MX2013013588A - Peliculas de composiciones de almidon-polimero-cera-aceite. - Google Patents

Abstract

Se describen películas formadas a partir de composiciones que comprenden almidón termoplástico, polímeros termoplásticos, y aceites, ceras, o combinaciones de estos, en donde el aceite, cera, o su combinación se dispersa a lo largo del polímero termoplástico. Además, se describen artículos formados a partir de películas de estas composiciones.

Description

PELICULAS DE COMPOSICIONES DE ALMIDON-POLIMERO-CERA-ACEITE CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a películas formadas a partir de composiciones que comprenden mezclas íntimas de almidón termoplástico, polímeros termoplásticos, y aceites, ceras, o combinaciones de estos. La presente invención se refiere, además, a artículos fabricados con estas películas.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los polímeros termoplásticos se usan en una amplia variedad de aplicaciones. Sin embargo, los polímeros termoplásticos, tales como polipropileno y polietileno, plantean desafíos adicionales en comparación con otras especies poliméricas, especialmente, por ejemplo, con respecto a la formación de fibras. Esto se debe a que el material y los requisitos del proceso para producir fibras son mucho más estrictos que para producir otras formas, por ejemplo, películas. Para la producción de fibras, las características de fluidificación del polímero son más exigentes en las propiedades reológicas y físicas del material en comparación con otros métodos de procesamiento de polímeros. Además, el índice de cizallamiento/extensión local y la velocidad de cizallamiento son mucho más grandes en la fabricación de fibras que en otros procesos y, para el hilado de fibras muy finas, los pequeños defectos, las ligeras inconsistencias, o las incompatibilidades de fase en el material fundido no son aceptables para un proceso comercialmente viable. Además, los polímeros termoplásticos de peso molecular alto no pueden hilarse fácil o eficazmente en fibras finas. Dada su disponibilidad y mejora de resistencia potencial, sería deseable proporcionar una manera de hilar fácil y eficazmente estos polímeros de peso molecular alto.

La mayoría de los polímeros termoplásticos, tales como polietileno, polipropileno y tereftalato de polietileno, se derivan de monómeros (p. ej., etileno, propileno y ácido tereftálico, respectivamente) que se obtienen de recursos fósiles no renovables (p. ej., petróleo, gas natural y carbón). Por lo tanto, el precio y la disponibilidad de estos recursos tienen, en último término, un impacto significativo sobre el precio de estos polímeros. Cuando se incrementa el precio mundial de estos recursos, también se incrementa el precio de los materiales fabricados con estos polímeros. Además, muchos consumidores evitan comprar productos que se derivan únicamente de petroquímicos. En algunos casos, los consumidores tienen dudas de comprar productos fabricados a partir de recursos fósiles no renovables, que son recursos fósiles no renovables. Otros consumidores pueden percibir cierta negatividad con respecto a los productos derivados de petroquímicos por considerarlos "no naturales" o incompatibles con el ambiente.

Frecuentemente, los polímeros termoplásticos y los almidones termoplásticos son incompatibles, o tienen una miscibilidad deficiente, con aditivos (p. ej., aceites, pigmentos, colorantes orgánicos, perfumes, etc.) que podrían contribuir de cualquier otra forma a un consumo reducido de estos polímeros en la fabricación de artículos en procesos posteriores. Hasta ahora no se abordó realmente esta materia en cuanto a cómo reducir la cantidad de polímeros termoplásticos derivados de recursos fósiles no renovables en la fabricación de artículos comunes que emplean estos polímeros. Por consiguiente, sería deseable abordar esta deficiencia. La materia existente ha combinado polipropileno con aditivos, con el polipropileno como componente menor para formar estructuras celulares. Estas estructuras celulares son el motivo de incluir materiales renovables que posteriormente se eliminan o extraen una vez formada la estructura. La patente de los EE.

UU. núm. 3,093,612 describe la combinación de polipropileno con varios ácidos grasos en donde se elimina el ácido graso. El trabajo de investigación J. Apply. Polym. Sci 82 (1 ), págs. 169-177 (2001 ), describe el uso de diluyentes en polipropileno para la separación de fases inducida térmicamente a fin de producir una estructura celular abierta y grande, pero con un índice polimérico bajo, en donde el diluyente se elimina posteriormente de la estructura final. El trabajo de investigación J. Apply. Polym. Sci 105 (4), págs. 2000-2007 (2007), produce membranas microporosas por vía de separación de fases inducida térmicamente con mezclas de ftalato de dibutilo y aceite de soja, con un componente menor de polipropileno. El diluyente se elimina en la estructura final. El trabajo de investigación Journal of Membrane Science 108 (1 -2), págs. 25-36 (1995), produce membranas microporosas de fibras huecas mediante el uso de mezclas de aceite de soja y polipropileno, con un componente menor de polipropileno, y mediante el uso de separación de fases inducida térmicamente para producir la estructura de membrana deseada. El diluyente se elimina en la estructura final. En todos estos casos, el diluyente, como se describe, se elimina para producir la estructura final. Antes de eliminar el diluyente, estas estructuras son oleosas con cantidades excesivas de diluyente para producir estructuras microporosas muy abiertas con tamaños de poro > 10 pm.

Por lo tanto, existe la necesidad de obtener películas de almidón termoplástico y polímeros termoplásticos que permitan usar materiales de peso molecular más alto y/o disminuir el uso de materiales con base de recursos no renovables y/o incorporar otros aditivos, tales como perfumes y colorantes. Existe la necesidad adicional de películas que dejen el aditivo presente para suministrar materiales renovables en el producto final y que puedan permitir, además, la adición de otros aditivos en la estructura final, tales como, por ejemplo, colorantes y perfumes.

BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCIÓN En un aspecto, la invención se dirige a películas que tienen al menos una capa de una composición que comprende una mezcla íntima de un almidón termoplástico (ATP), un polímero termoplástico y un aceite, cera, o combinación de estos, presente en una cantidad de aproximadamente 5 % en peso a aproximadamente 40 % en peso, con base en el peso total de la composición. Al menos una capa puede tener un espesor de aproximadamente 10 pm a aproximadamente 300 µ??. La película puede comprender, además, una segunda capa, y la segunda capa puede ser de una composición, como se describe en la presente descripción. La segunda capa puede tener un espesor de aproximadamente "? ? µ?? a aproximadamente 300 pm. Las películas descritas en la presente descripción pueden tener una resistencia a la tracción, a 10 % de elongación, de aproximadamente 8 N/mm2 a aproximadamente 24 N/mm2. Las películas descritas en la presente descripción pueden tener una resistencia a la tracción, en el momento de rotura, de aproximadamente 20 N/mm2 a aproximadamente 60 N/mm2.

En la presente descripción se describen, además, tramas impermeables a los fluidos formadas a partir de las películas, tal como se describe en la presente descripción.

El polímero termoplástico puede comprender una poliolefina, un poliéster, una poliamida, copolímeros de estos o combinaciones de estos. El polímero termoplástico puede comprender polipropileno y puede tener un índice de fluidez mayor que 0.5 g/10 min o mayor que 5 g/10 min. El polímero termoplástico puede seleccionarse del grupo que consiste en polipropileno, polietileno, copolímero de polipropileno, copolímero de polietileno, tereftalato de polietileno, tereftalato de polibutileno, ácido poliláctico, polihidroxialcanoatos, poliamida-6, poliamida-6,6, y combinaciones de estos. Se prefieren los polímeros termoplásticos que comprenden polipropileno. El polipropileno puede tener un peso molecular promedio ponderado de aproximadamente 20 kDa a aproximadamente 400 kDa. El polímero termoplástico puede estar presente en la composición en una cantidad de aproximadamente 20 % en peso a aproximadamente 90 % en peso, de aproximadamente 30 % en peso a aproximadamente 70 % en peso, sobre la base del peso total de la composición. El polímero termoplástico puede derivarse de materias primas que tienen un origen renovable de base biológica, tal como biopolietileno o biopolipropileno, y/o puede ser una fuente reciclada, tal como un uso posterior al consumo.

El aceite, la cera o una combinación de estos puede estar presente en la composición en una cantidad de aproximadamente 5 % en peso a aproximadamente 40 % en peso, de aproximadamente 8 % en peso a aproximadamente 30 % en peso, o de aproximadamente 10 % en peso a aproximadamente 20 % en peso, sobre la base del peso total de la composición. El aceite, la cera o una combinación de estos puede comprender un lípido, que puede seleccionarse del grupo que consiste en un monoglicérido, diglicérido, triglicérido, ácido graso, alcohol graso, ácido graso esterificado, lípido epoxidizado, lípido maleatado, lípido hidrogenado, resina alquídica derivada de un lípido, poliéster de sacarosa o combinaciones de estos. La cera puede seleccionarse del grupo que consiste en un aceite vegetal hidrogenado, un aceite vegetal parcialmente hidrogenado, un aceite vegetal epoxidizado, un aceite vegetal maleatado. Los ejemplos específicos de estos aceites vegetales incluyen aceite de soja, aceite de maíz, aceite de cañóla y aceite de almendra de palma. El aceite, la cera, o una combinación de estos, puede comprender un aceite o cera mineral, tal como un alcano lineal, un alcano ramificado o combinaciones de estos. El aceite, la cera, o una combinación de estos, puede seleccionarse del grupo que consiste en aceite de soja, aceite de soja epoxidizado, aceite de soja maleatado, aceite de maíz, aceite de semilla de algodón, aceite de cañóla, sebo de carne de res, aceite de ricino, aceite de nuez de coco, aceite de semilla de nuez de coco, aceite de germen de maíz, aceite de pescado, aceite de semilla de lino, aceite de oliva, aceite de oiticica, aceite de almendra de palma, aceite de palma, aceite de semilla de palma, aceite de cacahuete, aceite de semilla de colza, aceite de cártamo, aceite de esperma, aceite de semilla de girasol, aceite de talol, aceite de tung, aceite de ballena, triestearina, trioleína, tripalmitina, 1 ,2-dipalmito-oleína, 1 ,3-d¡palmito-oleína, I-palmito-3-estearo-2-oleína, l-palmito-2- estearo-3-oleína, 2-palmito-l-estearo-3-oleína, trilinoleina, 1 ,2-dipalmito-linoleina, 1 -palmito-dilinoleina, 1 -estearo- dilinoleina, 1 ,2-diacetopalmitina, 1 ,2-diestearo-oleína, 1 ,3-diestearo-oleína, trimiristina, trilaurina, ácido cáprico, ácido caproico, ácido caprílico, ácido láurico, ácido lauroleico, ácido linoleico, ácido linolénico, ácido mirístico, ácido miristoleico, ácido oleico, ácido palmítico, ácido palmitoleico, ácido esteárico y combinaciones de estos.

El aceite, la cera o una combinación de estos puede dispersarse dentro del almidón termoplástico y polímero termoplástico para que el aceite, la cera o la combinación tenga un tamaño de gotita menor que 10 pm, menor que 5 µ??, menor que 1 µ?t?, o menor que 500 nm dentro del polímero termoplástico. El aceite, la cera o la combinación puede ser un material renovable.

El almidón termoplástico (ATP) puede comprender un almidón o un derivado de almidón y un plastificante. El almidón termoplástico puede estar presente en una cantidad de aproximadamente 10 % en peso a aproximadamente 80 % en peso o de aproximadamente 20 % en peso a aproximadamente 40 % en peso, sobre la base del peso total de la composición.

El plastificante puede comprender un poliol. Los polioles específicos contemplados incluyen manitol, sorbitol, glicerina y combinaciones de estos. El plastificante puede seleccionarse del grupo que consiste en glicerol, etilenglicol, propilenglicol, diglicol de etileno, diglicol de propileno, triglicol de etileno, triglicol de propileno, polietilenglicol, polipropilenglicol, 1 ,2-propanodiol, 1 ,3-propanodiol, 1 ,2-butanodiol, 1 ,3-butanodiol, 1 ,4-butanodiol, 1 ,5-pentanodiol, 1 ,6-hexanodiol, 1 ,5-hexanodiol, 1 ,2,6-hexanotriol, 1 ,3,5-hexanotriol, neopentilglicol, trimetilolpropano, pentaeritritol, sorbitol, etoxilato de glicerol, adipato de tridecilo, benzoato de isodecilo, citrato de tributilo, fosfato de tributilo, sebacato de dimetilo, urea, etoxilato de pentaeritritol, acetato de sorbitol, acetato de pentaeritritol, etilenbisformamida, diacetato de sorbitol, monoetoxilato de sorbitol, dietoxilato de sorbitol, hexaetoxilato de sorbitol, dipropoxilato de sorbitol, aminosorbitol, trihidroximetilaminometano, glucosa/PEG, un producto de reacción de óxido de etileno con glucosa, monoetoxilato de trimetilolpropano, monoacetato de manitol, monoetoxilato de manitol, butil glucósido, monoetoxilato de glucosa, a-metil glucósido, sal de sodio de carboximetilsorbitol, lactato de sodio, monoetoxilato de poliglicerol, eritriol, arabitol, adonitol, xilitol, manitol, iditol, galactitol, alitol, malitol, formamida, N-metilformamida, sulfóxido de dimetilo, una alquilamida, un poliglicerol que tiene de 2 a 10 unidades de repetición, y combinaciones de estos.

El almidón o derivado de almidón puede seleccionarse del grupo que consiste en almidón, hidroxietil almidón, hidroxipropil almidón, almidón carboximetilado, fosfato de almidón, acetato de almidón, un almidón catiónico, (2-hidroxi-3-trimetil(propilamonio) cloruro de almidón, un almidón modificado por un ácido, una base o hidrólisis enzimática, un almidón modificado por oxidación y combinaciones de estos.

Las composiciones descritas en la presente descripción pueden comprender, además, un aditivo. El aditivo puede ser un aceite soluble o un aceite dispersable. Los ejemplos de aditivos incluyen perfumes, colorantes, pigmentos, surfactantes, nanopartículas, agentes antiestática, cargas, o combinaciones de estos.

