WO2024254664A1 - Processo de preparação de compósito termoplástico de polpa celulósica modificada com ceras ou com emulsão de polímeros, e compósito termoplástico - Google Patents

Processo de preparação de compósito termoplástico de polpa celulósica modificada com ceras ou com emulsão de polímeros, e compósito termoplástico Download PDF

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WO2024254664A1
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cellulose
pulp
polymer
thermoplastic
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Antonio José Felix De CARVALHO
Talita Rocha RIGOLIN
Bruna Papa SPADAFORA
Laura De Araujo HSIA
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Universidade de Sao Paulo USP
Suzano SA
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Universidade de Sao Paulo USP
Suzano SA
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    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J123/00—Adhesives based on homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Adhesives based on derivatives of such polymers
    • C09J123/02—Adhesives based on homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Adhesives based on derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C09J123/10—Homopolymers or copolymers of propene

Definitions

  • the present invention belongs to the field of thermoplastic composite materials and relates to a process for preparing a thermoplastic composite from cellulose pulp modified with waxes, or with polymer emulsions, and to a thermoplastic composite prepared from each of said processes.
  • Said thermoplastic composites present good dispersion characteristics of the cellulose fibers and better mechanical properties in relation to the synthetic thermoplastic polymer.
  • the modification of the cellulose pulp with waxes is carried out before obtaining the composite with the thermoplastic polymer and, thus, also provides benefits in relation to the processing of the thermoplastic composites.
  • Lignocellulosic materials can be used as fillers or as reinforcing agents in thermoplastic composites, and such materials have become important in polymer matrices due to their advantages over other inorganic or synthetic materials.
  • Eucalyptus or pine cellulose fibers can be subdivided into chemical, semi-chemical bleached and unbleached cellulose pulp, and have several advantages, such as low density, natural and renewable origin, low cost, and good mechanical properties.
  • chemical cellulose pulp is a commodity, composed mainly of cellulose and comes from a natural and renewable source, favoring interest in its use in a more sustainability-oriented approach.
  • cellulose is an attractive candidate for the development of materials due to its biocompatibility, biodegradability and possibility of chemical modification.
  • cellulose fiber has excellent properties, such as lightness, high mechanical strength, high modulus of elasticity and low linear thermal expansion, and its use in obtaining reinforced thermoplastic composites is strategic.
  • reinforced polymer composites with improved properties can replace conventional materials such as metals, plastics and wood in many types of applications, for example, the construction, packaging, automotive, furniture and aerospace industries.
  • WO 2000/076322 A1 discloses a cellulose composite composition including hydrophobic wax, anionic polymer and cellulose.
  • the composite composition is formed by coagulating, regenerating and drying a mixture consisting of hydrophobic wax emulsion, anionic polymer emulsion and viscose.
  • the composite thus formed has a hydrophobic surface with reduced adhesion to hydrophilic surfaces compared to regenerated cellulose alone, or compared to cellulose including only paraffin wax or cellulose including only anionic polymer.
  • Document US 2019/0023882 A1 relates to a thermoplastic resin composition containing a thermoplastic synthetic resin, cellulose in a content of 10 to 70 parts by mass relative to 100 parts by mass of the thermoplastic synthetic resin and an organic peroxide.
  • the document discloses that the process employing the organic peroxide as an additive is capable of dispersing the cellulose in a convenient and uniform manner in a resin with a high hydrophobic property and is also capable of improving the mechanical strength of the molded material that was formed by molding the resin composition obtained by the process.
  • document US 8,663,425 B2 refers to a method for manufacturing microfibrous cellulose composite sheets, which includes a process in which a polymer emulsion is mixed with an aqueous suspension including microfibrous cellulose, the mixed fluid is dehydrated in a porous base material through filtration and then dried. According to the document, it is possible to provide a manufacturing method in which a microfibrous cellulose composite sheet can be produced extremely efficiently, and the composite sheet obtained has excellent characteristics in terms of strength. [0012] Indeed, there are a number of challenges related to the processing of synthetic solid polymers, particularly with regard to compatibility with other components.
  • cellulose fiber is highly hydrophilic and therefore has low affinity for hydrophobic resins (such as polypropylene, polyethylene and the like), so that simple mechanical mixing through an extruder or similar method does not generate composites with good dispersion of the fibers and therefore with satisfactory mechanical properties.
  • hydrophobic resins such as polypropylene, polyethylene and the like
  • thermoplastic composite that combines two materials with different characteristics
  • the present invention relates to a new and inventive process for modifying cellulose pulp with polyolefin waxes (polyethylene and polypropylene), petroleum waxes or synthetic waxes, or with polymeric emulsions for the preparation of thermoplastic composite materials that present good dispersion characteristics, as well as improved mechanical properties in relation to the thermoplastic polymer.
  • the present invention also relates to a thermoplastic composite prepared from each of the said processes.
  • the present invention discloses a process for preparing thermoplastic composites of cellulose pulp modified with polyolefin, petroleum or synthetic waxes, or with polymer emulsions, and the thermoplastic composite prepared from each of said processes, for coating cellulose fibers, with low polarity polymeric materials, so that it presents good dispersion of the fibers and without the presence of fiber agglomerates, in addition to good mechanical properties.
  • the invention relates to a process for treating cellulose fibers with solid waxes, or with an emulsion of polymers or waxes, in which the cellulose fibers are modified so as to facilitate subsequent dispersion in a thermoplastic polymer, thus forming a composite containing cellulose and the thermoplastic polymer.
  • One embodiment of the invention relates to a process for preparing a thermoplastic composite of cellulose pulp modified with polyolefin, petroleum or synthetic waxes comprising the following steps: a) dewatering the wet pulp, microfibrillated cellulose (MFC) or nanofibrillated cellulose (NFC) by pressing and filtering; b) adding a wax to the dewatered pulp in a mixer; c) extruding the mixture from step b) generating a wax-treated pulp; d) drying the wax-treated pulp; e) processing and composting the material obtained in step d) with a thermoplastic resin; and f) obtaining a composite material.
  • MFC microfibrillated cellulose
  • NFC nanofibrillated cellulose
  • thermoplastic composite of cellulose pulp modified with polyolefin, petroleum or synthetic waxes in which the cellulose pulp treated with wax has a better compaction characteristic in relation to an untreated pulp, and this allows greater ease in feeding and processing the treated pulp.
  • Another embodiment of the invention relates to a process for preparing a thermoplastic composite of cellulose pulp modified with polymer emulsion or polyolefin wax emulsion, petroleum or synthetic, comprising the following steps: a) dewatering the wet pulp, microfibrillated cellulose (MFC) or nanofibrillated cellulose (NFC) by pressing and filtration; b) adding a polymer or wax emulsion to the dewatered pulp in a mixer, generating an emulsion-treated pulp; c) drying the emulsion-treated pulp; d) crushing and extruding the material obtained in step c) with a thermoplastic polymer; and e) obtaining a composite material.
  • MFC microfibrillated cellulose
  • NFC nanofibrillated cellulose
  • thermoplastic composite of cellulose pulp modified with polymer or wax emulsion in which the cellulose pulp treated with polymer or wax emulsion has good mechanical properties and good fiber dispersion characteristics in the polymer matrix compared to an untreated pulp.
  • the present invention relates to a new and inventive process for preparing thermoplastic composite materials and to a thermoplastic composite obtained from said process, in which said thermoplastic composite presents an increase in the modulus of elasticity, good dispersion characteristics, as well as improved mechanical properties in relation to the synthetic thermoplastic polymer, in which the cellulose present in the composite acts as a reinforcing agent in the thermoplastic matrix.
  • FIG. 1 is a flowchart illustrating the processes for preparing a thermoplastic composite material from cellulose pulp modified with waxes or polymer emulsion.
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating the process of preparing a thermoplastic composite material from wax-modified cellulose pulp.
  • FIG. 3 is a representative image of the starting material, i.e., a never-dried bleached Kraft eucalyptus pulp having a solids content of 15%.
  • FIGS. 4A-4B represent images of injection molded specimens of high density polyethylene (HDPE) composites with bleached Kraft eucalyptus pulps treated with paraffin wax or polyolefin wax.
  • HDPE high density polyethylene
  • FIG. 4A is an image of a HDPE composite with 18% bleached Kraft eucalyptus pulp treated with 15% paraffin wax.
  • FIG. 4B is an image of a HDPE composite with 18% bleached Kraft eucalyptus pulp treated with 15% polyethylene (PE) wax.
  • FIG. 5 is an illustrative image of the composite in pellet form after extrusion.
  • FIG. 6 is an illustrative image of a thin film pressed with a thickness of 0.5 mm from the extruded noodle of composition containing 18% cellulose, 4.5% paraffin wax compatibilized with 4% Licocene, 1% CaCOs and 72.5% HDPE.
  • FIG. 8A is a representative image of a blend of bleached Kraft Eucalyptus wet pulp having a solids content of 15% and polycaprolactone (PCL) emulsion having a solids content of 17.6% prior to drying, with a ratio of 80% cellulose and 20% PCL.
  • PCL polycaprolactone
  • FIG. 8B is a representative image of a mixture of wet bleached Kraft eucalyptus pulp and polycaprolactone (PCL) emulsion after drying, with up to 80% solids.
  • PCL polycaprolactone
  • FIG. 8C is a representative image of materials mixed prior to the composite extrusion step, with the following composition: 50% bleached Kraft eucalyptus pulp treated with PCL emulsion, 1% CaCOs, high density polyethylene (HDPE) and 4% compatibilizer (Licocene 6452).
