ES2337307T3 - Lamina multicapa y procedimiento para su fabricacion. - Google Patents
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Abstract
Lámina multicapa, en particular para finalidades de embalaje, comprendiendo al menos una primera capa A y al menos una segunda capa B, conteniendo la capa B almidón termoplástico y conteniendo la capa A poliéster termoplástico y al menos un adyuvante de procesamiento en una cantidad de hasta el 5% en peso referido a la composición total de la capa A, siendo elegido el adyuvante de procesamiento a partir de polímeros que contienen un esqueleto polimérico y al menos un grupo reactivo que modifica el esqueleto polimérico, pudiéndose mezclar el polímero del esqueleto polimérico con al menos un componente polimérico de al menos una capa de la lámina multicapa y siendo apropiado para reaccionar químicamente el grupo reactivo con al menos un componente polimérico de al menos una capa de la lámina multicapa.
Description
Lámina multicapa y procedimiento para su
fabricación.
La invención se refiere a una lámina multicapa,
en particular para finalidades de embalaje, que comprende al menos
dos capas A y B. La invención se refiere además a un procedimiento
para la fabricación de la lámina multicapa, así como los materiales
de embalaje fabricados a partir de ésta.
Láminas multicapa del tipo mencionado al inicio
son conocidos en general y se usan, por ejemplo, para el embalaje
de alimentos y otros bienes. Además, para el embalaje de alimentos
sensibles al oxígeno es necesario que las láminas presenten una
baja permeabilidad al oxígeno. Las láminas de este tipo se designan
también como "láminas de barrera". Se usan, por ejemplo, en el
embalaje de carne fresca o fruta y verdura, cuya conservación puede
alargarse considerablemente mediante la colocación orientada de la
barrera de gases, en particular la barrera al oxígeno y/o vapor de
agua. La parte predominante de las láminas de barrera usadas hoy en
la industria del embalaje están hechas de plásticos que se extraen
de bases petroquímicas.
Debido a consideraciones económicas y ecológicas
existe una necesidad creciente de láminas apropiadas que estén
fabricadas a partir de materias primas renovables y/o que puedan
degradarse biológicamente.
La presente invención tiene por ello el objetivo
de preparar una lámina multicapa del tipo mencionado al inicio, que
posea buenas propiedades de barrera y que esté fabricada a partir de
materias primas renovables y/o que pueden degradarse
biológicamente. Además, la lámina debe presentar una resistencia
mecánica suficiente y más allá ser económica e insensible a la
humedad, y según la aplicación debe presentar una buena
transparencia.
Este objetivo se resuelve según la invención por
una lámina multicapa del tipo definido en la reivindicación 1.
Configuraciones ventajosas de la invención se
describen en las reivindicaciones dependientes.
Una característica esencial de la lámina
multicapa según la invención es que su estructura de capas contiene,
por un lado, poliéster termoplástico (capa A) y, por otro lado,
almidón termoplástico (capa B). Ha sido constatado
sorprendentemente que las láminas multicapa que contienen esta
combinación de materiales presentan propiedades extraordinariamente
adecuadas como láminas de embalaje.
Las láminas según la invención se destacan por
excelentes propiedades de barrera y presentan en particular una
baja permeabilidad al oxígeno y al dióxido de carbono. Las láminas
presentan además una resistencia mecánica sobresaliente, así como
una baja sensibilidad a la humedad. Siempre y cuando se desee pueden
fabricarse además láminas actas para la embutición profunda con
excelente transparencia y con la estructura de capas según la
invención.
La lámina multicapa según la invención se
destaca por una resistencia mecánica excelente y puede procesarse
de forma sobresaliente para la fabricación de embalajes. Así pueden
conseguirse con una estructura de capas según la invención, por
ejemplo, valores de resistencia a la tracción según la norma DIN
53455 en el rango de 10 a 40 N/mm^{2}, en particular de 15 a 30
N/mm^{2}.
Las láminas multicapa según la invención se
destacan además por propiedades de barrera excelentes. Así la
lámina multicapa según la invención posee, a una temperatura de
23ºC, 50% r.F y un espesor de lámina de 400 \mum, preferiblemente
una permeabilidad al oxígeno según la norma ASTM F
1927-98 de 1 a 50, en particular de 1,5 a 20
cm^{3}/m^{2}d, más en particular de 2 a 10 cm^{3}/m^{2}d.
Además, la lámina multicapa según la invención presenta, a una
temperatura de 23ºC, 75% HR y un espesor de lámina de 400 \mum,
una permeabilidad al vapor de agua según la norma ASTM F 1249 de 1
a 100, en particular de 2 a 10 cm^{3}/m^{2}d. Finalmente, la
lámina multicapa según la invención posee, a una temperatura de
23ºC, 50% HR y un espesor de lámina de 400 \mum, una
permeabilidad al dióxido de carbono según la norma ASTM D 1434 de
0,5 a 5, en particular de 1 a 2,5 cm^{3}/m^{2}d. Debido a las
propiedades de barrera mencionadas anteriormente, la lámina
multicapa según la invención es apropiada de forma sobresaliente
como lámina de barrera para finalidades de embalaje.
La lámina multicapa según la invención puede
presentar un espesor cualesquiera, dependiendo el espesor de la
lámina de forma decisiva de la finalidad pretendida de uso y las
propiedades deseadas de la lámina. Para las finalidades de embalaje
la lámina presenta preferiblemente un espesor total de 10 a 2.000
\mum, en particular de 100 a 2.000 \mum, todavía más
preferiblemente de 200 a 800 \mum, poseyendo las capas
individuales preferiblemente un respectivo espesor de 5 a 1.000
\mum, en particular de 10 a 1.000 \mum, preferiblemente de 20 a
700 \mum, todavía más preferiblemente de 10 a 700 \mum. Las
láminas por soplado de base multicapa presentan preferiblemente un
espesor total de 30 a 100 \mum.
