ES2226410T3

ES2226410T3 - Papel o carton revestido biodegradable, un procedimiento para fabricar el mismo y productos obtenidos de este.

Info

Publication number: ES2226410T3
Application number: ES99934741T
Authority: ES
Inventors: Jurkka Kuusipalo; Kimmo Nevalainen; Tapani Penttinen
Original assignee: Stora Enso Oyj
Current assignee: Stora Enso Oyj
Priority date: 1998-07-07
Filing date: 1999-07-06
Publication date: 2005-03-16
Anticipated expiration: 2019-07-06
Also published as: FI981558A; FI112624B; EP1094944A1; ZA200100251B; EP1094944B1; FI981558A0; WO2000001530A1; DE69920703D1; JP4664502B2; CA2336898C; AU750072B2; CA2336898A1; US6645584B1; ATE277758T1; AU5040799A; PT1094944E; DK1094944T3; JP2002519222A; DE69920703T2

Abstract

Un papel (8) o cartón (1) revestido con polímero biodegradable, donde el revestido (3) contiene poliláctido como uno de sus ingredientes, caracterizado porque el revestido (3) comprende una capa externa (6) que contiene poliláctido, siendo el peso de dicha capa externa como mucho aproximadamente 20 g/m2, y una capa interna adhesiva (7) de material de polímero biodegradable coextruida con el poliláctido, dicha capa interna aglutinando la capa externa al papel (8) o cartón (1) con una fuerza adhesiva suficiente para evitar que se despegue del revestido, y el peso total combinado de la capa externa (6) y la capa interna adhesiva (7) que están una encima de la otra está en el intervalo entre 12-30 g/m 2 .

Description

Papel o cartón revestido biodegradable, un procedimiento para fabricar el mismo y productos obtenidos de éste.

El objeto de esta invención es un papel o cartón revestido con polímero biodegradable, en el que el revestido incluye un componente poliláctido. Un objeto adicional de la invención es un procedimiento para producir el papel o cartón en cuestión así como varios productos formados a partir del papel o cartón.

El cartón y papel revestido con polímero resistente al agua se usan comúnmente como material de envasado para productos alimenticios y envases desechables. Los polímeros de revestido y las estructuras de revestido multilaminares que incluyen el mismo se han desarrollado para proporcionar al envase una buena hermiticidad frente al oxígeno, el vapor de agua y el aroma para establecer una buena conservación del producto envasado. Otra demanda que últimamente tiene una creciente importancia es la biodegradabilidad de los materiales de envasado revestido con polímero. Sin embargo, estos dos objetos no se pueden alcanzar con los mismos polímeros porque los polímeros de bloque eficaces para el uso como EVOH o poliamida son prácticamente no biodegradables mientras que, en polímeros biodegradables comerciales, las propiedades de bloqueo han sido más o menos omitidas. Los ejemplos de polímeros biodegradables en el mercado son, por ejemplo, polihidroxi butirato, plásticos basados en almidón y poliláctido (PLA) siendo este último preferido por su fácil fabricación y por sus propiedades de bloqueo relativamente buenas.

El uso de poliláctido como revestido para material de envasado se conoce, por ejemplo, gracias a la Solicitud de Patente FI 951637, que describe un papel resistente a la grasa destinado a envasar productos alimenticios donde se menciona el poliláctido como un posible material para el revestido con polímero biodegradable. Según esta publicación, el revestido en el papel puede consistir en una capa de polímero biodegradable o una estructura en capas de dos, incluso de tres capas una encima de la otra donde las diferentes capas tienen sus propias funciones. El objeto fue producir un papel de envasado que fuera al mismo tiempo impermeable a la grasa, aroma, gas y vapor de agua y biodegradable. Sin embargo, la publicación no incluye ejemplos prácticos de aplicación con datos de medida, además, la publicación no divulga el papel que podría tener el poliláctido biodegradable en un revestido multilaminar.

Una descripción más específica del uso de poliláctido en un material de envasado se puede encontrar en la Solicitud EP 0514137, que describe un papel o cartón de envasado biodegradable revestido con poliláctido para envasar líquidos. El papel o cartón se puede revestir, en primer lugar, con una capa aglutinante biodegradable que produce una adhesión que puede ser pegamento, gelatina, caseína, o almidón tras lo cual se aplica la capa de poliláctido encima de la capa aglutinante. Sin embargo, según esta publicación, no todos los tipos de papel requieren el uso de aglutinante. En los ejemplos dados en la publicación, el espesor de la capa de poliláctido es 25 - 30 \mum, y el revestido se describe como transparente, brillante, resistente a la humedad y con una buena resistencia mecánica. En los ejemplos de aplicación en esta publicación, se ha comprobado la biodegradabilidad del revestido pero no sus propiedades de barrera.

