ES2255302T3 - Composicion de un polimero monolitico poseedor de un material de liberacion. - Google Patents

Composicion de un polimero monolitico poseedor de un material de liberacion.

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ES2255302T3 ES99949720T ES99949720T ES2255302T3 ES 2255302 T3 ES2255302 T3 ES 2255302T3 ES 99949720 T ES99949720 T ES 99949720T ES 99949720 T ES99949720 T ES 99949720T ES 2255302 T3 ES2255302 T3 ES 2255302T3
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Abstract

Una composición monolítica que contenga los siguientes componentes: (a) un polímero con una solubilidad en agua por debajo de 0, 1% en peso a 25 ºC y presión atmosférica. (b) Un agente acanalante, el cual forme canales que actúen como canales de comunicación y transferencia a través del polímero; y (c) Un material de liberación.

Description

Composición de un polímero monolítico poseedor de un material de liberación.
Campo de la invención
Esta invención, en general, trata sobre las composiciones monolíticas que contienen un polímero insoluble en agua, un agente hidrófilo y un material de liberación. En una forma de realización, la presente invención trata acerca de polímeros modificados combinados con uno o más materiales de liberación para originar un polímero con material de liberación embebido. La invención, además, trata acerca de un polímero embebido que posee medios por los cuales los materiales de liberación situados en las posiciones interiores de la estructura del polímero se exponen a las condiciones exteriores al cuerpo del polímero. En una forma de realización, el polímero embebido de la presente invención es útil para la fabricación de envases y embalajes para objetos que requieran un ambiente controlado.
Escenario de la invención
Existen muchos objetos que preferentemente se almacenan, transportan y/o utilizan en un entorno que debe estar controlado y/o regulado. Por ejemplo, en zonas con control de humedad, es deseable que los envases y/o embalajes tengan la capacidad de absorber el exceso de humedad atrapado en su interior. Una aplicación en la que los envases absorbedores de humedad son deseables es el transporte y almacenamiento de medicamentos cuya eficacia viene condicionada por la humedad. La colocación inicial de los medicamentos en un envase sellado y libre de humedad, usualmente, es controlable. Además, el envase para el medicamento se elige de modo que tenga una baja permeabilidad a la humedad. Por lo tanto, el medicamento normalmente estará protegido de la humedad hasta que llegue al usuario final. No obstante, una vez que el cliente recibe el medicamento, el envase debe abrirse y cerrarse repetidas veces para acceder al medicamento. Cada vez que el envase se abra y se le quite el sello, el aire húmedo se introducirá muy probablemente en el mismo y quedará sellado dentro al cerrar. A menos que esta humedad se elimine de la atmósfera o espacio superior del envase, puede que sea absorbida por el medicamento en su detrimento. Por esta razón, es una práctica bien conocida el incluir una unidad desecante junto con el medicamento en el envase.
Otros objetos tales como componentes electrónicos pueden requerir condiciones de humedad reducida para un óptimo funcionamiento. Estos componentes pueden sellarse en envases, pero el exceso de humedad inicialmente atrapado en su interior debe eliminarse. Además, los compartimentos pueden no ser completamente herméticos a la humedad y la misma puede rezumar al interior del envase. Esta humedad también debe mantenerse apartada de los componentes activos. Por estas razones, para absorber y retener el exceso de humedad es importante incluir un agente desecante en el compartimento. Debido a la fragilidad de muchos de los componentes que hay que proteger de la humedad, es importante que el desecante usado no sea de una naturaleza "polvorienta" que pueda contaminar y comprometer el funcionamiento de los componentes. Por lo tanto, se ha reconocido como ventajoso exponer un agente desecante en el espacio interior de tales envases, mientras que a la vez se protegen los componentes activos del contacto con el material desecante, incluyendo el polvo de desecante que pueda producirse en el interior del envase.
En otros casos, la humedad puede liberarse de los objetos que han sido colocados en envases o sellados con bobinas de embalaje para transportarlos y/o almacenarlos. Ejemplos destacados de tales objetos son los productos alimenticios, los cuales liberan humedad durante su transporte y almacenamiento. En el caso de envases sellados y sustancialmente impermeables a la humedad, la humedad liberada permanecerá dentro del envase. Si no se elimina, esta humedad liberada puede tener efectos perniciosos en el propio objeto que liberó la humedad. Se ha descubierto que una cantidad sustancial de la humedad se libera de ciertos productos alimenticios en las primeras cuarenta y ocho (48) horas tras su fabricación y embalaje. Esta humedad liberada permanecerá ahí dentro hasta que sea eliminada. Si la humedad no se elimina poco después de su liberación, puede degradar los alimentos hasta un grado en el que no sean vendibles. En estos casos, pueden incluirse desecantes junto con los objetos envasados para absorber continuamente la humedad liberada hasta que el producto sea desempaquetado. De este modo se mantiene un entorno relativamente seco alrededor del objeto almacenado.
US 3,375,208 que trata sobre un método para preparar una resina termoplástica microporosa.
Resumen de la invención
La presente invención describe tanto una estructura como un método por el que se establecen canales interconectados a través de toda la composición. Estos canales interconectados comunican el material de liberación embebido con las zonas apropiadas del exterior de la composición de un modo que permita que la propiedad deseada migre desde el exterior de la estructura plástica a las posiciones interiores donde se encuentra el material de liberación. Además, estos canales interconectados a través de los cuales se permite que la propiedad deseada viaje están ocupados por agentes hidrófilos (por ejemplo, agentes acanalantes) que controlan la velocidad de transmisión al interior de la composición. Los agentes hidrófilos se emplean para actuar como puentes entre la superficie de la composición y el material de liberación situado en el interior de la composición.
Según la presente invención, se proporciona una composición monolítica tal como se define en reivindicación 1 adjunta y un método tal como se define en la reivindicación 15 adjunta.
Breve descripción de las figuras
La figura 1 es una vista en perspectiva de una tapa, pieza empotrada o pastilla fabricada con la composición de la presente invención mostrando, en una escala exagerada, las aberturas de los canales interconectados en la superficie exterior de la tapa.
La figura 2 es una vista exagerada de la sección transversal de una tapa solidificada fabricada con un polímero insoluble en agua poseedor de un agente hidrófilo y un material de liberación mezclados.
La figura 3 es una vista exagerada de la sección transversal de un trozo de envase con la composición de la presente invención conformada como una tapa situada en el fondo de un envase hecho de un polímero que actúa como una barrera frente a la transferencia.
La figura 4 es una vista exagerada de la sección transversal de un trozo de envase con la composición de la presente invención conformada como una tapa que ha sido comoldeada dentro del fondo de un envase hecho de un polímero que actúa como una barrera frente a la transferencia.
La figura 5 es una vista exagerada de la sección transversal de un trozo de envase con la composición de la presente invención moldeada como un recubrimiento situado en el interior de un envase hecho con un polímero que actúa como una barrera frente a la transferencia.
La figura 6 es una vista exagerada de la sección transversal de un trozo de envase con la composición de la presente invención moldeada como un recubrimiento que ha sido comoldeado en el interior de un envase hecho de un polímero que actúa como una barrera frente a la transferencia.
La figura 7 es una vista exagerada de la sección transversal de la composición de la presente invención moldeada como una lámina situada junto una lámina barrera hecha de un polímero que actúa como una barrera frente a la transferencia.
La figura 8 es una vista exagerada de la sección transversal de la composición de la presente invención moldeada como una lámina que ha sido comoldeada en el interior de una lámina barrera de manera que los productos están moldeados integralmente juntos y forman un laminado continuo.
La figura 9 es una gráfica del ensayo de hinchamiento y pérdida de peso de tres muestras de película: Película #2, Película #3 y Película #4.
La figura 10 es un gráfico de una curva DSC de una muestra de poletilenglicol al 100%.
La figura 11 es un gráfico de una curva DSC de una muestra de Película #4.
La figura 12 es un gráfico de una curva DSC de una muestra de Película #5.
La figura 13 es un gráfico de una curva DSC de una muestra de Película #6.
La figura 14 es un gráfico de una curva DSC de una muestra de Película #7.
La figura 15 es un gráfico de una curva DSC de una muestra de Película #2 en estado pre-incubado.
La figura 16 es un gráfico de una curva DSC de una muestra de Película #2 en estado post-incubado.
