BRPI0713417A2

BRPI0713417A2 - composição e materiais fibrosos

Info

Publication number: BRPI0713417A2
Application number: BRPI0713417-7A
Authority: BR
Inventors: Marshall Medoff
Original assignee: Xyleco Inc
Priority date: 2006-06-15
Filing date: 2007-06-12
Publication date: 2012-03-27
Also published as: TR201807349T4; CA2655111A1; SI2032261T1; US20070045456A1; MX342620B; US20130334725A1; DK2032261T3; BR122018075069B1; PL3012025T3; MY159433A; EP2032261A2; US8544773B2; PL2032261T3; EP2032261B1; IL195910A0; US8413915B2; EA013498B1; MX2008016029A; RU2009101224A; EP3492173A3

Abstract

COMPOSIçõES E MATERIAIS FIBROSOS. A presente invenção refere-se a materiais fibrosos, composições que incluem materiais fibrosos, e usos dos materiais fibrosos e das composições. Por exemplo, os materiais fibrosos podem ser operados por um microorganismo para a produção de etanol ou um produto secundário tal como uma proteína ou lignina.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "COMPOSI- ÇÕES E MATERIAIS FIBROSOS"

REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS DE PATENTE RELACIONADOS

Este pedido de patente reivindica o beneficio de prioridade do Pedido de Patente U.S. Serial N2 11/453.951 depositado em 15 de junho de 2006, o conteúdo total do qual fica incorporado aqui, neste pedido de paten- te por referência, em sua totalidade.

CAMPO TÉCNICO

A presente invenção refere-se a materiais e composições fibrosas.

ANTECEDENTES

Os materiais fibrosos, como por exemplo, os materiais celulósi- cos e lignocelulósicos, são produzidos, processados, e usados em grandes escalas em uma quantidade de aplicações. Quase sempre esses materiais fibrosos são usados uma só vez e em seguida descartados como lixo.

Diversos materiais fibrosos, o uso e as aplicações dos mesmos foram descritos nas Patentes U.S. Nes 6.448.307, 6.258.876, 6.207.729, 5.973.035 e 5.952.105. A descrição total de cada uma das patentes deste parágrafo fica incorporada aqui, neste pedido de patente, por referência.

SUMÁRIO

Em geral esta invenção refere-se a materiais fibrosos, métodos para a fabricação de materiais fibrosos, composições que incluem materiais fibrosos (como por exemplo, os compósitos que incluem os materiais fibro- sos e uma resina, ou composições que incluem os materiais fibrosos e bac- téria e/ou enzima) e ao uso dos mesmos. Por exemplo, As composições po- dem ser usadas para a fabricação de etanol, ou um produto secundário, tal como uma proteína ou lignina, ou aplicadas a uma estrutura como isolamento.

Qualquer um dos materiais fibrosos descritos aqui, neste pedido de patente pode ser usado em combinação com qualquer dos materiais fi- brosos, resinas, aditivos, ou outros componentes descritos nas Patentes U. S. NsS 6.448.307, 6.258.876, 6.207.729, 5.973.035 e 5.952.105. Por sua vez, esses materiais fibrosos e/ou os componentes podem ser usados em qual- quer uma das aplicações, produtos, procedimentos ET Cetera, descritos em qualquer uma dessas patentes ou neste Pedido de Patente.

Os materiais fibrosos ou as composições que incluem os materi- ais fibrosos podem estar, por exemplo, associados com, combinados com, adjacentes a, envolvidos por ou no interior de uma estrutura ou veículo, co- mo por exemplo, uma rede, uma membrana, um dispositivo flutuante, uma bolsa, um invólucro, uma substância biodegradável). Opcionalmente a estru- tura ou o veículo podem ser eles próprios feitos a partir de um material fibro- so, de uma composição que inclua um material fibroso. Em algumas modali- dades, o material fibroso é combinado com um material, tal como um ácido prótico, que aumenta a taxa de biodegradação do material fibroso. Em algu- mas modalidades, o material fibroso é combinado com um material que re- tarda a degradação do material fibroso, tal como um tampão.

A proporção de materiais fibrosos com relação ao outro compo- nente das composições irá depender da natureza do componente e pode ser ajustada com facilidade com relação a uma aplicação específica do produto.

Qualquer um dos materiais fibrosos descritos aqui, neste pedido de patente, incluindo qualquer um dos materiais fibrosos fabricados através de qualquer um dos métodos descritos aqui, neste pedido de patente, pode ser usado, por exemplo, para a formação de compósitos com resina, ou po- de ser combinado com bactérias e/ou uma ou mais enzimas para a produção de um produto valioso, tal como um combustível (como por exemplo, o eta- nol, um hidrocarboneto ou hidrogênio).

Em um aspecto, a invenção apresenta métodos para a fabrica- ção de materiais fibrosos. Os métodos incluem o cisalhamento de uma fonte de fibra para prover um primeiro material fibroso, e passando o primeiro ma- terial fibroso através de uma primeira tela tendo um tamanho médio de aber- tura de 1,59 mm (0,0625 polegada) ou menos para prover um segundo ma- terial fibroso. O material de origem de fibra pode ser, por exemplo, contado em pedaços ou tiras de material do tipo de confete antes de ser triturado.

Em algumas modalidades, o tamanho médio da abertura da pri- meira tela é de menos do que 0,79 mm (0,03125 polegada), como por e- xemplo de menos do que 0,40 (0,015625 polegada), menos do que 0,20 mm (0,0078125 polegada ou ainda menos do que 0,10 mm (0,00390625 polegada).

Em implementações específicas, o cisalhamento é executado com um cortador de faca rotativa. Se desejado, o cisalhamento pode ser e- xecutado enquanto a fonte de fibras está seca (como por exemplo, tendo menos do que 0,25 por cento em peso de água absorvida), hidratada, ou mesmo enquanto a fonte de fibras está parcialmente ou totalmente submer- sa em um líquido, tal como a água ou isopropanol.

O segundo material fibroso pode ser, por exemplo, recolhido em um depósito que tenha uma pressão abaixo da pressão atmosférica nominal, como por exemplo, de pelo menos 10 por cento abaixo da pressão atmosfé- rica nominal, de pelo menos 50 por cento abaixo da pressão atmosférica nominal, ou de pelo menos 75por cento abaixo da pressão atmosférica no- minal.

O segundo material fibroso pode ser, por exemplo, cisalhado uma ou numerosas vezes, como por exemplo, duas vezes, três ou mesmo mais, como por exemplo, dez vezes. O cisalhamento pode "abrir" e/ou "pres- síonar" os materiais fibrosos, tornando o material mais dispersivo, como por exemplo, em uma solução ou em uma resina.

O segundo material fibroso pode ser cisalhado, por exemplo, e o material fibroso resultante passado através de uma primeira tela.

O segundo material fibroso pode ser cisalhado e o material fibro- so resultante passado através de uma segunda tela que tenha um tamanho médio de abertura de menos do que o da primeira tela, provendo um terceiro material fibroso.

Uma proporção de proporção de média de comprimento para diâmetro do segundo material fibroso para uma proporção média de com- primento para diâmetro pode ser de, por exemplo, menos do que 1,5, menos do que 1,4, menos do que 1,25, ou ainda menos do que 1,1.

O segundo material fibroso pode ser passado, por exemplo, a- través de uma segunda tela que tenha um tamanho médio de abertura de menos do que o tamanho da primeira tela.

O cisalhamento e a passagem podem ser executados, por e- xemplo, ao mesmo tempo.

O segundo material fibroso pode ter uma proporção média de comprimento para diâmetro de, por exemplo, maior do que 10/1, maior do que 25/1, ou ainda maior do que 50/1.

Por exemplo, um comprimento médio do segundo material fibro- so pode estar entre 0,5 mm e 2,4 mm, como por exemplo, entre 0,74 mm e 1,0 mm. Por exemplo, uma largura média do segundo material fibroso pode estar entre 5 μm e 50 μm, como por exemplo, entre 10 μm e 30 μm.

Um desvio padrão de um comprimento de um segundo material fibroso pode ser de menos do que 60 por cento de um comprimento médio do segundo material fibroso, como por exemplo, de menos do que 50 por cento de um comprimento médio do segundo material fibroso.

Em algumas modalidades, uma área de superfície BET do se- gundo material fibroso é maior do que 0,2 m2/g, como por exemplo, maior do que 1,0 m2/g, maior do que 1,5 m2/g, meios do que 1,75 m2/g, maior do que 2,5 m2/g, maior do que 10,0 m2/g, maior do que 25,0 m2/g, maior do que 50 m2/g, ou mesmo maior do que 100,0 m2/g.

Em algumas modalidades, uma porosidade do segundo material de fibroso é maior do que 25 por cento, como por exemplo, maior do que 50 por cento, maior do que 75 por cento, maior do que 85 por cento, maior do que 90 por cento, maior do que 92 por cento, maior do que 95 por cento, ou mesmo maior do que 99 por cento.