En el manual denominado "Poly(Lactic Acid) Polymers" (1977) publicado por Neste Oy, el fabricante de poliláctido, el poliláctido en sí es frágil y rígido si no se incluyen plastificantes. La película de poliláctido forma una buena barrera de gas para el aire pero sólo una aceptable para el vapor de agua. Los plastificantes añadidos que mejoran la flexibilidad y la resistencia pueden perturbar las propiedades de barrera del poliláctido. Según esta información, no hay comparación entre el poliláctido y los mejores polímeros de bloque biodegradables (EVOH) pero sin embargo, en cuanto a sus propiedades de barrera de gas, es esencialmente mejor que, por ejemplo, el polietileno usado comúnmente y satisfactorio para numerosas aplicaciones de envasado y embalaje. Según este manual el poliláctido se puede extruir y termosellar a 180 - 250°C.

A partir de las observaciones y la experiencia de los inventores, cuando se extruye poliláctido directamente sobre papel o cartón uno se enfrenta al problema de que para lograr una adhesión suficiente, uno debe operar a la mayor temperatura permitida, es decir, aproximadamente 250°C, donde además la capa aplicada debe ser relativamente espesa. En la temperatura mencionada la resistencia de fusión del poliláctido es débil y quedan fácilmente punteados en la capa de revestido obtenida. Además, debido a la alta temperatura el poliláctido está en un peligro de degradación tal que su peso molecular medio y su viscosidad disminuyen lo que aumenta más aun la fragilidad de la capa y fomenta la formación de punteados. Debido a la fragilidad del poliláctido los productos producidos de un cartón revestido con éste muestran agujeros y grietas en donde el revestido no resiste los pliegues o dobleces y se extienden según la forma inherente al producir productos con forma de placa o de molde. Incluso en capas de poliláctido termoselladas se encuentra que el agrietamiento disminuye la rigidez de los sellados.

Incluso la dilución de los revestidos se incluye en el desarrollo de tendencias de material de envasado revestido con polímero, en donde por ejemplo se ha usado polietileno BD con buenos resultados. Como ya se ha mencionado, el poliláctido se puede fabricar para adherirse a papel o cartón sólo como una capa relativamente espesa, lo que corresponde a lo que se describe en la Solicitud de Patente europea 0514137. Con capas más finas la adhesión a la superficie del papel o cartón es insuficiente donde además llega a ser más difícil impedir la formación de punteado.

Sin embargo, la disminución del contenido de poliláctido sería deseable incluso debido a los costes implicados en el uso de este material.

Otro problema significativo encontrado en los revestidos con poliláctido es el desgarro de los bordes de la película revestida y las escamas de polímero que se sueltan de ésta que cuando se vierten sobre el nuevo revestido con polímero aplicado provoca irregularidades del revestido y la obstrucción del procedimiento. Las temperaturas de procesamiento elevadas del poliláctido fomentan el "rebarbado" de la boquilla del extrusor debido a lo cual debe limpiarse la primera y cesar la producción.

El fin de la invención actual es proponer una solución mediante la cual el contenido de poliláctido en el revestido con polímero del papel o cartón se puede reducir cuando, al mismo tiempo, los otros inconvenientes encontrados en los revestidos de poliláctido descritos anteriormente pueden evitarse esencialmente. El papel o cartón revestido con polímero según la invención se caracteriza porque el revestido comprende una capa externa que contiene poliláctido que pesa como mucho aproximadamente 20 g/cm^{3} más una capa adhesiva que aglutina la capa externa al papel o cartón que está formada por un material de polímero biodegradable co-extruible de poliláctido. El producto de la invención está caracterizado además porque el peso combinado de la capa externa y la capa adhesiva está en el intervalo entre 12 y 30 g/m^{2}.

