MX2013011139A - Envases de barrera flexible derivados de recursos renovables. - Google Patents

Envases de barrera flexible derivados de recursos renovables.

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MX2013011139A
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MX2013011139A
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Scott Kendyl Stanley
Norman Scott Broyles
Andrew Julian Wnuk
Jeff Charles Hayes
Emily Charlotte Boswell
Lee Mathew Arent
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Procter & Gamble
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Abstract

En la presente descripción se describen envases de barrera flexible compuestos de materiales que están sustancialmente libres de compuestos vírgenes, con base de petróleo. Los envases de barrera flexible contienen un sellante que tiene un contenido de base biológica de al menos aproximadamente 85 %. El sellante se lamina a un sustrato que tiene un contenido de base biológica de al menos aproximadamente 95 % mediante una capa adhesiva que puede incluir, además, un sustrato extrudido. El sustrato extrudido tiene un contenido de base biológica de al menos aproximadamente 85 %.

Description

ENVASES DE BARRERA FLEXIBLE DERIVADOS DE RECURSOS RENOVABLES CAMPO DE LA INVENCIÓN La invención se refiere a envases de barrera flexible que se derivan de recursos renovables. Estos envases son útiles para contener productos de consumo, tales como, por ejemplo, alimentos, bebidas, toallitas, champú, acondicionador, loción para la piel, loción para el afeitado, jabón líquido, jabón en barra, pasta dental y detergente.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los polímeros, tales como poliettleno, se han usado hace mucho tiempo como material de envases flexibles. Los envases flexibles están compuestos, generalmente, de capas múltiples que incluyen tipos diferentes de materiales para proporcionar una funcionalidad deseada, tal como flexibilidad, sellado, barrera e impresión. En envasado de alimentos, por ejemplo, se usa, frecuentemente, el material de envasado flexible como un agente de protección para los alimentos. Los envases flexibles se usan, además, para alojar una variedad de productos de consumo, tales como productos para el cuidado del cabello, para el cuidado de la belleza, para el cuidado bucal, para el cuidado de la salud, para la limpieza personal y la limpieza doméstica.
Los envases de plástico usan aproximadamente 40 % de todos los polímeros, y una parte sustancial de este porcentaje se emplea para envases flexibles. La mayoría de los polímeros usados para aplicaciones de envases flexibles, tales como polietileno y tereftalato de polietileno, se derivan de monómeros (p. ej., etileno, ácido tereftálico, y etilenglicol) que se obtienen de recursos no renovables, recursos con base de fósiles (p. ej., petróleo, gas natural y hulla). Por lo tanto, el precio y la disponibilidad de materia prima de petróleo, gas natural y hulla tienen a la larga un impacto significativo en el precio de los polímeros usados para los materiales de envases flexibles. A medida que aumenta el precio del petróleo, del gas natural y/o de la hulla en todo el mundo, aumenta, además, el precio de los materiales de envases flexibles. Además, muchos consumidores evitan comprar productos que se derivan de petroquímicos. En algunos casos, los consumidores no se deciden a comprar productos fabricados con recursos no renovables limitados (p. ej., petróleo, gas natural y hulla). Otros consumidores pueden percibir cierta negatividad con respecto a los productos derivados de petroquímicos por considerarlos "no naturales" o incompatibles con el ambiente.
En respuesta, los fabricantes de envases flexibles han empezado a usar polímeros derivados de recursos renovables (p. ej., biopolietileno) para producir partes de sus envases. Sin embargo, estos envases flexibles aún contienen una cantidad sustancial de materiales vírgenes, con base de petróleo. Algunos fabricantes han intentado formar envases flexibles fabricados casi en la totalidad de polímeros derivados de recursos renovables. Por ejemplo, Innovia LLC fabrica una película de celulosa metalizada que contiene 90 % de contenido renovable, según se determina mediante la norma ASTM 6866, que puede formarse en sachets de 30.48 cm x 5.08 cm (12" x 2") (es decir, NatureFlex™). Sin embargo, cuando estos sachets se llenaron con agua y se dejaron reposar toda la noche, se observó una desintegración visible de la película metalizada y los sachets colapsaron en las 24 horas siguientes, como se evidenció mediante gotitas que se filtraron visiblemente a través de la película. Los envases flexibles compuestos de ácido poliláctico (PLA, por sus siglas en inglés) derivado del maíz han tenido, además, un éxito limitado. Aunque los contenedores fabricados de PLA son sostenibles, industrialmente compostables, y no dañan el medio ambiente, son actualmente inadecuados para la conservación a largo plazo debido a su sensibilidad al calor, choque y humedad. Por ejemplo, los envases derivados de PLA tienden a arrugarse, encogerse y, descomponerse al exponerlos a sustancias químicas caseras, tales como blanqueador y etoxilato de alcohol (es decir, el ingrediente activo en Mr. Clean®), cuando el PLA entra en contacto directo con el producto. Frito Lay ha producido una estructura de película laminada de PLA y ha descrito esta estructura y otras variantes (p. ej., que usan PLA, PHA, papel y material reciclado) en la solicitud de patente núm. WO/2009/032748, incorporada en la presente descripción como referencia.
Los polihidroxialcanoatos (PHA) han sido, además, de interés general para usarse como materiales renovables para formar envases flexibles. Por ejemplo, la patente de los EE. UU. núm. 5,498,692, incorporada en la presente descripción como referencia describe una película flexible compuesta de un copolímero de polihidroxialcanoato que tiene al menos dos unidades de monómero de repetición aleatoria. Esta película puede usarse para formar, por ejemplo, bolsas de comestibles, bolsas para almacenar alimentos, bolsas para sandwich, bolsas tipo Ziploc® resellables y bolsas para la basura. Sin embargo, los envases flexibles compuestos solo de PHA, no cumplirán los requerimientos de barrera para la mayoría de productos de consumo. Además, su uso actual como un material plástico ha sido impedido por su inestabilidad térmica. Los PHA tienden a tener resistencias de fusión bajas y pueden sufrir, además, de un tiempo determinado largo, de tal manera que tienden a ser difíciles de procesar. Más aún, los PHA tienden a experimentar degradación térmica a temperaturas muy altas. Más aún, los PHA tienen propiedades de barrera a la humedad y los gases deficientes, y no son muy adecuados para usar como materiales de envasado, como se describe en la solicitud de patente de los EE. UU. núm. 2009/0286090, incorporada en la presente descripción como referencia.
Además, se conocen los envases flexibles compuestos de papel que está recubierto por extrusión con un grado de película de almidón termoplástica MATER-BI™ fabricada por Novamont. Estos envases son útiles para contener sólidos, tales como, por ejemplo, una porción sola porción de azúcar, pero no tienen las propiedades de barrera necesarias para muchos otros productos de consumo.
Los materiales adicionales derivados de recursos renovables que se han usado para formar envases flexibles incluyen, por ejemplo, pectina, gluten, y otras proteínas. Debido a que estos envases son solubles en agua, tienen uso limitado a menos que estén contenidos dentro de envases exteriores con propiedades de barrera a la humedad.
Los envases flexibles usados actualmente que están completamente compuestos de materiales derivados de recursos renovables (p. ej., celulosa, PLA, PHA) exhiben, típicamente, una o más propiedades no deseadas con respecto a la fabricación, estabilidad y desempeño (p. ej., incapacidad para soportar el proceso de fabricación, vida en estante corta, y/o capacidad de barrera deficiente). Consecuentemente, sería deseable proporcionar envases de barrera flexible que estén prácticamente libres de compuestos vírgenes con base de petróleo que incluyan, además, propiedades deseables con respecto a la fabricación, estabilidad y desempeño.
BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCIÓN La invención se refiere a un envase de barrera flexible. El envase incluye un sellante, una primera capa adhesiva que recubre el sellante, y un sustrato externo laminado al sellante mediante la primera capa adhesiva. El sellante tiene un grosor de aproximadamente 1 µ?t? a aproximadamente 750 µ?t? y un contenido de base biológica de al menos aproximadamente 85 %, preferentemente, al menos aproximadamente 90 %, con mayor preferencia, al menos aproximadamente 95 %, por ejemplo, aproximadamente 97 % o aproximadamente 100 %. La primera capa adhesiva que recubre el sellante incluye un adhesivo con un grosor de aproximadamente 1 µ?t? a aproximadamente 20 pm y tiene, opcionalmente, un contenido de base biológica de al menos aproximadamente 95 %, preferentemente, al menos aproximadamente 97 %, con mayor preferencia, al menos aproximadamente 99 %. En algunas modalidades, la primera capa adhesiva incluye, además, un sustrato extrudido que tiene un grosor de aproximadamente 1 µ?t? a aproximadamente 750 pm, y un contenido de base biológica de al menos aproximadamente 85 %. El sustrato externo laminado al sellante mediante la primera capa adhesiva tiene un grosor de aproximadamente 2.5 µ?t? a aproximadamente 300 µ??, y un contenido de base biológica de al menos aproximadamente 95 %, preferentemente, al menos aproximadamente 97 %, con mayor preferencia, al menos aproximadamente 99 %. El envase de barrera flexible exhibe una resistencia de laminación de sellante a sustrato externo de al menos aproximadamente 1 .0 N por 25.4 mm de ancho de muestra, según se determina mediante la norma ASTM F904, después que el envase se llena hasta tres cuartos de su volumen con un polvo para lavandería a (es decir, aproximadamente 30 % en peso de ceniza de soda, aproximadamente 67 % en peso de zeolita, aproximadamente 1 .5 % en peso de antranilato de metilo, y aproximadamente 1 .5 % en peso de acetato de etilo, en base al peso total de la composición) y se coloca en un recinto a 50 % de humedad relativa (RH) a 55 °C durante al menos aproximadamente un mes, preferentemente, al menos aproximadamente dos meses, con mayor preferencia, al menos aproximadamente 3 meses, aún con mayor preferencia, al menos aproximadamente 4 meses.
El envase de barrera flexible puede incluir tinta que tiene un grosor de aproximadamente 1 pm a aproximadamente 20 pm, que se deposita en uno o ambos lados del sustrato externo. Opcionalmente, el envase de barrera flexible puede incluir, además, una laca que tiene un grosor de aproximadamente 1 pm a aproximadamente 10 pm en la superficie exterior del sustrato externo. En algunas modalidades, el sellante comprende, además, un aditivo, tal como, por ejemplo, un agente de deslizamiento, una carga, un agente antiestática, un pigmento, un inhibidor UV, un aditivo mejorador biodegradable, un agente anticolorante, o mezclas de estos.
En algunos aspectos, el envase de barrera flexible puede incluir, además, una capa de material de barrera que se deposita o lamina entre la primera capa adhesiva y el sustrato externo, en donde la capa de material de barrera tiene un grosor de aproximadamente 200 Á a aproximadamente 50 pm. La capa de material de barrera se recubre con una segunda capa adhesiva que tiene un grosor de aproximadamente 1 pm a aproximadamente 20 pm e incluye un adhesivo que tiene, opcionalmente, un contenido de base biológica de al menos aproximadamente 95 %. En algunos aspectos, el envase de barrera flexible puede incluir, además, una capa de material de barrera que se deposita sobre el sellante o se lamina entre el sellante y el sustrato externo, en donde la capa de material de barrera tiene un grosor de aproximadamente 200 Á a aproximadamente 50 pm y la capa de material de barrera se recubre con una capa adhesiva que tiene un grosor de aproximadamente 1 pm a aproximadamente 20 pm e incluye un adhesivo que tiene, opcionalmente, un contenido de base biológica de al menos aproximadamente 95 %. En estos aspectos, el envase de barrera flexible, después que se llena hasta tres cuartos de su volumen con un champú ß que tiene un pH de aproximadamente 5.5 (es decir, aproximadamente 10 % en peso de laureth-3 sulfato de amonio, aproximadamente 6 % en peso de laurilsulfato de amonio, aproximadamente 0.6 % en peso de alcohol cetílico, aproximadamente 0.7 % en peso de cloruro de sodio, aproximadamente 0.4 % en peso de citrato de sodio dihidrato, aproximadamente 0.15 % en peso de ácido cítrico, aproximadamente 1.5 % en peso de antranilato de metilo, aproximadamente 1.5 % en peso de acetato de etilo, y aproximadamente 20.85 % en peso de agua, en base al peso total de la composición) y se coloca en un recinto a 50 % de humedad relativa (RH) a 55 °C durante al menos aproximadamente un mes, preferentemente, al menos aproximadamente dos meses, con mayor preferencia, al menos aproximadamente 3 meses, aún con mayor preferencia, al menos aproximadamente 4 meses, exhibe (i) una resistencia de laminación de sellante a sustrato externo de al menos aproximadamente 1 .0 N por 25.4 mm de ancho de muestra, según se determina mediante la norma ASTM F904; (ii) una resistencia de laminación entre el sellante y la capa de material de barrera de al menos aproximadamente 1 .0 N por 25.4 mm de ancho de muestra, según se determina mediante la norma ASTM F904; y (¡ii) una resistencia de laminación entre la capa de material de barrera y el sustrato externo de al menos aproximadamente 1 .0 N por 25.4 mm de ancho de muestra, según se determina mediante la norma ASTM F904.