  • FIGS. 9A-9D are images of injection molded specimens of high-density polyethylene (HDPE) composites with bleached Kraft eucalyptus pulps treated with polymer emulsions.
  • HDPE high-density polyethylene
  • FIG. 9D is an image of a HDPE composite with 50% bleached Kraft Eucalyptus pulp treated with PCL emulsion.
  • composite materials represent the union or combination of two different materials with the aim of forming a new material with specific characteristics and properties of the materials used.
  • the inventors of the present invention were unexpectedly able to obtain a method that can be used to prepare a thermoplastic composite with better dispersion characteristics, which can be observed from pressed films with 0.5 mm thickness where the absence of visible agglomerates indicates good dispersion, and better processing, in addition to more desirable mechanical properties of specific polymers and ensuring a good mixing of the polymer with waxes or with polymer emulsions.
  • treated pulp treated cellulose pulp
  • modified pulp modified cellulose pulp
  • the cellulose fiber is selected from the group consisting of cellulose pulp, microfibrillated cellulose (MFC) and nanofibrillated cellulose (NFC), originating from hardwood (short fiber), such as eucalyptus or softwood (long fiber), such as pine.
  • MFC microfibrillated cellulose
  • NFC nanofibrillated cellulose
  • pulp treatment cellulose treatment
  • fiber treatment pulp treatment
  • fiber modification fiber modification
  • cellulose modification cellulose modification
  • the process comprises the modification of cellulose in the form of chemical pulp, microfibrillated cellulose (MFC) or nanofibrillated cellulose (NFC) via extrusion with waxes, or with polymer emulsions, and its subsequent use as reinforcement in composites with thermoplastic resin.
  • MFC microfibrillated cellulose
  • NFC nanofibrillated cellulose
  • thermoplastic composites of cellulose pulp As indicated herein, the prior art already presents thermoplastic composites of cellulose pulp. However, it fails to disclose or suggest an environmentally friendly product, in which the cellulose pulp (or microfibrillated cellulose (MFC) or nanofibrillated cellulose (NFC)) is modified via an extrusion process with polyolefin, petroleum or synthetic waxes, or with polymer emulsions, so as to allow a better dispersion of the cellulose fibers in the polymer matrix.
  • MFC microfibrillated cellulose
  • NFC nanofibrillated cellulose
  • thermoplastic composite from cellulose pulp modified with waxes, or polymer or wax emulsions, allows obtaining a product with good mechanical properties for later use as reinforcement in a thermoplastic matrix.
  • the treatment of cellulose pulp with waxes allows for greater ease in processing and feeding into the extruder to prepare the thermoplastic composite due to the greater compaction provided by the wax.
  • a process for preparing composites of cellulose fibers and thermoplastic polymers is disclosed, in which the cellulose fiber in the form of pulp, microfibrillated cellulose or nanofibrillated cellulose is initially treated directly with waxes or emulsions of polymers or waxes, followed by drying and extrusion with the thermoplastic polymer matrix, in which ease of processing and/or high dispersion of the fibers is achieved.
  • This process uses a raw material from a renewable source as reinforcement, which guarantees an environmentally friendly character of the process of the present invention in relation to processes already existing in the state of the art and which use a non-renewable raw material, such as, for example, glass fibers, talc, among others.
  • the process for preparing thermoplastic composite from cellulose pulp modified with polyolefin, petroleum and synthetic waxes comprises the following steps: a) dewatering the wet pulp or nanofibrillated cellulose (NFC) by pressing and filtering; b) adding a wax to the dewatered pulp in a mixer; c) extruding the mixture from step b) generating a wax-treated pulp; d) drying the wax-treated pulp; e) processing and composting the material obtained in step d) with a thermoplastic resin; and f) obtaining a composite material.
  • NFC nanofibrillated cellulose
  • a compatibilizer is used in step e).
  • the compatibilizer is from the class of polypropylene copolymers functionalized with maleic anhydride with an acidity of 37 - 45 mgKOH/g corresponding to 8 - 12% maleic anhydride, such as, for example, Licocene 6452.
  • Compatibilizing agents with other maleic anhydride contents including copolymers with styrene, acrylate and ethylene can also be used, since they have the same function.
  • compatibilizers are: Orevac CA 100(PP-g-MA), Synthomer G-3015, Epolene E25, E-43 and E-43P, Orevac 18732 RBP, among others.
  • the wet pulp, microfibrillated cellulose (MFC) or nanofibrillated cellulose (NFC) of step a) has a solids content of at least 10%, originating from hardwood such as eucalyptus or softwood such as pine.
  • the solids content of the wet pulp or NFC is in the range of 10 to 15%. More preferably, the solids content of the wet pulp or NFC is 15%.
  • the wet cellulose pulp is a chemical or semi-chemical pulp, bleached or unbleached, mechanical pulp, thermomechanical pulp, chemical-thermomechanical pulp, enzymatic pulp, among others.
  • the wet cellulose pulp is a bleached Kraft eucalyptus pulp.
  • the wet pulp, microfibrillated cellulose (MFC) or nanofibrillated cellulose (NFC) is dewatered by pressing and filtering until the solid content is as high as possible, preferably until the solid content is greater than about 25%.
  • these materials are obtained from bleached eucalyptus pulp wet Kraft pulp.
  • the wax added to the dewatered pulp from step b) is in the form of flakes, shavings, or powder, and may be a polyolefin wax such as polyethylene and polypropylene, oxidized or not, petroleum wax such as micro or macro paraffin wax or paraffin, or synthetic wax such as Fisher-Tropsch wax.
  • a polyolefin wax such as polyethylene and polypropylene, oxidized or not, petroleum wax such as micro or macro paraffin wax or paraffin, or synthetic wax such as Fisher-Tropsch wax.
  • Modification of fibers with waxes in the form of flakes, shavings or powder presents a difficulty in mixing due to the flow characteristics of the cellulose pulp.
  • modification of the pulp with waxes is carried out in the presence of water and at a temperature suitable for melting the wax and thus coating the cellulose fibers in mixing step b).
  • the wax added to the cellulose pulp is in the proportion of 5 to 15% wax relative to dry cellulose.
  • the mixer in step b) is a solids mixer, such as a ribom blender, or similar.
  • the extruder used in step c) is a twin-screw extruder with a degassing zone and the extrusion temperature is in the range of 80 ° C to 200 ° C.
  • the extrusion temperature is in the range of 90 ° C to 130 ° C.
  • drying step d) is performed in a hot air counterflow dryer and, optionally, a vacuum drying chamber may be used at the extruder outlet.
  • the fibers are dispersed.
  • the material obtained after drying step d) has a residual water content in the range of 15 to 25%.
  • the thermoplastic resin of step e) is a polyolefin.
  • the polyolefin is selected from the group consisting of high-density polyethylene (HDPE), low-density polyethylene (LDPE), linear low-density polyethylene (LLDPE), polypropylene (PP), and copolymers of propylene and ethylene.
  • the material obtained in step e) is subjected to a processing step, in which the material can be mixed with the polyolefin or added directly into the addition hopper or by side feeding, for example, via a side-feeder.
  • the processing is carried out in a twin-screw extruder with a granulation system in the head to generate the composite material with excellent dispersion of the cellulosic fibers.
  • the process consists of modifying cellulose pulp (or microfibrillated cellulose (MFC), or nanofibrillated cellulose (NFC)), never dried, with low water content, via extrusion with waxes and its subsequent direct use as reinforcement in a thermoplastic matrix.
  • MFC microfibrillated cellulose
  • NFC nanofibrillated cellulose
  • thermoplastic composite obtained from the modification of cellulose pulp with waxes through an extrusion process.
  • the wax-treated cellulose pulp has better compaction characteristics than untreated pulp, and this allows for greater ease in feeding the treated pulp into the extruder and its processing.
  • thermoplastic composite of cellulose pulp modified with waxes of the present invention is a composite of cellulose fiber in a polymer matrix, in which the cellulose fiber is a cellulose pulp, microfibrillated cellulose (MFC) or nanofibrillated cellulose (NFC) that acts as a reinforcing agent, that is, it is related to the mechanical properties of thermoplastic polymers.
  • MFC microfibrillated cellulose
  • NFC nanofibrillated cellulose
  • the starting material for obtaining the thermoplastic composite is a eucalyptus pulp obtained by the Kraft process, bleached but never dried, which has a solids content of at least 10%.
  • Coating cellulose fibers with low polarity materials such as polymers allows for improved dispersion of the fibers in the polymer matrix.
  • modification of the cellulose pulp with waxes also allows for improved processing of the thermoplastic composite due to the greater compaction provided by the wax.
  • thermoplastic composite of cellulose pulp modified with waxes presents improvements in mechanical properties in relation to synthetic polymers.
  • the wax-modified cellulose pulp thermoplastic composite exhibits improved elastic modulus, tensile strength, and elongation at break relative to a synthetic polymer.
  • the process for preparing a thermoplastic composite of polymer emulsion-modified cellulose pulp comprises the following steps: a) dewatering the wet pulp, microfibrillated cellulose (MFC) or nanofibrillated cellulose (NFC) by pressing and filtering; b) adding a polymer or wax emulsion to the wet pulp in a mixer generating an emulsion-treated pulp; c) drying the emulsion-treated pulp; d) grinding and extruding the material obtained in step c) with a thermoplastic polymer; and e) obtaining a composite material.
  • MFC microfibrillated cellulose
  • NFC nanofibrillated cellulose
  • a compatibilizer is used in step d).
  • the compatibilizer is from the class of propylene copolymers functionalized with maleic anhydride, such as Licocene 6452.