Em modalidades específicas, a tela é formada pela intertecela- gem de monofilamentos.

A fonte de fibras pode incluir, por exemplo, um material celulósi- co, um material ligno celulósico,

Em algumas modalidades, a fonte de fibras inclui uma combina- ção de fibras, como por exemplo, fibras derivadas a partir de uma fonte de papel e fibras derivadas a partir de uma fonte têxtil, como por exemplo, o algodão.

Em outro aspecto, a invenção apresenta métodos para a fabri- cação de materiais fibrosos que incluem o cisalhamento de uma fonte de fibras para prover um primeiro material fibroso; e passando o material fibroso através de uma primeira tela para prover um segundo material fibroso. Uma proporção de proporção de média de comprimento para diâmetro do primeiro para uma proporção de proporção média de comprimento para diâmetro do segundo material fibroso é de menos do que 1,5.

Em outro aspecto, a invenção apresenta métodos para a fabri- cação de materiais fibrosos que incluem o cisalhamento de uma fonte de fibras para prover um primeiro material fibroso; e passando o material fibroso através de uma primeira tela para prover um segundo material fibroso; e em seguida cisalhando o segundo material fibroso de novo para prover um ter- ceiro material fibroso.

Em outro aspecto, a invenção apresenta compósitos ou compo- sições feitas a partir dos materiais fibrosos descritos aqui, neste pedido de patente. Por exemplo, as composições podem incluir qualquer um dos mate- riais fibrosos descritos aqui, neste pedido de patente e uma bactéria e/ou uma enzima. As composições que incluem qualquer um dos materiais fibro- sos descritos aqui, neste pedido de patente e uma bactéria e/ou uma enzi- ma, podem estar em um estado seco, ou elas podem incluir um líquido tal como a água.

Por exemplo, o compósito pode estar na forma de um banco de escalada, tubos, painéis, materiais de enfeite, placas, invólucro, folhas, tijo- los, mastros, material para cercas, elementos, portas, persianas, toldos, co- berturas, placas, molduras, esquadrias de janelas, painéis posteriores, pavi- mento, azulejos, dormentes de estrada de ferro, bandejas, cabos de ferra- mentas, tendas, películas, invólucros, fitas, caixas, cestas, prateleiras, envol- tórios, divisões, paredes, estruturas, estantes, esculturas, cadeiras, mesas, escrivaninhas, brinquedos, jogos, estrados para cargas, ancoradouros, cais, mastros, tanques sépticos, painéis automotivos, carcaças para computado- res, carcaças elétricas acima e abaixo do solo, moveis, mesas para piqueni- que, bancos, abrigos, bandejas, cabides, servidores, ataúdes, capas de li- vros e muletas.

Em outro aspecto, a invenção apresente materiais fibrosos que tenham uma proporção de comprimento para diâmetro maior do que 5 e que tenham um desvio padrão de um comprimento de fibra de menos do que sessenta por cento de um comprimento médio de fibra.

Por exemplo, a proporção da média de comprimento para o diâ- metro pode ser maior do que 101, como por exemplo, maior do que 15/1, maior do que 25/1, maior do que 35/1, maior do que 45/1, ou mesmo maior do que 50/1.

Por exemplo, o comprimento médio pode ficar entre 0,5 mm e 2,5 mm.

Em outro aspecto, a invenção apresenta métodos para a fabri- cação de materiais fibrosos que incluem o cisalhamento de uma fonte de fibra para prover um primeiro material fibroso, coletando o primeiro material fibroso; e em seguida cisalhando o primeiro material fibroso para prover um segundo material fibroso.

Em outro aspecto, a invenção apresenta métodos para a fabri- cação de um material útil, tal como um combustível. Os métodos incluem o cisalhamento de uma fonte de fibra para prover um primeiro material fibroso, e passando o primeiro material fibroso através de uma primeira tela tendo um tamanho médio de abertura de 1,59 mm (0,0625 polegada) ou menos para prover um segundo material fibroso, combinando o segundo material fibroso com uma bactéria e/ou uma enzima, a bactéria e/ou a enzima Litili- zando o segundo material fibroso para a produção de um combustível que inclua hidrogênio, um álcool, um ácido orgânico e/ou um hidrocarboneto.

O álcool pode ser, por exemplo, metanol, etanol, propanol, iso- propanol, glicol, propileno glicol, 1,4-butano diol, glicerina ou as misturas desses alcoóis; o ácido orgânico pode ser, por exemplo, o ácido malônico, ácido sucínico, ácido glutárico, ácido oléico, ácido linoléico, ácido glicólico, ácido láctico, ácido γ-hidróxi butírico, ou as misturas desses ácidos; e o hi- drocarboneto pode ser, por exemplo, metano, etano, propano, isobuteno, pentano, n-hexano, ou as misturas desses hidrocarbonetos.

Antes de ser combinado com a bactéria e/ou a enzima, qualquer um dos materiais fibrosos descritos aqui, neste pedido de patente, pode ser hidrolisado para a quebra dos carboidratos de alto peso molecular em car- boidratos de baixo peso molecular.

Em outro aspecto a invenção apresenta métodos para a fabrica- ção de um material útil, tal como um combustível, através do cisalhamento de uma fonte de fibra ou de um material fibroso, e em seguida combinando o mesmo com uma bactéria e/ou uma enzima. Por exemplo, a fonte de fibra pode ser cisalhada uma vez para prover um material fibroso e em seguida o material fibroso pode ser combinado com uma bactéria e/ou uma enzima para a fabricação do material útil.

Em outro aspecto, a invenção apresenta métodos para tornar densas as composições fibrosas. Os métodos incluem o cisalhamento da fonte de fibras para prover um material fibroso; combinando o material fibro- so com uma bactéria e/ou uma enzima para prover uma composição de ma- terial fibroso; encapsulando a composição em um material substancialmente impermeável à gás; e removendo o gás preso a partir da composição encap- sulada para densificar a composição. Por exemplo, o material impermeável ao gás pode estar na forma de uma bolsa, e a composição pode ser tornada densa através da evacuação do ar a partir da bolsa, e em seguida vedando a bolsa.

Em outro aspecto, a invenção apresenta compósitos que inclu- em um material fibroso, uma resina e um corante.

Por exemplo, o material fibroso pode ter uma proporção média de comprimento para diâmetro maior do que 5, e um desvio padrão de um cumprimento de fibra de menos do que sessenta por cento de um compri- mento médio de fibra.

Em algumas modalidades, o compósito inclui adicionalmente um pigmento.

Em algumas implementações, o corante é encharcado dentro ou sobre a superfície das fibras. Em outro aspecto a invenção apresenta métodos para a fabrica- ção de compósitos que incluem o tingimento de um material fibroso; combi- nando o material fibroso com uma resina; e formando um compósito a partir das combinações.

Em outro aspecto a invenção apresenta métodos para a fabrica- ção de compósitos que incluem a adição de uma resina para prover uma combinação de corante/resina; combinando a combinação de corante/resina com um material fibroso; e formando um compósito a partir da combinação de corante e resina e o material fibroso.

A expressão "material fibroso", na forma usada aqui, neste pedi- do de patente, é um material que inclua numerosas fibras soltas, separadas e que possam ser separadas. Por exemplo, um material fibroso pode ser preparado a partir de um papel polirrevestido ou uma fonte de fibra de papel Kraft alvejada através de cisalhamento, como por exemplo, com um cortador de faca giratória.

O termo "tela", na forma usada aqui, neste pedido de patente, significa um membro capaz de separar com peneira material de acordo com o tamanho, como por exemplo, uma placa perfurada, cilindro ou semelhante, ou uma tela de arame ou pano de tecido.

As modalidades e/ou aspectos podem ter qualquer uma de, ou uma combinação das seguintes vantagens. Os materiais fibrosos são aber- tos e/ou forçados, o que torna os materiais mais dispersáveis, como por e- xemplo, em uma solução ou em uma resina, e tornando os materiais mais suscetíveis ao ataque químico, enzimático ou biológico. Os materiais fibro- sos podem ter, por exemplo, uma distribuição de comprimento ou da propor- ção de comprimento para diâmetro relativamente estreita, tal como as suas propriedades forem definidas de forma consistente. Por exemplo, quando combinado com uma resina fundida ou uma solução, as fibras dos materiais fibrosos podem modificar a reologia da resina fundida ou da soluça de uma maneira constante d previsível, como por exemplo, resultando em combina- ções de resina e material fibroso que são, por exemplo, mais fáceis de se- rem moldadas ou extrudadas. Por exemplo, Os materiais fibrosos podem passas com facilidade através de pequenas aberturas ou canais, tais como aqueles encontrados em ou associados com os moldes de injeção, como por exemplo, portões ou operadores quentes. As partes moldadas a partir de tais materiais fibrosos podem exibir um bom acabamento da superfície, como por exemplo, com poucas imperfeições visíveis de partículas maiores e/ou de aglomerados de partículas.