En otro aspecto, en la presente descripción se describen envases de barrera flexible que incluyen un sellante que tiene un grosor de aproximadamente 5 pm a aproximadamente 750 pm y un contenido de base biológica de al menos aproximadamente 85 %. En este aspecto, el envase exhibe una pérdida de masa menor que aproximadamente 1 % en peso, en base al peso total del envase, después que se llena hasta tres cuartos de su volumen con un polvo para lavandería a (es decir, aproximadamente 30 % en peso de ceniza de soda, aproximadamente 67 % en peso de zeolita, aproximadamente 1 .5 % en peso de antranilato de metilo, y aproximadamente 1 .5 % en peso de acetato de etilo, en base al peso total de la composición), se sella y se coloca en un recinto a 50 % de humedad relativa (RH) a 55 °C durante al menos aproximadamente un mes, preferentemente, al menos aproximadamente dos meses, con mayor preferencia, al menos aproximadamente 3 meses, aún con mayor preferencia, al menos aproximadamente 4 meses, se pesa y, después, se coloca sobre una mesa de vibración estándar, se somete a 1 hora de vibraciones cicladas con un impulso de 1 Hz/min de 0 a aproximadamente 60 Hz, seguidas por 1 hora con un impulso de 1 Hz/min de aproximadamente 60 Hz a 0 Hz, y, después, se pesa nuevamente.
En algunas modalidades de este aspecto, el envase de barrera flexible incluye, además, tinta que tiene un grosor de aproximadamente 1 pm a aproximadamente 20 µ?t?, y una laca opcional que tiene un grosor de aproximadamente 1 µ?? a aproximadamente 750 pm depositada en la superficie exterior del envase de barrera flexible. En estas modalidades, el envase de barrera flexible no exhibe transferencia de tinta a una sonda, según se determina mediante la norma ASTM D5264-98, después que se llena hasta tres cuartos de su volumen con un polvo para lavandería a (aproximadamente 30 % en peso de ceniza de soda, aproximadamente 67 % en peso de zeolita, aproximadamente 1.5 % en peso de antranilato de metilo, y aproximadamente 1 .5 % en peso de acetato de etilo, en base al peso total de la composición) y se coloca en un recinto a 50 % de humedad relativa (RH) a 55 °C durante al menos aproximadamente un mes, preferentemente, al menos aproximadamente dos meses, con mayor preferencia, al menos aproximadamente 3 meses, aún con mayor preferencia, al menos aproximadamente 4 meses.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Si bien la especificación concluye con reivindicaciones que señalan, particularmente, y reivindican claramente el objeto que se considera como constituyente de la presente invención, se cree que esta se comprenderá mejor a partir de la siguiente descripción, tomada en conjunto con las figuras adjuntas. Algunas de las figuras se han simplificado mediante la omisión de elementos seleccionados para el propósito de mostrar más claramente otros elementos. Dichas omisiones de elementos en algunas figuras no indican necesariamente la presencia o ausencia de elementos particulares en cualquiera de las modalidades ilustrativas, excepto cuando se indica explícitamente en la descripción escrita correspondiente. Ninguna de las figuras está necesariamente a escala.
La Figura 1 representa una estructura laminada de 2 hojas adecuada para un envase de barrera flexible que incluye un sellante laminado a un sustrato externo mediante una capa adhesiva que incluye un adhesivo e incluye, además, un sustrato extrudido. Puede depositarse tinta en la superficie interior del sustrato externo. Opcionalmente, una capa de material de barrera puede depositarse sobre el sellante o laminarse entre las capas de sellante y sustrato externo.
La Figura 2 representa una estructura laminada de 2 hojas adecuada para un envase de barrera flexible que incluye un sellante laminado a un sustrato externo mediante una capa adhesiva que incluye un adhesivo. Puede depositarse tinta en la superficie exterior del sustrato externo, y el sustrato externo puede recubrirse, opcionalmente, con una laca.
La Figura 3 representa una estructura laminada de 3 hojas adecuada para un envase de barrera flexible que incluye un sellante laminado a una capa de material de barrera mediante una capa adhesiva que incluye un adhesivo, que en sí se lamina a un sustrato externo a través de una capa adhesiva adicional que incluye un adhesivo. Puede depositarse tinta en cualquier lado del sustrato externo. Si la tinta está presente en la superficie exterior del sustrato externo, el sustrato externo puede recubrirse, opcionalmente, con una laca.
La Figura 4 representa una estructura laminada de 3 hojas adecuada para un envase de barrera flexible que incluye un sellante laminado a un sustrato externo a través de una capa adhesiva que incluye un adhesivo y un material extrudido. Puede depositarse tinta en cualquier lado del sustrato externo. Si la tinta está presente en la superficie exterior del sustrato externo, el sustrato externo puede recubrirse, opcionalmente, con una laca.
La Figura 5 representa una estructura laminada de una sola hoja adecuada para un envase de barrera flexible que incluye un sellante. Puede depositarse tinta en la superficie exterior del sellante y, si la tinta está presente, el sellante puede recubrirse, opcionalmente, con una laca. Opcionalmente, puede depositarse una capa de material de barrera sobre el lado exterior de la capa de sellante.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Actualmente, se han desarrollado envases de barrera flexible que están sustancialmente libres de materiales vírgenes con base de petróleo y que tienen propiedades de fabricación, estabilidad y desempeño deseables. Los envases flexibles que tienen, típicamente, un grosor de pared menor que aproximadamente 200 µ?t?, no soportan, usualmente, carga (es decir, el envase no es capaz de soportar el peso de otros envases sin experimentar deformación evidente). Los envases de barrera flexible descritos en la presente descripción son ventajosos debido a que tienen la misma apariencia y sensación y características de desempeño similares a los envases de barrera flexible fabncados a partir de materiales vírgenes, con base de petróleo (p. ej., velocidad de transmisión de vapor de humedad (MVTR), resistencia de laminación, y coeficiente de fricción) y, todavía, los envases de barrera flexible descritos en la presente descripción tienen una sostenibilidad mejorada sobre los envases derivados de materiales vírgenes con base de petróleo.
Como se usa en la presente descripción, "sostenible" se refiere a un material que exhibe una mejora mayor que 10 % en algún aspecto de la evaluación de su ciclo de vida o inventario del ciclo de vida cuando se compara con el material basado en petróleo virgen relevante que de cualquier otra forma podría haberse usado para la fabricación. Como se usa en la presente descripción, "análisis del ciclo de vida" (LCA, por sus siglas en inglés) o "inventario del ciclo de vida" (LCI, por sus siglas en inglés) se refieren a la investigación y evaluación de los impactos ambientales que un producto o servicio determinado causa o necesita para su existencia. El LCA o el LCI pueden implicar un análisis "de la cuna a la tumba" que se refiere al análisis o inventario completo del ciclo de vida desde la fabricación ("cuna") hasta la fase de uso y fase de eliminación ("tumba"). Por ejemplo, los recipientes de polietileno de densidad alta (HDPE) pueden reciclarse en bolillas de resina de HDPE y, después, usarse para formar recipientes, películas o artículos moldeados por inyección, por ejemplo, de modo que se ahorra una cantidad significativa de energía de combustible fósil. Al final de su vida, el polietileno puede desecharse, por ejemplo, mediante incineración. Todas las entradas y salidas se consideran para todas las fases del ciclo de vida. Como se usa en la presente descripción, el escenario de "fin de la vida" (EoL, por sus siglas en inglés) se refiere a la fase de eliminación del LCA o LCI. Por ejemplo, el polietileno puede reciclarse, incinerarse para obtener energía (p. ej., 1 kilogramo de polietileno produce tanta energía como 1 kilogramo de fueloil diesel), transformarse químicamente a otros productos y recuperarse mecánicamente. Alternativamente, el LCA o LCI puede implicar un análisis "de la cuna a la puerta" que se refiere a una evaluación de un ciclo de vida parcial del producto desde la fabricación ("cuna") hasta la puerta de la fábrica (es decir, antes de su transporte al cliente) como una bolilla. Alternativamente, este segundo tipo de análisis se denomina, además, "de principio a principio".
Los envases de barrera flexible de la invención son, además, ventajosos debido a que cualquier polímero virgen usado en la fabricación del envase se deriva de un recurso renovable. Como se usa en la presente descripción, el prefijo "bio" se usa para designar un material que se ha derivado de un recurso renovable. Como se usa en la presente descripción, un "recurso renovable" es un recurso producido por un proceso natural a un índice comparable con su índice de consumo (p. ej., dentro de un marco de tiempo de 100 años). El recurso puede reponerse naturalmente o por técnicas agrícolas. Los ejemplos no limitantes de recursos renovables incluyen plantas (p. ej., caña de azúcar, remolachas, maíz, papas, frutas cítricas, plantas leñosas, lignocelulósicos, hemicelulósicos, desechos celulósicos), animales, pescado, bacterias, hongos y productos de silvicultura. Estos recursos pueden ser organismos de origen natural, híbridos o desarrollados mediante ingeniería genética. Los recursos naturales, tales como el petróleo crudo, hulla, gas natural y turba, que demoran más de 100 años en formarse no se consideran recursos renovables. Debido a que al menos parte del envase de barrera flexible de la invención se deriva de un recurso renovable que puede secuestrar el dióxido de carbono, el uso del envase de barrera flexible puede reducir el potencial de calentamiento global y el consumo de combustible fósil. Por ejemplo, algunos estudios de LCA o LCI sobre la resina de HDPE han demostrado que aproximadamente 907 kg (una tonelada) de fuentes vírgenes con base de petróleo resulta en la emisión de hasta 2268 kg (2.5 toneladas) de dióxido de carbono al medio ambiente. Debido a que la caña de azúcar, por ejemplo, capta dióxido de carbono durante el crecimiento, 907 kg (una tonelada) de polietileno preparado a partir de caña de azúcar elimina hasta aproximadamente 2268 kg (2.5 toneladas) de dióxido de carbono del medio ambiente. Por lo tanto, el uso de aproximadamente 907 kg (una tonelada) de polietileno de un recurso renovable, tal como azúcar de caña, resulta en una disminución de hasta aproximadamente 4536 kg (5 toneladas) de dióxido de carbono ambiental en comparación con el uso de 907 kg (una tonelada) de polietileno derivado de recursos con base de petróleo.
Los ejemplos no limitantes de polímeros renovables incluyen polímeros producidos directamente de organismos, tales como polihidroxialcanoatos (p. ej., poli(beta-hidroxialcanoato), poli(3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato, NODAX™), y celulosa bacteriana; polímeros extraídos de plantas y biomasa, tales como polisacáridos y derivados de estos (p. ej., gomas, celulosa, ésteres de celulosa, quitina, quitosana, almidón, almidón químicamente modificado), proteínas (p. ej., zeína, suero, gluten, colágeno), lípidos, ligninas y caucho natural; y polímeros actuales derivados de monómeros de origen natural y derivados, tales como biopolietileno, biopolipropileno, tereftalato de politrimetileno, ácido poliláctico, nailon 1 1 , resinas de alquido, poliésteres a base de ácido succínico y biotereftalato de polietileno.
Los envases de barrera flexible descritos en la presente descripción son, además, ventajosos debido a que sus propiedades pueden reajustarse al variar la cantidad de biomaterial y material reciclado usado para formar los componentes del envase de barrera flexible, o mediante la introducción de aditivos. Por ejemplo, el incremento de la cantidad de biomaterial a cuenta del material reciclado (cuando se compara uno con otro, p. ej., homopolímero en comparación con copolímero), tiende a resultar en envases con propiedades mecánicas mejoradas. El aumento de la cantidad de tipos específicos de material reciclado puede disminuir los costos totales de la producción de envases, pero a cuenta de las propiedades mecánicas deseables del envase debido a que el material reciclado tiende a ser más frágil con un módulo menor, lo que resulta en un peso molecular promedio menor del material reciclado.
