modalidade, o uso de um material de amido com alto teor de amilose em combinação com um material de amido não modificado pode ser benéfico para a expansão das microesferas na composição adesiva. A combinação de amido com alto teor de amilose e amido não modificado resulta em um componente de amido que possui um teor de umidade mais elevado e uma temperatura de fixação (ou cura) final mais elevada.

[0023] Nas modalidades onde o componente de amido inclui uma combinação de materiais, o componente de amido inclui uma mistura de amido não modificado e pelo menos um de amido cozido ou amido com alto teor de amilose. Desejavelmente, o componente de amido inclui uma mistura de amido não modificado e amido com alto teor de amilose. O componente amido não modificado pode ser de cerca de 60 % a cerca de 90 % em peso do componente de amido. Nas modalidades preferidas, o componente de amido não modificado e o componente de amido com alto teor de amilose estão presentes em uma relação de cerca de 5:1 a cerca de 3:1.

[0024] A composição adesiva pode incluir um ou mais componentes alcalinos. O componente alcalino pode estar presente em uma quantidade de cerca de 0,5 % a cerca de 1,5 % em peso da composição adesiva antes da fixação da composição. O componente alcalino pode incluir qualquer componente tendo uma natureza alcalina. Nas modalidades particulares, o componente alcalino inclui hidróxido de sódio, no entanto, qualquer componente alcalino desejado pode ser utilizado como desejável.

[0025] A composição adesiva pode incluir um ou mais componentes de reticulação. Os reticulantes úteis na presente invenção podem incluir, por exemplo, tetraborato de sódio (também referido como bórax). Os reticulantes podem estar presentes na presente invenção em uma quantidade de cerca de 0,10 % a cerca de 0,20 % em peso da composição adesiva antes da fixação da composição.

[0026] A composição adesiva pode incluir quaisquer componentes opcionais, incluindo umectantes, conservantes, ou cargas. Os umectantes úteis na presente invenção ajuda na manutenção da estabilidade de viscosidade da composição, e pode incluir, por exemplo, glicerol, glicerina, uréia, propileno glicol, triacetato de glicerila, açúcares e polióis de açúcar tais como sorbitol, xilitol, e maltitol, polióis poliméricos tais como polidextrose, extratos naturais tais como quilaia ou ácido láctico, ou qualquer outra composição desejada tendo propriedades umectantes. Os umectantes podem ser úteis na presente invenção em uma quantidade de cerca de 0,1 % a cerca de 15 % em peso da composição adesiva antes da fixação da composição. Os conservantes podem ser úteis na presente invenção, e incluem conservantes tais como 1,2-benzisotiazolin-3-ona. Os conservantes podem ser utilizados na quantidade de cerca de 0,05 % a cerca de 0,20 % em peso da composição adesiva antes da fixação da composição. Quaisquer cargas desejáveis podem ser utilizadas como são conhecida na técnica.

[0027] A composição adesiva inclui uma pluralidade de microesferas expansíveis. As microesferas expansíveis úteis na presente invenção devem ser capazes de se expandir em tamanho na presença de calor e/ou energia de radiação (incluindo, por exemplo, microondas, infravermelho, radiofreqüência, e/ou energia ultrassônica). As microesferas úteis na presente invenção incluem, por exemplo, microesferas poliméricas expansíveis com calor, incluindo aquelas tendo um núcleo de hidrocarboneto e uma estrutura de poliacrilonitrila (tais como aquelas vendidas sob o nome comercial Dualite®) e outras microesferas similares (tais como aquelas vendidas sob o nome comercial Expancel®). As microesferas expansíveis podem ter qualquer tamanho não expandido, incluindo de cerca de 12 mícrons a cerca de 30 mícrons de diâmetro. Na presença de calor, as microesferas expansível da presente invenção podem ser capazes de aumentar em diâmetro por cerca de 3 vezes a cerca de 10 vezes. Isto é, o diâmetro das microesferas expansíveis pode ser expansível ao redor de 300 % do diâmetro de partida a cerca de 1000 % do material de partida, e mais desejavelmente, o diâmetro das microsferas expansíveis pode ser expansível a partir de cerca de 350 % a cerca de 600% o diâmetro de partida. Após a expansão das microesferas na composição adesiva, a composição adesiva torna-se um material semelhante a espuma, que possui propriedades melhoradas de isolamento. Pode ser desejável, como será explicado abaixo, que a expansão das microesferas ocorre em uma composição adesiva parcialmente gelatinizada.

[0028] As microesferas expansíveis possuem uma temperatura específica em que elas começam a se expandir e uma segunda temperatura em que elas alcançaram a expansão máxima. Desejavelmente, a temperatura a que estas microsferas começam a se expandir (Texp) é de cerca de 180°F (82oC) a cerca de 210°F (99oC), e mais desejavelmente de cerca de 190°F (88oC) a cerca de 208°F (98oC). A temperatura em que as microesferas alcançaram a expansão máxima (Tmax) é desejavelmente de cerca de 250°F (121oC) a cerca de 285°F (141oC), e mais desejavelmente de cerca de 257°F (125oC) a cerca de 275°F (135oC). Naturalmente, diferentes graus de microesferas possuem diferentes Texp e Tmax. Por exemplo, uma microesfera particularmente útil possui uma Texp de cerca de 208°F (98oC) e uma Tmax de cerca de 275°F (135oC), enquanto que outra microesfera útil possui uma Texp de cerca de 190°F (88oC) e uma Tmax de cerca de 266°F (130oC). Embora qualquer grau particular de microesferas possa ser utilizado na presente invenção, o processo deve ser ligeiramente modificado para considerar a Texp e a Tmax das microesferas.

[0029] Embora a escolha das microesferas particulares e as suas respectivas Texp e Tmax não seja crítica para a invenção, as temperaturas de processamento podem ser modificadas dependendo destas temperaturas. Na maioria das aplicações, é desejável que a Tmax para as microesferas seja uma temperatura que é igual ou menor do que a temperatura de fixação (ou cura) completa da composição adesiva de amido. Como pode ser observado por aqueles de habilidade na técnica, a composição adesiva da invenção inclui uma pluralidade de microesferas não expandidas em uma composição adesiva fluida com base em amido. Antes que a composição adesiva seja totalmente fixada ou curada, estas microesferas são capazes de se mover dentro da composição e são capazes de expandir. Assim que a composição adesiva é definida, no entanto, as microesferas são substancialmente bloqueadas no lugar, tornando a sua expansão difícil, se não impossível. Por esta razão, é útil que a temperatura expansão máxima das microesferas (Tmax) seja igual ou mais baixa do que a temperatura de fixação completa da composição adesiva.

