BR112014020892B1

BR112014020892B1 - composição de revestimento de fechamento, elemento de fechamento para um recipiente, elemento de coroa de metal para um recipiente de bebida, recipiente e garrafa

Info

Publication number: BR112014020892B1
Application number: BR112014020892-1A
Authority: BR
Inventors: Estelle Bricout; Carole-Beryl Bonnel
Original assignee: Henkel IP & Holding GmbH
Priority date: 2012-03-01
Filing date: 2012-03-01
Publication date: 2021-04-20
Also published as: HK1206382A1; BR112014020892A2; JP6092262B2; CN104302726A; EP2820101B1; JP2015515509A; EP2820101A1; MX2014010339A; US20150118366A1; WO2013128145A1

Abstract

COMPOSIÇÃO DE REVESTIMENTO DE FECHAMENTO COM REDUÇÃO DE OXIGÊNIO APRIMORADA. A presente invenção se refere a uma composição de revestimento de fechamento que compreende uma mistura (ou combinação) de um polímero termoplástico, um polímero de barreira de oxigênio, e um material particulado de agente lavador de oxigênio. O polímero de barreira de oxigênio preferivelmente compreende poliisobutileno. O material particulado de agente lavador de oxigênio preferivelmente é selecionado a partir do grupo que consiste de um sal de sulfito de metal alcalino, ascorbato, isoascorbato, e uma mistura de dois ou mais dos referidos materiais. A composição de revestimento de fechamento pode ser usada para fabricar um revestimento para um elemento de fechamento (por exemplo, um elemento de coroa de metal usada para tampar uma garrafa) que proporciona propriedades superiores de redução de oxigênio e aprimorada vida de armazenamento.

Description

Antecedentes da Invenção

[001] A presente invenção se refere a uma composição de revestimento de fechamento com redução de oxigênio aprimorada.

[002] Elementos de fechamento (ou tampas) para uso em recipientes alimentícios, de bebidas e farmacêuticos são tipicamente produzidos de plástico ou metal ou ambos metal e plástico. Os referidos elementos de fechamento em geral incluem um revestimento (ou ga- xeta) na superfície interna para proporcionar uma vedação hermética na abertura do recipiente. Uma vez que diversos produtos que são embalados em um recipiente podem ser adversamente afetados por a presença de oxigênio, é particularmente desejável se o revestimento de fechamento for formulado para evitar o ingresso de oxigênio. Vários produtos são sensíveis a oxigênio e devem ser protegidos a partir do ingresso de oxigênio, o mais típico sendo a cerveja. Os referidos produtos sensíveis a oxigênio, particularmente cerveja, são tipicamente embalados em uma garrafa tampada com um elemento de fechamento de metal (ou coroa).

[003] Várias técnicas têm sido empregadas para formular as composições de revestimento para evitar o ingresso de oxigênio. Em uma técnica, como descrito, por exemplo, em US 5, 075,362 e EP 0 328 336, a composição de revestimento inclui um sequestrante de oxigênio, tal como um ascorbato ou sal de sulfito, misturada na composição de polímero de base que pode ser moldada na forma de um revestimento de fechamento. Com esse tipo de revestimento de fechamento, o sequestrante de oxigênio irá reduzir a quantidade de oxigênio re- sidual no espaço superior do recipiente com o preenchimento, assim como consumir qualquer oxigênio externo que permeia através do elemento de fechamento. Uma vez que o sequestrante de oxigênio é um agente de redução que reage com oxigênio na presença de vapor de água (mas é substancialmente inerte na ausência de umidade), é possível se concluir razoavelmente que a composição de polímero de base deve ter alguma permeabilidade não só a oxigênio mas também vapor de água de modo a permitir que os referidos materiais alcancem o sequestrante de oxigênio incorporado no polímero.

[004] Outra abordagem para evitar o ingresso de oxigênio é de se utilizar uma composição de revestimento que seja uma barreira a oxigênio - isto é, o revestimento é uma barreira física que evita o ingresso de oxigênio. A referida composição de revestimento é descrita, por exemplo, em US 6,677,397 e inclui poliisobutileno como um material de barreira a oxigênio na composição de polímero de base que pode ser moldada na forma de um revestimento de fechamento. Embora o referido tipo de revestimento possa reduzir o ingresso de oxigênio externo dentro do recipiente, o mesmo não irá reduzir a quantidade de oxigênio no espaço superior do recipiente.