La figura 17 es un gráfico de una curva DSC de una muestra de Película #3 en estado pre-incubado.
La figura 18 es un gráfico de una curva DSC de una muestra de Película #3 en estado post-incubado.
Las figuras 19a-c son microfotografías de barrido de electrones de una muestra de Película #4.
Las figuras 20a-c son microfotografías de barrido de electrones de una muestra de Película #5.
Las figuras 21a-c son microfotografías de barrido de electrones de una muestra de Película #6.
Las figuras 22a-d son microfotografías de barrido de electrones de una muestra de Película #3.
Las figuras 23a y 23b son gráficas que muestran el aumento del porcentaje en peso de humedad de un tamiz molecular a 10% de humedad relativa y 72º F y 20% de humedad relativa y 72ºF respectivamente.
Entre los beneficios y mejoras que se han descrito, en la siguiente descripción junto con las figuras adjuntas, se harán evidentes otras funciones y ventajas de esta invención. Las figuras forman parte de esta especificación e incluyen formas de realización típicas de la presente invención e ilustran varias funciones y características de la misma.
Descripción detallada de la invención
Tal como se requiere, aquí se describen formas de realización detalladas de la presente invención. De cualquier modo, se ha de entender que las formas de realización descritas son meros ejemplos de la invención que pueden ser realizados de diversas formas. Las figuras no están necesariamente a escala, algunas características pueden estar exageradas para mostrar detalles de componentes particulares. Por lo tanto, los detalles estructurales y funcionales específicos descritos aquí no deben interpretarse como limitantes, sino como una mera base para las reivindicaciones y como una base representativa para enseñar al entendido en la materia a emplear de diversas formas la presente invención.
Se ha descubierto que ciertos compuestos, a los cuales se les llama aquí agentes hidrófilos (por ejemplo, agentes acanalantes) pueden combinarse con un polímero insoluble en agua empleado en la fabricación de artículos conformados. En la práctica, en una forma de realización, el polímero base insoluble en agua con el cual se mezcla el agente hidrófilo incluye, por ejemplo, cualquier polietileno y polipropileno.
En una forma de realización, se añaden un material de liberación y un agente hidrófilo al polímero insoluble cuando éste se encuentra en estado líquido, o antes de que el polímero esté en estado líquido para que el material y el agente hidrófilo puedan mezclarse a fondo por todo el polímero para asegurar que la mezcla es uniforme antes de que se alcance la fase de fusión. Tal técnica es útil, por ejemplo, cuando el material de liberación, el agente hidrófilo y el polímero son todos polvos.
En otra forma de realización, el agente hidrófilo y el polímero se mezclan antes de añadir el material de liberación. El agente hidrófilo se añade o bien antes o bien después de que el polímero esté en estado líquido. El material de liberación, por ejemplo, se puede añadir al polímero durante el proceso térmico por el que se fabrican láminas.
Tras el mezclado a fondo y procesamiento, seguido de enfriamiento, el agente hidrófilo forma canales interconectados que actúan como caminos de comunicación a través de todo el polímero. Además, la composición de la presente invención es monolítica y el polímero insoluble en agua, el agente hidrófilo y el material de liberación forman un sistema de tres fases. Para los propósitos de la presente invención, el término "fase" designa a una porción de un sistema físico uniforme en toda su extensión, que tiene fronteras definidas y que, en principio, está separado físicamente de otras fases. El término "canales interconectados" designa a canales que penetran a través del polímero insoluble en agua y que pueden estar interconectados entre ellos. El término "polímero insoluble en agua" designa un polímero con una solubilidad en agua por debajo de aproximadamente 0.1% a 25ºC y presión atmosférica. El término "agente hidrófilo" se refiere a un material sin entrecruzamientos y que tiene una solubilidad en agua de al menos aproximadamente 1% a 25ºC y presión atmosférica. Agentes hidrófilos apropiados incluyen agentes "acanalantes". El término "composición monolítica" se refiere a una composición que no consiste en dos o más capas macroscópicamente discretas. Además, para los propósitos de la presente invención, el término "punto de fusión" se define como el punto de transición de primer orden del material determinado mediante DSC. El término "mutuamente no solubles" significa inmiscibles entre ellos.
En una forma de realización, los agentes hidrófilos apropiados de la presente invención incluyen a poliglicoles tales como polietilenglicol, polipropilenglicol y mezclas de los mismos. Otros materiales apropiados incluyen EVOH, glicerina, pentaeritritol, PVOH, polivinilpirrolidina, vinilpirrolidona o poli(N-metilpirrolidona) y compuestos basados en sacáridos tales como glucosa, fructosa y sus alcoholes, manitol, dextrina y almidón hidrolizado, apropiados para los propósitos de la presente invención ya que son compuestos hidrófilos.
En otra forma de realización, agentes hidrófilos apropiados de la presente invención pueden incluir también cualquier material hidrófilo, el cual, durante el procesamiento, se caliente por encima de su punto de fusión cuando se mezcla el fundido, y que seguidamente en el enfriamiento se separa del polímero para dar la estructura de canales interconectados de la presente invención y un sistema de tres fases: polímero insoluble en agua, agente hidrófilo y material de liberación.
En la presente invención pueden usarse distintos materiales de liberación. Tales materiales comprenden cualquier forma apropiada que libere dispersante a la atmósfera circundante, incluyendo un sólido, un gel, un líquido y en algunos casos un gas. Estas sustancias pueden desempeñar distintas funciones, incluyendo: servir como una fragancia, sabor o fuente de perfume; proporcionar un ingrediente biológicamente activo como pesticidas, repelentes de insectos, antimicrobianos, cebo, medicinas aromáticas, etc; proveer sustancias humectantes o desecantes; proporcionar compuestos químicos activos en el aire, tales como inhibidores de la corrosión; agentes de maduración y agentes productores de olor, etc.
Los biocidas de la presente invención pueden incluir, pero sin estar limitados a ellos, pesticidas, herbicidas, nematocidas, funguicidas, matarratas y/o mezclas de los mismos. Además de los biocidas, la cubierta de la presente invención puede también liberar nutrientes, reguladores del crecimiento de plantas, feromonas, defoliantes y/o mezcla de ellos.
La incorporación de un compuesto cuaternario de amonio no solo funciona como surfactante, sino que además imparte a la superficie del producto fabricado propiedades asépticas o establece condiciones para reducir el número de microorganismos, algunos de los cuales pueden ser patógenos. Se pueden usar también otros muchos agentes antimicrobianos, tales como cloruro de benzalconio y tipos relacionados con compuestos como hexaclorofeno.
Otros materiales de liberación incluyen fragancias como aceites esenciales naturales, perfumes sintéticos y mezclas de los mismos. Los materiales típicos de perfumería que pueden formar parte, o posiblemente la totalidad del ingrediente activo incluyen: aceites esenciales naturales tales como aceite de limón, aceite de mandarina, aceite de hoja de clavo, aceite de naranjo agrio o real, aceite de madera de cedro, aceite de pachulí, aceite de lavandín, aceite nerol, aceite de ylang-ylang, esencia absoluta de rosa o de jazmín; resinas naturales como ladano, olibano; productos químicos simples de perfumería que pueden ser aislados de fuentes naturales o sintetizados, como por ejemplo alcoholes tales como geraniol, nerol, citronelol, linalol, tetrahidrogeraniol, alcohol b-feniletílico, metil fenil carbinol, dimetil bencil carbinol, mentol o cedrol; acetatos y otros ésteres derivados de alcoholes-aldehidos tales como citral, citronelal, hidroxicitronelal, aldehído láurico, aldehído undecilénico, cinamaldehído, aldehído amil cinámico, vanilina o heliotropina; acetales derivados de dichos aldehídos; cetonas tales como metil hexil cetona, iononas y metil iononas; compuestos fenólicos tales como eugenol e isoeugenol; almizcles sintéticos tales como almizcle de xileno, almizcle cetona y brasilato de etileno.
En una forma de realización, en lo referente a materiales de liberación con un tamaño de partícula relativamente pequeño, se pueden producir muchos pequeños canales interconectados a través de todo el polímero, en oposición a pocos y grandes canales interconectados, que expondrían menos área superficial interior del polímero. En una forma de realización se pueden añadir opcionalmente a la mezcla agentes de acople como polipropileno injertado con anhídrido maléico o cualquier plastificante, reduciendo las viscosidades y aumentando la miscibilidad del polímero y el agente hidrófilo.