En otro aspecto, se proporciona un método para fabricar una composición como se describe en la presente descripción; el método comprende a) mezclar el polímero termoplástico, en un estado fundido, con la cera, además, en estado fundido, para formar la mezcla; y b) enfriar la mezcla a una temperatura de o menor que la temperatura de solidificación del polímero termoplástico en 10 segundos o menos para formar la composición. El método para fabricar la composición puede comprender a) fundir un polímero termoplástico para formar un polímero termoplástico fundido; b) mezclar el polímero termoplástico fundido y una cera para formar una mezcla; y c) enfriar la mezcla a una temperatura de o menor que la temperatura de solidificación del polímero termoplástico en 10 segundos o menos. El mezclado puede tener a una velocidad de cizallamiento mayor que 10 s"1, o de aproximadamente 30 a aproximadamente 100 s'1. La mezcla puede enfriarse en 10 segundos o menos a una temperatura de 50 °C o menor. La composición puede prepararse en gránulos. Los gránulos pueden producirse después o antes de enfriar la mezcla o simultáneamente con el enfriado de esta. La composición puede prepararse con un extrusor, tal como un extrusor de un solo tornillo o de doble tornillo. Alternativamente, el método para fabricar una composición puede comprender a) fundir un polímero termoplástico para formar un polímero termoplástico fundido; b) mezclar el polímero termoplástico fundido y una cera para formar una mezcla; y c) extrudir la mezcla fundida para formar la estructura terminada, por ejemplo, películas que se solidifican después del enfriamiento.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Las películas descritas en la presente descripción se fabrican a partir de composiciones de una mezcla íntima de un almidón termoplástico, polímero termoplástico, y un aceite, cera, o combinación de estos. El término "mezcla íntima" se refiere a la relación física entre el aceite o la cera, el almidón termoplástico y polímero termoplástico, en donde el aceite o la cera se dispersa dentro del polímero termoplástico y/o almidón termoplástico. El tamaño de gotita del aceite o la cera en el polímero termoplástico es un parámetro que indica el nivel de dispersión del aceite o la cera dentro del polímero termoplástico y/o almidón termoplástico. A menor tamaño de la gotita, mayor será la dispersión del aceite o la cera dentro del polímero termoplástico y/o almidón termoplástico, y a mayor tamaño de la gotita, menor será la dispersión del aceite o la cera dentro del polímero termoplástico y/o almidón termoplástico. El aceite, la cera o ambos se asocian con el polímero termoplástico, pero se mezclan en el ATP y el polímero termoplástico durante la formación de las composiciones, como se describe en la presente descripción. Como se usa en la presente descripción, el término "mezcla" se refiere a la mezcla íntima de la presente invención y no a una "mezcla" en el sentido más general de una mezcla estándar de materiales.

El tamaño de la gotita del aceite o la cera dentro el polímero termoplástico y/o el almidón termoplástico es menor que 10 pm, y puede ser menor que 5 pm, menor que 1 pm, o menor que 500 nm. Se contemplan otros tamaños de gotitas del aceite y/o la cera dispersas dentro del polímero termoplástico y/o almidón termoplástico que incluyen un tamaño menor que 9.5 pm, menor que 9 pm, menor que 8.5 pm, menor que 8 pm, menor que 7.5 pm, menor que 7 pm, menor que 6.5 pm, menor que 6 pm, menor que 5.5 pm, menor que 4.5 pm, menor que 4 pm, menor que 3.5 pm, menor que 3 pm, menor que 2.5 pm, menor que 2 pm, menor que 1 .5 pm, menor que 900 nm, menor que 800 nm, menor que 700 nm, menor que 600 nm, menor que 400 nm, menor que 300 nm y menor que 200 nm.

El tamaño de gotita del aceite o la cera puede medirse por microscopía electrónica de barrido (SEM) indirectamente al medir un tamaño vacío en el polímero termoplástico y/o almidón termoplástico después de eliminar el aceite y/o la cera de la composición. La eliminación del aceite o la cera se realiza, típicamente, antes de analizar las imágenes obtenidas por SEM debido a la incompatibilidad del aceite o la cera y la técnica de análisis de imágenes SEM. Por lo tanto, el hueco medido por las imágenes obtenidas por SEM se correlaciona con el tamaño de gotita del aceite o la cera en la composición.

Una manera ilustrativa de lograr la dispersión del aceite o la cera dentro del polímero termoplástico y/o almidón termoplástico es mezclar el polímero termoplástico, en estado fundido, el almidón termoplástico, en estado fundido, y el aceite y/o la cera (que están, además, en estado fundido). El polímero termoplástico y el almidón termoplástico se funden individualmente (p. ej., al exponerse a temperaturas mayores que la temperatura de solidificación) para proporcionar el polímero termoplástico fundido y el almidón termoplástico fundido, y se mezcla con el aceite o la cera. El polímero termoplástico o el almidón termoplástico, o ambos, pueden fundirse antes de la adición del aceite o la cera, o uno o ambos pueden fundirse en presencia del aceite o la cera.

El polímero termoplástico, el almidón termoplástico y el aceite o la cera pueden mezclarse, por ejemplo, a una velocidad de cizallamiento mayor que 10 s"1. Otras velocidades de cizallamiento contempladas incluyen velocidades mayores que 10, de aproximadamente 15 a aproximadamente 1000, o de hasta 500 s A mayor velocidad de cizallamiento del mezclado, mayor será la dispersión del aceite o la cera en la composición, como se describe en la presente descripción. Por lo tanto, puede controlarse la dispersión al seleccionar una velocidad de cizallamiento particular durante la formación de la composición.

El aceite o la cera, y el polímero termoplástico fundido y el almidón termoplástico fundido pueden mezclarse con cualquier medio mecánico capaz de proporcionar la velocidad de cizallamiento necesaria para producir una composición como se describe en la presente descripción. Los ejemplos no limitantes de medios mecánicos incluyen un mezclador, tal como un mezclador discontinuo Haake, y un extrusor (p. ej., un extrusor de un solo tornillo o de doble tornillo).

Después, la mezcla de polímero termoplástico fundido, almidón termoplástico fundido y aceite o cera se enfría rápidamente (p. ej., en menos de 10 segundos) a una temperatura menor que la temperatura de solidificación del polímero termoplástico y/o almidón termoplástico. La mezcla puede enfriarse a menos de 100 °C, menos de 75 °C, menos de 50 °C, menos de 40 °C, menos de 30 °C, menos de 20 °C, menos de 15 °C, menos de 10 °C, o a una temperatura de aproximadamente 0 °C a aproximadamente 30 °C, de aproximadamente 0 °C a aproximadamente 20 °C, o de aproximadamente 0 °C a aproximadamente 10 °C. Por ejemplo, la mezcla puede colocarse en un líquido a temperatura baja (p. ej., el líquido está a la temperatura a la que se enfría la mezcla o a una temperatura más baja). El líquido puede ser agua.

Almidón termoplástico Como se usa en la presente descripción, "almidón termoplástico" o "ATP" se refiere a un almidón natural o un derivado de almidón que se ha vuelto termoplástico por el tratamiento con uno o más plastificantes. Las composiciones de almidón termoplástico son muy conocidas y se describen en varias patentes, por ejemplo: las patentes de los EE. UU. núms. 5,280,055; 5,314,934; 5,362,777; 5,844,023; 6,214,907; 6,242,102; 6,096,809; 6,218,321 ; 6,235,815; 6,235,816; y 6,231 ,970, que se incorporan en la presente descripción como referencia.

Almidón: El almidón usado en las composiciones descritas es almidón desestructurado. El término "almidón termoplástico" se refiere a almidón desestructurado con un plastificante.

Dado que el almidón natural tiene, generalmente, una estructura granular, se necesita "desestructurarlo" antes de procesarlo por fusión como material termoplástico. Para la gelatinización, por ejemplo, el proceso de desestructurar el almidón, el almidón puede desestructurarse en presencia de un solvente que actúa como plastificante. El solvente y la mezcla de almidón se calientan, típicamente, con condiciones presurizadas y cizallamiento para acelerar el proceso de gelatinización. Pueden usarse, además, agentes químicos o enzimáticos para desestructurar, oxidar o derivatizar el almidón. Comúnmente, el almidón se desestructura disolviéndolo en agua. Se produce almidón totalmente desestructurado cuando el tamaño de partícula de cualquier resto de almidón no desestructurado no afecta el proceso de extrusión, por ejemplo, el proceso de hilado de fibras. Cualquier tamaño de partícula del almidón restante no desestructurado es menor que 30 pm, preferentemente, menor que 20 µ??, con mayor preferencia, menor que 10 pm, o menor que 5 pm. El tamaño de partícula residual puede determinarse al prensar la formulación final en una película delgada (de 50 pm o menos) y colocar la película en un microscopio de luz bajo luz polarizada cruzada. Bajo luz polarizada cruzada, puede observarse la cruz de Malta característica indicativa de almidón no desestructurado. Si el tamaño promedio de estas partículas es mayor que el intervalo definido como objetivo, el almidón desestructurado no se ha preparado adecuadamente.

Los almidones de origen natural adecuados pueden incluir, pero sin limitarse a, almidón de maíz, almidón de papa, almidón de camote, almidón de trigo, almidón de palma de sagú, almidón de tapioca, almidón de arroz, almidón de frijol de soja, almidón de arrurruz, almidón de helécho, almidón de loto, almidón de cassaya, almidón de maíz ceroso, almidón de maíz de alta amilosa y amilosa en polvo comercial. Además, se pueden usar mezclas de almidones. Aunque todos los almidones son útiles en la presente descripción, la presente invención se práctica más comúnmente con almidones naturales derivados de fuentes agrícolas, que ofrecen las ventajas de un suministro abundante, se pueden reabastecer fácilmente y su precio es bajo. Los almidones naturales, particularmente, el almidón de maíz, el almidón de trigo y el almidón de maíz ceroso, son la elección preferida de polímeros de almidón debido a sus economía y disponibilidad.

Puede usarse, además, almidón modificado. El almidón modificado se define como un almidón sustituido o sin sustituir en el que se han cambiado sus características naturales de peso molecular (es decir, en el almidón se cambió su peso molecular, pero no se le hicieron, necesariamente, otros cambios). Si se desea usar almidón modificado, las modificaciones químicas al almidón incluyen, típicamente, la hidrólisis ácida o alcalina y la escisión oxidativa de la cadena para reducir el peso molecular y la distribución del peso molecular. El almidón natural sin modificar tiene, generalmente, un peso molecular promedio muy elevado y una amplia distribución del peso molecular (por ejemplo, el almidón de maíz natural tiene un peso molecular promedio de hasta aproximadamente 60,000,000 gramos/mol (g/mol)). El peso molecular promedio del almidón puede reducirse hasta el Intervalo deseable para la presente invención mediante reducción ácida, reducción por oxidación, reducción enzimática, hidrólisis (catalizada con ácido o álcali), degradación física/mecánica (p. ej., por vía de la entrada de energía termomecánica del equipo de procesamiento) o combinaciones de estos. El método termomecánico y el método por oxidación ofrecen una ventaja adicional cuando se realizan "in situ". La naturaleza química exacta del almidón y el método de reducción del peso molecular no es crítico siempre y cuando el peso molecular promedio esté dentro de un intervalo aceptable.

Los intervalos de peso molecular promedio numérico para almidón o mezclas de almidón adicionadas al material fundido pueden ser de aproximadamente 3000 g/mol a aproximadamente 20,000,000 g/mol, preferentemente, de aproximadamente 10,000 g/mol a aproximadamente 10,000,000 g/mol, preferentemente, de aproximadamente 15,000 a aproximadamente 5,000,000 g/mol, con mayor preferencia, de aproximadamente 20,000 g/mol a aproximadamente 3,000,000 g/mol. En otras modalidades, el peso molecular promedio está de cualquier otra forma dentro de los intervalos precedentes, pero es aproximadamente 1 ,000,000 o menor, o aproximadamente 700,000 o menor.

Puede usarse almidón sustituido. Si se desea usar almidón sustituido, las modificaciones químicas del almidón incluyen, típicamente, la eterificación y la esterificación. Los almidones sustituidos pueden ser deseables para lograr una mejor compatibilidad o miscibilidad con el polímero termoplástico y el plastificante. Alternativamente, pueden usarse almidones modificados y sustituidos para ayudar al proceso de desestructuración al aumentar el proceso de gelatinización. No obstante, esto debe equilibrarse con la reducción en la velocidad de degradación. El grado de sustitución del almidón químicamente sustituido es de aproximadamente 0.01 a 3.0. Puede preferirse un grado bajo de sustitución, de 0.01 a 0.06.

El peso del almidón en la composición incluye el almidón y su contenido de agua ligada natural. El término "agua ligada" se refiere al agua que se encuentra naturalmente presente en el almidón y antes de mezclar el almidón con otros componentes para preparar la composición de la presente invención. El término "agua libre" se refiere al agua que se añade durante la preparación de la composición de la presente invención. Una persona de experiencia ordinaria en la materia reconocerá que una vez que los componentes están mezclados en una composición, ya no puede distinguirse la procedencia del agua. El almidón tiene, típicamente, un contenido de agua ligada de aproximadamente 5 % a 16 %, en peso del almidón. Se sabe que se puede incorporar agua libre adicional, como solvente polar o plastificante, y que no está incluida en el peso del almidón.

Plastificante: Puede usarse un plastificante en la presente invención para desestructurar el almidón y permitir que este fluya, es decir, crear un almidón termoplástico. Se puede usar el mismo plastificante para aumentar la capacidad de procesamiento por fusión o se pueden usar dos plastificantes separados. Además, los plastificantes pueden mejorar la flexibilidad de los productos finales, lo que se piensa se debe a que el plastificante reduce la temperatura de transición vitrea de la composición. Preferentemente, los plastificantes deben ser sustancialmente compatibles con los componentes poliméricos de las composiciones descritas para que puedan modificar eficazmente las propiedades de la composición. Como se usa en la presente , descripción, el término "sustancialmente compatible" significa que cuando se calienta a una temperatura superior a la temperatura de reblandecimiento y/o de fusión de la composición, el plastificante tiene la capacidad de formar una mezcla prácticamente homogénea con el almidón.

Puede estar presente un diluyeme o plastificante adicional para el polímero termoplástico para reducir la temperatura de fusión del polímero y mejorar la compatibilidad general con la mezcla de almidón termoplástico. Adicionalmente, se pueden usar polímeros termoplásticos que tengan temperaturas de fusión más altas si están presentes plastificantes o diluyentes que reducen la temperatura de fusión del polímero. El plastificante tendrá, típicamente, un peso molecular menor que aproximadamente 100,000 g/mol y puede ser, preferentemente, un copolímero o terpolímero de bloque o aleatorio en donde una o más de las especies químicas sea compatible con otro plastificante, almidón, polímero o combinaciones de estos.

Los ejemplos no limitantes de plastificantes con hidroxilo útiles incluyen azúcares, tales como glucosa, sacarosa, fructosa, rafinosa, maltodextrosa, galactosa, xilosa, maltosa, lactosa, mañosa, eritrosa, glicerol y pentaeritritol; alcoholes de azúcar, como el eritritol, xilitol, malitol, manitol y sorbitol; polioles, tales como etilenglicol, propilenglicol, dipropilenglicol, butilenglicol, hexanotriol y lo similar, y polímeros de estos; y mezclas de estos. En la presente descripción son útiles, además, los poloxámeros y poloxaminas como plastificantes de hidroxilo. Además, son adecuados para usarse en la presente descripción los compuestos orgánicos formadores de enlaces de hidrógeno que no tienen grupos hidroxilo, que incluyen urea y derivados de urea; anhídridos de alcoholes de azúcar, tales como sorbitán; proteínas de origen animal, tales como gelatina; proteínas de origen vegetal, tales como proteína de girasol, proteínas de soja, proteínas de semillas de algodón; y mezclas de estos. Otros plastificantes adecuados son los ésteres de ftalato, dimetilo y dietilsuccinato y ésteres relacionados, triacetato de glicerol, mono y diacetatos de glicerol, mono, di y tripropionatos de glicerol, y butanoatos, que son biodegradables. Los ácidos alifáticos, como ácido etilenacrílico, ácido etilenmaleico, ácido butadienacrílico, ácido butadienmaleico, ácido propilenacrílico, ácido propilenmaleico y otros ácidos a base de hidrocarburos. Todos los plastificantes pueden usarse solos o en mezclas de estos.