[005] Uma abordagem adicional para evitar o ingresso de oxigênio é se utilizar um revestimento de fechamento que tenha não só um sequestrante de oxigênio mas também uma barreira a oxigênio. A referida abordagem é descrita, por exemplo, em US 6, 194,042. Entretanto, o revestimento descrito na referida patente consiste de múltiplas camadas, onde uma camada é uma camada de formação de espuma que inclui um material sequestrante de oxigênio e outra, camada separada serve como uma camada de barreira a gás. A camada de formação de espuma permite o livre fluxo de oxigênio (e umidade) para entrar em contato com o sequestrante de oxigênio. Um dispositivo de múltiplas camadas tal como o referido é antieconômico e complicado de fabricar pelo fato de que ele requer múltiplas diferentes etapas de processo de fabricação: por exemplo, uma folha de revestimento de múltiplas camadas é coextrusada, então formada em revestimentos individuais e então disposta dentro da tampa.

[006] Seria altamente desejável se proporcionar uma composição de revestimento de fechamento com redução de propriedades aprimoradas de oxigênio e, desse modo, aprimorada vida de armazenamento. Adicionalmente, seria altamente desejável se proporcionar uma composição de revestimento de fechamento que seja não só econômica mas também que seja capaz de ser processada (por exemplo, moldada em elementos de fechamento tal como coroas de garrafa) em uma única etapa de fabricação. Seria ainda desejável se proporcionar uma composição de revestimento de fechamento que evite contaminação a partir de outros gases ou solventes indesejáveis, tal como triclo- roanisola (TCA).

Sumário da Invenção

[007] A presente invenção engloba uma composição de revestimento de fechamento compreendendo uma mistura (ou mistura) de um polímero termoplástico, um polímero de barreira a oxigênio, e um material particulado sequestrante de oxigênio. O polímero de barreira a oxigênio preferivelmente compreende poliisobutileno. O material particulado sequestrante de oxigênio preferivelmente é selecionado a partir do grupo que consiste de sais de sulfite metal alcalino, ascorbato, isoascorbato, e uma mistura de dois ou mais dos referidos materiais. Em outras palavras, o material sequestrante de oxigênio pode ser um ou mais de um sulfito de metal alcalino, um ascorbato de metal alcalino ou um isoascorbato de metal alcalino. A composição de revestimento de fechamento da presente invenção proporciona propriedades superiores de redução de oxigênio e aprimorada vida de armazenamento.

[008] A composição de revestimento de fechamento descrita acima pode ser usada para fabricar um revestimento para um elemento de fechamento. O revestimento é preferivelmente fabricado como uma única camada. Se o revestimento inclui mais do que uma camada, então pelo menos uma camada deve compreender a composição de revestimento de fechamento acima descrita.

[009] A presente invenção também inclui um elemento de fechamento para um recipiente, em que o elemento de fechamento inclui um revestimento de fechamento fabricado a partir da composição de revestimento de fechamento anteriormente descrita. Em particular, a presente invenção é direcionada a um elemento de coroa de metal para um recipiente de bebida, em que o elemento de coroa de metal inclui um revestimento de fechamento fabricado a partir da composição de revestimento de fechamento anteriormente descrita. Adicionalmente, a presente invenção engloba um recipiente preenchido com um produto, em que o recipiente é tampado por um elemento de fechamento que inclui um revestimento fabricado a partir da composição de revestimento de fechamento anteriormente descrita. Em particular, a presente invenção engloba uma garrafa preenchida com uma bebida, em que a garrafa é tampada por um elemento de coroa de metal que inclui um revestimento fabricado a partir da composição de revestimento de fechamento anteriormente descrita.

Breve Descrição dos Desenhos

[0010] A figura 1 é um gráfico que ilustra as propriedades de redução de oxigênio (isto é, absorção/bloqueio) com o tempo de um revestimento de fechamento da presente invenção (C) que inclui não só um material sequestrante de oxigênio mas também um polímero de barreira a oxigênio comparado aos revestimentos do elemento de fechamento que incluem ou um material sequestrante de oxigênio (A) ou um polímero de barreira a oxigênio (B).