Todas as publicações, pedidos de patente, patentes e outras referências mencionadas aqui, neste pedido de patente ficam incorporadas por referência em sua totalidade com relação a tudo que elas contem.

Outras características e vantagens da invenção se tornarão apa- rentes a partir da descrição detalhada e das reivindicações que se seguem.

DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A figura 1 é um diagrama em bloco que ilustra a conversão da uma fonte de fibras em um primeiro e segundo material fibroso.

A figura 2 é uma vista em corte transversal de um cortador de faca giratória.

As figuras de 3 a 8 são vistas de cima de uma variedade de telas feitas de monofilamentos.

A figura 9 á um diagrama em bloco que ilustra a conversão de uma fonte de fibra em um primeiro, segundo e terceiro material fibroso.

As figuras 10A e 10B são fotografias das fontes de fibra; a figura 10A sendo uma fotografia de um recipiente de papel polirrevestido e a figura 10B sendo uma fotografia de rolos de papel Kraft não alvejado.

As figuras 11 e 12 são micro fotografias de varredura de elétrons de um material fibroso produzido a partir de papel polirrevestido em um am- pliação de 25 X e em uma ampliação de 100 X, respectivamente. O material fibroso foi produzido em um cortador de faca giratória com a utilização de uma tela com aberturas de 3,175 mm (0,125 polegada).

As figuras 13 e 14 são micro fotografias de varredura de elétrons de um material fibroso produzido a partir de papelão kraft alvejado em um ampliação de 25 X e em uma ampliação de 100 X, respectivamente. O mate- rial fibroso foi produzido em um cortador de faca giratória com a utilização de uma tela com aberturas de 3,175 mm (0,125 polegada).

As figuras 15 e 16 são micro fotografias de varredura de elétrons de um material fibroso produzido a partir de papelão Kraft alvejado em um ampliação de 25 X e em uma ampliação de 100 X, respectivamente. O mate- rial fibroso foi produzido em um cortador de faca giratória com a utilização de uma tela com aberturas de 1,587 mm (0,0625 polegada).

As figuras 17 e 18 são micro fotografias de varredura de elétrons de um material fibroso produzido a partir de papelão Kraft alvejado em um ampliação de 25 X e em uma ampliação de 100 X, respectivamente. Durante o primeiro cisalhamento foi usada uma tela de 3,175 mm (0,125 polegada); durante o segundo cisalhamento foi usada uma tela de 1,587 mm (0,0625 polegada) e durante o terceiro cisalhamento foi usada uma tela de 0,79 mm (0,03125 polegada).

A figura 19 é um diagrama em bloco que ilustra a densificação reversível em volume de uma composição de material fibroso.

DESCRIÇÃO DETALHADA

Com referência a figura 1, uma fonte de fibra 10 é cisalhada, por exemplo, em um cortador de faca giratória, para prover um primeiro material fibroso 12. O primeiro material fibroso 12 é passado através de uma primeira tela 16 que tem um tamanho médio de abertura de 1,59 mm (0,0625 polega- da) ou menos para prover um segundo material fibroso 14. Ser desejado, a fonte de fibras 10 pode ser cortada antes do cisalhamento, por exemplo, com um picador de papel. Por exemplo, quando um papel é usado como a fonte de fibras, o papel pode ser primeiro cortado em tiras que são por e- xemplo de 6,35 a 12,7 mm (0,25 a 0,5 polegada) de largura, com a utilização de um picador de papel, como por exemplo um picador de papel de hélice de contra rotação, tal como aqueles fabricados pela Munson (Utica, N. Y.). Co- mo uma alternativa a picar o papel, o papel pode ser reduzido em tamanho através de corte em um tamanho desejado com a utilização de um cortador de guilhotina. Por exemplo, o cortador de guilhotina pode para cortar o papel em folhas que são de, por exemplo 254 mm (10 polegadas) de largura por 304,8 mm (12 polegadas) de comprimento. Em algumas modalidades, o cisalhamento da fonte de fibra 10 e a passagem do material fibroso resultante 12 através de uma primeira tela 16 são executados ao mesmo tempo. O cisalhamento e a passagem podem também ser executados em um processo do tipo de batelada.

Por exemplo, um cortador de faca giratória pode ser usado ao mesmo tempo para cisalhar a fonte de fibra 10 e passar pela tela 12 o pri- meiro material fibroso. Com deferência a figura 2, um cortador de faca girató- ria 20 inclui um funil de alimentação que pode ser carregado com uma fonte de fibra cisalhada 10' preparada por picar a fonte de fibra 10. A fonte de fibra picada 10' é cisalhada entre Iaminas estacionarias 24 e as Iaminas giratórias 26 para prover um primeiro material fibroso 12. O primeiro material fibroso 12 passa através da tela 16 que tem as dimensões descritas acima, e o se- gundo material fibroso resultante 14 é capturado no depósito 30. Para auxili- ar na coleta do segundo material fibroso 14, o deposito 30 pode tem uma pressão abaixo da pressão atmosférica nominal, como por exemplo, de pelo menos 10 por cento abaixo da pressão atmosférica nominal, como por e- xemplo, de pelo menos 25 por cento abaixo da pressão atmosférica nominal, pelo menos 50 por cento abaixo da pressão atmosférica nominal, ou pelo menos 75 por cento abaixo da pressão atmosférica nominal. Em algumas modalidades, uma fonte de vácuo 50 (Figura 2) é utilizada para manter o deposito abaixo da pressão atmosférica nominal.

O cisalhamento pode ser vantajoso para "abrir" e "forçar" os ma- teriais fibrosos, tornando o material mais dispersável, como por exemplo, em uma solução ou em uma resina, e tornando os mesmos mais suscetíveis ao ataque químico, enzimático ou biológico. Sem desejar ter ligação à qualquer teoria específica, acredita-se que, pelo menos em algumas modalidades, que o cisalhamento pode funcionalizar as superfícies das fibras com grupos funcionais, tais como grupos de hidroxila ou de ácido carboxílico, que po- dem, por exemplo, dispersar as fibras em uma resina fundida ou aumentar o ataque químico ou biológico.

A fonte de fibras pode ser cisalhada em um estado de seco, um estado hidratado (como por exemplo, tendo até dez por cento por peso de água absorvida), ou em um estado úmido, como por exemplo, tendo entre cerca de 10 por cento e cerca de 75 por cento por peso de água. A fonte de fibras pode ainda ser cisalhada enquanto estiver parcialmente ou totalmente submersa sob um líquido, tal como a água, etanol isopropanol.

A fonte de fibra também pode ser cisalhada sob um gás (tal co- mo outra fonte ou atmosfera de gás que não o ar), como por exemplo, oxi- gênio, nitrogênio ou vapor de água.

Outros métodos para a fabricação do material fibroso incluem a trituração com pedra, rasgação e despedaçamento mecânico, trituração com pinos e moagem com atrito de ar.

Se desejado, os materiais fibrosos podem ser separados, por exemplo, de modo contínuo ou em lotes, em frações de acordo com o seu comprimento, largura, densidade, tipo de material, ou alguma combinação desses atributos. Por exemplo, para a formação de compósitos, é quase sempre desejável ter uma distribuição relativamente estreita dos comprimen- tos de fibra. Além disso, por exemplo, quando fabricando composições que incluem bactérias e /ou uma enzima, é quase sempre desejável o uso de um material substancialmente único como o material de alimentação.

Por exemplo, os materiais ferrosos podem ser separados a partir de qualquer outro dos materiais fibrosos através da passagem de um mate- rial fibroso que contenha material ferroso por um magneto, como por exem- plo, um eletromagneto, e em seguida passando o material fibroso resultante através de uma série de telas, cada tela tendo aberturas de tamanho diferente.

Os materiais fibrosos também podem ser separados, por exem- plo, através da utilização de um gás de alta velocidade, como por exemplo, o ar. Nessa abordagem, os materiais fibrosos são separados através da retira- da das frações diferentes, que podem ser caracterizadas fotônicamente se desejado. Esse aparelho de separação é discutido em Lindsey et al, Patente U.S. Ne 6.883.667, a descrição da qual, em sua totalidade é incorporada a- qui, neste pedido de patente por referência.

Os materiais fibrosos podem ser usados imediatamente em se- guida a preparação dos mesmos, ou eles podem ser secados, por exemplo, â aproximadamente 105QC durante de 4 a 18 horas, de tal forma que o teor de umidade seja, por exemplo, de menos do que cerca de 0,5% antes de ser usado.