[0030] Naturalmente, pode-se observar que a composição adesiva à base de amido irá começar a fixar, ou gelatinizar, a uma temperatura mais baixa do que a temperatura de cura completa. Em algumas modalidades, a temperatura de fixação inicial da composição de amido pode ser de cerca de 138°F (59oC) a cerca de 156°F (69oC). Embora o adesivo de amido começa a gelatinizar nesta temperatura, a composição adesiva pode ainda ter um teor de umidade elevado e estará substancialmente líquida. A temperatura em que a composição adesiva de amido totalmente se fixa é desejavelmente igual ou maior do que a Tmax das microesferas expansíveis, no entanto, a temperatura em que a composição adesiva de amido totalmente se fixa pode estar entre a Tmax e a Texp das microesferas.

[0031] Pode ser desejável que a temperatura de expansão máxima das microesferas (Tmax) e a temperatura de fixação final da composição adesiva sejam diferentes em cerca de 20°F (-6,6oC) a cerca de 40°F (4,4oC), e mais desejavelmente ao redor de 30°F (- 1,1oC). Esta diferença leva em conta as microesferas expansíveis a serem expandidas e ao adesivo a ser apropriadamente fixado. Desejavelmente, a temperatura em que o adesivo começa a gelatinizar pode ser de cerca de 20°F (-6,6oC) a cerca de 40°F (4,4oC) mais baixo do que a Texp das microesferas, e mais desejavelmente ao redor de 30°F (-1,1oC) mais baixo do que a Texp das microesferas, e a temperatura em que o adesivo é completamente fixado pode ser de cerca de 20°F (-6,6oC) a cerca de 40°F (4,4oC) mais elevada do que a Tmax das microesferas, e desejavelmente ao redor de 30°F (-1,1oC) mais elevada do que a Tmax das microesferas.

[0032] Em uma modalidade particularmente desejável de produtos de fabricação, a composição adesiva pode ser aplicada sobre a superfície (ou superfícies) de um produto e submetida ao calor suficiente para começar a gelatinização do adesivo. O começo da gelatinização do adesivo pode auxiliar na sustentação do adesivo e das microesferas no lugar, mas permitirá às microesferas a liberdade de se expandir. O calor pode então ser elevado para uma temperatura suficiente para expandir as microsferas. Finalmente, o calor pode ser elevado novamente para uma temperatura suficiente para fixar completamente a composição adesiva. O calor pode ser aplicado por qualquer método desejável, que inclui um forno ou através do uso de rolos aquecidos. Deve-se observar que os várias estágios (começo da gelatinização, expansão das microesferas, e fixação completa do adesivo) podem ser alcançados através da energia de radiação, como um substituto ou além do calor direto. Isto é, por exemplo, as várias etapas podem ser alcançadas através do uso de microondas ou de radiação de radiofreqüência, por exemplo. Além disso, o processo pode incluir qualquer combinação de aplicação de calor e de aplicação da radiação. Por exemplo, o começo da gelatinização da composição adesiva pode ser conseguido por meio de calor direto, enquanto que a expansão das microesferas pode ser alcançada através da aplicação de energia de radiação.

[0033] Em algumas modalidades, o componente de amido da composição adesiva inclui uma combinação de amido não modificado e de amido com alto teor de amilose. Esta combinação de amidos resulta em uma composição tendo um teor de umidade mais elevado, e assim uma temperatura de fixação final mais alta. Embora o começo da temperatura de gelificação do adesivo possa permanecer ao redor da mesma temperatura, a temperatura de fixação final pode ser mais elevada do que com o amido não modificado isoladamente. Os presentes inventores descobriram que, ao aumentar a temperatura de fixação da composição adesiva, uma maior abertura de temperaturas pode ser fornecida nas quais as microesferas se expandem. Outros aditivos podem ser incluídos na composição para aumentar a temperatura de fixação do adesivo conforme desejado.

[0034] A composição adesiva inclui uma pluralidade de microesferas expansíveis não consumidas. Dependendo das microesferas expansíveis particulares utilizadas na composição, a quantidade desejada das microesferas na composição pode ser modificada. Foi descoberto pelos presentes inventores que se a composição adesiva inclui uma concentração muito elevada de microesferas expansíveis, haverá aderência insuficiente após a expansão das microesferas. No entanto, se não for uma concentração muito baixa de microesferas expansíveis, haverá expansão insuficiente do adesivo resultante e assim isolamento insuficiente. Portanto, o exame do nível de carga e da relação de expansão, assim como da relação de expansão e da temperatura no nível de carga, deve ser levado em conta quando se determina a concentração ideal de microesferas expansíveis na composição. Se a relação de expansão das microesferas for mais baixa, pode haver uma concentração mais elevada na composição adesiva, e inversamente, se a relação de expansão das microesferas for mais elevada, pode haver uma concentração mais baixa da composição adesiva.

[0035] Nas modalidades preferidas, é desejável que as microesferas expansíveis estejam presentes na composição adesiva em uma quantidade de cerca de 0,5 % a cerca de 5,0 % em peso da composição adesiva antes da fixação da composição, e mais desejavelmente de cerca de 1,0 % a cerca de 2,0 % em peso da composição adesiva antes da fixação da composição, e o mais desejável ao redor de 1,2 % em peso da composição adesiva antes da fixação da composição. Para uma modalidade incluindo microesferas expansíveis que possuem uma relação de expansão de diâmetro de cerca de 370 % na Tmax, as microesferas podem estar presentes em uma quantidade de cerca de 1,5 % a cerca de 2,0 % em peso da composição adesiva antes da fixação da composição. Para uma modalidade que inclui as microesferas expansíveis que possuem uma relação de expansão de diâmetro ao redor de 470 % na Tmax, as microesferas podem estar presentes em uma quantidade de cerca de 1,0 % a cerca de 1,5 % em peso da composição adesiva antes da fixação da composição. Nos sistemas onde existem menos capacidades de aquecimento, pode ser desejável incluir uma concentração mais elevada de microesferas expansíveis, tal como até 4 % em peso da composição adesiva antes da fixação da composição. A relação de expansão das microesferas expansíveis e o nível de carga das microesferas serão relacionados entre si. Como apresentado na Figura 1, o Requerente testou vários graus diferentes de microesferas expansíveis, demonstrando a concentração das microesferas em várias composições adesivas que cai dentro da “zona de perigo” (perda de aderência) e da “zona segura” (boa aderência). Desejavelmente, a concentração das microesferas na composição adesiva deve se situar entre estas duas zonas. Isso equilibra a expansão, e assim o isolamento, com a aderência do adesivo semelhante à espuma resultante.