  • propylene copolymers functionalized with maleic anhydride are: Orevac CA 100(PP-g-MA), Synthomer G-3015, Epolene E25, E-43 and E-43P, Orevac 18732 RBP, among others.
  • the wet pulp, microfibrillated cellulose (MFC) or nanofibrillated cellulose (NFC) of step a) has a solids content of at least 10%, originating from hardwood such as eucalyptus or softwood such as pine.
  • the solids content of the wet pulp, MFC or NFC is in the range of 10 to 15%. More preferably, the solids content of the wet pulp, MFC or NFC is 13.7%.
  • the wet cellulose pulp is a chemical or semi-chemical pulp, bleached or unbleached, mechanical pulp, thermomechanical, chemical-thermomechanical, enzymatic pulp, among others.
  • the wet cellulose pulp is a bleached Kraft eucalyptus pulp.
  • the wet pulp, microfibrillated cellulose (MFC) or nanofibrillated cellulose (NFC) is dewatered by pressing and filtering until the solid content is as high as possible, preferably until the solid content is greater than about 25%.
  • the material is already dispersed and coats the cellulose fibers immediately in the mixing step b).
  • the emulsion is added to the pulp via a pump, being a synthetic polymer or paraffin wax emulsion.
  • the synthetic polymer or wax emulsion is added at a solids content of 15 to 60% directly to the wet pulp.
  • the solids content of the emulsion is in the range of 15 to 40%. More preferably, the solids content of the emulsion is in the range of 15 to 30%.
  • the polymer In the case of polymer emulsion, the polymer must be from the non-caking category, for example, polycaprolactone (PCL), polyhydroxybutyrate (PHB), polyvinyl acetate (PVAC), among others.
  • PCL polycaprolactone
  • PHB polyhydroxybutyrate
  • PVAC polyvinyl acetate
  • the wax is a polyolefin wax (polyethylene or polypropylene), petroleum waxes such as paraffins, micro paraffinic waxes and macro paraffinic waxes and synthetic waxes such as Fisher-Tropsch.
  • the mixer in step b) is a solids mixer such as a ribom blender, or similar.
  • the drying step c) is carried out by passing a current of hot air, but at a temperature below the melting point of the polymer or wax that make up the emulsion.
  • the material obtained in step d) is subjected to a processing step, in which the dry material is crushed or dismembered, and then extruded in a twin-screw extruder with a degassing zone with a thermoplastic polymer to generate the composite material with excellent dispersion of the cellulosic fibers.
  • the thermoplastic polymer of step d) is a polyolefin.
  • the polyolefin is selected from the group consisting of high density polyethylene (HDPE), low density polyethylene (LDPE), linear low density polyethylene (LLDPE), polypropylene (PP), and copolymers of propylene and ethylene.
  • the process consists of modifying cellulose pulp (or microfibrillated cellulose (MFC) or nanofibrillated cellulose (NFC)), never dried, with low water content, via extrusion with polymer emulsions, and its subsequent direct use as reinforcement in a thermoplastic matrix.
  • MFC microfibrillated cellulose
  • NFC nanofibrillated cellulose
  • thermoplastic composite obtained from the modification of cellulose pulp with synthetic polymer emulsions through an extrusion process.
  • Cellulose pulp treated with polymer or wax emulsion has a higher modulus of elasticity, in addition to good mechanical properties and good fiber dispersion characteristics in the polymer matrix compared to untreated pulp.
  • thermoplastic composite of cellulose pulp modified with polymer or wax emulsion of the present invention is a composite of cellulose fiber in a polymer matrix, in which the cellulose fiber is a cellulose pulp, microfibrillated cellulose (MFC) or nanofibrillated cellulose (NFC) that acts as a reinforcing agent, that is, it is related to the mechanical properties of thermoplastic polymers.
  • MFC microfibrillated cellulose
  • NFC nanofibrillated cellulose
  • the starting material for obtaining the thermoplastic composite of the present invention is a never-dried bleached Kraft eucalyptus pulp that has a solids content of at least 10%.
  • Coating cellulose fibers with low polarity materials such as polymers allows for improved dispersion of the fibers in the polymer matrix.
  • thermoplastic composite of cellulose pulp modified with polymer emulsion presents improvements in mechanical properties in relation to synthetic polymers.
  • thermoplastic composite of the present invention exhibits improved elastic modulus, tensile strength, and elongation at break relative to a synthetic polymer.
  • Example 1 Process for preparing thermoplastic composite from cellulose pulp modified with waxes
  • thermoplastic composite of cellulose pulp modified with waxes The following is a process for preparing a thermoplastic composite of cellulose pulp modified with waxes. [01 10] The process consists of modifying never-dried Kraft eucalyptus cellulose pulp with low water content, via extrusion with polyolefin or paraffin waxes and its subsequent direct use as reinforcement in a thermoplastic matrix.
  • a solid wax in the form of flakes, shavings or powder is then added to this material (dewatered pulp) in a conventional mixer for solid materials, such as a ribbon blender or similar.
  • the wax may be a polyolefin wax (e.g. polyethylene or polypropylene), petroleum waxes (paraffin, and micro and macro paraffinic waxes) and synthetic waxes such as Fischer-Tropsch, and also ethylene and propylene copolymer waxes, stearic waxes, etc.).
  • Wax should be used in a proportion of 5 to 15% wax in relation to dry cellulose.
  • the material is then extruded in a twin-screw extruder with a degassing zone, generating material that must be dried in a dryer with a counterflow of hot air, and a vacuum drying chamber can optionally be used at the extruder outlet.
  • thermoplastic resin preferably a polyolefin
  • the material can be mixed with polyolefin or added via side-feeder. Processing should preferably be carried out in a twin-screw extruder with a granulation system in the head to generate the composite material with excellent dispersion of the cellulosic fibers, as seen in FIG. 6, where it is possible to verify the absence of visible agglomerates in pressed film with a thickness of 0.5 mm.
  • Example 2 Composition of exemplary formulations of high-density polyethylene (HDPE) composites with wax-treated pulps
  • HDPE high-density polyethylene
  • HDPE with wax-treated pulps as identified in Table 1 above, tensile mechanical property tests were performed in accordance with ASTM D638 or equivalent to evaluate and compare the results obtained for thermoplastic composites of wax-modified cellulose pulp in relation to the results obtained for the synthetic thermoplastic polymer.
  • the test speed was 10 mm/min.
  • Table 2 illustrates the results of the mechanical properties of the tested samples of the synthetic polymer and of the exemplary formulations of thermoplastic composites with wax-treated pulps, specifically in relation to the elastic modulus (GPa), tensile strength (MPa) and elongation at break (%) of each of these samples.
  • Table 2 Mechanical properties in tension
  • Example 4 Process for preparing thermoplastic composite from cellulose pulp modified with polymer emulsion
  • thermoplastic composite of cellulose pulp modified with polymer emulsion The following is a process for preparing a thermoplastic composite of cellulose pulp modified with polymer emulsion.
  • the process consists of modifying the “total” or partial cellulose pulp that has never been dried with a low water content, via extrusion with an emulsion of a synthetic polymer and its subsequent direct use as reinforcement in a thermoplastic matrix.
  • PCL caprolactone polymer emulsion
  • a solid content of 25 to 60% is added directly to the wet pulp.
  • the emulsion is 20% PCL with a cellulose base (i.e., the mixture has 80% cellulose/20% PCL).
  • the material is dried by passing a current of hot air, but at a temperature below the melting point of PCL.
  • the dry material is then crushed or dismembered and then extruded in a twin screw extruder with a degassing zone with the thermoplastic polymer (preferably a polyolefin), to generate a composite material with excellent dispersion of the cellulosic fibers.
  • the thermoplastic polymer preferably a polyolefin
  • Example 5 Composition of exemplary formulations of high-density polyethylene (HDPE) composites with eucalyptus pulps treated with emulsions
  • HDPE high-density polyethylene
  • Table 3 indicates the components and their respective proportions in each of the exemplary formulations.
  • Table 4 illustrates the results of the mechanical properties of the tested samples of the synthetic polymer and of the exemplary formulations of thermoplastic composites with pulps. treated with emulsions, specifically in relation to the elastic modulus (GPa), tensile strength (MPa) and elongation at break (%) of each of these samples.
  • GPa elastic modulus
  • MPa tensile strength
  • % elongation at break

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Abstract

A presente invenção objetiva prover processo de preparação de compósito termoplástico a partir de polpa de celulose modificada com ceras, ou com emulsões de polímeros, e um compósito termoplástico preparado a partir de cada um dos referidos processos. O processo se aplica à modificação da celulose na forma de polpa química, celulose microfibrilada (MFC) ou celulose nanofibrilada (NFC) via extrusão com ceras, ou com emulsão de polímeros, e a sua posterior utilização como reforço em compósitos com resina termoplástica.

Description

PROCESSO DE PREPARAÇÃO DE COMPÓSITO TERMOPLÁSTICO DE POLPA CELULÓSICA MODIFICADA COM CERAS OU COM EMULSÃO DE POLÍMEROS, E COMPÓSITO TERMOPLÁSTICO
CAMPO TÉCNICO
[0001 ] A presente invenção pertence ao campo de materiais compósitos termoplásticos e se refere a um processo de preparação de compósito termoplástico a partir de polpa de celulose modificada com ceras, ou com emulsões de polímeros, e a um compósito termoplástico preparado a partir de cada um dos referidos processos. Os referidos compósitos termoplásticos apresentam boas características de dispersão das fibras de celulose e melhores propriedades mecânicas em relação ao polímero termoplástico sintético. A modificação da polpa de celulose com ceras é realizada antes da obtenção do compósito com o polímero termoplástico e, assim, também proporciona benefícios com relação ao processamento dos compósitos termoplásticos.
