MXPA98004771A - Proceso para incrementar la velocidad de solubilidad de una pelicula soluble en agua - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere:Una película polimérica incluye por lo menos una capa soluble en agua irradiada. Un proceso para fabricar una película soluble en agua incluye los pasos de extruir una película soluble en agua, e irradicar la película soluble en agua. Utilizando irradiación de Haz de electrones, se puede incrementar la velocidad de solubilidad de película soluble en agua.

Description

PROCESO PARA INCREMENTAR LA VELOCIDAD DE SOLUBILIDAD DE UNA PELÍCULA SOLUBLE EN AGUA ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona con una pelicula soluble en agua, y un proceso para aumentar su velocidad de solubilidad. Los materiales cáusticos o potencialmente peligrosos tales como detergentes, jabones, agentes de protección de planta, tintes para la industria textil, aditivos de concreto y fer ilizantes típicamente se empacan en surtidores, tales como botellas de polietilßno de alta densidad, u otros recipientes. Después de que el contenido químico del recipiente se ha utilizado, el surtidor o recipiente vacio debe desecharse de una forma ambientalmente segura. Esto puede ser técnicamente dificil y costoso. Otro asunto de importancia con el uso de dichos productos químicos cáusticos o por lo demás potencialmente peligrosos u otros materiales es la seguridad del usuario. Al instalar, utilizar y desechar surtidores o recipientes que contienen dichos materiales, la seguridad del usuario puede perjudicar si el sistema de desechado o almacenamiento no se maneja apropiadamente .

- Las películas solubles en agua son útiles en muchas aplicaciones al dirigir estos problemas. Estas aplicaciones incluyen el empaque de detergentes, fertilizantes y otros productos. Estas películas ofrecen la ventaja de contener un producto dentro de un paquete hecho a partir de la película hasta que está listo para uso. Cuando el producto se necesita, el paquete se sumerge en agua o algún medio de base acuosa para disolver el contenido del paquete en el medio acuoso mientras que adicionalmente se disuelve el propio material de empaque, Estos usos ofrecen una alternativa ambientalmente atractiva a recipientes quß no se disuelven, y, por lo tanto deben desecharse después del uso. Sin embargo, un problema encontrado cuando se utilizan películas solubles en agua es que en algunas aplicaciones para películas solubles en agua, se requiere la disolución rápida de la pelicula. Esto es importante en aquellas aplicaciones en donde la película debe disolverse rápidamente a fin de exponer los contenidos solubles en el paquete dentro de un tiempo relativamente corto. Por lo tanto, existe una necesidad real en el mercado de proporcionar una película de empaque en una forma que proporcione convenientemente la funcionalidad soluble en agua en el momento en que se va a utilizar el producto contenido. Los inventores han encontrado que esto puede lograrse proporcionando una película soluble en agua irradiada. Utilizando irradiación de haz electrónico, el tiempo de disolución de la película soluble en agua puede hacerse especialmente hasta cierto grado para llenar lús requisitos de aplicación.

DEFINICIONES "Soluble en agua" como se utiliza en la presente se refiere a materiales poliméricos que son solubles en agua. "Película" se utiliza en la presente para significar una película, trama u otro material de empaque de una o más capas, hecho mediante, v.gr.. extrusión, coextrusión, laminación (sistema de extrusión, térmico, o a base de solvente correactivo o adhesivo a base de agua), revestimiento u otros procesos. "PVOH" se refiere a alcohol de polivinilo. "AAS" se refiere a terpolímero de ácido/acrilato/estiren .

COMPENDIO DE LA INVENCIÓN La invención en un primer aspecto, es una película polimórica que comprende cuando menos una capa soluble en agua irradiada. La invención, en un segundo aspecto, es un proceso para hacer una película soluble en agua que comprende extruir una película soluble en agua, e irradiar la pelicula soluble en agua La invención en un tercer aspecto. es un proceso para hacer una película soluble en agua que comprende hacer una película que comprende una porción soluble en agua y una porción insoluble en agua; irradiar la película; y remover la porción ipsoluble en agua de la película. La invención en un cuarto aspecto, es --un pa-quete que comprende un artículo soluble en agua; y una película polimérica que comprende cuando menos una capa soluble en agua irradiada, la película envuelta alrededor del artículo.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La invención puede entenderse adicionalmente con referencia a los dibujos, en donde: La Figura 1 es una sección transversal esquemática de una película de la presente invención; y Las Figuras 2 a 4 son secciones transversales esquemáticas de modalidades alternativas de la invención.