Los plastificantes preferidos incluyen glicerina, manitol y sorbitol, y el sorbitol es de máxima preferencia. La cantidad de plastificante depende del peso molecular, de la cantidad de almidón y de la afinidad del plastificante por el almidón. Generalmente, la cantidad de plastificante aumenta con el aumento en el peso molecular del almidón.

El almidón termoplástico puede estar presente en las composiciones descritas en la presente descripción en un porcentaje en peso de aproximadamente 10 % en peso a aproximadamente 80 % en peso, de aproximadamente 10 % en peso a aproximadamente 60 % en peso, o de aproximadamente 20 % en peso a aproximadamente 40 % en peso, sobre la base del peso total de la composición. Las cantidades específicas contempladas de almidón termoplástico incluyen aproximadamente 10 % en peso, aproximadamente 1 1 % en peso, aproximadamente 12 % en peso, aproximadamente 13 % en peso, aproximadamente 14 % en peso, aproximadamente 15 % en peso, aproximadamente 16 % en peso, aproximadamente 17 % en peso, aproximadamente 18 % en peso, aproximadamente 19 % en peso, aproximadamente 20 % en peso, aproximadamente 21 % en peso, aproximadamente 22 % en peso, aproximadamente 23 % en peso, aproximadamente 24 % en peso, aproximadamente 25 % en peso, aproximadamente 26 % en peso, aproximadamente 27 % en peso, aproximadamente 28 % en peso, aproximadamente 29 % en peso, aproximadamente 30 % en peso, aproximadamente 31 % en peso, aproximadamente 32 % en peso, aproximadamente 33 % en peso, aproximadamente 34 % en peso, aproximadamente 35 % en peso, aproximadamente 36 % en peso, aproximadamente 37 % en peso, aproximadamente 38 % en peso, aproximadamente 39 % en peso, aproximadamente 40 % en peso, aproximadamente 41 % en pesó, aproximadamente 42 % en peso, aproximadamente 43 % en peso, aproximadamente 44 % en peso, aproximadamente 45 % en peso, aproximadamente 46 % en peso, aproximadamente 47 % en peso, aproximadamente 48 % en peso, aproximadamente 49 % en peso, aproximadamente 50 % en peso, aproximadamente 51 % en peso, aproximadamente 52 % en peso, aproximadamente 53 % en peso, aproximadamente 54 % en peso, aproximadamente 55 % en peso, aproximadamente 56 % en peso, aproximadamente 57 % en peso, aproximadamente 58 % en peso, aproximadamente 59 % en peso, aproximadamente 60 % en peso, aproximadamente 61 % en peso, aproximadamente 62 % en peso, aproximadamente 63 % en peso, aproximadamente 64 % en peso, aproximadamente 65 % en peso, aproximadamente 66 % en peso, aproximadamente 67 % en peso, aproximadamente 68 % en peso, aproximadamente 69 % en peso, aproximadamente 70 % en peso, aproximadamente 71 % en peso, aproximadamente 72 % en peso, aproximadamente 73 % en peso, aproximadamente 74 % en peso, aproximadamente 75 % en peso, aproximadamente 76 % en peso, aproximadamente 77 % en peso, aproximadamente 78 % en peso, aproximadamente 79 % en peso y aproximadamente 80 % en peso, sobre la base del peso total de la composición.

Polímeros termoplásticos Los polímeros termoplásticos, como se usan en las composiciones descritas, son polímeros que se funden y, después, al enfriarse, se cristalizan o endurecen, pero pueden volverse a fundir con calentamiento adicional. Los polímeros termoplásticos adecuados que se usan en la presente descripción tienen una temperatura de fusión (denominada, además, temperatura de solidificación) de aproximadamente 60 °C a aproximadamente 300 °C, de aproximadamente 80 °C a aproximadamente 250 °C, o de 100 °C a 215 °C, con un intervalo preferido de 100 °C a 180 °C.

Los polímeros termoplásticos pueden derivarse de recursos renovables o de aceites y minerales fósiles. Los polímeros termoplásticos derivados de recursos renovables son de base biológica, por ejemplo, como los monómeros de etileno y propileno producidos biológicamente usados en la producción de polipropileno y polietileno. Estas propiedades del material son prácticamente idénticas a los equivalentes de productos de base fósil, excepto por la presencia de carbono 14 en el polímero termoplástico. Los polímeros termoplásticos renovables y de base fósil pueden combinarse entre sí en la presente invención en cualquier proporción, dependiendo del costo y la disponibilidad. Pueden usarse, además, polímeros termoplásticos reciclados, solos o combinados con polímeros termoplásticos renovables y/o derivados de fósiles. Los polímeros termoplásticos reciclados pueden preacondicionarse para eliminar cualquier contaminante no deseado antes de la combinación o pueden usarse durante la combinación y proceso de extrusión y dejarse, simplemente, en la mezcla. Los contaminantes pueden incluir cantidades mínimas detectables de otros polímeros, pulpa, pigmentos, compuestos inorgánicos, compuestos orgánicos y otros aditivos encontrados, típicamente, en composiciones poliméricas procesadas. Los contaminantes no deben afectar negativamente las propiedades de rendimiento final de la mezcla, por ejemplo, causar roturas en la hilatura durante un proceso de hilado de fibras.

Los polímeros termoplásticos adecuados incluyen, generalmente, poliolefinas, poliésteres, poliamidas, copolímeros de estos y combinaciones de estos. El polímero termoplástico puede seleccionarse del grupo que consiste en polipropileno, polietileno, copolímero de polipropileno, copolímero de polietileno, tereftalato de polietileno, tereftalato de polibutileno, ácido poliláctico, polihidroxialcanoatos, poliamida-6, poliamida-6,6, y combinaciones de estos. El polímero puede ser un polímero a base de polipropileno, a base de polietileno, sistemas poliméricos a base de polihidroxialcanoato, copolímeros y combinaciones de estos.

Más específicamente, sin embargo, los polímeros termoplásticos incluyen, preferentemente, poliolefinas, tales como polietileno o copolímeros de este, que incluyen polietilenos de densidad baja, alta, baja lineal o ultrabaja, polipropileno o copolímeros de estos, que incluyen polipropileno atáctico; polipropileno isotáctico,' polipropileno isotáctico con metaloceno, polibutileno o copolímeros de estos; poliamidas o copolímeros de estas, tales como nailon 6, nailon 1 1 , nailon 12, nailon 46, nailon 66; poliésteres o copolímeros de estos, tales como anhídrido maleico copolímero de polipropileno, tereftalato de polietileno; copolímeros de ácido carboxílico y olefinas, tales como copolímero de etileno/ácido acrílico, copolímero de etileno/ácido maleico, copolímero de etileno/ácido . metacrílico, copolímeros de etileno/acetato de vinilo o combinaciones de estos; poliacrilatos, polimetacrilatos, y sus copolímeros, tales como poli(metil metacrilatos). Otros ejemplos no limitantes de polímeros incluyen policarbonatos, acetatos de polivinilo, poli(oximetileno), copolímeros de estireno, poliacrilatos, polimetacrilatos, poli(metil metacrilatos), copolímeros de poliestireno/metacrilato de metilo, polieterimidas, polisulfonas, o combinaciones de estos. En algunas modalidades, los polímeros termoplásticos incluyen polipropileno, polietileno, poliamidas, alcohol polivinílico, copolímeros de etileno/ácido acrílico, poliolefinas/ácido carboxílico, poliésteres, y combinaciones de estos.

Más específicamente, sin embargo, los polímeros termoplásticos incluyen, preferentemente, poliolefinas, tales como polietileno o copolímeros de este, que incluyen polietilenos de densidad baja, densidad alta, densidad baja lineal o densidad ultrabaja para que la densidad del polietileno varíe entre 0.90 gramos por centímetro cúbico a 0.97 gramos por centímetro cúbico, con la máxima preferencia, entre 0.92 y 0.95 gramos por centímetro cúbico. La densidad del polietileno estará determinada por la cantidad y el tipo de ramificación y depende de la tecnología de polimerización y el tipo de comonómero. Pueden usarse, además, copolímeros de polipropileno y/o polipropileno, que incluyen polipropileno atáctico; polipropileno isotáctico, polipropileno sindiotáctico y combinaciones de estos. Los copolímeros de polipropileno, especialmente etileno, pueden usarse para bajar la temperatura de fusión y mejorar las propiedades. Estos polímeros de polipropileno pueden producirse con sistemas catalíticos Ziegler-Natta y metaloceno. Estas composiciones de polipropileno y polietileno pueden combinarse entre sí para optimizar las propiedades de uso final. El polibutileno es, además, una poliolefina útil.

Además, en la presente descripción, se contempla el uso de polímeros termoplásticos biodegradables. Los materiales biodegradables son susceptibles de ser asimilados por microorganismos, tales como moho, hongos y bacterias, cuando el material biodegradable se entierra o entra en contacto de cualquier otra forma con los microorganismos (lo que incluye el contacto en condiciones ambientales conducentes al crecimiento de los microorganismos). Los polímeros biodegradables adecuados incluyen, además, aquellos materiales biodegradables que son ambientalmente degradables mediante el uso de procedimientos de digestión aerobia o anaerobia o en virtud de su exposición a los elementos naturales, tales como luz solar, lluvia, humedad, viento, temperatura y lo similar. Los polímeros termoplásticos biodegradables pueden'usarse solos o como una combinación de polímeros biodegradables y no biodegradables. Los polímeros biodegradables incluyen poliésteres que contienen componentes alifáticos. Entre los poliésteres están los policondensados de éster que contienen constituyentes alifáticos y ácido poli(hidroxicarboxílico). Los policondensados de ésteres incluyen poliésteres alifáticos de diácidos/diol, tales como succinato de polibutileno, co-adipato de succinato de polibutileno, poliésteres alifáticos/aromáticos, tales como terpolímeros elaborados con butilendiol, ácido adípico y ácido tereftálico. Los ácidos poli(hidroxicarboxílicos) incluyen homopolímeros y copolímeros a base de ácido láctico, polihidroxibutirato (PHB) u otros homopolímeros y copolímeros de polihidroxialcanoato. Estos polihidroxialcanoatos incluyen copolímeros de PHB con monómeros de mayor longitud de cadena, tales como polihidroxialcanoatos de C6-C12, y mayores, tales como los descritos en las patentes de los EE. UU. núms. RE 36,548 y 5,990,271 .

Los ejemplos de ácido poliláctico adecuados comercialmente disponibles son NATUREWORKS de Cargill Dow y LACEA de Mitsui Chemical. Un ejemplo de un poliéster alifático de diácido/diol comercialmente disponible adecuado es el copolímero de succinato/adipato de polibutileno comercializado como BIONOLLE 1000 y BIONOLLE 3000 de Showa High Polymer Company, Ltd. (Tokio, Japón). Un ejemplo de un copoliéster alifático/aromático adecuado comercialmente disponible es el poli(tetrametileno adipato-co-tereftalato) comercializado como Copoliéster EASTAR BIO de Eastman Chemical o ECOFLEX de BASF.

Los ejemplos no limitantes de polipropileno o copolímeros de polipropileno comercialmente disponibles que son adecuados incluyen Basell Profax PH-835 (un polipropileno isotáctico de Ziegler-Natta de Lyondell-Basell con una velocidad de fluidez de 35), Basell Metocene F-650W (un polipropileno isotáctico de metaloceno de Lyondell-Basell con una velocidad de fluidez de 500), Polybond 3200 (un copolímero de anhídrido maleico/polipropileno de Crompton con una velocidad de fluidez de 250), Exxon Achieve 3854 (un polipropileno isotáctico de metaloceno de Exxon-Mobil Chemical con una velocidad de fluidez de 25), Mosten NB425 (un polipropileno isotáctico de Ziegler-Natta de Unipetrol con ' una velocidad de fluidez de 25), Danimer 27510 (un polipropileno de polihidroxialcanoato de Danimer Scientific LLC), Dow Aspun 681 1 A (un copolímero de polietileno y polipropileno de Dow Chemical con un índice de fusión de 27), y Eastman 9921 (un homopolímero tereftálico de poliéster de Eastman Chemical con una viscosidad intrínseca nominal de 0.81 ).

El componente polimérico termoplástico puede ser una sola especie polimérica, como se describió anteriormente, o una mezcla de dos o más polímeros termoplásticos, como se describió anteriormente.

Si el polímero es polipropileno, el polímero termoplástico puede tener un índice de fluidez mayor que 5 g/10 min, según lo medido por la norma ASTM D-1238, usada para medir polipropilenos. Otros índices de fluidez contemplados incluyen índices mayores que 10 g/10 min, mayores que 20 g/10 min, o de aproximadamente 5 g/10 min a aproximadamente 50 g/10 min.

Aceites y ceras Un aceite o una cera, como se usa en la composición descrita, es un lípido, aceite (o cera) mineral o una combinación de estos. El término "aceite" se usa para referirse a un compuesto que es líquido a temperatura ambiente (p. ej., tiene un punto de fusión de 25 °C o menor), en tanto que "cera" se usa para referirse a un compuesto que es sólido a temperatura ambiente (p. ej., tiene un punto de fusión mayor que 25 °C). La cera puede tener, además, un punto de fusión más bajo que la temperatura de fusión del componente volumétrico polimérico más alto en la composición. El término "cera" puede referirse, de aquí en adelante, al componente en estado sólido cristalino o en estado fundido, dependiendo de la temperatura. La cera puede ser sólida a una temperatura a la que el polímero termoplástico y/o el almidón termoplástico son sólidos. Por ejemplo, el polipropileno es un sólido semicristalino a 90 °C, temperatura que puede ser superior a la temperatura de fusión de la cera.

El lípido puede ser un monoglicérido, diglicérido, triglicérido, ácido graso, alcohol graso, ácido graso esterificado, lípido epoxidizado, lípido maleatado, lípido hidrogenado, resina alquídica derivada de un lípido, poliéster de sacarosa o combinaciones de estos. El aceite o cera mineral puede ser un alcano lineal, un alcano ramificado o combinaciones de estos. Las ceras pueden ser materiales total o parcialmente hidrogenados, o combinaciones o mezclas de estos, que fueron formalmente líquidos a temperatura ambiente en sus formas no modificadas.