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO
[0002] No contexto atual em que a sustentabilidade tem ganhado cada vez mais relevância, tem sido intensificada a busca por compósitos termoplásticos que consistam em materiais de alta qualidade e de fontes renováveis, em que a substituição de polímeros sintéticos por polímeros naturais é particularmente vantajosa.
[0003] Os materiais lignocelulósicos podem ser usados como preenchedores ou como agente de reforço em compósitos termoplásticos, e tais materiais têm se tornado importantes no que diz respeito a matrizes poliméricas devido às suas vantagens com relação a outros materiais inorgânicos ou sintéticos. A adição de cargas minerais e fibras sintéticas que tem como objetivo melhorar as propriedades mecânicas, leva a uma redução do conteúdo não renovável.
[0004] As fibras de celulose de eucalipto ou pinus podem ser subdivididas em polpa celulósica química, semi-química branqueada e não branqueada, e apresentam diversas vantagens, tais como baixa densidade, origem natural e renovável, baixo custo, e boas propriedades mecânicas.
[0005] Além disso, a polpa química de celulose é uma commodity, composta majoritariamente de celulose e é proveniente de uma fonte natural e renovável, favorecendo o interesse pela sua utilização em uma abordagem mais voltada para a sustentabilidade.
[0006] Nesse sentido, a celulose é um candidato atraente para o desenvolvimento de materiais devido à sua biocompatibilidade, biodegradabilidade e possibilidade de modificação química. Especificamente, a fibra de celulose possui excelentes propriedades, como leveza, elevada resistência mecânica, alto módulo de elasticidade e baixa expansão térmica linear, e seu uso na obtenção de compósitos termoplásticos reforçados é estratégico.
[0007] Da mesma forma, compósitos poliméricos reforçados com propriedades melhoradas podem substituir materiais convencionais tais como metais, plásticos e madeira em muitos tipos de aplicação, por exemplo, as indústrias de construção, de embalagens, automobilística, de móveis e aeroespacial.
[0008] Além disso, a utilização de aditivos no processamento de polímeros é comum. No entanto, o uso de ceras para melhorar o rendimento, propriedades físicas e processamento do polímero ainda apresentam diversas barreiras, principalmente devido à baixa compatibilidade entre a cera e o polímero termoplástico sintético.
[0009] O documento WO 2000/076322 A1 revela uma composição de compósito de celulose incluindo cera hidrofóbica, polímero aniônico e celulose. A composição de compósito é formada pela coagulação, regeneração e secagem de uma mistura constituída por emulsão de cera hidrofóbica, emulsão de polímero aniônico e viscose. O compósito assim formado tem uma superfície hidrofóbica com adesão reduzida a superfícies hidrofílicas em comparação à celulose apenas regenerada, ou em comparação com celulose incluindo apenas cera de parafina ou celulose apenas incluindo polímero aniônico.
[0010] O documento US 2019/0023882 A1 está relacionado a uma composição de resina termoplástica contendo uma resina sintética termoplástica, celulose no teor de 10 a 70 partes em massa em relação a 100 partes em massa da resina sintética termoplástica e um peróxido orgânico. O documento revela que o processo empregando o peróxido orgânico como aditivo é capaz de dispersar a celulose de maneira conveniente e uniforme em uma resina com uma alta propriedade hidrofóbica e também é capaz de melhorar a resistência mecânica do material moldado que foi formado pela moldagem da composição de resina obtida pelo processo.
[001 1 ] E ainda, o documento US 8,663,425 B2 refere-se a um método para fabricação de folhas de compósito de celulose microfibrosa, que inclui um processo no qual uma emulsão de polímero é misturada com uma suspensão aquosa incluindo celulose microfibrosa, o fluido misturado é desidratado em um material de base poroso através de filtração e depois seco. De acordo com o documento, é possível fornecer um método de fabricação no qual uma folha de compósito de celulose microfibrosa pode ser produzida de forma extremamente eficiente, e a folha de compósito obtida apresenta excelentes características em termos de resistência. [0012] De fato, há uma série de desafios relacionados ao processamento de polímeros sólidos sintéticos, principalmente no que diz respeito à compatibilidade com outros componentes.
[0013] Particularmente, a fibra de celulose é altamente hidrofílica e, portanto, tem baixa afinidade por resinas hidrofóbicas (como polipropileno, polietileno e similares), de modo que a simples mistura mecânica através de uma extrusora ou método semelhante não gera compósitos com boa dispersão das fibras e, portanto, com propriedades mecânicas satisfatórias.
[0014] Assim, considerando que a polpa de celulose é um material hidrofílico, ou seja, possui afinidade com a água, e que polímeros sintéticos são hidrofóbicos, ou seja, são resistentes à água, o preparo de um material compósito termoplástico que combine um elemento hidrofílico e um elemento hidrofóbico ainda é um desafio.
[0015] Nesse sentido, a produção de um compósito contendo fibra de celulose e uma resina termoplástica com alta propriedade hidrofóbica, como polipropileno, polietileno e similares representa um grande desafio devido à baixa propriedade de dispersão da fibra de celulose, o que torna muito difícil a formação de um compósito com propriedades adequadas.
[0016] Adicionalmente, existem diversos problemas que estão associados com essa dispersão não- uniforme de fibras de celulose em uma matriz polimérica. De fato, a polpa de celulose se aglomera e, assim, a dispersão de uma matriz polimérica em um material apoiar apresenta dificuldades de processamento com relação à obtenção de uma boa compatibilidade e à ancoragem das fibras de celulose com a matriz polimérica para proporcionar boas características das propriedades mecânicas.
[0017] Além disso, quanto menor for a quantidade de polímero na mistura fibra de celulose/polímero, mais difícil se torna dispersar a fibra celulósica na matriz polimérica.
[0018] Por sua vez, à medida que a quantidade de fibra aumenta, mais viscosa a mistura fibra/polímero se torna, sendo, portanto, mais difícil mover as fibras dentro da matriz polimérica para proporcionar a dispersão.
[0019] Assim, ainda é necessário um processo de preparação de um compósito termoplástico que junte dois materiais com características diferentes. Neste contexto, é vantajoso o desenvolvimento de novas alternativas de processo de preparação de materiais compósitos que combinem componentes altamente hidrofílicos, tal como a polpa de celulose, e componentes hidrofóbicos, tal como polímeros, de modo a facilitar a dispersão de uma matriz polimérica em um material apoiar. [0020] Portanto, a presente invenção se refere a um novo e inventivo processo de modificação da polpa de celulose com ceras de poliolefinas (polietileno e polipropileno), ceras de petróleo ou ceras sintéticas, ou com emulsões poliméricas para a preparação de materiais compósitos termoplásticos que apresentam boas características de dispersão, assim como propriedades mecânicas melhoradas em relação ao polímero termoplástico. A presente invenção também está relacionada a um compósito termoplástico preparado a partir de cada um dos referidos processos.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
[0021 ] A presente invenção divulga um processo para preparação de compósitos termoplásticos de polpa celulósica modificada com ceras de poliolefinas, de petróleo ou sintéticas, ou com emulsões de polímeros, e o compósito termoplástico preparado a partir de cada um dos referidos processos, para revestimento de fibras de celulose, com materiais poliméricos de baixa polaridade, de modo que apresente boa dispersão das fibras e sem a presença de aglomerados de fibras, além de boas propriedades mecânicas.
[0022] Especificamente, a invenção se refere a um processo de tratamento das fibras de celulose com ceras sólidas, ou com emulsão de polímeros ou de ceras, em que as fibras de celulose são modificadas, de modo a facilitar a posterior dispersão em um polímero termoplástico, formando assim um compósito contendo celulose e o polímero termoplástico.
[0023] Uma modalidade da invenção se remete a um processo de preparação de compósito termoplástico de polpa celulósica modificada com ceras de poliolefinas, de petróleo ou sintéticas que compreende as seguintes etapas: a) desaguar a polpa úmida, celulose microfibrilada (MFC) ou celulose nanofibrilada (NFC) por prensagem e filtração; b) adicionar uma cera à polpa desaguada em um misturador; c) extrudar a mistura proveniente da etapa b) gerando uma polpa tratada com cera; d) secar a polpa tratada com cera; e) processar e compostar o material obtido na etapa d) com uma resina termoplástica; e f) obter um material compósito.
[0024] Em uma outra modalidade da invenção, é descrito um compósito termoplástico de polpa celulósica modificada com ceras de poliolefinas, de petróleo ou sintéticas, em que a polpa de celulose tratada com cera apresenta uma melhor característica de compactação em relação a uma polpa não tratada, e isso permite uma maior facilidade na alimentação e processamento da polpa tratada. [0025] Uma outra modalidade da invenção se remete a um processo de preparação de compósito termoplástico de polpa celulósica modificada com emulsão de polímeros ou emulsão de ceras de poliolefinas, de petróleo ou sintéticas, que compreende as seguintes etapas: a) desaguar a polpa úmida, celulose microfibrilada (MFC) ou celulose nanofibrilada (NFC) por prensagem e filtração; b) adicionar uma emulsão de polímeros ou de cera à polpa desaguada em um misturador gerando uma polpa tratada com emulsão; c) secar a polpa tratada com emulsão; d) triturar e extrudar o material obtido na etapa c) com um polímero termoplástico; e e) obter um material compósito.