- ~ DESCRIPCIÓN DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS Haciendo referencia a la Figura 1, se muestra una película 10 soluble en agua, que tiene una capa 12.

La película se ha extruido mediante cualquier elemento convencional, y luego sß irradia. La película puede ser de construcción de una sola capa o de múltiples capas. Una o más de las capas puede comprender un material irradiado soluble en agua. La Figura 2 muestra una película d? múltiples capas con la capa 12 y la capa 14. La Figura 3 muestra una película de múltiples capas con las capas 12, 14 y 16. La irradiación puede hacerse por cualquier medio convencional. En el proceso de irradiación, la película se somete a un tratamiento de radiación energético, tal como descarga de corona, plasma, flama, ultravioleta, rayos X, rayos gamma, rayos beta y tratamiento electrónico de energía elevada. La irradiación de las películas poliméricas se describe en la Patente de E.U.A. No. 4,064,296 a Bornstßin, y col., que se incorpora por la presente en su totalidad, por referencia a la misma. Bornstein y col. describen el uso de radiación de ionización para reticular el polímero presente en la película. Las dosificaciones de radiación se denominan en la presente en términos de la unidad de radiación de iloGray (kGy) de unidad de radiación. Una dosificación de radiación apropiada de electrones de energía elevada ßs de la escala de 1 a 250 kGy, más preferentemente alrededor de 44-139 kGy, y de manera todavía más preferible. 80-120 kGy. De preferencia, la irradiación se lleva a cabo mediante un acelerador de electrones y el nivel de dosificación se determina mediante métodos de dosimetría convencionales. Otros aceleradores, tales como un Van de Graaff o transformador de resonancia pueden utilizarse. La radiación no está limitada a electrones a partir de un acelerador, ya que puede utilizarse cualquier radiación de ionización. La cantidad más preferida de radiación depende de la película y d? su uso final. La película irradiada soluble en agua puede combinarse con otra película, tal como una película 22 soluble en agua o insoluble en agua co o se muestra en la Figura 4. La película 44 en sí puede ser de construcción de una capa o de múltiples capas. La película 10 y 22 pueden producirse mediante cualquier medio convencional, incluyendo coextrusión, laminación (extrusión, térmico, o sistema correactivo de adhesivo a base de solvente o adhesivo a base de agua), revestimiento de extrusión, enlace de corona u otro medio apropiado. La interfaz entre las películas 10 y 22 puede ser desprendible . Una sola película coecxtruida puede hacerse, teniendo una porción 10 soluble en agua y una porción 22 insoluble en agua. Esta película puede irradiarse para obtener el beneficio de la invención. Los materiales apropiados para la capa 12 soluble en agua incluyen alcohol de polivinilo totalmente hidrolizado; alcohol de polivinilo parcialmente hidrolizado; poliétßres tales como óxido de polietileno; polímero a base de acrilato tal como copolímero de ácido/acrilato o terpolímero tal como copolímero de ácido etacrílico/acrilato de etilo y terpolímero de ácido/acrilato/est ireno; copolímero de estireno anhidrido maleico (SMA) ; copolímero de etileno y ácido acrílico (EAA), copolímero de etileno y ácido metacrílico (EMAA) . o copolimero de etileno y ácido metacrílico neutralizado con sal metálico conocido como ionómero, en el que el contenido de ácido del EAA y EMAA es cuando menos aproximadamente 20 por ciento molar, poliactida (ácido poliáctico); polisacárido tal como celulosa, tal como éter de celulosa, tal como hidroxipropilcelulosa, tal como hidroxipropilmetilcelulosa. copolímßro de polióter poliamida tal como copolímero de poliéter y amida de bloque, ácido polihidroxibutírico o ácido polihidroxivalérico; polióstßr o copoliéster soluble en agua; polietiloxazolina; poliuretano Soluble en agua; copolímero de ácido peutralizado/acrilato parcialmente neutralizado con sal metálica; una mezcla de copolímero de ácido/acrilato y ionómero, o mezclas de cualquiera de estos materiales. El alcohol de polivinilo comercial está disponible de Air Products. El poliéter está disponible de Mitsubishi Plastics Company . Otro ejemplo comercial de poliéter está disponible de Planet Polymer Technologies como Enviro lastic-H-"1. Un ejemplo comercial de óxido de polietileno está disponible de Union Carbide como Polyox™. Un ejemplo comercial de copolimero de ácido etacrílico/acrilato de etilo está disponible de Belland como GBC 2580 y 2600. El terpolímero de ácido/acrilato/estireno está disponible de Belland. Un ejemplo comercial de copolímero de estireno y anhídrido aleico (SMA) está disponible de Monsanto como Scripset*". Los ionómeros comerciales están disponibles de du Pont , La poliactida está disponible de Ecochem y Carglll. La hidroxipropilcelulosa está disponible de Aqualon División de Hercules como Rlucel"". La hid-COXipropilmetilcelulosa está disponible de Dow Chemical como Methocel*8. El ácido polihidroxi butírico y el ácido polihidroxi valérico están disponibles de Imperial Chemical Industries como Biopol"". Un ejemplo comercial de polietiloxazolina está disponible de Dow Como PEOX 2001"'. En el caso de una película de múltiples capas soluble en agua, cualquiera de las capas 12 y 14, y cualesquiera capas adicionales asimismo pueden ser de cualquier de los materiales arriba mencionados. Las capas insolubles en agua pueden comprender cualquier material apropiado en tanto sea substancialmente insoluble en agua. y pueda estar adherido desprendiblemente al substrato soluble en agua.