A lignina pode ser removida a partir de quaisquer materiais fibro- sos que incluam a lignina, tais como os materiais de lignocelulose. Também, se desejado, os materiais fibrosos podem ser esterilizados para matar qual- quer microorganismo que possa estar no material fibroso. Por exemplo, o material fibroso pode ser esterilizado através da exposição do material fibro- so á radiação, tal como à radiação infravermelha, radiação ultravioleta, ou uma radiação ionizante, tal como a radiação gama. O material fibroso tam- bém pode ser esterilizado através do ajuste de temperatura, como por e- xemplo, aquecendo ou resfriando o material fibroso sob condições e durante um período de tempo suficiente para matar quaisquer microorganismos, ou através do emprego de um esterilizador químico, tal como alvejante (Poe exemplo, hipoclorito de sódio), clorexidina, ou óxido de etileno. Os materiais fibrosos também podem ser esterilizados através da a utilização de um or- ganismo competitivo, tal c como a levedura contra bactérias.

Com referência as figuras de 3 a 8, em algumas modalidades, o tamanho médio de abertura da primeira tela 16 é de menos do que 0,79 mm (1/32 de polegada, 0,03125 de polegada), como por exemplo menos do que 0,51 mm (1/50 de polegada, 0,02000 de polegada), menos do que 0,40 mm (1/64 de polegada, 0,01 5625 de polegada), menos do que 0,23 mm (0,009 de polegada), menos do que 0,20 mm (1/128 de polegada, 0,0078125 de polegada), menos do que 0,18 mm (0,007 de polegada), menos do que 0,13 mm (0,005 de polegada), ou mesmo menos do 0,10 mm (1/256 de polegada, 0,00390625 de polegada). A tela 16 é preparada através da inter tessitura de monofilamentos 52 que tenham um diâmetro apropriado para dar o tamanho de abertura desejado. Por exemplo, os monofilamentos podem ser feitos de um metal, como por exemplo, o aço inoxidável. Na medida em que os tama- nhos de abertura se tornam menores, as demandas estruturais sobre os fi- lamentos se tornam maiores. Por exemplo, para tamanhos de abertura de menos do que 0,40 mm, pode ser vantajoso fazer as telas a partir de monofi- lamentos feitos a partir de outro material do que o aço inoxidável, como por exemplo, titânio,ligas de titânio, metais amorfos, níquel, tungstênio, ródio, rênio, cerâmicas ou vidro. Em algumas modalidades, a tela é feita a partir de uma placa, como por exemplo, uma placa de metal que tenha aberturas, por exemplo, cortadas na placa com a utilização de um laser.

Em algumas modalidades, o segundo material fibroso 14 é cisa- lhado e passa através da primeira tela 16, ou de uma tela de tamanho dife- rente. El algumas modalidades, o segundo material fibroso 14 é passado através de uma segunda tela que tem um tamanho de abertura médio igual ou menor do que o tamanho de abertura da primeira tela 16.

Com referencia a figura 9, um terceiro material fibroso 62 pode ser preparado a partir do segundo material fibroso 14 através do cisalhamen- to do segundo material fibroso 14 e passando o material resultante através de uma segunda tela 60 que tenha um tamanho médio de abertura de me- nos do que o da primeira tela 16.

As fontes de fibra incluem as fontes de fibras celulósicas, inclu- indo o papel e os produtos de papel tais como aqueles mostrados nas Figu- ras 10A (papel polirrevestido) e 10B (papel Kraft) e fontes de fibras Iigno ce- lulósicas, incluindo madeira e materiais relacionados com a madeira, como por exemplo, placas de partículas. Outras fontes de fibras adequadas inclu- em as fontes naturais de fibras, como por exemplo, gramas, cascas de arroz, bagaço, algodão, juta, cânhamo, linho, bambu, sisal, abacá, palha, espigas de milho, cascas de arroz, pelagem de coco; fontes de fibra altas em conte- údo de α-celulose, como por exemplo, algodão, fontes de fibras sintéticas, como por exemplo, fibras extrudadas (fibras orientadas e fibras não orienta- das ou fontes de fibras de carbono; fontes de fibras inorgânicas; e fontes de fibras de metal. As fontes de fibras naturais ou sintéticas podem ser obtidas a partir de materiais de restos têxteis virgens, como por exemplo, as sobras ou eles podem ser as sobras pós consumo, como por exemplo, farrapos. Quando são usados produtos de papel como as fontes de fibras, eles podem ser materiais virgens, como por exemplo, materiais virgens de sobras ou e- les podem ser as sobras pós consumo. Além dos materiais virgens em bruto, os restos industriais pós consumo (como por exemplo, partes não aproveita- das), e restos de processamento (como por exemplo, os efluentes do pro- cessamento de papel) também podem ser usados como fontes de fibras.

Também a fonte de fibra pode ser obtida ou derivada a partir de lixo humano (como por exemplo, de esgotos) ou de restos descartados animais ou vege- tais. Fontes de fibras adicionais foram descritas nas Patentes U.S. NsS 6.448.307, 6.258.876, 6.207.729, 5.973.035 e 5.952.105, cada uma das quais é incorporada a este pedido de patente por referência em sua totalidade.

As combinações de quaisquer das fontes fibrosas acima podem ser usadas.

Em geral, as fibras dos materiais fibrosos podem ter uma pro- porção de comprimento para diâmetro relativamente grande (como por e- xemplo, maior do que 20 para 1), mesmo se elas estiverem sido cisalhadas mais do que uma vez. Além disso, as fibras dos materiais fibrosos descritos aqui, neste pedido de patente, podem der uma distribuição de comprimento ou da proporção média de comprimento para diâmetro relativamente estreita correntemente que a proporção de comprimento para diâmetro relativamente grande e que o a distribuição da proporção de comprimento e/ou da propor- ção média de comprimento para diâmetro relativamente estreita e/ou a dis- tribuição da proporção de comprimento para diâmetro relativamente grande, são, pelo menos em parte, responsáveis com relação a facilidade na qual os materiais fibrosos são dispersos em uma resina, como por exemplo, em uma resina termoplástica fundida. Também se acredita que a proporção média relativamente grande de comprimento para diâmetro e a proporção média de comprimento e ou de comprimento para diâmetro relativamente estreita, pelo menos REM parte, é responsável pelas propriedades consistentes dos mate- riais fibrosos, na modificação reológica que pode ser prevista que o material fibroso confere sobre a resina, a facilidade em que as combinações dos ma- teriais fibrosos e das resinas são moldadas em moldes, extrudadas e por injeção, a facilidade com a qual os materiais fibrosos passam através de ca- nais pequenos e aberturas quase sempre tortuosas e, a os excelentes aca- bamentos de superfícies possíveis com as partes moldadas, como por e- xemplo, acabamentos brilhantes e/ou acabamentos substancialmente isen- tos de salpicos visíveis.

Na forma usada aqui, neste pedido de patente, as larguras mé- dias das fibras (isto é, os diâmetros) são aquelas determinadas oticamente através da seleção aleatória de aproximadamente 5.000 fibras. Os compri- mentos médios das fibras são comprimentos de comprimentos carregados corrigidos. As áreas BET (Brunauer, Emmewt e Teller) são áreas de superfí- cie de pontos múltiplos e as porosidades são aquelas determinadas através de porosimetria de mercúrio.

A proporção média de comprimento para diâmetro do segundo material fibroso 14 pode ser, por exemplo, maior do que 8/1, por exemplo, maior do que 10/1, maior do que 15/1, maior do que 20/1, maior do que 25/1, ou maior do que 50/1. O comprimento médio do segundo material fibroso 14 pode ser, por exemplo, entre cerca de 0,5 mm e 2,5 mm, como por exemplo entre cerca de 0,75 mm e 1,0 mm, e uma média de largura (isto é, de diâme- tro) do segundo material fibroso pode ser, por exemplo, entre cerca de 5 μm e 50 μm, como por exemplo entre cerca de 10 μm e 30 μm.

Em algumas modalidades, um desvio padrão do comprimento do segundo material fibroso 14 é de menos do que 60 por cento de um compri- mento médio do segundo material fibroso 14, por exemplo, de menos do que 50 por cento do comprimento médio, menos do que 40 por cento do compri- mento médio, menos do que 25 por cento do comprimento médio, menos do que 10 por cento do comprimento médio, menos do que 5 por cento do com- primento médio, ou mesmo menos do que 1 por cento do comprimento médio.

Em algumas modalidades, uma área de superfície BET do se- gundo material fibroso 14 é maior do que 0,1 m2/g, por exemplo maior do que 0,25 m2/g, maior do que 0,5 m2/g. maior do que 1,0 m2/g., maior do que 1.5 m2/g. , maior do que 1,75 m2/g. , maior do que 5,0 m2/g, maior do que 10 m2/g, maior do que 25 m2/g, maior do que 35 m2/g, maior do que 50 m2/g, maior do que 60 m2/g, maior do que 75 m2/g, maior do que 100 m2/g, maior do que 150 m2/g, maior do que 200 m2/g, ou mesmo maior do que 250 m2/g. Uma porosidade do segundo material fibroso 14 pode ser de, por exemplo, maior do que 20 por cento, maior do que 25 por cento, maior do que 35 por cento, maior do que 50 por cento, maior do que 60 por cento, maior do que 70 por cento, como por exemplo, maior do que 80 por cento, maior do que, 85 por cento, maior do que 90 por cento, maior do que 92 por cento, maior do que 94 por cento, maior do que 95 por cento, maior do que 97,5 por cen- to, maior do que 99 por cento; ou ainda maior do que 99,5 por cento.