[0036] A presente invenção fornece um método de preparação de uma composição adesiva tendo propriedades de isolamento melhoradas. O método inclui a primeira combinação de um componente de amido, componente alcalino, reticulantes, solvente polar, e umectantes opcionais, conservantes ou cargas para formar uma mistura de amido. Assim que a mistura de amido é formada, pode ser parcialmente gelatinizada para formar uma mistura de amido gelatinizada, e depois a pluralidade de microesferas expansíveis pode ser adicionada à mistura de amido gelatinizada. Se desejável, a pluralidade de microesferas expansíveis pode ser adicionada à mistura de amido antes do começo da gelatinização. Em algumas modalidades, o componente de amido pode incluir uma combinação de amido não modificado e amido com alto teor de amilose. Em tais modalidades, pode ser preferível combinar o componente de amido com alto teor de amilose, o componente alcalino, o reticulante, o solvente polar e os umectantes opcionais, conservantes e cargas, gelatinizar esta mistura, e depois separadamente adicionar o componente de amido não modificado. Uma vez que esta mistura é obtida, a pluralidade de microesferas expansíveis pode ser adicionada.

[0037] Em outras modalidades, a presente invenção fornece um kit para proporcionar uma composição adesiva tendo propriedades de isolamento melhoradas. Nesta modalidade, o kit inclui duas partes, uma primeira parte e uma segunda parte, que são desejavelmente armazenadas em recipientes separados. A primeira parte inclui um componente de adesivo de amido, incluindo o componente de amido, o componente alcalino, o reticulante, o solvente polar e os umectantes opcionais, conservantes ou cargas. A primeira parte pode ser parcialmente gelatinizada, se desejável, que fornece maior viscosidade à primeira parte. O segundo componente inclui a pluralidade de microesferas expansíveis. A segunda parte pode incluir as microesferas em qualquer forma, tal como pó seco, suspensão ou qualquer outra forma desejada. O kit pode ainda incluir um meio para combinar as duas partes entre si para formar a composição adesiva tendo propriedades de isolamento melhoradas, tal como um recipiente separado para em que cada uma da primeira e da segunda parte pode ser alimentada. Se desejável, o kit pode ainda incluir instruções para uso na preparação da composição adesiva.

[0038] A presente invenção ainda está relacionada com um papelão ondulado isolado. Qualquer processo conhecido de formação de papelão ondulado pode ser utilizado, e a Figura 1A representa uma modalidade de uma montagem útil na formação do papelão ondulado. Desejavelmente, o papelão é produzido de papel que possui uma espessura reduzida quando comparado com os papelões ondulados de isolamento tradicionais. Qualquer tipo de papel pode ser utilizado na invenção, por exemplo, o papel pode ter uma espessura de cerca de 0,0036 polegada a cerca de 0,0052 polegada de espessura. Além disso, é desejável utilizar papel de gramatura mais baixa do que aquele que é tradicionalmente utilizado em produtos de isolamento. Os produtos de isolamento tradicionais geralmente utilizam papel “33#” para os vários componentes de papel. É desejável utilizar papel que é de uma gramatura mais baixa do que o papel “23#”, e mais desejavelmente é desejável utilizar papel “18#” para os vários componentes do papelão ondulado. Isto é, os vários componentes (incluindo forro e meio) desejavelmente incluem o papel que é conhecido como papel 18# (0,0036 polegadas de espessura, densidade de cerca de 67,72 g/m2).

[0039] O papelão ondulado isolado pode ser de única face ou dupla face. Os papelões ondulados de única face incluem um forro de papel único, que é um forro de papel substancialmente plano tendo um primeiro lado e um segundo lado, e um meio, que é um forro de papel tendo um primeiro lado e o segundo lado que foi formado em uma configuração de onda sinusoidal que possui uma pluralidade de estrias sobre cada lado. Nesta modalidade, o primeiro lado do forro de papel é seguro nas extremidades das estrias sobre o primeiro lado do meio. Um papelão ondulado dupla face inclui ainda um segundo forro de papel, que é um forro de papel substancialmente plano tendo um primeiro lado e um segundo lado, onde o primeiro lado do segundo forro de papel é fixado nas extremidades das estrias sobre o segundo lado do meio. Embora a descrição abaixo do papelão e os métodos para a fabricação de tais papelões sejam geralmente direcionados para papelões de única face, deve ficar entendido que a invenção ainda se refere aos papelões de dupla face, que podem ser obtidos pela inclusão de um segundo forro no momento de processamento do primeiro forro ou após o primeiro forro ter sido aderido.

[0040] O papelão ondulado inventivo da presente invenção inclui o adesivo da invenção acima descrito. O adesivo da invenção, incluindo o componente de amido, o componente alcalino, o reticulante, o solvente polar, a pluralidade de microesferas expansíveis, e umectantes opcionais, conservantes, ou cargas, é aplicado nas extremidades das estrias do meio. Em uma modalidade da invenção, incluindo um componente de amido com alto teor de amilose e um componente de amido não modificado, o componente de amido com alto teor de amilose, um componente alcalino, um reticulante e água são combinados para formar uma mistura de amido, e depois a mistura de amido com alto teor de amilose é cozido para formar uma mistura de amido cozida. Logo depois, um componente de amido não modificado pode ser adicionado à mistura de amido cozida, e uma pluralidade de microesferas expansíveis é adicionada à mistura de amido cozida. Alternativamente, os componentes de adesivo podem ser simplesmente adicionados em conjunto.