[0011] A figura 2 é um gráfico dos dados contidos na figura 1, mas sem o controle de modo a permitir a expansão do gráfico e mais claramente ilustra as propriedades de redução de oxigênio de um revestimento de fechamento da presente invenção (C) com o tempo comparado aos revestimentos do elemento de fechamento A e B.

Descrição Detalhada da Invenção

[0012] Em particular, a composição de revestimento de fechamento da presente invenção compreende de modo vantajoso, em peso da composição, 40% a 80%, preferivelmente 50% a 70%, de um polímero termoplástico, 5% a 50%, preferivelmente 10% a 30%, de um polímero de barreira a oxigênio, e 1% a 30%, preferivelmente 3% a 20%, mais preferivelmente 5% a 15%, de um material particulado sequestrante de oxigênio.

[0013] O polímero de barreira a oxigênio preferivelmente compreende poliisobutileno, e mais preferivelmente consiste essencialmente de poliisobutileno. Tipicamente, poliisobutileno é um copolímero de isobutileno com uma pequena quantidade (por exemplo, cerca de 2% em peso) de isopreno. O material particulado sequestrante de oxigênio preferivelmente é selecionado a partir do grupo que consiste de um sulfito de metal alcalino, um ascorbato de metal alcalino, um isoascor- bato de metal alcalino, e uma mistura de dois ou mais dos referidos materiais. O metal alcalino preferido é sódio ou potássio. Sulfito de sódio é especialmente preferido como o material sequestrante de oxigênio. É preferido que o material particulado sequestrante de oxigênio tenha um tamanho médio de partícula na faixa de cerca de 0,1 μm a cerca de 50 μm.

[0014] O polímero termoplástico em geral deve ser permeável, ou pelo menos parcialmente permeável, a oxigênio e vapor de água. O polímero termoplástico tipicamente irá compreender um ou mais polímeros selecionados a partir do grupo que consiste de polietileno, poli- propileno, copolímero de etileno propileno, borracha de estireno buta- dieno, estireno butadieno carboxilado, poliisopreno, copolímero de bloco de estireno isopreno estireno, copolímero de bloco de estireno butadieno estireno, copolímero de bloco de estireno etileno butadieno estireno, copolímero de acetato de vinila etileno, copolímero de (met) acri- lato etileno (por exemplo, copolímero de etileno butil acrilato), copolímero de etileno álcool vinílico, homopolímero ou copolímero de cloreto de vinila, polímero estireno acrílico, poliamida, e polímero de acetato de vinila e misturas de um ou mais dos referidos. Particularmente preferido polímeros termoplásticos incluem acetato de vinil etileno, polietileno, particularmente polietileno de alta densidade, e misturas dos mesmos.

[0015] A composição de revestimento de fechamento pode conter outros componentes opcionais tais como carga, auxiliares de deslize, auxiliares de processo, pigmentos, lubrificantes, estabilizantes, antio- xidantes, estabilizantes de UV, plastificantes, óleo mineral, resinas promotoras de adesão e outros aditivos convencionais em quantidades convencionais, dependendo da natureza da composição e das propriedades desejadas. Tipicamente, a quantidade total dos referidos aditivos é em geral abaixo de 20%, preferivelmente abaixo de 10%, em peso da composição.

[0016] Os componentes acima descritos para a composição de revestimento de fechamento tipicamente são submetidos a um processo de composição de parafuso duplo (por exemplo, usando temperaturas de fusão de etapas de cerca de 150°C a 220°C) p ara formar grânulos, cujos grânulos podem então ser moldados em um revestimento de fechamento, tipicamente por meio de um processo de moldagem a frio em alta velocidade. Um revestimento de fechamento fabricado da composição de revestimento de fechamento acima descrita preferivelmente terá uma dureza Shore entre 70 Shore A e 100 Shore A, e um índice de fluxo em fusão (MFI) entre 0 e 20 g/min (2,16kg, 190°C).

[0017] O revestimento de fechamento pode ser pré-moldado, e então inserido em um elemento de fechamento, ou preferivelmente o mesmo será moldado diretamente (isto é, in situ) na porção interna do elemento de fechamento, particularmente onde o elemento de fechamento é um elemento de coroa de metal para uso em tampar a garrafa. O elemento de fechamento com revestimento pode então ser adaptado em um recipiente que foi preenchido com um produto, por exemplo, uma garrafa preenchida com cerveja.

