ES2286385T3

ES2286385T3 - Recipientes biodegradables o que pueden convertirse en compost.

Info

Publication number: ES2286385T3
Application number: ES03250183T
Authority: ES
Inventors: Joe A. Bowden; Christine C. Johnston
Original assignee: New Ice Ltd
Current assignee: New Ice Ltd
Priority date: 2002-01-11
Filing date: 2003-01-13
Publication date: 2007-12-01
Anticipated expiration: 2023-01-13
Also published as: DE60313679T2; SI1327663T1; SG139561A1; PT1327663E; US7967904B2; DE60313679D1; CA2472610C; JP2009079231A; AU2003200086B2; AU2003205095A8; CN100402593C; KR20030061675A; WO2003059756A3; TWI285585B; US20060255507A1; NZ523615A; US6878199B2; TW200400856A; US7083673B2; ATE361945T1

Abstract

Un procedimiento para formar un material biodegradable que comprende: (a) formar una suspensión de almidón pregelificado, "pregel", producida a partir de aproximadamente el 2-15% de almidón de patata en peso del pregel, y aproximadamente el 75-95% de agua en peso del pregel de tal manera que la suspensión pregelificada se mantiene a temperaturas entre 0-60ºC; (b) mezclar juntas fibras de madera o harina de madera que tienen una proporción de aspecto entre aproximadamente 1:2 y 1:8, una suspensión de almidón pregelificado producida a partir de aproximadamente el 15% de almidón de maíz en peso del pregel y aproximadamente el 85% de agua en peso del pregel, y un almidón nativo para formar una mezcla homogénea; (c) añadir a la suspensión de almidón pregelificado la mezcla homogénea para formar una composición moldeable homogénea final; y (d) moldear la composición moldeable homogénea con calor para formar un material biodegradable.

Description

Recipientes biodegradables o que pueden convertirse en compost.

Campo de la invención

Esta solicitud está en el campo de recipientes biodegradables y en particular que pueden convertirse en compost que pueden contener artículos en condiciones secas, húmedas o mojadas. Los productos se basan en composiciones de almidón novedosas que pueden formar un gel hidratado a temperaturas bajas, por ejemplo, entre 0-60ºC, preferiblemente entre 0-40ºC.

Antecedentes de la invención

Materiales tales como papel, cartón, plástico, poliestireno e incluso metales se usan actualmente en una cantidad enorme en la fabricación de artículos tales como recipientes, separadores, divisores, cubiertas, tapas, latas, y otros materiales de envasado. La tecnología de tratamiento y envasado moderna permite que se almacenen, envasen, y envíen un amplio intervalo de artículos líquidos y sólidos en materiales de envasado mientras se protegen de elementos dañinos, tales como gases, humedad, luz, microorganismos, parásitos, choque físico, fuerzas de triturado, vibración, fugas, o derrames. Muchos de estos materiales se caracterizan como desechables, pero en realidad tienen poca biodegradabilidad funcional, si tienen alguna. Para muchos de estos productos, el tiempo para su degradación en el medio ambiente puede extenderse décadas o incluso siglos.

Cada año, más de 100 mil millones de latas de aluminio, miles de millones de botellas de vidrio, y miles de toneladas de papel y plástico se usan en el almacenamiento y dispensación de refrescos, zumos, comidas tratadas, cereales, cerveza y otros productos. Sólo en los Estados Unidos, se consumen aproximadamente 5,5 millones de toneladas de papel cada año en materiales de envasado, lo que representa sólo aproximadamente el 15% de la producción de papel nacional anual total.

Los materiales de envasado (por ejemplo, papel, cartón, plástico, poliestireno, vidrio, o metal) son todos, en grados variables, dañinos para el medio ambiente. Por ejemplo, la fabricación de productos de poliestireno implica el uso de una variedad de productos químicos y materiales de partida peligrosos, tales como benceno (a mutágeno conocido y una probable sustancia cancerígena). También se han usado clorofluorocarbonos (o "CFC") en la fabricación de productos de poliestireno "soplados" o "expandidos". Los CFC se han relacionado con la destrucción de la capa de ozono.

Debido a las preocupaciones medioambientales generalizadas, ha habido presión significativa sobre las empresas para interrumpir el uso de productos de poliestireno a favor de materiales más seguros desde el punto de vista del medio ambiente. Algunos grupos han estado a favor del uso de productos tales como papel u otros productos fabricados a partir de pulpa de madera. Sin embargo, sigue habiendo inconvenientes en el uso único de papel debido a la enorme cantidad de energía que se requiere para producirlo. Todavía existe una fuerte necesidad de encontrar materiales nuevos, fácilmente degradables que cumplan con las normas de rendimiento necesarias.

La degradabilidad es un término relativo. Algunos productos que parecen degradarse simplemente se rompen en partes muy pequeñas. Estas partes son difíciles de ver, pero todavía pueden tardar décadas o siglos en desintegrarse realmente. Otros productos se fabrican a partir de materiales que experimentan una descomposición más rápida que los productos no biodegradables. Si la velocidad de esta degradación es tal que el producto se degradará en un periodo inferior a aproximadamente 24 días en condiciones medioambientales normales, se dice que el producto puede convertirse en compost. El logro de productos fabricados a partir de materiales que pueden convertirse en compost que también cumplen una variedad de necesidades, tales como recipientes para productos en condiciones húmedas o mojadas, ha planteado un reto significativo.

Una solución ha sido fabricar materiales de envasado a partir de láminas horneadas, comestibles, por ejemplo, obleas o crepés elaborados a partir de una mezcla de agua, harina y un agente leudante. Aunque las láminas comestibles pueden prepararse en forma de bandejas, conos y tazas que se descomponen fácilmente, plantean varias limitaciones. Por ejemplo, puesto que se añaden grasas o aceites a la mezcla para permitir la eliminación de la lámina del molde para horneado, la oxidación de estas grasas provoca que las láminas comestibles se pongan rancias. En general las láminas comestibles son muy quebradizas y demasiado frágiles para sustituir a la mayoría de artículos fabricados a partir de materiales convencionales. También son demasiado sensibles a la humedad y pueden llenarse de moho o descomponerse fácilmente antes de, o durante, su uso previsto.

El almidón es un material abundante, económico y renovable que se encuentra en una gran variedad de fuentes vegetales, tales como cereales, tubérculos y frutas. En muchos casos, se desecha el almidón como un producto secundario no deseado del tratamiento de alimentos. El almidón es fácilmente biodegradable y no permanece en el entorno durante un periodo significativo tras su eliminación. El almidón también es un nutriente, que facilita su degradación y eliminación del entorno.

Debido a la naturaleza biodegradable del almidón, ha habido muchos intentos para incorporarlo dentro de una variedad de materiales. El almidón se ha incorporado dentro de composiciones de múltiples componentes en diversas formas, incluyendo como carga y como aglutinante, así como se ha usado como un constituyente en combinaciones de polímeros termoplásticos.

El almidón puede usarse como un aglutinante o adhesivo para adherir juntos constituyentes sólidos para formar una mezcla heterogénea de diferentes componentes. En algún momento antes de o durante la fase de moldeo, el almidón se disuelve o se gelatiniza normalmente en un disolvente apropiado, tal como agua, de modo que el almidón se vuelve un material fluido dentro del que pueden dispersarse los otros componentes. Puesto que el almidón nativo tiene un punto de fusión que se acerca a su temperatura de descomposición, es necesario añadir líquidos o disolventes polares para dejar fundirse, solvatarse o de otro modo licuarse el almidón para dar un estado plástico a una temperatura que es segura por debajo de su temperatura de descomposición. Con la resolidificación del almidón gelatinizado, normalmente mediante la eliminación de suficiente agua por evaporación de modo que el almidón recristaliza o se seca de otro modo, el almidón forma una matriz de unión sólida o semisólida que puede unir el resto de los componentes juntos. Aunque muchos han intentado durante años perfeccionar una combinación de almidón que proporcionara un material que no daña el medioambiente mientras que, al mismo tiempo, sea económico de fabricar, tal combinación no se ha logrado todavía.

Todavía existe una necesidad en la técnica de proporcionar un producto que puede convertirse totalmente en compost que sea fuerte, que no sea propenso a moho o plagas, y que pueda fabricarse fácilmente y de manera económica. Además, existe una necesidad para desarrollar un procedimiento robusto para desarrollar productos que pueden convertirse en compost que puedan usarse para contener un material seco, mojado o húmedo en un intervalo de temperaturas.

La publicación PCT número WO 99/02598, presentada por Business Promotions, Inc., describe un procedimiento para fabricar un producto biodegradable para su uso como un recipiente para productos alimenticios, incluyendo líquidos calientes y fríos. El producto se fabrica a presión y calor en un molde, basado en un material básico realizado a partir de harina que comprende amilosa derivada de una plata de cultivo comestible, harina de madera, cera natural y agua. El material básico está constituido sustancialmente por un granulado húmedo que comprende 50-250 partes en peso de harina, 10-85 partes en peso de harina de madera, 2-30 partes en peso de cera natural y 50-250 partes en peso de agua.

La patente europea 0773721B1 concedida a Coöperatieve Verkoop describe compuestos realizados a partir de una suspensión de almidón y un revestimiento de cera, que se hornea dentro de un molde base. El revestimiento se realiza a partir de una composición de cera que comprende al menos el 50% de cera y que tiene una temperatura de fusión de al menos 40ºC. La composición de almidón se realiza preferiblemente mediante un procedimiento que incluye el 5-75% de un derivado de almidón que tiene una capacidad de hinchamiento reducida a temperaturas elevadas cuando se compara con almidón nativo.

La publicación PCT número WO 01/60898, presentada por Novamont describe productos tales como láminas de espesores y perfil diferentes basadas en almidón desestructurado o complejado, que son biodegradables. En particular, la patente reivindica productos parcialmente terminados, por ejemplo un material de láminas de espuma, que comprende almidón desestructurado o complejado espumado como una fase continua, que tiene una densidad entre 20 kg/m^{3} y 150 kg/m^{3}, dimensiones de células en un intervalo entre 25 \mum y 700 \mum con una distribución de células de manera que el 80% de ellas tienen una dimensión entre 20 \mum y 400 \mum.

La patente estadounidense número 6.451.170 concedida a Cargill, Inc. describe composiciones de almidón mejoradas de almidón catiónico reticulado, usado en el procedimiento de fabricación de papel. La patente 170 reivindica el siguiente procedimiento de fabricación de papel: 1) proporcionar un componente de almidón cationizado reticulado que tiene una viscosidad de la pasta en caliente en el intervalo desde aproximadamente 200 cps hasta aproximadamente 3000 cps medida en un viscosímetro Brookfield a aproximadamente 95ºC usando un husillo número 21; 2) cocer una primera parte del componente de almidón para generar un componente de almidón cocido a una temperatura de cocción promedio por debajo de 165,5ºC durante un periodo de tiempo; 3) deshidratar una pasta de papel (incluyendo la pasta de papel: (i) fibras celulósicas en una suspensión acuosa, (ii) partículas inorgánicas que comprenden al menos el 50 por ciento en peso de partículas que tienen un tamaño de partícula promedio no superior a 1 micrómetro, y (iii) el componente de almidón cocido); y 4) ajustar la tasa de deshidratación cociendo una segunda parte del componente de almidón a una temperatura promedio de al menos -12,2ºC diferente a la primera temperatura de cocción. La cuarta etapa en el procedimiento de fabricación de papel puede incluir también ajustar la retención del primer paso durante la deshidratación cociendo una segunda parte de la composición de almidón a una temperatura promedio de al menos -12,2ºC diferente a la primera temperatura de cocción.

La patente estadounidense número 5.122.231 concedida a Cargill, Inc. describe un nuevo almidón reticulado catiónico para su uso en la fabricación de papel en el sistema de extremo húmedo de una máquina de papel usando un acabado neutro o alcalino. La patente '231 reivindica procedimientos para aumentar la capacidad de carga del almidón en un procedimiento de fabricación de papel en los que el procedimiento de fabricación de papel tiene un pH de aproximadamente 6 o superior. Un procedimiento se refiere a añadir el almidón reticulado cationizado a una pasta de papel del procedimiento antes de la transformación de la pasta en una banda seca en la que se cationiza el almidón hasta un grado de sustitución en los grupos hidroxilo del almidón entre aproximadamente 0,005 y aproximadamente 0,050 y en la que tras la cationización el almidón se reticula hasta una viscosidad de la pasta en caliente en el intervalo desde aproximadamente 500 cps hasta aproximadamente 3000 cps medida en un viscosímetro Brookfield a aproximadamente 95ºC, usando un husillo número 21. Otro procedimiento se refiere a añadir almidón reticulado cationizado a una pasta de papel del procedimiento en una cantidad eficaz para hacer el potencial Z de la pasta aproximadamente cero y en el que el almidón se cationiza con cationes monovalentes y tiene un grado de sustitución de cationes monovalentes en los grupos hidroxilo del almidón entre aproximadamente 0,005 y aproximadamente 0,050 y en el que tras la cationización el almidón se reticula hasta una viscosidad de la pasta en caliente en el intervalo desde aproximadamente 500 cps hasta aproximadamente 3000 cps medida en un viscosímetro Brookfield a aproximadamente 95ºC, usando un husillo número 21.

Las patentes estadounidenses números 5.569.692 y 5.462.982, ambas cedidas a Novamont, describen una composición para un material biodegradable que puede usarse a altas temperaturas que comprende almidón desestructurado, un polímero termoplástico, y un plastificante que tiene un punto de ebullición superior a 150ºC en una cantidad desde el 20% hasta el 100% basándose en el peso de almidón, obteniéndose dicho almidón desestructurado desestructurando el almidón tal como está, sin la adición de agua. Los inventores descubrieron que si un almidón se desestructura tal como está, con la adición de un plastificante con un alto punto de ebullición (tal como glicerina) y un agente desestructurante (tal como urea), en una prensa extrusora calentada hasta una temperatura por debajo del punto de ebullición del plastificante (pero entre 120ºC y 170ºC), se obtienen composiciones de almidón desestructurado que pueden mezclarse con polímeros que tienen puntos de fusión relativamente altos y son adecuados para la extrusión a temperaturas superiores a 120ºC a baja presión. Las composiciones así obtenidas son particularmente adecuadas para operaciones posteriores tales como termoconformado y soplado.

La patente estadounidense número 5.252.271 concedida a Bio-Products International describe un material que se basa en una composición de almidón seco, que tiene un contenido en agua no superior al 30%; que está mezclado con un ácido suave en forma de polvo seco (preferiblemente ácido málico, ácido tartárico, ácido cítrico, ácido maleico y ácido succínico) en un porcentaje del 0,2% al 7% de la composición de almidón total. Añadiendo una composición de carbonato en polvo seca que puede reaccionar con ácido para generar gas CO_{2} en un porcentaje de composición del 0,1% al 2% de la composición de almidón total y mezclando y haciendo avanzar el producto con agua dentro de un barril de extrusión de los medios de extrusión significa generar calor y presión elevadas para convertir el material a un estado gelatinoso que puede secarse y permanecer maleable.

La patente estadounidense número 4.863.655 concedida a National Starch and Chemical Corp. describe un material de envasado biodegradable que comprende un producto de almidón expandido, de alto contenido en amilosa que tiene un contenido en amilosa de al menos el 45% (en peso del material final) y una densidad baja, estructura de células cerradas con buena elasticidad y compresibilidad. Otra realización proporciona un procedimiento para preparar el material de envasado con un contenido en humedad total del 21% o inferior en peso, a una temperatura desde 150ºC hasta 250ºC.

La patente estadounidense número 5.428.150 concedida a Cerestar Holdings describe un procedimiento para preparar una composición que contiene almidón para producir un material adecuado para la producción de artículos moldeados en los que la composición contiene además del almidón, un producto de degradación de almidón seleccionado de productos de hidrólisis del almidón que tienen equivalentes de dextrosa de 1 a 40, particularmente una maltodextrina, almidones oxidados y pirodext.

Las patentes estadounidenses números 5.660.900, 5.868.824, y la publicación PCT número WO 96/05254 presentadas por Khashoggi describen composiciones para fabricar artículos biodegradables a partir de materiales sumamente cargados con sustancias inorgánicas que tienen un aglutinante basado en almidón. Estos documentos describen artículos de fabricación que tienen niveles altos de carga inorgánica en una matriz polimérica sin efectos adversos sobre las propiedades del sistema de unión. Los artículos contienen una matriz de almidón y al menos un agregado inorgánico, presente en al menos aproximadamente el 20% en peso (o el 5% en volumen) de la mezcla final. La matriz se prepara a partir de aproximadamente el 10% al 80% de un aglutinante basado en almidón que se ha gelatinizado sustancialmente por agua y después se ha endurecido mediante la eliminación de una cantidad sustancial de agua mediante la evaporación con un agregado inorgánico dispersado por toda la matriz celular unida por almidón. La mezcla se diseña con las consideraciones principales de maximizar los componentes inorgánicos, minimizar el componente de almidón y disolvente, y modificar selectivamente la viscosidad para producir artículos que tienen las propiedades deseadas para su uso previsto.