En otra forma de realización más, se seleccionan materiales de liberación que tengan una polaridad que cause afinidad entre el material de liberación y el agente hidrófilo. Por esta razón, durante el proceso de separación, momento en el que se están formando los canales interconectados a través de todo el polímero, se cree que el material de liberación migra hacia las regiones del agente hidrófilo hacia las que se ve atraído. De esta manera, se teoriza que el agente hidrófilo actúa como puente entre la humedad situada en el exterior de la estructura del polímero y el material de liberación situado dentro del polímero. Esto es particularmente cierto con respecto a un material de liberación absorbido en el interior de los canales rellenos con agente hidrófilo. En una forma de realización adicional se pueden añadir a la mezcla además, plastificantes polares, tales como glicerina, los cuales favorecen la dispersión o mezcla del material de liberación en el agente hidrófilo.
Se cree que a mayor concentración de material de liberación en la mezcla, mayor será la capacidad de absorción de la composición final. Sin embargo, una concentración mayor de material de liberación puede hacer al objeto más quebradizo y a la mezcla más difícil de conformar térmicamente, extruir o moldear por inyección. En una forma de realización, el nivel de carga del material de liberación puede variar de un 10% a un 20%, de un 20% a un 40% y de un 40% a un 60% en peso con respecto al polímero.
En una forma de realización, el polímero insoluble de la presente invención puede ser cualquier material termoplástico. Ejemplos de materiales termoplásticos apropiados incluyen poliolefinas tales como polipropileno y polietileno, poliisopreno, polibutadieno, polibuteno, polisiloxano, policarbonatos, poliamidas, copolímeros de etilenvinil acetato, copolímeros de etileno-metacrilato, cloruro de polivinilo, poliestireno, poliésteres, polianhídridos, poliacrilonitrilos, polisulfonas, ésteres poliacrílicos, acrílicos, poliuretano y poliacetales, copolímeros y mezclas de ellos.
En otra forma de realización más, primero se mezclan los componentes secos en un mezclador como el Herschel y luego son alimentados a un formulador. Se puede usar un extrusor a tornillo sin fin Leistritz por ejemplo, o un mezclador Werner Pfleider para alcanzar una buena mezcla fundida a temperaturas desde 140ºC hasta 170ºC aproximadamente. La colada puede después o bien extruirse para formar por ejemplo una película o convertirse en pellets mediante enfriamiento con aire seco en una cinta transportadora vibratoria. Los pellets formados, los cuales contienen canales, pueden por ejemplo, ser luego o bien moldeados por inyección en forma de perlas, granos o co-inyectados con polipropileno como capa interior de un recipiente.
En otra forma de realización más, debido a que la composición de la presente invención puede ser típicamente más quebradiza que el polímero sin el material de liberación, el envase puede moldearse de forma que la parte interior del envase sea la composición de la presente invención, mientras que las partes exteriores estarían hechas con polímero puro o con la composición de la presente invención con un menor nivel de carga de material de liberación. Un envase con la parte interior hecha con la composición de la presente invención y la parte exterior hecha de polímero puro, por ejemplo, será típicamente no solo más duradero y menos quebradizo, sino que además actuará como una barrera que se oponga a la transferencia de humedad desde el exterior al interior del envase. De este modo se potencia la capacidad del material de liberación al exponerlo exclusivamente al interior del envase, en el cual se desea que se libere el material.
La composición de la presente invención tiene numerosas aplicaciones. Una aplicación es la fabricación de envases rígidos adecuados para contener volúmenes relativamente pequeños de productos tales como productos alimenticios y medicamentos. En muchos casos, estos tipos de productos deben ser transportados y almacenados en entornos controlados (por ejemplo, niveles de humedad y/o oxígeno reducidos). En otra forma de realización, la composición de la presente invención puede moldearse como una pieza empotrada para su inclusión dentro del interior del envase. Un ejemplo de un tipo de pieza empotrada es una tapa de cualquier forma adecuada. Aunque la pieza cumpliría su propósito simplemente al ser depositada en el interior del envase, también puede pegarse en una posición interior, de modo que se no se mueva por el espacio interior. En una forma de realización adicional, se prevé que puede conformarse y dimensionarse una tapa en forma disco para ser presionada para su ajuste en el fondo de un envase hecho con polímero.
En otra forma de realización, puede fabricarse un recubrimiento con la composición de la presente invención que tenga una superficie exterior sustancialmente acorde con la superficie interior del cuerpo del envase. Como el disco, el recubrimiento puede dimensionarse para que pueda ser presionado para su ajuste dentro del cuerpo de polímero, en el cual encaja bastante ceñido para prevenir el indeseado desacople del mismo. Alternativamente, en una forma de realización adicional, o bien la tapa o bien el recubrimiento pueden inicialmente ser construidos y dejados endurecer, y luego el cuerpo del envase puede construirse alrededor, de modo que la mayor capacidad de contracción del cuerpo del polímero que no contiene el material de liberación haga que el cuerpo del envase se contraiga apretadamente alrededor de la pieza o recubrimiento para que tampoco desencajen fácilmente. En una forma de realización adicional , la pieza empotrada en forma de tapa o recubrimiento puede ser sustancialmente comoldeada simultáneamente con el cuerpo de polímero del envase para que cada uno esté integralmente unido con el otro. En el caso de un proceso de comoldeo, las viscosidades de la pieza insertada cargada de desecante y del polímero del cuerpo del envase deberían ser típicamente aproximadamente iguales para facilitar la correcta y deseada ubicación de las dos fases de material líquido o fundido que se moldean juntas.
En otra forma de realización más, la composición de la presente invención puede usarse para formar láminas que se unen a otra lámina. En al menos una forma de realización, las láminas son laminadas eficazmente una con otra de manera que pueda colocarse una capa adyacente a la composición de la presente invención de un material que sea sustancialmente impermeable al aire y a la humedad. La hoja laminada podría usarse así para envolver un objeto que tenga que ser almacenado en un entorno controlado. Un medio por el cual el proceso de unión puede llevarse a cabo es a través de un procedimiento de extrusión térmica.
En cada una de las formas de realización de la presente invención descritas aquí, las ventajas y mejoras sobre los métodos más antiguos en el arte y las estructuras derivan del descubrimiento de la capacidad de crear canales interconectados a través de toda la composición de la presente invención de modo que puede construirse un cuerpo rígido con la composición de la presente invención a la vez que se expone el material de liberación al entorno. Además, el descubrimiento del empleo de un agente hidrófilo que también actúa como un puente de transferencia entre el exterior del cuerpo del polímero y el material de liberación colocado en el interior, mejora grandemente la capacidad de la estructura para eliminar rápidamente la propiedad deseada situada en el exterior de la estructura embebida, mientras que al mismo tiempo se aprovecha una mayor parte de las capacidades del material.
Una forma de realización de la presente invención incluye un proceso para producir la composición de la presente invención. En una forma de realización, el proceso comprende mezclar un polímero insoluble en agua y un agente hidrófilo. O bien antes de mezclar el agente hidrófilo o bien después de mezclar el agente hidrófilo, se añade el material de liberación al polímero para que el aditivo se distribuya uniformemente por el polímero y el agente hidrófilo se distribuya uniformemente por el polímero. A continuación, una vez que la composición ha solidificado, el resultado es que el agente hidrófilo forma canales interconectados en la composición a través de los cuales la propiedad deseada se transmite por el polímero hasta el material de liberación dentro de la composición. En otra forma de realización, el agente hidrófilo y el material de liberación se mezclan a fondo en forma de polvo seco, y luego la mezcla de polímero es fundida y conformada con la forma deseada mediante moldeo. Se forman canales interconectados en la composición a través de los cuales la propiedad deseada se transmite a través del polímero hasta el material de liberación en el interior de la composición.
En una forma de realización alternativa de la presente invención , la composición monolítica que comprende un polímero insoluble en agua, un agente hidrófilo y un material de liberación puede hacerse produciendo primero un sistema de dos fases que contenga el polímero insoluble en agua y el agente hidrófilo y luego sumergiendo el sistema de dos fases en una solución que contenga el material de liberación. Como resultado, el material de liberación es absorbido por la composición y resulta en una composición monolítica que consiste en al menos tres fases, comprendiendo el polímero insoluble en agua, el agente hidrófilo y el material de liberación. Debe entenderse que para los propósitos de la presente invención, sumergir incluye remojar, recubrir u otros métodos que resulten en una absorción del material de liberación por parte de la composición.