Em algumas modalidades, a proporção da proporção média de com- primento para diâmetro do primeiro material fibroso 12 para a proporção mé- dia de comprimento para diâmetro do segundo material fibroso 14 é de, por exemplo, menos do que 1,5, por exemplo menos do que 1,4, menos do que 1,25, menos do que 1,1, menos do que 1,075, menos do que 1,05, menos do que 1,025, ou mesmo substancialmente igual a 1.

Em modalidades específicas o segundo material fibroso 14 é cisalhado de novo e o material fibroso resultante passado através de uma segunda tela que tem um tamanho médio de abertura de menos do que a da primeira tela para prover um terceiro material fibroso 62. Nesses casos, uma proporção média de comprimento para diâmetro do terceiro material fibroso 62, pode ser de, por exemplo, de menos do que 1,5. por exemplo, de menos do que 1,4, menos do que 1,25, ou mesmo menos do que 1,1.

Em algumas modalidades, o terceiro material fibroso 62 é pas- sado através de uma terceira tela para a produção de um quarto material fibroso. O quarto material fibroso pode ser, por exemplo, passado através de uma quarta tela para a produção de um quinto material fibroso. Processos similares de triagem podem ser repetidos tantas vezes quanto desejados para a produção do material fibroso desejado, que tenha as propriedades desejadas.

Em algumas modalidades, o material fibroso desejado inclui fi- bras que tem uma proporção média de comprimento para diâmetro maior do que 5 e que tenham um desvio padrão no comprimento da fibra de menos do que sessenta por cento do comprimento médio. Por exemplo, a proporção média de comprimento para diâmetro pode ser maior do que 10/1, por e- xemplo, maior do que 25/1, ou maior do que 50/1 e o comprimento médio pode ser de entre cerca de 0,5 mm e 2,5 mm, por exemplo, entre cerca de 0,75 mm e 1,0 mm. Uma largura média do material fibroso pode ser de entre cerca de 5 μm e 50 um, por exemplo, entre cerca de 10 μm e 30 um. Por exemplo, o desvio padrão pode ser de menos do que 50 por cento do com- primento médio, por exemplo, de menos do que 40 por cento, de menos do que 30 por cento, de menos do que 25 por cento, de menos do que 20 por cento, de menos do que 10 por cento, de menos do que 5 por cento, ou me- nos do que 1 por cento do comprimento médio. Um material fibroso desejá- vel pode ter, por exemplo, uma área se superfície BET maior do que 0,5 m2/g, maior do que 1,0 m2/g, maior do que 1,5 m2/g, maior do que 1,75 m2/g, maior do que 5 m2/g, maior do que 10 m2/g, maior do que 25,0 m2/g, maior do que 50 m2/g, maior do que 75,0 m2/g, ou mesmo maior do que 100 m2/g. Um material fibroso desejado pode ter, por exemplo, uma porosidade maior do que 70 por cento, como por exemplo maior do que 80 por cento, maior do que 87,5 por cento, maior do que 90 por cento, maior do que 92,5 por cento, maior do que 95,0, maior do que 97,5, ou ainda maior do que 99 por cento. Uma modalidade de preferência especifica tem uma área de su- perfície BET de mais do que 1,25 m2/g,e uma porosidade de maios do que 85 por cento.

COMPOSITOS DE MATERIAL FIBROSO/RESINA.

Os compósitos incluindo qualquer um dos materiais fibrosos ou as combinações de qualquer um dos materiais fibrosos descritas aqui, neste pedido de patente (incluindo qualquer um dos materiais fibrosos descritos nas Patentes U.S. N9S 6.448.307, 6.258.876, 6.207.729, 5.973.035 e 5.952.105) por exemplo, o primeiro material fibroso 12 ou o segundo material fibroso 14 e uma resina, como por exemplo uma resina termoplástica ou uma resina de cura térmica, podem ser preparados através da combinação do material fibroso desejado e a resina desejada. O material fibroso deseja- do pode ser combinado com a resina desejada, por exemplo, através da mis- turação do material fibroso e a resina em um extrusor ou outro misturador. Para a formação do compósito, o material fibroso pode der combinado com a resina como o próprio material fibroso ou como um material fibroso tornado denso que pode ser reaberto durante a combinação. Esse material tornado denso está discutido no Pedido de Patente Internacional Ne PCT/US 2006/010648, depositado em 23 de março de 2006, a descrição do qual é incorporada aqui, neste pedido de patente por referência em sua totalidade.

Os exemplos de resinas termoplásticas incluem as termoplásti- cas rígidas e elastoméricas. As resinas termoplásticas rígidas (como por e- xemplo, polietileno, polipropileno ou copolímeros de poliolefina), poliamidas (como por exemplo, náilon 6, 6/12 ou 6/10), e polietilenoiminas. Os exemplos de resinas termoplásticas elastoméricas incluem os copolímeros elastoméri- cos de estireno (como por exemplo, os copolímeros de estireno-etileno- butileno-estireno), elastômeros de poliamida (como por exemplo, copolíme- ros de poliéter-poliamida), e copolímero de etileno e acetato de vinil.

Em algumas modalidades, a resina termoplástica tem uma taxa de fluxo de fundição de entre 10 g/ 10 minutos até 60 g/ 10 minutos, como por exemplo, entre 20 g/ 10 minutos até 50 g/ 10 minutos, ou entre 30 g/ 10 minutos até 45 g/10 minutos, como medido com a utilização da ASTM 1238.

Em algumas modalidades as combinações compatíveis de qual- quer uma das resinas termoplásticas acima podem ser usadas.

Em algumas modalidades a resina termoplástica tem um índice de capacidade de poli dispersão (PDI), isto é uma proporção de peso médio de peso molecular com relação ao peso molecular numérico médio, de mais do que 1,5, como por exemplo, de mais do que 2,0, mais do que 2,5, mais do que 5,0, mais do que 7,5, ou ainda mais do que 10,0.

Em modalidades específicas, as poliolefinas ou combinações de póliolefinas são utilizadas como a resina termoplástica.

Os exemplos de resinas de cura térmica incluem a borracha na- tural, butadieno- borracha e poliuretanos.

Além dos materiais fibrosos e resinas desejados, aditivos, por exemplo na forma de um sólido ou de um líquido podem ser adicionados a combinação do material íibroso e resina. Por exemplo, os aditivos adequa- dos incluem tais como o carbonato de cálcio, grafite, wollastonita, mica, vi- dro, fibra de vidro, sílica e talco; retardadores de chama inorgânicos tais co- mo o triídrato de alumina ou o hidróxido de magnésio; retardadores de cha- ma orgânicos tais como os compostos orgânicos clorados ou bromados; res- tos de construção triturados, borracha de pneus triturada, fibras de carbono; ou fibras ou pós de metal (como por exemplo, alumínio, aço inoxidável). Es- ses aditivos podem reforçar, prolongar ou mudar as propriedades elétricas ou mecânicas ou de compatibilidade. Outros aditivos incluem fragrâncias, agentes de acoplamento, agentes de compatibilização, como por exemplo, polipropileno maleado, auxiliares de processamento, lubrificantes, como por exemplo, polietileno fluorado, plastificantes, antioxidantes, opacificantes, es- tabilizadores de calor, corantes, agentes de formação de espuma, modifica- dores de impacto, polímeros, como por exemplo, polímeros degradáveis, foto estabilizadores, biocidas, agentes antiestática, como por exemplo, os estearatos ou aminas de ácido graxo etoxiladas. Os compostos estática a- dequados incluem os pretos de fumo condutores, fibras de carbono, enchi- mentos de metal, compostos catiônicos, como por exemplo, os compostos de amônio quaternário, como por exemplo, o cloreto de N-(3-cloro-2- hidroxipropil)-trimetilamonio, alcanolamidas e aminas. Os polímeros degra- dáveis representativos incluem os ácidos poliidróxi, como por exemplo os polilactidios, poliglicolídios e dopolímeros de ácido lático e de ácido glicólico, ácido poli(hidroxibitírico), poli(ácido hidróxi valérico), poli[lactidio-co-(e- caprolactona)], poli[glicolide-co-(e-caprolactona)], policarbonatos, po!i(amino ácidos), poli(hidróxi alcanoato)s, polianidridos, poliortoésteres e as combina- ções desses polímeros.

Em algumas modalidades, o material fibroso é esterilizado antes de ser combinado com uma resina para matar quaisquer microorganismos que possa estar no material fibroso. Por exemplo, o material fibroso pode ser esterilizado através da exposição do material fibroso á radiação; através do aquecimento do material fibroso sob condições e durante um espaço de tempo suficiente para matar quaisquer microorganismos, como por exemplo, através de ebulição em pressão atmosférica normal; ou através do emprego de esterilizadores químicos.