Los embalajes fabricados a partir de láminas
multicapa según la invención pueden presentar un espesor
cualesquiera. Las envolturas fabricadas de láminas multicapa según
la invención para el embalaje de alimentos presentan
preferiblemente un espesor total de 350 a 400 \mum, las láminas
cobertoras correspondientes preferiblemente un espesor de 30 a 100
\mum.
La lámina multicapa según la invención comprende
al menos una capa A y al menos una capa B. Más allá la lámina según
la invención puede comprender otras capas cualesquiera. Según una
forma de realización especialmente preferida de la invención, la
lámina multicapa según la invención comprende al menos dos capas A
así como una capa B, estando dispuesta la capa B preferiblemente
entre las dos capas A. Una lámina multicapa semejante posee la
siguiente estructura de capas: capa A - capa B - capa A.
En el caso de una estructura de capas semejante
la capa A puede limitar directamente con la capa B. No obstante,
también pueden preverse una o varias otras capas como capa
intermedia, como por ejemplo, una o varias capas adhesivas H. Las
capas adhesivas H de este tipo son conocidas para el especialista y
están hechas preferiblemente de copolímeros en bloque. La capa
adhesiva H limita en su un lado superficial preferiblemente
directamente con la capa A y sobre su otro lado superficial
directamente con la capa B y sirve para la mejora de la adherencia
entre las capas A y B. Como por ejemplo para una lámina multicapa
según la invención que contiene capas adhesivas puede indicarse la
siguiente estructura de capas: capa A - capa adhesiva H - capa B -
capa adhesiva H - capa A.
Según la finalidad pretendida de uso, la lámina
todavía puede comprender otras capas A y/o B. Es posible, por
ejemplo, también una lámina multicapa con la siguiente estructura de
capas: capa A - capa B - capa A - capa B - capa A. Debido a la capa
B prevista de forma doble, una lámina semejante tiene todavía otras
propiedades de barrera mejoradas. Entre las capas individuales
puede estar dispuesta además una capa adhesiva H.
Según la invención está previsto que la capa A
de la lámina multicapa contenga al menos un poliéster termoplástico.
La selección del poliéster termoplástico no está limitada en este
caso. Vienen al caso tanto poliésteres alifáticos como aromáticos,
así como sus copolímeros y/o mezclas.
Los poliésteres termoplásticos son conocidos en
general y se describen, por ejemplo, en Oberbach et al.
"Saechtling Kunststoff Taschenbuch", 29^{a} edición,
Hanser-Verlag, Munich (2004).
Según una forma de realización preferida de la
invención, el poliéster termoplástico contenido en la capa A es un
poliéster termoplástico biológicamente degradable según la norma EN
13432.
En particular el poliéster termoplástico puede
ser un biopolímero en base a uno o varios ácidos
hidroxicarboxílicos.
Según la invención los poliésteres
termoplásticos especialmente apropiados son
poli[hidroxialcanoato] (PHA); poli[alquileno
succianatos] (PAS), como por ejemplo, poli[butileno
succianato] (PBS), poli[alquilentereftalatos] (PAT), como
por ejemplo, poli[etilentereftalato] (PET), copoliésteres
alifáticos aromáticos y/o poli[p-dioxanona]
(PPDO), así como copolímeros y mezclas de ellos. Puede concebirse
también el uso de poliésteres de propandiol biológico
(bio-PDO) solos o en combinación con otros
poliésteres termoplásticos.
Según una forma de realización especialmente
preferida de la invención, la capa A contiene al menos un
poli[hidroxialcanoato] (PHA) como poliéster termoplástico.
Ejemplos de poli[hidroxialcanoatos] son
poli[hidroxietanoato], como por ejemplo, ácido poliglicólico
(PGA), poli[hidroxipropanaoto], como por ejemplo, ácido
poliláctico o poliláctido (PLA), poli[hidroxibutanoato],
como por ejemplo, ácido polihidroxibutírico (PHB),
poli[hidroxipentanoato], como por ejemplo,
polihidroxivalerato (PHV) y poli[hidroxihexanoato] (por
ejemplo, policaprolactona, PCL), así como copolímeros y mezclas de
ellos.
Un poliéster termoplástico especialmente
apropiado según la invención es el ácido poliláctico o poliláctido
(PLA). El PLA es un poliéster biológicamente degradable que puede
sintetizarse a través de una síntesis multipaso a partir del
azúcar. En este caso la azúcar fermenta para formar el ácido láctico
y éste polimeriza en general a través de niveles intermedios del
diláctido para forma PLA. El PLA es transparente, cristalino,
rígido, posee una elevada rigidez mecánica y puede tratarse con los
procedimientos termoplásticos convencionales. Los polímeros
apropiados a base de PLA se describen, por ejemplo, en los documento
US 6 312 823, US 5 142 023, US 5 274 059, US 5 274 073,
US 5 258 488, US 5 357 035, US 5 338 822 y US 5 359 026. El PLA puede usarse según la invención tanto como material virgen como también en forma de producto de reciclaje.
US 5 258 488, US 5 357 035, US 5 338 822 y US 5 359 026. El PLA puede usarse según la invención tanto como material virgen como también en forma de producto de reciclaje.