Exemplo

[0018] Revestimentos do elemento de fechamento são preparados a partir de uma composição de revestimento de fechamentos mostrada na Tabela 1 abaixo. As composições A e B são as composições da técnica anterior para comparação, enquanto que a composição C é a composição da presente invenção. A Composição A inclui um material sequestrante de oxigênio (sulfito de sódio), mas não inclui um polímero de barreira a oxigênio. A Composição B inclui um polímero de barreira a oxigênio (poliisobutileno), mas não inclui um material sequestrante de oxigênio. A Composição C inclui não só um material sequestrante de oxigênio (sulfito de sódio) mas também um polímero de barreira a oxigênio (poliisobutileno).Tabela 1

1 LDPE 1070 MN 18C (Petroquímicos totais) 2 Stamilan HD7108 (Sabic) 3 Flexirene CLIO (Polimeri) para A; Clearflex MQB0 (Polímeroi) para B & C 4 Butil 101-3 (Lanxess) 5 Kraton D1153 ES (30% de estireno; Kraton Polymers) 6 Finavestan A360B (Total Lubricants) 7 Siliconol AK1000 (Wacker Chimie)

[0019] Preparação dos grânulos do revestimento de fechamento. Todos os ingredientes da composição são misturados em um extrusor de parafuso duplo em temperaturas de fusão entre 150°C e 220°C para proporcionar grânulos para cada uma das composições A, B e C, assim como o Controle, que inclui nenhuma barreira a oxigênio ou material sequestrante.

[0020] Preparação dos elementos de fechamento de coroa revestida. Os grânulos extrusados acima descritos são fundidos, depositados em elementos de fechamento de coroa e fundidos a frio usando equipamento de revestimento de coroa convencional. O revestimento de fechamento adere bem ao invólucro da superfície interna da coroa (elemento de fechamento).

[0021] Teste de Barreira Física. Os elementos de fechamento de coroa revestida são testados quanto ao desempenho da barreira física, ou seja, a sua capacidade de bloquear a permeação do contaminante 2,4,6-tricholoranisola (TCA). As coroas em teste (contendo os revestimentos A, B e C como descritos acima) são seladas nas garrafas contendo 5 % solução de etanol. As garrafas são então dispostas em um ambiente controlado contendo TCA e armazenadas por 30 dias até que um nível detectável de TCA tenha permeado as amostras e o con- trole. As amostras são submetidas a extração de líquido/líquido e análise de GC/MS para medir o contaminante TCA permeado dentro da garrafa. Os resultados são mostrados na Tabela 2.Tabela 2

[0022] Como pode ser visto a partir dos dados acima, a composição C tem excelentes propriedades de barreira física ao TCA, o que quer dizer que a mesma também pode ter o desempenho de barreira física ao oxigênio. Quando comparado ao desempenho da barreira da composição B, pode ser visto que a presença do sequestrante de oxigênio na composição C não afeta adversamente o desempenho da barreira física.

[0023] Teste de Redução de Oxigênio. As coroas revestidas são fechadas em garrafas de vidro de 300 mL preenchidas com água acidificada e carbonatada. Um sensor de oxigênio é colado dentro das garrafas antes da etapa de preenchimento. Após a pasteurização a 62°C por 20 minutos, as garrafas são armazenadas em aproximadamente 22°C para a mensuração do teor de oxigênio. As mens urações de oxigênio são realizadas em garrafas agitadas usando o método não inva- sivo, Oxysense™ 101. A referida técnica mede a quantidade de oxigênio na embalagem com o tempo e, assim, avalia o desempenho dos revestimentos de coroa para lavar o oxigênio de dentro da embalagem e/ou realizar o bloqueio do oxigênio impedindo que ele permeie para dentro da embalagem.

[0024] A capacidade das coroas contendo os revestimentos do elemento de fechamento fabricado a partir das composições A, B e C em reduzir os níveis de oxigênio nas garrafas preenchidas em relação ao Controle é ilustrado na figura 1. Como pode ser visto, os revesti- mentos do elemento de fechamento fabricados de composição C da presente invenção mostram a maior redução no oxigênio, e o baixo nível de oxigênio é mantido por mais do que 300 dias. De modo diferente, os revestimentos do elemento de fechamento fabricado a partir das composições A e B reduzem os níveis de oxigênio em uma extensão bem menor, e o referido nível aumenta por períodos estendidos de tempo. A diferença no desempenho da composição A em relação às composições B e C é mais claramente ilustrado na figura 2, que é um gráfico com base nos mesmos dados mostrados na figura 1, mas sem o controle, de modo a expandir o gráfico.