Las patentes estadounidenses números 5.736.209 y 5.810.961, y la publicación PCT número WO 97/37842, también cedidas a Kashoggi Industries, describen procedimientos para desarrollar papel y productos biodegradables que incluyen una matriz de unión de almidón y éter celulósico, y fibras dispersadas de una forma sustancialmente homogénea por toda la matriz. La patente 209 describe un intervalo de concentración para el almidón de aproximadamente el 5% a aproximadamente el 90% en peso de sólidos en la lámina, para el éter celulósico un intervalo desde aproximadamente el 0,5% hasta aproximadamente el 10% en peso de sólidos, y para las fibras un intervalo de concentración desde aproximadamente el 3% hasta aproximadamente el 40%. Opcionalmente, puede añadirse una carga mineral inorgánica. Se describen láminas producidas usando este material biodegradable que tienen un espesor inferior a aproximadamente 1 cm y una densidad superior a aproximadamente 0,5 g/cm^{3}.

La publicación PCT número WO 01/51557, también presentada por Khashoggi, se refiere a composiciones y procedimientos para fabricar composiciones de almidón termoplástico que tienen una carga de material particulado (presente en una cantidad superior a aproximadamente el 15% en peso del almidón termoplástico) y, opcionalmente, refuerzo con fibras. Los gránulos de almidón nativo se hacen termoplásticos mezclando y calentando en presencia de un plastificante apropiado (incluyendo disolventes algo polares tales como agua o glicerina) para formar una masa fundida de almidón. Entonces se combina la masa fundida de almidón con uno o más materiales distintos de almidón con el fin de mejorar las propiedades y reducir el coste de la composición de almidón termoplástico resultante. Después de esto se combina un componente de carga de material particulado con la masa fundida de almidón, preferiblemente una carga de material particulado mineral económico, que se produce de manera natural ("carga inorgánica"), incluido en una cantidad superior a aproximadamente el 15% en peso de la composición de almidón termoplástico. Además, esta referencia describe una composición que comprende una masa fundida de almidón termoplástico que tiene un contenido en agua inferior a aproximadamente el 5% en peso cuando está en estado fundido, en la que al menos un plastificante tiene una presión de vapor inferior a aproximadamente 10^{5} Pa cuando está en estado fundido y en la que se dispersa una fase de carga de material particulado sólido y se incluye en una cantidad desde aproximadamente el 5% hasta aproximadamente el 95% en peso. Otra realización describe la dispersión de una fase de carga de material particulado sólido en una cantidad desde aproximadamente el 5% hasta aproximadamente el 95% en peso de la composición de almidón termoplástico y una fase fibrosa en una concentración desde aproximadamente el 3% hasta aproximadamente el 70% en peso.

La patente estadounidense número 6.168.857 concedida a Khashoggi Industries describe una lámina de unión de almidón que tiene un espesor inferior a aproximadamente 1 cm y una densidad superior a aproximadamente 0,5 g/cm^{3} que comprende: (a) una matriz de unión que incluye almidón y un polímero orgánico auxiliar que puede dispersarse en agua, en la que el almidón tiene una concentración superior a aproximadamente el 5% en peso de los sólidos totales en la lámina; y (b) fibras dispersadas de forma sustancialmente homogénea por toda la lámina unida por almidón; y opcionalmente una carga mineral inorgánica.

Las patentes estadounidenses números 5.618.341, 5.683.772, 5.709.827, y 5.679.145 y la publicación PCT número WO 97/2333, cedidas a Khashoggi Industries, describen composiciones basadas en almidón que pueden usarse para fabricar recipientes. Los documentos US '341 y '145 muestran procedimientos para dispersar fibras dentro de una composición fibrosa que comprende las etapas de: (a) combinar juntos agua, fibras y un agente espesante de manera que el agente espesante (tal como un almidón pregelatinizado) y agua interaccionan juntos para formar una fracción fluida que se caracteriza por una resistencia a la deformación plástica y viscosidad que permite que las fibras se dispersen de forma sustancialmente uniforme por toda la composición fibrosa mientras que las fibras y la fracción fluida se mezclan juntas, teniendo las fibras una longitud promedio superior a aproximadamente 2 mm y una proporción de aspecto promedio superior a aproximadamente 25:1; y (b) mezclar juntos el agente espesante, agua y fibras combinados con el fin de dispersar de forma sustancialmente uniforme las fibras por toda la composición fibrosa. El agente espesante está incluido en una cantidad en un intervalo desde aproximadamente el 5% hasta aproximadamente el 40% en peso de la fracción fluida. El procedimiento inventivo implica un sistema fluido que puede conferir cizallamiento a partir de un aparato de mezclado mecánico hasta el nivel de fibras con el fin de obtener una composición basada en almidón que tiene fibras dispersadas de forma sustancialmente uniforme. La patente estadounidense '772 describe adicionalmente una carga inorgánica para potenciar la resistencia y flexibilidad de los artículos. El documento '827 describe adicionalmente procedimientos para realizar el artículo de fabricación que se desarrolla a partir de mezclas que incluyen fibras que tienen una proporción de aspecto promedio superior a aproximadamente 25:1. Las patentes '341, '772, '827, y '145 y la solicitud WO 97/2333 describen fibras de proporciones de aspecto altas (es decir, aproximadamente 25:1 o superior) y larga longitud (es decir, al menos aproximadamente 2 mm) para reforzar la estructura. La publicación PCT número WO 97/23333 describe artículos que contienen altos contenidos en almidón (desde aproximadamente el 50% hasta aproximadamente el 88% en peso de almidón no gelatinizado y de aproximadamente el 12% a aproximadamente el 50% en peso de almidón gelatinizado).

La patente estadounidense 6.303.000 concedida a Omnova Solutions describe un procedimiento para mejorar la resistencia del papel añadiendo una dispersión acuosa de almidón catiónico modificada con una resina glioxálica de bloque a una suspensión de pulpa de papel. La dispersión de almidón se prepara gelatinizando una suspensión acuosa de gránulos de almidón (incluyendo patata, maíz, maíz céreo, sorgo rojo y blanco, trigo y tapioca y almidones fluidizados por ácidos, y almidones que se han modificado químicamente de manera adicional) y haciendo reaccionar el almidón con una resina glioxálica bloqueada a temperaturas de al menos 70ºC, preferiblemente de 85ºC a 95ºC. Las resinas glioxálicas bloqueadas adecuadas que pueden usarse con la invención incluyen condensados de urea cíclica/glioxal/poliol, condensados de poliol/glioxal, condensados de urea o urea cíclica/glioxal, y condensados de glicol/glioxal en una cantidad desde aproximadamente el 3% hasta aproximadamente el 30%, preferiblemente del 9% al 20%, del peso seco total de almidón. La composición de almidón gelatinizado resultante puede enfriarse y almacenarse, o añadirse directamente a una suspensión de pulpa de papel diluida para aumentar la resistencia a tracción y elasticidad del producto de papel resultante.

La publicación PCT número WO 01/05892 presentada por Kim & Kim describe procedimientos para fabricar artículos sustitutos del plástico usando materiales naturales preparando un adhesivo realizado mezclando juntos un 20% en peso de un almidón y un 80% en peso de agua, calentando esta mezcla; lavando y secando las cáscaras de arroz hasta un grado de secado del 98%; mezclando juntas el adhesivo y las cáscaras de arroz de modo que se forma una mezcla del adhesivo y las cáscaras de arroz, secándolas hasta un grado de secado del 98%, y triturándolas hasta un intervalo de tamaño de 0,01-0,1 mm. Después, mezclando un 80% en peso final de la mezcla del adhesivo y las cáscaras de arroz, un 5% en peso final de agua, y un 15% en peso final de colofonia para formar una mezcla final; y moldeando la mezcla final usando una máquina de moldeo a una temperatura de 100-350ºC a una presión de 5 kg/cm a una frecuencia de producción de 30-80 segundos por producto.

La publicación PCT número WO 02/083386 también presentada por Kim & Kim describe procedimientos para fabricar artículos sustitutos del plástico usando materiales naturales usando un adhesivo basado en almidón y resina de melamina. La resina de urea o melamina es una resina termoendurecible que se forma por reacción de melamina o urea que actúan sobre formaldehído. Los productos se fabrican preparando en primer lugar una mezcla de un 20% en peso de un almidón y un 80% en peso de agua, calentando esta mezcla; lavando y secando cáscaras de arroz hasta un grado de secado del 98%; mezclando juntos el adhesivo y las cáscaras de arroz de modo que se forma una mezcla del adhesivo y las cáscaras de arroz, secándolas hasta un grado de secado del 98%, y triturándolas hasta un intervalo de tamaño de 0,01-0,1 mm. Se obtiene la resina de melamina mediante un procedimiento de, en primer lugar, mezclar un 30% en peso de disolución de formaldehído y un 70% en peso de agua, un 30% en peso de melamina o urea y calentar la mezcla a una temperatura de 350ºC. Se prepara entonces una mezcla de un 70% en peso final de la mezcla del adhesivo y las cáscaras de arroz, un 15% en peso de agua, y un 15% en peso de resina de melamina para formar una mezcla final. Se moldea la mezcla final mediante una máquina de moldeo a una temperatura de 100-350ºC a una presión de 5 kg/cm a una frecuencia de producción de 30-80 segundos por
producto.

La publicación estadounidense número US 2002/0108532 y la publicación PCT número WO 00/39213 presentadas por Apack AG describen procedimientos para producir un cuerpo conformado realizado a partir de una material biodegradable que muestra buen comportamiento de expansión durante el termoconformado desde el 7,6% hasta el 8,5% en peso de fibras celulósicas, desde el 16,1% hasta el 17,6% en peso de almidón nativo, desde el 5,4 hasta el 6% en peso de almidón pregelatinizado y desde el 68,0% hasta el 70,6% en peso de agua. En primer lugar, se produce el almidón pregelatinizado mezclando entre el 5,4-6% de almidón y el 94-94,6% de agua, calentando la mezcla hasta 68-70ºC, manteniendo la mezcla constante a 68-70ºC durante 10 minutos, y enfriando el almidón pregelatinizado hasta 50ºC. Después, añadiendo del 16,1% al 17,6% en peso de almidón nativo, del 7,6% al 8,5% en peso de fibras celulósicas, y del 68,0% al 70,6% en peso de agua a la disolución pregelatinizada a una temperatura de 50ºC; mezclando durante 5 minutos para lograr una mezcla homogénea a 40ºC, no dejando que la mezcla se enfríe sustancialmente, y colocando la mezcla en un molde para hornear, y horneando la mezcla a 100-200ºC durante 10-100 segundos para formar el cuerpo conformado.

La patente alemana DE 19.706.642 concedida a Apack Verpackungen Gmbh describe la producción de un artículo biodegradable a partir del 25-75% de fibras, el 13-38% de almidón y el 13-38% de agua. En primer lugar, se mezclan el 25-75% de fibras, el 13-38% de almidón en un estado seco en un procedimiento continuo; después se añade agua continuamente. A continuación se somete la mezcla a un procedimiento de horneado para obtener el artículo moldeado terminado, y después el artículo moldeado se reviste con una película biológicamente degradable que es impermeable a la humedad.

Aunque se han hecho numerosos intentos para proporcionar materiales que pueden convertirse en compost y biodegradables adecuados para envasar, las sustancias resultantes no son ideales. Los materiales disponibles actualmente o no pueden usarse satisfactoriamente para envasar materiales, particularmente los que están mojados, o bien no se degradan eficazmente en condiciones medioambientales normales. Existe una necesidad para desarrollar materiales que reduzcan la acumulación de materiales desechados, de degradación lenta, y limiten el daño medioambiental producido por productos químicos tóxicos usados en la producción de materiales de envasado.

Por tanto es un objeto de la presente invención proporcionar un procedimiento robusto y materiales para la producción de un recipiente eficazmente biodegradable.

Es otro objeto de la presente invención proporcionar materiales y un procedimiento para producir un recipiente biodegradable que puede contener productos en condiciones secas, mojadas o húmedas.

Es otro objeto de la presente invención proporcionar material y un procedimiento para producir recipientes biodegradables mediante el uso de una disolución de almidón pregelatinizado que es estable en un amplio intervalo de temperaturas.

Es otro objeto de la presente invención proporcionar un procedimiento y material para producir recipientes biodegradables mediante el uso de una disolución de almidón de papel pregelatinizado que es estable en un amplio intervalo de temperaturas.

Es otro objeto de la presente invención proporcionar un procedimiento y material para producir recipientes biodegradables a partir de un amplio intervalo de materiales.

Es aún otro objeto de la presente invención proporcionar un procedimiento y material para producir recipientes biodegradables en un amplio rango de condiciones medioambientales.

Es todavía otro objeto de la presente invención proporcionar productos biodegradables y que pueden convertirse en compost.

La patente estadounidense número 5.849.152 describe la producción de cuerpos conformados usando una masa viscosa que contiene material fibroso, agua y almidón que pueden convertirse en compost biológicamente.

La patente estadounidense número 5.916.503 describe un procedimiento para la fabricación de partes conformadas a partir de cartón gris, en el que una masa que está formada a partir de al menos un aglutinante y un material de partículas pequeñas que se pone en contacto con el aglutinante se somete a extrusión a altas temperaturas y
presión.

El documento DE-A-19751234 describe un procedimiento para la preparación de artículos moldeados espumosos biodegradables realizados a partir de almidón, agua y fibra, para su uso como materiales de envasado.

El documento EP-A-524920 describe elementos conformados basados en gel de almidón y partículas de material fibroso en una cantidad del 5-85%.

Sumario de la invención

La presente invención proporciona un procedimiento y materiales mejorados para formar recipientes biodegradables que pueden contener productos alimenticios en condiciones secas, húmedas o mojadas. Los recipientes se producen mediante el uso de una suspensión de almidón pregelificado que es única en su capacidad para formar geles hidratados y para mantener esta estructura de gel en presencia de muchos otros tipos de materiales y a bajas temperaturas. Además, este almidón pregelificado tiene la capacidad para fundirse para dar materiales de tipo plástico a temperaturas relativamente bajas en presencia de un amplio intervalo de materiales en condiciones medioambientales variables. Además, este material pregelificado permite el desarrollo de recipientes con altas fuerzas de unión y estructuras de células abiertas para proporcionar aislamiento y reticulación de los componentes.

Un aspecto de la presente invención es un procedimiento para formar un material biodegradable que comprende:

(a): formar una suspensión de almidón pregelificado, el "pregel", producida a partir de aproximadamente el 2-15% de almidón de patata en peso del pregel, y aproximadamente el 75-95% de agua en peso del pregel de tal manera que la suspensión pregelificada se mantiene a temperaturas entre 0-60ºC;

(b): mezclar juntas fibras de madera o harina de madera que tienen una proporción de aspecto entre aproximadamente 1:2 y 1:8, una suspensión de almidón pregelificado producida a partir de aproximadamente el 15% de almidón de maíz en peso del pregel y aproximadamente el 85% de agua en peso del pregel, y un almidón nativo para formar una mezcla homogénea;

(c): añadir a la suspensión de almidón pregelificado la mezcla homogénea para formar una composición moldeable homogénea final; y

(d): moldear la composición moldeable homogénea con calor para formar un material biodegradable.

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Otro aspecto de la presente invención es un procedimiento para formar un material biodegradable que comprende:

(a): formar una suspensión de almidón de papel pregelificado que se mantiene a temperaturas entre 0-60ºC;

(b): mezclar juntas harina o fibras de madera (que tienen una proporción de aspecto entre aproximadamente 1:2 y 1:8), y un(os) almidón/almidones nativo(s) para formar una mezcla homogénea;

(c): añadir a la suspensión de almidón pregelificado la mezcla homogénea para formar una composición moldeable homogénea; y

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Otro aspecto de la presente invención es un procedimiento para crear un material resistente al agua que comprende:

(a): formar una primera suspensión de almidón pregelificado que se mantiene a temperaturas entre 0-60ºC;

(b): mezclar juntas fibras de madera o harina de madera que tienen una proporción de aspecto entre aproximadamente 1: 2 y 1:8, y otro material seleccionado del grupo constituido por ceras, alcoholes grasos, fosfolípidos y glicerol;

(c): añadir a la primera suspensión de almidón pregelificado la mezcla homogénea que contienen la fibra de madera y otro material;

(d): moldear la composición homogénea con calor para formar un material biodegradable; y

(e): revestir el material con un revestimiento resistente a líquidos.