Un poliéster termoplástico además especialmente
apropiado es el ácido polihidroxi-butírico (PHB). El
PHB se forma en la naturaleza por numerosas bacterias como
sustancia de acumulación y reserva. Por ello la fabricación técnica
del PHB puede realizarse por bacterias. Los polímeros apropiados a
base de PHB se describen, por ejemplo, en los documentos US 4 393
167, US 4 880 592 y US 5 391 423.
Como material para la capa A de la presente
invención vienen al caso en particular los "polímeros de poliéster
alifático" descritos en el documento US 6 312 823, a cuya
descripción se hace referencia aquí expresamente y que se hace
objeto de la presente revelación.
Los copolímeros apropiados o mezclas de los
poliésteres termoplásticos mencionados son, por ejemplo, mezclas o
copolímeros de policaprolactona/polibutileno succianato (PCL/PBS),
copolímeros de ácido polihidroxibutírico/polihidroxivalerato
(PHB/PHV), polihidroxibutirato-valerato (PHBV),
mezclas o copolímeros de polibutilensuccianato/polibutileno adipato
(PBS/PBA), copolímeros de polietilentereftalato/polietilensuccianato
(PET/PES) y/o copolímeros de
polibutilentereftalato/polibutilenadipato (PBT/PBA).
La capa A puede contener junto al poliéster
termoplástico y el adyuvante todavía otros componentes. En
particular la capa A puede estar hecha de una mezcla de diferentes
polímeros. La capa A puede contener además aditivos habituales,
como por ejemplo, plastificantes, estabilizadores, agentes ignífugos
y/o materiales de relleno. Además, a la capa A se le puede añadir
un adhesivo que puede servir en particular para la mejora de la
adherencia entre la capa A y B. La capa A contiene preferiblemente
un poliéster termoplástico en una cantidad de al menos el 20% en
peso, en particular al menos el 30% en peso o al menos el 40% en
peso, todavía más preferiblemente al menos el 50% en peso o al
menos el 60% en peso, todavía más preferiblemente al menos el 80% en
peso y lo más preferiblemente al menos el 90% en peso o al menos el
95% en peso, referido al peso total de la capa A. Más
preferiblemente la capa A está hecha esencialmente de poliésteres
termoplásticos.
Los adyucantes que pueden usarse según la
invención son conocidos en general por el especialista.
Los adyuvantes apropiados según la invención son
polímeros que presentan un esqueleto polimérico (backbone) que está
funcionalizado o modificado con grupos reactivos. Polímeros de este
tipo se designan también como "polímeros funcionalizados". Los
adyuvantes usados según la invención tienen preferiblemente un peso
molecular de hasta 200.000, en particular hasta 100.000.
Como esqueleto polimérico (backbone) para los
adyuvantes entran en consideración principalmente todos los
polímeros que pueden mezclarse con al menos un componente polimérico
(por ejemplo, PLA) de al menos una capa de la lámina multicapa (por
ejemplo, capa A). Los esqueletos poliméricos para los adyuvantes
son, por ejemplo, etilen vinil acetato (EVA), polietileno (PE),
polipropileno (PP), etilenacrilato, poliéster (por ejemplo, PLA)
así como mezclas y/o copolímeros (por ejemplo, copolímero de
polietileno metilacrilato o copolímero de polietileno
butilacrilato) de ellos.
Como grupo reactivo para los adyuvantes usados
según la invención entran en consideración principalmente todos los
grupos reactivos apropiados para reaccionar químicamente con al
menos un componente polimérico (por ejemplo, TPS) de al menos una
capa de la lámina multicapa (por ejemplo, capa B). Los grupos
reactivos apropiados son, por ejemplo, anhídrido de ácido maleico
y/u otros anhídridos de ácidos carboxílicos o de ácidos
dicarboxílicos apropiados u otros ácidos multibase.
El esqueleto polimérico (backbone) está
modificado preferiblemente con grupos reactivos en una cantidad del
0,01 al 7% en peso, en particular del 0,1 al 5% en peso, todavía más
preferiblemente del 0,3 al 4% en peso, referido a la composición
total del adyuvante. Los grupos reactivos están injertados
preferiblemente en el esqueleto poliméri-
co.
co.
Los adyuvantes de este tipo pueden obtenerse
comercialmente, por ejemplo, bajo los nombres comerciales Lotader®
y Orevac® (Arkema Inc., USA), Fusabond®, Biomax strong® y Bynel®
(DuPont, USA) y Plexar® (Equistar Chemical Company, USA).
El adyuvante se usa en una cantidad de hasta el
5% en peso, en particular del 0,01 al 2% en peso, más
preferiblemente del 0,1 al 1,5% en peso, todavía más
preferiblemente del 0,2 al 1% en peso y de la forma más preferida en
una cantidad de menos del 1% en peso, referido a la composición
total de la capa correspondiente. Según una forma de realización
especialmente preferida de la invención, como adyuvante para la capa
A se usa un polímero modificado de anhídrido de ácido maleico a
base de etileno, en particular un copolímero de polietileno -
acrilato de alquilo polietileno modificado con anhídrido de ácido
maleico.
Según la invención se ha sido determinado que
mediante el uso de los adyuvantes mencionados puede mejorarse no
sólo la procesabilidad de los polímeros usados (viscoelasticidad en
el extrusor, homogeneidad de la colada), sino que también puede
obtenerse entre las capas un compuesto adhesivo considerablemente
mejorado.
Además, según la invención está previsto que la
capa B de la lámina multicapa contenga almidón termoplástico.