Con la coextrusión inventiva del poliláctido y el polímero biodegradable funcionando como material de adhesión en papel o cartón se evitan el desgarro de la película que ocurre cuando se extruye el poliláctido solo y los problemas concomitantes según actúa el polímero de adhesión como un elemento de la composición de la película. A medida que capa adhesiva se encarga del problema presentado por la adherencia del poliláctido la temperatura de extrusión se puede disminuir lo que a su vez mejora la calidad de la capa de poliláctido formada y disminuye la susceptibilidad del material a desgarrarse y formar punteados cuando al mismo tiempo la capa de poliláctido puede hacerse más fina que antes. En conjunto, el revestido con polímero biodegradable en dos capas según la invención es más flexible y más compacto que los revestidos con poliláctido unilaminares previos, además de lo cual puede disminuirse la cantidad de polímero en la capa de poliláctido o incluso en el revestido en conjunto por medio de lo cual se producen ahorros en el coste.

Se prefiere que los materiales en la capa adhesiva según la invención sean poliésteres biodegradables como ésteres de celulosa, copoliésteres alifáticos o alifáticos-aromáticos o mezclas de éstos. Como ésteres de celulosa se pueden mencionar acetato, propionato, butirato, acetato-propionato, acetato-butirato y propionato-butirato de celulosa. Como copoliésteres se pueden mencionar polihidroxi alcanolatos como polihidroxi butirato, polihidroxi valerato y copolímero de polihidroxi butirato-polihidroxi valerato. Las mezclas mencionadas son en particular mezclas binarias o terciarias de ésteres de celulosa y los copoliésteres mencionados. Los polímeros adhesivos biodegradables se describen por ejemplo en las Publicaciones de Patente de Estados Unidos 5446079; 5580911; 5599858; y 5661193, todas las cuales se incluyen por la presente como antecedentes. Como ejemplos de productos comercialmente útiles se pueden mencionar éster de acetato de celulosa 14326 y copoliéster 14766 fabricados por Eastman Chemical Company. Debido a su fuerte adhesividad estos polímeros podrían no extruirse como tales como una capa sobre una superficie de papel o cartón mientras que su coextrusión con poliláctido es extremadamente exitosa por lo cual el poliláctido forma una superficie sobre la película coextruida que como es menos adhesiva puede soportar el contacto con los rodillos que guían la cinta transportadora de papel o cartón recién revestido. Al usar copoliésteres, ha sido posible disminuir la temperatura de extrusión hasta aproximadamente 200 - 240°C lo que presenta una ventaja esencial en vista no sólo a impedir la degradación del poliláctido sino también para evitar el sabor salado debido al material de envasado del producto alimenticio. El peso total del revestido producido por la coextrusión del copoliéster y poliláctido puede disminuirse de acuerdo a las pruebas preliminares hasta aproximadamente 5 - 15 g/m^{2} por el cual la cantidad de polímero es del mismo orden de magnitud que en el cartón y papel revestido con polietileno BD previamente
conocido.

Incluso las poliéster amidas como las poliéster amidas BAK 402-005 y BAK 2195 fabricadas por Bayer son polímeros biodegradables preferidos muy adecuados como componentes de la capa adhesiva. Su adhesividad es tan inferior que pueden soportar el contacto con rodillos en el procedimiento de revestido. Esto hace posible que la aplicación inventiva en la que se produce un revestido con polímero en tres capas sobre el cartón que comprende la capa de poliláctido entre dos capas adhesivas. Las ventajas de esta solución se presentan como una constricción más pequeña de la película de polímero coextruida, la susceptibilidad siempre disminuida del revestido a formar punteados y la termosellabilidad mejorada del cartón revestido especialmente cuando se adhiere la superficie del polímero a la superficie del cartón. Esto último está provocado por la mayor resistencia de fusión del poliéster de amida que la del poliláctido por la cual no penetra tan fácilmente en el cartón sino que permanece en la superficie intermedia, formando una línea de unión intacta y duradera.

Además, es posible mejorar las propiedades aislantes del aroma, oxígeno y/o vapor de agua del cartón revestido al introducir una capa de polímero barrera biodegradable entre la capa de poliláctido y la capa adhesiva, como capa de PVA (alcohol polivinílico) o de copolímero de PVA. Como resultado, uno consigue una estructura de tres capas compuesta por el poliláctido, polímero barrera y el polímero adhesivo, o una estructura de cuatro capas donde incluso el poliláctido y el polímero barrera requieren para unirse una capa adhesiva entre medias. En cada caso el revestido puede estar formado de acuerdo con la invención mediante la coextrusión de las capas.