[0041] Se um papelão ondulado de única face for desejado, a composição adesiva é aplicada nas extremidades das estrias de apenas um lado do meio, e o primeiro lado de um forro de papel é aplicado sobre este. Se desejável, a composição adesiva é parcialmente gelatinizada. As microesferas expansíveis são deixadas expandir e depois a composição adesiva é colocada no lugar. O papelão ondulado resultante dessa maneira possui um espaço isolante entre a superfície do forro de papel e as extremidades das estrias do meio no ponto de aderência. O papelão ondulado desejavelmente possui um espaço isolante entre o forro de papel e as extremidades das estrias no ponto de aderência na quantidade de cerca de 0,01 polegada. Deve ficar entendido, evidentemente, que o aumento particular na distância entre as extremidades da estria e o forro não é crítico, e que um pequeno aumento na distância pode gerar uma quantidade significativa de isolamento adicional. Nas modalidades desejadas, o espaço entre a extremidade da estria e o forro de liberação na presente invenção pode ser maior do que a distância entre a extremidade da estria e o forro sem materiais expandidos. Ao mesmo tempo, o aumento desejado da distância entre a extremidade da estria e o forro não deve ser tão grande a ponto de ser prejudicial para a resistência da ligação entre os dois.

[0042] Se um papelão ondulado de dupla face for desejável, a composição adesiva é aplicada às extremidades das estrias do segundo lado do meio, e um segundo forro de papel é aplicado. Similarmente, o adesivo é parcialmente gelatinizado, as microesferas expansíveis são deixadas expandir e então a composição adesiva é colocada no lugar. O papelão ondulado resultante dessa maneira possui um espaço isolante entre a superfície do forro de papel e as extremidades das estrias do meio. O papelão ondulado desejavelmente possui um espaço isolante entre o forro de papel e as extremidades das estrias no ponto de aderência em uma quantidade que é maior do que o espaço tradicionalmente visto com adesivos convencionais. Em uma modalidade, o aumento no espaço entre os dois gerado pelas microesferas expandidas é de cerca de 0,001 polegada.

[0043] A presente invenção não é limitada ao papelão ondulado de única ou dupla face, e pode ser utilizada em várias aplicações. Outras aplicações em que a invenção é útil incluem formulações ondulatórias duplamente reversas com viscosidade mais elevada, aplicações de revestimento com baixa viscosidade, e similares.

[0044] É particularmente preferível que a camada de meio tenha uma amplitude reduzida em comparação com os papelões ondulados tradicionais. Através do uso da presente invenção, existe um espaço isolante entre a extremidade da estria e a superfície do forro no ponto de contato, o qual fornece um isolamento adicional. Este isolamento adicional reduz a necessidade de tanto espaço de ar entre as estrias sobre o segundo lado do meio e do forro de papel. Em uma modalidade preferida, a amplitude do meio é de cerca de 0,04 polegada conforme medido a partir da extremidade de estrias adjacentes, enquanto que os meios tradicionais possuem um comprimento de onda de estria de 0,063 a cerca de 0,134. Assim, em uma modalidade, a invenção fornece um papelão ondulado que possui um meio tendo um comprimento de onda reduzido, onde o comprimento de onda reduzido é cerca de 0,02 a cerca de 0,09 polegada menos do que os papelões ondulados tradicionais.

[0045] Descobriu-se que através do uso da presente composição adesiva, e a redução da amplitude do meio reduz a quantidade total de papel utilizado no papelão ondulado em cerca de 20 % quando comparado com os papelões ondulados tradicionais. Além disso, o isolamento adicional leva em conta os produtos de isolamento a serem formados com forros de papel e meios mais finos, resultando novamente em custos reduzidos e também reduzidos resíduos.

[0046] A presente invenção ainda fornece um método de formação de um papelão ondulado tendo melhores propriedades isolantes. Como explicado acima, os presentes inventores descobriram que a composição adesiva deve equilibrar a temperatura de fixação do adesivo à base de amido com a temperatura de expansão das microesferas expansíveis nele utilizada. No método da invenção, um primeiro forro de papel substancialmente plano tendo um primeiro e um segundo lado é fornecido. O primeiro forro de papel possui uma espessura quase igual a do papel, pode ter uma espessura de cerca de 0,0036 polegada a cerca de 0,0052 polegada de espessura, que é mais fina do que os forros de papel tradicionais usados em papelões onduladas, que tradicionalmente possuem uma espessura ao redor de 0,0062 polegada. Um segundo forro de papel tendo um primeiro e um segundo lado é fornecido, o qual é formado em um meio tendo uma onda sinusoidal incluindo uma série de estrias em cada um dos primeiro e segundo lados. O meio desejavelmente possui uma amplitude de cerca de 0,04 polegada conforme medido a partir da extremidade das estrias adjacentes, e um comprimento de onda de cerca de 0,13 polegada.

[0047] Uma composição adesiva é preparada. A composição adesiva pode ser preparada imediatamente antes da formação do papelão ondulado ou pode ser preparada antecipadamente e armazenada até ser necessário. A composição adesiva é preparada mediante a combinação de um componente de amido, componente alcalino, reticulante, solvente polar e umectantes opcionais, conservantes ou cargas para formar uma mistura de amido, e a gelatinização parcial da mistura de amido para formar uma mistura gelatinizada. Uma pluralidade de microesferas expansíveis é adicionada à mistura gelatinizada, formando a composição adesiva. Se desejado, as microesferas expansíveis podem ser adicionadas à mistura de amido antes da parcialmente gelatinizar a mistura.

[0048] Conforme explicado acima, o componente de amido da composição adesiva pode incluir um amido não modificado, amido cozido, amido com alto teor de amilose, e suas combinações. Os vários componentes da composição adesiva podem estar presentes na composição adesiva nas quantidades descritas acima. Nas modalidades preferidas, o componente de amido inclui uma mistura de amido não modificado e amido com alto teor de amilose. É particularmente preferível que a temperatura de expansão máxima das microesferas seja uma temperatura que é mais baixa do que a temperatura de fixação final da composição adesiva, pelas razões apresentadas acima. No entanto, a temperatura em que a composição adesiva começa a gelificar ou fixar pode ser mais baixa do que a temperatura de expansão das microesferas expansíveis. Se desejável, os aditivos ou outros componentes podem ser adicionados à composição adesiva para aumentar a sua temperatura de fixação. É desejável que a temperatura de fixação total do adesivo seja pelo menos tão elevado quanto a Tmax das microesferas expansíveis, e particularmente desejável que a temperatura de fixação total do adesivo seja pelo menos 30°F (-1,1oC) mais elevada do que a Tmax das microesferas expansíveis.

