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Adesivo PVAc/NFC para laminação de papel kraft: otimização de dosagem e impacto no desempenho mecânico

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Dados abertos

Resumo

O presente trabalho foi estruturado em duas partes complementares. A primeira consistiu na elaboração de um referencial teórico sobre adesivos à base de poli(acetato de vinila) (PVAc), nanofibrilas de celulose (NFC) e laminados multicamadas de papel kraft, abordando aspectos relacionados à adesão, formação da linha de cola, mecanismos de reforço, propriedades mecânicas e influência da nanocelulose em sistemas adesivos aquosos. A segunda parte correspondeu à avaliação experimental do desempenho mecânico e físico de laminados multicamadas de papel kraft produzidos com adesivo PVAc modificado com nanofibrilas de celulose contendo lignina residual. Foram preparadas formulações contendo 0 % (controle), 1 % e 1,5 % (m/m, base seca) de NFC, dispersas mecanicamente em adesivo PVAc comercial e aplicadas entre vinte folhas de papel kraft de 200 g·m⁻², formando laminados com 19 linhas de cola. Após cura em temperatura ambiente por sete dias, os corpos de prova foram submetidos a ensaios de flexão em quatro pontos para determinação do módulo de ruptura (MOR), do limite de proporcionalidade (LOP) e do módulo de elasticidade (MOE), além de ensaios de absorção de água após 1 h e 24 h de imersão. Os resultados indicaram que a incorporação de NFC não promoveu aumento estatisticamente significativo da resistência à flexão nem da rigidez dos laminados nas condições avaliadas. O tratamento contendo 1 % de NFC apresentou comportamento mecânico próximo ao controle, além de menor dispersão dos resultados, indicando maior uniformidade do sistema adesivo. Em contrapartida, o tratamento contendo 1,5 % de NFC apresentou redução do LOP e tendência de diminuição do MOR e do MOE, sugerindo antecipação do término do regime elástico linear em maiores teores de reforço. Em relação à absorção de água, não foram observadas diferenças estatisticamente significativas entre os tratamentos após 1 h e 24 h de imersão. Os resultados sugerem que, na faixa de teores estudada, a NFC contendo lignina residual não foi suficiente para modificar significativamente o comportamento higroscópico do sistema PVAc/papel kraft. Conclui-se que a incorporação de NFC ao adesivo PVAc permite modular o equilíbrio entre rigidez, deformabilidade e uniformidade mecânica dos laminados multicamadas de papel kraft, embora os efeitos observados dependam fortemente do teor de reforço, da dispersão fibrilar e das condições de processamento do adesivo.

Abstract

The present study was structured into two complementary parts. The first consisted of the development of a theoretical framework on poly(vinyl acetate) (PVAc)-based adhesives, cellulose nanofibrils (CNF), and multilayer kraft paper laminates, addressing aspects related to adhesion, glue-line formation, reinforcement mechanisms, mechanical properties, and the influence of nanocellulose on aqueous adhesive systems. The second part consisted of the experimental evaluation of the mechanical and physical performance of multilayer kraft paper laminates produced with PVAc adhesive modified with cellulose nanofibrils containing residual lignin. Formulations containing 0% (control), 1%, and 1.5% (w/w, dry basis) CNF were mechanically dispersed into a commercial PVAc adhesive and applied between twenty sheets of 200 g·m⁻² kraft paper, forming laminates with 19 glue lines. After curing at room temperature for seven days, the specimens were subjected to four-point bending tests to determine the modulus of rupture (MOR), limit of proportionality (LOP), and modulus of elasticity (MOE), as well as water absorption tests after 1 h and 24 h of immersion. The results indicated that CNF incorporation did not promote statistically significant increases in flexural strength or stiffness of the laminates under the evaluated conditions. The formulation containing 1% CNF exhibited mechanical behavior close to that of the control, along with lower result dispersion, indicating greater uniformity of the adhesive system. In contrast, the formulation containing 1.5% CNF showed a reduction in LOP and a tendency toward decreases in MOR and MOE, suggesting an earlier end of the linear elastic regime at higher reinforcement contents. Regarding water absorption, no statistically significant differences were observed among treatments after 1 h and 24 h of immersion. The results suggest that, within the evaluated concentration range, CNF containing residual lignin was not sufficient to significantly modify the hygroscopic behavior of the PVAc/kraft paper system. It was concluded that the incorporation of CNF into PVAc adhesive allows modulation of the balance between stiffness, deformability, and mechanical uniformity of multilayer kraft paper laminates, although the observed effects strongly depend on reinforcement content, fibrillar dispersion, and adhesive processing conditions.

Descrição

Área de concentração

Engenharia de Biomateriais

Linha de pesquisa

Compósitos e nanocompósitos lignocelulósicos

Agência de desenvolvimento

Palavra chave

Marca

Objetivo

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Impacto da pesquisa

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DOI

Citação

SOUSA, Alvaro Wagner de. Adesivo PVAc/NFC para laminação de papel kraft: otimização de dosagem e impacto no desempenho mecânico. 2026. 60 p. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Biomateriais) - Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2026.

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