Los ejemplos no limitantes de aceites o ceras contemplados en las composiciones descritas en la presente descripción incluyen sebo de carne de res, aceite de ricino, aceite de nuez de coco, aceite de semilla de nuez de coco, aceite de germen de maíz, aceite de semilla de algodón, aceite de pescado, aceite de linaza, aceite de oliva, aceite de oiticica, aceite de almendra de palma, aceite de palma, aceite de semilla de palma, aceite de cacahuete, aceite de semilla de colza, aceite de cártamo, aceite de soja, aceite de esperma, aceite de semilla de girasol, aceite de talol, aceite de tung, aceite de ballena, y combinaciones de estos. Los ejemplos no limitantes de triglicéridos específicos incluyen triglicéridos tales como, por ejemplo, triestearina, trioleína, tripalmitina, 1 ,2-dipalmito-oleína, 1 ,3-dipalmito oleína, l-palmito-3-estearo-2-oleína, l-palmito-2-estearo-3-oleína, 2-palmito-l-estearo-3-oleína, trilinoleina, 1 ,2-dipalmito-linoleina, 1 -palmito-dilinoleina, 1 -estearo-dilinoleina, 1 ,2-diacetopalmitina, 1 ,2-diestearo-oleína, 1 ,3-diestearo-oleína, trimiristina, trilaurina y combinaciones de estos. Los ejemplos no limitantes de ácidos grasos específicos contemplados incluyen ácido cáprico, ácido caproico, ácido caprílico, ácido láurico, ácido lauroleico, ácido linoleico, ácido linolenico, ácido mirístico, ácido miristoleico, ácido oléico, ácido palmítico, ácido palmitoleico, ácido esteárico y mezclas de estos.

El aceite o la cera puede ser de un material renovable (p. ej., derivado de un recurso renovable). Como se usa en la presente descripción, un "recurso renovable" es un recurso producido por un proceso natural a una velocidad 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, desechos lignocelulósicos, hemicelulósicos o 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, carbón, gas natural y turba, que demoran más de 100 años en formarse, no se consideran recursos renovables. El aceite mineral, el petróleo y la vaselina son vistos como una corriente de subproductos de residuos de carbón, y aunque no son renovables, pueden considerarse subproductos del petróleo.

El peso molecular promedio númerico de la cera, según lo determinado por una cromatografía de permeación en gel (GPC), debe ser menor que 2 kDa, preferentemente, menor que 1.5 kDa, aun con mayor preferencia, menor que 1 .2 kDa.

La cantidad de cera se determina por el método gravimétrico de pérdida de peso. La mezcla solidificada se coloca, con la dimensión más angosta de la muestra no mayor que 1 mm, en acetona a una concentración de 1 g de mezcla por 100 g de acetona mediante el uso de un sistema de matraces para reacciones de reflujo. Primero se pesa la mezcla antes de colocarla en el matraz de reflujo y, después, la acetona y las mezclas se calientan a 60 °C durante 20 horas. Se retira la muestra, se seca al aire durante 60 minutos y se determina el peso final. La ecuación para calcular el porcentaje en peso de la cera es % en peso de cera =([masa inicial - masa final]/[masa inicial]) x 100 % Dado que el aceite puede contener una distribución de temperaturas de fusión para generar una temperatura de fusión máxima, la temperatura de fusión del aceite se define por tener una temperatura de fusión máxima de 25 °C o inferior, como se define cuando > 50 por ciento en peso del componente de aceite se funde a una temperatura de o menor que 25 °C. Esta medición puede hacerse por calorimetría diferencial de barrido (DSC), en donde el calor de fusión se equipara con la fracción de porcentaje en peso del aceite.

El peso molecular promedio númerico del aceite, según lo determinado por cromatografía de permeación en gel (GPC), debe ser menor que 2 kDa, preferentemente, menor que 1.5 kDa, aun con mayor preferencia, menor que 1 .2 kDa.

La cantidad de aceite se determina mediante el método gravimétrico de pérdida de peso. La mezcla solidificada se coloca y la dimensión más angosta de la muestra es no mayor que 1 mm, en hexano (o acetona) en una relación de 1 g o mezcla por 100 g de hexano mediante el uso de un sistema de matraces para reacciones de reflujo. Primero se pesa la mezcla antes de colocarla en el matraz de reflujo, y después, el hexano y las mezclas se calientan a 60 °C durante 20 horas. Se retira la muestra, se seca al aire durante 60 minutos y se determina el peso final. La ecuación para calcular el porcentaje en peso de la cera es % en peso de aceite =([masa inicial-masa final]/masa [inicial]) x 100 % El aceite o la cera, como se describe en la presente descripción, pueden estar presentes en la composición en un porcentaje en peso de aproximadamente 5 % en peso a aproximadamente 40 % en peso, sobre la base del peso total de la composición. Otros intervalos de porcentajes en peso contemplados para el aceite o la cera incluyen de aproximadamente 8 % en peso a aproximadamente 30 % en peso, con un intervalo preferido de aproximadamente 10 %.en peso a aproximadamente 30 % en peso, de aproximadamente 10 % en peso a aproximadamente 20 % en peso o de aproximadamente 12 % en peso a aproximadamente 18 % en peso, sobre la base del peso total de la composición. Los porcentajes en peso específicos contemplados para el aceite o la cera incluyen aproximadamente 5 % en peso, aproximadamente 6 % en peso, aproximadamente 7 % en peso, aproximadamente 8 % en peso, aproximadamente 9 % en peso, aproximadamente 10 % en peso, aproximadamente 11 % en peso, aproximadamente 12 % en peso, aproximadamente 13 % en peso, aproximadamente 14 % en peso, aproximadamente 15 % en peso, aproximadamente 16 % en peso, aproximadamente 17 % en peso, aproximadamente 18 % en peso, aproximadamente 19 % en peso, aproximadamente 20 % en peso, aproximadamente 21 % en peso, aproximadamente 22 % en peso, aproximadamente 23 % en peso, aproximadamente 24 % en peso, aproximadamente 25 % en peso, aproximadamente 26 % en peso, aproximadamente 27 % en peso, aproximadamente 28 % en peso, aproximadamente 29 % en peso, aproximadamente 30 % en peso, aproximadamente 31 % en peso, aproximadamente 32 % en peso, aproximadamente 33 % en peso, aproximadamente 34 % en peso, aproximadamente 35 % en peso, aproximadamente 36 % en peso, aproximadamente 37 % en peso, aproximadamente 38 % en peso, aproximadamente 39 % en peso y aproximadamente 40 % en peso, sobre la base del peso total de la composición.

Aditivos Las composiciones descritas en la presente descripción pueden incluir, además, un aditivo. El aditivo puede estar disperso en toda la composición o puede estar sustancialmente en la porción de polímero termoplástico de la capa termoplástica, sustancialmente en la porción de aceite de la composición o sustancialmente en la porción de ATP de la composición. En casos en donde el aditivo está en la porción de aceite de la composición, el aditivo puede ser soluble en aceite o dispersable en aceite. Además, pueden agregarse resinas alquídicas a la composición. Las resinas alquídicas comprenden, por ejemplo, polioles, poliácidos y/o anhídridos.

Los ejemplos no limitantes de clases de aditivos contemplados en las composiciones descritas en la presente descripción incluyen perfumes, colorantes, pigmentos, nanopartículas, agentes antiestática, cargas, y combinaciones de estos. Las composiciones descritas en la presente descripción pueden contener un solo aditivo o una mezcla de aditivos. Por ejemplo, tanto un perfume como un colorante (p. ej., pigmento y/o tinte) pueden estar presentes en la composición. El(los) aditivo(s), cuando está(n) presente(s), está(n) presente(s) en un porcentaje en peso de aproximadamente 0.05 % en peso a aproximadamente 20 % en peso, o de aproximadamente 0.1 % en peso a aproximadamente 10 % en peso. Los porcentajes en peso específicamente contemplados incluyen aproximadamente 0.5 % en peso, aproximadamente 0.6 % en peso, aproximadamente 0.7 % en peso, aproximadamente 0.8 % en peso, aproximadamente 0.9 % en peso, aproximadamente 1 % en peso, aproximadamente 1 .1 % en peso, aproximadamente 1 .2 % en peso, aproximadamente 1.3 % en peso, aproximadamente 1 .4 % en peso, aproximadamente 1.5 % en peso, aproximadamente 1 .6 % en peso, aproximadamente 1.7 % en peso, aproximadamente 1.8 % en peso, aproximadamente 1 .9 % en peso, aproximadamente 2 % en peso, aproximadamente 2.1 % en peso, aproximadamente 2.2 % en peso, aproximadamente 2.3 % en peso, aproximadamente 2.4 % en peso, aproximadamente 2.5 % en peso, aproximadamente 2.6 % en peso, aproximadamente 2.7 % en peso, aproximadamente 2.8 % en peso, aproximadamente 2.9 % en peso, aproximadamente 3 % en peso, aproximadamente 3.1 % en peso, aproximadamente 3.2 % en peso, aproximadamente 3.3 % en peso, aproximadamente 3.4 % en peso, aproximadamente 3.5 % en peso, aproximadamente 3.6 % en peso, aproximadamente 3.7 % en peso, aproximadamente 3.8 % en peso, aproximadamente 3.9 % en peso, aproximadamente 4 % en peso, aproximadamente 4.1 % en peso, aproximadamente 4.2 % en peso, aproximadamente 4.3 % en peso, aproximadamente 4.4 % en peso, aproximadamente 4.5 % en peso, aproximadamente 4.6 % en peso, aproximadamente 4.7 % en peso, aproximadamente 4.8 % en peso, aproximadamente 4.9 % en peso, aproximadamente 5 % en peso, aproximadamente 5.1 % en peso, aproximadamente 5.2 % en peso, aproximadamente 5.3 % en peso, aproximadamente 5.4 % en peso, aproximadamente 5.5 % en peso, aproximadamente 5.6 % en peso, aproximadamente 5.7 % en peso, aproximadamente 5.8 % en peso, aproximadamente 5.9 % en peso, aproximadamente 6 % en peso, aproximadamente 6.1 % en peso, aproximadamente 6.2 % en peso, aproximadamente 6.3 % en peso, aproximadamente 6.4 % en peso, aproximadamente 6.5 % en peso, aproximadamente 6.6 % en peso, aproximadamente 6.7 % en peso, aproximadamente 6.8 % en peso, aproximadamente 6.9 % en peso, aproximadamente 7 % en peso, aproximadamente 7.1 % en peso, aproximadamente 7.2 % en peso, aproximadamente 7.3 % en peso, aproximadamente 7.4 % en peso, aproximadamente 7.5 % en peso, aproximadamente 7.6 % en peso, aproximadamente 7.7 % en peso, aproximadamente 7.8 % en peso, aproximadamente 7.9 % en peso, aproximadamente 8 % en peso, aproximadamente 8.1 % en peso, aproximadamente 8.2 % en peso, aproximadamente 8.3 % en peso, aproximadamente 8.4 % en peso, aproximadamente 8.5 % en peso, aproximadamente 8.6 % en peso, aproximadamente 8.7 % en peso, aproximadamente 8.8 % en peso, aproximadamente 8.9 % en peso, aproximadamente 9 % en peso, aproximadamente 9.1 % en peso, aproximadamente 9.2 % en peso, aproximadamente 9.3 % en peso, aproximadamente 9.4 % en peso, aproximadamente 9.5 % en peso, aproximadamente 9.6 % en peso, aproximadamente 9.7 % en peso, aproximadamente 9.8 % en peso, aproximadamente 9.9 % en peso y aproximadamente 10 % en peso.

Como se usa en la presente descripción, el término "perfume" se usa para indicar cualquier material odorífero que se libere posteriormente de la composición como se describe en la presente descripción. Se conoce una amplia variedad de sustancias químicas usadas como perfumes, que incluyen materiales tales como aldehidos, cetonas, alcoholes y esteres. Más comúnmente, se sabe que los aceites y exudados de plantas y animales que incluyen mezclas complejas de varios componentes químicos son usados como perfumes. En la presente descripción, los perfumes pueden ser relativamente simples en su composición o pueden incluir mezclas complejas muy sofisticadas de componentes químicos naturales y sintéticos, todos ellos seleccionados para proporcionar cualquier olor que se desee. Los perfumes típicos pueden incluir, por ejemplo, bases de madera/terrosas que contienen materiales exóticos, tales como sándalo, civeto y aceite de pachulí. Los perfumes pueden ser de una fragancia floral ligera (p. ej., extracto de rosa, extracto de violeta y lilas). Los perfumes pueden estar formulados, además, para proporcionar olores frutales deseados, por ejemplo, lima, limón y naranja. Los perfumes suministrados en las composiciones y artículos de la presente invención pueden seleccionarse para proporcionar un efecto de aromaterapia, tal como proporcionar un estado de ánimo relajado o vigorizante. Así, cualquier material que exude un olor agradable o de cualquier otro modo deseable se puede usar como activo aromático en las composiciones y artículos de la presente invención.

Un pigmento o colorante puede ser inorgánico, orgánico o una combinación de estos. Los ejemplos específicos de pigmentos y colorantes contemplados incluyen pigmento Amarillo (C.l. 14), pigmento Rojo (C.l. 48:3), pigmento Azul (C.l. 15:4), pigmento Negro (C.l. 7), y combinaciones de estos. Los colorantes específicos contemplados incluyen colorantes de tintas solubles en agua, tales como colorantes directos, colorante ácidos, colorantes base y varios colorantes solubles en solvente. Los ejemplos incluyen, pero no se limitan a, FD&C Azul 1 (C.l. 42090:2), D&C Rojo 6(C.I. 15850), D&C Rojo 7(C.I. 15850:1 ), D&C Rojo 9(C.I. 15585:1 ), D&C Rojo 21 (C.l. 45380:2), D&C Rojo 22(C.I. 45380:3), D&C Rojo 27(C.I. 45410:1 ), D&C Rojo 28(C.I. 45410:2), D&C Rojo 30(C.I. 73360), D&C Rojo 33(C.I. 17200), D&C Rojo 34(C.I. 15880:1 ), y FD&C Amarillo 5(C.I. 19140:1 ), FD&C Amarillo 6(C.I. 15985:1 ), FD&C Amarillo 10(C.I. 47005:1 ), D&C Naranja 5(C.I. 45370:2), y combinaciones de estos.

Las cargas contempladas incluyen, pero no se limitan a, cargas inorgánicas tales como, por ejemplo, los óxidos de magnesio, aluminio, silicio y titanio. Estos materiales pueden agregarse como cargas o auxiliares de procesamiento de bajo costo. Otros materiales inorgánicos que pueden funcionar como cargas incluyen silicato de magnesio hidratado, dióxido de titanio, carbonato de calcio, arcilla, creta, nitruro de boro, caliza, tierra diatomácea, mica de cuarzo para vidrio y cerámica. Adicionalmente, pueden usarse sales inorgánicas, que incluyen sales de metal alcalino, sales de metal alcalinotérreo y sales de fosfato.

Se contemplan surfactantes, que incluyen surfactantes aniónicos, surfactantes anfóteros o una combinación de surfactantes aniónicos y anfóteros, y combinaciones de estos, tales como los surfactantes descritos, por ejemplo, en las patentes de los EE. UU. núms. 3,929,678 y 4,259,217 y en las patentes núm. EP 414 549, WO93/08876 y WO93/08874.