El almidón termoplástico o almidón tratado
termoplásticamente (TPS) se conoce en general y se describe
detalladamente, por ejemplo, en los documentos EP 0 397 819 B1, WO
91/16375 A1, EP 0 537 657 B1 y EP 0 702 698 B1. Con una cuota de
mercado de aproximadamente el 80 por ciento, el almidón
termoplástico forma el sustituto más importante y usado de los
bioplásticos. El almidón termoplástico se sintetiza en general a
partir de almidón en cristales, como por ejemplo el almidón de la
patata. Para hacer procesable de forma termoplástica el almidón en
cristales se le adicionan agentes plastificantes como sorbitol y/o
glicerina. El almidón termoplástico se destaca por un bajo
contenido en agua que es preferiblemente menor del 6% en peso,
referido al peso total del almidón termoplástico. Además, el
almidón termoplástico se destaca por su estructura preferiblemente
esencialmente amorfa.
Según una forma de realización preferida de la
invención se consigue la capa B, partiéndose al menos parcialmente
de almidón termoplásticamente procesable con un contenido en agua de
menos del 6% en peso, preferiblemente menos del 4% en peso, en
particular menos del 3% en peso, referido en la composición total
del almidón.
Se ha determinado que al usar el almidón
termoplásticamente procesable con los contenidos de agua indicados
(< 6% en peso) puede obtenerse una viscoelasticidad mejorada en
el extrusor, así como una formación reducida de microburbujas en la
capa. No obstante, el almidón termoplásticamente procesable usado
presenta preferiblemente un contenido en agua de al menos el 1% en
peso, en particular al menos el 1,5% en peso, puesto que puede
conducir por lo demás fácilmente a procesos de oxidación
condicionados térmicamente y por consiguiente acompañando a esto
descoloramientos del producto no deseados. A la inversa, con un
contenido en agua mayor aproximadamente del 6% en peso puede
conducir fácilmente a una formación aumentada de microburbujas lo
que igualmente no se desea.
El almidón termoplástico contenido en la capa B
se caracteriza preferiblemente porque una lámina sintetizada a
partir del almidón termoplástico presenta una resistencia a la
tracción según la norma DIN 3455 de 2 a 10 N/mm^{2}, en
particular de 4 a 8 N/mm^{2} y/o un alargamiento a la rotura según
la norma DIN 53455 del 80 al 200%, en particular del 120 al
180%.
Según otra forma de realización preferida de la
invención, el almidón termoplástico puede obtenerse por: (a) mezcla
de almidón y/o un derivado del almidón con al menos un 15% en peso
de un plastificante, como por ejemplo, glicerina y/o sorbitol, (b)
suministro de energía térmica y/o mecánica y (c) eliminación al
menos parcialmente del contenido natural de agua del almidón o del
derivado del almidón a un contenido en agua menor del 6% en
peso.
La capa B puede contener junto al almidón
termoplástico todavía otros componentes. En particular la capa B
puede estar hecha de una mezcla de diferentes polímeros. La capa B
puede contener además aditivos habituales, como por ejemplo,
plastificantes, adyuvantes, estabilizadores, agentes ignífugos y/o
materiales de relleno, según se ha descrito arriba para la capa A.
En particular la capa B puede contener adyuvantes apropiados, según
se ha descrito arriba en detalle en relación con la capa A. Además,
a la capa B se le puede añadir un adhesivo que puede servir en
particular para la mejora de la adhesividad entre la capa B y A.
La capa B contiene preferiblemente almidón
termoplástico en una cantidad de al menos un 20% en peso, en
particular al menos un 30% en peso o al menos un 40% en peso,
todavía más preferiblemente al menos un 50% en peso o al menos un
60% en peso, todavía más preferiblemente al menos un 80% en peso y
lo más preferiblemente al menos un 90% en peso o al menos un 95% en
peso, referido al peso total de la capa B. Más preferiblemente la
capa B está hecha esencialmente de almidón termoplástico.
Según una forma de realización de la invención,
tanto la capa A como también la capa B están hechas esencialmente
de poliéster termoplástico o de almidón termoplástico.
Más preferiblemente la capa B está hecha
esencialmente de una combinación de polímeros que contiene almidón
termoplástico y al menos otro material termoplástico, en particular
poliéster termoplástico. Como otro material termoplástico pueden
añadirse en particular polímeros biológicamente degradables, como
poliéster, poliesteramida, poliesteruretano y/o alcohol
polivinílico. El otro material termoplástico, en particular el
poliéster termoplástico, puede estar contenido además en la
combinación de polímeros en forma de un producto de reciclaje de la
lámina multicapa. Por ello es posible sintetizar la capa B a partir
del almidón termoplástico y una proporción determinada del producto
de reciclaje de la lámina multicapa, pudiéndose conseguir el
producto de reciclaje, por ejemplo, de restos de cortes que se
producen durante la fabricación de la lámina según la invención. El
otro material termoplástico, en particular el poliéster
termoplástico, está contenido en la combinación de polímeros
preferiblemente en una cantidad del 1 al 80% en peso, en particular
del 5 al 30% en peso, referido al peso total de la combinación de
polímeros.
Una lámina multicapa especialmente preferida
según la invención es una lámina de tres capas del tipo
A-B-A, estando hecha la capa A de
un polímero a base de PHA (en particular PLA) y la capa B de un
polímero a base de almidón termoplástico (o una combinación de
polímeros que contiene almidón termoplástico).
La fabricación de la lámina multicapa según la
invención puede realizarse según procesos de fabricación
cualesquiera, como por ejemplo, calandrado, extrusión o también por
colada. Los procesos de fabricación de este tipo son conocidos en
general por el especialista y se describen, por ejemplo, en el
documento de J. Nentwig "Kunststoff-Folien",
2ª edición, Hanser Verlag, Berlín (2000), páginas 39 a 63.