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Otro aspecto de la presente invención es un procedimiento para formar un material de espuma de células abiertas mediante:

(a): formar una suspensión de almidón pregelificado producida a partir de aproximadamente el 3-5% de almidón de patata (en peso del pregel) y aproximadamente el 95-97% de agua (en peso del pregel) de manera que se mantiene la suspensión pregelificada a bajas temperaturas;

(b): mezclar juntas harina o fibras de madera (que tienen una proporción de aspecto entre aproximadamente 1:2 y 1:8), una segunda suspensión de almidón pregelificado (el segundo pregel) producida a partir de aproximadamente el 15% de almidón de maíz (en peso del segundo pregel) y aproximadamente el 85% de agua (en peso del segundo pregel), y polvos para hornear del 0,4-12% de polvos para hornear (en peso de la composición moldeable homogénea) para formar una mezcla homogénea;

(c): añadir a la suspensión de almidón de patata pregelificado una mezcla homogénea que contiene las fibras de madera y almidón de maíz pregelificado para formar una composición moldeable homogénea; y

Preferiblemente, la suspensión pregelificada se mantiene a temperaturas entre 0-40ºC.

Preferiblemente, las fibras de madera o harina de madera tienen una proporción de aspecto entre aproximadamente 1:2 y 1:4.

En otras realizaciones, pueden añadirse los siguientes materiales a las fibras de madera para formar una mezcla homogénea:

(i): ceras, alcoholes grasos, fosfolípidos u otros productos bioquímicos de alto peso molecular, tal como glicerol, por ejemplo, entre aproximadamente el 1-5% o, más específicamente, el 2,6-3,7% de glicerol (en peso de la composición moldeable homogénea);

(ii): aproximadamente el 0,5-20% de agua (en peso de la composición moldeable homogénea), de manera preferible aproximadamente el 0,5%-10%, 0,5%-11%, 0,5%-12%, 10% o 20%;

(iii): polvos para hornear, por ejemplo entre aproximadamente 0,1%-15% en peso de la composición moldeable homogénea, de manera preferible aproximadamente el 0,42%, 1% o 12%; y/o

(iv): otros materiales, de modo que hasta aproximadamente el 5% en peso de la composición moldeable homogénea de cargas de tierras naturales, por ejemplo, arcillas tales como bentonita, productos de partida amorfos tales como yeso y sulfato de calcio, minerales tales como caliza, o materiales fabricados por el hombre tales como ceniza volante.

En una realización, la suspensión de almidón pregelificado se produce a partir de aproximadamente el 2,5-15% de almidón (en peso del pregel), tal como almidón de patata o maíz, y a partir de aproximadamente el 85-97,5% de agua en peso de la composición moldeable homogénea. En otra realización la suspensión de almidón pregelificado se produce a partir de aproximadamente el 2,5-5,5% de almidón y a partir de aproximadamente el 94,5-97,5% de agua (en peso del pregel). En realizaciones preferidas, la suspensión de almidón pregelificado se produce a partir de aproximadamente el 2,5-10% de almidón de patata, más preferiblemente el 3%, 5%, 7,5% o 10% de almidón de patata, y el 90%, 92,5%, 95% o 97% de agua (en peso del pregel). En otra realización preferida, la suspensión de almidón pregelificado se produce a partir de aproximadamente el 15% de almidón de maíz (en peso del
pregel).

En otra realización, la disolución de almidón de papel pregelificado se produce a partir de aproximadamente el 5-10% de pulpa de papel (en peso del pregel), preferiblemente el 5,9-8%, más preferiblemente el 7,3-7,5%, 6,5-6,7%, o 5,9-6,1%; aproximadamente el 5-15%, preferiblemente el 10% de almidón de patata u otro almidón natural (tal como almidón de maíz), y aproximadamente el 75-90% agua (en peso del pregel).

En una realización, el almidón nativo puede ser almidón de maíz o almidón de patata. En otra realización el almidón de patata y el almidón de maíz pueden usarse juntos. En otra realización, el almidón de maíz puede comprender aproximadamente el 4-18%, preferiblemente desde el 4,45-17,9%, o desde aproximadamente el 5-35%, preferiblemente el 5,9-34,4% en peso de la composición moldeable homogénea, preferiblemente el 4%, 5%, 6%, 13%, 15%, 16%, 17%, 18%, 20%, 21%, 22%, 26%, 28%, 29%, 30%, 31% o 34%.

Todavía en otra realización, la harina o fibras de madera pueden comprender aproximadamente el 11-24%, preferiblemente el 11%, 12%, 13%, 14%, 16%, 17%, 18%, 19%, 20%, 21%, 22%, 23%, o 23,3% en peso de la composición moldeable homogénea que contiene la disolución de almidón pregelificado. En una realización alternativa, la harina o fibras de madera pueden comprender aproximadamente el 7-11%, preferiblemente el 7%, 8%, 9%, 10% u 11%, en peso de la composición moldeable homogénea que contiene la disolución de almidón de papel pregelificado. La harina o fibras de madera pueden tener una proporción de aspecto, anchura a longitud entre aproximadamente 1:2 y 1:10, 1:2 y 1:9, 1:2 y 1:8, 1:2 y 1:7, 1:2 y 1:6, 1:2 y 1:5, 1:2 y 1:4, 1:2 y 1:3, o una fracción de los mismos, por ejemplo una proporción entre 1:2 y 1:9,9.

En otra realización, los recipientes que se forman usando el procedimiento de la invención son eficazmente biodegradables, disgregándose preferiblemente para dar las partes piezas componentes en menos de un año. En otra realización, los recipientes pueden convertirse en compost, disgregándose para dar moléculas componentes en menos de seis meses, preferiblemente en menos de aproximadamente 24 días.

En otras realizaciones, también puede usarse presión en combinación o alternancia con calor para moldear el recipiente biodegradable. Puede usarse cualquier cantidad de presión que logre el producto deseado, por ejemplo, la presión entre aproximadamente 13.789 Pa - 20.684 Pa puede ser apropiada. Del mismo modo, puede usarse cualquier cantidad de calor que logre el resultado deseado. Por ejemplo, en una realización, el calor usado para moldear los recipientes biodegradables está entre aproximadamente 150-250ºC, preferiblemente 195-225ºC, lo más preferiblemente 215ºC.

En otra realización, el recipiente puede revestirse con cualquier revestimiento resistente a líquidos. Los ejemplos incluyen, pero no se limitan a, revestimiento tales como PROTECoat (de New Coat, Inc.), Zein® (un material biodegradable aislado a partir del maíz); poli(ácido láctico) (PLA, un polímero de ácido láctico de materias primas de fermentación); polihidroxialcanoatos (PHA, de fermentación microbiana); celulosa bacteriana; polímeros basados en quitosano (por ejemplo, a partir de desechos de mariscos); o revestimiento basados en ceras y aceite. Estos materiales pueden aplicarse como una película fina o bien pueden pulverizarse/sumergirse sobre el producto. Se conocen en la técnica procedimientos de unión para la aplicación de películas finas de materiales resistentes al agua.

En una realización, se proporciona un procedimiento para producir un recipiente resistente al agua mediante:

(a): formar una primera suspensión de almidón pregelificado que se mantiene a bajas temperaturas, por ejemplo, entre 0-60ºC, preferiblemente entre 0-40ºC;

(b): mezclar juntas harina o fibras de madera (que tienen una proporción de aspecto entre aproximadamente 1:2 y 1:8), y cera, alcohol graso, fosfolípidos u otros productos bioquímicos de alto peso molecular, tales como glicerol;

(c): añadir a la primera suspensión de almidón pregelificado la mezcla homogénea que contiene la fibra de madera y otro material;

(d): moldear la composición homogénea con calor para formar un recipiente biodegradable; y

(e): revestir el recipiente con un revestimiento resistente a líquidos, tal como PROTECoat (de New Coat, Inc.), Zein® (un material biodegradable aislado a partir de maíz); poli(ácido láctico) (PLA, un polímero de ácido láctico de materias primas de fermentación); polihidroxialcanoatos (PHA, de fermentación microbiana); celulosa bacteriana; polímeros basados en quitosano (por ejemplo, a partir desechos de mariscos); o revestimientos basados en ceras y aceite.

En otra realización, se reconoce que para facilitar el revestimiento del artículo moldeado, así como para otras indicaciones específicas, tales como disminuir el olor residual de la madera en el producto final, la cantidad de pulpa de papel puede aumentarse hasta el 50%, o el 30-50%, en peso de la mezcla final, y la cantidad de fibra o harina de madera puede disminuirse hasta el 0%.

En otra realización, puede usarse un vacío para formar una película alrededor del artículo moldeado. Cuando se usa un vacío para formar una película alrededor del artículo moldeado, se reconoce que aumentando los niveles de harina/fibra de madera y/o pulpa de papel puede facilitarse el procedimiento de vacío. En una realización, los niveles de harina/fibra de madera y/o pulpa de papel pueden aumentarse hasta el 30%, 40% o 50% en peso de la mezcla final.

Los procedimientos descritos en el presente documento producirán recipientes biodegradables que están formados a partir de diferentes combinaciones de materiales en peso. Por ejemplo, pueden formarse recipientes a partir de aproximadamente el 16-61% de suspensión de almidón de patata pregelificado (en peso de la composición moldeable homogénea) y aproximadamente el 11-37% (o el 11-15%) de harina o fibras de madera (en peso de la composición moldeable homogénea). Además, pueden añadirse diversas combinaciones de otros materiales a la harina o fibras de madera para producir una mezcla homogénea antes de mezclarla con la suspensión de almidón pregelificado, que incluyen, pero no se limitan a:

(i): aproximadamente el 57-66% de una suspensión de almidón de maíz pregelificado (en peso de la composición moldeable homogénea) (suspensión formada a partir de aproximadamente el 5-15% de almidón de maíz (en peso del pregel) y aproximadamente el 85-95% de agua en peso del pregel);

(ii): aproximadamente el 4-35% de almidón nativo (en peso de la composición moldeable homogénea), por ejemplo el 3-5% (preferiblemente el 3,7% o el 4,2%) de almidón de patata nativo, y/o el 15,4-34,4% de almidón de maíz nativo;

(iii): aproximadamente el 1-5% de glicerol (en peso de la composición moldeable homogénea);

(iv): hasta aproximadamente el 10% o el 20% de agua (en peso de la composición moldeable homogénea);

(v): aproximadamente el 0,1-15% de polvos de horneado (en peso de la composición moldeable homogénea);

(vi): menos de aproximadamente el 5% de materiales naturales (en peso de la composición moldeable homogénea), tal como arcilla de bentonita.

Descripción detallada de la invención Definiciones

El término "lámina" tal como se usa en el presente documento se refiere a cualquier lámina sustancialmente plana, corrugada, curvada, doblada o con textura realizada usando los procedimientos descritos en el presente documento. Las láminas también pueden incluir revestimientos orgánicos, impresiones, otras láminas laminadas a la misma. Las láminas dentro del alcance de la presente invención pueden tener espesores que varían en gran medida dependiendo de las aplicaciones particulares para las que se destinan las láminas. Las láminas pueden ser de tan sólo aproximadamente 0,001 mm de espesor o de hasta 1 cm o superior de espesor cuando la resistencia, durabilidad, y/o volumen son consideraciones importantes.

El término "película" no es inherentemente diferente del término "lámina" excepto porque "película" indica normalmente una lámina muy fina. Las películas se forman a menudo mediante procedimientos que son diferentes a cómo se forman normalmente las láminas, tales como por soplado de película en vez de calandrado de lámina. En general, se definirán las películas como artículos de tipo lámina que tienen espesores de tan sólo aproximadamente 1 micrómetro y de hasta aproximadamente 1 mm.

La expresión "artículo moldeado" se referirá a artículos que se conforman directa o indirectamente a partir de composiciones de almidón usando cualquier procedimiento de moldeo conocido en la técnica.

Se pretende que el término "recipiente" tal como se usa en esta memoria descriptiva y las reivindicaciones adjuntas incluya cualquier artículo, receptáculo, o vaso utilizado para almacenar, dispensar, envasar, dividir o enviar diversos tipos de productos u objetos (que incluyen, pero no se limitan a, productos alimenticios y bebidas). Ejemplos específicos de tales recipientes incluyen, entre otros, cajas, tazas, recipientes en forma de concha, jarras, botellas, platos, cuencos, bandejas, cartones, estuches, cajones, cajas de cereales, cajas de comida congelada, cartones de leche, bolsas, sacos, elementos portadores para recipientes de bebidas, placas, cartones de huevos, tapas, pajitas, sobres, u otros tipos de soportes. Además de recipientes formados de manera solidaria, también pretende incluirse los productos de contención usados junto con los recipientes dentro de la definición de "recipiente". Tales artículos incluyen, por ejemplo, tapas, forros, pajitas, particiones, envolturas, materiales de amortiguamiento, utensilios, y cualquier otro producto usado en envasar, almacenar, enviar, dividir, servir o dispensar un objeto dentro de un recipiente.

Tal como se usa en el presente documento, la expresión "seco o húmedo" se refiere a una composición sólida que puede estar seca, o puede estar húmeda o mojada, generalmente con agua, aunque pueden usarse otros disolventes. La cantidad de líquido en la composición no es suficiente para actuar como un vehículo entre partículas en la composición.

Tal como se usa en el presente documento, la expresión "mezcla homogénea" se refiere a mezclas de materiales particulados sólidos o de sólidos en un vehículo líquido que son sustancialmente uniformes en composición a escala macroscópica. Se apreciará que las mezclas de diferentes tipos de partículas sólidas o de sólidos en un vehículo líquido no son homogéneas cuando se ven a escala microscópica, es decir, tal como el nivel de tamaño de partícula.

Suspensiones de almidón pregelificado

El componente de almidón puede incluir cualquier material de almidón conocido, incluyendo uno o más almidones no modificados, almidones modificados y derivados de almidón. Los almidones preferidos pueden incluir la mayoría de cualquier almidón no modificado que está inicialmente en un estado nativo tal como un sólido granular y que formará una masa fundida termoplástica mediante el mezclado y el calentamiento. Se considera normalmente el almidón como una cadena de hidrato de carbono natural que comprende moléculas de glucosa polimerizadas en una unión alfa-(1,4) y que se encuentra en la naturaleza en forma de gránulos. Tales gránulos se liberan fácilmente de los materiales vegetales mediante procedimientos conocidos. Los almidones usados en la formación de la suspensión de almidón pregelificado usada en el procedimiento de la invención tienen de forma deseable las siguientes propiedades: la capacidad para formar geles hidratados y mantener esta estructura de gel en presencia de muchos tipos de otros materiales; y la capacidad para fundirse para dar materiales de tipo plástico a bajas temperaturas, por ejemplo, entre 0-60ºC, preferiblemente entre 0-40ºC, y en presencia de un amplio intervalo de materiales y en entornos húmedos y mostrar altas fuerzas de unión y producir una estructura de células abiertas tanto para aislamiento como para reticulación de los componentes. Las fuentes preferidas de almidón para pregeles son granos de cereales (por ejemplo, maíz, maíz céreo, trigo, sorgo, arroz, y arroz céreo, que puede usarse también en el estado de harina y agrietado), tubérculos (patata), raíces (tapioca (es decir, casava y jiquima), boniato y arrurruz), almidón de maíz modificado, y médula de palma de Sagú.

Sin pretender limitarse por ninguna explicación mecanística específica para las propiedades deseables observadas cuando se emplea el procedimiento de la invención, se cree que la propiedad de gel mantiene a otros componentes en suspensión hasta que el producto puede moldearse y mantiene los niveles de humedad constantes dentro de la mezcla hasta y durante el moldeo. La segunda propiedad es evidente en la transición en el molde de la estructura del gel dentro de una secadora y la forma seca que fundirá después para dar el producto de tipo plástico de unión, dentro de los límites del molde. Esta estructura reticulada tridimensional compleja es la estructura principal para el producto, que muestra propiedades tanto de resistencia como de aislamiento. El almidón pregelificado se prepara mezclando el almidón con agua (por ejemplo a niveles de aproximadamente el 2% al 15% en peso del pregel, preferiblemente al menos el 2,5%, 3%, 5%, 10%, o 15%) a aproximadamente la temperatura ambiente (aproximadamente 25ºC). El gel se forma calentando lentamente la mezcla agua-almidón con agitación constante hasta que se forma un gel. El calentamiento continuado degradará lentamente el gel, por lo que el proceso deberá detenerse tan pronto como se alcance un nivel apropiado de gelificación. Los geles pueden usarse fríos. El gel es estable durante unos cuantos días si está refrigerado. Durante el almacenamiento puede añadirse un biocida, preferiblemente a una concentración de aproximadamente 10 ppm a aproximadamente 500 ppm.

Los aglutinantes basados en almidón preferidos son los que gelifican y producen una alta viscosidad a temperatura relativamente baja. Por ejemplo, el almidón de patata gelifica rápidamente y alcanza una viscosidad máxima a aproximadamente 65ºC. Después la viscosidad disminuye, alcanzando un mínimo a aproximadamente 95ºC. El almidón de trigo actúa de una forma similar y también puede usarse. Tales aglutinantes basados en almidón son valiosos en la producción de artículos de paredes finas que tienen una superficie lisa y una envuelta con espesor y densidad suficiente para proporcionar las propiedades mecánicas deseadas.