[0026] Em uma outra modalidade da invenção, é descrito um compósito termoplástico de polpa celulósica modificada com emulsão de polímeros ou de ceras, em que a polpa de celulose tratada com emulsão de polímeros ou de cera apresenta boas propriedades mecânicas e boa característica de dispersão da fibra na matriz de polímeros em comparação a uma polpa não tratada.
[0027] Portanto, a presente invenção se refere a um novo e inventivo processo de preparação de materiais compósitos termoplásticos e a um compósito termoplástico obtido a partir do referido processo, em que o referido compósito termoplástico apresenta aumento do módulo de elasticidade, boas características de dispersão, assim como propriedades mecânicas melhoradas em relação ao polímero termoplástico sintético, em que a celulose presente no compósito atua como agente de reforço na matriz termoplástica.
BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS
[0028] Para auxiliar na identificação das principais características do processo de preparação de um compósito termoplástico e do compósito termoplástico obtido a partir do referido processo, são apresentadas algumas figuras as quais se faz referência, conforme se segue:
[0029] A FIG. 1 é um fluxograma ilustrativo dos processos de preparação de um material compósito termoplástico de polpa celulósica modificada com ceras ou com emulsão de polímeros.
[0030] A FIG. 2 é um fluxograma ilustrativo do processo de preparação de um material compósito termoplástico de polpa celulósica modificada com ceras.
[0031 ] A FIG. 3 é uma imagem representativa do material de partida, ou seja, uma polpa de eucalipto Kraft branqueada nunca seca com um teor de 15% de sólidos. [0032] As FIGs. 4A-4B representam imagens dos corpos de prova moldados por injeção de compósitos de polietileno de alta densidade (PEAD) com as polpas de eucalipto Kraft branqueadas tratadas com cera parafínica ou cera de poliolefina.
[0033] A FIG. 4A é uma imagem de um compósito de PEAD com 18% de polpa de eucalipto Kraft branqueada tratada com 15% de cera parafínica.
[0034] A FIG. 4B é uma imagem de um compósito de PEAD com 18% de polpa de eucalipto Kraft branqueada tratada com 15% de cera de polietileno (PE).
[0035] A FIG. 5 é uma imagem ilustrativa do compósito na forma de peletes após a extrusão.
[0036] A FIG. 6 é uma imagem ilustrativa de filme fino prensado com espessura de 0,5 mm a partir do macarrão extrudado de composição contendo 18% de celulose, 4,5% de cera parafínica compatibilizado com 4% de Licocene, 1% de CaCOs e 72,5% de PEAD.
[0037] A FIG. 7 é um fluxograma ilustrativo do processo de preparação de um material compósito termoplástico de polpa celulósica de eucalipto Kraft branqueada modificada com emulsão de polímeros.
[0038] A FIG. 8A é uma imagem representativa de uma mistura de polpa úmida de eucalipto Kraft branqueada com um teor de 15% de sólidos e emulsão de policaprolactona (PCL) com um teor de 17,6% de sólidos antes da secagem, com uma proporção de 80% de celulose e 20% de PCL.
[0039] A FIG. 8B é uma imagem representativa de uma mistura de polpa úmida de eucalipto Kraft branqueada e emulsão de policaprolactona (PCL) após secagem, com até 80% de sólidos.
[0040] A FIG. 8C é uma imagem representativa de materiais misturados previamente à etapa de extrusão do compósito, com a seguinte composição: 50% de polpa de eucalipto Kraft branqueada tratada com emulsão de PCL, 1 % de CaCOs, polietilento de alta densidade (PEAD) e 4% de compatibilizante (Licocene 6452).
[0041 ] As FIGs. 9A-9D representam imagens dos corpos de prova moldados por injeção de compósitos de polietileno de alta densidade (PEAD) com as polpas de eucalipto Kraft branqueadas tratadas com emulsões de polímeros.
[0042] A FIG. 9A é uma imagem de um compósito de PEAD com 18% de polpa de eucalipto Kraft branqueada tratada com emulsão de PCL.
[0043] A FIG. 9B é uma imagem de um compósito de PEAD com 18% de polpa de eucalipto Kraft branqueada tratada com emulsão de cera parafínica. [0044] A FIG. 9C é uma imagem de um compósito de PEAD com 36% de polpa de eucalipto Kraft branqueada tratada com emulsão de PCL.
[0045] A FIG. 9D é uma imagem de um compósito de PEAD com 50% de polpa de eucalipto Kraft branqueada tratada com emulsão de PCL.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
[0046] Em particular, materiais compósitos representam a união ou combinação de dois materiais diferentes com o objetivo de formar um novo material com características e propriedades específicas dos materiais utilizados.
[0047] Apesar da conhecida dificuldade relacionada à incompatibilidade de compostos hidrofílicos (celulose) com compostos hidrofóbicos (polímeros sintéticos), os inventores da presente invenção inesperadamente foram capazes de obter um método que pode ser empregado para preparar um compósito termoplástico com melhores características de dispersão, que podem ser observadas a partir de filmes prensados com 0,5 mm de espessura onde a ausência de aglomerados visíveis indica boa dispersão, e melhor processamento, além de propriedades mecânicas mais desejáveis de polímeros específicos e assegurar uma boa mistura do polímero com ceras ou com emulsões de polímeros.
[0048] Os termos “polpa tratada”, “polpa de celulose tratada” “polpa modificada” e “polpa de celulose modificada” são intercambiáveis entre si e devem ser entendidos como a polpa de celulose que passou por um tratamento, em que as fibras de celulose foram modificadas, de modo que o compósito obtido a partir dos processos da presente invenção apresente melhores características de dispersão e processamento.
[0049] A fibra de celulose é selecionada a partir do grupo consistindo em polpa de celulose, celulose microfibrilada (MFC) e celulose nanofibrilada (NFC), oriundos de madeira de fibra dura (fibra curta), tal como eucalipto ou madeira de fibra mole (fibra longa), tal como pinus.
[0050] De maneira similar, os termos “tratamento da polpa”, “tratamento das fibras”, “modificação da polpa”, “modificação das fibras” e “modificação da celulose” também são intercambiáveis entre si e devem ser entendidos como o processo de tratamento da polpa de celulose, em que as fibras de celulose são modificadas através de seu revestimento, de modo a melhorar a dispersão das fibras na matriz polimérica.
[0051 ] A presente invenção se refere a um processo de preparação de compósito termoplástico a partir de polpa de celulose modificada com ceras de poliolefinas, de petróleo ou sintéticas, ou com emulsões de polímeros sintéticos, e a um compósito termoplástico preparado a partir de cada um dos referidos processos.
[0052] O processo compreende a modificação da celulose na forma de polpa química, celulose microfibrilada (MFC) ou celulose nanofibrilada (NFC) via extrusão com ceras, ou com emulsões de polímeros, e a sua posterior utilização como reforço em compósitos com resina termoplástica.
[0053] Especificamente, o referido compósito termoplástico apresenta boas características de dispersão das fibras de celulose, melhores propriedades mecânicas, aumento do módulo de elasticidade, além de apresentar benefícios de processamento em relação ao polímero termoplástico sintético.
[0054] Conforme aqui indicado, a técnica anterior já apresenta compósitos termoplásticos de polpa de celulose. No entanto, ela falha em revelar ou sugerir um produto ambientalmente amigável, em que a polpa de celulose (ou celulose microfibrilada (MFC) ou celulose nanofibrilada (NFC)) é modificada via processo de extrusão com ceras de poliolefinas, de petróleo ou sintéticas, ou com emulsões de polímeros, de modo a permitir uma melhor dispersão das fibras de celulose na matriz polimérica.
[0055] De forma surpreendente, os inventores do presente pedido desenvolveram um processo de preparação de um compósito termoplástico que combina a polpa de celulose de eucalipto Kraft, ou seja, um componente altamente hidrofílico, com um polímero termoplástico, um componente hidrofóbico, sem os problemas de incompatibilidade e de dificuldade de dispersão conhecidos no estado da técnica.
[0056] O tratamento da polpa de celulose com cera ou emulsão de polímeros proporciona a modificação das fibras de celulose através do revestimento das mesmas com um material de baixa polaridade, tal como um polímero, permitindo uma boa característica de dispersão das fibras na matriz polimérica.
[0057] Assim, o processo de preparação de compósito termoplástico a partir de polpa de celulose modificada com ceras, ou emulsões de polímeros ou de ceras, permite a obtenção de um produto com boas características de propriedades mecânicas para posterior utilização como reforço em matriz termoplástica.
[0058] E ainda, o tratamento da polpa celulósica com ceras permite uma maior facilidade no processamento e alimentação na extrusora para preparo do compósito termoplástico devido à maior compactação proporcionada pela cera. [0059] Particularmente, é revelado um processo para preparação de compósitos de fibras de celulose e polímeros termoplásticos, em que a fibra de celulose na forma de polpa, celulose microfibrilada ou celulose nanofibrilada inicialmente é tratada diretamente com ceras ou emulsões de polímeros ou de ceras, seguida por secagem e extrusão com a matriz de polímero termoplástico, em que uma facilidade no processamento e/ou elevada dispersão das fibras é alcançada.
[0060] Tal processo emprega como reforço uma matéria-prima proveniente de uma fonte renovável, o que garante um caráter ambientalmente amigável do processo da presente invenção em relação aos processos já existentes no estado da técnica e que fazem uso de uma matéria-prima não renovável, tal como, por exemplo, as fibras de vidro, talco, entre outros.