Las nanopartículas contempladas incluyen metales, óxidos metálicos, alótropos del carbono, arcillas, arcillas modificadas orgánicamente, sulfatos, nitruros, hidróxidos oxi/hidróxidos, polímeros particulados insolubles en agua, silicatos, fosfatos y carbonatos. Los ejemplos incluyen dióxido de silicio, negro de humo, grafito, grafeno, fulerenos, grafito expandido, nanotubos de carbono, talco, carbonato calcico, betonita, montmorillonita, caolín, sílice, aluminosilicatos, nitruro de boro, nitruro de aluminio, sulfato de bario, sulfato cálcico, óxido de antimonio, feldespato, mica, níquel, cobre, hierro, cobalto, acero, oro, plata, platino, aluminio, wollastonita, óxido de aluminio, óxido de zirconio, dióxido de titanio, óxido de cerio, óxido de zinc, óxido de magnesio, óxido de estaño, óxidos de hierro (Fe203, Fe304) y mezclas de estos. Las nanopartículas pueden aumentar la . resistencia, estabilidad térmica y/o resistencia a la abrasión de las composiciones descritas en la presente descripción y pueden impartir propiedades eléctricas a las composiciones.

Otros aditivos contemplados incluyen agentes nucleantes y clarificantes para el polímero termoplástico. Los ejemplos específicos, adecuados para polipropileno, por ejemplo, son ácido benzoico y derivados (p. ej., benzoato de sodio y benzoato de litio), así como caolín, talco y glicerolato de zinc. El dibencilideno sorbitol (DBS) es un ejemplo de agente clarificante que puede usarse. Otros agentes nucleantes que pueden usarse son las sales de ácido organocarboxílico, fosfato de sodio y sales metálicas (p. ej., dibenzoato de aluminio). Los agentes clarificantes o nucleantes pueden agregarse en intervalos de 20 partes por millón (20 ppm) a 20,000 ppm, con mayor preferencia, en el intervalo de 200 ppm a 2000 ppm y el intervalo de máxima preferencia, de 1000 ppm a 1500 ppm. La adición del agente nucleante puede usarse para mejorar las propiedades de tracción e impacto de la composición de mezcla terminada.

Los agentes antiestática contemplados incluyen suavizantes de telas que son conocidos por suministrar beneficios antiestática. Por ejemplo, los suavizantes de telas que tienen un grupo acilo graso con un valor de yodo superior a 20, como el metiisulfato de N,N-di(seboiloxietil)-N,N-dimetil amonio.

Películas Una composición como la descrita en la presente descripción puede tener forma de una película, y puede comprender una de muchas configuraciones diferentes, dependiendo de las propiedades de película esperadas. Las propiedades de la película pueden manipularse variando, por ejemplo, el espesor, o en el caso de películas de múltiples capas, el número de capas, la composición química de las capas, es decir, hidrófoba o hidrófila, y los tipos de polímeros usados para formar las capas poliméricas. Las películas descritas en la presente descripción pueden tener un espesor menor que 300 pm, o pueden tener un espesor de 300 µ?t? o mayor. Típicamente, cuando las películas tienen un espesor de 300 µ?? o más, se mencionan como lienzos extrudidos, pero se sabe que las películas descritas en la presente descripción abarcan tanto a películas (por ejemplo, con espesores menores que 300 pm) como a lienzos extrudidos (por ejemplo, con espesores de 300 pm o más).

Las películas descritas en la presente descripción pueden ser películas de múltiples capas. La película puede tener al menos dos capas (por ejemplo, una primera capa de película y una segunda capa de película). La primera capa de película y la segunda capa de película pueden estratificarse adyacentes entre sí para formar la película de múltiples capas. Una película de múltiples capas puede tener al menos tres capas (por ejemplo, una primera capa de película, una segunda capa de película, y una tercera capa de película). La segunda capa de película puede superponerse, al menos parcialmente, a una de las superficies superior o inferior de la primera capa de película. La tercera capa de película puede superponerse, al menos parcialmente, a la segunda capa de película, de manera que la segunda capa de película forme una capa de núcleo. Se considera que las películas de múltiples capas pueden incluir capas adicionales (por ejemplo, capas aglutinantes, capas no permeables, etc.).

Se entenderá que las películas de múltiples capas pueden comprender de aproximadamente 2 capas a aproximadamente 1000 capas; en ciertas modalidades, de aproximadamente 3 capas a aproximadamente 200 capas; y en ciertas modalidades, de aproximadamente 5 capas a aproximadamente 100 capas.

Las películas descritas en la presente descripción pueden tener un espesor (por ejemplo, calibre) de aproximadamente 10 micrómetros a aproximadamente 200 micrómetros; en ciertas modalidades, un espesor de aproximadamente 20 micrómetros a aproximadamente 100 micrómetros; y en ciertas modalidades, un espesor de aproximadamente 40 micrómetros a aproximadamente 60 micrómetros. Por ejemplo, en el caso de películas de múltiples capas, cada una de las capas de película puede tener un espesor menor que aproximadamente 100 micrómetros, menor que aproximadamente 50 micrómetros; menor que aproximadamente 10 micrómetros, o de aproximadamente 10 micrómetros a aproximadamente 300 micrómetros. Se entenderá que las capas de película respectivas pueden tener, prácticamente, los mismos o distintos espesores.

El espesor de las películas puede evaluarse mediante el uso de diversas técnicas, que incluyen la metodología que se expone en la norma ISO 4593: 1993, Plastics - Film and sheeting - Determination of thickness by mechanical scanning. Se entenderá que otros métodos adecuados pueden estar disponibles para medir el espesor de las películas descritas en la presente descripción.

Para películas de múltiples capas, cada capa respectiva puede formarse a partir de una composición descrita en la presente descripción. La selección de las composiciones usadas para formar la película de múltiples capas puede tener un impacto en una serie de parámetros físicos y, por lo tanto, puede suministrar características mejoradas tales como pesos base inferiores y resistencia a la tracción y sellado superiores. Los ejemplos de películas comerciales de múltiples capas con características mejoradas se describen en la patente de los EE. UU. núm. 7,588,706.

Una película de múltiples capas puede incluir uri arreglo de 3 capas, en donde una primera capa de película y una tercera capa de película forman las capas externas, y una segunda capa de película se forma entre la primera capa de película y la tercera capa de película para formar una capa de núcleo. La tercera capa de película puede ser igual o diferente a la primera capa de película, de manera que la tercera capa de película puede comprender una composición como la descrita en la presente descripción. Se entenderá que pueden usarse capas de película similares para formar películas de múltiples capas que tienen más de 3 capas. Para películas de múltiples capas, se contempla tener diferente concentración de cera en diferentes capas. Una modalidad para usar películas de múltiples capas es controlar el lugar de la cera. Por ejemplo, en una película de tres capas, la capa de núcleo puede contener la cera, mientras la capa externa no contiene cera. Alternativamente, la capa interna puede no contener cera, y las capas externas sí contener cera.

Si capas incompatibles deben estar adyacentes en una película de múltiples capas, preferentemente, se coloca una capa de unión entre estas. El propósito de la capa de unión es suministrar una transición y adhesión adecuada entre materiales incompatibles. Se usa un adhesivo o capa de unión, típicamente, entre capas que muestran deslaminación cuando se estiran, distorsionan o deforman. La deslaminación puede ser tanto separación microscópica como separación macroscópica. En cualquier caso, el desempeño de la película puede verse comprometido por esta deslaminación. En consecuencia, se usa una capa de unión que muestra adhesión adecuada entre las capas, para limitar o eliminar esta deslaminación.

Una capa de unión, generalmente, es útil entre materiales incompatibles. Por ejemplo, cuando una poliolefina y un copoli(éster-éter) son las capas adyacentes, generalmente, una capa de unión es útil.

La capa de unión se elige de conformidad con la naturaleza de los materiales adyacentes, y es compatible y/o idéntica a un material (por ejemplo, capa no polar e hidrófoba) y un grupo reactivo que es compatible o interactúa con el segundo material (p. ej., capa polar e hidrófita).

Las cadenas principales adecuadas para la capa de unión incluyen polietileno (de baja densidad - LDPE, lineal de baja densidad - LLDPE, de alta densidad -HDPE, y de muy baja densidad - VLDPE) y polipropileno.

El grupo reactivo puede ser un monómero de injerto que se injerta a esta cadena principal, y es o contiene al menos un ácido o anhídrido alfa- o beta-carboxílico etilénicamente insaturados, o un derivado de estos. Los ejemplos de estos ácidos y anhídridos carboxílicos, que pueden ser ácidos mono-, di-, o policarboxílicos, son ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido maleico, ácido fumárico, ácido itacónico, ácido crotónico, anhídrido itacónico, anhídrido maleico, y anhídrido málico sustituido, p. ej., anhídrido dimetil maleico. Los ejemplos de derivados de los ácidos insaturados son sales, amidas, imidas y ésteres, p. ej., maleato mono y disódico, acrilamida, maleimida, y dietil fumarato.

Una capa de unión particularmente preferida es un polímero de bajo peso molecular de etileno con de aproximadamente 0.1 a aproximadamente 30 por ciento en peso de uno o más monómeros insaturados, que pueden copolimerizarse con etileno, p. ej., ácido maleico, ácido fumárico, ácido acrílico, ácido metacrílico, acetato de vinilo, acrilonitrilo, metacrilonitrilo, butadieno, monóxido de carbono, etc. Se prefieren los ésteres acrílicos, anhídrido maleico, acetato de vinilo, y ácido metacrílico. Se prefieren, particularmente, los anhídridos como monómeros de injerto, siendo el anhídrido maleico el más preferido.

Una clase ilustrativa de materiales adecuados para usarse como capa de unión es una clase conocida como acetato de etilenvinilo modificado con anhídrido, comercializado por DuPont bajo el nombre comercial de Bynel®, p. ej., Bynel® 3860. Otro material adecuado para usarse como una capa de unión es un acrilato de etilenmetilo modificado con anhídrido, también comercializado por DuPont bajo el nombre comercial de Bynel®, p. ej., Bynel® 2169. Los polímeros de poliolefina con injerto de anhídrido maleico, adecuados para usarse como capas de unión, también son comercializados por Elf Atochem North America, Functional Polymers División, de Philadelphia, PA como Orevac™.

Alternativamente, un polímero adecuado para usarse como un material de capa de unión puede incorporarse en la composición de una o más capas de las películas, tal como se describió en la presente descripción. Mediante esta incorporación, se modifican las propiedades de las diversas capas, de manera que se mejora su compatibilidad y se reduce el riesgo de deslaminación.

Pueden usarse otras capas intermedias además de las capas de unión en la película de múltiples capas descritas en la presente descripción. Por ejemplo, puede usarse una capa de una composición de poliolefina entre dos capas externas de una resina hidrófila para suministrar resistencia mecánica adicional a la trama extrudida. Puede usarse cualquier cantidad de capas intermedias.

Los ejemplos de materiales termoplásticos adecuados para usarse en la formación de capas intermedias incluyen resinas de polietileno tales como polietileno de baja densidad (LDPE), polietileno lineal de baja densidad (LLDPE), acetato de etilenvinilo (EVA), acrilato de etilenmetilo (EMA), polipropileno, y (poli)cloruro de vinilo. Las capas poliméricas preferidas de este tipo tienen propiedades mecánicas que son prácticamente equivalentes a aquellas descritas anteriormente para la capa hidrófoba.

Adicionalmente a estar formadas a partir de las composiciones descritas en la presente descripción, las películas pueden incluir, además, otros aditivos. Por ejemplo, puede añadirse agentes opacantes a una o más de las capas de película. Estos agentes opacantes pueden incluir óxidos de hierro, negro de carbón, aluminio, óxido de aluminio, dióxido de titanio, talco, y combinaciones de estos. Estos agentes opacantes pueden comprender de aproximadamente 0.1 % a aproximadamente 5 % en peso de la película; y en ciertas modalidades, los agentes opacantes pueden comprender de aproximadamente 0.3 % a aproximadamente 3 % de la película. Se entenderá que pueden emplearse otros agentes opacantes adecuados y en diversas concentraciones. Los ejemplos de agentes opacantes se describen en la patente de los EE. UU. núm. 6,653,523.

Además, las películas pueden comprender otros aditivos, tales como otros materiales poliméricos (p. ej., un polipropileno, un polietileno, un acetato de etilenvinilo, un polimetilpenteno, cualquier combinación de estos, o lo similar), una carga (p. ej., vidrio, talco, carbonato de calcio, o lo similar), y un agente de desprendimiento de molde, un retardante de fuego, un agente conductor de electricidad, un agente antiestática, un pigmento, un producto antioxidante, un modificador de impacto, un estabilizador (p. ej., un absorbedor de UV), agentes humectantes, colorantes, un agente antiestática de película, o cualquier combinación de estos. Los agentes antiestática para película incluyen agentes catiónicos, aniónicos y, preferentemente, no iónicos. Los agentes catiónicos incluyen cationes de amonio, fosfonio y sulfonio, con sustituciones de grupo alquilo y un anión relacionado, tal como cloruro, metosulfato, o nitrato. Los agentes aniónicos que se contemplan incluyen alquilsulfonatos. Los agentes no iónicos incluyen polietilenglicoles, estearatos orgánicos, amidas orgánicas, monoestearato de glicerol (GMS), alquil di-etanolamida, y aminas etoxiladas.

Propiedades de las películas Las películas descritas en la presente descripción pueden tener propiedades mejoradas, tales como resistencias a la tracción más altas. La resistencia a la tracción de la película medida a 10 % de elongación puede ser de aproximadamente 8 N/mm2 a aproximadamente 24 N/mm2; o de aproximadamente 10 N/mm2 a aproximadamente 15 N/mm2. La resistencia a la tracción de la película medida en el momento de rotura puede ser de aproximadamente 20 N/mm2 a aproximadamente 60 N/mm2; o de aproximadamente 25 N/mm2 a aproximadamente 40 N/mm2. Estas mediciones de resistencia a la tracción se suministran en estados normalizados La resistencia a la tracción puede medirse de diversas formas, que incluyen una evaluación de la resistencia a la tracción ya sea a 10 % de elongación, o en el momento de rotura. Un estándar a aplicar cuando se mide la resistencia a la tracción es la metodología que se expone en la norma ISO 527-5:2009, Plastics -Determination of tensile properties. Con el fin de aplicar la metodología de la norma ISO 527-5:2009, se coloca una muestra de 25.4 mm (o 1 pulgada) de una película, tal como se describió en la presente descripción, bajo presión mediante un mecanismo de mordaza, de manera que se establezca una distancia de agarre de aproximadamente 50 mm. Después, se somete la muestra a una velocidad de prueba de aproximadamente 500 mm/m¡n de manera que se coloque una fuerza suficiente sobre la muestra para, consecuentemente, estirarla. Por medio del uso de diversas técnicas de modelado y medir el desplazamiento de la muestra bajo presión, puede desarrollarse un modelo al calcular la resistencia a la tracción relacionada con la muestra de la película. Los resultados del modelado pueden evaluarse de acuerdo con los parámetros que se exponen en la norma ISO 527-5:2009, que permiten el cálculo de la resistencia a la tracción tanto a 10 % de elongación como al momento de rotura. Se entenderá que se puede disponer de otras técnicas adecuadas con las cuales puede medirse la resistencia a la tracción de una película.