Un ejemplo específico consiste en: (1) mezclar el polímero insoluble en agua y el agente hidrófilo para producir una mezcla uniforme; (2) calentar la mezcla del paso (1) a una temperatura por encima del punto de fusión del agente hidrófilo; (3) enfriar la mezcla del paso (2) para dar la forma deseada al artículo; (4) sumergir el artículo conformado del paso (3) en una solución que contenga el material de liberación; (5) secar bajo condiciones apropiadas que no afecten negativamente a los materiales; y (6) moldear un artículo conformado que comprenda una composición monolítica que contenga el polímero insoluble en agua, el agente hidrófilo y el material de liberación.
Esta forma de realización alternativa puede ser apropiada para materiales que sean sensibles al calor, y que por tanto pueden no ser capaces de soportar las temperaturas requeridas para fundir el agente hidrófilo durante el procesamiento. Un ejemplo de tales altas temperaturas son las temperaturas a las que se llega en el paso de extrusión. Consecuentemente, los materiales de liberación pueden añadirse tras la extrusión y por lo tanto no estarán sometidos a altas temperaturas, las cuales podrían tener un efecto negativo sobre los materiales. Un ejemplo adicional de esta forma de realización alternativa trata acerca de la preparación de una solución para el material de liberación. En una forma de realización, se produce una solución acuosa del material de liberación.
En una forma de realización, la composición de la presente invención se usa para formar una tapa para su inclusión en un envase hecho de una sustancia barrera. En otra, la composición de la presente invención se usa para formar un recubrimiento para incluirlo dentro de un envase hecho de una sustancia barrera. En otra forma de realización más, la composición de la presente invención se usa para formar una lámina absorbente. La lámina absorbente puede combinarse opcionalmente con una lámina barrera hecha de una sustancia barrera para su uso como bobina de embalaje. En otra forma de realización, la composición de la presente invención se usa para formar una pieza absorbente para un envase.
Con relación a la figura 1 de los dibujos adjuntos de una forma de realización de la presente invención, se ilustra una pieza empotrada 20 hecha con la composición de la presente invención. Para los propósitos de esta descripción de la presente invención, las palabras "embeber" y "contener" se usan intercambiablemente para referirse a la inclusión de un agente desecante 30 en una matriz de polímero 25. La pieza empotrada tiene forma de tapa 55 que puede depositarse dentro del cuerpo de un envase 60 (figura 5) estableciendo así un envase 61 (figura 5) . Con relación a la figura 2 se muestra una vista de la sección transversal de la tapa 55 hecha de una mezcla de polímero que incluye al polímero insoluble en agua 25 uniformemente mezclado con el material de liberación 30 y el agente hidrófilo 35. En la ilustración de la figura 2 se muestra la composición de la presente invención solidificada de manera que se han formado los canales interconectados 45 a través de la composición, estableciendo caminos a través de la tapa solidificada 55. Como puede apreciarse en las figuras 1 y 2, dichos caminos terminan en las aperturas de canal 48 en la superficie exterior de la tapa 55.
La figura 3 ilustra la forma de realización de una tapa 55, similar en construcción y estructura a la tapa 55 de la figura 2, donde los canales interconectados son muy finos. Esto puede resultar del uso de poliglicoles como agente hidrófilo o del uso de un agente de acople (por ejemplo, un plastificante) junto con el agente hidrófilo. El agente de acople 50 puede favorecer la compatibilidad entre el polímero 25 y el agente hidrófilo 35. Esta compatibilidad mejorada se consigue mediante la reducción de la viscosidad de la mezcla, lo que promueve una mezcla más íntima de los dos compuestos 25, 35 que se oponen a su combinación en una solución uniforme. En la solidificación de la composición de la presente invención a la que se le ha añadido un agente de acople, los canales interconectados que se forman a través de ella tienen una mayor dispersión y una menor porosidad, estableciendo por tanto una mayor densidad de canales interconectados a través de la tapa 55. En una forma de realización, el mismo efecto ocurre fácilmente cuando se usa un poliglicol como agente hidrófilo debido a la comparabilidad general de los poliglicoles con materiales termoplásticos hidrófobos tales como las poliolefinas. Los canales interconectados se crean para proporcionar caminos para una transferencia controlada de la propiedad deseada desde el exterior de la tapa solidificada 55 a la posición interior donde el material de liberación embebido 30 está ligado.
Se cree que estos canales interconectados son necesarios debido al carácter hidrófobo del polímero 25, que se opone a la permeabilidad a su través y que por tanto actúa como barrera. Por esta razón, el polímero 25 en sí mismo es calificado como una sustancia barrera dentro de la que se puede embeber un material de liberación 30. Para exponer el material de liberación 30 embebido en el interior del polímero 25,no obstante, se proveen los canales interconectados 45. Sin estos canales interconectados 45, se cree que se liberarían cantidades relativamente pequeñas del material de liberación 30 embebido. Se cree además que estas pequeñas cantidades derivan del limitado número de partículas de material de liberación 30 que estarán expuestas a la superficie exterior del cuerpo conformado y de las muy pequeñas cantidades de material de liberación que serían capaces de pasar a través del polímero sustancialmente impermeable 25. Debido a estas características, el polímero insoluble en agua 25 es calificado una barrera aunque puede no ser completamente impermeable.
La figura 4 ilustra una forma de realización de la presente invención de una tapa 55 la cual se ha depositado en el interior del cuerpo de un envase 60, estableciendo así un envase de liberación 61. El cuerpo del envase 60 tiene una superficie interior 65 y está fabricada sustancialmente con la composición de la presente invención. De este modo, se impide que la propiedad a transferir sea transferida a través de una pared del envase 60 cuando el envase 60 está cerrado. Como puede verse en la figura 3, la tapa 55 se ha presionado para su ajuste en el fondo del envase 60. Se contempla que la tapa 55 puede ser meramente depositada en el envase 60 para un confinamiento holgado en dicho lugar, pero es preferiblemente acoplada al cuerpo del envase 60 de modo que se pegue la tapa 55 al envase 60. El acople entre la tapa 55 y el cuerpo del envase 60 está pensado para prevenir el desencajamiento y el movimiento relativo de la tapa 55 en dicho lugar. Esta unión puede lograrse mediante un apretamiento ajustado entre la tapa 55 y la superficie interior 65 del cuerpo 60, o puede unirse mecánicamente mediante adhesivos, puntillas, salientes o surcos que se extiendan alrededor de la tapa 55 para mantener la tapa 55 en su sitio. En otra forma de realización más se contempla que el cuerpo del envase 60 puede ser moldeado alrededor de la tapa 55 para que durante el proceso de curado del cuerpo del envase 60, el cuerpo 60 se contraiga alrededor de la tapa 55, causando así que los dos componentes ajusten. Este tipo de acoplamiento se puede lograr también en un proceso de comoldeo o un proceso de moldeo secuencial alcanzando los mismos resultados, debido a que la tapa 55 sufre una menor contracción que el polímero 25 del que está compuesto el cuerpo del envase 60.
La figura 5 ilustra un envase de liberación 61 hecho con la composición de la presente invención formado por una tapa 55 situada en el fondo del envase 60 similar a la configuración ilustrada en la figura 3, pero en el que la tapa 55 y cuerpo del envase 60 se comoldean de manera que se forma un cuerpo continuo 61 con una interfase menos marcada entre los componentes de la tapa 55 y el cuerpo 60.
La figura 6 ilustra conceptos similares a los de las figuras 3 y 4, no obstante, las proporciones de la tapa 55 se han extendido de manera que se forma un recubrimiento 70 que cubre una mayor parte de la superficie interior 65 del envase 61. El recubrimiento 70 no se localiza en la parte del fondo del cuerpo del envase 60, sino que tiene paredes que se extienden hacia arriba y cubren partes de las paredes del envase 61. Como la tapa 55, el recubrimiento 70 puede moldearse por separado y combinarse posteriormente con el cuerpo del envase 60 o puede comoldearse además como el cuerpo continuo mostrado en la figura 6.