[0049] No método de formação do papelão ondulado, uma quantidade predeterminada de composição adesiva é aplicada às extremidades das estrias do primeiro lado do meio. Desejavelmente, a composição adesiva é aplicada em uma camada relativamente fina, a camada tendo uma espessura de cerca de 0,05 a cerca de 0,07 polegada. A composição adesiva pode ser aplicada na presença de calor e/ou pressão. Em uma modalidade, a composição adesiva pode ser aplicada sob uma pressão de cerca de 30 bar e quando o meio for aquecido a uma temperatura ao redor de 300°F (149 oC).

[0050] Após a composição adesiva ter sido aplicada nas extremidades das estrias do primeiro lado do meio, as extremidades das estrias são colocadas em contato com o primeiro lado do primeiro forro de papel. É desejável que o contato seja executado sob uma leve pressão, de modo a unir-se de forma eficaz ao médio e ao forro de papel, mas o excesso de pressão deve ser evitado (para evitar comprimir o adesivo a partir do ponto de contato). Neste ponto, um produto ondulado não curado é formado, onde o forro de papel e o meio são presos entre si através do adesivo, mas o adesivo não foi fixado. Se desejável, o produto ondulado não curado pode ser exposto ao calor e/ou à energia de radiação suficiente para começar a gelatinização do adesivo, mas insuficiente para expandir a pluralidade de microesferas expansíveis. A gelatinização do adesivo pode ser útil na sustentação dos vários componentes do produto no lugar até que a cura final seja estabelecida.

[0051] O produto ondulado não curado é então exposto ao calor (incluindo em um forno ou através do contato com rolos aquecidos) e/ou à energia de radiação (incluindo, por exemplo, microonda, infravermelho, radiofreqüência ou energia ultrassônica) para expandir a pluralidade de microesferas. Em uma modalidade, o produto ondulado não curado é exposto ao calor a uma temperatura suficiente para expandir pelo menos a maioria das microesferas na extremidade de uma estria, mas a temperatura é insuficiente para fixar completamente a composição adesiva. Em outra modalidade, o produto ondulado não curado é exposto a microondas ou energia infravermelha suficiente para expandir pelo menos a maioria das microesferas expansíveis, mas em um nível de energia que não fixará totalmente a composição adesiva. O produto resultante é um produto ondulado não curado tendo microesferas expandidas.

[0052] Como pode ser entendido, neste ponto do processo, as microesferas em qualquer extremidade de estria dada têm expandido para formar uma composição adesiva semelhante a espuma, o que gera um aumento do espaço entre a extremidade da estria e o forro de papel. Assim, durante o processo de fabricação, é importante que a composição adesiva seja permitida de expandir e separar o primeiro forro de papel e o meio. Isto é, qualquer pressão que mantém o primeiro forro de papel e o meio não deve ser tão grande de modo a proibir a expansão do adesivo e assim a separação do forro do papel e o meio. Se a pressão é muito grande, o adesivo pode se expandir para o lado, isto é, para dentro do espaço de ar entre o meio e o forro de papel. Além disso, qualquer calor e/ou energia de radiação aplicada ao produto não deve ser tão grande como para fixar completamente a composição adesiva, deixando as microesferas expandir. É desejável que a composição adesiva expandida esteja localizada em cada uma das extremidades de estria no ponto de contato com o forro, fornecendo assim espaço isolante entre o primeiro forro de papel e o meio no sítio de contato.

[0053] Após a expansão das microesferas, o produto ondulado não curado tendo microesferas expandidas pode então ser exposto a calor e/ou energia de radiação (incluindo microondas ou a energia infravermelha) suficiente para fixar ou curar completamente a composição adesiva. O resultado é um papel ondulado tendo melhores propriedades isolantes.

[0054] O método descrito acima fornece um papelão ondulado de única face. No entanto, o método acima pode ainda ser usado para fornecer um papelão ondulado dupla face. Além das etapas acima, um segundo forro de papel substancialmente plano pode ser fornecido. O segundo forro pode ser aplicado ao segundo lado do meio ao mesmo tempo quando o primeiro forro é aplicado ao primeiro lado do meio, ou o segundo forro pode ser aplicado ao segundo lado do meio após o primeiro forro ter sido aderido ao meio. Pode ser desejável que o segundo forro seja aplicado ao segundo lado do meio após o primeiro forro ter sido completamente aderido ao meio. As etapas de processamento e fixação como descritas acima podem ser repetidas com o segundo forro para fornecer um papelão ondulado dupla face.

[0055] Em algumas modalidades, pode ser desejável formar rebaixos de material adesivo expandido (também referido como “filetes”) ao longo dos lados das extremidades de estria, entre a estria e o forro. Por exemplo, como pode ser visto na Figura 2, que é um vista em corte transversal aproximada de um papelão ondulado aderido sem microesferas expansíveis, existe pouco material nos lados da extremidade de estria. As Figuras 3 e 4, no entanto, são vistas em corte transversal aproximadas de um papelão ondulado aderido com microesferas expansíveis, que representam a presença de composição adesiva expandida nos lados da estria. Estes rebaixos podem auxiliar na resistência da ligação entre o meio e o forro, e podem, portanto, ser desejavelmente gerados. No entanto, é naturalmente compreendido que a formação de rebaixos ao lado das estrias não é necessária e não pode, em algumas modalidades, ser desejada.