Además, los envases de barrera flexible descritos en la presente descripción son ventajosos debido a que pueden actuar como un reemplazo uno a uno para envases de barrera flexible similares que contienen polímeros completamente o parcialmente derivados de materiales vírgenes, con base de petróleo, y debido a que pueden producirse con el uso de equipo de fabricación, condiciones del reactor y parámetros de capacidad existentes. El uso de envases de barrera flexible resulta en una reducción de la huella ecológica de envases de barrera flexible, y en menos consumo de recursos no renovables. La reducción de la huella ecológica ocurre debido a que la velocidad de reabastecimiento de los recursos usados para producir la materia prima de la fabricación del envase es igual o mayor que su velocidad de consumo, debido a que el uso de un material derivado renovable, resulta, frecuentemente, en una reducción en los gases de invernadero debido al secuestro de dióxido de carbono atmosférico, o debido a que la materia prima de fabricación se recicla (consumo o industrial) en la planta, para reducir la cantidad de plástico virgen usado y la cantidad de plástico usado que se desecha, por ejemplo, en un vertedero.
Más aún, los envases de barrera flexible descritos en la presente descripción tienen una vida en estante relativamente larga (p. ej., al menos aproximadamente 1 año, preferentemente, al menos aproximadamente 2 años), lo que les permite ser almacenados o transportados durante un periodo de tiempo largo sin una disminución en la integridad física y química del envase de barrera flexible (p. ej., sin deslaminación, decoloración, etc., debido a la exposición del producto de consumo). Las películas usadas para producir los envases de barrera flexible descritas en la presente l descripción pueden usarse, ventajosamente, para formar otros artículos, tales como, por ejemplo, bolsas para la basura; componentes de pañales, productos para la incontinencia y productos para la higiene femenina; bolsas para pañales, productos para la incontinencia, o productos para la higiene femenina; envases para alimentos; tubos, envases de recarga; y bolsas con base.
Composición de los envases de barrera flexible En la presente descripción se describen envases de barrera flexible compuestos de una sola hoja y de hojas múltiples (p. ej., 2 hojas, 3 hojas) compuestos de materiales que están sustancialmente libres de materiales vírgenes con base de petróleo. Los envases de barrera flexible contienen un sellante que tiene un contenido de base biológica de al menos aproximadamente 85 %. El sellante se lamina a un sustrato externo que tiene un contenido de base biológica de al menos aproximadamente 95 % mediante una capa adhesiva que incluye un adhesivo que tiene, opcionalmente, un contenido de base biológica de al menos aproximadamente 95 %. La capa adhesiva puede incluir, además, un sustrato extrudido que tiene un contenido de base biológica de al menos aproximadamente 85 %. Opcionalmente, puede depositarse tinta en cada lado del sustrato externo, y la superficie exterior del sustrato externo puede incluir, además, opcionalmente, una laca. Puede depositarse o laminarse una capa de material de barrera entre la primera capa adhesiva y el sustrato externo o sobre la capa de sellante.
En un primer aspecto, la invención se refiere a un envase de barrera flexible de 2 hojas representado por la Figura 1. El envase de barrera flexible de este aspecto está compuesto de un sellante 10 laminado a un sustrato externo 11 mediante una capa adhesiva que incluye un adhesivo 12. Opcionalmente, puede depositarse tinta 13 en cualquier lado del sustrato externo. Si la tinta 13 está presente en la superficie exterior del sustrato extemo 1 1 , el sustrato externo puede recubrirse, opcionalmente, con una laca 14. La Figura 2 representa un envase de barrera flexible de dos hojas que se recubre, opcionalmente, con una laca.
En un segundo aspecto, la invención se refiere a un envase de barrera flexible de 3 hojas representado por la Figura 3. El envase de barrera flexible de este aspecto está compuesto de un sellante 10 laminado a un lado de una capa de material de barrera 15 mediante una capa adhesiva 12 que incluye un adhesivo. El otro lado de la capa de material de barrera se lamina a un sustrato externo 11 mediante otra capa adhesiva 12 que incluye un adhesivo. Alternativamente, la capa de material de barrera 15 puede depositarse entre el sellante 10 y el sustrato externo 1 1 en lugar de experimentar laminación. Opcionalmente, puede depositarse tinta 13 en cualquier lado del sustrato externo. Si la tinta está presente en la superficie exterior del sustrato externo, el sustrato externo puede recubrirse, opcionalmente, con una laca 14.
En un tercer aspecto, la invención se refiere a un envase de barrera flexible de 3 hojas representado por la Figura 4. El envase de barrera flexible de este aspecto está compuesto de un sellante 10 laminado a un sustrato externo 1 1 mediante una capa adhesiva 2, que incluye un sustrato extrudido. Opcionalmente, una capa de material de barrera 15 recubre el sellante 10. Opcionalmente, puede depositarse, además, tinta 13 en cualquier lado del sustrato externo. Si la tinta está presente en la superficie exterior del sustrato externo, el sustrato externo puede recubrirse, opcionalmente, con una laca 14.
En un cuarto aspecto, la invención se refiere a un envase de barrera flexible de una sola hoja representado por la Figura 5. El envase de barrera flexible de este aspecto está compuesto de un sellante 10, sobre el que puede depositarse, opcionalmente, una capa de material de barrera 15 y, además, sobre el que puede depositarse, opcionalmente, tinta 13. Si se deposita tinta sobre la superficie exterior del sellante, el sellante puede recubrirse, opcionalmente, con una laca 14.
Sellante El sellante proporciona propiedades de volumen, sellado térmico y protección de barrera a los envases de barrera flexible descritos en la presente descripción. El sellante puede ser cualquier sellante que sea compatible con los productos de consumo descritos en la presente descripción, y tiene un contenido de base biológica de al menos aproximadamente 85 %, preferentemente, al menos aproximadamente 90 %, con mayor preferencia, al menos aproximadamente 95 %, aún con mayor preferencia, al menos aproximadamente 97 %, por ejemplo, aproximadamente 99 % o aproximadamente 100 %.
El sellante puede seleccionarse del grupo que consiste en polietileno de densidad alta (HDPE, por sus siglas en inglés) y polietileno lineal de densidad baja (LLDPE, por sus siglas en inglés), cada uno de los cuales está disponible de, por ejemplo, Braskem; polietileno de densidad baja (LDPE, por sus siglas en inglés) y polietileno lineal de densidad ultra baja (ULDPE, por sus siglas en inglés), cada uno de los cuales puede obtenerse a partir de caña de azúcar con el uso de una tecnología, tal como, o similar a, la tecnología de Hostalen/Basell o una tecnología Spherilene/Basell de Braskem; polihidroxialcanoato (PHA, disponible de, por ejemplo, Ecomann China, Meredian, y Metabolix); una película con base de almidón (disponible de, por ejemplo, Novamont, Biome, Cardia, Teknor Apex o Plantic); un almidón combinado con un poliéster (disponible de, por ejemplo, Ecoflex de BASF o mediante el uso de un poliéster de origen biológico, por ejemplo, bioglicerol, ácido orgánico y anhídrido, como se describe en la solicitud de patente de los EE. UU. núm. 2008/0200591 , incorporada en la presente descripción como referencia), succinato de polibutileno (formado de, p. ej., la polimerización de bio-1 ,4-butanodiol, que puede derivarse de la fermentación de azúcares, un proceso disponible de empresas tales como Genomatica, y ácido biosuccínico, que puede producirse como un producto de fermentación natural y disponible de empresas tales como MBI; ver la patente de los EE. UU. núm. 7,858,350, incorporada en la presente descripción como referencia) ácido poliglicolico (PGA) (de, por ejemplo, monómero de ácido bioglicólico producido por METabolic EXplorer), cloruro de polivinilo (PVC) (disponible de, p. ej., Braskem), y mezclas de estos. En algunas modalidades preferidas, el sellante se selecciona del grupo que consiste en HDPE, LDPE, LLDPE, ULDPE, y mezclas de estos. Opcionalmente, el sellante incluye papel y el sellante recubre el papel.
El sellante está presente en un grosor de aproximadamente 1 pm a aproximadamente 750 pm, preferentemente, de aproximadamente 25 pm a aproximadamente 75 pm, con mayor preferencia, de aproximadamente 30 pm a aproximadamente 50 pm. Por ejemplo, cuando el envase contiene un líquido, el sellante está presente en un grosor de aproximadamente 30 pm a aproximadamente 50 pm; y cuando el envase contiene un polvo, el sellante está presente en un grosor de aproximadamente 25 pm a aproximadamente 40 pm. Cuando ninguna otra barrera está presente, un sellante más delgado resulta en un envase con una velocidad de transmisión de vapor de humedad ( VTR) mayor, una integridad estructural menor y una vida en estante más corta, mientras que un sellante más grueso resulta en un envase con una MVTR menor y una integridad estructural mayor.
El sellante puede incluir, opcionalmente, un aditivo. El aditivo puede incluir, por ejemplo, un agente de deslizamiento o un agente antiestática (p. ej., euracamida, una esteramida), una carga (p. ej., talco, arcilla, pulpa, almidón termoplástico, harina de madera de almidón crudo, tierra de diatomeas, sílice, vidrio inorgánico, sales inorgánicas, plastificante pulverizado, hule pulverizado), un pigmento (p. ej., mica, titania, negro de carbón), un inhibidor UV, un agente anticolorante y un aditivo mejorador biodegradable (p. ej., un aditivo oxodegradable o un material orgánico). Un aditivo oxodegradable está compuesto, frecuentemente, en un polímero en una concentración de aproximadamente 1 % en peso a aproximadamente 5 % en peso, en base al peso total del polímero e incluye al menos un metal de transición que puede promover la oxidación y escisión de cadena en plásticos cuando se exponen al calor, aire, luz, o una mezcla de estos. Los materiales orgánicos (p. ej., celulosa, almidón, acetato de etilenvinilo y alcohol polivinílico) pueden usarse, además, como aditivos mejoradores biodegradables, aunque no pueden promover la degradación de la porción no degradable de la matriz polimérica. En modalidades ilustrativas, el aditivo incluye euracamida, una esteramida, mica, un aditivo oxodegradable, talco, arcilla, pulpa, titania, almidón termoplástico, harina de madera de almidón crudo, tierra de diatomeas, negro de carbón, sílice, vidrio inorgánico, sales inorgánicas (p. ej., NaCI), plastificante pulverizado, hule pulverizado y mezclas de estos.
Primera capa adhesiva El sellante puede laminarse a un sustrato externo mediante una primera capa adhesiva que incluye un adhesivo. El adhesivo tiene, opcionalmente, un contenido de base biológica de al menos aproximadamente 95 %, preferentemente, al menos aproximadamente 97 %, con mayor preferencia, al menos aproximadamente 99 %, por ejemplo, aproximadamente 100 %. La laminación puede lograrse mediante un proceso de "extrusión" o "adhesivo". La laminación involucra dejar una cortina fundida de polímero al extrudir a través de un troquel plano (para laminación por extrusión) o una capa líquida (para laminación adhesiva) entre el sellante y el sustrato externo a velocidades altas (típicamente, de aproximadamente 0.508 a aproximadamente 5.08 m/s (de aproximadamente 100 a aproximadamente 1000 pies por minuto), preferentemente, de aproximadamente 1.524 a aproximadamente 4.064 m/s (de aproximadamente 300 a aproximadamente 800 pies por minuto)). Para laminación por extrusión, la estructura laminada, después, se pone en contacto con un rodillo frío (enfriado). Para laminación adhesiva, el laminado se somete a secado térmico en línea y, después, se somete a curado adicional de aproximadamente 12 a aproximadamente 48 horas para que el laminado alcance una resistencia de adhesión máxima El adhesivo está presente en un grosor de aproximadamente 1 pm a aproximadamente 20 pm, preferentemente, de aproximadamente 1 pm a aproximadamente 10 pm, con mayor preferencia, de aproximadamente 2.5 pm a aproximadamente 3.5 pm. Un adhesivo más delgado resulta en un envase de barrera flexible que seca y cura más rápido y es menos costoso. Un adhesivo más grueso resulta en un envase de barrera flexible que adquiere la fuerza de cohesión deseada, pero es más costoso y toma un periodo de tiempo más largo para secar y curar. El adhesivo puede ser un adhesivo solvente o un adhesivo no solvente. Los ejemplos del adhesivo incluyen adhesivo con base de uretano, un adhesivo con base de agua, o un adhesivo con base de nitrocelulosa. Opcionalmente, el adhesivo es un bioadhesivo, tal como, un adhesivo con base de PLA (p. ej., Biopolymer 26806 de Danimer Scientific LLC, MATER-Bl® de Novamontk, BioTAK® porBerkshire Labels), adhesivo con base de almidón, o mezclas de estos.