Las láminas multicapa según la invención se
conforman preferiblemente por extrusión, en particular por extrusión
de película soplada, extrusión de lámina plana, extrusión de lámina
colada y/o formación por soplado. Estos procesos de fabricación son
conocidos en general por el especialista. Una descripción detallada
de estos procedimientos de fabricación se encuentran, por ejemplo,
en el documento J. Nentwig "Kunststoff-Folien",
2ª edición, Hanser Verlag, Berlín (2000), pág. 45 a 60, a las que
se hace referencia expresamente y que se hace objetivo de la
presente revelación. Los ejemplos de fabricación allí descritos
pueden trasladarse también a la fabricación de la lámina multicapa
según la invención. En este caso pueden formarse capas de la lámina
tanto individuales como también globales por extrusión. Las capas
globales de la lámina se forman preferiblemente por extrusión.
Según una forma de realización especialmente
preferida de la invención, la lámina multicapa según la invención
se forma por coextrusión. Los procedimientos de coextrusión o de
extrusión múltiple de este tipo son conocidos en general por el
especialista. Una descripción del procedimiento de coextrusión se
encuentra, por ejemplo, en el documento J. Nentwig
"Kunststoff-Folien", 2ª edición, Hanser Verlag,
Berlín (2000), pág. 58 a 60, a las que se hace referencia
expresamente y que se hace objetivo de la presente revelación. Los
ejemplos de realización allí descritos pueden trasladarse también a
la fabricación de la lámina multicapa según la invención.
Por consiguiente la presente invención se
refiere además a un procedimiento para la fabricación de una lámina
multicapa, comprendiendo la lámina multicapa al menos una capa A, al
menos una capa B así como dado el caso otras capas, en particular
igualmente al menos otra capa A, caracterizado por los siguientes
pasos:
- (a)
- extrusión de un material que contiene al menos un poliéster termoplástico para formar una lámina por lo que se forma al menos una capa A;
- (b)
- extrusión de un material que contiene almidón que puede procesarse termoplásticamente para formar una lámina por lo que al menos se forma una capa B; y
- (c)
- unión superficial al menos parcial de capas individuales por lo que se forma una lámina multicapa.
\vskip1.000000\baselineskip
Los pasos individuales del procedimiento (a) a
(c) se realizan simultáneamente en el procedimiento de coextrusión,
en particular por extrusión de película soplada, extrusión de lámina
plana, extrusión de lámina colada y/o formación por soplado.
La lámina multicapa puede cortarse según la
finalidad de uso después de su fabricación en piezas con las
dimensiones deseadas. Los restos de corte que se producen durante
el corte se suministran al menos parcialmente al material para la
extrusión de la capa B en el paso (b) y por consiguiente sirven como
producto de reciclaje.
Finalmente la invención se refiere a un embalaje
para alimentos, en particular para carne fresca, queso, fruta o
verdura fresca, productos de panificación y pastelería, bebidas y/o
café, que comprende la lámina multicapa según la invención.
A continuación se describe en detalle la
invención mediante los ejemplos de realización.
La única figura muestra a modo de ejemplo una
vista en sección de una lámina multicapa según la invención con una
estructura de capas del tipo
A-B-A.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
1
Una mezcla de almidón de patata en cristales
(63% en peso), glicerina (23% en peso) y sorbitol (14% en peso) se
vertió en un extrusor de doble husillo. La mezcla se mezcló de forma
intensiva en el extrusor en un rango de temperaturas de 130 a
160ºC, habiéndose desgasificado al mismo tiempo la masa fundida para
retirar el agua de la mezcla. Así se origina una masa fundida
homogénea que puede retirarse y granularse. El contenido en agua de
la masa termoplásticamente procesable, homogeneizada de la forma
descrita se encuentra entre el 3 y el 4% en peso.
Mediante la mezcla y homogeneización del almidón
en cristales con glicerina y sorbitol se fracturan las estructuras
cristalinas del almidón, de forma que el almidón termoplástico,
originado está presente en gran medida de forma amorfa. A
diferencia de ello el almidón desestructurado que puede sintetizarse
a partir del almidón en cristales, por ejemplo por calentamiento en
agua, presenta todavía una cierta cristalinidad.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
2
Se fabricó una lámina de tres capas
(A-B-A) hecha de ácido poliláctico
(PLA)/almidón termoplástico (TPS)/PLA. Como almidón se usó el
almidón termoplástico - sorbitol/glicerina, sintetizado en el
ejemplo de realización 1 con un contenido en agua del 3 al 4% en
peso. El ácido poliláctico usado (granulado de PLA, Nature
Works) presentó un porcentaje del 1,4%.
Los dos materiales (PLA y TPS) se condujeron
simultáneamente con una instalación de coextrusión hacia la lámina
de tres capas. Para ello el TPS se fundió en un extrusor de un
husillo con una relación L/D de 33 en un rango de temperatura de
140 a 190ºC. El extrusor giró a una velocidad de giro de 100 rpm y
generó, con un rendimiento de 25 kg/h, una presión de la masa de
13.000 kPa. En paralelo a ello se fundió PLA (temperatura de fusión
177ºC) en un segundo extrusor de un husillo (L/D = 30, temperatura
200ºC, velocidad de giro 20 rpm, presión de la masa 100 bares,
rendimiento 10 kg/h). Las dos masas fundidas se unieron en un
adaptador de coextrusión, en el que la corriente de masa fundida de
PLA se dividió y cada mitad se condujo por encima o por debajo de
la capa de almidón (- > capa exterior A). El sistema de tres
capas así generado se extrajo a través de una boquilla de ranura
ancha (T = 190ºC) mediante cilindros calentados (T = 25ºC, V = 3
m/min), se cortó a la anchura debida y se enrolló en forma de una
bobina.