En general, los gránulos de almidón son insolubles en agua fría; sin embargo, si la membrana exterior se ha roto, por ejemplo, mediante el molido, los gránulos pueden hincharse en agua fría para formar un gel. Cuando los gránulos intactos se tratan con agua templada, los gránulos se hinchan y una parte del almidón soluble difunde a través de la pared del gránulo para formar una pasta. En agua caliente, los gránulos se hinchan hasta un grado tal que explotan, dando como resultado la gelificación de la mezcla. La temperatura exacta a la que el almidón se hincha y gelifica depende del tipo de almidón. La gelificación es un resultado de polímeros de amilosa lineales, que se comprimen inicialmente dentro de los gránulos, alargándose y reticulándose entre sí y con la amilopectina. Tras retirar el agua, la retícula resultante de cadenas poliméricas interconectadas forma un material sólido que puede tener una resistencia a la tracción de hasta aproximadamente 40-50 MPa. Los polímeros de amilosa también pueden usarse para unir partículas de agregados individuales y fibras dentro de la mezcla moldeable.

Es posible reducir la cantidad de agua en masas fundidas de almidón sustituyendo el agua encontrada de forma inherente en el almidón con un plastificante de baja volatilidad apropiado que puede provocar que el almidón funda por debajo de su temperatura de descomposición, tal como glicerina, poli(óxidos de alquileno), mono y diacetatos de glicerina, sorbitol, otros alcoholes de azúcares; y citratos. Esto puede permitir una elaborabilidad mejorada, resistencia mecánica superior, mejor estabilidad dimensional con el tiempo, y mayor facilidad para combinar la masa fundida de almidón con otros polímeros.

El agua puede retirarse antes del tratamiento usando almidón que se ha secado previamente para retirar al menos una parte del contenido en agua natural. Como alternativa, puede retirarse el agua durante el tratamiento desgasificando o purgando la mezcla fundida, tal como mediante una prensa extrusora equipada con medios de purga o desgasificación. También puede combinarse inicialmente el almidón nativo con una pequeña cantidad de agua y glicerina con el fin de formar masas fundidas de almidón que se someten a un procedimiento de desgasificación antes del enfriamiento y solidificación con el fin de retirar sustancialmente todo el agua de las mismas.

En un aspecto de la presente invención, la suspensión de almidón pregelificado se produce a partir de aproximadamente el 3-10%, preferiblemente, el 3%, 5%, 7,5% o 10%, de almidón en peso del pregel, preferiblemente, de almidón de patata, y el 90-97% de agua en peso del pregel de modo que la suspensión pregelificada se mantiene a bajas temperaturas. En una realización, la disolución de almidón pregelificado puede mantenerse a todas las temperaturas por encima del punto de congelación, 0ºC. En otra realización, la disolución de almidón pregelificado puede mantenerse durante más de 24 horas, hasta unos cuantos días, si se almacena refrigerada, por ejemplo, entre 3-15ºC.

En otro aspecto de la presente invención, una suspensión de almidón de papel pregelificado se produce a partir de aproximadamente el 5-15%, preferiblemente el 10%, de almidón (en peso del pregel), preferiblemente de almidón de patata; el 5-10% de pulpa de papel (en peso del pregel), preferiblemente el 5,9-8%, más preferiblemente, el 7,3-7,5%, 6,5-6,7%, o 5,9-6,1%; y 75-92,5% de agua (en peso del pregel), de modo que la suspensión pregelificada se mantiene a bajas temperaturas. En una realización, la disolución de almidón de papel pregelificado puede mantenerse a todas las temperaturas por encima del punto de congelación, 0ºC. En otra realización, la disolución de almidón de papel pregelificado puede mantenerse durante más de 24 horas, hasta unos cuantos días, si se almacena refrigerada, por ejemplo, entre 3-15ºC.

Pulpa de papel

En un aspecto de esta invención, se mezcla papel que previamente se ha transformado en pulpa con el pregel. La cantidad de pulpa de papel preferida añadida está en el intervalo del 5-10% en peso del pregel, preferiblemente el 5,9-8%, más preferiblemente, el 7,3-7,5%, 6,5-6,7%, o 5,9-6,1%. El papel previamente transformado en pulpa puede mezclarse con el 5-15%, preferiblemente el 10% de almidón de patata u otro almidón natural (tal como almidón de maíz), y el 75-90% de agua, por ejemplo, 580 g de agua, 57,5 g de almidón de patata seco, y 42,31 g de pulpa de papel. Se agita la mezcla a pocas rpm mientras se aumenta la temperatura hasta 60-70ºC, tras la cual pueden añadirse los componentes secos premezclados (harina de madera (preferiblemente el 5-10% (p/p) con una proporción de aspecto de 1:8; 1:9,9; 1:9 o 1:5), almidón de patata nativo (preferiblemente el 10-15% (en peso)) y/o almidón de maíz nativo (preferiblemente el 10-20% (en peso)).

La pulpa de papel para esta invención puede producirse mediante cualquier procedimiento conocido en la técnica. La producción de pulpa de celulosa es un procedimiento que utiliza principalmente especies arbóreas de cultivos especializados. Para producir la pulpa de papel, se trata madera, normalmente reducida hasta dimensiones de aproximadamente 30-40 mm y un espesor de aproximadamente 5-7 mm, a temperatura y presión altas con mezclas adecuadas de reactivos químicos que atacan selectivamente las macromoléculas de hemicelulosa y lignina, haciéndolas en solubles. Las pulpas que salen de este primer tratamiento, denominado comúnmente "cocción", se llaman "pulpas en bruto"; todavía contienen lignina parcialmente modificada y tienen color más o menos marrón habano. Las pulpas en bruto pueden someterse a tratamientos químico-físicos adicionales adecuados para eliminar casi todas las moléculas de lignina y moléculas coloreadas en general; esta segunda operación se denomina comúnmente "blanqueamiento". Para este procedimiento, se usan principalmente plantas leñosas de crecimiento rápido, que, con la ayuda de sustancias químicas (álcalis o ácidos), en condiciones de alta presión y temperatura, se elimina selectivamente la lignina para obtener pulpas que contienen celulosa y otros componentes de lignocelulosa. Entonces se someten estas pulpas a tratamientos mecánicos y físico-químicos, con el fin de completar la eliminación de componentes residuales de lignina y hemicelulosa, y a continuación se utilizan para la producción de papel. Puede usarse cualquiera de las formas de pulpa de papel en los materiales de envasado descritos en el presente documento.

Almidón seco o húmedo

Tras la formación de un pregel, pueden añadirse materiales secos o húmedos (tales como fibras, harina, pasta, o almidones secos) para producir la mezcla moldeable final. Los materiales secos o húmedos pueden mezclarse previamente antes de la adición al pregel, para aumentar la homogeneidad del producto final y aumentar la integridad estructural del producto moldeado final. Preferiblemente, la cantidad de pregel añadido a la mezcla final está en el intervalo de aproximadamente el 7-60% en peso de la composición moldeable homogénea. Preferiblemente, el pregel es aproximadamente al menos el 7%, 8%, 9%, 10%, 11%, 12%, 16%, 16,3%, 25%, 33%, 42%, 47%, 54%, 50%, 52%, 55%, 56%, 60% o 60,4% en peso de la composición moldeable homogénea.

Un componente en el material seco/húmedo que puede añadirse al almidón pregelificado es un componente aglutinante de almidón seco o húmedo. El almidón puede ser maíz u otro almidón seco (por ejemplo almidón de patata, arroz o trigo). También pueden añadirse aglutinantes basados en almidón pregelatinizado a la mezcla moldeable. Los aglutinantes basados en almidón pregelatinizado son almidones que previamente se han gelificado, secado, y molido de nuevo para dar un polvo. Puesto que los aglutinantes basados en almidón pregelatinizado gelifican en agua fría, tales aglutinantes basados en almidón pueden añadirse a la mezcla moldeable para aumentar la viscosidad de la mezcla antes de calentarse. El aumento de viscosidad evita que se fijen y ayuda a producir paredes celulares más gruesas. Este componente de almidón puede gelificarse previamente de una manera similar a la descrita anteriormente. Por ejemplo, el segundo componente de almidón puede gelificarse previamente en una mezcla entre aproximadamente el 1 y el 15% de almidón (por ejemplo el 15% de almidón de maíz) y el 85-99% de agua. En estos casos puede añadirse un almidón seco adicional según sea necesario a la mezcla homogénea para adsorber el agua en exceso. Si el segundo almidón pregelificado está todavía húmedo, la cantidad preferida que ha de añadirse está en el intervalo del 55-65% en peso de la compo-
sición moldeable homogénea, de la manera más preferible aproximadamente el 57% o aproximadamente el 65%.

La concentración del aglutinante de almidón nativo dentro de las mezclas moldeables de la presente invención están preferiblemente en un intervalo desde aproximadamente el 5% hasta aproximadamente el 60% en peso de la composición moldeable homogénea, más preferiblemente en un intervalo desde aproximadamente el 15% hasta aproximadamente el 30%, y de la manera más preferible aproximadamente al menos el 6%, 20%, 21%, 25%, 26%, 27%, 28%, 29%, 30%, 31%, o 34% en peso de la composición moldeable homogénea. Además, pueden emplearse combinaciones de diferentes almidones para controlar más cuidadosamente la viscosidad de la mezcla a lo largo de un intervalo de temperaturas, así como afectar las propiedades estructurales del artículo final endurecido. Por ejemplo, la mezcla puede estar constituida por una mezcla de almidón de patata y maíz seco o húmedo (16-44% de almidón de maíz y almidón de patata en peso de la composición moldeable homogénea), de modo que el almidón de maíz comprende entre aproximadamente el 13-30%, preferiblemente entre aproximadamente el 13-18% o el 28-30%, y el almidón de patata comprende entre aproximadamente el 3-14%, de manera preferible aproximadamente el 11-14% o el 3-5% de la composición moldeable homogénea final.

El almidón se produce en muchas plantas, y muchos almidones pueden ser adecuados, sin embargo, tal como con el almidón usado en el pregel, las fuentes preferidas de almidón son semillas de granos de cereales (por ejemplo, maíz, maíz céreo, trigo, sorgo, arroz, y arroz céreo) que pueden usarse también en el estado de harina y agrietado. Otras fuentes de almidón incluyen tubérculos (patata), raíces (tapioca (es decir, casava y jiquima), boniato y arrurruz), y médula de palma de Sagú. El almidón puede seleccionarse de almidón natural, almidón modificado química y/o físicamente, almidón biotecnológicamente producido y/o genéticamente modificado y mezclas de los mismos. Los almidones adecuados también pueden seleccionarse de los siguientes: ajipa, apio (arracacha), Sagittaria (arrurruz, patata china, jicama), mafafa, casava amarga, arrurruz brasileño, casava (yuca), alcachofa china (crosne), alcachofa japonesa (chorogi), castaña de agua china, coco, tiquisque, callaloo, colocasia, oreja de elefante, girasol, cacahuete, patata japonesa, alcachofa de Jerusalén (aguaturma, girasol), raíz de loto, flor de lotus, malanga (tiquisque), platanero, boniato, mandioca, jiquiama, patata mejicana, fríjol mejicano, tiquisque viejo, saa got, sato-imo, seegoo, pataca, aguaturma, casava dulce, tiquisque, tania, rascadera, raíz de tapioca, taro, tupinambo, castaña de agua, raíz de loto de agua, fríjol, ñame, yautia, cebada, maíz, sorgo, arroz, trigo, avenas, trigo sarraceno, centeno, trigo de marca Kamut, triticale, espelta, amaranto, quinua negra, heno, mijo, cáscaras de semilla de plántago, cáscaras de semilla de psyllium, copos de quinua, quinua, tef.

Los almidones que pueden usarse para la presente invención incluyen almidones no modificados (amilosa y amilopectina) y almidones modificados. Por modificados, quiere decirse que el almidón puede derivatizarse o modificarse mediante procedimientos típicos conocidos en la técnica tales como, por ejemplo, esterificación, eterificación, oxidación, hidrólisis ácida, reticulación, y conversión enzimática. Los almidones modificados típicos incluyen ésteres, tales como el acetato y los semiésteres de ácidos/anhídridos dicarboxílicos, particularmente los ácidos/anhídridos alquenilsuccínicos; éteres, tales como los almidones de hidroxietilo e hidroxipropilo; almidones oxidados, tales como los oxidados con hipoclorito; almidones que se han hecho reaccionar con agentes de reticulación, tales como oxicloruro de fósforo, epiclorohidrina, epóxidos catiónicos hidrófobos, y derivados de fosfato preparados mediante reacción con ortofosfato o tripolifosfato de sodio o potasio, y combinaciones de los mismos. Los almidones modificados también incluyen gel de agar de emulsión segura "seagel", almidones alquílicos de cadena larga, dextrinas, almidones de amina, y almidones de dialdehído. Se prefieren generalmente aglutinantes basados en almidón no modificado sobre aglutinantes basados en almidón modificado porque son significativamente menos caros y producen artículos comparables.

Los componentes secos, tales como almidón de maíz y harina de madera preferiblemente se mezclan previamente en una mezcla homogénea antes de añadirse al pregel. El almidón seco/húmedo y la harina o fibras de madera pueden mezclarse para formar una mezcla homogénea usando cualquier medio adecuado, tal como, por ejemplo, un mezclador comercial Kitchen Aid®.

Fibras o harina de madera

En la presente invención, pueden emplearse fibras adicionales como parte del material seco/húmedo que se añade al almidón pregelificado. Las fibras usadas son preferiblemente orgánicas, y lo más preferiblemente materiales basados en celulosa, que son químicamente similares a almidones porque comprenden moléculas de glucosa polimerizada. "Fibras celulósicas" se refiere a fibras de cualquier tipo que contienen celulosa o están constituidas por celulosa. Las fibras vegetales preferidas en el presente documento son las que tienen longitudes variables normalmente en el intervalo desde 600 micrómetros hasta 3000 micrómetros, principalmente de cáñamo, algodón, hojas vegetales, sisal, abacá, bagazo, madera (tanto madera dura como madera blanda, cuyos ejemplos incluyen pino del sur de madera dura y pino del sur, respectivamente), o tallos, o fibras inorgánicas realizadas a partir de vidrio, grafito, sílice, cerámica, o materiales metálicos. Las fibras celulósicas incluyen fibras de madera y harina de madera. En una realización, se añade el 11-24% en peso de harina o fibras de madera a la mezcla final. En las realizaciones preferidas, las fibras o harina de madera comprenden aproximadamente al menos el 11%, 12%, 13%, 14%, 16%, 17%, y 23,3% en peso de la composición moldeable homogénea.

Las fibras y harina de madera son parecidas a palillos para los dientes toscos que tienen estructuras similares a pequeños dientes saliendo de la fibra principal para participar el procedimiento de reticulación con la masa fundida de almidón enfriada. Esta propiedad añade tanto fuerza como resistencia al agua a la superficie producida en el molde. El procedimiento de molienda rápido para producir harina o fibras cortas evita los procedimientos de contaminación y caros que se usan para fabricar pulpa y papel. La harina de madera puede ser una harina de madera resinosa. Preferiblemente, la harina de madera es harina de madera blanda, que contiene cantidades relativamente grandes de resina. Además, la madera blanda se usa industrialmente a gran escala, tal como en la industria de la construcción, con la consecuencia de que una abundancia de harina de madera de, por ejemplo, aserraderos, está disponible a un bajo precio. Las harinas de madera pueden clasificarse basándose en el tamaño de malla de la harina. En general, la harina de madera
que tiene un tamaño de malla de 20 - 100 es adecuada, y una proporción de aspecto de 1:8 o 1:9, o 1:10 o inferior.

Se considera que las partículas más grandes son fibras. La expresión "fibras" se refiere a objetos delgados, finos, de longitud restringida, siendo la longitud superior a la anchura. Pueden estar presentes como fibras individuales o como agrupaciones de fibras. Tales fibras pueden producirse de una manera conocida por los expertos en la técnica. Las fibras preferidas tienen una proporción longitud a diámetro baja y producen materiales de resistencia excelente y peso ligero. En general, las fibras usadas en la invención tendrán una proporción de aspecto de aproximadamente entre 1:2 y 1:10; 1:2 y 1:9; 1:2 y 1:8; 1:2 y 1:7; 1:2 y 1:6; 1:2 y 1:5; 1:2 y 1:4; 1:2 y 1:3; 1:2 y 1:2; o 1:2 y 1:9,9.

También debe entenderse que algunas fibras, tales como pino del sur y abacá, tienen alta resistencia al desgarro y roturas, mientras que otras, tales como algodón, tienen una resistencia inferior pero una flexibilidad superior. En el caso en que se desea una colocación mejor, una mayor flexibilidad, y una resistencia al desgarro y roturas más alta, puede añadirse a la mezcla una combinación de fibras que tienen proporciones de aspecto y propiedades de resistencia variables.