[0061 ] Em uma primeira concretização, o processo de preparação de compósito termoplástico de polpa celulósica modificada com ceras de poliolefinas, de petróleo e sintéticas compreende as seguintes etapas: a) desaguar a polpa úmida ou celulose nanofibrilada (NFC) por prensagem e filtração; b) adicionar uma cera à polpa desaguada em um misturador; c) extrudar a mistura proveniente da etapa b) gerando uma polpa tratada com cera; d) secar a polpa tratada com cera; e) processar e compostar o material obtido na etapa d) com uma resina termoplástica; e f) obter um material compósito.
[0062] Opcionalmente, é utilizado um compatibilizante na etapa e). Preferencialmente, o compatibilizante é da classe dos copolímeros de polipropileno funcionalizados com anidrido maleico com acidez de 37 - 45 mgKOH/g correspondente a 8 - 12% de anidrido maleico, como, por exemplo, o Licocene 6452. Agentes compatibilizantes com outros teores de anidrido maleico, incluindo copolímeros com estireno, acrilato e etileno também podem ser empregados, uma vez que tem a mesma função.
[0063] Outros exemplos de compatibilizante são: Orevac CA 100(PP-g-MA), Synthomer G-3015, Epolene E25, E-43 e E-43P, Orevac 18732 RBP, entre outros.
[0064] Em algumas concretizações a polpa úmida, celulose microfibrilada (MFC) ou celulose nanofibrilada (NFC) da etapa a) apresenta um teor de sólidos de pelo menos 10%, oriundos de madeira dura como eucalipto ou madeira mole como pinus. Em concretizações preferenciais, o teor de sólidos da polpa úmida ou NFC está na faixa de 10 a 15%. Mais preferencialmente, o teor de sólidos da polpa úmida ou NFC é de 15%. [0065] Em algumas concretizações, a polpa úmida de celulose é uma polpa química ou semi- química, branqueada ou não, polpa mecânica, termomecânica, químico-termomecânica, polpa enzimática, entre outras. Preferencialmente, a polpa úmida de celulose é uma polpa de eucalipto Kraft branqueada.
[0066] Em algumas concretizações, a polpa úmida, celulose microfibrilada (MFC) ou celulose nanofibrilada (NFC) é desaguada por prensagem e filtração até que o teor de sólido seja o maior possível, preferivelmente, até que o teor de sólidos seja maior que cerca de 25%. Preferencialmente, esses materiais são obtidos a partir da polpa Kraft úmida de celulose de eucalipto branqueada.
[0067] Em algumas concretizações, a cera adicionada à polpa desaguada da etapa b) está na forma de flocos, raspas, ou pó, podendo ser uma cera de poliolefinas como polietileno e polipropileno oxidada ou não, cera de petróleo como cera parafínica micro ou macro ou ainda parafina, ou cera sintética como cera Fisher-Tropsch.
[0068] A modificação das fibras com ceras sob a forma de flocos, raspas ou pó apresenta uma dificuldade na mistura devido às características de fluxo da polpa celulósica. Assim, a modificação da polpa com ceras é realizada na presença de água e sob temperatura adequada para fundir a cera e, assim, revestir as fibras de celulose na etapa de mistura b).
[0069] Em concretizações preferenciais, a cera sintética é selecionada a partir do grupo consistindo em cera parafínica, cera parafínica microcristalina, cera parafínica macro, cera de polipropileno e seus copolímeros com etileno, cera de polietileno, cera de polietileno oxidado, parafina, esteárica, cera sintética Fisher Tropsch, entre outras.
[0070] Em algumas concretizações, a cera adicionada à polpa de celulose está na proporção de 5 a 15% de cera em relação à celulose seca.
[0071 ] Em algumas concretizações, o misturador da etapa b) é um misturador para sólidos, como por exemplo do tipo ribom blender, ou similar.
[0072] Em algumas concretizações, a extrusora utilizada na etapa c) é de rosca dupla com zona de degasagem e a temperatura de extrusão é compreendida na faixa de 802C a 2002C. Preferencialmente, a temperatura de extrusão está na faixa de 902C a 1302C.
[0073] Em algumas concretizações, a etapa de secagem d) é realizada em um secador com contrafluxo de ar quente e, opcionalmente, pode ser usada uma câmara de secagem a vácuo na saída da extrusora.
[0074] Após a secagem da polpa tratada, as fibras estão dispersas. [0075] Em algumas concretizações, o material obtido após a etapa de secagem d) apresenta um teor residual de água na faixa de 15 a 25%.
[0076] Em algumas concretizações, a resina termoplástica da etapa e) é uma poliolefina. Em concretizações preferenciais, a poliolefina é selecionada a partir do grupo consistindo em polietileno de alta densidade (PEAD), polietileno de baixa densidade (PEBD), polietileno linear de baixa densidade (PELBD), poliproprileno (PP) e copolímeros de propileno e etileno.
[0077] Em algumas concretizações, o material obtido na etapa e) é submetido a uma etapa de processamento, em que o material pode ser misturado à poliolefina ou adicionado diretamente no funil de adição ou por alimentação lateral, por exemplo, via side-feeder. Em concretizações preferenciais, o processamento é realizado em uma extrusora de rosca dupla com sistema de granulação na cabeça para gerar o material compósito com excelente dispersão das fibras celulósicas.
[0078] De acordo com a presente invenção, o processo consiste na modificação da polpa de celulose (ou celulose microfibrilada (MFC), ou celulose nanofibrilada (NFC)), nunca seca, com baixo teor de água, via extrusão com ceras e o seu posterior emprego direto como reforço em matriz termoplástica.
[0079] Uma outra concretização da presente invenção refere-se a um compósito termoplástico obtido a partir da modificação de polpa celulósica com ceras através de um processo de extrusão.
[0080] A polpa de celulose tratada com cera apresenta uma melhor característica de compactação em relação a uma polpa não tratada, e isso permite uma maior facilidade na alimentação da polpa tratada na extrusora e o seu processamento.
[0081 ] O compósito termoplástico de polpa de celulose modificada com ceras da presente invenção é um compósito de fibra de celulose em uma matriz polimérica, em que a fibra de celulose é uma polpa de celulose, celulose microfibrilada (MFC) ou celulose nanofibrilada (NFC) que atua como agente de reforço, ou seja, está relacionada a propriedades mecânicas dos polímeros termoplásticos.
[0082] O material de partida para obtenção do compósito termoplástico é uma polpa de eucalipto obtida pelo processo Kraft, branqueada nunca seca que possui um teor de sólidos de pelo menos 10%.
[0083] O revestimento das fibras de celulose, com materiais de baixa polaridade, tais como polímeros, permite uma dispersão melhorada das fibras na matriz polimérica. [0084] Além disso, a modificação da polpa de celulose com ceras também permite um processamento melhorado do compósito termoplástico devido à maior compactação proporcionada pela cera.
[0085] Assim, o compósito termoplástico de polpa celulósica modificada com ceras apresenta melhorias nas propriedades mecânicas em relação aos polímeros sintéticos.
[0086] Especificamente, o compósito termoplástico de polpa de celulose modificada com ceras apresenta módulo elástico, resistência à tração e alongamento na ruptura melhorados em relação a um polímero sintético.
[0087] Em uma outra concretização, o processo de preparação de compósito termoplástico de polpa celulósica modificada com emulsão de polímeros compreende as seguintes etapas: a) desaguar a polpa úmida, celulose microfibrilada (MFC) ou celulose nanofibrilada (NFC) por prensagem e filtração; b) adicionar uma emulsão de polímeros ou de cera à polpa úmida em um misturador gerando uma polpa tratada com emulsão; c) secar a polpa tratada com emulsão; d) triturar e extrudar o material obtido na etapa c) com um polímero termoplástico; e e) obter um material compósito.
[0088] Opcionalmente, é utilizado um compatibilizante na etapa d). Preferencialmente, o compatibilizante é da classe dos copolímeros de propileno funcionalizados com anidrido maleico, como por exemplo o Licocene 6452. Outros exemplos de copolímeros de propileno funcionalizados com anidrido maleico são: Orevac CA 100(PP-g-MA), Synthomer G-3015, Epolene E25, E-43 e E- 43P, Orevac 18732 RBP, entre outros.
[0089] Em algumas concretizações a polpa úmida, celulose microfibrilada (MFC) ou celulose nanofibrilada (NFC) da etapa a) apresenta um teor de sólidos de pelo menos 10%, oriundos de madeira dura como eucalipto ou madeira mole como pinus. Em concretizações preferenciais, o teor de sólidos da polpa úmida, MFC ou NFC está na faixa de 10 a 15%. Mais preferencialmente, o teor de sólidos da polpa úmida, MFC ou NFC é de 13,7%.
[0090] Em algumas concretizações, a polpa úmida de celulose é uma polpa química ou semi- química, branqueada ou não, polpa mecânica, termomecânica, químico-termomecânica, polpa enzimática, entre outras. Preferencialmente, a polpa úmida de celulose é uma polpa de eucalipto Kraft branqueada. [0091 ] Em algumas concretizações, a polpa úmida, celulose microfibrilada (MFC) ou celulose nanofibrilada (NFC) é desaguada por prensagem e filtração até que o teor de sólido seja o maior possível, preferivelmente, até que o teor de sólidos seja maior que cerca de 25%.
[0092] No processo de tratamento da polpa celulósica com emulsões de polímeros, o material já está disperso e reveste as fibras de celulose imediatamente na etapa de mistura b).
[0093] Em algumas concretizações, a emulsão é adicionada à polpa através de uma bomba, sendo uma emulsão de polímero sintético ou de cera parafínica.