El espesor total de 400 \mum de la lámina de
tres capas así generada se componía de 2 x 50 \mum (capas
exteriores A) y 300 \mum (capa central B).
\newpage
Para la lámina de tres capas se determinaron las
siguientes permeabilidades a gases:
- Oxígeno (O2):
- 15,5 cm^{3}/m^{2}d
- Dióxido de carbono:
- 2,1 cm^{3}/m^{2}d
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
3
Análogamente al modo de proceder descrito en el
ejemplo de realización 2 se fabricó una lámina de tres capas
A-B-A con PLA como capa exterior
(A). Para la capa central (B) se preparó una mezcla previa a partir
del granulado de TPS (90% en peso) sintetizado según el ejemplo de
realización 1 y granulado de PLA (10% en peso), se suministró al
extrusor de un husillo y se fundió a una temperatura de 150 a 190ºC.
El extrusor para la capa central giró a 100 rpm con un rendimiento
de 25 kg/h y una presión de la masa de 12.000 kPa. En paralelo a
ello se fundió PLA (temperatura de fusión 175ºC) en un segundo
extrusor de un husillo (temperatura 185 - 200ºC, velocidad de giro
20 rpm, presión de la masa 130 bares, rendimiento 10 kg/h). Las dos
masas fundidas se unieron en un adaptador de coextrusión en el que,
según se ha descrito en el ejemplo de realización 2, la corriente
de masa fundida de PLA se dividió y cada mitad se condujo por encima
o por debajo de la capa de almidón (- > capa exterior A). El
sistema de tres capas así generado se extrajo a través de una
boquilla de ranura ancha (T = 190ºC) mediante cilindros calentados
(T = 25ºC, V = 2,7 m/min), se cortó a la anchura debida y se
enrolló en forma de una bobina.
El espesor total de 400 \mum de la lámina de
tres capas así generada se componía de 2 x 50 \mum (capas
exteriores A) y 300 \mum (capa central B).
La lámina de tres capas mostró un enturbiamiento
más fuerte en comparación con el ejemplo de realización 2, no
obstante, se obtuvo un compuesto más estable en comparación con el
ejemplo de realización 2 entre las capas exteriores (A) y la capa
central (B).
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
4
Una mezcla de almidón de patata en cristales
(56,5% en peso), glicerina (20,5%), sorbitol (13%) y PLA (10%) se
vertió en un extrusor de doble husillo. La mezcla se mezcló de forma
intensiva en el extrusor en un rango de temperaturas de 130 a
160ºC, habiéndose desgasificado la masa fundida al mismo tiempo para
retirar el agua de la mezcla. De forma similar al ejemplo de
realización 1 se originó una masa fundida homogénea que puede
retirarse y granularse. El contenido en agua de la masa procesable
termoplásticamente, homogeneizada de la forma descrita se encuentra
entre el 3 y el 4% en peso.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
5
Análogamente al modo de proceder descrito en los
ejemplos de realización 2 y 3 se fabricó una lámina de tres capas
A-B-A con PLA como capa exterior
(A). Para la capa central (B) se suministró al extrusor el compuesto
de almidón/PLA procesable termoplásticamente, descrito en el
ejemplo de realización 4, y se fundió a una temperatura de 140 a
195ºC. El extrusor para la capa central giró a 90 rpm con un
rendimiento de 25 kg/h y una presión de la masa de 11.500 kPa.
En paralelo a ello se fundió PLA (temperatura de
fusión 180ºC) en un segundo extrusor de un husillo (temperatura 190
- 200ºC, velocidad de giro 25 rpm, presión de la masa 12.000 kPa,
rendimiento 10 kg/h).
Las dos masas fundidas se unieron en un
adaptador de coextrusión en el que, según se ha descrito en los
ejemplos de realización 2 y 3, la corriente de masa fundida de PLA
se dividió y cada mitad se condujo por encima o por debajo de la
capa de almidón (- > capa exterior A). El sistema de tres capas
así generado se extrajo a través de una boquilla de ranura ancha (T
= 185ºC) mediante cilindros calentados (T = 35ºC, V = 3,1 m/min),
se cortó a la anchura debida y se enrolló en forma de una
bobina.
El espesor total de 400 \mum de la lámina de
tres capas así generada se componía de 2 x 50 \mum (capas
exteriores A) y 300 \mum (capa central B).
La lámina de tres capas mostró un enturbiamiento
más fuerte en comparación con la muestra fabricada según los
ejemplos de realización 2 y 3, no obstante, se obtuvo un compuesto
más estable en comparación con los ejemplos de realización 2 y 3
entre las capas exteriores (A) y la capa central (B).
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
6
Según el ejemplo 2, no obstante, al ácido
poliláctico (PLA) se le añadió para la capa exterior un polímero de
etileno/metilacrilato funcionalizado con aproximadamente el 3% en
peso de anhídrido de ácido maleico en una cantidad de
aproximadamente el 1% en peso, referido a la composición global de
la capa de PLA. La lámina de tres capas así obtenida presentaba una
unión entre las capas individuales más fuerte en comparación con el
producto descrito en el ejemplo 2.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
7
Se fabricó una lámina de tres capas
(A-B-A) hecha de ácido poliláctico
(PLA)/almidón termoplástico (TPS)/PLA. Como almidón se usó el
almidón termoplástico de sorbitol/glicerina, sintetizado en el
ejemplo de realización 1 con un contenido en agua del 3 al 4% en
peso. El ácido poliláctico usado (granulado de PLA, Nature
Works) presentaba una porcentaje del 1,4%.