Según una realización preferida de la invención, el revestido biodegradable incluye mezclado en el polímero un componente mineral finamente dividido. Con un mineral adecuado las propiedades aislantes de la capa de poliláctido pueden estar provechosamente afectadas, además de lo cual las partículas de mineral como sustitutos para el polímero pueden acelerar la descomposición biológica de la capa en el sitio de descarga.

En particular, es posible pre-revestir el cartón con un látex de polímero que contiene disperso en éste partículas de mineral mediante las cuales se lleva a cabo la coextrusión de la capa del polímero adhesivo y la capa de poliláctido sobre un cartón pre-revestido de dispersión.

Dependiendo del uso destinado a el papel o cartón, se puede proporcionar con un revestido con polímero sólo en un lado, o en ambos lados. El cartón revestido según la invención que es muy adecuado para envasar productos alimenticios y para platos o envases desechables es preferiblemente un cartón de tres capas por el cual en el medio hay una capa más gruesa de una mezcla de masa química y CTMP en ambos lados de la cual se disponen capas más finas compuestas esencialmente de masa química pura.

El procedimiento inventivo para producir un papel o cartón revestido con polímero biodegradable se caracteriza porque la capa externa que contiene poliláctido y la capa adhesiva compuesta por material de polímero biodegradable se coextruyen juntas en una cinta transportadora de papel o cartón. Para las aplicaciones de las capas extrudables, nos referimos a la descripción anterior del papel o cartón inventivo.

Como productos según la invención que están formados por el cartón revestido descrito anteriormente se pueden mencionar especialmente: envases para comidas congeladas, tazas o copas de bebidas y cartones termosellados que se envasan con productos alimenticios esencialmente líquidos. En las tazas pretendidas para bebidas calientes es suficiente con tener el revestido ajustado para el agua sólo en la superficie interna de la taza. Al contrario, en tazas pretendidas para bebidas frías se prefiere que el revestido esté en ambas superficies interna y externa de la taza por lo cual el cartón se protege incluso de la condensación de agua en la superficie externa de la taza. En cartones termosellados, al menos la superficie interna del cartón debe estar revestida incluso si para la termosellabilidad se prefiere que el revestido con polímero sellable esté en ambas superficies interna y externa del envase.

El cartón revestido con polímero inventivo está especialmente muy indicado como material para envolver productos alimenticios. El revestido con polímero está más preferiblemente sólo en la superficie interna del papel que toca el material alimenticio.

A continuación, la invención se describe en mayor detalle con los siguientes ejemplos, que se refieren a los dibujos adjuntos en los que:

fig. 1 es una representación esquemática de un cartón revestido según la invención;

fig. 2 es una representación esquemática de otro cartón revestido según la invención;

fig. 3 es una representación esquemática de un papel revestido según la invención;

fig. 4 es una taza de bebida fabricada con el cartón según la fig. 1 por lo que la fig. 4a es una ampliación parcial de la estructura de la pared de la taza;

fig. 5 es un envase para comida congelada fabricado con el cartón según la fig. 2 por el que la fig. 5a es una ampliación parcial de la estructura de la pared del envase;

fig. 6 es un cartón de leche fabricado con el cartón según la fig. 2; y

fig. 7 es la sección VII-VII del cartón según la fig. 6 a lo largo de la línea termosellada.

En la fig. 1 puede verse que la estructura de capas del cartón 1 según la invención que en un lado viene provista con un revestido con polímero biodegradable. Las capas de fibra del cartón están marcadas en la figura comúnmente con el número de referencia 2 mientras que el revestido con polímero está marcado con el número de referencia 3. Las capas de fibra 2 están compuestas por un cartón de tres capas siendo la capa intermedia 4 más fina la cual es una mezcla de masa de sulfato y CTMP, mientras que las capas externas 5 en ambos lados de la capa intermedia 4 son de masa de sulfato. La capa intermedia 4 forma aproximadamente el 60% del peso de la capa de fibra 2 mientras que cada una de las capas de masa de sulfato 5 mencionadas anteriormente forman aproximadamente el 20%. El peso total de la capa de fibra 2 sin las capas revestidas puede ser aproximadamente 200 - 400 g/m^{2}, por ejemplo aproximadamente 225 g/m^{2}. El revestido con polímero 3 según la fig. 1 está formado por una capa externa 6 que comprende poliláctido y por una capa adhesiva 7 que está co-extruida con la anterior y es de un polímero biodegradable y aglutina la capa de poliláctido en la capa de masa de sulfato 5. Según la invención, el peso de la capa de poliláctido 6 es 20 g/m^{2} como mucho, mientras que se prefiere que el peso total del revestido con polímero 3 sea aproximadamente 30 g/m^{2} como mucho. Cuando se considera por ejemplo la producción de tazas de bebida, se prefiere que la cantidad de poliláctido sea aproximadamente 10 g/m^{2} y que la del polímero adhesivo 7, que es por ejemplo uno de los productos de Eastman o Bayer mencionados anteriormente, sea aproximadamente 5 g/m^{2}.