En algunas modalidades opcionales, la primera capa adhesiva incluye, además, un sustrato extrudido que tiene un contenido de base biológica de al menos aproximadamente 85 %, preferentemente, al menos aproximadamente 90 %, con mayor preferencia, al menos aproximadamente 95 %, por ejemplo, al menos aproximadamente 99 %. El sustrato extrudido está presente en un grosor de aproximadamente 1 pm a aproximadamente 750 µ??, preferentemente, de aproximadamente 1 pm a aproximadamente 50 pm. Un sustrato extrudido más delgado resulta en un envase de barrera flexible que es menos costoso, más flexible, y tiene menos volumen. Un sustrato extrudido más grueso resulta en un envase de barrera flexible que es más costoso, menos flexible, y tiene más volumen. Una manera no costosa de añadir más volumen a la estructura laminada es aumentar el grosor de la capa de extrusión en lugar de aumentar el grosor de las otras capas. Los ejemplos del sustrato extrudido incluyen LDPE, HDPE, y LLDPE.
Sustrato externo El sustrato externo del envase de barrera flexible proporciona estabilidad dimensional al envase y es un receptáculo para tinta. El sustrato externo puede ser cualquier material que forma un envase de barrera flexible que tiene las propiedades descritas en la presente descripción y un contenido de base biológica de al menos aproximadamente 95 %, preferentemente, al menos aproximadamente 97 %, con mayor preferencia, al menos aproximadamente 99 %, por ejemplo, aproximadamente 100 %.
El sustrato externo puede seleccionarse del grupo que consiste en tereftalato de polietileno (PET), HDPE, polietileno de densidad media (MDPE), LDPE, LLDPE, PLA (p. ej., de Natureworks), PHA, poli(etileno-2,5-furandicarboxilato) (PEF), celulosa (disponible de, p. ej., Innovia), NYLON 1 1 (es decir, Rilsan® de Arkema), películas con base de almidón, biopoliésteres, (p. ej., aquellos elaborados de bioglicerol, ácido orgánico y anhídrido, como se describe en la solicitud de patente de los EE. UU. núm. 2008/0200591 , incorporada en la presente descripción como referencia), succinato de polibutileno, ácido poliglicólico (PGA, por sus siglas en inglés), cloruro de polivinilo (PVC, por sus siglas en inglés), y mezclas de estos. En algunas modalidades preferidas, el sustrato externo se selecciona del grupo que consiste en PET, PEF, LDPE, LLDPE, NYLON 1 1 , y mezclas de estos.
El biotereftalato de polietileno está disponible de empresas, tales como Teijin Fibers Ltd (30 % renovable), Toyota Tshusho, Klockner. El biotereftalato de polietileno puede producirse a partir de la polimerización del bioetilenglicol con bioácido tereftálico. El bioetilenglicol puede derivarse de recursos renovables mediante varias rutas adecuadas, tales como, por ejemplo, las descritas en la solicitud de patente núm. WO/2009/155086 y la patente de los EE. UU. núm. 4,536,584, cada una incorporada en la presente descripción como referencia. El bioácido tereftálico puede derivarse de alcoholes renovables a través de p-xileno, como se describe en la solicitud de patente núm. WO/2009/079213, que se incorpora en la presente descripción como referencia. En algunas modalidades, un alcohol renovable (p. ej., isobutanol) se deshidrata con un catalizador acídico en un reactor para formar isobutileno. El isobutileno se recupera y se hace reaccionar bajo las condiciones adecuadas de alto calor y presión en un segundo reactor que contiene un catalizador conocido para aromatizar hidrocarburos alifáticos para formar p-xileno renovable. En otra modalidad, un alcohol renovable, por ejemplo, isobutanol, se deshidrata y se dimeriza con un catalizador ácido. El diisobutileno resultante se recupera y se hace reaccionar en un segundo reactor para formar p-xileno renovable. En otra modalidad adicional, un alcohol renovable, por ejemplo, isobutanol, que contiene hasta 15 % en peso de agua, se deshidrata, o se deshidrata y se oligomeriza y los oligómeros resultantes se aromatizan para formar p-xileno renovable. El ácido itálico o ésteres de ftalato renovables pueden producirse al oxidar p-xileno con un catalizador de metales de transición (ver, p. ej., Ind. Eng. Chem. Res., 39:3958-3997 (2000)), opcionalmente, en presencia de uno o más alcoholes.
El biopoli(etileno-2,5-furandicarboxilato) (bio-PEF) puede producirse de acuerdo con la ruta descrita en Werpy and Petersen, "Top Valué Added Chemicals from Biomass. Volumen I — Resultados de la selección de candidatos potenciales de azúcares y gas de síntesis, producido por el equipo de Pacific Northwest National Laboratory (PNNL); National Renewable Energy Laboratory (NREL), Office of Biomass Program (EERE)," 2004 y la solicitud del PCT núm. WO 2010/077133, que se incorporan en la presente descripción como referencia.
El sustrato extemo está presente en un grosor de aproximadamente 2.5 pm a aproximadamente 300 pm, preferentemente, de aproximadamente 7 pm a aproximadamente 50 pm, con mayor preferencia, de aproximadamente 8 pm a aproximadamente 20 pm, aún con mayor preferencia, de aproximadamente 10 pm a aproximadamente 15 pm. Un sustrato externo más delgado resulta en un envase de barrera flexible con menos rigidez. Un sustrato externo más grueso resulta en un envase de barrera flexible con más rigidez, más estabilidad dimensional para impresión, y más resistencia al calor durante el sellado térmico.
En modalidades opcionales donde se deposita tinta en el sustrato externo, el lado del sustrato con depósito de tinta tiene una energía superficial que es al menos aproximadamente 38 dinas/cm, preferentemente, al menos aproximadamente 42 dinas/cm. Alternativamente, el sustrato externo puede tratarse para resultar en la energía superficial deseada mediante el uso de técnicas conocidas por una persona con experiencia en la materia, tales como el tratamiento de corona. Si la energía superficial es menor que aproximadamente 38 dinas/cm, el sustrato externo no aceptará que se impriman tintas en su superficie.
Además, las modalidades opcionales del envase flexible incluyen una etiqueta colocada sobre el exterior de un envase. La etiqueta puede incluir una etiqueta adhesiva sensible a la presión o una etiqueta de manga retráctil o cualquier otro tipo de etiqueta adecuada. La etiqueta se imprime, opcionalmente, y contiene, opcionalmente, material gráfico o marcas distintivas.
Tinta En algunas modalidades, puede depositarse una o más capas de tinta en uno o ambos lados del sustrato externo. La tinta está presente en un grosor de aproximadamente 1 pm a aproximadamente 20 µ?t?, preferentemente, de aproximadamente 1 pm a aproximadamente 10 pm, con mayor preferencia, de aproximadamente 2.5 pm a aproximadamente 3.5 pm, aún con mayor preferencia, aproximadamente 3 pm. La tinta depositada puede ser cualquier tinta que sea compatible con los materiales con los que entra en contacto. En algunas modalidades, la tinta puede ser con base de soya, con base vegetal, o una mezcla de estos. Los ejemplos no limitantes de tintas incluyen ECO-SURE!™ de Gans lnk& Supply Co. y las tintas con base de solvente VUTEk® y BioVu™ de EFI, que se derivan completamente de recursos renovables (p. ej., maíz). En algunas modalidades, la tinta es muy resistente a abrasivos. Por ejemplo, la tinta muy resistente a abrasivos puede incluir recubrimientos curados por radiación ultravioleta (UV) o haces de electrones (EB).
Laca En los aspectos cuando se deposita tinta en la superficie exterior del sustrato externo, la superficie exterior del sustrato externo incluye, opcionalmente, laca. La laca opcional sirve para proteger la capa de tinta de su ambiente físico y químico y puede derivarse de un recurso renovable. La laca puede formularse, además, para optimizar la durabilidad y un acabado mate o brilloso. En algunas modalidades, la laca se selecciona del grupo que consiste en resina, aditivo y solvente/agua. En algunas modalidades preferidas, la laca es una laca con base de nitrocelulosa, goma laca natural o mezclas de estas. La laca tiene un grosor de aproximadamente 1 pm a aproximadamente 10 pm, preferentemente, de aproximadamente 1 pm a aproximadamente 5 pm, con mayor preferencia, de aproximadamente 2.5 pm a aproximadamente 3.5 pm. La cantidad de laca presente en envases de hojas múltiples determina el nivel de protección de la capa impresa subyacente. Aunque una laca más delgada puede agrietarse o eliminarse por frotación, esta laca seca y cura más rápido y es menos costosa. Una laca más gruesa es más costosa, pero añade más protección a la tinta.
En los aspectos donde el envase de barrera flexible es un envase de una sola hoja, el envase de barrera flexible comprende un sellante que tiene un grosor de aproximadamente 5 pm a aproximadamente 750 pm y un contenido de base biológica de al menos aproximadamente 85 % y está presente, opcionalmente, una capa de material de barrera. La tinta se deposita, opcionalmente, en la superficie exterior del sellante (o capa de material de barrera opcional que recubre el sellante) y está presente en un grosor de aproximadamente 1 pm a aproximadamente 20 pm, preferentemente, de aproximadamente 1 pm a aproximadamente 10 pm, con mayor preferencia, de aproximadamente 2.5 pm a aproximadamente 3.5 pm, aún con mayor preferencia, aproximadamente 3 pm. La tinta se recubre, opcionalmente, con una laca, que está presente en un grosor de aproximadamente 1 pm a aproximadamente 10 pm, preferentemente, de aproximadamente 1 pm a aproximadamente 5 pm, con mayor preferencia, de aproximadamente 2.5 pm a aproximadamente 3.5 pm. Como se describió anteriormente, la tinta puede ser cualquier tinta que sea compatible con los materiales con los que entra en contacto, y puede ser, por ejemplo, con base de soya, con base vegetal o una mezcla de estos (p. ej., ECO-SURE!™, VUTEk®, y BioVu™). En algunas modalidades, la tinta es muy resistente a abrasivos, como se describió anteriormente en la presente descripción. La cantidad de laca presente en envases de una sola hoja añade rigidez a los envases, el grado de rigidez aumenta con el grosor de la laca.
Capa de material de barrera En algunas modalidades, el envase de barrera flexible incluye una capa de material de barrera depositada o laminada entre la primera capa adhesiva y el sustrato externo o depositada en la capa de sellante. Por ejemplo, la capa de material de barrera se deposita sobre el sellante o la capa de tinta (p. ej., metalización al vacío, recubrimientos de nanoarcilla), depositada sobre una capa polimérica y, después, se lamina entre la primera capa adhesiva y el sustrato externo (p. ej., tereftalato de polietileno metalizado al vacío), o se lamina directamente entre la primera capa adhesiva y el sustrato externo (p. ej., lámina de metal). La capa de material de barrera sirve para reducir la velocidad de transmisión de vapor de humedad (MVTR) dentro o fuera del envase, y puede servir, además, para limitar la difusión a través de la pared del envase de cualquier especie difusiva. Los ejemplos no limitantes de especies difusivas incluyen 02, C02, aroma y perfume. La capa de material de barrera tiene un grosor de aproximadamente 200 Á a aproximadamente 50 pm, preferentemente, de aproximadamente 200 Á a aproximadamente 9 µ?t?.