En un aspecto adicional de la presente invención, se reconoce que para disminuir el olor residual de la madera en el producto final, la cantidad de pulpa de papel puede aumentarse hasta el 50%, o el 30-50%, en peso de la mezcla final, y la cantidad de fibra o harina de madera puede disminuirse hasta el 0%.

Materiales adicionales

Además del almidón seco/húmedo y de la harina de madera, la mezcla homogénea también puede incluir uno o más materiales adicionales dependiendo de las características deseadas del producto final. Las cargas de tierras naturales pueden incluirse para dar un producto más resistente. Las cargas adecuadas incluyen pero no se limitan a arcillas tales como bentonita, productos de partida amorfos tales como yeso (sulfato de calcio deshidratado) y sulfato de calcio, minerales tales como caliza y materiales fabricados por el hombre tales como ceniza volante. Estas cargas de tierras naturales pueden tomar parte en la reticulación y unión que se produce durante el procedimiento de moldeo. Otros ejemplos de cargas útiles incluyen perlita, vermiculita, arena, gravilla, piedras, caliza, arenisca, perlas de vidrio, aerogeles, xerogeles, gel de agar de emulsión segura "seagel", mica, arcilla, arcilla sintética, alumina, sílice, sílice fundida, alumina tabular, caolín, microesferas, esferas de vidrio huecas, esferas cerámicas porosas, carbonato de calcio, aluminato de calcio, polímeros ligeros, xonotlita (un gel de silicato de calcio cristalino), arcillas expandidas ligeras, partículas de cemento hidráulico hidratadas o no hidratadas, piedra pómez, piedra exfoliada, y otros materiales geológicos. El cemento hidratado y parcialmente hidratado, así como humos de sílice, tienen un área superficial alta y dan beneficios excelentes tales como alta cohesividad inicial del artículo recién formado. Incluso los materiales desechados cargados inorgánicamente, tales como recipientes de desecho u otros artículos de la presente invención pueden emplearse como cargas de agregados y reforzantes. También se apreciará que los recipientes y otros artículos de la presente invención pueden reciclarse fácil y eficazmente añadiéndolos simplemente a mezclas moldeables recientes como una carga de agregados. También puede añadirse cemento hidráulico en su forma hidratada o bien su forma no hidratada. Tanto la arcilla como el yeso pueden ser materiales importantes de agregados debido a que están disponibles fácilmente, son relativamente económicos, pueden trabajarse, se forman fácilmente, y también pueden proporcionar un grado de unión y resistencia si se añaden en cantidades lo suficientemente altas (por ejemplo en el caso de yeso hemihidratado). Debido a que el yeso hemihidratado puede reaccionar con el agua dentro de la mezcla moldeable, puede emplearse como un medio para mantener el agua internamente dentro del artículo moldeado. Preferiblemente, se añaden los materiales inorgánicos en una cantidad de hasta aproximadamente el 5%, 0-4%, 0-13%, 2-13% o 0-15% en peso del peso de la composición final.

Debido a la amplia variedad de agentes que pueden usarse como cargas, los intervalos de concentración preferidos son difíciles de calcular. Para arcilla de bentonita, un intervalo preferido es de aproximadamente el 2,5-4% del peso de la mezcla final. Los agentes adicionales pueden disolverse previamente o pueden añadirse secos. Una suspensión de arcilla preferida es del 20% de arcilla de bentonita en agua.

Además, pueden añadirse otros agentes espesantes basados en celulosa, que pueden incluir una amplia variedad de éteres celulósicos, tales como metilhidroxietilcelulosa, hidroximetiletilcelulosa, carboximetilcelulosa, metilcelulosa, etilcelulosa, hidroxietilcelulosa, hidroxietilpropilcelulosa, hidroxipropilmetilcelulosa, y similares. Otros agentes espesantes basados en polisacáridos naturales incluyen por ejemplo, ácido algínico, ficocoloides, agar, goma arábiga, goma de guar, goma garrofín, goma karaya, goma xantana, y goma tragacanto. Los agentes espesantes basados en proteínas incluyen, por ejemplo, Zein® (una prolamina derivada de maíz), colágeno (derivados extraídos de tejido conjuntivo animal tal como gelatina y adhesivos), y caseína (derivado de la leche de vaca). Los agentes espesantes orgánicos sintéticos adecuados incluyen, por ejemplo, polivinilpirrolidona, polietilenglicol, poli(alcohol vinílico), polivinilmetil éter, poli(ácidos acrílicos), sales de poli(ácidos acrílicos), poli(ácidos vinilacrílicos), sales de poli(ácidos vinilacrílicos), poliacrilamidas, polímeros de oxido de etileno, poli(ácido láctico), y látex. El látex es una extensa categoría que incluye una variedad de sustancias polimerizables formadas en una emulsión de agua. Un ejemplo es el copolímero de estireno-butadieno. Otros copolímeros incluyen: acetato de vinilo, copolímeros de acrilato, copolímeros de butadieno con estireno y acetonitrilo, acrilatos de metilo, cloruro de vinilo, acrilamida, etilenos fluorados. Los monómeros hidrófilos pueden seleccionarse del siguiente grupo: N-(2-hidroxipropil)metacrilamida, N-isopropilacrilamida, N,N-dietilacril-amida, N-etilmetacrilamida, metacrilato de 2-hidroxietilo, ácido acrílico, metacrilato de 2-(2-hidroxietoxi)etilo, ácido metacrílico, y otros, y pueden usarse para la preparación de los geles poliméricos hidrolíticamente degradables. Los monómeros hidrófobos adecuados pueden seleccionarse del grupo de monómeros de metacrilato de 2-acetoxietilo que comprende metacrilato de dimetilaminoetilo, metacrilato de n-butilo, terc-butilacrilamida, acrilato de n-butilo, metacrilato de metilo, y acrilato de hexilo. La polimerización puede llevarse a cabo en disolventes, por ejemplo, en dimetilsulfóxido, dimetilformamida, agua, alcoholes tales como metanol y etanol, usando iniciadores comunes de la polimerización por radicales. Los geles hidrófilos son estables en un medio ácido a pH 1-5. En condiciones neutras o débilmente alcalinas a pH superior a 6,5, los geles se degradan. Los geles mencionados anteriormente no son tóxicos así como los productos de su biodegradación.

Otros copolímeros incluyen: poliéster alifático, policaprolactona, poli(ácido 3-hidroxibutírico), poli(ácido 3-hidroxivalérico), poli(ácido glicólico), copolímeros de ácido glicólico y ácido láctico, y polilactida, PVS, SAN, ABS, fenoxilo, policarbonato, nitrocelulosa, poli(cloruro de vinilideno), copolímero de estireno/alcohol alílico, polietileno, polipropileno, caucho natural, un elastómero de estireno/butadieno y copolímero de bloque, poli(acetato de vinilo), polibutadieno, caucho de etileno/propileno, almidón, y poliuretano segmentado termoplástico, homopolímeros o copolímeros de poliésteres, poliortoésteres, polilactidas, poliglicólidos, policaprolactonas, polihidroxibutiratos, polihidroxivaleratos, homo ácidos, pseudopoliaminoácidos, poliamidas y polianhídridos, homopolímeros y copolímeros de poli(ácido láctico), poli(ácido glicólico), policaprolactona (PCL), polianhídridos, poliortoésteres, poliaminoácidos, pseudopoliaminoácidos, polihidroxibutiratos, polihidroxivaleratos, polifosfacenos, y polialquilcianoacrilatos.

Los polímeros adicionales que pueden añadirse incluyen: citratos, citrato de dietilo (DEC), citrato de trietilo (TEC), citrato de acetiltrietilo (ATEC), citrato de tributilo (TBC), citrato de acetiltributilo (ATBC), ftalatos tales como ftalato de dimetilo (DMP), ftalato de dietilo (DEP), ftalato de trietilo (TEP), ftalato de dibutilo (DBP), ftalato de dioctilo, glicol éteres tales como etilenglicol dietil éter, propilenglicol monometil éter, etilenglicol monoetil éter, dietilenglicol monoetil éter (Transcutol^{TM}), propilenglicol mono terc-butil éter, dipropilenglicol monometil éter, n-metilpirrolidona, 2-pirrolidona (2-Pyrrol^{TM}), propilenglicol, glicerol, dioleato de glicerilo, oleato de etilo, benzoato de bencilo, glicofurol sorbitol sacarosa acetato isobutirato, citrato de butiriltri-n-hexilo, citrato de acetiltri-n-hexilo, sebacatos tales como sebacato de dibutilo, sebacato de tributilo, acetato de dipropilenglicol metil éter (acetato de DPM), carbonato de propileno, laurato de propilenglicol, caprilato/caprato de propilenglicol, triglicéridos caprílicos/cápricos, gamma butirolactona, polietilenglicoles (PEG), ésteres de glicerol y PEG de ácidos y ácidos grasos (Gelucires^{TM}, Labrafils^{TM} y Labrasol^{TM}) tales como monooleato de glicerol PEG-6, linoleato de glicerol PEG-6, linoleato de glicerol PEG-8, caprilato/caprato de glicerilo PEG-4, caprilato/caprato de glicerilo PEG-8, poli(gliceril-3-oleato), poli(gliceril-6-dioleato), poli(gliceril-3-isoestearato), laurato de glicerilo PEG-32 (Gelucire 44/1^{TM}), palmitoestearato de glicerilo PEG-32 (Gelucire 50/13^{TM}), estearato de glicerilo PEG-32 (Gelucire 53/10^{TM}), behenato de glicerilo, palmitato de cetilo, di y triestearato de glicerilo, palmitoestearato de glicerilo, y triacetato de glicerilo (Triacetin^{TM}), aceites vegetales obtenidos de semillas, flores, frutos, hojas, tallos o cualquier parte de una planta o árbol, incluyendo aceite de semilla de algodón, aceite de soja, aceite de almendra, aceite de girasol, aceite de cacahuete, aceite de sésamo. También se engloba en la presente invención el uso de dos o más plastificantes en una combinación o mezcla de proporciones e hidrofilicidad o hidrofobicidad variantes. Los plastificantes también incluyen: ftalatos, glicol éteres, n-metilpirrolidona, 2-pirrolidona, propilenglicol, glicerol, dioleato de glicerilo, oleato de etilo, benzoato de bencilo, glicofurol, sorbitol, acetato isobutirato de sacarosa, citrato de butiriltri-n-hexilo, citrato de acetiltri-n-hexilo, sebacatos, acetato de dipropilenglicol metil éter (acetato de DPM), carbonato de propileno, laurato de propilenglicol, caprilato/caprato de propilenglicol, triglicéridos caprílicos/cápricos, gamma butirolactona, polietilenglicoles (PEC), aceites vegetales obtenidos de semillas, flores, frutos, hojas, tallos o cualquier parte de una planta o árbol, incluyendo aceite de semilla de algodón, aceite de soja, aceite de almendra, aceite de girasol, aceite de cacahuete, aceite de sésamo, ésteres de glicerol y PEG de ácidos y ácidos grasos, poli(gliceril-3-oleato), poli(gliceril-6-dioleato), poli(gliceril-3-isoestereato), laurato de glicerilo de PEG-32, palmitoestearato de glicerilo PEG-32, estearato de glicerilo PEG-32, behenato de glicerilo, palmitato de cetilo, di y triestearato de glicerilo, palmitoestearato de glicerilo, y triacetato de glicerilo. Estos materiales también pueden añadirse en combinación con otros polímeros para mejorar la flexibilidad.

La adición de estos artículos aumentará la eficacia de la producción del producto en base al artículo. Los polvos para hornear y otros materiales, tales como agentes gasificantes, que liberan gases, (por ejemplo, bicarbonatos o carbonatos de sodio o calcio) pueden incluirse en las composiciones de la invención para elevar el número de células abiertas en la estructura final introduciendo una fuente de gas dióxido de carbono que se libera en el molde.

Pueden añadirse glicerol, cera microcristalina, alcoholes grasos y otras moléculas orgánicas similares como un agente de liberación del molde, y para introducir una superficie más lisa en el producto terminado. Los ejemplos de agentes que pueden añadirse, como plastificantes o bien como agentes de liberación del molde son etilenglicol, propilenglicol, glicerina, 1,3-propanodiol, 1,2-butanodiol, 1,3-butanodiol, 1,4-butanodiol, 1,5-pentanodiol, 1,5-hexanodiol, 1,6-hexanodiol, 1,2,6-hexanotriol, 1,3,5-hexanotriol, neopentilglicol, acetato de sorbitol, diacetato de sorbitol, monoetoxilato de sorbitol, dietoxilato de sorbitol, hexaetoxilato de sorbitol, dipropoxilato de sorbitol, aminosorbitol, trihidroximetilaminometano, glucosa/PEG, el producto de reacción de óxido de etileno con glucosa, monoetoxilato de trimetilolpropano, monoacetato de manitol, monoetoxilato de manitol, butilglucósido, monoetoxilato de glucosa, a-metilglucósido, la sal de sodio de carboximetilsorbitol, poli(monoetoxilato de glicerol), eritritol, pentaeritritol, arabitol, adonitol, xilitol, manitol, iditol, galactitol, alitol, sorbitol, alcoholes polihídricos generalmente, ésteres de glicerina, formamida, N-metilformamida, DMSO, mono y diglicéridos, alquilamidas, polioles, trimetilolpropano, poli(alcohol vinílico) con desde 3 hasta 20 unidades de repetición, poligliceroles con desde 2 hasta 10 unidades de repetición, y derivados de los anteriores. Los ejemplos de derivados incluyen éteres, tiéteres, ésteres orgánicos e inorgánicos, acetales, productos de oxidación, amidas, y aminas. Estos agentes pueden añadirse desde el 0-10%, preferiblemente el 3-4% (p/p). Una consideración de la mezcla de la invención debe ser que la composición contenga preferiblemente al menos el 75%, más preferiblemente al menos el 95% de materiales derivados de orgánicos o naturales en peso de la composición moldeable homogénea.

Preparación de artículos moldeados

Se añade la mezcla almidón - harina de madera, con cualquier aditivo incluido, al almidón pregelificado y se mezcla (por ejemplo con un mezclador comercial Kitchen Aid®) hasta que se genera una mezcla homogénea. La mezcla puede ser tan espesa como la mantequilla de cacahuete o tan fina como una masa de tortitas. Pueden añadirse cantidades variables de agua adicional para facilitar diferentes tipos de moldeo, puesto que la forma del producto [bruto] anterior al moldeado es dependiente del molde, tasa de calentamiento y tiempo de fusión/secado. Si el producto va a moldearse mediante procedimientos de inyección clásicos el material es más fino, si el material se moldea en el equipo descrito a continuación, la mezcla es más espesa. El material también puede enrollarse como láminas en bruto y moldearse, extruirse y fabricarse como aglomerados secos para otros procedimientos. Los medios de producción del producto pueden crearse a partir de cualquiera de las varias aproximaciones posibles del procedimiento. Se describe a continuación una metodología específica, pero esta descripción se propone sólo para describir un posible medio de producción, y no tiene que interpretarse de cualquier manera para representar una limitación al enfoque general. Aunque el procedimiento de moldeo por compresión detallado en el presente documento es útil, pueden usarse otros tipos de moldeo por compresión, moldeo por inyección, extrusión, colada, conformado neumático, moldeo a vacío, etc. Una realización implica un medio de producción que incorpora montajes de guía continuos superior e inferior en movimiento, cada uno con una sección horizontal sustancialmente alargada superior e inferior, y con una parte curvada de guía que une la sección horizontal superior e inferior para cada una de las guías superior e inferior. Montada en cada uno de los montajes de guía existe una cinta unida producida de cualquier material o combinación de materiales que permite que la cinta o montaje de cinta esté en movimiento constante o intermitente sobre las guías. Los montajes de guía están ubicados verticalmente de tal modo que la parte superior de la guía inferior y la parte inferior de la guía superior están muy próximas de tal modo que las cintas de cada guía se mueven a una velocidad sincronizada y en una dirección común. En esta realización, la parte macho del molde se monta sobre la cinta siguiendo la guía superior, y la parte hembra del molde se monta en la cinta siguiendo la guía inferior, con las guías sincronizadas de forma que produce que las mitades del molde se unan y cierren a medida que se fusionan entre las guías superior e inferior. En esta realización, el material que va a procesarse se deposita dentro de la mitad del molde hembra antes del cierre de las mitades del molde, o se inyecta dentro del molde tras cerrarse. Los montajes de cintas y guías mantienen las mitades del molde juntas durante el secado mediante cualquiera de varios, o una combinación de, procedimientos que incluyen, sin limitación, fuerza de resorte, fuerza neumática, o compresión mecánica. Otros procedimientos de fuerza son posibles. Una posible disposición del extremo curvado de las guías las alinea de tal modo que la sección horizontal superior de las guías inferiores están ubicadas para empezar antes que la sección horizontal inferior de las guías superiores para permitir que la mitad hembra del molde en la sección superior de la guía inferior adquiera una orientación sustancialmente horizontal antes de que la mitad macho del molde se una a la guía superior, permitiendo así que la mitad hembra del molde reciba el material depositado antes de que se ajuste la correspondiente mitad macho del molde fusionándose desde la guía superior y el montaje de cinta. Otros aspectos que pueden incorporarse en esta realización incluyen, inserciones en la cavidad desmontables y o múltiples cavidades en los moldes: calentamiento de los moldes o producto para acelerar el secado por medios eléctricos, de microondas, de gas caliente, de rozamiento, ultrasónicos, o cualquier otro: limpiar los moldes
sobre la marcha, revestir el producto sobre la marcha con cualquiera de una variedad de agentes de revestimiento.