Las películas pueden tener una resistencia de sellado de aproximadamente 0.10 N/m a aproximadamente 2.0 N/m; o de aproximadamente 0.20 N/m a aproximadamente 1.0 N/m. La resistencia de sellado puede medirse mediante el uso de una variedad de técnicas, que incluye la metodología que se expone en la norma ISO 527-5:2009. Para aplicar la metodología de la norma ISO 527-5:2009, se prepara una muestra de 25.4 mm (o 1 pulgada) de una película, como se describió en la presente descripción, en donde la muestra incluye un sello que se extiende a lo largo de la región media de la muestra. El "sello" puede incluir cualquier región en donde un borde de la película se ha unido con otro borde de la misma (u otra) película. Se entenderá que este sello puede formarse mediante el uso de una variedad de técnicas adecuadas (p. ej., sellado por calor). Después, la muestra puede ponerse bajo presión mediante un mecanismo de mordaza, de manera que se establezca una distancia de agarre de aproximadamente 50 mm y que el sello se ubique dentro de la distancia de agarre. Después, se somete la muestra a una velocidad de acuerdo con la norma ISO527-5:2009, de manera que se coloque una fuerza suficiente sobre la muestra para, consecuentemente, estirarla. Por medio del uso de diversas técnicas de modelado, puede medirse la resistencia de sellado relacionada con la muestra de la película de múltiples capas. Después, los resultados del modelado pueden evaluarse de acuerdo con los parámetros que se exponen en la norma ISO 527-5:2009. Se entenderá que se puede disponer de otras técnicas adecuadas con las cuales puede medirse la resistencia de sello de una película.

Procesos para fabricar las composiciones como se describen en la presente descripción Mezclado en fundido del polímero, almidón y aceite: El polímero, el ATP y el aceite y/o la cera pueden mezclarse adecuadamente al fundir el polímero y el ATP en presencia del aceite y/o la cera. Debe comprenderse que cuando el polímero termoplástico y el ATP se funden, la cera estará, además, en el estado fundido. En el estado fundido, el polímero, el ATP y el aceite y/o la cera se someten a cizallamiento, lo que permite la dispersión del aceite en el polímero y/o el ATP. En el estado fundido, el aceite y/o la cera y el polímero y/o el ATP son significativamente más compatibles entre sí.

El mezclado en fundido del polímero termoplástico, el ATP y el aceite y/o la cera puede lograrse en una variedad de procesos diferentes, pero se prefieren los procesos de cizallamiento alto para generar la morfología preferida de la composición. Los procesos pueden incluir equipos de procesamiento tradicional para polímeros termoplásticos. El orden general del proceso implica agregar el polímero termoplástico y el ATP al sistema, fundir el polímero termoplástico y el ATP y, después, agregar el aceite y/o la cera. Sin embargo, los materiales pueden agregarse en cualquier orden, dependiendo de la naturaleza del sistema de mezclado específico.

Para los procesos descritos, el almidón termoplástico (ATP) se prepara antes de mezclarse con un polímero termoplástico y/o un aceite y/o una cera. Las patentes de los EE. UU. núms. 7,851 ,391 , 6,783,854 y 6,818,295 describen procesos para producir ATP. Sin embargo, el ATP puede fabricarse en línea y el polímero termoplástico y el aceite/la cera combinarse en el mismo proceso de producción para fabricar las composiciones como se describen en la presente descripción en un proceso de una sola etapa. Por ejemplo, primero se combinan el almidón, el plastificante del almidón y el polímero termoplástico en un extrusor de doble tornillo en donde se forma el ATP en presencia del polímero termoplástico. Después se introduce el aceite/la cera en la mezcla de ATP/polímero termoplástico por vía de un segundo lugar de alimentación.

Extrusor de un solo tornillo: Un extrusor de un solo tornillo es una unidad de proceso típica usada en la mayoría de los procesos de extrusión de polímeros fundidos. El extrusor de un solo tornillo incluye, típicamente, un solo eje dentro de un barril; el eje y el barril están diseñados con ciertos elementos de tornillo (p. ej., formas y espacios) para ajustar el perfil de cizallamiento. Un intervalo de rpm típico para un extrusor de un solo tornillo es de aproximadamente 10 a aproximadamente 120. El diseño del extrusor de un solo tornillo está compuesto de una sección de alimentación, una sección de compresión y una sección de dosificación. En la sección de alimentación, al usar vuelos con un volumen de huecos bastante alto, el polímero se calienta y suministra en la sección de compresión, en donde se completa el fundido, y el polímero totalmente fundido se somete a cizallamiento. En la sección de compresión, se reduce el volumen de huecos entre los vuelos. En la sección de dosificación, el polímero se somete a la cantidad de cizallamiento más alto mediante el uso de volumen de vacío bajo entre vuelos. Para este trabajo, se usaron diseños de un solo tornillo de propósito general. En esta unidad, se logra un tipo de proceso de estado continuo o constante en donde los componentes de la composición se introducen en los lugares deseados y, después, se someten a temperaturas y cizallamiento dentro de zonas definidas. El proceso puede considerarse un proceso de estado constante ya que la naturaleza física de la interacción en cada lugar en el proceso de un solo tornillo es constante como función de tiempo. Esto permite la optimización del proceso de mezclado al posibilitar un ajuste zona por zona de la temperatura y el cizallamiento, en donde el cizallamiento se puede modificar a través de los elementos del tornillo y/o el diseño del barril o la velocidad del tornillo.

La composición mezclada que sale del extrusor de un solo tornillo puede convertirse, después, en gránulos por vía de la extrusión del fundido en un medio de enfriamiento líquido, frecuentemente agua, para después cortar la hebra polimérica en trozos pequeños. Se usan dos tipos básicos de procesos de granulación de polímeros fundidos en el procesamiento de polímeros: cortado de hebras y granulación bajo agua. En el cortado de hebras, la composición se enfría rápidamente en el medio líquido (generalmente, en un período de tiempo mucho menor que 10 segundos) y, después, se corta en trozos pequeños. En el proceso de granulación bajo agua, el polímero fundido se corta en trozos pequeños y se coloca, simultáneamente o inmediatamente después, en un líquido de temperatura baja que enfría rápidamente el polímero y lo cristaliza. Estos métodos se conocen comúnmente y se usan en la materia de procesamiento de polímeros.

Las hebras poliméricas que salen del extrusor se colocan rápidamente en un baño de agua que tiene, muy frecuentemente, un intervalo de temperatura de 1 °C a 50 °C (p. ej., normalmente, es aproximadamente la temperatura ambiente, que es 25 °C). Un uso final alternativo para la composición mezclada es el procesamiento adicional para lograr la estructura deseada, por ejemplo, hilado de fibras o moldeo por inyección. El proceso de extrusión de un solo tornillo puede proporcionar un nivel alto de mezclado y una velocidad de temple alta. Un extrusor de un solo tornillo puede usarse, además, para procesar adicionalmente una composición en gránulos y convertirla en fibras y artículos moldeados por inyección. Por ejemplo, el extrusor de fibras de un solo tornillo puede ser un sistema de 37 mm con un perfil de tornillo estándar de propósito general y una relación longitud-diámetro de 30:1 .

Por ejemplo, el extrusor de fibras de un solo tomillo es un sistema de 37 mm con un perfil de tornillo estándar de propósito general y una relación longitud-diámetro de 30:1. En el caso del extrusor de un solo tornillo, el ATP ya producido y el polímero termoplástico pueden combinarse con el aceite/la cera, o el ATP ya producido puede combinarse con el aceite/la cera ya dispersos dentro de un polímero termoplástico. En el primer caso, puede fundirse una formulación de ATP ya producida e inyectarse el aditivo de aceite/cera directamente en el extrusor de un solo tornillo, seguido directamente por la formación de película o el producto terminado de uso final. El mezclado se logra directamente dentro del extrusor de un solo tornillo. En un segundo caso, el aceite/la cera se agregan en el ATP en una segunda etapa después de producida la formulación base del ATP, similar al procedimiento para agregarlo a un polímero termoplástico, tal como, por ejemplo, polipropileno.

Extrusor de doble tornillo: Un extrusor de doble tornillo es la unidad típica usada en la mayoría de los procesos de extrusión de polímeros fundidos en donde se requiere un mezclado de alta intensidad. El extrusor de doble tornillo incluye dos ejes y un barril externo. Un intervalo de rpm típico para el extrusor de doble tornillo es de aproximadamente 10 a aproximadamente 20. Los dos ejes pueden ser corrotatorios o contrarrotatorios y permitr un mezclado de tolerancia estrecha de alta intensidad. En este tipo de unidad, se logra un tipo de proceso de estado continuo o constante en donde los componentes de la composición se introducen en los lugares deseados a lo largo de los tornillos y, después, se someten a temperaturas y cizallamiento altos dentro de zonas definidas. El proceso puede considerarse un proceso de estado constante ya que la naturaleza física de la interacción en cada lugar en el proceso de un solo tornillo es constante como función de tiempo. Esto permite la optimización del proceso de mezclado al posibilitar un ajuste zona por zona de la temperatura y el cizallamiento, en donde el cizallamiento se puede modificar a través de los elementos del tornillo y/o el diseño del barril.

La composición mezclada en el extremo del extrusor de doble tornillo puede convertirse posteriormente en gránulos por vía de la extrusión del fundido en un medio de enfriamiento líquido, frecuentemente agua, para después cortar la hebra polimérica en trozos pequeños. Se usan dos tipos básicos de procesos de granulación de polímeros fundidos, el cortado de hebras y la granulación bajo agua, en el procesamiento de polímeros. En el cortado de hebras, la composición se enfría rápidamente en el medio líquido (generalmente, en un período de tiempo mucho menor que 10 s) y, después, se corta en trozos pequeños. En el proceso de granulación bajo agua, el polímero fundido se corta en trozos pequeños y se coloca, simultáneamente o inmediatamente después, en un líquido de temperatura baja que enfría rápidamente el polímero y lo cristaliza. Un uso final alternativo para la composición mezclada es el procesamiento adicional para lograr la estructura deseada, por ejemplo, hilado de fibras o moldeo por inyección.

Pueden emplearse tres perfiles diferentes de tornillo mediante el uso de un sistema Baker Perkins CT-25 de 25 mm con el mismo sentido de rotación y una relación longitud-diámetro de 40:1 . Este CT-25 específico está compuesto de nueve zonas en donde puede controlarse la temperatura así como la temperatura del troquel. Son posibles, además, cuatro sitios de inyección de líquidos, ubicados entre la zona 1 y zona 2 (lugar A), zona 2 y 3 (lugar B) zona 4 y 5 (lugar C) y zona 6 y 7 (lugar D).

El lugar de inyección de líquidos no se calienta directamente, sino indirectamente a través de las temperaturas de las zonas adyacentes. Pueden usarse los lugares A, B, C y D para inyectar el aditivo. La Zona 6 puede contener un alimentador lateral para agregar sólidos adicionales o para ventilación. La Zona 8 contiene un vacío para eliminar vapores residuales según sea necesario. A menos que se indique de cualquier otra forma, la cera fundida se inyecta en el lugar A. La cera se funde mediante un tanque de pegamento y se suministra al tornillo doble mediante una manguera caliente. Se calientan tanto el tanque de pegamento como la manguera de alimentación hasta una temperatura mayor que el punto de fusión de la cera (p. ej., aproximadamente, 80 °C).

Dos tipos de regiones, de transporte y mezclado, se usan en el CT-25. En la región de transporte, los materiales se calientan (lo que incluye el fundido que se hace en la Zona 1 hacia la Zona 2, de ser necesario) y se transportan a lo largo de la longitud del barril bajo cizallamiento que va de bajo a moderado. La sección de mezclado contiene elementos especiales que incrementan drásticamente el cizallamiento y el mezclado. La longitud y el lugar de las secciones de mezclado se pueden modificar para aumentar o disminuir el cizallamiento según sea necesario.

Se usan dos tipos principales de elementos de mezclado para el cizallamiento y el mezclado. El primero son bloques de amasado, y el segundo son elementos de energía termomecánica. El tornillo de mezclado simple tiene 10.6 % de la longitud de tornillo total al usar elementos de mezclado compuestos de bloques de amasado en un solo conjunto seguidos de un elemento de inversión. Los elementos de amasado son RKB 45/5/12 (bloque de amasado de avance diestro con un desplazamiento de 45° y cinco lóbulos a una longitud de elemento total de 12 mm), seguido de dos RKB 45/5/36 (bloque de amasado de avance diestro con un desplazamiento de 45° y cinco lóbulos a una longitud de elemento total de 36 mm), seguido de dos RKB 45/5/12 y un elemento de inversión 24/12 LH (elemento de inversión zurdo con un paso de 24 mm a una longitud de elemento total de 12 mm).

Los elementos de mezclado del tornillo de mezclado simple se ubican en la Zona 7. El tornillo intensivo está compuesto de secciones adicionales de mezclado, cuatro en total. La primera sección es un solo conjunto de bloques de amasado en un solo elemento de RKB45/5/36 (ubicado en la Zona 2) seguido de elementos de transporte hacia la Zona 3 en donde se ubica la segunda zona de mezclado. En la segunda zona de mezclado, dos elementos RKB 45/5/36 son seguidos directamente por cuatro TME 22.5/12 (elemento termomecánico con 22.5 dientes por revolución y una longitud de elemento total de 12 mm) y, después, dos elementos de transporte en la tercera área de mezclado. La tercera área de mezclado, ubicada al final de la Zona 4 hacia la Zona 5, se compone de tres RKB 45/5/36 y un KB45/5/12 LH (bloque de inversión hacia adelante zurdo con un desplazamiento de 45° y cinco lóbulos a una longitud de elemento total de 12 mm). El material se transporta a través de la Zona 6 hacia el área de mezclado final que comprende dos TME 22.5/12, siete RKB 45/5/12, seguidos por SE 24/12 LH. El SE 24/12 LH es un elemento de inversión que permite que la última zona de mezclado se llene completamente con el polímero y el aditivo, en donde tiene lugar el mezclado intensivo. Los elementos de inversión pueden controlar el tiempo de permanencia en un área de mezclado dada y son un factor clave para el nivel de mezclado.

El tornillo de mezclado de alta intensidad se compone de tres secciones de mezclado. La primera sección de mezclado se ubica en la Zona 3 y tiene dos RKB45/5/36 seguidos de tres TME 22.5/12 y, después, transporte hacia la segunda sección de mezclado. Antes de la segunda sección de mezclado, se usan tres elementos RSE 16/16 (elemento de transporte diestro con un paso de 16 mm y longitud de elemento total de 16 mm) para incrementar el bombeo en la segunda región de mezclado. La segunda región de mezclado, ubicada en la Zona 5, está compuesta de tres RKB 45/5/36 seguidos de un KB 45/5/12 LH y, después, un elemento de inversión completa SE 24/12 LH. La combinación de los elementos SE 16/16 delante de la zona de mezclado y dos elementos de inversión incrementa considerablemente el cizallamiento y el mezclado. La tercera zona de mezclado se ubica en la Zona 7 y está compuesta de tres RKB 45/5/12, seguidos de dos TME 22.5.12 y, después, otros tres RKB45/5/12. La tercera zona de mezclado se completa con un elemento de inversión SE 24/12 LH.