Las figuras 7 y 8 ilustran una forma de realización de la invención en la cual se crea un material de liberación en forma de lámina de la presente invención 75 para su combinación con una lámina barrera 80. Las características de las láminas son similares a las descritas con respecto a la tapa 55, el recubrimiento 70 y el cuerpo del envase 60. Es decir, la figura 7 ilustra una forma de realización en la cual las dos láminas 75 y 80 se moldean separadamente y se combinan después para formar una bobina de embalaje con características de material de liberación en la superficie interior y características resistentes en la superficie exterior. La figura 8 ilustra una pieza formada mediante un proceso de comoldeo en la que la interfase entre la lámina 75 y la lámina barrera 80 es menos marcada que en la forma de realización de la figura 7. Este producto puede producirse mediante un proceso térmico de conformado. En tal proceso, la capa de polímero se funde y se conforma parcialmente en una lámina con el material de liberación 30 depositado en la parte superior de esa capa justo antes de ser presionado o extruido a través de una abertura en forma de rendija de la máquina de conformado térmico. Se contempla que las láminas separadas 75 y 80 de la figura 7 pueden unirse con un adhesivo u otro medio apropiado para formar un material estratificado con las dos láminas 75 y 80. Alternativamente, las láminas 75 y 80 pueden fabricarse mediante un proceso térmico de extrusión por medio del cual ambas láminas 75, 80 se fabriquen a la vez y , de hecho, se comoldeen juntas para conformar la forma de realización mostrada en la figura 8.
En otra forma de realización adicional de la presente invención, se conforma una tapa 55 con la mezcla para su inclusión en un envase 60 hecho de una sustancia barrera. En una forma de realización se deposita la tapa 55 dentro de un envase 60 fabricado con una sustancia barrera. De este modo se crea un envase 61. La tapa 55 puede ser acoplada con la superficie interior del cuerpo del envase 60 para que la tapa 55 quede fija con respecto al envase 60.
Alternativamente, puede moldearse alrededor de la tapa 55 un envase 60 hecho de una sustancia barrera para que al menos una parte de la tapa 55 se exponga al interior del envase 60. También puede comoldearse una tapa desecante 55 hecha de acuerdo con la presente invención con un envase 60 construido de una sustancia barrera para que al menos una parte de la tapa 55 quede expuesta al interior del envase 60.
En otra forma de realización, se puede fabricar un recubrimiento 70 con la mezcla 40 y luego se puede incluir dentro del envase 60 hecho de una sustancia barrera. El recubrimiento 70, normal pero no necesariamente, tiene la superficie exterior configurada para una unión ajustada con la superficie interior 65 del envase 60.
El recubrimiento 70 puede apretarse para una unión ajustada con el envase 60 para así crear un envase 61 en el que al menos la mayoría de la superficie interior 65 del envase esté cubierta por el recubrimiento 70.
El recubrimiento 70 puede hacerse con la mezcla 40 y luego puede moldearse un envase 60 construido con una sustancia barrera alrededor del recubrimiento 70 para que al menos una parte del recubrimiento 70 quede expuesta al interior del envase 60 y la mayoría de la superficie interior 65 del envase 60 quede cubierta por el recubrimiento 70.
Alternativamente, el recubrimiento 70 y el cuerpo del envase 60 pueden comoldearse juntos formando un cuerpo continuo.
La lámina absorbente 75 se combina con una lámina barrera 80 hecha de una sustancia barrera para uso como bobina de embalaje.
Las láminas 75, 80 pueden ser laminadas por extrusión térmica.
Opcionalmente puede añadirse a la mezcla un agente de acople para aumentar la compatibilidad de la mezcla del polímero 25 y el agente acanalante 35 aumentando así la dispersión de los canales dentro de la mezcla solidificada.
En otra forma de realización más de la presente invención, se proporciona un método para hacer un material de liberación en forma de envase 61. El método incluye el conformado de un envase 60 hecho de un material sustancialmente impermeable al aire y a la humedad, de manera que se crea una barrera frente al aire y la humedad entre el interior y el exterior del envase. Se fabrica una pieza para empotrar con la composición de la presente invención. Esta pieza empotrada tiene una superficie exterior configurada para una unión ajustada con al menos una parte de la superficie interior 65 del envase 60. La pieza a empotrar es instalada dentro del envase 60 para que al menos una parte de la superficie exterior de la misma encaje apretadamente con la superficie interior 65 del envase 60. El acoplamiento fija la pieza con respecto al envase 60 y se opone al desacople entre la pieza y el envase 60. La pieza se expone al interior del envase 60 para que libere la propiedad deseada. La pieza es presionada en el interior del envase 60 con suficiente fuerza para que la pieza encaje apretadamente dentro del envase 60 oponiéndose así a la desunión de dicho lugar. La pieza se dimensiona y se le da forma para que encaje ajustadamente en una posición receptora en el interior del envase para que sea retenida en dicha posición.
En otra forma de realización, la pieza se dimensiona y se le da forma de una tapa 55 que encaje ajustadamente en una posición receptora en la parte inferior del interior del envase 60 para que quede retenida en dicha posición.
En una forma de realización adicional, la pieza se configura en forma de recubrimiento 70 con una superficie exterior que se ajusta a la superficie interior 65 del envase 60 para que la mayoría de la superficie exterior del recubrimiento 70 esté unida ajustadamente con la superficie interior 65 del envase 60. El envase 60 y el recubrimiento 70 se configuran similarmente para que el interior 65 del envase 60 y el exterior del recubrimiento 70 encajen apretadamente entre ellos para evitar el desacople entre el recubrimiento 70 y el envase 60.
En otro ejemplo, el envase 60 puede moldearse con un plástico que sea sustancialmente impermeable y que por lo tanto se oponga a la transferencia de material de liberación a través del límite del envase 60 entre su exterior e interior. También, el recubrimiento 70 puede moldearse con la composición de la presente invención.
En otra forma de realización más, se proporciona un método para fabricar un material de liberación con forma de envase 61. Se fabrica un envase con un material sustancialmente impermeable al aire y a la humedad, estableciendo así una barrera entre el exterior y el interior del envase 60. Se fabrica una pastilla sustancialmente sólida o una tapa 55 con la composición de la presente invención 20, dimensionándose apropiadamente dicha pastilla 55 para encajar en el interior del envase 60. La pastilla 55 se deposita a continuación en el interior del envase 60, estableciendo por tanto un medio para liberar el material deseado del interior del envase 60 cuando el envase 60 se cierra alrededor de la pastilla 55.
En otra forma de realización de la presente invención se proporciona un método para fabricar un material de liberación con forma de embalaje. Se fabrica un forro, lámina o capa exterior 80 con una lámina de material sustancialmente impermeable al aire y a la humedad de manera que se crea una barrera entre los dos lados opuestos del forro. Se fabrica un forro, lámina o capa interior 75 con la composición de la presente invención 20 en uno de los lados del forro exterior 80. Se crea un envase alrededor de un producto u objeto al sellar el producto u objeto dentro del forro exterior impermeable 80 y con el forro interior con material de liberación 75 situado hacia el producto. Puede conformarse un laminado de material de liberación por succión a vacío, moldeando el forro exterior 80 y el forro interior 75 juntos para conformar el envase.
En una forma de realización de la presente invención se proporciona un material de liberación en forma de caja 61. Esta caja incluye un envase 60 hecho de un material sustancialmente impermeable al aire y a la humedad, de manera que se crea una barrera entre el exterior y el interior del envase 60. Se fabrica un recubrimiento 70 con la composición de la presente invención 20, de manera que el recubrimiento 70 tiene una superficie exterior configurada para un ajuste apretado con al menos una parte de la superficie interior 65 del envase 60. El recubrimiento 70 se introduce en el interior del envase 60 de manera que al menos una parte de la superficie exterior del recubrimiento ajuste íntimamente con la superficie interior 65 del envase 60. El ajuste fija el recubrimiento 70 con relación al envase 60 y se opone al desajuste entre el recubrimiento 70 y el envase 60.
En otra forma de realización de la presente invención, un material de liberación en la forma de una pieza empotrada para un envase cerrable 60, incluye una pieza empotrada hecha con la composición de la presente invención que se configura para colocarla dentro de un envase cerrable 60. La pieza empotrada 25 está hecha con la composición de la presente invención. La pieza empotrada 25 posee canales que se extienden desde su superficie exterior a su interior.