En otra realización, una vez que se ha preparado la mezcla moldeable, se coloca dentro de una cavidad del molde calentado. La cavidad del molde calentado puede comprender muchas realizaciones diferentes, que incluyen moldes usados normalmente en procedimientos convencionales de moldeo por inyección y moldes de prensa de estampar puestos juntos tras colocar la mezcla cargada inorgánicamente dentro del molde hembra. En una realización preferida, por ejemplo, la mezcla moldeable se coloca dentro de un molde hembra calentado. Después de esto, un molde macho calentado se acopla de forma complementaria con el molde hembra calentado, colocándose así la mezcla entre los moldes. A medida que se calienta la mezcla, el aglutinante basado en almidón gelifica, aumentado la viscosidad de la mezcla. Simultáneamente, la mezcla aumenta en volumen dentro de la cavidad de los moldes calentados como resultado de la formación de burbujas de gas a partir del disolvente que se evapora, que quedan atrapadas inicialmente dentro de la matriz viscosa. Controlando selectivamente los parámetros termodinámicos aplicados a la mezcla (por ejemplo, presión, temperatura, y tiempo), así como la viscosidad y el contenido en disolvente, la mezcla puede formarse en un artículo de forma estable que tiene una matriz estructural celular diseñada selectivamente.

En una realización no limitante, se usa para hornear una temperatura entre 195-225ºC, preferiblemente 200ºC durante un periodo de tiempo de 60-90 segundos, preferiblemente 75 segundos. Las temperaturas pueden variar basándose en el artículo que se fabrica, por ejemplo, se prefieren 200ºC para la producción rápida de artículos de paredes finas, tales como tazas. Artículos más gruesos requieren un tiempo superior para retirar el disolvente y se calientan preferiblemente a temperaturas inferiores para reducir la propensión de quemar la fibra y el aglutinante basados en almidón. Dejar los artículos dentro de los moldes cerrados demasiado tiempo también puede dar como resultado la formación de grietas o deformación de los artículos.

La temperatura del molde también puede lograr la textura superficial de los moldes. Una vez que se forma la envuelta exterior, el disolvente que queda dentro de la sección interior de la mezcla escapa pasando a través de aberturas diminutas en la envuelta exterior y después desplazándose entre la envuelta y la superficie del molde hasta los orificios de ventilación. Si un molde está más caliente que el otro, las leyes de la termodinámica predirían, y se ha descubierto empíricamente, que el vapor tiende a desplazarse hacia el molde más frío. Como resultado, la superficie del artículo contra el molde más caliente tendrá una superficie más lisa y uniforme que la superficie contra el molde más frío.

Puede producirse una diversidad de artículos a partir de los procedimientos y composiciones de la presente invención. Los términos "artículo" y "artículo de fabricación" tal como se usan en el presente documento se proponen para incluir todos los productos que pueden formarse usando el procedimiento descrito.

Revestimiento del artículo moldeado

Antes, durante o después de cualquiera de los procedimientos de moldeo, pueden aplicarse revestimientos a la superficie de un artículo sustancialmente seco para cualquier fin deseado, tal como hacer el artículo más resistente al agua, resistente a grasa y productos alimenticios, más flexible, o proporcionarle una superficie más brillante. Los revestimientos pueden usarse para modificar las características de la superficie incluyendo sellar y proteger el artículo realizado a partir de los mismos. Los revestimientos pueden proporcionar protección frente a la humedad, bases, ácidos, grasa, y disolventes orgánicos. Pueden proporcionar una superficie más lisa, más brillante, o resistente a arañazos, pueden ayudar a reforzar el artículo y los revestimientos también pueden proporcionar propiedades reflectantes, eléctricamente conductoras o aislantes.

La resistencia al agua puede lograrse a través del uso de una capa resistente al agua aplicada sobre una o ambas caras del producto. Existen muchos revestimientos disponibles actualmente que pueden usarse para recubrir este producto. Algunos de estos son: PROTECoaT 6616B de New Coat, Inc, Zein® - un material biodegradable aislado del maíz; poli(ácido láctico) [PLA] - un polímero de ácido láctico de materias primas de fermentación; poli(hidroxialcanoatos) [PHA] de fermentación microbiana; celulosa bacteriana; polímeros basados en quitosano (de desechos de mariscos); revestimientos basados en aceite y ceras naturales. Los revestimientos son biodegradables y no deben tener impacto significativo en la capacidad de los productos para convertirse en compost. El segundo procedimiento para mejorar la resistencia al agua del producto es añadir uno o más materiales biodegradables al material antes del moldeo o bien como una parte del procedimiento de moldeo. En cada uno de estos casos, la composición básica del producto permanecerá bastante constante.

Se desea un revestimiento resistente al agua para los artículos destinados a estar en contacto con agua. Como los artículos que tienen un aglutinante basado en almidón tienen una alta afinidad por el agua, los revestimientos preferidos son no acuosos y tienen baja polaridad. Los revestimientos apropiados incluyen parafina (cera sintética); laca; resinas de xileno-formaldehído condensadas con resinas epoxídicas de 4,4'-isopropilidendifenolepiclorohidrina; aceites de secado; aceites reconstituidos a partir de triglicéridos o ácidos grasos de los aceites de secado para formar ésteres con diversos glicoles (butilenglicol, etilenglicol), sorbitol, y trimetiloletano o propano; aceites de secado sintéticos, incluyendo resina de polibutadieno; resinas de fósiles naturales, incluyendo copal (resinas de árboles tropicales, fósiles y modernas), resina dámara, elemí, gilsonita (una asfaltita brillante negra, soluble en turpentina), éster glicólico de resina dámara, copal, elemí, y sandáraca (una resina frágil, translúcida, apenas aromática derivada del pino sandáraco de África), laca, resina de carbón de Utah; colofonias y derivados de colofonia incluyendo colofonia (goma de colofonia, colofonia de aceite de resina y colofonia de madera), ésteres de colofonia formados por reacción con glicoles o alcoholes específicos, ésteres de colofonia formados por formaldehídos de reacción, y sales de colofonia (resinato de calcio y resinato de cinc); resinas fenólicas formadas por reacción de fenoles con formaldehído; resinas de poliéster; resinas epoxídicas, catalizadores, y adjuntos; resina de cumarona-indeno; resina de hidrocarburos de petróleo (tipo ciclopentadieno); resinas terpénicas; resinas de urea-formaldehído y sus catalizadores de curado; resinas de triazina-formaldehído y sus catalizadores de curado; modificadores (para aceites y alquidos, incluyendo poliésteres); sustancias resinosas vinílicas (poli(cloruro de vinilo), poli(acetato de vinilo), poli(alcohol vinílico), etc.); materiales celulósicos (carboximetilcelulosa, acetato de celulosa, etilhidroxietilcelulosa, etc.); polímeros de estireno; polietileno y sus copolímeros; acrílicos y sus copolímeros; metacrilato de metilo; metacrilato de etilo; ceras (parafina tipo I, parafina tipo II, polietileno, aceite de esperma, abejas, y espermaceti); melamina; poliamidas; poli(ácido láctico); Biopol® (un copolímero de polihidroxibutirato-hidroxivalerato); proteína de soja; otros polímeros sintéticos que incluyen polímeros biodegradables; y elastómeros y mezclas de los mismos. Biopol® se fabrica por ICI en el Reino Unido. Los revestimientos apropiados son biodegradables y no deben tener un impacto significativo en la capacidad del producto para convertirse en compost. El segundo procedimiento para mejorar la resistencia al agua del producto es añadir uno o más materiales biodegradables al material antes del moldeo o bien como parte del procedimiento de moldeo. En cada uno de estos casos la composición básica del producto permanecerá bastante constante.

Se desea un revestimiento resistente al agua para los artículos destinados a estar en contacto con agua. Dado que los artículos que tienen un aglutinante basado en almidón tienen una alta afinidad por el agua, los revestimientos preferidos son no acuosos y tienen baja polaridad. Los revestimientos apropiados incluyen parafina (cera sintética); laca; resinas de xileno-formaldehído condensadas con resinas epoxídicas de 4,4'-isopropilidendifenolepiclorohidrina; aceites de secado; aceites reconstituidos a partir de triglicéridos o ácidos grasos de los aceites de secado para formar ésteres con diversos glicoles (butilenglicol, etilenglicol), sorbitol, y trimetiloletano o propano; aceites de secado sintéticos, incluyendo resina de polibutadieno; resinas de fósiles naturales, incluyendo copal (resinas de árboles tropicales, fósiles y modernas), resina dámara, elemí, gilsonita (una asfaltita brillante negra, soluble en turpentina), éster glicólico de resina dámara, copal, elemí, y sandáraca (una resina frágil, translúcida, apenas aromática derivada del pino sandáraco de África), laca, resina de carbón de Utah; colofonias y derivados de colofonia incluyendo colofonia (goma de colofonia, colofonia de aceite de resina y colofonia de madera), ésteres de colofonia formados por reacción con glicoles o alcoholes específicos, ésteres de colofonia formados por formaldehídos de reacción, y sales de colofonia (resinato de calcio y resinato de cinc); resinas fenólicas formadas por reacción de fenoles con formaldehído; resinas de poliéster; resinas epoxídicas, catalizadores, y adjuntos; resina de cumarona-indeno; resina de hidrocarburo de petróleo (tipo ciclopentadieno); resinas terpénicas; resinas de urea-formaldehído y sus catalizadores de curado; resinas de triazina-formaldehído y sus catalizadores de curado; modificadores (para aceites y alquidos, incluyendo poliésteres); sustancias resinosas vinílicas (poli(cloruro de vinilo), poli(acetato de vinilo), poli(alcohol vinílico), etc.); materiales celulósicos (carboximetilcelulosa, acetato de celulosa, etilhidroxietilcelulosa, etc.); polímeros de estireno; polietileno y sus copolímeros; acrílicos y sus copolímeros; metacrilato de metilo; metacrilato de etilo; ceras (parafina tipo I, parafina tipo II, polietileno, aceite de esperma, abejas, y espermaceti); melamina; poliamidas; poli(ácido láctico); Biopol® (un copolímero de polihidroxibutirato-hidroxivalerato); proteína de soja; otros polímeros sintéticos que incluyen polímeros biodegradables; y elastómeros y mezclas de los mismos. Biopol® se fabrica por ICI en el Reino Unido. Los revestimientos inorgánicos apropiados incluyen silicato de sodio, carbonato de calcio, óxido de aluminio, óxido de silicio, caolín, arcilla, cerámicas y mezclas de los mismos. Los revestimientos inorgánicos pueden mezclarse también con uno o más de los revestimientos orgánicos enumerados anteriormente.

Si se usan los artículos como recipientes o para otros productos destinados a entrar en contacto con productos alimenticios, el material de revestimiento incluirá preferiblemente un revestimiento aprobado por el organismo para el control de alimentos y medicamentos (FDA). Un ejemplo de un revestimiento particularmente útil es silicato de sodio, que es resistente a ácidos. La resistencia a la acidez es importante, por ejemplo, cuando el artículo es un recipiente expuesto a alimentos o bebidas que tienen un alto contenido en ácidos, tales como refrescos o zumos. Generalmente es innecesario proteger el artículo de sustancias básicas, pero puede proporcionarse resistencia aumentada a sustancias bási-
cas mediante un revestimiento polimérico o céreo apropiado, tales como los usados para recubrir recipientes de papel.

Los revestimientos poliméricos, tales como polietileno, son útiles en la formación de capas generalmente finas que tienen baja densidad. El polietileno de baja densidad es especialmente útil para producir recipientes que son estancos a líquidos e incluso estancos a la presión hasta un determinado grado. Los revestimientos poliméricos también pueden utilizarse como un adhesivo cuando se sellan por calor.

El óxido de aluminio y óxido de silicio son revestimientos útiles, particularmente como una barrera frente al oxígeno y humedad. Los revestimientos pueden aplicarse al artículo mediante cualquier medio conocido en la técnica, incluyendo el uso de un procedimiento de evaporación mediante un haz de electrones de alta energía, deposición química por plasma y deposición electrónica. Otro procedimiento para formar un revestimiento de óxido de aluminio u óxido de silicio implica tratar el artículo con una disolución acuosa que tiene un nivel de pH adecuado para producir la formación de óxido de aluminio u óxido de silicio sobre el artículo debido a la composición del artículo.

Las ceras y combinaciones de ceras, particularmente ceras sintéticas y de petróleo, proporcionan una barrera frente a la humedad, oxígeno, y algunos líquidos orgánicos, tales como grasa o aceites. También permiten que un artículo tal como un recipiente se selle por calor. Las ceras de petróleo son un grupo particularmente útil de ceras en el envasado de alimentos y bebidas e incluyen ceras de parafina y ceras microcristalinas.

En algunos casos, puede ser preferible que el revestimiento sea elastomérico o deformable. Algunos revestimientos pueden usarse también para fortalecer los lugares en los que los artículos se doblan severamente. En tales casos, puede preferirse un revestimiento maleable, posiblemente elastomérico.

Por supuesto, debe entenderse que las composiciones de almidón de la presente invención pueden usarse por sí mismas como materiales de revestimiento con el fin de formar un material compuesto sinérgico con, o de otra manera para mejorar las propiedades de varios otros materiales. Pueden revestirse materiales tan dispares como papel, cartón, artículos de unión de almidón moldeado tales como espumas basadas en almidón, metales, plásticos, hormigón, escayola, cerámicas, y similares con una composición de almidón.

Puede ser deseable aplicar impresiones u otras marcas distintivas, tales como marcas comerciales, información del producto, especificaciones del recipiente o logotipos, sobre la superficie del artículo. Esto puede conseguirse usando cualquier medio de impresión convencional o procedimientos conocidos en la técnica de imprimir papel o productos de cartón, que incluyen impresiones planas, en relieve, en huecograbado, porosas y sin impacto. Las impresoras convencionales incluyen impresoras offset, Van Dam, láser, por contacto de transferencia directa, y termográficas. Sin embargo, puede usarse esencialmente cualquier medio mecánico o manual.

En otro aspecto de la presente invención, se reconoce que para facilitar el revestimiento del artículo moldeado, así como para otras aplicaciones específicas, la cantidad de pulpa de papel puede aumentarse hasta el 50%, o el 30-50%, en peso de la mezcla final, y la cantidad de fibra o harina de madera puede disminuirse hasta el 0%.

Cuando se usa un vacío para formar una película alrededor del artículo moldeado, el aumento de los niveles de fibra/harina de madera y/o pulpa de papel puede facilitar el procedimiento de vacío. Por ejemplo, pueden aumentarse los niveles de fibra/harina de madera y/o pulpa de papel hasta el 30%, 40% o el 50% en peso de la mezcla final.

Tipos de artículos producidos

Los materiales capaces de mantener productos secos, húmedos y mojados tienen diversos usos. Los recipientes adecuados para mantener materiales secos pueden usarse para mantener fruta seca, o frutos secos crudos tales como almendras. Los recipientes adecuados para mantener materiales húmedos pueden usarse para mantener champiñones o tomates frescos (por ejemplo, en grupos de 4 ó 6) y deben poder llevar a cabo esta función durante un periodo de al menos aproximadamente de dos a tres semanas puesto que el tiempo desde el envasado hasta el uso normal es de aproximadamente 14 días. Puede usarse también el envasado para alimentos húmedos con un artículo de comida rápida caliente tal como patatas fritas o hamburguesas, en cuyo caso el recipiente necesita durar durante sólo un corto tiempo, por ejemplo aproximadamente una hora tras la adición de los alimentos húmedos. Puede usarse también el envasado de alimentos húmedos, en combinación con una almohadilla adsorbente, para envasar carne cruda. En este caso, el recipiente necesita soportar la exposición a la carne durante un periodo de siete días o superior y de manera deseable poder aguantar al menos un ciclo de congelación y descongelación. Si es posible, este envase debe poder soportar una señal de microondas. Cuando se formula para mantener alimentos mojados, los recipientes de la invención tendrán de manera adecuada la capacidad de mantener un líquido caliente, tal como un cuenco de sopa, una taza de café u otro artículo alimenticio durante un periodo de tiempo suficiente para permitir su consumo antes de enfriarse, por ejemplo, en el plazo de una hora de la compra. Tales recipientes pueden usarse también para mantener un producto seco que se rehidratará con agua caliente tal como los productos de sopas instantáneas.