La capa de material de barrera puede ser de cualquier material que forma un envase de barrera flexible que tiene las propiedades descritas en la presente descripción. Los ejemplos de la capa de material de barrera incluyen un metal, un óxido metálico, un polímero de base biológica que comprende un recubrimiento metálico, un polímero de base biológica que comprende un recubrimiento de óxido metálico, una nanoarcilla, un recubrimiento de nanopartícula de sílice, un polímero de barrera (p. ej., bioácido poliglicólico (PGA, por sus siglas en inglés) a partir de un monómero de bioácido glicólico como el producido por METabolic EXplorer), un recubrimiento de carbono parecido al diamante, una matriz polimérica que tiene una carga, una capa de suero y mezclas de estos. La matriz polimérica que tiene una carga puede estar compuesta de cualquier polímero de barrera y cualquier carga, en cualquier cantidad, siempre y cuando el envase de barrera flexible resultante tenga las propiedades mecánicas descritas en la presente descripción. En las modalidades ilustrativas, el metal, óxido metálico, recubrimiento de metal, o recubrimiento de óxido metálico se selecciona del grupo que consiste en una lámina de metal, polipropileno biaxialmente orientado metalizado (mBOPP, por sus siglas en inglés), PET metalizado (mPET, por sus siglas en inglés), polietileno metalizado (mPE, por sus siglas en inglés), aluminio, un óxido de aluminio, un óxido de silicio, y mezclas de estos. En algunas modalidades, el mBOPP, mPET, y mPE contienen biopolipropileno, bio-PET, y biopolietileno, respectivamente. En modalidades ilustrativas, la carga se selecciona del grupo que consiste en una nanoarcilla, grafeno, óxido de grafeno, grafito, carbonato de calcio, almidón, cera, mica, caolín, feldespato, fibras de vidrio, esferas de vidrio, escamas de vidrio cenoesferas, una sílice, un silicato, celulosa, acetato de celulosa y mezclas de estos. En modalidades ilustrativas, la nanoarcilla se selecciona del grupo que consiste en montmorillonitas, bentonita, plaquetas de vermiculita, allosita, cloisita, esmectita, y mezclas de estos. Los ejemplos de la capa de material de barrera se describen en las patentes de los EE. UU. núm. 7,233,359 y 6,232,389 y la solicitud de patente núm. WO/2009/032748, cada una incorporada en la presente descripción como referencia. Los materiales que pueden usarse para la capa de material de barrera están comercialmente disponibles como NANOLOK™ de Inmat.
La composición exacta y el grosor de la capa de material de barrera se determina mediante el uso previsto del envase de barrera flexible y la sensibilidad del producto de consumo dentro del envase de barrera flexible para ganar o perder un material determinado. Por ejemplo, si el envase de barrera flexible contiene un champú, una cantidad crítica de pérdida de agua del champú ¡mpactará severamente su desempeño. En base al tiempo proyectado que se espera que el envase permanezca en el mercado, se define la vida en estante o fecha de expiración deseada. Con la cantidad de pérdida de agua aceptable conocida, luego se define la cantidad de tiempo en el mercado, el tamaño del envase y el flujo aceptable de agua. Después, se escoge la composición de la capa de material de barrera y el grosor de la capa de material de barrera en base al criterio de desempeño particular y las características de cada producto de consumo que está contenido en el envase de barrera flexible.
La capa de material de barrera se recubre en ambos lados con una segunda capa adhesiva que incluye un adhesivo, como se describió anteriormente en la presente descripción. La segunda capa adhesiva tiene un grosor de aproximadamente 1 pm a aproximadamente 20 µ?t?, preferentemente, de aproximadamente 1 pm a aproximadamente 10 pm, con mayor preferencia, de aproximadamente 2.5 pm a aproximadamente 3.5 pm. Como se describió anteriormente en la presente descripción, el adhesivo puede ser un adhesivo solvente o un adhesivo no solvente.
En algunas modalidades, los envases de barrera flexible contienen un producto de consumo, tal como un líquido o un polvo. Como se usa en la presente descripción, "producto de consumo" se refiere a materiales que se usan para el cuidado del cabello, para el cuidado de la belleza, para el cuidado bucal, para el cuidado de la salud, para la limpieza personal y para la limpieza doméstica, por ejemplo. Los ejemplos no limitantes de productos de consumo incluyen alimentos, bebidas, toallitas, champú, acondicionador, loción para la piel, loción para el afeitado, jabón líquido, jabón en barra, pasta dental, espuma modeladora, jabón facial, jabón para las manos, jabón para el cuerpo, humectante, loción para el afeitado, enjuague bucal, gel para el cabello, desinfectante para las manos, detergente para lavandería, detergente para la vajilla, detergente para el lavaplatos, cosméticos y medicamentos de venta libre. Los envases de barrera flexible son resistentes al producto de consumo. Como se usa en la presente descripción, "resistente" se refiere a la capacidad de los envases de barrera flexible de mantener sus propiedades mecánicas y material gráfico en sus superficies, sin degradación debida a la interacción del producto de consumo y difusión o fuga del producto de consumo a través o desde el envase de barrera flexible.
Evaluación del contenido de base biológica de los materiales Como se usa en la presente descripción, "contenido de base biológica" se refiere a la cantidad de biocarbono en un material como un porcentaje del peso (masa) del carbono orgánico total en el producto. Por ejemplo, el polietileno contiene dos átomos de carbono en su unidad estructural. Si el etileno se deriva de un recurso renovable, entonces un homopolímero de polietileno tiene, teóricamente, un contenido de base biológica de 100 % porque todos los átomos de carbono se derivan de un recurso renovable. Además, un copolímero de polietileno podría tener, teóricamente, un contenido de base biológica de 100 % si tanto el etileno como el comonómero se derivan de un recurso renovable. En modalidades en las que el comonómero no se deriva de un recurso renovable, el HDPE incluirá, típicamente, solo aproximadamente 1 % en peso a aproximadamente 2 % en peso del comonómero no renovable, lo que resulta en HDPE con un contenido de base biológica teórico que es ligeramente menor que 100 %. En otro ejemplo, el tereftalato de polietileno contiene diez átomos de carbono en su unidad estructural (es decir, dos del monómero de etilenglicol y ocho del monómero de ácido tereftálico). Si la porción de etilenglicol se deriva de un recurso renovable, pero el ácido tereftálico se deriva de un recurso de base de petróleo, el contenido de base biológica teórico del tereftalato de polietileno es 20 %.
Un método adecuado para evaluar materiales derivados de recursos renovables es a través de ASTM D6866 que permite determinar el contenido de base biológica de los materiales por medio de análisis de radiocarbonos por espectrometría de masa con aceleradores, conteo de escintilación de líquidos y espectrometría de masa de isótopos. Cuando un neutrón producido por luz ultravioleta golpea contra el nitrógeno de la atmósfera pierde un protón y forma carbono con un peso molecular de 14 que es radioactivo. Este 1 C se oxida inmediatamente en bióxido de carbono que representa una fracción pequeña, pero medible del carbono atmosférico. Las plantas verdes transforman el bióxido de carbono atmosférico para elaborar moléculas orgánicas durante el proceso conocido como fotosíntesis. El ciclo se completa cuando las plantas verdes u otras formas de vida metabolizan las moléculas orgánicas para producir bióxido de carbono, lo que genera la liberación de bióxido de carbono de nuevo a la atmósfera. Prácticamente todas las formas de vida en el planeta Tierra dependen de las moléculas orgánicas producidas por las plantas verdes para generar la energía química que facilita el crecimiento y la reproducción. Por lo tanto, el 14C que existe en la atmósfera se vuelve parte de todas las formas de vida y sus productos biológicos. Estas moléculas orgánicas de base renovable que se biodegradan a bióxido de carbono no contribuyen al calentamiento global porque no se produce un aumento neto del carbono emitido a la atmósfera. Por el contrario, el carbono con base de combustibles fósiles no tiene la relación de radiocarbono distintivo del bióxido de carbono atmosférico. Ver \a solicitud de patente núm. WO/2009/155086, incorporada en la presente descripción como referencia.
La aplicación de ASTM D6866 para derivar un "contenido de base biológica" se estructura sobre los mismos conceptos que la datación por radiocarbonos, pero sin usar las ecuaciones de antigüedad. El análisis se realiza mediante la derivación de una relación entre la cantidad de radiocarbonos (1 C) en una muestra desconocida y la de un estándar de referencia moderno. La relación se reporta como un porcentaje con las unidades "porcentaje de carbono moderno" (pMC, por sus siglas en inglés). Si el material que se analiza es una mezcla del radiocarbono actual y el carbono fósil (que no contiene radiocarbonos), entonces el valor de pMC obtenido se correlaciona directamente con la cantidad de material de biomasa presente en la muestra.
El estándar de referencia moderno usado en la datación por radiocarbonos es un estándar NIST (National Institute of Standards and Technology) con un contenido de radiocarbonos conocido equivalente a aproximadamente el año 1950 d.C. El año 1950 d.C. se eligió porque representaba un momento anterior a las pruebas de armas termonucleares que introdujeron cantidades grandes de radiocarbonos en exceso en la atmósfera con cada explosión (denominadas "bombas de carbono"). La referencia 1950 d.C. representa 100 pMC.
La "bomba de carbono" en la atmósfera prácticamente duplicó los niveles normales en 1963 en la cumbre de las pruebas y antes de la implementación del tratado que detuvo las pruebas. Desde su aparición su distribución dentro de la atmósfera se calculó en forma aproximada y exhibió valores mayores que 100 pMC para plantas y animales vivos desde 1950 d.C. La distribución de la bomba de carbono se ha reducido gradualmente con el tiempo y, actualmente, su valor es de aproximadamente 107.5 pMC. Como resultado, un material de biomasa fresco, tal como maíz, podría resultar en un valor de radiocarbonos distintivo cercano a 107.5 pMC.
El carbono basado en petróleo no tiene el índice de radiocarbonos distintivo del bióxido de carbono atmosférico. En la investigación se ha observado que los combustibles fósiles y petroquímicos tienen menos de aproximadamente 1 pMC y, típicamente, menos de aproximadamente 0.1 pMC, por ejemplo, menos de aproximadamente 0.03 pMC. Sin embargo, los compuestos que se derivan completamente a partir de recursos renovables tienen al menos aproximadamente 95 por ciento de carbono moderno (pMC), preferentemente, al menos aproximadamente 99 pMC, por ejemplo, aproximadamente 100 pMC.
La combinación de carbono fósil con el carbono actual en un material resultará en una dilución del contenido de pMC actual. Si consideramos que 107.5 pMC representa los materiales de la biomasa actual y 0 pMC representa derivados de petróleo, el valor de pMC medido para ese material reflejará las proporciones de los dos tipos de componentes. Un material 100 % derivado de los frijoles de soya actuales produciría un valor de radiocarbono distintivo cercano a 107.5 pMC. Si ese material se diluyó con 50 % de derivados de petróleo, se obtendría un valor de radiocarbono distintivo cercano a 54 pMC.
Para obtener un resultado del contenido de base biológica se asigna 100 % igual a 107.5 pMC y 0 % igual a 0 pMC. Con respecto a esto, una muestra que tiene 99 pMC dará un resultado equivalente del contenido de base biológica de 93 %.
Las evaluaciones de los materiales que se describieron en la presente descripción se llevaron a cabo de conformidad con la norma ASTM D6866, particularmente, con el método B. Los valores promedio citados en este reporte incluyen un intervalo absoluto de 6 % (más y menos 3 % en cualquier lado del valor del contenido de base biológica) para representar las variaciones en los valores de radiocarbono distintivos terminales. Se presume que todos los materiales son actuales o de origen fósil y que el resultado deseado es la cantidad de biocomponente "presente" en el material y no la cantidad de biomaterial "usada" en el proceso de fabricación.
Otras técnicas para evaluar el contenido de base biológica de materiales se describen en las patentes de los EE. UU. núm. 3,885,155, 4,427,884, 4,973,841 , 5,438,194 y 5,661 ,299 y en la patente WO 2009/155086, incorporadas en la presente descripción como referencia.
Caracterización Vida en estante Los envases de barrera flexible descritos en la presente descripción tiene una vida en estante de al menos aproximadamente un año, preferentemente, al menos aproximadamente dos años. Como se usa en la presente descripción, "vida en estante" se refiere a un periodo de tiempo en que el envase de barrera flexible mantiene sus propiedades originales de diseño previstas y su apariencia, sin deteriorarse o volverse inadecuado para el uso. Una falla al mantener las propiedades originales de diseño previstas podrían incluir fuga del producto a través del área del sello térmico o filtración del producto a través de las capas laminadas del envase de barrera flexible, elución de tinta, decoloración de tinta, deslaminación del laminado, o una reacción química entre el envase de barrera flexible y el producto de consumo contenido en el envase, que lleva a una eficacia menor del producto de consumo. Durante la vida en estante del envase de barrera flexible, la integridad física y química del envase de barrera flexible se mantienen durante todo el almacenamiento, envío, y uso por parte del consumidor. Adicionalmente, se mantiene la apariencia del envase (p. ej., fidelidad del material gráfico e integridad del envase).