Otro tipo de elemento de tornillo es un elemento de inversión, que puede incrementar el nivel de llenado en esa parte del tornillo y proporcionar un mejor mezclado. La combinación con extrusores de doble tornillo es un campo conocido. Un experimentado en la materia puede consultar libros para el mezclado y la dispersión adecuados. Estos tipos de extrusores de tornillo son muy conocidos en la materia y puede encontrarse una descripción general en: "Twin Screw Extrusión 2E: Technology and Principies" de James White de Hansen Publications. Aunque se dan ejemplos específicos de mezclado, son posibles muchas combinaciones diferentes mediante el uso de varias configuraciones de elementos para lograr el nivel de mezclado necesario.

Para la producción en línea de ATP, puede usarse una solución de sorbitol con 70 % en peso de sólidos para desestructurar y plastificar el almidón y producir ATP. Puede instalarse un alimentador lateral en la Zona 6 para ventilar la mayor parte de humedad proveniente del almidón y el sorbitol líquido. Después, el polímero termoplástico (p. ej., polipropileno u otros polímeros termoplásticos como se describe en la presente descripción) se puede agregar al almidón desestructurado. El aceite/la cera pueden calentarse y agregarse al sistema de combinación en el lugar C o D. En el caso en donde la formulación de ATP y el aceite/la cera se agregan en el mismo proceso, se prefiere el uso de un extrusor con una relación más larga de L:D para incrementar el mezclado y permitir la separación de etapas de varios procesos. Se contemplan relaciones de extrusor mayores que 40: 1 , preferentemente, hasta 60:1 , y se consideran relaciones incluso mayores.

Propiedades de composiciones Las composiciones, como se describen en la presente descripción, pueden tener una o más de las siguientes propiedades que ofrecen una ventaja sobre las composiciones conocidas de termoplásticos. Estos beneficios pueden estar presentes solos o combinados.

Reducción de la viscosidad de cizallamiento: La reducción de viscosidad es una mejora del proceso, ya que puede permitir índices de flujo del polímero más altos al tener un proceso de presión reducida (viscosidad de cizallamiento más baja) o puede permitir un incremento en el peso molecular del polímero y/o ATP, lo cual mejora la resistencia del material. Sin la presencia de aceite/cera, puede no ser posible procesar el polímero y/o ATP con un índice alto de flujo del polímero en las condiciones actuales de proceso de una manera adecuada. Alternativamente, la presencia de aceite/cera puede permitir temperaturas de proceso más bajas, lo cual puede reducir la degradación de varios componentes (p. ej., el componente de ATP).

Contenido sostenible: La inclusión de materiales sostenibles en el sistema polimérico existente es una propiedad muy deseada. Los materiales que pueden reemplazarse todos los años a través de ciclos naturales de crecimiento contribuyen a un impacto ambiental general más bajo y son muy deseados.

Pigmentación: El agregado de pigmentos a polímeros implica usar, frecuentemente, compuestos inorgánicos caros que son partículas dentro de la matriz polimérica. Estas partículas son, frecuentemente, grandes y pueden interferir en el procesamiento de la composición. El uso de un aceite y/o una cera, como se describe en la presente descripción, dada su dispersión fina (según lo medido por el tamaño de gotita) y distribución uniforme en todo el polímero termoplástico y/o el ATP permite la coloración, tal como por vía de compuestos de tinta tradicionales. La tinta de soja (usada ampliamente en la publicación de periódicos) no afecta la capacidad de procesamiento.

Fragancia: Dado que los aceites y/o las ceras, por ejemplo, SBO o HSBO, pueden contener perfumes con mucha mayor preferencia que el polímero termoplástico y/o ATP de base, la presente composición puede usarse para contener aromas que son benéficos para el uso final. Muchas velas aromatizadas se fabrican con materiales a base de parafina o a base de SBO, por lo tanto, es útil la incorporación de estos en el polímero para la composición final.

Morfología: Los beneficios se suministran por vía de la morfología creada durante la producción de las composiciones. La morfología se produce con una combinación de mezclado intensivo y cristalización rápida. El mezclado intensivo proviene del proceso de combinación usado, y la cristalización rápida proviene del proceso de enfriamiento usado. Se prefiere el mezclado de alta intensidad, y la cristalización rápida se usa para conservar el tamaño de poro fino y la distribución relativamente uniforme del tamaño de poro.

Resistencia al agua: El agregado de un material hidrófobo a un material de ATP mejora la resistencia al agua del almidón.

Sensación en la superficie: La presencia de aceite/cera puede cambiar las propiedades de superficie de la composición y hacer que esta, frecuentemente, se sienta más suave.

Método para fabricar películas La película, tal como se describió en la presente descripción, puede procesarse mediante el uso de procedimientos convencionales para producir películas en equipo convencional para fabricar película coextrudida. Generalmente, los polímeros pueden procesarse fundidos y convertirse en películas mediante el uso de los métodos de colada o extrusión de película por soplado, de los cuales ambos se describen en el documento Plastics Extrusión Technology-2.° edición, por Alian A. Griff (Van Nostrand Reinhold-1976).

La película colada se extrude a través de un troquel de ranura lineal. Generalmente, la trama plana se enfría sobre un rollo de metal pulido en movimiento (rodillo de enfriamiento). Se enfría rápidamente, y se desprende del primer rodillo, pasa a través de uno o más rodillos auxiliares, después, a través de un conjunto de rodillos jaladores o de "estiramiento" recubiertos con caucho y, finalmente, a una enrollaadora.

En la extrusión de película por soplado, el material fundido se extrude de manera ascendente a través de una abertura de troquel anular. Este proceso se conoce, además, como extrusión de película tubular. Se introduce aire a través del centro del troquel para inflar el tubo, y el aire hace que el tubo se expanda. Por lo tanto, se forma una burbuja en movimiento, que se mantiene a tamaño constante mediante el control simultáneo de la presión de aire interna, velocidad de extrusión, y velocidad de estiramiento. El tubo de película se enfría mediante aire soplado a través de uno o más anillos de enfriamiento que rodean el tubo. Después, se colapsa el tubo al meterlo en un marco aplanado a través de un par de rodillos jaladores y dentro de una enrollaadora.

Un proceso de coextrusión requiere más de un extrusor y, ya sea un bloque alimentador de coextrusión o un sistema de troquel de múltiples distribuidores, o una combinación de ambos para lograr una estructura de películas de múltiples capas. Las patentes de los EE. UU. núm. 4, 152,387 y 4, 197,069, incorporadas en la presente descripción como referencia, describen el principio de bloque alimentador y troquel de múltiples distribuidores de la coextrusión. Se conectan extrusores múltiples al bloque alimentador que puede emplear divisores de flujo móviles para cambiar proporcionalmente la geometría de cada canal de flujo individual en relación directa con el volumen del polímero que pasa a través de los canales de flujo. Los canales de flujo se diseñan de manera que, en su punto de confluencia, los materiales fluyen juntos a las mismas velocidades y presión para minimizar la tensión interfacial e inestabilidades de flujo. Una vez que los materiales se unen en el bloque alimentador, estos fluyen hacia adentro de un distribuidor simple en forma de una estructura compuesta. Otros ejemplos de bloque alimentador y sistemas de troquel se describen en el documento Extrusión Dies for Plastics and Rubber, W. Michaeli, Hanser, New York, 2.° edición., 1992, incorporado en la presente descripción como referencia. En estos procesos puede resultar importante que las viscosidades de fusión, diferencias de tracción normal, y temperaturas de fusión del material no difieran en gran medida. De cualquier otra forma, la encapsulación de capa o inestabilidades de flujo pueden ocasionar que el troquel cause un control deficiente de la distribución de espesor de capa y defectos a partir de interfaces no planas (p. ej., ojo de pescado) en la película de múltiples capas.

Una alternativa a la coextrusión de bloque alimentador es un troquel de múltiples distribuidores o troquel de aspas, como se describió en las patentes de los EE. UU. núm. 4,152,387, 4,197,069, y 4,533,308, incorporadas en la presente descripción como referencia. Mientras en el sistema de bloque alimentador las corrientes de material fundido se juntan afuera y antes de ingresar al cuerpo del troquel, en un distribuidor múltiple o troquel de aspas cada corriente de material fundido tiene su propio distribuidor en el troquel, en donde los polímeros se extienden, independientemente, en sus respectivos distribuidores. Las corrientes de material fundido se unen cerca de la salida del troquel, con cada corriente de material fundido a ancho completo de troquel. Las aspas móviles suministran la capacidad de ajustarse a la salida de cada canal de flujo en proporción directa con el volumen de material que fluye a través de esta, para permitir que los materiales fundidos fluyan juntos a la misma velocidad, presión, y anchura esperada.

Dado que las propiedades de fluidez y temperaturas de fusión de los polímeros varían ampliamente, el uso de un troquel de aspas tiene diversas ventajas. El troquel es propicio para las características de aislamiento térmico, en donde los polímeros de temperaturas de fusión que difieren enormemente, por ejemplo, hasta 175 °F (80 °C), pueden procesarse juntos.

Cada distribuidor de un troquel de aspas puede diseñarse y personalizarse para un polímero específico. Por lo tanto, el flujo de cada polímero está influenciado solamente por el diseño de su distribuidor y no por fuerzas impuestas por otros polímeros. Esto permite que los materiales con valores de viscosidad de fusión ampliamente diferentes sean coextrudidos en forma de películas de múltiples capas. Adicionalmente, el troquel de aspas, además, suministra la capacidad de personalizar la anchura de distribuidores individuales, de manera que una capa interna pueda estar rodeada completamente por la capa externa, sin dejar bordes expuestos. Los sistemas de bloque alimentador y troqueles de aspas pueden usarse para lograr estructuras de múltiples capas más complejas.

Aquel con habilidad en la técnica reconocerá que el tamaño de un extrusor usado para producir las películas tal como se describen en la presente descripción depende de la velocidad de producción esperada, y que pueden usarse diversos tamaños de extrusores. Los ejemplos adecuados incluyen extrusores que tienen un diámetro de 2.5 cm (1 pulgada) a 3.7 cm (1 .5 pulgada), con una relación de longitud/diámetro de 24 o 30. Si lo requieren las demandas de una producción mayor, el diámetro del extrusor puede variar hacia arriba. Por ejemplo, los extrusores que tienen un diámetro entre aproximadamente 6.4 cm (2.5 pulgadas) y aproximadamente 10 cm (4 pulgadas) pueden usarse para producir las películas de la presente invención. Puede usarse un tornillo de uso general.. Un bloque alimentador adecuado es un bloque de placa fija, de zona de temperatura única. La placa de distribución se mecaniza para suministrar espesores de capa específicos. Por ejemplo, para una película de tres capas, la placa suministra capas en un arreglo de espesor de 80/10/10, un troquel adecuado es un troquel plano de zona de temperatura única con ajuste de espaciado de troquel de "reborde flexible". El espaciado del troquel se ajusta, típicamente, para que sea menor que 0.5 mm (0.020 pulgadas) y cada segmento se ajusta para suministrar un espesor uniforme a lo largo de la trama. Puede usarse cualquier tamaño de troquel según lo requieran las necesidades de producción; sin embargo, se ha descubierto que los troqueles de 25-35 cm (10-14 pulgadas) son adecuados. El rodillo de enfriamiento se enfría, típicamente, con agua. Generalmente, se usa el agujereado de borde y, ocasionalmente, puede emplearse un cuchillo de aire.

Con algunas películas coextrudidas, puede resultar necesaria la colocación de un material hidrófilo pegajoso sobre el rodillo de enfriamiento. Cuando el arreglo coloca el material pegajoso sobre el rodillo de enfriamiento, puede alimentarse papel desprendible entre el troquel y el rodillo de enfriamiento para minimizar el contacto del material pegajoso con los rodillos. Sin embargo, un arreglo preferido es extrudir el material pegajoso sobre el lado alejado del rodillo de enfriamiento. Este arreglo evita, generalmente, que el material se pegue sobre el rodillo de enfriamiento. Un rodillo de eliminación adicional colocado encima del rodillo de enfriamiento puede ayudar, además, a retirar el material pegajoso y puede, además, suministrar un tiempo de permanencia adicional sobre el rodillo de enfriamiento para ayudar a enfriar la película.

Ocasionalmente, el material pegajoso puede pegarse a los rodillos corriente abajo. Este problema puede minimizarse al colocar una camisa de energía superficial baja (p. ej., Teflon®) sobre los rodillos afectados, envolver con cinta Teflon® los rodillos afectados, o alimentar papel desprendible delante de los rodillos afectados. Finalmente, si se nota que el material pegajoso se bloquea a sí mismo en el rodillo de enrollado, puede añadirse papel desprendible inmediatamente antes del enrollado. Este es un método estándar para evitar el bloqueo de la película durante el almacenamiento en rodillos enrollados. Deben minimizarse los auxiliares de procesamiento, agentes de desprendimiento o contaminantes. En algunos casos, estos aditivos pueden brotar a la superficie y reducir la energía superficial (aumentar el ángulo de contacto) de la superficie hidrófila.

Un método alternativo para fabricar las películas de múltiples capas, como se describió en la presente descripción, es extrudir una trama que comprende un material adecuado para una de las capas individuales. Son adecuados los métodos de extrusión, como se conocen en la materia, para formar películas planas. Estas tramas pueden laminarse, después, para formar una película de múltiples capas, adecuada para la tomar forma de una trama permeable a los líquidos, mediante el uso de los métodos que se describen a continuación. Como se reconocerá, un material adecuado, tal como un adhesivo termofusible, puede usarse para unir las tramas para formar la película de múltiples capas. Un adhesivo preferido es un adhesivo termofusible sensible a la presión, tal como un adhesivo termofusible de estireno isopreno estireno lineal ("SIS"), pero se anticipa que pueden usarse otros adhesivos, tales como adhesivos de poliéster de poliamida en polvo, adhesivos termofusibles con un compatibilizador como el poliéster, poliamida o poliuretanos de monómero residual bajo, otros adhesivos termofusibles, u otros adhesivos sensibles a la presión para fabricar las películas de múltiples capas de la presente invención.

En otro método alternativo para fabricar las películas como se describieron en la presente descripción, puede extrudirse separadamente una base o trama portadora, y pueden extrudirse sobre ella una o más capas mediante el uso de un proceso de revestimiento por extrusión para formar una película. Preferentemente, la trama portadora pasa bajo un troquel de extrusión a una velocidad que se coordina con la velocidad del extrusor, de manera que se forma una película muy delgada que tiene un espesor menor que aproximadamente 25 micrómetros. El polímero fundido y la trama portadora se ponen en estrecho contacto a medida que el polímero fundido se enfría y cohesiona con la trama portadora.