La presente invención se ilustrará con mayor detalle en los siguientes ejemplos específicos. Se entiende que estos ejemplos se dan como ilustración y no han de ser entendidos para limitar la descripción o reivindicaciones. Por ejemplo, aunque los siguientes ensayos fueron realizados a un 10% y 20% de humedad relativa y a 72ºF, la composición de la presente invención también se adapta a otras condiciones. Además, con estos ejemplos se pretende para demostrar adicionalmente que la presente invención posee canales interconectados y que los agentes hidrófilos residen en los canales interconectados. Todos los porcentajes en los ejemplos o en otro sitio de la especificación son porcentajes en peso, a menos que se especifique otra cosa.
Ejemplo 1
El propósito del siguiente ejemplo es demostrar que la composición de la presente invención posee canales interconectados sometiendo para ello los siguientes materiales a análisis de hinchamiento y pérdida de peso. Además, el siguiente ejemplo demuestra que la composición de la presente invención es capaz de liberar una sustancia (por ejemplo, polietilenglicol).
A. Preparación de muestras
Película #1
Una combinación de aproximadamente un 93% (w/w) de polipropileno (Exxon Chemicals, nombre comercial Escoreneypolypropilene 3505G) y aproximadamente 7% (w/w) de polietilenglicol (Dow Chemical, nombre comercial E-4500) fue suficientemente mezclada para dar una combinación uniforme. La combinación fue luego alimentada a un extrusor de tornillo sin fin Leistritz, a unas temperaturas comprendidas en dieciséis rangos entre aproximadamente 145ºC y aproximadamente 165ºC, a una velocidad de alimentación de aproximadamente 40 lb/h, con una velocidad del tornillo de 460 rpm y un dado de seis pulgadas. La composición extruida fue luego alimentada a través de una prensa en caliente de tres rodillos a temperaturas oscilando entre aproximadamente 85ºC y aproximadamente 92ºC para producir una película de aproximadamente 4 milésimas de pulgada.
Película #2
Una combinación de aproximadamente un 68% (w/w) de polipropileno (Exxon Chemicals, nombre comercial Escoreneypolypropilene 3505G), aproximadamente 12% (w/w) de polietilenglicol (Dow Chemical, nombre comercial E-4500) y aproximadamente un 20% (w/w) de un tamiz molecular desecante (Elf Atochem, nombre comercial Siliporiteymolecular sieve, 4 Angstrom) fue suficientemente mezclada para dar una combinación uniforme. La mezcla fue luego alimentada a un extrusor de tornillo sin fin Leistritz, a unas temperaturas comprendidas en dieciséis rangos entre aproximadamente 145ºC y aproximadamente 165ºC, a una velocidad de alimentación de aproximadamente 40 lb/h, con una velocidad del tornillo de 460 rpm y un dado de seis pulgadas. La composición extruida fue luego alimentada a través de una prensa en caliente de tres rodillos a temperaturas oscilando entre aproximadamente 85ºC y aproximadamente 92ºC para producir una película de aproximadamente 4 milésimas de pulgada.
Película #3
Una combinación de aproximadamente un 34,88% (w/w) de polipropileno (Exxon Chemicals, nombre comercial Escoreneypolypropilene 3505G), aproximadamente 11,96% (w/w) de polietilenglicol (Dow Chemical, nombre comercial E-4500), aproximadamente un 52,82% (w/w) de un tamiz molecular desecante (Elf Atochem, nombre comercial Siliporiteymolecular sieve, 4 Angstrom) y aproximadamente un 0,34% (w/w) de un colorante gris fue suficientemente mezclada para dar una combinación uniforme. La mezcla fue luego alimentada a un extrusor de tornillo sin fin Leistritz, a unas temperaturas comprendidas en dieciséis rangos entre aproximadamente 145ºC y aproximadamente 165ºC, a una velocidad de alimentación de aproximadamente 50 lb/h, con una velocidad del tornillo de 460 rpm y un dado de seis pulgadas. La composición extruida fue luego alimentada a través de una prensa en caliente de tres rodillos a temperaturas oscilando entre aproximadamente 85ºC y aproximadamente 92ºC para producir una película de aproximadamente 4 milésimas de pulgada.
B. Análisis de hinchamiento y de pérdida de peso
Se cortaron discos circulares (OD 1,1 cm) de las tres muestras. Se anotó el peso seco inicial de cada muestra. A continuación las muestras se incubaron en 2,0 ml de agua destilada y se dejaron agitando a temperatura ambiente. Periódicamente, en los días 1, 2, 3 y 34 , se sacaron los discos , se secó su superficie con papel secante y se pesaron para determinar el grado de hinchamiento. En cada uno de estos momentos, el agua destilada fue renovada para mantener una baja concentración de material de liberación en la capa límite. Al final del estudio, las muestras se liofilizaron para eliminar el agua y se pesaron para determinar la pérdida de masa. La figura 9 es una gráfica del resultado del análisis. El porcentaje de hinchamiento se define como el peso húmedo en determinado tiempo (t), dividido por el peso inicial seco (cero) y multiplicado por cien. "Seco" indica el peso final de la muestra liofilizada tras los 34 días de incubación.
La figura 9 muestra como la Película #1 no se hinchó ni perdió peso durante el transcurso de los 34 días. Por ello, se cree que este resultado muestra que el polietilenglicol (es decir, el agente hidrófilo) estaba completamente atrapado en el polipropileno (es decir, el polímero insoluble en agua). La Película #2 ganó aproximadamente un 3% de su peso inicial al hincharse y perdió aproximadamente un 9% de su peso inicial al final del período de incubación de 34 días. La Película #3 ganó aproximadamente un 6% de su peso inicial y perdió aproximadamente un 8% de su peso inicial al final del período de incubación de 34 días. Estos resultados demuestran que existen canales interconectados entre el exterior y el interior de la composición de la presente invención, ya que el agua penetró en las Películas #2 y #3 y una parte sustancial del componente soluble en agua (por ejemplo, polietilenglicol) de las Películas #2 y #3 se extrajo del polímero.
Ejemplo 2
El propósito del siguiente ejemplo es demostrar que la composición de la presente invención posee dos fases separadas, consistiendo en un polímero insoluble en agua y un agente hidrófilo.
A. Preparación de las muestras
Película #4
Se alimentó polipropileno al 100% (Exxon Chemicals, nombre comercial Escoreneypolypropylene 3505 G) a través de un extrusor de tornillo sin fin Leistritz a temperaturas comprendidas en dieciséis rangos entre aproximadamente 145ºC y aproximadamente 165ºC, a una velocidad de alimentación de aproximadamente 40 lb/h, con una velocidad de tornillo de 460 rpm y un dado de seis pulgadas. La composición extruida fue luego alimentada a una prensa caliente de tres rodillos a temperaturas oscilando entre aproximadamente 85ºC y aproximadamente 92ºC para producir una película de aproximadamente cuatro milésimas de pulgada.
Película #5
Una combinación de aproximadamente 88% (w/w) de polipropileno (Exxon Chemicals, nombre comercial Escoreneypolypropylene 3505 G) y aproximadamente 12% (w/w) de polietilenglicol (Dow Chemical, nombre comercial E-4500) fue suficientemente mezclada para producir una combinación uniforme. La mezcla fue después alimentada a un extrusor de tornillo sin fin Leistritz a temperaturas comprendidas en dieciséis rangos entre aproximadamente 145ºC y aproximadamente 165ºC, a una velocidad de alimentación de aproximadamente 40 lb/h, con una velocidad de tornillo de 460 rpm y un dado de seis pulgadas. La composición extruida fue luego alimentada a una prensa caliente de tres rodillos a temperaturas oscilando entre aproximadamente 85ºC y aproximadamente 92ºC para producir una película de aproximadamente cuatro milésimas de pulgada.