Los dos materiales (PLA y TPS) se condujeron
simultáneamente con una instalación de coextrusión hacia la lámina
de tres capas. Para ello el TPS se fundió en un extrusor de un
husillo (Dr. Collin \diameter 45 x 25 D) en un rango de
temperaturas de 140 a 160ºC. El extrusor giró a una velocidad de
giro de 20 rpm y generó, con un rendimiento de 7 kg/h, una presión
de la masa de 13.000 kPa. En paralelo a ello se fundió PLA en un
segundo extrusor de un husillo (Dr. Collin \diameter 30 x 25 D,
temperatura 160 - 190ºC, velocidad de giro 60 rpm, presión de la
masa 14.000 kPa, rendimiento aproximadamente 15 kg/h). Las dos
masas fundidas se unieron en una boquilla anular (boquilla de
soplado de tres capas 0 80 mm, hendidura anular 1,1 mm), en la que
la corriente de masa fundida de PLA se dividió y cada mitad se
condujo por encima o por debajo de la capa de almidón (- > capa
exterior A). El sistema de tres capas así generado se extrajo con
una relación de soplado de 3,5 y una velocidad de 4,5 rpm en forma
de tubo flexible con un espesor total de lámina de aproximadamente
50 \mum y una anchura de apoyo de 325 mm sobre un cilindro
cromado y cauchutado (anchura 400 mm) y se enrolló en forma de una
bobina. La relación porcentual de espesores de la lámina multicapa
obtenida A-B-A se determinó en
20-60-20.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
8
Según el ejemplo 7, no obstante, al ácido
poliláctico (PLA) para la capa exterior se le añadió un polímero de
etileno/metilacrilato funcionalizado con aproximadamente el 3% en
peso de anhídrido de ácido maleico en una cantidad de
aproximadamente el 1% en peso, referido a la composición global de
la capa de PLA. La lámina de tres capas así obtenida presentaba una
unión entre las capas individuales más fuerte en comparación con el
producto descrito en el ejemplo 7.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
9
Según el ejemplo 8, no obstante, al ácido
poliláctico (PLA) se le añadió además para la capa exterior un 5%
en peso, referido al compuesto total de la capa de PLA (ECOFLEX® de
la BASF AG), de copoliéster alifático/aromático. El sistema así
obtenido presentaba una mejor procesabilidad en comparación a la
receta según el ejemplo 13.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
10
La forma de proceder según el ejemplo 7, no
obstante, se usó un almidón termoplástico de glicerina/sorbitol
sintetizado según el ejemplo de realización 1 con un contenido en
agua de aproximadamente el 2,5% en peso. El sistema así obtenido
presentó respecto al ejemplo 7 una procesabilidad mejorada en el
extrusor y una menor formación de burbujas en la capa central.
La invención ha sido descrita anteriormente
mediante los ejemplos de realización a modo de ejemplo. Se entiende
con ello que la invención no se limita a los ejemplos de realización
descritos. Existen, por el contrario, para el especialista
múltiples posibilidades de cambio y modificación en el marco de la
invención, y el ámbito de protección de la invención se fija en
particular mediante las reivindicaciones siguientes.
Claims (29)
1. Lámina multicapa, en particular para
finalidades de embalaje, comprendiendo al menos una primera capa A
y al menos una segunda capa B, conteniendo la capa B almidón
termoplástico y conteniendo la capa A poliéster termoplástico y al
menos un adyuvante de procesamiento en una cantidad de hasta el 5%
en peso referido a la composición total de la capa A, siendo
elegido el adyuvante de procesamiento a partir de polímeros que
contienen un esqueleto polimérico y al menos un grupo reactivo que
modifica el esqueleto polimérico, pudiéndose mezclar el polímero
del esqueleto polimérico con al menos un componente polimérico de al
menos una capa de la lámina multicapa y siendo apropiado para
reaccionar químicamente el grupo reactivo con al menos un componente
polimérico de al menos una capa de la lámina multicapa.
2. Lámina multicapa según la reivindicación 1,
caracterizada porque el poliéster termoplástico contenido en
la capa A es un poliéster termoplástico degradable biológicamente
según la norma EN 13432.
3. Lámina multicapa según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el
poliéster termoplástico es un biopolímero a base de uno o varios
ácidos polihidroxicarboxílicos.
4. Lámina multicapa según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el
poliéster termoplástico se selecciona del grupo compuesto por los
poli[hidroxialcanoatos] (PHA); los
poli[alquilensuccinatos] (PAS), como por ejemplo,
poli[butilensuccianato] (PBS),
poli[alquilentereftalatos] (PAT), como por ejemplo,
poli[etilentereftalato] (PET), copoliésteres alifáticos
aromáticos y poli[p-dioxanona] (PPDO) así
como copolímeros y mezclas de e-
llos.
llos.
5. Lámina multicapa según la reivindicación 4,
caracterizada porque el poli[hidroxialcanoato] (PHA)
se selecciona del grupo compuesto por poli[hidroxietanoato]
(por ejemplo ácido poliglicólico, PGA),
poli[hidroxipropanoato] (por ejemplo, ácido poliláctico,
poliláctido PLA), poli[hidroxibutanoato] (por ejemplo, ácido
polihidroxibutírico, PHB), poli[hidroxipentanoato] (por
ejemplo, polihidroxivalerato, PHV) y poli[hidroxihexanoato]
(por ejemplo, policaprolactona, PCL), así como copolímeros y
mezclas de ellos.
6. Lámina multicapa según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la capa B
se obtiene al menos parcialmente partiendo de almidón que puede
procesarse termoplásticamente con un contenido en agua menor del 6%
en peso, preferiblemente menor del 3% en peso, referido a la
composición total del almidón.