[0025] O desempenho superior dos revestimentos do elemento de fechamento produzidos com a composição C é surpreendente em dois aspectos. Primeiro, o material sequestrante de oxigênio requer que a presença de umidade seja ativada. Uma vez que um revestimento contendo a barreira de polímero deva ter uma permeação mais baixa a água comparado a um revestimento sem a barreira de polímero, deve ser esperado se ter uma menor eficiência do sequestrante de oxigênio aos e reduzir a permeação da umidade. Segundo, uma vez que um revestimento contendo a barreira de polímero tenha reduzido a permeabilidade ao oxigênio comparado a um revestimento sem a barreira de polímero, seria esperado se ter uma eficiência mais baixa do sequestrante de oxigênio ao se reduzir a permeação do oxigênio. Em outras palavras, poderia ser esperado que a barreira de polímero iniba não só a umidade mas também que o oxigênio entre em contato com o material sequestrante de oxigênio. O referido exemplo indica que isso não é o caso. O desempenho do sequestrante de oxigênio do revestimento não é adversamente impactado pela barreira de polímero. De fato, como pode ser visto, o revestimento produzido a partir da composição C reage mais rápido do que o revestimento produzido a partir da composição A.

Claims

1. Composição de revestimento de fechamento, caracterizada pelo fato de que compreende: um polímero termoplástico compreendendo polietileno de alta densidade ou uma mistura de polietileno de alta densidade e acetato de vinila, o polímero termoplástico estando presente na quantidade de 40 a 80% em peso da composição; um polímero de barreira a oxigênio compreendendo po- liisobutileno, o polímero de barreira a oxigênio estando presente na quantidade de 5 a 50% em peso da composição; e um material particulado sequestrante de oxigênio selecionado do grupo que consiste em um sulfito de metal alcalino, um ascor- bato de metal alcalino, um isoascorbato de metal alcalino, e uma mistura de dois ou mais dos referidos materiais, o material particulado sequestrante de oxigênio estando presente na quantidade de 1 a 30% em peso da composição; a composição de revestimento de fechamento sendo formada em um revestimento de fechamento de camada única tendo uma dureza Shore entre 70 Shore A e 100 Shore A, e um índice de fluxo em fusão entre 0 e 20 g/min, 2,16 kg, 190°C.

2. Composição de revestimento de fechamento de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende, em peso da composição, 50% a 70% de um polímero termoplástico, 10% a 30% de um polímero de barreira a oxigênio compreendendo po- liisobutileno, e 3% a 20% de um material particulado sequestrante de oxigênio selecionado dentre um sulfito de metal alcalino, um ascorbato de metal alcalino, um isoascorbato de metal alcalino, e uma mistura de dois ou mais dos referidos materiais.

3. Composição de revestimento de fechamento de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que o polímero de barreira a oxigênio consiste essencialmente de poliisobutileno.

4. Composição de revestimento de fechamento de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que o material particulado sequestrante de oxigênio compreende sulfito de sódio.

5. Elemento de fechamento para um recipiente, caracterizado pelo fato de que o elemento de fechamento inclui um revestimento de fechamento fabricado a partir da composição de revestimento de fechamento como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 4.

6. Elemento de coroa de metal para um recipiente de bebida, caracterizado pelo fato de que o elemento de coroa de metal inclui um revestimento de fechamento fabricado a partir da composição de revestimento de fechamento como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 4.

7. Recipiente preenchido com um produto, caracterizado pelo fato de que o recipiente é tampado por um elemento de fechamento, em que o elemento de fechamento inclui um revestimento de fechamento fabricado a partir da composição de revestimento de fechamento como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 4.

8. Garrafa preenchida com uma bebida, caracterizada pelo fato de que a garrafa é tampada por um elemento de coroa de metal que inclui um revestimento fabricado a partir de uma composição de revestimento de fechamento como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 4.