[0056] Em uma modalidade alternativa, proporciona-se um produto de papel isolante que não possui nenhum meio, e um método para a formação de um produto de papel isolante que não possui nenhum meio. Como pode ser observado por aqueles de habilidade na técnica, papelões isolantes ondulados convencionais requerem a presença do meio, que possui uma configuração de onda sinusoidal para fornecer um espaço de ar entre o meio e o forro de papel. As bolsas de ar fornecem o isolamento necessário. Visto que a camada de meio constitui mais do que a metade do papel do produto ondulado em um projeto de única face, seria particularmente desejável que a camada de meio fosse omitida. A remoção do meio deve resultar em um produto que utiliza menos do que a metade do papel tradicionalmente requerido, que reduziria significativamente o custo associado com o produto e também reduz os resíduos gerados em mais do que a metade. No entanto, até agora, tem sido difícil conseguir um produto que possui o isolamento necessário sem incluir a camada de meio.

[0057] A presente invenção fornece um produto isolante que não inclui uma camada de meio. Foi descoberto que a composição adesiva da presente invenção é capaz de fornecer o isolamento necessário requerido nos produtos isolantes. Nesta modalidade, se fornece uma folha de isolamento que inclui um forro de papel substancialmente plano tendo um primeiro lado e um segundo lado. O primeiro lado do forro de papel inclui uma pluralidade de microesferas expansíveis firmada em uma composição adesiva, onde a pluralidade de microesferas expansíveis foi expandida e a composição adesiva foi fixada ou curada. Assim, o produto inclui um forro de papel tendo uma composição como espuma aderida sobre o seu primeiro lado. As microesferas expansíveis incluem aquelas acima descritas, e a composição adesiva inclui os componentes acima descritos, incluindo o componente de amido, o componente alcalino, o reticulante, o solvente polar, e os umectantes opcionais, conservantes ou cargas. Como explicado acima, o componente de amido da composição adesiva pode incluir um amido não modificado, amido cozido, amido com alto teor de amilose, e suas combinações.

[0058] A composição adesiva do produto isolante pode ser aplicada à primeira superfície do forro de papel em qualquer configuração desejada, incluindo em uma série de pontos, listras, ondas, padrões de tabuleiro de xadrez, quaisquer formas gerais de poliedro que possuem bases substancialmente planas, e suas combinações. Além disso, a composição adesiva pode ser aplicada na primeira superfície em uma série de cilindros. Além disso, se desejável, a composição adesiva pode ser aplicada à primeira superfície como uma folha substancialmente plana de adesivo que cobre a primeira superfície inteira ou que cobre uma parte da primeira superfície. Opcionalmente, um segundo forro de papel pode ser aplicado à superfície superior da composição adesiva, formando uma configuração intercalada de: primeiro forro de papel - adesivo com microesferas expandidas - segundo forro de papel.

[0059] Um método de formação de uma folha isolante também é fornecido. Neste método, é em primeiro lugar fornecido um forro de papel substancialmente plano tendo uma primeira superfície e uma segunda superfície. Uma composição adesiva é preparada. A composição adesiva pode ser preparada imediatamente antes da formação da folha isolante, ou pode ser preparada antecipadamente e armazenada até que necessário. A composição adesiva é preparada mediante a combinação dos materiais acima descritos, incluindo um componente de amido, o componente alcalino, reticulante, solvente polar, e umectantes opcionais, conservantes ou cargas, para formar uma mistura de amido, e gelatinizar a mistura de amido para formar uma mistura gelatinizada. Nas modalidades onde o componente de amido inclui uma combinação de amido não modificado e um componente de amido com alto teor de amilose, pode ser desejável parcialmente gelatinizar o componente de amido de elevado com alto teor de amilose, o componente alcalino, os reticulantes, o solvente plar, e os umectantes opcionais, conservantes e cargas antes da adição do componente de amido não modificado. Uma pluralidade de microesferas expansíveis é adicionada à mistura parcialmente gelatinizada, que forma a composição adesiva. Se desejável, as microesferas expansíveis podem ser adicionadas à mistura de amido antes de parcialmente gelatinizar a mistura.

[0060] Conforme explicado acima, o componente de amido da composição adesiva pode incluir um amido não modificado, amido cozido, amido com alto teor de amilose, e suas combinações. O componente de amido desejavelmente inclui a mistura de amido não modificado e amido com alto teor de amilose, como explicado acima. Os vários componentes da composição adesiva podem estar presentes na composição adesiva nas quantidades descritas acima. É particularmente preferível que a temperatura de expansão máxima das microesferas (Tmax) seja uma temperatura igual ou inferior à temperatura de fixação total da composição adesiva. Se desejável, os aditivos ou outros componentes podem ser adicionados à composição adesiva para elevar a sua temperatura de fixação. É desejável que a temperatura de fixação total do adesivo seja pelo menos tão elevado quanto a Tmax das microesferas expansíveis, e particularmente desejável que a temperatura de fixação total do adesivo seja pelo menos 30°F (-1,1oC) mais elevada do que a Tmax das microesferas expansíveis.

[0061] No método de formação da folha isolante, uma quantidade predeterminada da composição adesiva é aplicada à primeira superfície do forro de papel. A composição adesiva pode ser aplicada em qualquer configuração desejada, incluindo, por exemplo, em uma série de pontos, listras, ondas, padrão de tabuleiro de xadrez, uma série de poliedros, e suas combinações. Além disso, a composição adesiva pode ser aplicada à primeira superfície em uma série de cilindros. Além disso, se desejável, a composição adesiva pode ser aplicada ao primeiro lado como uma folha substancialmente plana de adesivo, que cobre a totalidade ou parte do primeiro lado do forro do papel. A composição adesiva pode ser aplicada em qualquer espessura desejada, e desejavelmente é aplicada em uma espessura de cerca de 0,04 polegada. Nas modalidades onde a composição é aplicada na forma de um cilindro, pode ser desejável que a altura de cada cilindro é aproximadamente a mesma como o diâmetro de cada cilindro. Os cilindros podem ser aplicados na primeira superfície em qualquer configuração, desejavelmente cada cilindro é espaçado uma distância substancialmente igual entre cada cilindro. É particularmente desejável que a separação entre os cilindros adjacentes seja cerca de duas vezes a altura dos cilindros. A composição adesiva pode ser aplicada na presença de calor se desejável; no entanto, é importante que o calor na aplicação não seja tão elevado quanto para fixar completamente a composição adesiva.