La capa ínsoluble en agua, si está presente, puede comprende un polímero: hoja metálica, película, lámina, o revestimiento; una hoja metalizada, pelicula u hoja; un papel o papel revestido con un revestimiento polimórico tal como un revestimiento de polietileno de alta densidad; o un revestimiento inorgánico tal como un revestimiento de silicio. Los materiales apropiados para la capa ínsoluble en agua incluyen polietileno de alta densidad; - polietileno de baja densidad; copolímero de etileno y alfa olefina tal como polietileno lineal de baja densidad, polietileno de densidad muy baja, polietileno de densidad ultrabaja y polímero catalizado con metalo?eno; copolímero de óster insaturado de etileno tal como copolímero de etileno y acetato de vinilo y copolímero de etileno acrilato de alquilo; copolimero de etileno ácido tal como copolímero de etileno ácido acrilico y copolímero de etileno ácido metacrílico; polímero de propileno y copolímero tal como copolímero de propileno catalizado con metaloceno; polímero y copolímero de cloruro de vinilideno; cloruro de polivinilo; polihidroxiaminoéter; poliamida; carbonato de polialquileno; poliestireno; o mezclas de cualquiera de estos materiales. Los materiales preferidos son aquellos que no solamente son ineolubles en agua, sino también actúan como barreras de humedad. Estos materiales que tienen un régimen de transmisión de vapor de humedad (MVTR) de preferencia menos de 100, más preferentemente menos de 75, de manera más preferible menos de 50, tal como menos de 25, menos de 20, menos de 15, menos de 10, menos de 5, y menos de 1 gm/24 horas. 645 centímetros cuadrados (ASTM F 1249 para valores de 20 gramos o inferiores; ASTM E 96 para valores superiores a 20 gramos) a 100% de - humedad relativa. Cualquier película 12 ó 22 puede tener hasta nueve capas o más hechas de materiales tales como aquellos arriba mencionados en cualquier combinación apropiada . La película de la presente invención puede hacerse en paquetes tales como bolsas, bolsillos u otros recipientes, mediante cualesquier medios conocidos, incluyen termoformación. material de reborde, forma horizontal-rßlleno-sello, forma vertical-relleno-sello, empaque de piel al vacío, u otros medios. La invención puede entenderse adicionalmente haciendo referencia a los ejemplos abajo identificados. El Cuadro 1 identifica las resinas utilizadas en los ejemplos .

CUADRO 1 MATERIAL NOMBRE COMERCIAL FUENTE PVOHt VINEX 2025 AIR PRODUCTS PVOH2 VINEX 2025 + antibloque (Si02) AIR RRODUCTS PVOHa VINEX 2144 AIR PRODUCTS AAS, G70AX-15LA BELLAND El Cuadro 2 identifica las tres estructuras de película utilizadas en los ejemplos y sus espesores.