Como se indicó anteriormente, una capa de unión puede mejorar la cohesión entre las capas. El contacto y cohesión mejoran, además, normalmente, al pasar las capas a través de una línea de agarre que se forma entre dos rollos. La cohesión puede mejorarse aún más al sujetar la superficie de la trama portadora, que es poner en contacto la película para el tratamiento de superficie, tal como el tratamiento corona, tal como se conoce en la materia y se describió en Modern Plastics Encyclopedia Handbook, pág. 236 (1994).

Si una capa de película monocapa se produce mediante película tubular (es decir, técnicas de película soplada) o troquel plano (es decir, película colada) como describen K. R. Osborn y W. A. Jenkins en "Plástic Films, Technology and Packaging Applications" (Technomic Publishing Co., Inc. (1992)), después, la película puede pasar a través de una etapa de posextrusión adicional del adhesivo o laminación por extrusión a otras capas de materiales de envasado para formar una película de múltiples capas. Si la película es una coextrusión de dos o más capas, la película puede laminarse a capas adicionales de materiales de envasado, dependiendo de los otros requerimientos físicos de la película final. La publicación "Laminations Vs. Coextrusion" de D. Dumbleton (Converting Magazine (setiembre de 1992) describe, además, la laminación en función de la coextrusión. Las películas que se contemplan en la presente descripción pueden pasar, además, a través de otras técnicas de posextrusión, tal como un proceso de orientación biaxial.

Tramas permeables a los fluidos Las películas, como se describen en la presente descripción, pueden tener la forma de tramas permeables a los fluidos adecuadas para usarse como un lienzo superior en un artículo absorbente. Como se describe más abajo, la trama permeable a los fluidos, preferentemente, se forma al expandir macroscópicamente una película, como se describió en la presente descripción. La trama permeable a los líquidos contiene una pluralidad de macroaberturas, microaberturas o ambas. Las macroaberturas y/o microaberturas le otorgan a la trama permeable a los líquidos una apariencia similar a la fibra o similar a la tela que el consumidor prefiere más, que las tramas perforadas con métodos tales como gofrado o perforación (p. ej., usar un rodillo con múltiples clavos) como se conoce en la materia. Aquel con habilidad en la materia reconocerá que estos métodos para suministrar perforaciones a una película son útiles para suministrar perforaciones a las películas como las descritas en la presente descripción. Aunque la trama permeable a los líquidos se describe en la presente descripción como un lienzo superior para usarse en un artículo absorbente, una persona con habilidad ordinaria en la materia reconocerá que estas tramas tienen otros usos, tales como vendajes, cubiertas para la agricultura, y usos similares conde es conveniente manejar el flujo de un fluido a través de una superficie.

Las macro y microaberturas se forman aplicando un chorro de fluido a presión alta, que comprende agua o lo similar, sobre una superficie de la película, preferentemente, mientras se aplica un vacío adyacente a la superficie opuesta de la película. Generalmente, la película se soporta sobre una superficie de una estructura formadora que tiene superficies opuestas. La estructura formadora se suministra con múltiples aberturas a través de ella, lo que pone a las superficies opuestas en comunicación continua entre sí. Si bien la estructura formadora puede ser fija o móvil, una modalidad preferida usa la estructura formadora como parte de un proceso continuo en el que la película tiene una dirección de desplazamiento y la estructura formadora porta la película en la dirección de desplazamiento mientras soporta la película. El chorro de fluido y, preferentemente, el vacío cooperan para suministrar una presión diferencial de fluido a través del espesor de la película, lo que hace que la película sea forzada a amoldarse a la estructura formadora y a romperse en áreas que coinciden con las aberturas en la estructura formadora.

La película pasa sobre dos estructuras formadoras en secuencia. La primera estructura formadora está provista de múltiples aberturas de escala fina, que al exponerse a la diferencia de presión de fluido mencionada anteriormente, originan la formación de microaberturas en la trama de la película. La segunda estructura formadora muestra una sección transversal tridimensional macroscópica, definida por múltiples aberturas de sección transversal macroscópica. Al exponerse a una segunda diferencia de presión de fluido, la película se amolda, prácticamente, a- la segunda estructura formadora, al mismo tiempo que, prácticamente, mantiene la integridad de las aberturas de escala fina.

Estos métodos de perforación se conocen como "hidroformación" y se describen en mayor detalle en las patentes de los EE. UU. núm. 4,609,518; 4,629,643; 4,637,819; 4,681 ,793; 4,695,422; 4,778,644; 4,839,216; y 4,846,821 , cuyas descripciones se incorporan en la presente descripción como referencia.

La trama perforada puede formarse, además, mediante métodos tales como formación de vacío, y mediante el uso de métodos mecánicos como punzonamiento. La formación de vacío se describe en la patente de los EE. UU. núm. 4,463,045, cuya descripción se incorpora en la presente descripción como referencia. Los ejemplos de los métodos mecánicos se describen en las patentes de los EE. UU. núm. 4,798,604; 4,780,352; y 3,566,726, cuyas descripciones se incorporan en la presente descripción como referencia Ejemplos Polímeros: La patente de los EE. UU. núm. 6,783,854 proporciona una lista exhaustiva de polímeros que son compatibles con ATP, aunque no todos ellos han sido evaluados. Las mezclas poliméricas actuales tienen la siguiente composición básica, aunque esta no se limita al tipo descrito a continuación.

Treinta (30) por ciento en peso de ATP: Es una mezcla de 70 % en peso de polipropileno y 30 % en peso de ATP. El ATP es 70 % almidón y 30 % sorbitol. Diez (10) por ciento en peso del polipropileno es PP maleatado, Polybond 3200. El PP restante puede ser cualquiera de una variedad de materiales, pero los que se usan en el trabajo actual son 50 % en peso de Basell Profax PH-835 y 50 % en peso de Basell Metocene MF650W.

Cuarenta y cinco (45) por ciento en peso de ATP: Es una mezcla de 70 % en peso de polipropileno y 30 % en peso de ATP. El ATP es 70 % almidón y 30 % sorbitol. Diez (10) por ciento en peso del polipropileno es PP maleatado, Polybond 3200. El PP restante puede ser cualquiera de una variedad de materiales, pero el que se usa en el trabajo actual es Basell Moplen HP-562T.

Aceites/Ceras: Los ejemplos específicos usados son: Aceite de soja (SBO); Aceite de soja hidrogenado (HSBO); Aceite de soja parcialmente hidrogenado (PHSBO); Aceite de frijol de soya epoxidizado (ESBO); Aceite de almendra de palma parcialmente hidrogenado (PKPKO); vela con el agregado de pigmentos y fragancia; y pigmento de tinta verde estándar de soja.

Las composiciones se prepararon con un extrusor de doble tornillo con tornillos Baker Perkins CT-25 con las zonas definidas como se especifica en la siguiente tabla: Tabla 5 10 Para los Ejemplos 3, 6 y 26, se observó que salía aceite en el extremo del extrusor CT-25. Los Ejemplos 3 y 6 no produjeron una granulación adecuada. Para los Ejemplos 17-20, 25 y 27, el vacío eliminó la masa fundida en la salida de hebras del extrusor.

Los Ejemplos 1 -29 demuestran que pueden agregarse aceites y ceras al ATP. En los Ejemplos 1 -29, la resina del ATP se ha combinado previamente para desestructurar el almidón. Aunque no se requiere, el aceite y la cera de los Ejemplos 1 -29 se agregaron en una segunda etapa de combinación. Se observó que con una composición estable (p. ej., capaz de extrudirse y/o granularse), las hebras del sistema de 25 mm de B&P pudieron extrudirse, enfriarse rápidamente en un baño de agua a 5 °C y cortarse con un granulador sin interrupción. El producto extrudido del tornillo doble cayó inmediatamente en el baño de agua.

Durante una extrusión estable, ninguna cantidad significativa de aceite/cera se separa de la hebra de formulación (>99 % en peso fabricado con el granulador). Se puede observar la saturación de la composición por la separación del polímero y el aceite/la cera entre sí en el extremo del doble tornillo. El punto de saturación del aceite/la cera en la composición puede cambiar según la combinación de aceite/cera y polímero, además de las condiciones de proceso. La utilidad práctica es que el aceite/la cera y el polímero permanecen mezclados y no se separan, lo cual es una función del nivel de mezclado y la velocidad de enfriamiento para la dispersión adecuada del aditivo. Los ejemplos específicos en donde la extrusión se vuelve inestable a partir de la inclusión alta de aceite/cera son el Ejemplo 3 y el 6.

Las películas pueden producirse a partir de una composición de cualquiera de los Ejemplos 1 a 29.

Todos los documentos citados en la Descripción detallada de la invención se incorporan, en la parte pertinente, en la presente descripción como referencia; la cita de cualquier documento no debe interpretarse como una admisión de que representa una materia anterior con respecto a la presente invención. En la medida que algún significado o definición de un término en este documento entre en conflicto con algún significado o definición del mismo término en un documento incorporado como referencia, prevalecerá el significado o definición otorgados al término en el presente documento.

Las dimensiones y los valores descritos en la presente descripción no deben interpretarse como estrictamente limitados a los valores numéricos exactos expresados. En lugar de ello, a. menos que se especifique de cualquier otra forma, cada dimensión pretende referirse tanto al valor expresado como a un intervalo funcionalmente equivalente aproximado a ese valor. Por ejemplo, una dimensión expresada como "40 mm" se entenderá como "aproximadamente 40 mm".

Aunque se han ilustrado y descrito modalidades particulares de la presente invención, será evidente para los experimentados en la materia que se pueden hacer diversos cambios y modificaciones sin alejarse del espíritu y alcance de la invención. Por ello, en las reivindicaciones anexas se pretende cubrir todas aquellas modificaciones y cambios que queden dentro del alcance de esta invención.

Claims (10)

REIVINDICACIONES

1. Una película que comprende al menos una capa de una composición caracterizada porque comprende una mezcla íntima de: (a) un almidón termoplástico; (b) un polímero termoplástico; y (c) un aceite, cera, o combinación de estos, presente en una cantidad de 5 % en peso a 40 % en peso, con base en el peso total de la composición.

2. La película de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque el polímero termoplástico comprende una poliolefina, un poliéster, una poliamida, copolímeros de estos, o combinaciones de estos.

3. La película de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada además porque el polímero termoplástico se selecciona del grupo que consiste en polipropileno, polietileno, copolímero de polipropileno, copolímero de polietileno, tereftalato de polietileno, tereftalato de polibutileno, ácido poliláctico, polihidroxialcanoatos, poliamida-6, poliamida-6,6 y combinaciones de estos.

4. La película de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada además porque el polímero termoplástico comprende polipropileno.

5. La película de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada además porque el aceite, cera, o combinación de estos, comprende un lípido.

6. La película de conformidad con la reivindicación 5, caracterizada además porque el lípido comprende un monoglicérido, diglicérldo, triglicérido, ácido graso, alcohol graso, ácido graso esterificado, lípido epoxidizado, lípido maleatado, lípido hidrogenado, resina alquídica derivada de un lípido, poliéster de sacarosa, o combinaciones de estos.

7. La película de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada además porque el aceite, cera o combinación de estos se selecciona del grupo que consiste en aceite de soja, aceite de soja epoxidizado, aceite de soja maleatado, aceite de maíz, aceite de semilla de algodón, aceite de cañóla, sebo de carne de res, aceite de ricino, aceite de nuez de coco, aceite de semilla de nuez de coco, aceite de germen de maíz, aceite de pescado, aceite de linaza, aceite de oliva, aceite de oiticica, aceite de almendra de palma, aceite de palma, aceite de semilla de palma, aceite de cacahuete, aceite de semilla de colza, aceite de cártamo, aceite de esperma, aceite de semilla de girasol, aceite de resina, aceite de tung, aceite de ballena, triestearína, trioleína, tripalmitina, 1 ,2-dipalmito-oleína, 1 ,3-dipalmito-oleína, l-palmito-3-estearo-2-oleína, l-palmito-2- estearo-3-oleína, 2-palmito-l-estearo-3-oleína, trilinoleina, 1 ,2-dipalmito-linoleina, 1 -palmito-dilinoleina, 1 -estearo- dilinoleina, 1 ,2-diacetopalmitina, 1 ,2-diestearo-oleína, 1 ,3-diestearo-oleína, trimiristina, trilaurina, ácido cáprico, ácido caproico, ácido caprílico, ácido láurico, ácido lauroleico, ácido linoleico, ácido linolénico, ácido mirístico, ácido miristoleico, ácido oleico, ácido palmítico, ácido palmitoleico, ácido esteárico, y combinaciones de estos.

8. La película de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada además porque el almidón termoplástico comprende almidón o un derivado de almidón y un plastificante.

9. La película de conformidad con la reivindicación 8, caracterizada además porque el plastificante se selecciona del grupo que consiste en glicerol, etilenglicol, propilenglicol, diglicol de etileno, diglicol de propileno, triglicol de etileno, triglicol de propileno, polietilenglicol, polipropilenglicol, 1 ,2-propanodiol, 1 ,3-propanodiol, 1 ,2-butanodiol, 1 ,3-butanodiol, 1 ,4-butanodiol, 1 ,5-pentanodiol, 1 ,6-hexanodiol, 1 ,5-hexanodiol, 1 ,2,6-hexanotriol, 1 ,3,5-hexanotriol, neopentilglicol, trimetilolpropano, pentaeritritol, sorbitol, etoxilato de glicerol, adipato de tridecilo, benzoato de isodecilo, citrato de tributilo, fosfato de tributilo, sebacato de dimetilo, urea, etoxilato de pentaeritritol, acetato de sorbitol, acetato de pentaeritritol, etilenbisformamida, diacetato de sorbitol, monoetoxilato de sorbitol, dietoxilato de sorbitol, hexaetoxilato de sorbitol, dipropoxilato de sorbitol, aminosorbitol, trihidroximetilaminometano, glucosa/PEG, un producto de reacción de óxido de etileno con glucosa, monoetoxilato de trimetilolpropano, monoacetato de manitol, monoetoxilato de manitol, butil glucósido, monoetoxilato de glucosa, a-metil glucósido, sal de sodio de carboximetilsorbitol, lactato de sodio, monoetoxilato de poliglicerol, eritriol, arabitol, adonitol, xilitol, manitol, iditol, galactitol, alitol, malitol, formamida, N-metilformamida, sulfóxido de dimetilo, una alquilamida, un poliglicerol que tiene de 2 a 10 unidades de repetición, y combinaciones de estos.

10. La película de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 9, caracterizada además porque el almidón o derivado de almidón se selecciona del grupo que consiste en almidón, hidroxietil almidón, hidroxipropil almidón, almidón carboximetilado, fosfato de almidón, acetato de almidón, un almidón catiónico, (2-hidroxi-3-trimetil(propilamonio) cloruro de almidón, un almidón modificado por un ácido, una base o hidrólisis enzimática, un almidón modificado por oxidación, y combinaciones de estos.