7. Lámina multicapa según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la capa B
contiene un almidón termoplástico, que se caracteriza porque
una lámina fabricada del almidón termoplástico presenta una
resistencia a la tracción según la norma DIN 53455 de 2 a 10
N/mm^{2}, en particular de 4 a 8 N/mm^{2} y/o un alargamiento a
la rotura según la norma DIN 53455 del 80 al 200%, en particular del
120 al 180%.
8. Lámina multicapa según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el almidón
termoplástico puede obtenerse por (a) mezcla de almidón y/o un
derivado del almidón con al menos un 15% en peso de un
plastificante, como por ejemplo, glicerina y/o sorbitol, (b)
suministro de energía térmica y/o mecánica y (c) eliminación al
menos parcial del contenido natural de agua del almidón o del
derivado del almidón hasta un contenido de agua menor del 6% en
peso.
9. Lámina multicapa según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la capa A
está hecha esencialmente de poliéster termoplástico y/o la capa B
esencialmente de almidón termoplástico.
10. Lámina multicapa según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la capa B
está hecha esencialmente de una combinación de polímeros que
contiene almidón termoplástico y al menos otro material
termoplástico, en particular poliéster termoplástico.
11. Lámina multicapa según la reivindicación 10,
caracterizada porque el otro material termoplástico está
contenido en la combinación de polímeros en una cantidad del 1 al
80% en peso, en particular del 5 al 30% en peso, referido al peso
total de la combinación de polímeros.
12. Lámina multicapa según la reivindicación 10
u 11, caracterizada porque el otro material termoplástico
está contenido en la combinación de polímeros en forma de un
producto de reciclaje de la lámina multicapa.
13. Lámina multicapa según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la lámina
posee un espesor total de 100 a 2.000 \mum, en particular de 200
a 800 \mum.
14. Lámina multicapa según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizada porque las capas
individuales poseen respectivamente un espesor de 10 a 1.000
\mum, en particular de 10 a 700 \mum.
15. Lámina multicapa según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la lámina
es una lámina de tres capas con la siguiente estructura de capas:
capa A - capa B - capa A.
16. Lámina multicapa según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizada porque entre la
capa A y la capa B hay prevista al menos una capa adhesiva H, en
particular una capa adhesiva H de copolímero en bloques.
17. Lámina multicapa según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la lámina
es una lámina de tres capas con la siguiente estructura de capas:
capa A - capa adhesiva H - capa B - capa adhesiva H - capa A.
18. Lámina multicapa según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la lámina
presenta una resistencia a la tracción según la norma DIN 53455 de
10 a 40, en particular de 15 a 30 N/mm^{2}.
19. Lámina multicapa según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la lámina
presenta, a una temperatura de 23ºC, 50% HR y un espesor de lámina
de 400 \mum, una permeabilidad al oxígeno según la norma ASTM F
1927-98 de 1 a 50, en particular de 1,5 a 20
cm^{3}/m^{2}d.
20. Lámina multicapa según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la lámina
presenta, a una temperatura de 23ºC, 75% HR y un espesor de lámina
de 400 \mum, una permeabilidad al vapor de agua según la norma
ASTM F 1249 de 1 a 100, en particular de 2 a 10
cm^{3}/m^{2}d.
21. Lámina multicapa según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la lámina
presenta, a una temperatura de 23ºC, 50% HR y un espesor de lámina
de 400 \mum, una permeabilidad al dióxido de carbono según la
norma ASTM D 1434 de 0,5 a 5, en particular de 1 a 2,5
cm^{3}/m^{2}d.
22. Lámina multicapa según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizada porque al menos
una capa de la lámina está formada por extrusión, en particular por
extrusión de película soplada, extrusión de lámina plana, extrusión
de lámina colada y/o conformación por soplado.
23. Lámina multicapa según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizada porque todas las
capas de la lámina están formadas por extrusión, en particular por
extrusión de película soplada, extrusión de lámina plana y/o
conformación por soplado.
24. Lámina multicapa según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la lámina
se forma por coextrusión.
25. Procedimiento para la fabricación de una
lámina multicapa según una de las reivindicaciones precedentes,
comprendiendo la lámina multicapa al menos una capa A, al menos una
capa B así como dado el caso otras capas, en particular dado el
caso al menos otra capa A, caracterizado por:
- (a)
- extrusión de un material que contiene al menos un poliéster termoplástico para formar una lámina por lo que se forma al menos una capa A;
- (b)
- extrusión de un material que contiene almidón que puede procesarse termoplásticamente para formar una lámina por lo que al menos se forma una capa B; y
- (c)
- unión superficial al menos parcial de las capas individuales por lo que se forma una lámina multicapa.
\vskip1.000000\baselineskip
26. Procedimiento según la reivindicación 25,
caracterizado porque los pasos del procedimiento (a) a (c)
se realizan simultáneamente en el procedimiento de coextrusión, en
particular por extrusión de película soplada, extrusión de lámina
plana, extrusión de lámina colada y/o conformación por soplado.
27. Procedimiento según la reivindicación 25 ó
26, caracterizado porque la lámina multicapa se corta según
la finalidad de uso después de su fabricación en piezas con las
dimensiones deseadas.
28. Procedimiento según la reivindicación 27,
caracterizado porque los restos del corte que se producen
durante el corte se suministran al menos parcialmente al material
para la extrusión de la capa B en el paso (b).
29. Embalaje para alimentos, en particular para
carne fresca, productos de panificación y pastelería, queso, fruta
o verdura fresca, bebidas y/o café, que comprende una lámina
multicapa según una de las reivindicaciones 1 a 24.
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