[0094] A emulsão de polímero sintético ou de cera é adicionada com teor de sólido de 15 a 60% diretamente na polpa úmida. Em concretizações preferenciais, o teor de sólidos da emulsão está na faixa de 15 a 40%. Mais preferencialmente, o teor de sólidos da emulsão está na faixa de 15 a 30%.
[0095] No caso da emulsão de polímero, o polímero deve ser da categoria dos não aglomerantes, por exemplo, policaprolactona (PCL), polihidroxibutirato (PHB), poliacetato de vinila (PVAC), entre outros. No caso da emulsão de cera, a cera é uma cera de poliolefinas (polietileno ou polipropileno), ceras de petróleo como parafinas, ceras parafínicas micro e ceras parafínicas macro e ceras sintéticas como Fisher-Tropsch.
[0096] Em algumas concretizações, o misturador da etapa b) é um misturador para sólidos como do tipo ribom blender, ou similar.
[0097] Em algumas concretizações, a etapa de secagem c) é realizada por passagem de corrente de ar quente, porém em temperatura abaixo do ponto de fusão do polímero ou da cera que compõem a emulsão.
[0098] Em algumas concretizações, o material obtido na etapa d) é submetido a uma etapa de processamento, em que o material seco é triturado ou desmembrado, e então extrudado em uma extrusora de rosca dupla com zona de degasagem com um polímero termoplástico para gerar o material compósito com excelente dispersão das fibras celulósicas.
[0099] Em algumas concretizações, o polímero termoplástico da etapa d) é uma poliolefina. Em concretizações preferenciais, a poliolefina é selecionada a partir do grupo consistindo em polietileno de alta densidade (PEAD), polietileno de baixa densidade (PEBD), polietileno linear de baixa densidade (PELBD), poliproprileno (PP) e copolímeros de propileno e etileno.
[0100] De acordo com a presente invenção, o processo consiste na modificação da polpa de celulose (ou celulose microfibrilada (MFC) ou celulose nanofibrilada (NFC)), nunca seca, com baixo teor de água, via extrusão com emulsões poliméricas, e o seu posterior emprego direto como reforço em matriz termoplástica.
[0101 ] Uma outra concretização da presente invenção refere-se a um compósito termoplástico obtido a partir da modificação de polpa celulósica com emulsões de polímeros sintéticos através de um processo de extrusão.
[0102] A polpa de celulose tratada com emulsão de polímeros ou de cera apresenta maior módulo de elasticidade, além de boas propriedades mecânicas e boa característica de dispersão da fibra na matriz de polímeros em comparação a uma polpa não tratada.
[0103] O compósito termoplástico de polpa de celulose modificada com emulsão de polímeros ou de cera da presente invenção é um compósito de fibra de celulose em uma matriz polimérica, em que a fibra de celulose é uma polpa de celulose, celulose microfibrilada (MFC) ou celulose nanofibrilada (NFC) que atua como agente de reforço, ou seja, está relacionada a propriedades mecânicas dos polímeros termoplásticos.
[0104] O material de partida para obtenção do compósito termoplástico da presente invenção é uma polpa de eucalipto Kraft branqueada nunca seca que possui um teor de sólidos de pelo menos 10%.
[0105] O revestimento das fibras de celulose, com materiais de baixa polaridade, tais como polímeros, permite uma dispersão melhorada das fibras na matriz polimérica.
[0106] Assim, o compósito termoplástico de polpa celulósica modificada com emulsão de polímeros apresenta melhorias nas propriedades mecânicas em relação aos polímeros sintéticos.
[0107] Especificamente, o compósito termoplástico da presente invenção apresenta módulo elástico, resistência à tração e alongamento na ruptura melhorados em relação a um polímero sintético.
EXEMPLOS
[0108] Os exemplos a seguir, descritos detalhadamente, servem para ilustrar concretizações da presente invenção sem possuir, porém, caráter limitativo ao escopo de proteção desta.
Exemplo 1 - Processo de preparação de compósito termoplástico de polpa celulósica modificada com ceras
[0109] A seguir é apresentado um processo de preparação de um compósito termoplástico de polpa celulósica modificada com ceras. [01 10] O processo consiste na modificação da polpa de celulose de eucalipto Kraft nunca seca com baixo teor de água, via extrusão com ceras de poliolefinas ou parafínicas e o seu posterior emprego direto como reforço em matriz termoplástica.
[01 1 1 ] No processo, a polpa úmida Kraft branqueada de eucalipto, celulose microfibrilada ou celulose nanofibrilada de eucalipto (com teor de sólidos (TS) de 10 - 15%) é desaguada por prensagem e filtração até teor de sólido máximo possível (maior do que cerca de 25%).
[01 12] A esse material (polpa desaguada), é então adicionada uma cera sólida na forma de flocos, raspas ou pó em misturador convencional para materiais sólidos do tipo ríbom blender ou similar. A referida cera pode ser uma cera de poliolefinas (p.ex. polietileno ou polipropileno), ceras de petróleo (parafina, e parafínicas micro e macro) e ceras sintéticas tais como Fischer-Tropsch, e também ceras de copolímeros de etileno e propileno, esteáricas, etc).
[01 13] A cera deve ser usada na proporção de 5 a 15% de cera em relação à celulose seca.
[01 14] O material é então extrudado em extrusora de rosca dupla com zona de degasagem gerando material que deve ser seco em secador com contrafluxo de ar quente, sendo que opcionalmente pode ser usada uma câmara de secagem à vácuo na saída da extrusora.
[01 15] O material obtido após secagem com residual de água de 15 a 25%, é triturado e compostado com a resina termoplástica (preferencialmente uma poliolefina).
[01 16] Para o processamento, o material pode ser misturado à poliolefina ou adicionado via alimentação lateral (side-feeder). O processamento deve ser preferencialmente realizado em extrusora de rosca dupla com sistema de granulação na cabeça para gerar o material compósito com excelente dispersão das fibras celulósicas, conforme visualizado na FIG. 6, onde é possível verificar a ausência de aglomerados visíveis em filme prensado com espessura de 0,5 mm.
Exemplo 2 - Composição das formulações exemplificativas dos compósitos de polietileno de alta densidade (PEAD) com polpas tratadas com ceras
[01 17] A seguir é apresentada uma tabela ilustrativa com a composição de algumas formulações de compósitos de PEAD com polpas tratadas com cera, que foram preparadas de acordo com a presente invenção. As formulações foram preparadas com diferentes tipos e proporções de cera, assim como diferentes proporções de polpa e com presença e ausência de compatibilizante. Para a cera, foram utilizadas cera parafínica, cera de polietileno e para o compatibilizante, foi utilizado o compatibilizante Licocene 6452. [01 18] A Tabela 1 indica os componentes e as respectivas proporções em cada uma das formulações exemplificativas.
Tabela 1
Figure imgf000018_0001
Exemplo 3 - Resultados de Teste de Propriedades Mecânicas em Tração [01 19] Após a finalização do desenvolvimento das formulações exemplificativas de compósitos de
PEAD com polpas tratadas com cera, conforme identificadas na Tabela 1 acima, foram realizados testes das propriedades mecânicas em tração de acordo com a norma ASTM D638 ou equivalente para avaliar e comparar os resultados obtidos para os compósitos termoplásticos de polpa de celulose modificada com ceras em relação aos resultados obtidos para o polímero termoplástico sintético. A velocidade do ensaio foi de 10 mm/min.
[0120] A Tabela 2 abaixo ilustra os resultados das propriedades mecânicas das amostras testadas do polímero sintético e das formulaçãos exemplificativas de compósitos termoplásticos com polpas tratadas com cera, especificamente em relação ao módulo elástico (GPa), à resistência à tração (MPa) e ao alongamento na ruptura (%) de cada uma dessas amostras. Tabela 2: Propriedades mecânicas em tração
Figure imgf000018_0002
Figure imgf000019_0001
Exemplo 4 - Processo de preparação de compósito termoplástico de polpa celulósica modificada com emulsão de polímeros
[0121 ] A seguir é apresentado um processo de preparação de um compósito termoplástico de polpa celulósica modificada com emulsão de polímeros.
[0122] O processo consiste na modificação da polpa de celulose “total” ou parcial nunca seca com baixo teor de água, via extrusão com emulsão de um polímero sintético e o seu posterior emprego direto como reforço em matriz termoplástica.
[0123] No processo, a polpa úmida Kraft de eucalipto branqueada, celulose microfibrilada ou celulose nanofibrilada de eucalipto (com teor de sólidos (TS) de 10 - 15%) é desaguada por prensagem e filtração até teor de sólido máximo possível (maior do que cerca de 25%).
[0124] Em misturador convencional do tipo ríbom blender ou similar, é adicionada uma emulsão de polímero caprolactona (PCL), com um teor de sólido de 25 a 60% diretamente na polpa úmida. A emulsão é de 20% de PCL com base de celulose (ou seja, a mistura possui 80% celulose/20% PCL). Após a mistura, o material é seco por passagem de corrente de ar quente, porém em temperatura abaixo do ponto de fusão do PCL.
[0125] O material seco é então triturado ou desmembrado e então extrudado em extrusora de rosca dupla com zona de degasagem com o polímero termoplástico (preferencialmente uma poliolefina), para gerar um material compósito com excelente dispersão das fibras celulósicas.