Pode ser vantajoso fazer o composto ter o odor e/ou parecer como a madeira natural, como por exemplo, madeira de cedro. Por exemplo, a fragrância, por exemplo, a fragrância de madeira natural pode ser compos- ta dentro da resina usada para fazer o compósito. Em algumas implementa- ções, a fragrância é composta diretamente dentro da resina como um óleo. Por exemplo, o óleo pode ser composto dentro da resina com a utilização de um moinho de cilindro, como por exemplo, um misturador Bambury® ou um extrusor, tal como um extrusor de hélice dupla com hélices em contra rota- ção. Um exemplo de um misturados Bambury® é o misturador F-Séries Mambury®, fabricado pela Farrel. Um exemplo de um extrusor de hélice du- pla é o WP ZKS 50 MEGAcompunder™, fabricado por Krupp Werner & P- fleiderer. Depois de composta, a resina perfumada pode ser adicionada ao material fibroso e extrudada ou moldada. Alternativamente, as bateladas principais de recinas cheias de fragrância estão disponíveis comercialmente a partir da International Flavors e Fragrances, sob o no,e comercial de Pol- ylff® ou a partir da RTP Company. Em algumas modalidades, a quantidade de fragrância no compósito fica entre cerca de 0,005% em peso e cerca de 10% em peso, por exemplo entre cerca de 0,1% e cerca de 5% ou 0,25% e cerca de 2,5%.

Outras fragrâncias de madeira naturais incluem sempre-viva ou sequóia canadense. Outras fragrâncias incluem hortelã pimenta, cereja, mo- rango, pêssego, lima, hortelã, canela, aniz, basílico, tangerina, pimenta pre- ta, canfora, camomila, citronela, eucalipto, pinho, abeto, gerânio, gengibre, toranja, jasmim, baga de junípero, lavanda, limão, mandarina, manjerona, almíscar, mirra, laranja, patchuli, rosa, salva, rosmaninho, madeira de sânda- lo, arvore de chá, timo, gautéria, ylang-ylang, baunilha, carro novo ou as mis- turas dessas fragrâncias. Em algumas modalidades, a quantidade de fra- grância na combinação de material fibroso e de fragrância é de entre cerca de 0,005 % em poso e cerca de 20% em peso, como por exemplo, entre cerca de 0,1% em peso e cerca de 5% , ou 0,25% e cerca de 2,5%. Ainda outras fragrâncias e métodos estão descritos No Pedido de Patente Provisó- rio U.S. Serial Nq 60/688.002, depositado em 7 de junho de 2005, a descri- ção do mesmo em sua totalidade é incorporada aqui, neste pedido de paten- te, por referência.

Qualquer um dos materiais fibrosos descritos acima, por exem- plo, o primeiro material fibroso 12 ou o segundo material fibroso 14, junto com uma resina, podem ser usados para a formação de artigos tais como cachimbos, painéis, materiais de deque, taboas, envoltórios, folhas, blocos, tijolos, mastros, para cercas, membros, portas, persianas, coberturas, som- bras, placas de sinais, molduras, esquadrias de janelas, quadros negros, pavimentação, azulejos, dormentes para estrada de ferro, bandejas, cabos de ferramentas, tendas, películas, envoltórios, fitas, caixas, cestas, pratelei- ras, invólucros, ligantes, divisoras, paredes, esteiras, estruturas, estantes, esculturas, cadeiras, mesas, escrivaninhas, brinquedos, jogos, estrados para cargas, ancoradouros, cais, mastros, tanques sépticos, painéis automotivos, carcaças para computadores, carcaças elétricas acima e abaixo do solo, moveis, mesas para piquenique, bancos, abrigos, bandejas, cabides, servi- dores, ataúdes, capas de livros, bengalas, muletas, isolamento, fibras, teci- dos, novidades, artigos domésticos e estruturas.

O material fibroso pode ser tingido antes de ser combinado com a resina e composto para a formação dos compósitos descritos acima. Em algumas modalidades, essa tintura pode auxiliar em mascarar ou esconder o material fibroso, especialmente grandes aglomerações do material fibroso, em moldes ou em partes extrudadas. Essas grandes aglomerações, quando presentes em concentrações relativamente altas, podem exibir pontos des- colorados nas superfícies das peças moldadas ou extrudadas.

Por exemplo, o material fibroso desejado pode ser tingido com a utilização de um corante ácido, corante direto ou um corante reativo. Esses corantes estão disponíveis a partir da Spectra Dyes, Kearny, NJ ou Keystone Aniline Corporation, Chicago, IL. Os exemplos específicos de corantes inclu- em SPECTRA® LIGHT YELLOW 2G, SPECTRAC, D® YELLOW 4GL CONC 200, SPECTRANYL® RODAMINE 8, SPECTRANYL® NEUTRAL RED B, SPECTRAMINE® BENZOPERPURINE, SPECTRADIAZO® BLACK OB, SPECTRAMINE® TURQUOISE G1 e SPECTRAMINE® GREY LVL 200%, cada um estando disponível da Spectra Dyes.

Em algumas modalidades, os concentrados de resina colorida contendo pígmentos são misturados com corantes. Quando essas combina- ção são em seguida compostas com o material fibroso desejado, o material fibroso pode ser tingido in situ durante a formação do composto. Os concen- trados de cor estão disponíveis da Clariant.

EXEMPLOS

As micrografias de varredura eletrônica foram obtidas em um microscópio eletrônico de varredura de campo de emissão JEOL 65000. Os comprimentos e as larguras (isto é, os diâmetros) das fibras foram determi- nados por Integrated Paper Services, Inc., Appleton, Wl, com a utilização de um analisador automatizado (TAPPI T271). A área da superfície BET foi de- terminada por Micromeritics Analytical Services, como foram a porosidade e a densidade em volume.

Exemplo 1 - Preparação de Material Fibroso a Partir de Papel Polirrevestido.

Uma armação de 1500 libras de caixas de papelão virgens para suco de meio galão, feitas de papelão Kraft polirrevestido não impresso ten- do uma densidade bruta de 10 ib/pé2 foi obtida da International Paper. O ma- terial foi cortado em pedaços de 209,55 mm por 279,4 mm (8,25 polegadas por 11 polegadas) com a utilização de um cortador de guilhotina e alimenta- do a um cortador de faca giratória Mumsom, Modelo SC30. O modelo SC30 é equipado com quatro laminas giratórias, quatro laminas fixas e uma tela de descarga tendo aberturas de 3,175 mm (0,125 polegada). O intervalo entre as laminas giratórias e fixas foi ajustado em aproximadamente 0,508 mm (0,020 de polegada). A faca giratória cisalhou os pedaços do tipo de confete através da bordas das laminas, rasgando os pedaços e liberando um materi- al fibroso em uma velocidade de cerca de uma libra por hora. O material fi- broso tinha uma área de superfície BET de 0,9748 m2/g +/- 0,0167 m2/g, uma porosidade de 89,0437 por cento e uma densidade em volume {@ 3,65 KPa (0,53 psi) de 0,1260 g/ml. Um comprimento médio das fibras foi de 1,141 mm e uma largura média das fibras foi de 0.027 mm dando uma média de L/D de 42:1. As micro fotografias de varredura eletrônica do material fi- broso estão mostradas nas Figs 11 e 12, em uma ampliação de 25 X e ampliação de 1000, respectivamente.

Exemplo 2 - Preparação de Material Fibroso a Partir de Papelão Kraft Alvejado.

Uma armação de 1500 libras de papelão Kraft virgem alvejado para branco uma densidade bruta de 30 lb/pé2 foi obtida da International Pa- per. O material foi cortado em pedaços de 209,55 mm por 279,4 mm (8,25 polegadas por 11 polegadas) com a utilização de um cortador de guilhotina e alimentado a um cortador de faca giratória Mumsom, Modelo SC30. O mode- lo SC30 é equipado com quatro Iaminas giratórias, quatro Iaminas fixas e uma tela de descarga tendo aberturas de 3,175 mm (0,125 polegada). O in- tervalo entre as Iaminas giratórias e fixas foi ajustado em aproximadamente 0,508 mm (0,020 polegada). A faca giratória cisalhou os pedaços do tipo de confete através da bordas das laminas, rasgando os pedaços e liberando um material fibroso em uma velocidade de cerca de uma libra por hora. O mate- rial fibroso resultante tinha uma área de superfície BET de 1,1316 m2/g +/- 0,0103 m2/g, uma porosidade de 88,3285 por cento e uma densidade em volume {@ 3,65 KPa (0,53 psi) de 0,1497 g/ml. Um comprimento médio das fibras foi de 1,063 mm e uma largura média das fibras foi de 0.0245 mm dando uma média de L/D de 43:1. As micro fotografias de varredura eletrôni- ca do material fibroso estão mostradas nas Figs 13 e 14, em uma ampliação de 25 X e ampliação de 1000, respectivamente.

Exemplo 3 - Preparação de Material Fibroso a Partir de Papelão Kraft Alve- jado Cisalhado Duas Vezes.