La vida en estante del envase de barrera flexible puede probarse al colocar el envase de barrera flexible en un recinto a temperatura constante y humedad constante durante una cantidad de tiempo particular y, después, se inspeccionan los envases para determinar fallas, como se ¡lustró con fugas, pérdida inaceptable de materiales más allá de un peso determinado, decoloración de tinta, elución de tinta o deslaminación del envase. Se usan temperaturas altas en un intento de acelerar el proceso de envejecimiento y pueden usarse para predecir la estabilidad a largo plazo y los efectos químicos en condiciones no aceleradas. Estos datos pueden usarse para establecer la vida en anaquel a temperatura ambiente. Por ejemplo, una persona con experiencia en la materia asume que la velocidad de envejecimiento puede acelerarse dos veces por cada incremento de diez grados centígrados en la temperatura, como sería el caso con el uso de la ley de la velocidad de Arrhenius. Por lo tanto, se asume que un envase de barrera flexible que se coloca en un recinto a 50 % de humedad relativa (RH, por sus siglas en inglés) y 55 °C durante dos meses, es equivalente a un envase de barrera flexible a 50 % de RH y 25 °C durante 16 meses. Después del proceso de envejecimiento acelerado, se analiza el envase de barrera flexible para determinar la pérdida de peso y fugas, y se inspecciona el material gráfico para determinar la decoloración, desteñido y lo similar. Si el envase de barrera flexible tiene propiedades o apariencia física que se reduce más allá de un nivel de consumo aceptable, entonces el envase de barrera flexible se considera una falla. El nivel de consumo aceptable es un cambio fácilmente observable en una propiedad física o mecánica del envase, tal como elución de tinta, deslaminación, y/o cambio de color que un consumidor podría percibir cuando selecciona el producto en una tienda en comparación con una referencia.
En algunas modalidades, tales como cuando el envase de barrera flexible es un envase de una sola hoja que no incluye tinta, el envase exhibe una pérdida de masa menor que aproximadamente 1 % en peso, en base al peso total del envase, cuando se llena hasta tres cuartos de su volumen con un polvo para lavandería a (es decir, aproximadamente 30 % en peso de ceniza de soda, aproximadamente 67 % en peso de zeolita, aproximadamente 1 .5 % en peso de antranilato de metilo, y aproximadamente 1 .5 % en peso de acetato de etilo, en base al peso total de la composición), se sella y se coloca en un recinto a 50 % de humedad relativa (RH) a 55 °C durante al menos aproximadamente un mes, preferentemente, al menos aproximadamente dos meses, con mayor preferencia, al menos aproximadamente 3 meses, aún con mayor preferencia, al menos aproximadamente 4 meses y, después, se pesa, se coloca en una mesa de vibración estándar, se somete a 1 hora vibraciones cicladas con un impulso de 1 Hz/min de 0 a aproximadamente 60 Hz, seguido por 1 hora con un impulso de 1 Hz/min de aproximadamente 60 Hz a 0 Hz y, después, se pesa nuevamente.
Velocidad de transmisión de vapor de humedad Los envases de barrera flexible descritos en la presente descripción tienen una velocidad de transmisión de vapor de humedad (MVTR) que minimiza la transferencia de humedad a través del envase de barrera flexible ya sea al medio ambiente exterior o a un producto de consumo dentro del envase de barrera flexible. La velocidad de transmisión de vapor de humedad es la velocidad de estado constante a la cual el vapor de agua se permeabiliza a través de una película en condiciones específicas de temperatura y humedad relativa y puede determinarse con el uso de la norma ASTM F1249. Cuando el producto de consumo es un líquido, la velocidad de transmisión de vapor de humedad del envase de barrera flexible evita la pérdida de humedad desde el líquido al medio ambiente. Cuando el producto de consumo es un polvo o artículo (p. ej., un pañal para bebe), la velocidad de transmisión de vapor de humedad del envase de barrera flexible evita la absorción de la humedad en el polvo o artículo desde el medio ambiente exterior.
Un envase de barrera flexible descrito en la presente descripción tiene una velocidad de transmisión de vapor de humedad menor que aproximadamente 10 gramos por metro cuadrado por día (g/m2/día), preferentemente, menor que aproximadamente 5 g/m2/día, con mayor preferencia, menor que aproximadamente 2 g/m2/día, aún con mayor preferencia, menor que aproximadamente 1 g/m2/día, aún con mayor preferencia, menor que aproximadamente 0.6 g/m2/día, por ejemplo, menor que aproximadamente 0.4 g/m2/día o menor que aproximadamente 0.2 g/m2/día, a aproximadamente 37 °C y aproximadamente 90 % de humedad relativa (RH), según se determina mediante la norma ASTM F1249. En algunas modalidades cuando el envase de barrera flexible contiene un polvo, la velocidad de transmisión de vapor de humedad es menor que aproximadamente 10 g/m /día, preferentemente, menor que aproximadamente 5 g/m2/día, con mayor preferencia, menor que aproximadamente 2 g/m2/día, por ejemplo, menor que aproximadamente 1 g/m2/día a aproximadamente 37 °C y aproximadamente 90 % de RH, según se determina mediante la norma ASTM F1249. En algunas modalidades cuando el envase de barrera flexible contiene un líquido, la velocidad de transmisión de vapor de humedad es menor que aproximadamente 2 g/m2/día, preferentemente, menor que aproximadamente 1 g/m2/día, con mayor preferencia, menor que aproximadamente 0.6 g/m2/día, por ejemplo, menor que aproximadamente 0.4 g/m2/día o menor que aproximadamente 0.2 g/m2/día a aproximadamente 37 °C y aproximadamente 90 % de RH, según se determina mediante la norma ASTM F1249. La velocidad de transmisión de vapor de humedad de los envases de barrera flexible descritos en la presente descripción puede reajustarse al ajustar la composición y el grosor del sellante, sustrato externo, sustrato extrudido opcional, y/o capa de material de barrera opcional. Por ejemplo, la velocidad de transmisión de vapor de humedad disminuye a medida que aumenta el grosor del sellante cuando no existe otra barrera presente y, particularmente, la velocidad de transmisión de vapor de humedad disminuye a medida que la capa de material de barrera aumenta o a medida que la capa de barrera tiene una velocidad de transmisión de vapor de humedad menor.
Módulo de tracción Los envases de barrera flexible descritos en la presente descripción pueden caracterizarse, además, por un módulo de tracción. El módulo de tracción es la tensión dividida entre la deformación en la región lineal de la curva tensión-deformación. En algunas modalidades, el módulo de tracción de los envases de barrera flexible puede determinarse mediante la norma ASTM D882, con el uso de una película de 15.0 o 25.4 mm de ancho, un espacio de agarre de aproximadamente 50 mm, y una velocidad de cruceta de aproximadamente 300 m/min. En algunas modalidades, los envases de barrera flexible de la invención tienen un módulo de tracción entre aproximadamente 140 MPa y aproximadamente 4140 MPa. Si el módulo de tracción de los envases de barrera flexible es muy bajo, entonces puede romperse o distorsionarse en las líneas de conversión de película cuando la película está bajo tensión. 7 Coeficiente de fricción cinética El coeficiente de fricción cinética es un valor escalar adimensional que describe la relación de la fuerza de fricción entre dos cuerpos en movimiento relativo entre sí y la fuerza que los presiona el uno contra el otro. El coeficiente de fricción cinética puede determinarse mediante la norma ASTM D1894. En algunas modalidades, los envases de barrera flexible de la invención tienen un coeficiente de fricción cinética entre cada uno del sellante y el sellante de un segundo envase y el sustrato externo y el sustrato externo de un segundo envase no mayor que aproximadamente 0.5, preferentemente, no mayor que aproximadamente 0.4, con mayor preferencia, no mayor que aproximadamente 0.2 entre dos capas del envase de barrera flexible en un peso de deslizador de aproximadamente 200 g y una velocidad de cruceta de aproximadamente 150 mm/min. Por ejemplo, los envases de barrera flexible de la invención pueden tener un coeficiente de fricción cinética de aproximadamente 0.1 a aproximadamente 0.5, o aproximadamente 0.2 a aproximadamente 0.5 o aproximadamente 0.1 a aproximadamente 0.4 entre dos capas del envase de barrera flexible en un peso de deslizador de aproximadamente 200 g y una velocidad de cruceta de aproximadamente 150 mm/min. Si el coeficiente de fricción cinética es muy alto, entonces la película no se desplazará adecuadamente en las líneas de conversión de película.
Coeficiente de fricción estática El coeficiente de fricción estática es la fricción entre dos objetos sólidos que no están en movimiento relativo uno con relación al otro. Una fuerza aplicada debe superar la fuerza de fricción estática antes que un objeto pueda moverse. El coeficiente de fricción estática entre cada uno del sellante y el sellante de un segundo envase y el sustrato externo y el sustrato externo de un segundo envase puede determinarse mediante la norma ASTM D1894. En algunas modalidades, los envases de barrera flexible de la invención tienen un coeficiente de fricción estática no mayor que aproximadamente 0.5, preferentemente, no mayor que aproximadamente 0.4, con mayor preferencia, no mayor que aproximadamente 0.2 entre dos capas del envase de barrera flexible en un peso de deslizador de aproximadamente 200 g y una velocidad de cruceta de aproximadamente 150 mm/min. Si el coeficiente de fricción es muy alto, entonces la película no se desplazará adecuadamente en las líneas de conversión de película.
Carga máxima Carga máxima es la cantidad máxima de fuerza que las películas pueden tolerar antes de romperse. En algunas modalidades, los envases de barrera flexible descritos en la presente descripción pueden soportar una carga máxima de aproximadamente 50 N en dirección transversal a la máquina (CD) y aproximadamente 65 N en dirección de máquina (MD), según se determina mediante la norma ASTM D882. Si la carga máxima es muy baja, entonces la película se romperá bajo tensión en las líneas de conversión de película.
Resistencia de laminación Los laminados se elaboran al unir dos o más capas de hojas de material o materiales. Su desempeño depende, frecuentemente, de la capacidad del laminado de funcionar como una sola unidad. Si las hojas no se han unido adecuadamente, el desempeño puede afectarse negativamente. En algunas modalidades, los envases de barrera flexible descritos en la presente descripción exhiben una resistencia de laminación de sellante a sustrato externo de al menos aproximadamente 1 N, al menos aproximadamente 2 N, al menos aproximadamente 3 N, al menos aproximadamente 4 N, al menos aproximadamente 5 N, al menos aproximadamente 6 N, o al menos aproximadamente 7 N por 25.4 mm de ancho de muestra, según se determina mediante la norma ASTM F904. En algunas modalidades, los envases de barrera flexible descritos en la presente descripción exhiben una resistencia de laminación de sellante a sustrato externo entre sí de al menos aproximadamente 7 N, al menos aproximadamente 8 N, o al menos aproximadamente 9 N por 15 mm de ancho de muestra, según se determina mediante la norma ASTM F904.
Los envases descritos en la presente descripción que comprenden un sustrato externo pero no comprenden una capa de material de barrera (p. ej., los envases representados por las Figuras 1 , 2, y 4) exhiben una resistencia de laminación de sellante a sustrato externo de al menos aproximadamente 1 .0 N, preferentemente, al menos aproximadamente 2 N, con mayor preferencia, al menos aproximadamente 3 N, aún con mayor preferencia, al menos aproximadamente 4 N por 25.4 mm de ancho de muestra, según se determina mediante la norma ASTM F904, después que el envase se llena hasta tres cuartos de su volumen con un polvo para lavandería a y se colocan en un recinto a 50 % de humedad relativa (RH) a 55 °C durante al menos aproximadamente un mes, preferentemente, al menos aproximadamente dos meses, con mayor preferencia, al menos aproximadamente 3 meses, aún con mayor preferencia, al menos aproximadamente 4 meses.
Polvo para lavandería a El polvo para lavandería a se prepara al mezclar juntas la ceniza de soda y la zeolita en un recipiente de tamaño adecuado con un mezclador adecuado y, después, se deja gotear lentamente en el antranilato de metilo (líquido) y acetato de etilo. El polvo resultante se envasa inmediatamente en un envase de barrera flexible descrito en la presente descripción y el envase se sella térmicamente de acuerdo con los métodos conocidos por una persona con experiencia en la materia.