Película #7
Una combinación de aproximadamente un 68% (w/w) de polipropileno (Exxon Chemicals, nombre comercial Escoreneypolypropylene 3505 G), aproximadamente un 12% (w/w) de polietilenglicol (Dow Chemical, nombre comercial E-4500) y aproximadamente un 20% de un tamiz molecular desecante (Elf Atochem, nombre comercial Siliporiteymolecular sieve, 4 Angstrom) fue suficientemente mezclada para producir una combinación uniforme. La mezcla fue después alimentada a un extrusor de tornillo sin fin Leistritz a temperaturas comprendidas en dieciséis rangos entre aproximadamente 145ºC y aproximadamente 165ºC, a una velocidad de alimentación de aproximadamente 12 lb/h, con una velocidad de tornillo de 460 rpm y un dado de seis pulgadas. La composición extruida fue luego alimentada a una prensa caliente de tres rodillos a una temperatura de aproximadamente 105ºC para producir una película de aproximadamente cuatro milésimas de pulgada.
B. Análisis térmico empleando calorimetría diferencial de barrido ("DSC")
Las muestras de película procesadas fueron analizadas empleando un Perkin Elmer DSC 7 equipado con un controlador térmico TAC 7DX. Los datos fueron analizados con el programa Pyris de Perkin Elmer (versión 2.01). Las muestras fueron calentadas desde -50ºC a 250ºC, a una velocidad de 10 o 15ºC/min, luego enfriadas a la misma velocidad y luego calentadas de nuevo a 250ºC a la misma velocidad. La siguiente tabla muestra los datos recogidos con la DSC. El dato del punto de fusión se da como el punto de fusión pico (ºC) y también se da la entalpía (DH, J/g) para la pendiente del primer calentamiento (1º) y la pendiente del segundo calentamiento (2º). La columna que se refiere a las Figuras 10 a 18 indica las salidas gráficas de la DSC que corresponden a los datos de la tabla. Puesto que las muestras sólo se calientan hasta 250ºC, el tamiz molecular en las muestras de Película #2, #3 y #7 no se fundió y por tanto no se anotó ningún dato de su punto de fusión.
Muestra Figura # Pico PEG °C PEG \DeltaH J/g Pico PP °C PP \DeltaH J/g
100% Polietilenglicol Fig 10 1° 63.808 190.362 Ninguno Ninguno
Película #4 Fig 11 1° Ninguno Ninguno 162.700 78.462
2º Ninguno Ninguno 157.200 96.123
Película #5 Fig 12 1º Ninguno 22.253 161.700 80.524
2º Ninguno 20.361 157.366 79.721
Película #6 Fig 13 1° Ninguno Ninguno 159.366 42.385
2° Ninguno Ninguno 160.033 42.876
Película #7 Fig 14 1° 56.366 19.460 162.200 70.073
2º 57.200 17.094 156.866 58.038
Película #2 Fig 15 1° 58.554 20.845 163.062 60.577
[pre-incubación] 2º 58.779 16.037 157.783 53.706
Película #2 Fig 16 1° 55.804 0.379 163.062 86.215
[post-incubación] 2º 57.529 0.464 158.533 67.949
Película #3 Fig 17 1° 59.308 18.849 162.562 40.291
[pre-incubación] 2º 56.529 10.122 158.283 24.980
Película #3 Fig 18 1º 55.554 0.138 160.562 46.931
[post-incubación] 2º Ninguno Ninguno 156.033 26.081
La muestra de polietilenglicol al 100% exhibe un solo punto de fusión a 63ºC, mientras que la Película #4 de polipropileno al 100% tiene un punto de fusión de 157ºC. La Película #5 mostró sendos máximos a 58ºC (polietilenglicol) y 157ºC (polipropileno), lo cual indica que los dos polímeros forman dos fases separadas. Si los polímeros no formasen fases separadas sino mezcladas, los picos no se darían a las misma temperaturas de fusión de los polímeros puros, sino desplazados. La Película #6 muestra un único máximo a 160ºC distinto de el del polipropileno. Los tamices moleculares no se funden en este rango de temperatura, ni afectan la temperatura de fusión del polipropileno puro. La Película #7 muestra de nuevo dos máximos distintos: uno para el polietilenglicol a 57ºC y otro para el polipropileno a 157ºC, indicando que en la mezcla de tres componentes, todos constituyen fases separadas.
Las muestras de Películas #2 y #3 fueron parte del análisis de hinchamiento y pérdida de peso presentado en el Ejemplo 1. De nuevo, fueron evidentes dos máximos distintos: uno para el polietilenglicol a 59ºC y otro para el polipropileno a 158ºC, señalando que en la mezcla de tres componentes, todos forman fases separadas. De cualquier manera, cuando la película fue incubada en agua durante 34 días a temperatura ambiente (Película #2: post-incubación) y sometida a ensayo DSC, las posiciones de los máximos permanecieron iguales, indicando que los componentes aún formaban fases separadas. Sin embargo, el área del máximo del polietilenglicol (señalado por delta H, entalpía) se vio reducida en gran medida. Este resultado indicó que el polietilenglicol se había extraído por la prolongada incubación en agua. También, el resultado proporcionó una confirmación adicional de los datos de pérdida de peso presentados en el Ejemplo 1 y demostró que el componente polietilenglicol fue en su mayor parte extraído por medio de los canales interconectados en el seno de la matriz de polipropileno.
La muestra de Película #3 mostró el mismo efecto que la muestra de Película #2. El máximo de delta H del polipropileno no fue detectable (Película #3: post-incubación), demostrando una casi completa extracción del polietilenglicol durante la incubación en agua. Esto confirmó el resultado de pérdida de peso del Ejemplo 1, en el cual la misma película perdió aproximadamente un 8% de su peso inicial. El porcentaje de polietilenglicol de la muestra era aproximadamente un 12% (w/w).
Además, el análisis de transición vítrea (T_{g}) de los datos de la DSC de las muestras de la presente invención también demuestra que el polímero insoluble en agua y el material existen como fases separadas. El polipropileno puro muestra una T_{g} de aproximadamente -6ºC, mientras que el polietilenglicol puro muestra una T_{g} de aproximadamente -30ºC. Los datos de la DSC de la Película #5 muestran dos T_{g} distintas, que corresponden a los respectivos polímeros (-6ºC para el polipropileno y -30ºC para el polietilenglicol) y por tanto, indica además, que los dos componentes son fases separadas.
Ejemplo 3
El propósito del siguiente ejemplo es demostrar que la composición de la presente invención posee canales interconectados y el material absorbente de agua entremezclado con el agente hidrófilo.
A. Metodología del microscopio electrónico de barrido ("SEM")
Las propiedades estructurales de las películas fueron visualizadas empleando un microscopio Hitachi S-2700 operando con un voltaje de aceleración de 8 kV para minimizar el daño por irradiación. Cada muestra de película fue proyectada en tres perspectivas: 1) la superficie de la película; 2) la sección transversal de la película fracturada (0º) y 3) la sección transversal de la película fracturada a 90º con respecto a la orientación #2 (90º). Las muestras de películas pre-incubadas fueron directamente metalizadas con una capa de 5-10 nm de oro-paladio con un Polaron Instruments Sputter Coater E5100. Las muestras post-incubadas fueron incubadas a temperatura ambiente durante 24 horas en 10 ml de etanol al 70% (w/w) con agitación. El etanol fue desechado y las muestras se secaron al aire durante toda la noche. Las muestras fueron después congeladas y liofilizadas durante toda la noche para eliminar cualquier humedad residual y después se metalizaron.
B. Morfología de las muestras de películas
Las figuras 19a-c son microfotografías electrónicas de barrido de muestras de Película #4 - polipropileno al 100%. Las figuras 19a-c ilustran que un polímero insoluble en agua tiene normalmente una morfología densa y homogénea, esencialmente sin porosidad. En la Figura 19a se muestra la superficie exterior. La Figura 19a muestra una superficie exterior que es densa y sustancialmente no porosa. En la Figura 19b se muestra la vista de la sección transversal con un aumento de 200 veces. La Figura 19b muestra regiones laminares del polímero que se revelaron con la fractura frágil de la película. En la Figura 19c se muestra otra vista de la sección transversal con un aumento de 1000 veces. La Figura 19c muestra una morfología densa y fibrilar.