Los artículos producidos a partir de la presente invención pueden fabricarse en una amplia variedad de artículos acabados que pueden ser actualmente de plástico, papel, cartón, poliestireno, metales, cerámicas, y otros materiales. Simplemente a modo de ejemplo, es posible fabricar los siguientes artículos a modo de ejemplo: películas, bolsas, recipientes, incluyendo recipientes de alimentos o bebidas desechables y no desechables, cajas de cereales, recipientes para sándwiches, recipientes con tapa (que incluyen, pero sin limitarse a, recipientes con elementos de articulación usados con sándwiches de comida rápida tales como hamburguesas), pajitas para beber, bolsas de plásticos, soportes para pelotas de golf, botones, bolígrafos, lápices, reglas, tarjetas de visita, juguetes, herramientas, máscaras de disfraces, productos de construcción, cajas de comida congelada, cartones de leche, recipientes de zumos de frutas, recipientes para yogures, soportes de bebidas (que incluyen, pero no se limitan a, soportes de estilo de cestas cruzadas, y soportes de estilo anular de seis paquetes), cartones de helados, tazas, recipientes para patatas fritas, cajas para llevar comida rápida, materiales de envasado tales como papel de envolver, material de separación, envases flexibles tales como bolsas para aperitivos, bolsas con un extremo abierto tales como bolsas para comestibles, bolsas dentro de cartones tales como cajas de cereales secos, bolsas de varios compartimentos, sacos, envueltas cruzadas, cartulinas de soporte para productos que se muestran con una cubierta (particularmente cubiertas de plástico que se disponen sobre productos alimenticios tales como carnes para comer, productos de oficina, cosméticos, artículos de hardware y juguetes), cartones para chips de ordenadores, bandejas de soporte para productos de mantenimiento (tales como galletas y barras de caramelo), latas, cinta, y envoltorios, (incluyendo, pero sin limitarse a, envoltorios de congelación, envoltorios de neumáticos, envoltorios de carnicero, envoltorios de carne, y envoltorios de salchichas); una variedad de cartones y cajas tales como cajas corrugadas, cajas de puros, cajas de productos de confitería, y cajas para cosméticos, recipientes enrollados en espiral o convolutos para diversos productos (tales como concentrados de zumos congelados, harina de avena, patatas fritas, helado, sal, detergente y aceite para motores), tubos para envíos postales, tubos laminares para enrollar materiales (tales como papel de envolver, materiales de tela, toallas de papel y papel higiénico), y hojas; materiales impresos y suministros de oficina tales como libros, revistas, folletos, sobres, cinta engomada, postales, aglutinantes de tres anillos, tapas de libros, carpetas y lápices, diversos utensilios para comer y recipientes de almacenaje tales como platos, cubiertas, pajitas, cubertería, cuchillos, tenedores, cucharas, botellas, jarras, estuches, cajones, bandejas, bandejas para hornear, cuencos, bandejas de cena que pueden calentarse en el microondas, bandeja de cena de "TV", cartones de huevos, surtidos de envases de carnes, platos desechables, platos expendedores, platos de pasteles y platos de desayuno, receptáculos de emergencia para vomitar (es decir, bolsas de las aerolíneas), objetos sustancialmente esféricos, juguetes, viales para medicinas, ampollas, jaulas para animales, cubiertas para fuegos artificiales, cubiertas para motores de cohetes modelo, cohetes modelo, revestimientos, materiales laminados, y una variedad sin fin de otros objetos.

El recipiente debe ser capaz de mantener sus contenidos, tanto estacionarios o en movimiento o manipulación, mientras mantiene su integridad estructural y la de los materiales contenidos en el mismo o sobre el mismo. Esto no quiere decir que se requiere que el recipiente soporte fuerzas externas fuertes o incluso mínimas. De hecho, puede ser deseable en algunos casos que un recipiente particular sea extremadamente frágil o perecedero. Sin embargo, el recipiente debe poder llevar a cabo la función para la que esta destinado. Las propiedades necesarias siempre pueden diseñarse en el material y estructura del recipiente de antemano.

El recipiente también debe poder contener sus productos y mantener su integridad durante un periodo de tiempo suficiente para satisfacer su uso previsto. Se apreciará que, en ciertas circunstancias, el recipiente puede sellar los contenidos de los entornos externos, y en otras circunstancias puede simplemente mantener o retener los contenidos.

Los términos "recipiente" o "recipientes" tal como se usan en el presente documento, están destinados a incluir cualquier vaso o receptáculo utilizado para, por ejemplo, envasar, almacenar, enviar, servir, dividir, o dispensar diversos tipos de productos u objetos (incluyendo tanto sólidos como líquidos), tanto si su uso está previsto que sea una duración de tiempo a corto como a largo plazo.

También está previsto que se incluyan los productos de contención usados junto con los recipientes en el término "recipientes". Tales productos incluyen, por ejemplo, cubiertas, pajitas, envases interiores, tales como divisores, forros, almohadillas de anclaje, refuerzo de esquinas, protectores de esquinas, almohadillas espaciadoras, láminas articuladas, bandejas, embudos, materiales de amortiguamiento, y otros objetos usados para envasar, almacenar, enviar, dividir, servir o dispensar un objeto dentro de un recipiente.

Los recipientes dentro del alcance de la presente invención pueden clasificarse o no como desechables. En algunos casos, en los que se requiere una construcción más duradera, más resistente, el recipiente podría ser de uso repetido. Por otro lado, el recipiente podría fabricarse de tal manera que sea económico para usarse una sola vez y luego desecharse. Los presentes recipientes tienen una composición tal que pueden desecharse o tirarse fácilmente en áreas de vertedero de desechos convencionales como un material medioambientalmente neutro.

Los artículos dentro del alcance de la presente invención pueden tener espesores que varían en gran medida dependiendo de la aplicación particular para la que se destina el artículo. Pueden ser tan finos como aproximadamente 1 mm para usos tales como en una taza. Por el contrario, pueden ser tan gruesos como se necesite cuando la resistencia, durabilidad, y o volumen son consideraciones importantes. Por ejemplo, el artículo puede tener un espesor de hasta aproximadamente 10 cm o más para actuar como un recipiente o refrigerador de envases especializado. El espesor preferido para la mayoría de artículos está en un intervalo desde aproximadamente 1,5 mm hasta aproximadamente 1 cm, preferidos con aproximadamente de 2 mm a aproximadamente 6 mm.

Usando un enfoque de ingeniería microestructural, la presente invención puede producir una variedad de artículos, incluyendo platos, tazas, cartones, y otros tipos de recipientes y artículos que tienen propiedades mecánicas sustancialmente similares o incluso superiores a sus homólogos producidos a partir de materiales convencionales, tales como papel, espuma de poliestireno, plástico, metal y vidrio. Los artículos de la invención también pueden producirse a una fracción del coste de sus homólogos convencionales. El coste mínimo es un resultado del agregado relativamente económico que comprende normalmente un alto porcentaje de la mezcla y de la mínima energía de procesamiento requerida.

El procedimiento de la presente invención proporciona metodologías básicas que pueden utilizarse con poca modificación y un material básico a partir del que los artículos de producto pueden producirse adaptando los aditivos y las etapas de procesamiento adicionales empleadas. La composición contiene preferiblemente al menos el 75%, al menos el 85% o al menos el 95% o más de materiales naturales o derivados de orgánicos en peso de la composición moldeable homogénea.

Ejemplos

Se presentan los siguientes ejemplos con el fin de enseñar más específicamente las composiciones y las condiciones del procedimiento para formar las composiciones de almidón termoplásticas según la presente invención, así como artículos de la misma. Los ejemplos incluyen diversos diseños de mezclas, así como diversos procedimientos para fabricar composiciones de almidón termoplásticas, incluyendo láminas, películas, aglomerados, recipientes, y otros artículos de fabricación.

Ejemplos de artículos formados a partir de suspensiones de almidón pregelificado

Mezcla A de ejemplo

31,5 g de gel de almidón de patata al 5%

18 g de almidón de maíz seco

6 g de harina de madera seca [madera blanda de malla 60]

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Características de prueba: se moldeó en plano la mezcla consistente espesa en un molde plano de 10 cm x 10 cm a baja presión (entre 13,79 x 10^{3} Pa y 20,68 x 10^{3} Pa) hasta un espesor de 3 mm. La temperatura del molde fue 250ºC. Se moldearon 25 gramos de la mezcla. El artículo de prueba fue tanto resistente como seco tras moldear. La prueba de resistencia dio 9 (en una escala de 10, con 1 = se rompe con poca resistencia y 10 = se rompe con resistencia significativa. Una bandeja de espuma de poliestireno (styrofoam) para carne = 8 en esta escala y una caja con tapa para hamburguesas de espuma de poliestireno = 5). Esta mezcla fue para someter a prueba una mezcla espesa y se determino que para un artículo de prueba completamente moldeado la mezcla tenía que conformarse previamente en una lámina enrollada plana de aproximadamente 5 cm cuadrados.

Mezcla B de ejemplo

5 g de gel de almidón de patata al 5%

19,5 g de gel de almidón de maíz al 15%

5 g de harina de madera blanda de malla 80

\quad: 0,125 g de polvos para hornear [añadidos para elevar el número de células abiertas en la estructura final introduciendo una fuente de dióxido de carbono liberado mediante calor y agua].

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El artículo de prueba plano [molde de 13,79 x 10^{3} Pa - 20,68 x 10^{3} Pa y 250ºC] estaba seco y tenía un gran número de células de aire en la almohadilla de prueba reticulada. La prueba de resistencia dio 2, indicando que los artículos moldeados a partir de esta mezcla se usarían para envases con una ruptura baja, tales como espaciadores de choques.

Mezcla C de ejemplo

16,3% de gel de almidón de patata al 3%

5,9% de almidón de maíz seco

14% de harina de madera blanda de malla 80

1% de polvos para hornear secos

\quad: 1% glicerol [añadido para producir un producto que se liberaría del molde y para producir una superficie más lisa en el producto acabado].

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El artículo de prueba plano [molde de 13,79 x 10^{3} Pa - 20,68 x 10^{3} Pa y 250ºC] tiene un índice de resistencia más resistente de 4, superior a la mezcla C con la misma estructura de células abiertas. Esta mezcla permitirá un producto más resistente, mientras que todavía conserva la estructura de células abiertas para artículos tales como separadores en cajas de empaquetamiento, por ejemplo, bandejas embutidas para separar capas de manzanas en una caja de empaquetamiento. Este artículo proporcionaría, como la mezcla C, buena protección frente a choques [resistencia al aplastamiento].

Mezcla D de ejemplo

25% de un gel de almidón de patata al 3%

57% de un gel de almidón de maíz al 15%

17% de harina de madera blanda de malla 80

1% de polvos para hornear

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Se añadieron a esta mezcla diversas cantidades de cargas de materiales naturales en un esfuerzo para reducir el coste por artículo. En este grupo de prueba se añadió arcilla de bentonita o carbonato de calcio en polvo al gel de almidón de patata antes de la mezcla con la mezcla de harina de madera/almidón de maíz. A niveles bajos [hasta el 5% no hay efecto sobre la resistencia o cantidad de bolsas de aire atrapado, sugiriendo que son apropiados niveles bajos de estas dos cargas]. A niveles más altos, tiene que cambiarse la formulación básica para acomodar los cambios físicos y químicos que producen las cargas.

Mezcla E de ejemplo

10 g de una mezcla de gel de almidón de patata al 5% y arcilla de bentonita al 20%

6 g de almidón de maíz seco

7 g de harina de madera blanda de malla 80

1 g de glicerol

6 gramos de agua

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Características de prueba: se moldeó en plano la mezcla consistente espesa en un molde plano de 10 cm x 10 cm a baja presión (entre 13,79 x 10^{3} Pa y 20,68 x 10^{3} Pa) hasta un espesor de 3 mm. La temperatura del molde fue 250ºC. Se moldearon 25 gramos de la mezcla. El artículo de prueba fue tanto resistente como seco tras moldear. La prueba de resistencia dio 7 con un nivel alto de bolsas de aire atrapado. Este tipo de producto es duro y tiene un alto grado de resistencia para su uso como un envase primario. La inclusión de arcilla produce un producto con una resistencia superior, además de reducir el coste por unidad.

Ejemplo F

16,3 g de gel de almidón de patata al 5%

5,9 g de almidón de maíz seco

3,8 g de harina de madera blanda de malla 80

1 g de glicerol

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Características de prueba: se moldeó en plano la mezcla espesa en un molde plano de 10 cm x 10 cm a baja presión (entre 13,79 x 10^{3} Pa y 20,68 x 10^{3} Pa) hasta un espesor de 3 mm. La temperatura del molde fue 250ºC. Se moldearon 25 gramos de la mezcla. El artículo de prueba fue tanto resistente como seco tras moldear. La prueba de resistencia dio 8 con un nivel muy alto de bolsas de aire atrapado.

Ejemplo G

15,1 g de gel de almidón de patata al 5%

9,1 g de almidón de maíz seco

4,3 g de harina de madera blanda de malla 80

1 g de glicerol

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Características de la prueba - se moldeó en plano la mezcla un tanto espesa en un molde plano de 10 cm x 10 cm a baja presión (entre 13,79 x 10^{3} Pa y 20,68 x 10^{3} Pa) hasta un espesor de 3 mm. La temperatura del molde fue 250ºC. Se moldearon 25 gramos de la mezcla. El artículo de prueba fue tanto resistente como seco tras moldear. La prueba de resistencia dio 9 con un nivel alto de bolsas de aire atrapado. Esta mezcla es la más resistente de las pruebas de fórmula básica que usan una mezcla que era espesa. La siguiente prueba fue usar la misma fórmula básica pero con agua adicional para permitir que la mezcla se inyecte como una mezcla más fina.

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Ejemplo H

15,1 g de gel de almidón de patata al 5%

9,1 g de almidón de maíz seco

4,3 g de harina de madera blanda de malla 80

1 g de glicerol

4 g de agua

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Características de la prueba - se moldeó en plano la mezcla más fina en un molde plano de 10 cm x 10 cm a baja presión (entre 13,79 x 10^{3} Pa y 20,68 x 10^{3} Pa) hasta un espesor de 3 mm. La temperatura del molde fue 250ºC. Se moldearon 25 gramos de la mezcla. El artículo de prueba fue tanto resistente como seco tras moldear. La prueba de resistencia dio 9 con un nivel alto de bolsas de aire atrapado. La adición de más agua permitió que el producto llenase el molde más rápido produciendo así un producto con una resistencia similar a la espuma de poliestireno (producción convencional de 2 mm de espesor). Se realizaron bandejas de tres milímetros de espesor moldeando durante diversos tiempos entre 3 y 5 minutos a temperaturas entre 148ºC y 190ºC usando las siguientes formulaciones. Se obtuvieron productos satisfactorios.

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Ejemplo I

10,8 g de harina de madera [calidad 6020]

23,2 g de almidón de maíz

41,8 g de almidón de patata pregelificado al 5% en agua

12 g de suspensión de arcilla de bentonita al 20% en agua

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Ejemplo J

10,8 g de harina de madera [calidad 6020]

23,2 g de almidón de maíz

41,8 g de almidón de patata pregelificado al 7,5% en agua

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Se moldearon bandejas de 2 mm de espesor a diversos tiempos entre 45 segundos y 2 minutos a temperaturas entre 176ºC y 232ºC usando las siguientes formulaciones. Se obtuvieron productos satisfactorios.

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Ejemplo K

10,8 g de harina de madera [calidad 4025]

23,2 g de almidón de maíz

3,3 g de almidón de patata

41,8 g de almidón de patata pregelificado al 10% en agua

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Ejemplo L

10,8 g de harina de madera [calidad 4025]

23,2 g de almidón de maíz

3, 1 g de almidón de patata

3,3 g de arcilla de bentonita

41,8 g de almidón de patata pregelificado al 10% en agua

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Estas bandejas (en los ejemplos anteriores) se han recubierto también con una película fina de polímero de calidad alimenticia y/o cera de parafina de calidad alimenticia. Un aspecto específico de este producto es la observación de que la adición de componentes es muy importante. Cuando se añaden los ingredientes secos, tales como almidón de maíz y harina de madera al gel de almidón de patata, sin premezclar en una mezcla homogénea, el producto padece a una reducción espectacular en la resistencia y no se extenderá uniformemente en el molde, produciendo huecos abiertos y esquinas sin llenar. La observación de la adición específica se vio en una docena o más de mezclas experimentales que usaron un orden diferente de mezclado de los componentes. Además, la superficie del producto moldeado puede ser rugosa frente a la superficie lisa de los productos mezclados secuencialmente. Más recientemente, se sometió a prueba el producto en un molde tridimensional, usando técnicas de moldeo de compresión clásicas, es decir, molde calentado con una presión constante aplicada durante el procedimiento. En esta prueba, también se observó el requisito de un orden específico de mezcla y cuando no se observaba este orden el producto acabado padecía problemas significativos, incluyendo la extensión del producto incompleta durante el procedimiento de moldeo, la reducción en la lisura del producto moldeado y una reducción en la resistencia, medida mediante procedimientos de penetrómetro
clásicos.