El cartón revestido 1 según la fig. 2 es estructuralmente similar al representado en la fig. 1 salvo porque el cartón (capas de fibra 2) están en ambos lados provistos con un revestido con polímero biodegradable 3. Las capas de fibra 2 están de este modo formadas por un cartón de tres capas similar como en la aplicación según la fig. 1, e incluso los revestidos con polímero 3 en cada lado del cartón 1 pueden corresponder, en relación al material y al peso superficial, con el representado en la fig. 1, por lo cual el cartón es muy adecuado por ejemplo como material para tazas de bebida. Sin embargo, en envases para comida congelada las capas revestidas con polímero 3 pueden ser incluso más finas, por ejemplo de modo que la cantidad de poliláctido en cada capa sea aproximadamente 5 g/m^{2} y la cantidad del poliéster 7 por debajo, que funciona como material adhesivo, es igualmente aproximadamente 5 g/m^{2}. En cartón destinado a cartones termosellables se prefiere que el revestido con polímero 3 sea, por el contrario, algo más espeso, a partir de un peso superficial total de aproximadamente 15 - 30 g/m^{2}.

En el papel revestido con polímero 8 según la fig. 3 el peso del papel base 9 fabricado por ejemplo de masa de sulfato puede ser 30 - 100 g/m^{2}. Por un lado el papel está laminado mediante coextrusión de capas de polímero adhesivo y poliláctido 7, 6, una encima de la otra, del mismo modo que en aplicaciones de cartón según la fig. 1 y fig. 2. El peso total de las capas de revestido 3 puede ser 5 - 10 g/m^{2}. El papel revestido con polímero 8 según la fig. 3 es como tal muy adecuado como material de envoltorio para productos alimenticios en los que el revestido con polímero 3 que entra en contacto con el material alimenticio húmedo protege al papel de humedecerse.

La fig. 4 representa una taza de bebida termosellada biodegradable 10 que está fabricada con el cartón 1 según la fig. 1 de modo que el revestido con polímero 3 está en la superficie interna de la taza como se representa en la fig. 4a. Esta taza 10 es muy adecuada especialmente para café y otras bebidas calientes que no requieren un revestido en la superficie externa de la taza.

Para bebidas refrigeradas la taza 10 según la fig. 4 puede estar hecha de cartón según la fig. 2 por lo cual se aplica un revestido con polímero 3 en ambas superficies interna y externa de la taza que es necesario para que el agua que se condensa en la superficie externa de la taza no se adsorba en el cartón de la taza.

La fig. 5 representa un envase para alimentos congelados 11 fabricado al doblar el cartón 1 según la fig. 2. Ambas superficies interna y externa del envase 11 se proporcionan de este modo con el revestido con polímero biodegradable 3. Debido a que el envase no está termosellado y debido a que no necesita estar tan firmemente sellado como por ejemplo tazas de bebida o envases de cartón las capas de revestido del recipiente pueden ser más finas que en otros productos descritos en la presente memoria descriptiva.

En la fig. 6 y en la fig. 7 se representa un cartón 12 que es un envase de consumo para productos alimenticios líquidos como leche, crema, suero de leche, yogur, agua, zumo o vino. El cartón 12 de la forma de un prisma en ángulo recto esencialmente se produce mediante termosellado del cartón 1 según la fig. 2 revestido en ambos lados. La fig. 7 es una vista de la sección transversal de la línea de unión en el cartón 12 donde la línea de unión consiste en oponer capas de revestido 3 termoselladas entre sí, especialmente de su exterior, selladas junto con capas de poliláctido.

