dissertação
Cellulosic nanofibril and nanoclay as coating on paper substrate for packaging
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Universidade Federal de Lavras
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Departamento de Ciências Florestais
Programa de Pós-Graduação
Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Biomateriais
Agência de fomento
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Tipo de impacto
Áreas Temáticas da Extenção
Objetivos de Desenvolvimento Sustentável
Dados abertos
Resumo
O objetivo deste trabalho foi avaliar os efeitos do revestimento por aspersão de nanofibrilas de celulose (CNF) e nanoargila (NC) na gramatura, espessura, resistência à tração, taxa de transmissão de vapor de água (WVTR) e molhabilidade dos papéis revestidos. As suspensões de CNF e uma mistura de CNF e NC (CNF/NC) foram pulverizadas sobre uma superfície de papel Kraft extensível de 60 g/m². Os papéis revestidos foram secos a 100 ± 5 ° C durante 3 h. Os papéis foram revestidos com 60 g/m² de NFC/NC em 5 camadas (L5), 40 g/m² de NFC/NC em 4 camadas (L4), 30g/m² com NFC/NC em 3 camadas (L3) e 10g/m² de NFC em 1 camada (L2), Os tratamentos foram comparados com os papeis sack kraft de 60 g/m²(C60), 80 g/m²(C80) e 120 g/m²(C120). Imagens de microscopia eletrônica de varredura mostraram que a aplicação de camadas de nanofibrilas celulósicas e nanoargila contribuíram para a redução da taxa de permeabilidade de vapor de água (4%; 17%; 14% e 14% da redução de WVTR para L2, L3, L4 e C60, respectivamente), porém os resultados do ângulo de contato mostraram um aumento de 4% da molhabilidade da superfície revestida com NFC e de 1% da superfície revestida com NFC/NC em comparação com C60. Todos os tratamentos apresentam redução da resistência à tração em comparação à C60. No entanto, ao comparar com C120 observou-se aumento de 66% da resistência à tração para L2, 43, 75% para L3,e redução de 18% para L5, já o tratamento L4 apresentou o mesmo valor que C120. Ao analisar o módulo de elasticidade, observou-se que L2 e L3 obtiveram os maiores valores, em comparação com C60, houve aumento de 56% e 38% para L2 e L3, respectivamente, porém houve redução de 7% para L4 e de 30% para L5, comparados com C60. Também foi observado redução do alongamento da ruptura (60%, 50%, 50% e 40% para L2, L3, L4 e L5, respectivamente) em comparação com C60. Assim, os resultados mecânicos e de barreira demonstram o potencial do uso de NFC e NC como revestimento de papel para confecção de embalagens multicamadas.
Abstract
The objective of this work was evaluate the effects of cellulose nanofibrils (CNF) and nanoclay (NC) spray coating on basis weight, thickness, tensile strength, water vapor transmission rate (WVTR), and wettability of the coated papers. Suspensions of CNF and a mixture of CNF and NC (CNF/NC) were sprayed on a 60 g/m² extensible kraft paper surface as base substrate. Coated papers were oven dried at 100±5°C for 3 h. Coated papers with addiction of 60g/m² of CNF/NC with 5 layers (L5), 40 g/m² of CNF/NC with 4 layers (L4), 30g/m² with CNF/NC in 3 layers (L3) and 10g/m² of CNF with 1 Layer (L2) was produced and compared with uncoated 60 g/m² (C60) , 80 g/m² (C80) and 120 g/m² (C120) papers. Scanning electron microscopy images showed that the application of layers of cellulosic nanofibrils and nanoaclay contributed to the reduction of the WVTR (4%; 17%; 14% and 14% of WVTR decrease to L2, L3, L4 and C60, respectively), however contact angle results showed a wettability increase of CNF (4%) and CNF/NC(1%) coated surface with C60. When compared with C60, all treatments presented decrease of tensile strength. However, when compared with C120, it was observed a increase of 66% of tensile strength for L2, 44% for L3, a decrease of 18% for L5. L4 reached ate the same value of tensile strength divided by basis weight than C120. L2 and L3 achieved highest values of elastic modulus, was observed a increase of 56% and 38%, when compared with C60, for L2 and L3 respectively, while it was observed 7% of decrease for L4 and 30% for L5. Also was observed a elongation at break decrease (60%; 50%; 50% and 40% to L2, L3, L4 and L5, respectively) in comparison with uncoated paper references. Thus mechanical and barrier results demonstrate the effectiveness of CNF and NC use as coating for paper to confection of multilayer package.
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Citação
OLIVEIRA, M. L. C. Cellulosic nanofibril and nanoclay as coating on paper substrate for packaging. 2017. 79 p. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Biomateriais)-Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2017.