[0062] Após a composição adesiva ter sido aplicada ao primeiro lado do forro de papel, o forro de papel com adesivo úmido pode ser exposto ao calor e/ou à energia de radiação para começar a fixar a composição adesiva. A composição adesiva, portanto, prende os componentes, incluindo a pluralidade de microesferas, no lugar e os adere à superfície do forro de papel. Pode ser desejável apenas parcialmente fixar a composição adesiva, fornecendo assim uma composição que prende os componentes e os mantêm afixados na superfície do forro de papel, mas não é completamente fixada. Como explicado acima, a fixação apenas parcial da composição adesiva (isto é, deixando uma maior quantidade de umidade no adesivo, tal como pelo menos 10 % de teor de umidade) permite que as microesferas expansíveis se espalhem.

[0063] Após a fixação do adesivo, o forro de papel é então exposto ao calor e/ou à energia de radiação suficiente para expandir a pluralidade de microesferas. Em uma modalidade, o forro de papel com adesivo úmido é exposto ao calor a uma temperatura suficiente para expandir pelo menos a maioria das microesferas. Em outra modalidade, o forro de papel com adesivo úmido é exposto a microondas ou energia infravermelha suficiente para expandir pelo menos a maior parte das microesferas expansíveis. O produto resultante é um forro de papel tendo um adesivo que possui nele microesferas expandidas. A composição adesiva pode então ser exposta ao calor e/ou à energia de radiação suficiente para fixar completamente a composição adesiva.

[0064] Se desejável, após a aplicação da composição adesiva ao primeiro lado do forro do papel, um segundo forro de papel tendo um primeiro lado e um segundo lado pode ser fornecido e o primeiro lado do segundo forro de papel aplicado à superfície da composição adesiva aplicada, formando uma configuração intercalada. Depois disso, a expansão das microesferas e a fixação do adesivo podem ocorrer como explicadas acima.

[0065] A presente invenção pode ser melhor compreendida através da análise dos exemplos que se seguem, que não são limitativas e se destinam apenas para ajudar a explicar a invenção.

EXEMPLOS Exemplo 1 - formação de um adesivo com propriedades de isolamento melhoradas

[0066] Uma composição adesiva foi preparada tendo a seguinte composição:

1 tetraborato de sódio 2 hidróxido de sódio, 50 % FCC, Rayon 3 glicerol, glicerina, USP 99,7 % 4 Proxel GXL, 1,2-benzoisotiazolin-3-ona 5 microesferas Expancel®

[0067] A água (1) foi misturada com o reticulante, e o amido cozido foi adicionado. A mistura foi aquecida em um banho a 140°F (60 oC). O agente alcalino foi adicionado à mistura, e misturado durante dois minutos para formar um gel. A mistura foi então removida do banho, e água (2) foi adicionada. A mistura foi misturada em alta velocidade durante 5 a 10 minutos. Durante este processo de mistura, uma mistura separada de água (3), umectante e amido não modificado foi misturada até que lisa. As duas misturas foram combinadas e misturadas até que lisas. Os conservantes foram então adicionados e a mistura resultante foi misturada durante 10 minutos. As microesferas expansíveis foram então adicionadas e a mistura misturada durante 10 minutos.

Exemplo 2 - formação de um adesivo com propriedades de isolamento melhoradas

[0068] Uma composição adesiva foi preparada tendo a seguinte composição:

1 tetraborato de sódio 2 glicerina ou uréia

[0069] Água (1) é introduzida em um primeiro misturador e aquecida para 110°F (43oC). A esta água aquecida adicionou-se o amido com alto teor de amilose, os glóbulos de soda cáustica e o reticulante primário. Em um segundo misturador, água (2) é introduzida e aquecida para 98°F (37oC). O reticulante secundário A, o amido não modificado, o reticulante secundário B e os umectantes são adicionados e misturados. Os dois misturadores são combinados e misturados. As microesferas expansíveis são adicionadas à mistura resultante.

Exemplo 3 - Comparação de vários adesivos

[0070] Quatro composições adesivas foram preparadas (C1, C2, C3, e I), as quais são como se segue: a Composição C1 incluiu uma composição adesiva com base em amido de milho não modificado (adesivo Stein-Hall) sem microesferas expansíveis; a Composição C2 incluiu uma composição adesiva com base em amido de milho não modificado (adesivo Stein-Hall) com microesferas Dualite 130W; a Composição C3 incluiu uma composição adesiva com base em amido produzida de uma mistura de amido de milho não modificado e amido de milho com alto teor de amilose; e a Composição I incluiu uma composição adesiva com base em amido produzida de uma mistura de amido de milho não modificado e amido de milho com alto teor de amilose com microesferas Dualite 130W. Os adesivos foram utilizados na formação de rolos ondulados tendo diferentes combinações de papel 18#, 23# e 33# para o forro e para o meio, e foram avaliados após a secagem. Os resultados são resumidos abaixo.

* Corte transversal do papel visto na Figura 2 ** Corte transversal do papel visto na Figura 3 *** Corte transversal do papel visto na Figura 4

[0071] Dilaceramento total (FT) indica que a resistência pelicular do adesivo tinha resistência suficiente, e como tal a resistência peculiar não pode ser medida. O exame dos dados gerados, várias observações foram feitas. Em primeiro lugar, a composição adesiva da invenção foi observada de ter uma melhor resistência peculiar do que o adesivo de controle e o adesivo de controle com microesferas. Além disso, cada um dos testes utilizando a composição I (inventiva) foi observado de ter um filete visível e/ou expansão visível, e assim pode- se concluir que a composição da invenção forma melhores filetes (rebaixos) do que sem microesferas. Como pode ser visto com a composição de controle C3, por exemplo, o uso de uma composição que utiliza um adesivo com alto teor de amilose sem microesferas pode levar à distorção indesejável da direção transversal da borda, especialmente para papel de baixa gramatura. Adicionalmente, observou-se que a composição adesiva da invenção pode ser útil no forro-meio mais fino sem qualquer deformação, e uma velocidade elevada de ondulação pode ser utilizada. Devido à expansão das microesferas entre o meio e o forro e também nos rebaixos filetes, a resistência térmica do artigo pode ser aumentada devido à rigidez e resistência do artigo, o qual mantém a configuração de meio-forro.