Ejemplos Ejemplo 1

En un cartón de taza de tres capas que pesó 210 g/m^{2} y cuya velocidad de avance fue 150 m/min, se coextruyó copoliéster 14766 (Eastar) y poliláctido (PLA) en una relación ponderal de 1:3 siendo la temperatura del copoliéster 210°C y la del poliláctido 240°C. Se obtuvo un cartón revestido donde el peso total del revestido polimérico fue 19,4 g/m^{2} del cual el copoliéster adhesivo del lado interno formó el 25% y el poliláctido que forma la capa externa el 75%.

Ejemplo 2

El procedimiento fue como en el ejemplo 1 salvo porque la velocidad de avance de la cinta transportadora del cartón fue 292 m/min. Se obtuvo un cartón revestido donde el peso total del revestido polimérico fue 12,4 g/m^{2} del cual el copoliéster adhesivo formó el 25% y el poliláctido el 75%.

Al variar más aun la velocidad de la cinta transportadora del cartón se produjeron cartones revestidos donde los pesos totales de los revestidos poliméricos fueron 47,3 g/m^{2}, 33,3 g/m^{2}, 26,7 g/m^{2}, 25,0 g/m^{2}, 15,4 g/m^{2}, y 13,7 g/m^{2}, y el copoliéster adhesivo formó el 25% y el poliláctido el 75%.

Ejemplo 3

En un cartón de taza de tres capas que pesó 210 g/m^{2} y cuya velocidad de avance fue 200 m/min, se coextruyó copoliéster 14766 y poliláctido en una relación ponderal de 1:1 siendo la temperatura del copoliéster 210°C y la del poliláctido 240°C. Se obtuvo un cartón revestido donde el peso total del revestido polimérico fue 17,9 g/m^{2} del cual el copoliéster adhesivo del lado interno formó el 50% y el poliláctido que forma la capa externa el 50%.

Ejemplo 4

El procedimiento fue como en el ejemplo 3 salvo porque la velocidad de avance de la cinta transportadora del cartón fue 292 m/min. Se obtuvo un cartón revestido donde el peso total del revestido polimérico fue 12,8 g/m^{2} del cual el copoliéster adhesivo formó el 50% y el poliláctido el 50%.

Al variar más aun la velocidad de la cinta transportadora del cartón se produjeron cartones revestidos donde los pesos totales de los revestidos poliméricos fueron 51,1 g/m^{2}, 44,6 g/m^{2}, 35,7 g/m^{2}, 26,2 g/m^{2}, y 13,8 g/m^{2}, y el copoliéster adhesivo formó el 25% y el poliláctido el 75%.

Ejemplo 5

En un cartón de taza de tres capas que pesó 210 g/m^{2} y cuya velocidad de avance fue 200 m/min, se coextruyó copoliéster 14766 y poliláctido en una relación ponderal de 3:1 siendo la temperatura del copoliéster 210°C y la del poliláctido 240°C. Se obtuvo un cartón revestido donde el peso total del revestido polimérico fue 20,0 g/m^{2} del cual el copoliéster adhesivo del lado interno formó el 75% y el poliláctido que forma la capa externa el 25%.

Ejemplo 6

El procedimiento fue como en el ejemplo 5 salvo porque la velocidad de avance de la cinta transportadora del cartón fue 292 m/min. Se obtuvo un cartón revestido donde el peso total del revestido polimérico fue 15,0 g/m^{2} del cual el copoliéster adhesivo formó el 75% y el poliláctido el 25%.

Al variar más aun la velocidad de la cinta transportadora del cartón se produjeron cartones revestidos donde los pesos totales de los revestidos poliméricos fueron 39,7 g/m^{2}, 33,6 g/m^{2}, 26,0 g/m^{2}, y 17,0 g/m^{2}, y el copoliéster adhesivo formó el 75% y el poliláctido el 25%.

Ejemplo 7

En un cartón de taza de tres capas que pesó 210 g/m^{2} se coextruyó poliéster amida BAK 402-005 y poliláctido en una relación ponderal de 1:3 siendo la temperatura de la poliéster amida 210°C y la del poliláctido 240°C. Al usar velocidades variables de la cinta transportadora se obtuvieron cartones revestidos donde los pesos totales de los revestidos poliméricos fueron 31,5 g/m^{2}, 25,7 g/m^{2}, 20,6 g/m^{2}, 13,2 g/m^{2}, 9,4 g/m^{2}, 8,6 g/m^{2}, y 6,6 g/m^{2}. En cada caso la poliéster amida adhesiva en el lado interno formó el 25% del revestido mientras que el poliláctido que forma la capa externa formó el 75%.