Las figuras 20a-c son microfotografías electrónicas de barrido de muestras de película #5 - aproximadamente 88% de polipropileno y 12% de polietilenglicol. Las figuras 20a-c ilustran que un sistema de dos fases consistiendo esencialmente en un polímero insoluble en agua y un agente hidrófilo tiene una morfología heterogénea con una densa matriz fibrilar entremezclada con regiones de estructuras laminares que corresponden al polietilenglicol. Las figuras 20a-c además muestran vacíos entre las estructuras laminares y fibrilares que son canales y están orientados en la misma dirección. En la Figura 20a se muestra la superficie exterior con un aumento de 1000 veces. La figura 20a muestra una superficie exterior densa y mostrando sustancialmente ninguna porosidad. En la Figura 20b se muestra la vista de la sección transversal con un aumento de 2500 veces. La Figura 20b muestra las regiones fibrilares del polímero recubiertas con filamentos laminares de polietilenglicol. La Figura 20c es una vista de la sección transversal de la muestra de película #5 fracturada en ángulo perpendicular y con un aumento de 1500 veces. La Figura 20c muestra la matriz fibrilar de polipropileno entremezclada con cilindros sólidos y amorfos de polietilenglicol.
Las figuras 21a-c son microfotografías electrónicas de barrido de muestra de película #6 - aproximadamente un 50% de polipropileno y un 50% de tamiz molecular. Las figuras 21a-c ilustran una típica matriz homogénea densa y los tamices moleculares discretos pueden verse sólo ocasionalmente y están profundamente empotrados en el polímero a pesar de la alta carga de tamices moleculares. La Figura 21a muestra la superficie exterior con un aumento de 1000 veces cubierta con largos canales que miden 5-30 micras. El contorno de los tamices moleculares (1-10 micras) puede verse empotrado bajo la superficie del polímero. En la Figura 21b se muestra la vista de la sección transversal con un aumento de 200 veces. La Figura 21b muestra regiones laminares del polímero y una apariencia granular debido a la alta carga de tamices moleculares. La figura 21c es una vista de la sección transversal con un aumento de 1500 veces y muestra una morfología densa, sustancialmente sin porosidad y muchas pequeñas partículas empotradas en el polímero.
Las figuras 22a-d son microfotografías electrónicas de barrido de muestras de película #3 - aproximadamente 52% de tamiz molecular, aproximadamente 34% de polipropileno y aproximadamente 12% de polietilenglicol. Las figuras 22a-d muestran un sistema de tres fases con una morfología altamente porosa. La figura 22a muestra con un aumento de 500 veces la superficie exterior que está recubierta con largos canales que miden 5-30 micras, y que está rellena con numerosas partículas discretas de tamiz molecular. En la Figura 22b se muestra una vista de la sección transversal con un aumento de 350 veces. La figura 22b muestra una morfología muy porosa con largos canales que discurren en la orientación de la fractura. La figura 22c es una vista de la sección transversal en una orientación perpendicular con un aumento de 350 veces y que parece mostrar orificios. La figura 22 tiene aumento mayor - 1500 veces. La figura 22d muestra canales que contienen tamices moleculares discretos así como aglomerados de muchos tamices empotrados en el polietilenglicol. Consecuentemente, basándose en la Figura 22b, se cree que los orificios vistos en las Figuras 22b y 22c son posiciones de las que los tamices moleculares se han desprendido durante la fractura para la preparación del SEM. En conclusión, los Ejemplos 1, 2 y 3 confirman adicionalmente la teoría de la formación los canales interconectados. Puesto que, en una forma de realización, el proceso comienza a una temperatura en la cual el agente hidrófilo está en forma líquida mientras que el polímero insoluble en agua está en forma sólida, se cree que el tercer componente (por ejemplo, el tamiz molecular) interactúa con el agente hidrófilo líquido. Consecuentemente, se cree que, en este momento, se forman los canales interconectados , ya que el agente hidrófilo fluye fácilmente y llena los huecos entre el polímero sólido insoluble en agua y los tamices moleculares. Conforme el proceso continúa y la temperatura aumenta, el polímero insoluble en agua se funde, y por tanto, la composición se hace más uniforme.
Ejemplo 4
El propósito del siguiente ejemplo es demostrar las propiedades de absorción de agua de las composiciones de la presente invención. Se prepararon muestras de película con condiciones de procesamiento similares a las de la película #1, con aproximadamente un 50% (w/w) de tamiz molecular [4 Angstrom], aproximadamente un 12% (w/w) de polietilenglicol y aproximadamente un 38% (w/w) de polipropileno y se evaluó su capacidad de adsorción de humedad con respecto a su peso total empleando el siguiente método de ensayo: a) se austó una cámara climática a 72ºF y un 10% de humedad relativa ("Rh") y otra cámara se ajustó a 72ºF y un 20% Rh; b) se pesó el plato y se anotó el peso; c) se taró la escala para eliminar el peso del plato de la balanza; d) se añadió la película al plato pesado; e) se pesó el material y se anotó el peso; f) se introdujo el plato pesado con la muestra en la cámara climática; g) se dejó la muestra en la cámara durante el tiempo deseado; h) después de que se alcanzara el tiempo deseado se sacó el plato con la muestra y se pesó de nuevo y se anotó el peso; y i) el porcentaje de humedad ganado por gramo de tamiz molecular se calculó con: (Aumento de peso total de la muestra/Peso de tamiz molecular en la muestra)·100. Los resultados se presentan en las Figuras 23a [10% Rh] y 23b [20% Rh]. El porcentaje máximo teórico de humedad ganado por peso de un tamiz molecular de 4 Angstrom es de un 24% a un 25%. Las Figuras 23a y 23b demuestran la alta velocidad de transferencia (por ejemplo, velocidad de absorción de humedad) de la presente invención.

Claims (15)

1. Una composición monolítica que contenga los siguientes componentes:
(a)
un polímero con una solubilidad en agua por debajo de 0,1% en peso a 25ºC y presión atmosférica.
(b)
Un agente acanalante, el cual forme canales que actúen como canales de comunicación y transferencia a través del polímero; y
(c)
Un material de liberación.
2. Una composición monolítica como la reivindicada en la Reivindicación 1, donde la composición conste al menos de tres fases.
3. La composición de la Reivindicación 1 o Reivindicación 2, donde el polímero sea un material termoplástico.
4. La composición de la Reivindicación 1, donde el polímero se seleccione de los grupos que consisten en poliolefinas, policarbonatos y poliamidas.
5. La composición de la Reivindicación 1, donde el agente acanalante se seleccione de los grupos que consisten en poliglicoles, alcoholes polietilenvinílicos, glicerina, alcohol polivinílico, EVOH, pentaeritritol, polivinilpirrolidina, vinilpirrolidona, poli(N-metilpirrolidona), glucosa, fructosa, manitol, dextrina y almidón hidrolizado.
6. Una composición como la reivindicada en la Reivindicación 1 que esté en forma de artículo conformado.
7. La composición de la Reivindicación 6, donde el artículo conformado se seleccione de los grupos que consisten en láminas, películas, pellets y perlas.
8. Una composición como la reivindicada en cualquiera de las Reivindicaciones de la 1 a la 7, donde el material de liberación se seleccione de entre una fragancia, sabor o fuente de perfume; un ingrediente biológicamente activo; un inhibidor de la corrosión; un agente de maduración; y un agente productor de olor.
9. Una composición como la reivindicada en la Reivindicación 8, donde el material de liberación sea un antimicrobiano.
10. Una composición como la reivindicada en la Reivindicación 8, donde el material de liberación sea una medicina aromática.
11. Una composición como la reivindicada en cualquiera de las Reivindicaciones de la 1 a la 10, donde el material de liberación esté en forma de partículas.
12. Una composición como la reivindicada en cualquiera de las Reivindicaciones de la 1 a la 11, donde el material de liberación esté presente en cantidades del 10% al 60% en peso con respecto al polímero.
13. Una composición como la reivindicada en cualquiera de las Reivindicaciones de la 1 a la 12, donde el agente acanalante sea un poliglicol.
14. Una composición como la reivindicada en cualquiera de las Reivindicaciones de la 1 a la 13, donde el agente acanalante sea calentado por encima de su punto de fusión durante su procesamiento para producir la composición.
15. Un método para producir la composición de cualquiera de las Reivindicaciones de la 1 a la 14, comprendiendo:
(a)
Combinar de un polímero insoluble en agua y un agente acanalante, donde el polímero y el agente no sean mutuamente solubles.
(b)
Mezclar el polímero y el agente.
(c)
Calentar la mezcla de polímero y agente por encima del punto de fusión del agente.
(d)
Añadir un material de liberación.
(e)
Mezclar los componentes del paso (d); y
(f)
Enfriar la composición.
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