Los envases descritos en la presente descripción que comprenden tanto un sustrato externo como una capa de material de barrera (p. ej., el envase representado por la Figura 3), después que se llenan hasta tres cuartos de su volumen con un champú ß y se colocan en un recinto a 50 % de humedad relativa (RH) a 55 °C durante al menos aproximadamente un mes, preferentemente, al menos aproximadamente dos meses, con mayor preferencia, al menos aproximadamente 3 meses, aún con mayor preferencia, al menos aproximadamente 4 meses, exhiben (i) una resistencia de laminación de sellante a sustrato externo de al menos aproximadamente 1 .0 N, preferentemente, al menos aproximadamente 2 N, con mayor preferencia, al menos aproximadamente 3 N, aún con mayor preferencia, al menos aproximadamente 4 N por 25.4 mm de ancho de muestra, según se determina mediante la norma ASTM F904; (ii) una resistencia de laminación entre el sellante y la capa de material de barrera de al menos aproximadamente 1.0 N, preferentemente, al menos aproximadamente 2 N, con mayor preferencia, al menos aproximadamente 3 N, aún con mayor preferencia, al menos aproximadamente 4 N por 25.4 mm de ancho de muestra, según se determina mediante la norma ASTM F904; y, (iii) una resistencia de laminación entre la capa de material de barrera y el sustrato externo de al menos aproximadamente 1.0 N, preferentemente, al menos aproximadamente 2 N, con mayor preferencia, al menos aproximadamente 3 N, aún con mayor preferencia, al menos aproximadamente 4 N por 25.4 mm de ancho de muestra, según se determina mediante la norma ASTM F904.
Champú ß El champú ß se prepara al añadir agua destilada a un recipiente adecuado y se agita a una velocidad adecuada (p. ej., de aproximadamente 100 a aproximadamente 200 rpm) con el uso de una hoja de agitación de tamaño adecuado. Se añade solución de ácido cítrico al recipiente, seguido de laureth-3 sulfato de amonio y laurilsulfato de amonio. Se calienta la mezcla resultante hasta 60 °C y se añade alcohol cetílico con agitación. Se continua la agitación hasta que la mezcla esté homogénea. Después, se enfría la mezcla hasta temperatura ambiente y se añade antranilato de metilo y acetato de etilo con agitación. El pH de la solución resultante se ajusta según sea necesario hasta 5.5 con el uso de 1 .0 M HCI (aq.) o 1 .0 M NaOH (aq.). El champú resultante se envasa inmediatamente en un envase descrito en la presente descripción y el envase se sella térmicamente de acuerdo con los métodos conocidos por una persona con experiencia en la materia.
Resistencia a la abrasión Los envases descritos en la presente descripción que no comprenden un sustrato externo (p. ej., el envase representado por la Figura 5) pueden caracterizarse con el uso de la norma ASTM D5264-98. Este método prueba la resistencia a la abrasión de materiales impresos con el uso del aparato para pruebas de rozamiento de Sutherland. El daño por abrasión puede ocurrir durante el envío, almacenamiento, manipulación y uso final. El resultado es una disminución significativa de la apariencia del producto y la legibilidad de la información del producto. Los envases descritos en la presente descripción que no contienen un sustrato externo no exhiben transferencia de tinta a una sonda, según se determina mediante la norma ASTM D5264-98, después que el envase se llena hasta tres cuartos de su volumen con el polvo para lavandería a, como se describió anteriormente, y se coloca en un recinto a 50 % de humedad relativa (RH) a 55 °C durante al menos aproximadamente un mes, preferentemente, al menos aproximadamente dos meses, con mayor preferencia, al menos aproximadamente 3 meses, aún con mayor preferencia, al menos aproximadamente 4 meses, con el uso de una pesa de cuatro libras configurada para cinco pasadas.
Resistencia de sello térmico La resistencia de sello térmico es la fuerza máxima en la que un sello térmico puede separarse. La resistencia de sello térmico puede medirse mediante la norma ASTM F88 con el uso de tiras cortadas de 15 o 25.4 mm, una presión de aproximadamente 250 kPa (2.5 bar), un tiempo de permanencia de aproximadamente 0.5 segundos, una velocidad de cruceta de 200 mm/min o 300 mm/min, y una temperatura de aproximadamente 60 °C a aproximadamente 200 °C, o aproximadamente 140 °C a aproximadamente 180 °C. En algunas modalidades, los envases de barrera flexible de la invención exhiben una resistencia de sello térmico de al menos aproximadamente 55 N (p. ej., al menos aproximadamente 65 N, al menos aproximadamente 75 N, al menos aproximadamente 85 N, al menos aproximadamente 95 N) por 25.4 mm de ancho con el uso de una temperatura de sellado térmico de aproximadamente 60 °C a aproximadamente 200 °C. En algunas modalidades, los envases de barrera flexible de la invención exhiben una resistencia de sello térmico de al menos aproximadamente 35 N (p. ej., al menos aproximadamente 45 N, al menos aproximadamente 55 N, al menos aproximadamente 65 N, al menos aproximadamente 75 N) por 15 mm de ancho con el uso de con el uso de una temperatura de sellado térmico de aproximadamente 60 °C a aproximadamente 200 °C. Si la resistencia de sello térmico es demasiado baja, entonces el contenido puede fugar desde el envase de barrera flexible.
Método de fabricación Los envases de barrera flexible descritos en la presente descripción se producen mediante laminación. La laminación implica unir dos o más películas individuales en una estructura de hojas múltiples, lo que proporciona una combinación de propiedades. La capa externa de un laminado (es decir, sustrato externo) proporciona resistencia a la abrasión, resistencia al calor para el sellado y un nivel de estética alto (usualmente, mediante impresión en el reverso). La capa del núcleo (es decir, sellante) proporciona, frecuentemente, propiedades de barrera mejoradas, mientras que una capa interna (p. ej., primera capa adhesiva) proporciona un medio para unir la estructura.
Una persona con experiencia en la materia conoce la laminación adhesiva. Los métodos para fabricar envases con el uso de laminación adhesiva se describen en la patente de los EE. UU. núm. 3,462,239 y la solicitud de patente de los EE. UU. núm. 2006/0003122, cada una incorporada en la presente descripción como referencia.
Una persona con experiencia en la materia conoce, además, la laminación por extrusión. En la laminación por extrusión, se adhieren las capas diferentes al colar una capa delgada de plástico fundido (es decir, sustrato extrudido) entre las capas de la película (p. ej., sellante y sustrato externo), mediante métodos conocidos por una persona con experiencia en la materia. Adicionalmente, puede extrudirse dos o más capas directamente sobre un sustrato para producir una película de capas múltiples. Los métodos para fabricar envases con el uso de laminación por extrusión se describen en la patente de los EE. UU. núm. 7,281 ,360, incorporada en la presente descripción como referencia.
El sellado térmico es un proceso donde se usa una mordaza caliente para unir dos capas sellantes de película bajo presión y fundirlas juntas para formar un sello resistente. El sellado térmico de películas se realiza, habitualmente, en laboratorios de envasado, con el uso manual de mordazas dispuestas horizontal o verticalmente para formar una película de envasado flexible, y para sellar, además, el envase cerrado después de llenarlo con el producto. Se debe considerar tres variables cuando se sella térmicamente una película: la temperatura de las mordazas calientes, la presión de sellado que se usa para unir las dos películas, y el tiempo de sellado. Juntas, estas tres variables proporcionan el tiempo necesario para mantener las capas de unión juntas bajo presión y calor. La temperatura del sellado depende del punto de fusión y la ventana de sellado del sellante particular que se usa. Las presiones de sellado son, generalmente, suficientes para proporcionar un buen contacto mecánico de las dos películas (p. ej., aproximadamente 200 kPa (2 bar)). El tiempo de sellado puede variar según sea necesario para una resistencia de sellado adecuada, típicamente, de aproximadamente 1 a aproximadamente 3 segundos.
Modalidades ilustrativas En algunas modalidades ilustrativas, el envase de barrera flexible es un envase de 2 hojas, como se representa en la Figura 1 , en donde el sellante se selecciona del grupo que consiste en LLDPE, LDPE, HDPE, almidón, y mezclas de estos; y el sustrato externo se selecciona del grupo que consiste en PET, PEF, celulosa, PHA, PLA, y mezclas de estos. En estas modalidades, el envase exhibe una MVTR no mayor que aproximadamente 1 .8 g/m /día a 37.8 °C, y 100 % de humedad relativa (RH), según se determina mediante la norma ASTM F1249; un coeficiente de fricción cinética entre cada uno del sellante y el sellante de un segundo envase, y el sustrato externo y el sustrato externo de un segundo envase no mayor que aproximadamente 0.4 en un peso de deslizador de aproximadamente 200 g y una velocidad de cruceta de aproximadamente 150 mm/min, según se determina mediante la norma ASTM D1894; una resistencia de laminación de sellante a sustrato externo de aproximadamente 5 N por 25.4 mm de ancho de muestra, según se determina mediante la norma ASTM F904; y una resistencia de sello térmico de al menos aproximadamente 55 N por 25.4 mm de ancho, según se determina mediante la norma ASTM F88, con el uso de una temperatura de sellado térmico de aproximadamente 140 °C a aproximadamente 180 °C. Además, estos envases de barrera flexible pueden soportar una carga máxima de aproximadamente 50 N en dirección transversal a la máquina (CD) y aproximadamente 65 N en dirección de máquina (MD), según se determina mediante la norma ASTM D882. Por ejemplo, el envase de barrera flexible puede incluir un sellante compuesto de LDPE en un grosor de aproximadamente 50 µ??, una primera capa adhesiva que incluye un solvente adhesivo en un grosor de aproximadamente 3 µ?t?, y un sustrato externo compuesto de PET en un grosor de aproximadamente 12 pm, sobre el que se deposita tinta en un grosor de aproximadamente 3 pm.
En otras modalidades ilustrativas, el envase de barrera flexible es un envase de 3 hojas, como se representa en la Figura 3, en donde el sellante se selecciona del grupo que consiste en LDPE, LLDPE, HDPE, ULDPE, y mezclas de estos; el sustrato externo se selecciona del grupo que consiste en PET, PEF, y mezclas de estos; y la capa de material de barrera se selecciona del grupo que consiste en lámina de metal, mBOPP, y PET metalizado. En estas modalidades, el envase de barrera flexible exhibe una velocidad de transmisión de vapor de humedad no mayor que aproximadamente 0.9 g/m2/día después de 5 flexiones de ciclo, según se determina mediante la norma ASTM F1249; un coeficiente de fricción cinética entre la capa de material de barrera y el sustrato externo de aproximadamente 0.2 a aproximadamente 0.5 en la dirección de máquina en un peso de deslizador de aproximadamente 200 g y una velocidad de cruceta de aproximadamente 150 mm/min, según se determina mediante la norma ASTM D1894; y una resistencia de laminación mayor que aproximadamente 1.6 N por 25.4 mm de ancho de muestra entre el sellante y la capa de material de barrera, y mayor que aproximadamente 2.5 N por 25.4 mm de ancho de muestra entre la capa de material de barrera y el sustrato externo con una velocidad de cruceta de 250 mm, según se determina mediante la norma ASTM F904. Por ejemplo, el envase de barrera flexible puede incluir un sellante compuesto de LDPE y LLDPE en un grosor de aproximadamente 40 pm, una primera capa adhesiva que incluye un adhesivo en un grosor de aproximadamente 3 µ??; una capa de material de barrera compuesta de polipropileno metalizado biaxialmente orientado (mBOPP) en un grosor de-aproximadamente 18 µ?t?; una segunda capa adhesiva que incluye un adhesivo en un grosor de aproximadamente 2 pm; y un sustrato externo compuesto de PET en un grosor de aproximadamente 12 µ??, sobre el que se imprime tinta en el reverso.