Material comparativo

El mismo cartón de taza que en los ejemplos 1 – 7 anteriores se proporcionó con capas de revestido de pesos variables de poliláctido (PLA) o de polietileno de baja densidad (PE-BD) sin la capa adhesiva intermedia. La temperatura de extrusión del poliláctido fue 250°C.

Experimentos de flexión

Los experimentos se llevaron a cabo con los cartones revestidos con polímero fabricados según los ejemplos 1 – 7 y con materiales comparativos para aclarar la susceptibilidad de los revestidos al agrietamiento cuando se flexiona o se dobla el cartón o de agujeros debidos al agrietamiento en los productos acabados. Los cartones se doblaron (180º) en la dirección de la máquina (DM) de modo que el revestido formó la superficie externa del pliegue (DM/S) o la superficie interna (DM/C) o transversalmente en relación a la máquina (DT) de modo que el revestido formase la superficie externa del pliegue (DT/S) o la superficie interna (DT/C). Los experimentos se llevaron a cabo a las temperaturas de 2ºC y 23ºC. En cada caso la pieza experimental se dobló en una distancia de 10 cm al laminar a través de rodillos de caucho con espacio de aire estándar. Después de esto, el pliegue se abrió y se aplicó aguarrás coloreado a toda la extensión del pliegue. El resultado del experimento se determinó al medir o evaluar el porcentaje de agujeros a partir de la extensión del pliegue total en los que el aguarrás penetró en el revestido. Un resultado de cero significa de este modo que no se detectó ningún agujero. Los resultados se representan en la siguiente tabla 1.

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(Tabla pasa a página siguiente)

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A partir de los resultados puede verse que según la invención se pueden fabricar cartones en los que los pliegues son esencialmente o incluso completamente a prueba de agujeros cuando el peso del revestido con polímero coextruido es del orden de aproximadamente 12 – 15 g/m^{2} o más. Los resultados son tan buenos como o incluso mejores que con el material de comparación, polietileno de baja densidad no biodegradable que se usa tradicionalmente para revestir envases de cartón destinados a mantener líquidos. La superioridad frente al poliláctido usado sin capa adhesiva es evidente.

Adhesión

En el revestido por extrusión de cartón se requiere generalmente la misma adhesividad del revestido que cuando se intenta despegar la resistencia superficial del cartón, es decir el cartón se deslamina. Si la adhesión es demasiado débil, no ocurre deslaminación pero el revestido se despega de la superficie del cartón. Entonces se puede determinar la fuerza (N/m) requerida para que el revestido se despegue. Con los cartones revestidos con polímero producidos según los ejemplos 1-7 y con los materiales para comparación se llevaron a cabo experimentos donde el revestido se despegó del cartón para determinar la fuerza requerida para despegar o deslaminar el cartón. Los resultados se presentan en la siguiente tabla 2.

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A partir de los resultados se ve que con los cartones según la invención la deslaminación deseada indica que ocurre suficiente adhesión cuando el peso total del revestido con polímero coextruido es del orden de aproximadamente 15 g/m^{2} o más. La superioridad al poliláctido usado sin una capa adhesiva es evidente. Con polietileno de baja densidad la deslaminación se alcanzó de hecho con una cantidad menor incluso de revestido pero como se ha indicado, el polímero no es biodegradable.

Ejemplo 8 Tolerancia a la grasa

Para estas pruebas, el papel se revestido según la invención con copolímero adhesivo 14766 (Eastar) y poliláctido (PLA) en una relación pondera) 1:1, siendo el peso total del revestido 12 g/m^{2} o 19 g/m^{2}, y para comparación, con poliláctido simple, sin una capa adhesiva, aplicando pesos superficiales de 11 g/m^{2} y 22 g/m^{2}, y con polietileno de baja densidad simple, aplicando pesos superficiales de 7 g/m^{2} y 17 g/m^{2}. Las grandes tolerancias de los papeles revestidos de este modo se determinaron a partir de cuerpos de prueba plegados transversalmente usando grasa de pollo y el procedimiento estándar ASTM F 119-82 a la temperatura de 60°C. Cada prueba se realizó dos veces. Los resultados se presentan en la siguiente tabla 3.