- Estas películas se extruyeron por fundición o (para la Película A) se coextruyeron, y luego de corrieron a través de una bóveda de irradiación de haz electrónico.

CUADRO 2 PELÍCULA ESTRUCTURA ESPESOR (MICRÓMETROS) A PVOH2/PVOH3/'AAS1 276 B PVOH! 175 C PVOH3 76.2 El Cuadro 3 muestra los ejemplos hechos como se discute arriba, junto con la dosificación aplicada (Dj) , y en algunos casos la dosificación absorbida (D2) . Los valores de dosificación aplicada (D están en miliamperios. Los valores de dosificación absorbido (D2) se midieron para los ejemplos 1 a 4, pero se calcularon para los ejemplos 5 a 8. Las dosificaciones absorbidas se midieron mediante FTIR, utilizando una película de polietileno como una norma. La energía elevada del haz electrónico ocasiona la formación de reticulaciones o enlaces dobles en las regiones amorfas de la norma de polietileno debido a la separación y reformación de cadena. A medida que se aumenta la intensidad de haz electrónico o flujo, se absorbe más energía de radiación - mediante la norma de polietileno, ocasionando que se formen más reticulaciones. El incremento subsecuente en reticulaciones se mide luego utilizando un espectrómetro FTIR haciendo relación de la banda de dosificación ( transvinileno) a 966 cm'1 a la banda de espesor a 2.017 cm"1. Los Ejemplos de Control 13 a 15 no se irradiaron.

CUADRO 3 EJEMPLO PELÍCULA Dj (MA) Dz (kGy) 1 A 1.1 24.6 2 A 3.0 63.7 3 A 5.0 118.0 4 A 10.0 262.0 B 1.1 24.4 6 B 3.0 63.9 7 B 5.0 118.3 8 B 10.0 262.4 9 C 1.1 24.4 C 3. Ó 63.9 11 C 5.0 118.3 12 C 10.0 262.4 13 C 0.0 - 14 A 0.0 - 15 B 0.0 _ - El Cuadro 4 muestra algunas de las películas del cuadro 3, junto con por ciento de solubilidad medida a la temperatura, tiempo y medio de solvente indicados.

CUADRO 4 IMPLO PELÍCULA SOLVENTE TEMP . TIEMPO DI?EUEL- CC) (min . ) TO (%) 7 B H20 25 5.0 100.0 11 C HzO 25 4.5 100.0 12 C H20 25 6.0 100.0 13 C H20 6 3.5 100.0 B H20 6 9.0 100.0 8 B H>0 6 9.5 100.0 12 C H20 6 5.0 100.0 14 A 5% de NaOH 26 10.0 4.7 4 A 5% de NaOH 26 10,0 3.2 14 A 13pH 71 60.0 40.4 4 A 13pH 71 60.0 94.2 14* A 13pH 71 60.0 85.2 4* A 13pH 71 60.0 94.2 2 A 13pH 71 60 0 93.2 • Estas muestras se cortaron en piezas muy pequeñas para evaluar el efecto de geometría de muestra sobre la solubilidad. Las muestras restantes se cortaron y evaluaron utilizando piezas sencillas grandes de película . "556 NaOH" se refiere a una solución cáustica al 5%. Se probaron muestras adicionales, como se identifica en el Cuadro 5. El Ejemplo 16 de Control no se irradió.

CUADRO 5 EJEMPLO PELÍCULA Th (MA) D2 (kGy) 16 A 0.0 0.0 17 A 3.0 62.8 18 A 3.0 63.6 19 A 10.0 232.0 20 A 10.0 235.4 El Cuadro 6 enumera las películas del Cuadro 5, junto con el por ciento de solubilidad medido a la temperatura indicada, tiempo y medio solvente. Se cortaron muestras en aproximadamente 1.16 centímetros cuadrados antes de correr en 500 mililitros de solución de NaOH al 5% con pH de 13.