Uma armação de 1500 libras de papelão Kraft virgem alvejado para branco uma densidade bruta de 30 lb/pé2 foi obtida da International Pa- per. O material foi cortado em pedaços de 209,55 mm por 279,4 mm (8,25 polegadas por 11 polegadas) com a utilização de um cortador de guilhotina e alimentado a um cortador de faca giratória Mumsom, Modelo SC30. O mode- lo SC30 é equipado com quatro laminas giratórias, quatro laminas fixas e uma tela de descarga tendo aberturas de 3,175 mm (0,125 polegada). O in- tervalo entre as Iaminas giratórias e fixas foi ajustado em aproximadamente 0,508 mm (0,20 polegada). A faca giratória cisalhou os pedaços do tipo de confete liberando um material fibroso em uma velocidade de cerca de uma libra por hora. O material que resultou do primeiro cisalhamento foi alimenta- do de volta para o mesmo arranjo descrito acima e cisalhado de novo. O ma- terial fibroso resultante tinha uma área de superfície BET de 1,4408 m2/g +/- 0,056 m2/g, uma porosidade de 90,8998 por cento e uma densidade em vo- lume {@ 3,65 KPa (0,53 psi) de 0,1298 g/ml. Um comprimento médio das fibras foi de 0,891 mm e uma largura média das fibras foi de 0,026 mm dan- do uma média de L/D de 34:1. As micro fotografias de varredura eletrônica do material fibroso estão mostradas nas Figs 15 e 16, em uma ampliação de 25 X e ampliação de 1000, respectivamente.

Exemplo 3 - Preparação de Material Fibroso a Partir de Papelão Kraft Alve- jado Cisalhado Tres Vezes.

Uma armação de 1500 libras de papelão Kraft virgem alvejado para branco tendo uma densidade bruta de 30 lb/pé2 foi obtida da International Paper. O material foi cortado em pedaços de 209,55 mm por 279,4 mm (8,25 polegadas por 11 polegadas) com a utilização de um cortador de guilhotina e alimentado a um cortador de faca giratória Mumsom, Modelo SC30. A tela de descarga tinha aberturas de 3,175 mm (0,125 polegada). O intervalo en- tre as Iaminas giratórias e fixas foi ajustado em aproximadamente 0,508 mm (0,20 polegada). A faca giratória cisalhou os pedaços do tipo de confete a- través da bordas das laminas. O material resultante a partir do primeiro cisa- lhamento foi alimentado de volta para o mesmo arranjo e a tela foi substituí- da com uma tela de 1,59 mm (0,0625 polegada). Este material foi cisalhado. O material resultante a partir do segundo cisalhamento foi alimentado de volta para o mesmo arranjo de cisalhamento e a tela foi substituída por uma tela de 1/32. Esta material foi cisalhado. O material fibroso resultante tinha uma área de superfície BET de 1,6897 m2/g +/- 0,0155 m2/g, uma porosida- de de 87,7163 por cento e uma densidade em volume {@ 3,65 KPa (0,53 psi) de 0,1448 g/ml. Um comprimento médio das fibras foi de 0,824 mm e uma largura média das fibras foi de 0,0262 mm dando uma média de L/D de 32:1. As micro fotografias de varredura eletrônica do material fibroso estão mostradas nas Figs 17 e 18, em uma ampliação de 25 X e ampliação de 1000, respectivamente.

OUTRAS COMPOSIÇÕES E USOS DOS MATERIAIS FIBROSOS.

Podem ser preparadas composições que incluam qualquer um dos materiais fibrosos descritos aqui, neste pedido de patente, incluindo qualquer um dos materiais fibrosos, resinas, aditivos ou outros componentes descritos nas Patentes U.S. 6.448.307, 6.258.876, 6.207.729, 5.973.035 e 5.952.105. Por exemplo, qualquer um dos materiais fibrosos descritos aqui, neste pedido de patente pode ser combinado com um sólido, um líquido ou um gás, como por exemplo, um produto químico ou uma formulação química (nos estado sólido ou líquido), tal como um produto farmacêutico (por exem- plo, um antibiótico), um material agrícola (por exemplo, sementes de plantas um fertilizante, herbicida ou pesticida), ou uma enzima ou uma formulação que inclua enzimas. As composições que incluem um ou mais tipos de bac- térias ou de bactéria em combinação com uma ou mais enzimas também podem ser preparadas.

Essas composições podem tirar vantagens das propriedades desejáveis dos materiais fibrosos. Por exemplo, qualquer um dos materiais fibrosos pode ser usado para a absorção de produtos químicos, absorvendo potencialmente muitas vezes o seu próprio peso. Por exemplo, os materiais fibrosos podem ser usados para a absorção de óleo derramado, ou outros produtos químicos. A combinação desses materiais fibrosos com um micro- organismo, tal como uma bactéria, que pode metabolizar o óleo ou o produto químico podem auxiliar na limpeza. Por exemplo, os materiais fibrosos po- dem ser combinados com soluções de enzimas, secados e em seguida usa- dos para colchões para animais de estimação, ou combinados com produtos farmacêuticos e usados para o suprimento de um agente terapêutico, tal como um fármaco. Se desejado, os materiais fibrosos podem ser combina- dos com um polímero degradável, como por exemplo, um ácido poli glicólico, um ácido poliláctico e copolímeros de ácido glicólico e lático. Outros materi- ais degradáveis que podem ser usados foram discutidos acima.

As composições que incluem os materiais fibrosos, por exemplo, os materiais celulósicos ou Iigno celulósicos e, por exemplo produtos quími- cos ou formulações químicas no estado sólido, líquido ou gasosos, podem ser preparadas, por exemplo, em diversas aparelhagens de imersão, pulve- rização ou combinação. Por exemplo, podem ser preparadas composições usando combinadores de fita, combinadores de cone combinadores de duplo cone e combinadores de Patterson-Kelly "V".

Se desejado, a Iignina pode ser removida a partir de qualquer um dos materiais fibrosos que incluam lignina, tais como ao materiais lignoceluló- sicos. Também, se desejado, o material fibroso pode ser esterilizado para ma- tar qualquer microorganismo que possa estar no material fibroso. Por exem- plo, o material fibroso pode ser esterilizado através da exposição do material fibroso à radiação, tal como a radiação infravermelha, radiação ultravioleta, ou radiação ionizante, tal como a radiação gama. Os materiais fibrosos também podem ser esterilizados através de aquecimento do material fibroso sob con- dições e durante um tempo suficiente para matar os microorganismos, ou a- través do emprego de um esterilizador químico, tal como um alvejante (como por exemplo, hipoclorito de sódio), clorexidina ou óxido de etileno.

Qualquer um dos materiais fibrosos pode ser lavado, por exem- plo com um líquido tal como a água, para a remoção de quaisquer impure- zas e/ou contaminantes indesejáveis.

Em uma aplicação específica, os materiais fibrosos podem ser usados como um material de alimentação para diversos microorganismos tais como leveduras e bactérias, que podem fermentar ou funcionar de outra forma no material fibroso para a produção de um material útil, tal como um combustível, como por exemplo, um álcool, um ácido orgânico, um hidrocar- boneto, ou uma proteína.

O álcool produzido pode ser um álcool monohidróxi, como por exemplo o etanol ou um álcool polihidróxi, como por exemplo, o etileno glicol ou a glicerina. Os exemplos de alcoóis que podem ser produzidos incluem o metanol, etanol, propanol, isopropanol, butanol, etileno glicol, propileno gli- col, 1,4-butano diol, glicerina ou as misturas desses alcoóis. O ácido orgâni- co produzido pode ser um ácido monocarboxílico ou um ácido policarboxíli- co. Os exemplos de ácidos orgânicos incluem o ácido fórmico, ácido acético, ácido propiônico, ácido butírico, ácido valérico, ácido capróico, ácido palmíti- co, ácido esteárico, ácido oxálico, ácido malônico, ácido sucínico, ácido glu- tárico, ácido oléico, ácido linoléico, ácido glicólico, ácido lático, ácido γ- hidroxibutírico ou as misturas desses ácidos. O hidrocarboneto produzido pode ser, por exemplo, um alcano ou um alceno. Os exemplos de hidrocar- bonetos que podem ser produzidos incluem o metano, etano, propano, iso- buteno, pentano, n-hexano, ou as misturas desses hidrocarbonetos.

Em uma modalidade específica, uma fonte de fibra que inclui uma fonte de fibra celulósica e/ou Iigno celulósica, é cisalhada para a produ- ção de um primeiro material fibroso. O primeiro material fibroso é em segui- da passado através de uma primeira tela tendo um tamanho médio de aber- tura de cerca de 1,50 mm ou menos 1,59 mm (0,0625 polegada), para pro- ver um segundo material fibroso. O segundo material fibroso é combinado com uma bactéria e/ou uma enzima. Nessa modalidade específica, a bacté- ria e/ou a enzima é capaz de utilizar o segundo material fibroso diretamente sem pré tratamento para a produção de um combustível que inclua hidrogê- nio, um álcool, um ácido orgânico e/ou um hidrocarboneto.