En modalidades ilustrativas adicionales, el envase de barrera flexible es un envase de 2 hojas, como se representa en la Figura 1 , en donde el sellante se selecciona del grupo que consiste en LLDPE, LDPE, HDPE, y mezclas de estos; y el sustrato externo se selecciona del grupo que consiste en LDPE, LLDPE, HDPE, y mezclas de estos. En estas modalidades, el envase de barrera flexible exhibe un coeficiente de fricción cinética entre cada uno del sellante y el sellante de un segundo envase, y el sustrato externo y el sustrato externo de un segundo envase no mayor que aproximadamente 0.2 en un peso de deslizador de aproximadamente 200 g y una velocidad de cruceta de aproximadamente 150 mm/min, según se determina mediante la norma ASTM D1894; una resistencia de laminación de sellante a sustrato externo mayor que aproximadamente 4 N por 25.4 mm de ancho de muestra, según se determina mediante la norma ASTM F904; y una resistencia de sello térmico de al menos 25 N por 25.4 mm de ancho, según se determina mediante la norma ASTM F88, con el uso de una temperatura de sellado térmico de aproximadamente 140 °C', una presión de sellado de aproximadamente 300 kPa (3 bar), y un tiempo de sellado de aproximadamente 0.5 segundos. Además, estos envases de barrera flexible pueden soportar una carga máxima de aproximadamente 50 N en dirección transversal a la máquina (CD) y aproximadamente 65 N en dirección de máquina (MD), según se determina mediante la norma ASTM D882. Por ejemplo, el envase de barrera flexible puede incluir un sellante compuesto de LDPE y LLDPE en un grosor de aproximadamente 30 µ?t?, una primera capa adhesiva que incluye un adhesivo en un grosor de aproximadamente 3 µ??, y un sustrato externo compuesto de LDPE y LLDPE en un grosor de aproximadamente 70 µ??, sobre el que se deposita tinta.
En aún otras modalidades ilustrativas, el envase de barrera flexible es un envase de 2 hojas, como se representa en la Figura 1 , en donde el sellante se selecciona del grupo que consiste en LDPE, LLDPE, HDPE, y mezclas de estos; y el sustrato externo es nailon. En estas modalidades, el envase de barrera flexible exhibe una resistencia de laminación de sellante a sustrato externo de al menos aproximadamente 7 N por 15 mm de ancho de muestra, según se determina mediante la norma ASTM F904; y una resistencia de sello térmico de aproximadamente 35.3 N por 15 mm a aproximadamente 300 mm/min, según se determina mediante la norma ASTM F88. Por ejemplo, el envase de barrera flexible puede incluir un sellante compuesto de LLDPE en un grosor de aproximadamente 100 µ?t?, una primera capa adhesiva que incluye un adhesivo en un grosor de aproximadamente 3 Mm, y un sustrato externo compuesto de nailon en un grosor de aproximadamente 15 µ?? que se imprime con tinta en el reverso.
En modalidades ilustrativas adicionales, el envase de barrera flexible es un envase de 2 hojas como se representa en la Figura 4, en donde el sellante se selecciona del grupo que consiste en LDPE, LLDPE, HDPE, y mezclas de estos; el sustrato externo se selecciona del grupo que consiste en PET, PEF, y mezclas de estos; y el sustrato extrudido se selecciona del grupo que consiste en LDPE, LLDPE, HDPE, y mezclas de estos. En estas modalidades, el envase exhibe un coeficiente de fricción estática de aproximadamente 0.1 a aproximadamente 0.4 entre cada uno del sellante y el sustrato externo, y el sustrato externo y el sustrato externo de un segundo envase en un peso de deslizador de aproximadamente 200 g y una velocidad de cruceta de aproximadamente 150 mm/min, según se determina mediante la norma ASTM D1894; una resistencia de laminación de cada uno del sellante al sustrato extrudido y el sustrato extrudido al sustrato externo de al menos aproximadamente 1 .7 N por 25.4 mm de ancho de muestra, según se determina mediante la norma ASTM F904; y una resistencia de sello térmico de al menos aproximadamente 30 N por 25.4 mm de ancho, según se determina mediante la norma ASTM F88, con el uso de una temperatura de sellado térmico de aproximadamente 130 °C, una presión de aproximadamente 300 kPa (3 bar), y un tiempo de sellado de aproximadamente 1.5 segundos. Por ejemplo, el envase de barrera flexible puede incluir un sellante compuesto de LDPE y LLDPE en un grosor de aproximadamente 60 pm, sustrato extrudido compuesto de LDPE en un grosor de aproximadamente 20 pm, y un sellante compuesto de PET en un grosor de aproximadamente 12 µ?t?.
Modalidades alternativas En algunas modalidades alternativas a cualquiera de las modalidades descritas en la presente descripción, el sellante, sustrato externo, sustrato extrudido, material de barrera, primera capa adhesiva, segunda capa adhesiva, o mezclas de estos incluyen material reciclado en lugar de o adicionalmente al material de base biológica en una cantidad de hasta 100 % del material de base biológica. Como se usa en la presente descripción, los materiales "reciclados" incluyen materiales reciclados posconsumo (PCR), materiales reciclados posindustriales (PIR) y una mezcla de estos.
En estas modalidades alternativas, por ejemplo, el sellante puede incluir no más de aproximadamente 10 % en peso de material virgen con base de petróleo material, en base al peso total del sellante. La primera capa adhesiva puede incluir un adhesivo que está compuesto de no más de aproximadamente 5 % en peso de material virgen con base de petróleo, en base al peso total del adhesivo. El sustrato externo puede incluir no más de aproximadamente 5 % en peso de material virgen con base de petróleo, en base al peso total del sustrato extemo. El sustrato extrudido opcional puede incluir no más de aproximadamente 15 % en peso de material virgen con base de petróleo, en base al peso total del sustrato extrudido.
El material no virgen con base de petróleo para cada uno de estos componentes (p. ej., el sellante, sustrato externo, sustrato extrudido, material de barrera, primera capa adhesiva, segunda capa adhesiva, o mezclas de estos) puede estar compuesto de material de base biológica, material reciclado o una mezcla de estos. Por ejemplo, si el sellante incluye no más de aproximadamente 10 % en peso de material virgen con base de petróleo, al menos aproximadamente 90 % en peso de material no virgen con base de petróleo puede incluir 0 % en peso a aproximadamente 90 % en peso de material de base biológica y 0 % en peso a aproximadamente 90 % en peso de material reciclado, en base al peso total del sellante (p. ej., 10 % en peso de material de base biológica y 80 % en peso de material reciclado, o aproximadamente 20 % en peso de material de base biológica y aproximadamente 70 % en peso de material reciclado, o aproximadamente 30 % en peso de material de base biológica y aproximadamente 60 % en peso de material reciclado, o aproximadamente 40 % en peso del material de base biológica y aproximadamente 50 % en peso del material reciclado, o aproximadamente 50 % en peso del material de base biológica y aproximadamente 40 % en peso del material reciclado, o aproximadamente 60 % en peso del material de base biológica y aproximadamente 30 % en peso del material reciclado, o aproximadamente 70 % en peso del material de base biológica y 20 % en peso del material reciclado, o aproximadamente 80 % en peso del material de base biológica y aproximadamente 10 % en peso del material reciclado, en base al peso total del sellante).

Claims (10)

REIVINDICACIONES
1. Un envase de barrera flexible que comprende: (a) un sellante que tiene un grosor de 1 pm a 750 pm y un contenido de base biológica de al menos 85 %; (b) una primera capa adhesiva que recubre el sellante, la primera capa adhesiva comprende un adhesivo que tiene un grosor de 1 µ?? a 20 pm; y, (c) un sustrato externo que tiene un grosor de 2.5 pm a 300 pm y un contenido de base biológica de al menos 95 % laminado al sellante mediante la primera capa adhesiva; caracterizado porque el envase exhibe una resistencia de laminación de sellante a sustrato externo de al menos 1 .0 N por 25.4 mm de ancho de muestra, según se determina mediante la norma ASTM F904, después que el envase se llena hasta tres cuartos de su volumen con un polvo para lavandería a y se coloca en un recinto a 50 % de humedad relativa (RH) a 55 °C durante al menos un mes.
2. El envase de barrera flexible de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque comprende, además, tinta depositada en la superficie exterior, la superficie interior, o ambas, del sustrato externo, y que tiene un grosor de 1 pm a 20 pm.
3. El envase de barrera flexible de conformidad con la reivindicación 2, que comprende, además, tinta depositada en la superficie exterior del sustrato externo y una laca que recubre la superficie exterior del sustrato externo en un grosor de aproximadamente 1 pm a aproximadamente 10 pm.
4. El envase de barrera flexible de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque comprende, además, un material de barrera depositado o laminado entre la primera capa adhesiva y el sustrato externo, en donde la capa de material de barrera tiene un grosor de 200 Á a 50 µ??, y se recubre con una segunda capa adhesiva que tiene un grosor de 1 pm a 20 pm, en donde el envase, después que se llena hasta tres cuartos de su volumen con un champú ß y se coloca en un recinto a 50 % de humedad relativa (RH) a 55 °C durante al menos un mes, exhibe: (i) una resistencia de laminación entre el sellante y el sustrato externo de al menos 1 .0 N por 25.4 mm de ancho de muestra, según se determina mediante la norma ASTM F904; (ii) una resistencia de laminación entre el sellante y la capa de material de barrera de al menos 1.0 N por 25.4 mm de ancho de muestra, según se determina mediante la norma ASTM F904; y, (iii) una resistencia de laminación entre la capa de material de barrera y el sustrato externo de al menos 1.0 N por 25.4 mm de ancho de muestra, según se determina mediante la norma ASTM F904.
5. El envase de barrera flexible de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque comprende, además, una capa de material de barrera depositada o laminada entre el sellante y el sustrato externo, en donde la capa de material de barrera tiene un grosor de 200 Á a 50 pm, y se recubre con una capa adhesiva que tiene un grosor de 1 pm a 20 pm, en donde el envase, después que se llena hasta tres cuartos de su volumen con un champú ß y se coloca en un recinto a 50 % de humedad relativa (RH) a 55 °C durante al menos un mes, exhibe: (i) una resistencia de laminación entre el sellante y el sustrato externo de al menos 1 .0 N por 25.4 mm de ancho de muestra, según se determina mediante la norma ASTM F904; (ii) una resistencia de laminación entre el sellante y la capa de material de barrera de al menos 1.0 N por 25.4 mm de ancho de muestra, según se determina mediante la norma ASTM F904; y, (iii) una resistencia de laminación entre la capa de material de barrera y el sustrato externo de al menos 1.0 N por 25.4 mm de ancho de muestra, según se determina mediante la norma ASTM F904.
6. El envase de barrera flexible de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la primera capa adhesiva comprende, además, un sustrato extrudido que tiene un grosor de 1 pm a 750 pm, y un contenido de base biológica de al menos 85 %.
7. El envase de barrera flexible de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el contenido de base biológica del sellante es al menos 90 % y el contenido de base biológica del sustrato externo es al menos 97 %.
8. El envase de barrera flexible de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado además porque el contenido de base biológica del sellante es al menos 95 % y el contenido de base biológica del sustrato externo es al menos 99 %.
9. El envase de barrera flexible de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado además porque el sellante se selecciona del grupo que consiste en polietileno de densidad alta (HDPE), polietileno de densidad baja (LDPE), polietileno lineal de densidad baja (LLDPE), polietileno lineal de densidad ultra baja (ULDPE), polihidroxialcanoato (PHA), una película con base de almidón, un almidón combinado con un poliéster, succinato de polibutileno, ácido poliglicólico (PGA), cloruro de polivinilo (PVC), y mezclas de estos.
10. El envase de barrera flexible de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque: (a) el sellante se selecciona del grupo que consiste en LLDPE, LDPE, HDPE, almidón, y mezclas de estos; y, (b) el sustrato externo se selecciona del grupo que consiste en PET, PEF, celulosa, PHA, PLA, y mezclas de estos; en donde el envase: (i) exhibe una MVTR no mayor que 1.8 g/m2/día a 37.8 °C, y 100 % de humedad relativa (RH), según se determina mediante la norma ASTM F1249; (ii) exhibe un coeficiente de fricción cinética entre cada uno del sellante y el sellante de un segundo envase, y el sustrato externo y el sustrato externo de un segundo envase no mayor que 0.4 en un peso de deslizador de 200 g y una velocidad de cruceta de 150 mm/min, según se determina mediante la norma ASTM D1894; (iii) puede soportar una carga máxima de 50 N en dirección transversal a la máquina (CD) y 65 N en dirección de máquina (MD), según se determina mediante la norma ASTM D882; (iv) exhibe una resistencia de laminación de sellante a sustrato externo de 5 N por 25.4 mm de ancho de muestra, según se determina mediante la norma ASTM F904; y, (v) exhibe una resistencia de sello térmico de al menos 55 N por 25.4 mm de ancho, según se determina mediante la norma ASTM F88, con el uso de una temperatura de sellado térmico de 140 °C a 180 °C.
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