- CUADRO 6 SOLVENTE TEMP. TIEMPO DISUELTO CC) (min . ) (*) 16a A 13pH NaOH 71 30 98.4 16b A 13 H NaOH 71 60 99.0 171 A 13pH NaOH 71 30 100.0 18» A 13pH NaOH 71 30 100.0 192 A 13pH NaOH 71 30 100.0 ' A 13pH NaOH 71 30 100.0 1 muestra disuelta completamente en 22 a 24 minutos. 2 muestra disuelta completamente en 10 minutos. Las películas de la presente invención de preferencia varian en espesor de 0.01 a 0.51 mm y más preferentemente entre aproximadamente 0.05 y 0.38 mm en espesor. Los espesores óptimos dependerán cuando menos en parte del uso final pretendido, formato de empaque y consideraciones de costo. Las películas de la invención opcionalmente pueden estar orientadas biaxialmente o uniaxialmente, medíante cualquier técnica apropiada bien conocida en el ramo, tal como bastidor tensador o burbuja atrapada. La película orientada será térmicamente encogible, pero opcionalmente puede fraguarse o recocerse térmicamente para eliminar toda o parte de su encogibilidad térmica.

Claims (20)

- - REIVINDICACIONES

1.- Una película polimórica que comprende cuando menos una capa irradiada soluble en agua.

2.- La película de la reivindicación 1, en donde la velocidad de solubilidad de la capa es mayor que la misma capa en una condición no irradiada.

3.- La película de la reivindicación 1, en donde la película se irradia a una dosificación absorbida de entre 1 y 250 kGy.

4.- La película de la reivindicación 1, en donde la capa soluble en agua comprende un material seleccionado a partir del grupo que consiste en alcohol de polivinilo totalmente hidrolizado. alcohol de polivinilo parcialmente hidrolizado. poliéter. polímero a base de acrilato, copolímero de estireno anhídrido maleico, copolímero de etileno ácido acrílico o metacrílico con un contenido de ácido de cuando menos 20 por ciento molar. ionómero. poliacturo, polisacárido, copolímero de poliéter poliamida, ácido polihidroxi butírico, ácido polihidroxi valórico, poliéstßr, copolióster, polietiloxazolina. poliuretano. copolimero de ácido-acrilato parcialmente neutralizado con sal metálica, una mezcla de copolímero de ácido-acrilato y ionómero, y mezclas de cualquiera d? estos materiales.

5.- La película de la reivindicación 1. en donde el por ciento de solubilidad de la capa es mayor que la misma capa en una condición no irradiada.

6.- La película de la reivindicación 1, en donde la película soluble en agua comprende una capa soluble alcalina, y una capa soluble en agua.

7.- La película de la reivindicación 1, en donde la película está adherida a una segunda película.

8.- La película de la reivindicación 7, en donde la segunda película comprende cuando menos una capa insoluble en agua.

9.- La película de la reivindicación 8, en donde la capa insolublß en agua comprende un material seleccionado a partir del polietileno de alta densidad, políetileno de baja densidad, copolímero de etileno alfa olefina, copolímero de etileno éster insaturado, copolímero de etileno ácido, polímero de propileno, copolímero de propilepo, polímero de cloruro de vinilideno. copolímero de cloruro de vinilideno, cloruro de polivinilo, poliamida, carbonato de polialquileno, poliestireno, polihidroxiaminoóter, y mezclas de cualquiera de estos materiales.

10.- La película de la reivindicación 1. en donde la película comprende una capa interna soluble alcalina, una capa estructural intermedia, y una capa externa soluble en agua.

11.- Un proceso para hacer una película soluble en agua, que comprende: a) ßxtruir una película soluble en agua; y b) irradiar la película soluble en agua.

12.- El proceso de la reivindicación 11, en donde la película soluble en agua se irradia mediante radiación de haz electrónico.

13.- El proceso de la reivindicación 11, en donde la película se irradia a una dosificación aplicada de entre 0.1 y 20 MA.

14.- El proceso de la reivindicación 11. en donde la película se irradia a una dosificación absorbida de entre 1 y 250 kGy.

15.- El proceso de la reivindicación 11, en donde la película está orientada.

16.- El proceso de la reivindicación 11, en donde la película es térmicamente encogible.

17.- Un proceso para hacer una película soluble en agua que comprende: a) hacer una película que comprende una porción soluble en agua y una porción insoluble en agua; b) irradiar la película; y c) remover la porción insoluble en agua de la película .

18.- El proceso de la reivindicación 17. en donde la película está coextruida.

19.- El proceso de la reivindicación 17, en donde la película es un laminado de la porción soluble en agua y la porción insoluble en agua.

20.- El proceso de la reivindicación 17, en donde la película está orientada.