Em algumas modalidades, antes da combinação com a bactéria e/ou a enzima, o material fibroso é esterilizado para matar quaisquer micro- organismos que m estar no material fibroso. Por exemplo, o material fibroso pode ser esterilizado através da exposição do material fibroso à radiação, tal como a radiação infravermelha, radiação ultravioleta, ou radiação ionizante, tal como a radiação gama. Os microorganismos também podem ser mortos com a utilização de esterilizadores químicos, tais como alvejantes (como por exemplo, o hipoclorito de sódio), clorhexidina ou óxido de etileno.

Em uma modalidade específica, o material celulósico e ou Iigno celulósico do material fibroso é primeiro reduzido em açúcares de baixo peso molecular, que em seguida são adicionados a uma solução de levedura e/ou bactéria que fermenta os açúcares de baixo peso molecular para a produção de etanol. O material celulósico e ou Iigno celulósico pode ser reduzido com a utilização de produtos químicos tais como ácidos ou bases, através de en- zimas, ou através da combinação dos dois. A hidrólise química dos materiais celulósicos está descrita por Bjerre, em Biotechnol. Bioeng. 49: 568 (1996) e Kim em Biotechnol. Prog. 18: 489 (2002) que são cada um incorporado aqui, neste pedido de patente por referência em sua totalidade.

As estratégias do bioetanol estão discutidas por DiPardo em Journal of Outlook for Biomass Ethanol Production and Demand (EIA Fore- casts}, 2002; Sjeehan em Biotechnology Progress, 13: 8179. 1999; Martin em Enzyme Microbes Technology, 31 :274. 2002; Greer em BioCycle, 61 - 65. Abril 2005; Lynd em Microbiology and Molecular Biology Reviews. 66: 3,506 - 577, 2002; Ljungdahl et al. na Patente U.S. Ng 4.292.406; e Bellamy na Patente U.S. Ne 4.094.742, que são cada uma incorporado aqui, neste pedido de patente por referência em sua totalidade.

Com referência a seguir à Figura 19, um material fibroso que tenha uma baixa densidade de volume pode ser combinado com um micro- organismo, como por exemplo, uma levedura ou bactéria congelada, e/ou uma enzima, e em seguida tornado denso, de forma reversível para uma composição de material fibroso que tenha uma alta densidade de volume. Por exemplo, uma composição de material fibroso que tenha uma densidade em volume de 0,05 g/cm3 pode ser densificada através da vedação do mate- rial fibroso em uma estrutura relativamente impermeável ao gás, como por exemplo uma bolsa feita de polietileno ou uma bolsa feita de camadas alter- nadas de polietileno e de náilon, e em seguida esvaziando o gás preso, co- mo por exemplo, o ar, a partir da estrutura. Depois da evacuação do ar a partir da estrutura, o material fibroso pode ter, CPOR exemplo, uma densi- dade em volume de mais do que 0,3 g/cm3, como por exemplo, 0,5 g/cm3, 06 g/cm3, 0,7 g/cm3, ou mais, como por exemplo 0,85 g/cm3. Isso pode ser van- tajoso quando é desejável o transporte do material fibroso para outra Iocali- dade, como por exemplo, uma planta de fabricação remota, na qual a com- posição do material fibroso pode ser adicionado a uma solução, por exem- plo, para a produção de etanol. Depois de perfurar a estrutura substancial- mente impermeável ao gás, o material fibroso densificado reverte para a sua densidade em volume proximamente inicial, como por exemplo, maior do que 60 por cento da sua densidade em volume inicial, por exemplo, 70 por cento, 80 por cento, 85 por cento ou mais, como por exemplo 95 por cento da sua densidade em volume inicial. Para a redução da eletricidade estática mo material fibroso, um agente antiestática pode ser adicionado ao material fibroso. Por exemplo, um composto químico antiestática, por exemplo um composto catiônico, como por exemplo um composto de amônio quaternário pode ser adicionado ao material fibroso.

Em algumas modalidades, a estrutura, por exemplo, a bolsa é formada de um material que se dissolva em, um líquido tal como a água. Por exemplo, a estrutura pode ser formada a partir de um álcool de polivinil de tal forma que ela se dissolva quando em contato com um sistema a base de á- gua. Essas modalidades permitem que estruturas densificadas sejam adicio- nadas diretamente a soluções, que incluem, por exemplo, um microorganis- mo, sem primeiro liberando o conteúdo da estrutura, por exemplo, por corte.

OUTRAS MODALIDADES

Embora determinadas modalidades tenham sido descritas, ou- tras modalidades são possíveis. Embora algumas modalidades utilizem telas para prover o material fibroso desejável, em algumas modalidades, não são usadas telas para a fabricação dos materiais fibrosos desejados. Por exem- plo, em algumas modalidades, uma fonte de fibra é cisalhada entre um pri- meiro par de laminas que definem o primeiro intervalo, resultando em um material fibroso. O primeiro material fibroso é em seguida cisalhado entre um segundo par de Iaminas que definem um segundo intervalo que é menor do que o primeiro intervalo, resultando em um segundo material fibroso. Pro- cessos de varredura similares podem ser repetidos tantas vezes quanto de- sejados para a produção do material fibroso desejado que tenha as proprie- dades desejadas.

Em algumas modalidades, uma proporção de uma proporção média de comprimento para diâmetro do segundo material fibroso é de me- nos do quem 1,5.

Claims

1. Método para a fabricação de um combustível, o método com- preendendo: cisalhar uma fonte de fibra para prover um primeiro material fibroso; passando o primeiro material fibroso através de uma primeira tela tendo um tamanho médio de abertura de cerca 1,59 mm (0,0625 de po- legada) ou menos para a provisão de um segundo material fibroso; combinando o segundo material fibroso com uma bactéria e/ou enzima, a bactéria ou uma enzima utilizando o segundo material fibroso para a produção de um combustível que compreende hidrogênio, um álcool, um ácido orgânico e/ou um hidrocarboneto.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, no qual o álcool é selecionado a partir do grupo que consiste de metanol, etanol, propanol, iso- propanol, butanol, etileno glicol, propileno glicol, 1,4-butano diol, glicerina, e as misturas dos mesmos.

3. Método de acordo com a reivindicação 1, no qual o ácido or- gânico é selecionado a partir do grupo que consiste de ácido fórmico, ácido acético, ácido propiônico, ácido butírico, ácido valérico, ácido capróico, ácido palmítico, ácido esteárico, ácido oxálico, ácido malônico, ácido sucínico, áci- do glutárico, ácido oléico, ácido linoléico, ácido glicólico, ácido láctico, ácido γ-hidróxibutirico, e as misturas dos mesmos.

4. Método de acordo com a reivindicação 1, no qual o hidrocar- boneto é selecionado a partir do grupo que consiste de metano, etano, pro- pano, isobuteno, pentano, n-hexano, e as misturas dos mesmos.

5. Método de acordo com a reivindicação 1, no qual o segundo material fibroso tem uma área de superfície BET de mais do que cerca de 0,25 m2/g.

6. Método de acordo com a reivindicação 1, no qual o segundo material fibroso tem uma área de superfície BET de mais do que cerca de 1,25 m2/g.

7. Método de acordo com a reivindicação 1, no qual o segundo material fibroso tem uma porosidade de mais do que cerca de 85 por cento.

8. Método para a fabricação um combustível, o método compre- endendo: cisalhar uma fonte de fibra para a provisão de um primeiro mate- rial fibroso; e passar o primeiro material fibroso através de uma primeira tela que tenha um tamanho médio de abertura de cerca de 1,59 mm ou menos (0,0625 polegada) pata a provisão de um segundo material fibroso; hidrolisando o segundo material fibroso para prover um material hidrolisado; e combinando o material hidrolisado com bactéria e/ou enzima, a bactéria e/ou a enzima utilizando o material hidrolisado para a produção de um combustível que compreenda hidrogênio, um álcool, um ácido orgânico e/ou um hidrocarboneto.

9. Método para tornar mais densa uma composição fibrosa, o método compreendendo: cisalhar uma fonte de fibra para a provisão de um material fibro- so; combinando o material fibroso com uma bactéria e/ou enzima para prover uma composição de material fibroso; encapsulando a composição em um material substancialmente impermeável ao gás; e e removendo o gás preso a partir da composição encapsulada para tornar a composição mais densa.

10. Método de acordo com a reivindicação 9, no qual o material substancialmente impermeável ao gás é solúvel em água.

11. Método de acordo com a reivindicação 10, no qual te o mate- rial substancialmente impermeável ao gás está na forma de uma bolsa.

12. Método de acordo com a reivindicação 9, no qual depois da remoção do gás preso, o material fibroso tem uma densidade de volume de mais do que cerca de 0,6 g/cm3.