Exemplo 5 - Composição das formulações exemplificativas dos compósitos de polietileno de alta densidade (PEAD) com polpas de eucalipto tratadas com emulsões
[0126] A seguir é apresentada uma tabela ilustrativa com a composição de algumas formulações de compósitos de PEAD com polpas químicas branqueadas de eucalipto tratadas com emulsões, que foram preparadas de acordo com a presente invenção. As formulações foram preparadas com diferentes tipos e proporções de emulsão, assim como diferentes proporções de polpa, e com presença e ausência de surfactantes. [0127] Adicionalmente, todas as formulações foram preparadas com a adição de um compatibilizante no teor de 4% p/p e de carbonato de cálcio (CaCOs) no teor de 1% p/p.
[0128] Para a emulsão, foram utilizadas emulsões de polímero sintético (PCL) ou emulsão de cera parafínica com ponto de fusão de 60/65 °C e teor de sólidos de 60%, e para o compatibilizante, foi utilizado o compatibilizante comercial Licocene PP-g-MA 6452 PF = 134 2C (copolímero de polipropileno cera graftizado com anidrido maleico com índice de acidez de 37 a 45 mgKOH/g).
[0129] A Tabela 3 indica os componentes e as respectivas proporções em cada uma das formulações exemplificativas.
Tabela 3
Figure imgf000020_0001
Exemplo 6 - Resultados de Teste de Propriedades Mecânicas em Tração
[0130] Após a finalização do desenvolvimento das formulações exemplificativas de compósitos de PEAD com polpas tratadas com emulsões, conforme identificadas na Tabela 3 acima, foram realizados testes das propriedades mecânicas em tração de acordo com a norma ASTM D638 ou equivalente para avaliar e comparar os resultados obtidos para os compósitos termoplásticos de polpa de celulose modificada com emulsões em relação aos resultados obtidos para o polímero termoplástico sintético. A velocidade do ensaio foi de 10 mm/min.
[0131 ] A Tabela 4 abaixo ilustra os resultados das propriedades mecânicas das amostras testadas do polímero sintético e das formulaçãos exemplificativas de compósitos termoplásticos com polpas tratadas com emulsões, especificamente em relação ao módulo elástico (GPa), à resistência à tração (MPa) e ao alongamento na ruptura (%) de cada uma dessas amostras.
Tabela 4: Propriedades mecânicas em tração
Figure imgf000021_0001
[0132] Entende-se que, quando uma faixa de parâmetros é fornecida, todos os números inteiros e faixas dentro dessa faixa, e décimos e centésimos, também são fornecidos pelas modalidades. Por exemplo, “5-10%” inclui 5%, 6%, 7%, 8%, 9% e 10%; 5,0%, 5,1 %, 5, 2%....9, 8%, 9,9% e 10,0%; e 5,00%, 5,01%, 5,02%....9,98%, 9,99% e 10,00%, bem como, por exemplo, 6-9%, 5,1 %-9,9% e 5,01 %-9,99%. Da mesma forma, quando uma lista é apresentada, salvo indicação contrária, deve ser entendido que cada elemento individual dessa lista e cada combinação de componentes dessa lista é uma modalidade separada. Por exemplo, “1 , 2, 3, 4 e 5” abrange, entre inúmeras modalidades, 1 ; 2; 3; 1 e 2; 3 e 5; 1 , 3 e 5; e 1 , 2, 4 e 5.
[0133] Deve-se compreender que as concretizações descritas acima são meramente ilustrativas e que diversas modificações podem ser realizadas por um técnico no assunto às mesmas sem que se afaste do escopo da presente invenção. Consequentemente, a presente invenção não deve ser considerada limitada às concretizações exemplificativas descritas no presente pedido. Ainda, a presente divulgação pode incluir matéria não reivindicada no momento, mas que pode ser reivindicada no futuro em combinação com ou separadamente das características ora reivindicadas.

Claims

REIVINDICAÇÕES
1 . Processo de preparação de compósito termoplástico de polpa celulósica modificada com ceras caracterizado pelo fato de que compreende as seguintes etapas: a) desaguar a polpa úmida, celulose microfibrilada (MFC) ou celulose nanofibrilada (NFC) por prensagem e filtração; b) adicionar uma cera à polpa desaguada em um misturador; c) extrudar a mistura proveniente da etapa b) gerando uma polpa tratada com cera; d) secar a polpa tratada com cera; e) processar e compostar o material obtido na etapa d) com uma resina termoplástica; e f) obter um material compósito.
2. Processo de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado pelo fato de que é utilizado um compatibilizante na etapa e).
3. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizado pelo fato de que a polpa úmida, celulose microfibrilada (MFC) ou celulose nanofibrilada (NFC) da etapa a) apresenta um teor de sólidos de pelo menos 10%.
4. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o teor de sólidos após a prensagem e filtração da etapa a) é maior que cerca de 25%.
5. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a cera adicionada à polpa desaguada da etapa b) está na forma de flocos, raspas ou pó.
6. Processo de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a cera é selecionada a partir do grupo consistindo em cera de poliolefina, como cera de polietileno e cera de polipropileno, cera parafínica, cera de petróleo, como cera parafínica micro e macro, cera de copolímeros de etileno e propileno, esteáricas, cera sintética do tipo Fischer-Tropsch, entre outras.
7. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a cera adicionada à polpa de celulose está na proporção de 5 a 15% de cera em relação à celulose seca.
8. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que a temperatura de extrusão da etapa c) é compreendida na faixa de 802C a 2002C.
9. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que a etapa de secagem d) é realizada em um secador com contrafluxo de ar quente.
10. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que uma câmara de secagem a vácuo é utilizada na saída da extrusora.
1 1 . Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que as fibras de celulose estão dispersas após a etapa d) de secagem da polpa tratada com cera.
12. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 1 1 , caracterizado pelo fato de que o teor residual de água após a etapa de secagem d) está na faixa de 15 a 25%.
13. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que a resina termoplástica da etapa e) é uma poliolefina selecionada a partir do grupo consistindo em polietileno de alta densidade (PEAD), polietileno de baixa densidade (PEBD), polietileno linear de baixa densidade (PELBD), poliproprileno (PP) e copolímeros de etileno e propileno.
14. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma etapa de processamento adicional após a etapa e) em uma extrusora
15. Processo de preparação de compósito termoplástico de polpa celulósica modificada com emulsão de polímeros caracterizado pelo fato de que compreende as seguintes etapas: a) desaguar a polpa úmida, celulose microfibrilada (MFC) ou celulose nanofibrilada (NFC) por prensagem e filtração; b) adicionar uma emulsão de polímeros à polpa úmida em um misturador gerando uma polpa tratada com emulsão; c) secar a polpa tratada com emulsão; d) triturar e extrudar o material obtido na etapa c) com um polímero termoplástico; e e) obter um material compósito.
16. Processo de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que é utilizado um compatibilizante na etapa d).
17. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 15 a 16, caracterizado pelo fato de que a emulsão adicionada à polpa úmida da etapa b) é uma emulsão de polímero sintético ou de cera.
18. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 15 a 17, caracterizado pelo fato de que a emulsão de polímeros sintéticos é selecionada a partir do grupo consistindo em emulsão de policaprolactona (PCL) ou emulsão de cera de poliolefina, como cera de polietileno e cera de polipropileno, cera parafínica, cera de petróleo, como cera parafínica micro e macro, esteáricas, cera sintética do tipo Fischer-Tropsch, entre outras.
19. Compósito termoplástico obtido pelo processo conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado pelo fato de que compreende um polímero termoplástico sintético e fibra de celulose modificada com ceras.
20. Compósito termoplástico de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que a cera é selecionada a partir do grupo consistindo em cera parafínica, cera de polietileno, cera de polipropileno, cera de copolímero de etileno e propileno, parafinas e esteáricas.
21. Compósito termoplástico obtido pelo processo conforme definido em qualquer uma das reivindicações 15 a 18, caracterizado pelo fato de que compreende um polímero termoplástico sintético e fibra de celulose modificada com emulsão de polímeros ou de cera.
22. Compósito termoplástico de acordo com a reivindicação 21 , caracterizado pelo fato de que o polímero da emulsão é da categoria dos não aglomerantes.
23. Compósito termoplástico de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que o polímero é selecionado a partir do grupo consisitindo em policaprolactona (PCL), polihidroxibutirato (PHB) e poliacetato de vinila (PVAC).
24. Compósito termoplástico ode acordo com a reivindicação 21 , caracterizado pelo fato de que a cera da emulsão é uma cera parafínica, cera de polietileno, cera de polipropileno, entre outras.
25. Compósito termoplástico de acordo com qualquer uma das reivindicações 19 a 24, caracterizado pelo fato de que a fibra de celulose é selecionada a partir do grupo consistindo em polpa de celulose, celulose microfibrilada (MFC) e celulose nanofibrilada (NFC).
26. Compósito termoplástico de acordo com qualquer uma das reivindicações 19 a 25, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um compatibilizante.
27. Compósito termoplástico de acordo com qualquer uma das reivindicações 19 a 26, caracterizado pelo fato de que o polímero termoplástico sintético é uma poliolefina selecionada a partir do grupo consistindo em polietileno de alta densidade (PEAD), polietileno de baixa densidade (PEBD), polietileno linear de baixa densidade (PELBD), poliproprileno (PP) e copolimeros de etileno e propileno.
28. Compósito termoplástico de acordo com qualquer uma das reivindicações 19 a 27, caracterizado pelo fato de que apresenta dispersão melhorada das fibras celulósicas em relação a um polímero termoplástico sintético.
29. Compósito termoplástico de acordo com qualquer uma das reivindicações 19 a 28, caracterizado pelo fato de que apresenta ainda apresenta propriedades mecânicas melhoradas em relação a um polímero sintético, que são selecionadas a partir do grupo que consiste em módulo elástico, resistência à tração e alongamento na ruptura.
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