[0072] Como pode ser visto, a Composição I foi muito bem sucedida quando usada em cada graduação de papel, e particularmente bem sucedida quando utilizada na graduação mais baixa de forro e meio de papel (Ensaio 12). Este estudo foi observado de operar muito bem na junção, e forneceu folhas lisas.

Claims (20)

1. Composição adesiva, caracterizada pelo fato de que compreende: (a) de 20 a 40%, em peso da composição adesiva, de um componente de amido; (b) um componente alcalino; (c) tetraborato de sódio; (d) água; e (e) de 0,5 a 5%, em peso da composição adesiva, de uma pluralidade de microesferas expansíveis; em que o dito componente de amido é selecionado para permitir a gelatinização completa do dito componente de amido a uma temperatura igual ou maior do que a temperatura em que as ditas microesferas expansíveis se expandem.

2. Composição adesiva de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o dito componente de amido compreende uma composição de amido que apresenta um teor de amilose de 50% ou mais.

3. Composição adesiva de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o dito componente de amido compreende: (a) uma composição de amido não modificado; e (b) uma composição de amido que apresenta um teor de amilose de 50% ou mais.

4. Composição adesiva de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que a dita composição adesiva compreende a dita composição de amido não modificado em uma quantidade de 20 % em peso da dita composição adesiva e a dita composição de amido apresenta um teor de amilose de 50% ou mais em uma quantidade de 4 % em peso da dita composição adesiva.

5. Composição adesiva de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o dito componente alcalino compreende hidróxido de sódio.

6. Composição adesiva de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que as ditas microesferas expansíveis compreendem microesferas poliméricas que se expandem na presença de calor e/ou radiação para formar uma espuma isolante.

7. Composição adesiva de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que as ditas microesferas expansíveis começam a se expandir a uma temperatura de 180°F (82oC) a 210°F (99oC).

8. Composição adesiva de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que as ditas microesferas expansíveis possuem um nível máximo de expansão a uma temperatura de 250°F (121oC) a 280°F (138oC).

9. Composição adesiva de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a dita pluralidade de microesferas expansíveis está presente em uma quantidade de 0,5% a 5% em peso da dita composição adesiva.

10. Método de preparação de um produto ondulado, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: (a) fornecer um primeiro forro de papel que é planar e possui um primeiro lado e um segundo lado; (b) fornecer um segundo forro de papel tendo uma pluralidade de estrias cada uma tendo um cume e uma depressão; (c) preparar uma composição adesiva como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 9, compreendendo as etapas de: (i) combinar um componente de amido que apresenta um teor de amilose de 50% ou mais, um componente alcalino, um reticulante, e água para formar uma mistura de amido; (ii) cozinhar a dita mistura de amido com alto teor de amilose para formar uma mistura de amido cozida; (iii) adicionar o componente de amido não modificado à dita mistura de amido cozida; e (iv) adicionar uma pluralidade de microesferas expansíveis à dita mistura de amido cozida; (d) aplicar a dita composição adesiva nos cumes de cada uma das referidas estrias; (e) igualar os cumes das ditas estrias com uma superfície do dito primeiro lado do dito forro de papel planar para formar uma estrutura compósita em que o primeiro forro de papel e o segundo forro de papel entram em contato entre si nos referidos cumes das ditas estrias; e (f) curar a dita composição adesiva na dita estrutura compósita mediante o aquecimento para uma primeira temperatura e para uma segunda temperatura, em que a dita primeira temperatura e a dita segunda temperatura diferem em de 20°F a 40°F.

11. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a dita etapa de colocação das ditas extremidades das referidas estrias no dito primeiro lado do dito forro de papel plano compreende o uso de pressão para prender as ditas extremidades do referido primeiro lado.

12. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a dita primeira temperatura é de 138°F (59oC) a 156°F (69oC).

13. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a dita segunda temperatura é de 180°F (82oC) a 210°F (99oC).

14. Método de fabricação de uma folha isolante, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: (a) fornecer uma folha de papel planar tendo um primeiro lado e um segundo lado, o dito primeiro lado tendo uma superfície com uma estrutura suficiente para acomodar um componente isolante; (b) preparar uma composição adesiva, como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 9, compreendendo as etapas de: (i) combinar um componente de amido com alto teor de amilose, um componente alcalino, um reticulante, e água para formar uma mistura de amido; (ii) cozinhar a dita mistura de amido que apresenta um teor de amilose de 50% ou mais para formar uma mistura de amido cozida; (iii) adicionar o componente de amido não modificado à dita mistura de amido cozida; e (iv) adicionar uma pluralidade de microesferas expansíveis à dita mistura de amido cozida; (c) aplicar a dita composição adesiva na dita superfície do dito primeiro lado da dita folha de papel planar para formar uma folha com uma composição adesiva aplicada; (d) aquecer a dita folha com a dita composição adesiva aplicada em uma primeira temperatura suficiente para expandir as ditas microsferas expansíveis; e (e) aquecer a dita folha com a dita composição adesiva aplicada em uma segunda temperatura suficiente para curar completamente a dita composição adesiva.

15. Método de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o dito componente de amido é selecionado para permitir a gelatinização completa do referido componente de amido a uma temperatura igual ou maior do que a temperatura em que as ditas microesferas expansíveis se expandem.

16. Método de acordo com a reivindicação 14, carac- terizado pelo fato de que o dito componente de amido compreende uma mistura de amido não modificado e amido que apresenta um teor de amilose de 50% ou mais.

17. Método de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a dita etapa de aplicação da dita composição adesiva no referido primeiro lado da dita folha de papel plana compreende a aplicação da dita composição adesiva de tal forma que a dita pluralidade de microesferas expansíveis é aplicada em uma configuração selecionada do grupo consistindo de pontos, listras, ondas, padrões de tabuleiro de xadrez, quaisquer formas de poliedro gerais que possuem bases planas, cilindros, e suas combinações.

18. Método de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a dita primeira temperatura é insuficiente para completamente curar a dita composição adesiva.

19. Método de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a dita primeira temperatura é de 180°F (82oC) a 210°F (99oC).

20. Método de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a dita segunda temperatura é de 20°F a 40°F maior do que a Texp das ditas microesferas expansíveis.

Images