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Los resultados muestran que durante 65 horas la grasa no penetró en el papel revestido según la invención cuyo resultado fue tan bueno como el obtenido con un revestido con poliláctido simple.

Ejemplo 9 Penetración del vapor de agua

Se pre-revistió un cartón de envasado de tres capas (Enso Natura 300) con un polímero de látex que contiene mineral y partículas de polímero dispersados de modo que el peso de la capa de revestido obtenida fue aproximadamente 10 g/m^{2}. Para esta dispersión se midió cartón pre-revestido a la temperatura de 23°C y a la humedad relativa de 50% HR la penetración del vapor de agua de 12,2 g/m^{2}/24 h. Después de esto, se co-extruyeron copoliéster 14766 (Eastar) y poliláctido (PLA) en la relación ponderal 1:1 sobre el cartón como un revestido con polímero cuyo peso fue 17,9 g/m^{2}. La penetración del vapor de agua en el cartón disminuyó consecuentemente hasta el valor de 10,8 g/m^{2}/24 h.

Para un profesional en este campo, resulta obvio que las distintas aplicaciones de la invención no se limitan a los ejemplos presentados anteriormente pero pueden variar dentro del alcance de las siguientes reivindicaciones.

Claims

1. Un papel (8) o cartón (1) revestido con polímero biodegradable, donde el revestido (3) contiene poliláctido como uno de sus ingredientes, caracterizado porque el revestido (3) comprende una capa externa (6) que contiene poliláctido, siendo el peso de dicha capa externa como mucho aproximadamente 20 g/m^{2}, y una capa interna adhesiva (7) de material de polímero biodegradable coextruida con el poliláctido, dicha capa interna aglutinando la capa externa al papel (8) o cartón (1) con una fuerza adhesiva suficiente para evitar que se despegue del revestido, y el peso total combinado de la capa externa (6) y la capa interna adhesiva (7) que están una encima de la otra está en el intervalo entre 12-30 g/m^{2}.

2. Un papel o cartón revestido con polímero según la reivindicación 1, caracterizado porque la capa adhesiva (7) contiene poliéster amida, éster de celulosa o copoliéster alifático o alifático-aromático biodegradables.

3. Un papel o cartón revestido con polímero según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el peso de la capa adhesiva (7) es al menos 3,4 g/m^{2}.

4. Un papel o cartón revestido con polímero según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el revestido biodegradable (3) contiene mezclado en el polímero un componente mineral finamente dividido.

5. Un papel o cartón revestido con polímero según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el revestido biodegradable (3) está sólo en un lado del papel (8) o cartón (1).

6. Un cartón revestido con polímero según una cualquiera de las reivindicaciones 1 - 4, caracterizado porque el revestido biodegradable (3) se proporciona en cada lado del cartón (1).

7. Un cartón revestido con polímero según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el cartón (1) comprende una estructura de tres capas (2) donde en el medio hay una capa más gruesa (4) de una mezcla de masa química y CTMP, en ambos lados de la cual hay capas más finas (5) de masa química esencialmente pura.

8. Un procedimiento para producir un papel o cartón revestido con polímero según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la capa externa que contiene poliláctido (6) y la capa adhesiva (7) de material de polímero biodegradable se coextruyen conjuntamente en una cinta transportadora de papel o cartón.

9. Un procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado porque la temperatura de extrusión es aproximadamente 200 - 240°C.

10. Un envase para productos alimenticios congelados (11), caracterizado porque está hecho de cartón revestido con polímero (1) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 - 7.

11. Una taza (10) destinado especialmente a bebidas calientes, caracterizada porque está hecha de cartón revestido con polímero (1) según la reivindicación 5 de modo que el revestido (3) se sitúa en la superficie interna de la taza (10).

12. Una taza o copa, destinada especialmente a bebidas frías, caracterizada porque está hecha de cartón revestido con polímero (1) según la reivindicación 6.

13. Un cartón termosellado (12), caracterizado porque está hecho de cartón revestido con polímero (1) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 - 7 de modo que al menos la superficie interna del cartón (12) se proporciona con el revestido (3).

14. Un papel de envolver, caracterizado porque consiste en papel revestido con polímero (8) según la reivindicación 5.