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Ejemplo M

1.: Formar una suspensión de almidón de patata de papel pregelificado:

\quad: 57,5 g de almidón de patata: 8,5%

\quad: 43,2 g de pulpa de papel reciclado: 6,3%

\quad: 575 g de agua: 85%

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Se añadieron los componentes, se calentó hasta 60ºC-70ºC (ideal) 65ºC mezclando a alta velocidad con una batidora de alambre para formar un gel. Una vez gelificado, es un gel estable que puede enfriarse, refrigerarse, etc., pero no congelarse.

2.: Mezclar previamente los siguientes materiales:

\quad: 92,3 g de harina de madera (razón de aspecto 1:4)

\quad: 132,7 g de almidón de patata

\quad: 159 g almidón de maíz

para formar una mezcla homogénea

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3.: Añadir la mezcla homogénea de madera y almidones con el almidón de patata de papel pregelificado, mezclar con un mezclador de gancho para masa a baja velocidad.

\quad: Esta mezcla es estable y puede enfriarse, refrigerarse, etc., pero no congelarse.

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4.: Colocar la mezcla en el molde (50-55 g) y hornear a 195-225ºC (ideal 215ºC) durante 60-90 segundos (ideal 75)

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5.: Recubrir: Especialmente como PROTECoaT 6616B de New Coat, Inc, comercial, biodegradable, basado en acrílico, aprobado por la FDA para alimentos.

Ejemplos de artículos formados a partir de suspensiones de almidón de papel pregelificado Ejemplo N

1.: Formar una suspensión de almidón de patata de papel pregelificado:

\quad: 57,5 g de almidón de patata seco: 8,5%

\quad: 42,31 g de pulpa de papel reciclada: 6,2%

\quad: 580 g de agua: 85,3%

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Se añadieron los componentes en un mezclador, se calentaron hasta 60-70ºC (temperatura ideal 65ºC) mezclando a bajas RPM con una batidora de alambre para formar un gel. Cuando se dispersa la pulpa de papel, y la temperatura comienza a aumentar (por encima de 30ºC), se aumentan las RPM del mezclador hasta que se alcanza las RPM máximas. El calentamiento continúa hasta que la temperatura alcanza 65ºC. En este momento, la mezcla es una suspensión de gel homogénea. Se desconecta el calor y se cambian los cabezales de la batidora por un gancho para masa y se disminuye la velocidad hasta el 10% de la máxima (KitchenAid®). Como alternativa, para lotes más pequeños, véase por ejemplo, la etapa nº 2 a continuación, la mezcla se hace a mano. Una vez gelificado, es un gel estable que puede enfriarse, refrigerarse, etc., pero no congelarse.

2.: Premezclar los siguientes materiales:

\quad: 4,8 g de harina de madera (proporción de aspecto 1:4 o inferior)

\quad: 6,9 g de almidón de patata

\quad: 8,3 g de almidón de maíz para formar una mezcla homogénea

3.: Añadir la mezcla homogénea de madera y almidones a 29,9 g de almidón de patata de papel pregelificado, mezclar con un mezclador de gancho para masa a baja velocidad. Esta mezcla es estable y puede enfriarse, refrigerarse, pero no congelarse.

4.: Colocar la mezcla dentro del molde (50-55 g) y hornear a 195-225ºC (ideal 215ºC) durante 60-90 segundos (ideal 75 segundos)

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Los siguientes ejemplos y fórmulas funcionan tanto con el procedimiento de moldeo por compresión como con los procedimientos de moldeo por inyección para producir productos resistentes medidos mediante penetrómetros. Además, estos ejemplos y fórmulas producen productos con espesores entre 1,5 y 3,0 mm, por ejemplo, espesores de 1,5 mm, 1,75 mm, 2,0 mm o 3,0 mm.

1

Cada modificación enumerada en la tabla anterior se basa en lo que funciona mejor para una flexibilidad específica y/o procedimiento de moldeo. Por ejemplo, según se cambia la concentración de almidón de patata, la flexibilidad cambiará.

2

3

4

5

6

Claims

1. Un procedimiento para formar un material biodegradable que comprende:

(a) formar una suspensión de almidón pregelificado, "pregel", producida a partir de aproximadamente el 2-15% de almidón de patata en peso del pregel, y aproximadamente el 75-95% de agua en peso del pregel de tal manera que la suspensión pregelificada se mantiene a temperaturas entre 0-60ºC;

(b) mezclar juntas fibras de madera o harina de madera que tienen una proporción de aspecto entre aproximadamente 1:2 y 1:8, una suspensión de almidón pregelificado producida a partir de aproximadamente el 15% de almidón de maíz en peso del pregel y aproximadamente el 85% de agua en peso del pregel, y un almidón nativo para formar una mezcla homogénea;

(c) añadir a la suspensión de almidón pregelificado la mezcla homogénea para formar una composición moldeable homogénea final; y

(d) moldear la composición moldeable homogénea con calor para formar un material biodegradable.

2. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que el almidón nativo es almidón de maíz.

3. El procedimiento según la reivindicación 2, en el que se añade aproximadamente el 50-70% en peso de la mezcla homogénea de almidón de maíz.

4. El procedimiento según la reivindicación 2, en el que se añade aproximadamente el 57-65% en peso de la mezcla homogénea de almidón de maíz.

5. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que el almidón nativo es almidón de patata.

6. El procedimiento según la reivindicación 5, en el que se añade aproximadamente el 5-60% en peso de la mezcla homogénea de almidón de patata.

7. El procedimiento según la reivindicación 5, en el que se añade aproximadamente el 15-30% en peso de la mezcla homogénea de almidón de patata.

8. Un procedimiento para formar un material biodegradable que comprende:

(a) formar una suspensión de almidón de papel pregelificado que se mantiene a temperaturas entre 0-60ºC;

(b) mezclar juntas harina o fibras de madera (que tienen una proporción de aspecto entre aproximadamente 1:2 y 1:8), y un(os) almidón/almidones nativo(s) para formar una mezcla homogénea;

(c) añadir a la suspensión de almidón pregelificado la mezcla homogénea para formar una composición moldeable homogénea; y

9. El procedimiento según la reivindicación 8, en el que la suspensión de almidón pregelificado comprende aproximadamente el 2-15% de almidón de patata en peso del pregel; aproximadamente el 5-10% de pulpa de papel en peso del pregel; y aproximadamente el 75-95% de agua en peso del pregel; y en el que el almidón nativo comprende almidón de patata o almidón de maíz.

10. El procedimiento según la reivindicación 9, en el que se añade aproximadamente al menos el 2,5% o al menos el 5% en peso de la mezcla homogénea de almidón de patata.

11. El procedimiento según la reivindicación 9, en el que se añade aproximadamente el 5,9-8% de pulpa de papel.

12. El procedimiento según la reivindicación 9, en el que las fibras de madera tienen una proporción de aspecto entre 1:2 y 1:4.

13. El procedimiento según la reivindicación 8, que comprende además añadir un material seleccionado de la siguiente lista a las fibras de madera para formar una mezcla homogénea:

(i) ceras, alcoholes grasos, fosfolípidos o glicerol;

(ii) aproximadamente el 0,5-20% de agua en peso de la composición moldeable homogénea;

(iii) polvos para hornear;

(iv) cargas de tierra naturales, arcilla, bentonita, caolín, productos de partida amorfos, yeso o sulfato de calcio, minerales, caliza, o cargas inertes fabricadas por el hombre; y/o

(v) materiales basados en celulosa.

14. El procedimiento según la reivindicación 13, en el que el material basado en celulosa es metilcelulosa.

15. El procedimiento según la reivindicación 13, en el que el material basado en celulosa es etilcelulosa.

16. El procedimiento según la reivindicación 1 u 8, que comprende además añadir al menos uno de los siguientes materiales adicionales a las fibras de madera

(i) almidón seco o húmedo;

(ii) almidón pregelificado;

(iii) cera, alcohol graso, fosfolípido y/o glicerol;

(v) polvos para hornear;

(vi) composición moldeable homogénea de cargas de tierras naturales, arcillas, bentonita, productos de partida amorfos, yeso o sulfato de calcio, minerales y materiales fabricados por el hombre para formar una mezcla homogénea; y/o

(vii) agua.

17. El procedimiento según la reivindicación 16, en el que el mineral es caliza.

18. El procedimiento según la reivindicación 16, en el que el material fabricado por el hombre es ceniza volante.

19. El procedimiento según la reivindicación 16, en el que el almidón pregelificado comprende aproximadamente el 30% de almidón de patata en peso de la composición moldeable homogénea.

20. El procedimiento según la reivindicación 16, en el que el almidón pregelificado comprende aproximadamente el 60% de almidón de patata en peso de la composición moldeable homogénea.

21. El procedimiento según la reivindicación 16, en el que el almidón de maíz comprende aproximadamente el 30% en peso de la composición moldeable homogénea.

22. El procedimiento según la reivindicación 16, en el que el almidón comprende aproximadamente el 60% de almidón de maíz en peso de la composición moldeable homogénea.

23. El procedimiento según la reivindicación 8, en el que la suspensión de almidón pregelificado se produce a partir de aproximadamente el 2,5-15% de almidón en peso del pregel, y a partir de aproximadamente el 85-97,5% de agua en peso de la composición moldeable homogénea.

24. El procedimiento según la reivindicación 8, en el que la suspensión de almidón pregelificado se produce a partir de aproximadamente el 2,5-5,5% de almidón y a partir de aproximadamente el 94,5-97,5% de agua en peso de la composición moldeable homogénea.

25. El procedimiento según la reivindicación 8, en el que la suspensión de almidón pregelificado se produce a partir de aproximadamente el 2,5-10% de almidón de patata, y del 90% al 97,5% de agua en peso del pregel.

26. El procedimiento según la reivindicación 8, en el que la suspensión de almidón pregelificado se produce a partir de aproximadamente el 15% de almidón de maíz en peso del pregel.

27. El procedimiento según la reivindicación 8, en el que la disolución de almidón de papel pregelificado se produce a partir de aproximadamente el 5-10% de pulpa de papel en peso del pregel, aproximadamente el 5-15% de almidón natural, y aproximadamente el 75-90% de agua en peso del pregel.

28. El procedimiento según la reivindicación 8, en el que el almidón es almidón de maíz o almidón de patata.

29. El procedimiento según la reivindicación 28, en el que almidón de maíz comprende aproximadamente el 4-18% en peso de la composición moldeable homogénea.

30. El procedimiento según la reivindicación 8, en el que el almidón es una mezcla de almidón de patata y almidón de maíz.

31. El procedimiento según la reivindicación 8, en el que las fibras de madera o harina de madera comprenden aproximadamente el 11-24% de la composición moldeable homogénea que contiene la disolución de almidón pregelificado.

32. El procedimiento según la reivindicación 8, en el que las fibras de madera o harina de madera comprenden aproximadamente el 7-11% en peso de la composición moldeable homogénea que contiene la disolución de almidón de papel pregelificado.

33. El procedimiento según la reivindicación 8, en el que las fibras de madera o harina de madera tienen una proporción de aspecto, anchura con respecto a longitud, entre aproximadamente 1:2 y 1:8.

34. El procedimiento según la reivindicación 8, en el que la suspensión de almidón de papel pregelificado se produce a partir de aproximadamente el 5-10% de pulpa de papel en peso del pregel, aproximadamente el 5-15% de almidón, y aproximadamente el 75-90% de agua en peso del pregel.

35. El procedimiento según la reivindicación 8, en el que se usa calor para producir el material.

36. El procedimiento según la reivindicación 8, que comprende además añadir una segunda suspensión de almidón pregelificado y una fuente de gas a las fibras de madera o harina de madera.

37. El procedimiento según la reivindicación 8, en el que se añaden aproximadamente el 10% de fibras de madera.

38. El procedimiento según la reivindicación 8, en el que se añaden aproximadamente el 7% de fibras de madera.

39. El procedimiento según la reivindicación 8, que comprende además añadir almidón de patata a las fibras de madera.

40. El procedimiento según la reivindicación 8, que comprende además añadir almidón de maíz a las fibras de madera.

41. El procedimiento según la reivindicación 8, que comprende además añadir almidón de patata y almidón de maíz a las fibras de madera.

42. El procedimiento según la reivindicación 8 que comprende además el uso de presión con alternancia o en combinación con calor para moldear el material biodegradable.

43. El procedimiento según la reivindicación 42, en el que la presión está entre aproximadamente 13,79 x 10^{3} Pa - 20,68 x 10^{3} Pa.

44. El procedimiento según la reivindicación 35, en el que el calor usado para moldear los materiales biodegradables está entre aproximadamente 150-250ºC.

45. El procedimiento según la reivindicación 8 ó 34, en el que la suspensión de almidón pregelificado se mantiene a temperaturas entre 0-40ºC.

46. El procedimiento según la reivindicación 8 ó 34 en el que se añaden fibras para aumentar la integridad estructural del producto final.

47. El procedimiento según la reivindicación 46, en el que las fibras son madera.

48. El procedimiento según la reivindicación 8 ó 34, en el que la suspensión de almidón pregelificado se produce a partir de aproximadamente el 5-10% de almidón de patata.

49. El procedimiento según la reivindicación 8 ó 34, en el que la suspensión de almidón pregelificado se produce a partir de aproximadamente el 7,5% de almidón de patata.

50. El procedimiento según la reivindicación 8 ó 34, en el que la suspensión de almidón pregelificado se produce a partir de aproximadamente el 10% de almidón de patata.

51. El procedimiento según la reivindicación 8 ó 34, en el que la suspensión de almidón pregelificado se produce a partir de aproximadamente el 5-10% de papel.

52. El procedimiento según la reivindicación 8 ó 34, en el que la suspensión de almidón pregelificado se produce a partir de aproximadamente el 7-10% de papel.

53. El procedimiento según las reivindicaciones 8 ó 34, en el que la suspensión de almidón pregelificado se produce a partir de aproximadamente el 8% de papel.

54. El procedimiento según la reivindicación 8 ó 34, en el que la suspensión de almidón pregelificado se produce a partir de aproximadamente el 10% de papel.

55. El procedimiento según la reivindicación 8 ó 34, en el que la suspensión de almidón pregelificado se produce a partir de aproximadamente el 75% de agua.

56. El procedimiento según la reivindicación 8 ó 34, en el que la suspensión de almidón pregelificado se produce a partir de aproximadamente el 75-92,5% de agua.

57. El procedimiento según la reivindicación 8 ó 34, en el que la suspensión de almidón pregelificado se produce a partir de aproximadamente el 92,5% de agua.

58. El procedimiento según la reivindicación 34, en el que la mezcla homogénea comprende almidón de maíz.

59. El procedimiento según la reivindicación 34, en el que la mezcla homogénea comprende almidón de patata y almidón de maíz.

60. El procedimiento según la reivindicación 58, en el que el almidón nativo comprende aproximadamente el 30% de almidón de patata en peso de la composición moldeable homogénea.

61. El procedimiento según la reivindicación 59, en el que el almidón nativo comprende aproximadamente el 30% de almidón de patata en peso de la composición moldeable homogénea.

62. El procedimiento según la reivindicación 60, en el que el almidón de patata comprende aproximadamente el 60% en peso de la composición moldeable homogénea.

63. El procedimiento según la reivindicación 58, en el que el almidón de maíz comprende aproximadamente el 30% en peso de la composición moldeable homogénea.

64. El procedimiento según la reivindicación 59, en el que el almidón de maíz comprende aproximadamente el 30% en peso de la composición moldeable homogénea.

65. El procedimiento según la reivindicación 62, en el que el almidón de maíz comprende aproximadamente el 60% en peso de la composición moldeable homogénea.

66. Un procedimiento para producir un material resistente al agua que comprende:

(a) formar una primera suspensión de almidón pregelificado que se mantiene a temperaturas entre 0-60ºC;

(b) mezclar juntas fibras de madera o harina de madera que tienen una proporción de aspecto entre aproximadamente 1: 2 y 1:8, y otro material seleccionado del grupo constituido por ceras, alcoholes grasos, fosfolípidos y glicerol;

(c) añadir a la primera suspensión de almidón pregelificado la mezcla homogénea que contiene la fibra de madera y otro material;

(d) moldear la composición homogénea con calor para formar un material biodegradable; y

(e) revestir el material con un revestimiento resistente a líquidos.

67. El procedimiento según la reivindicación 66, en el que el revestimiento se selecciona del grupo constituido por poli(ácido láctico); polihidroxialcanoato; celulosa bacteriana; polímero basado en quitosano; metilcelulosa, etilcelulosa, poli(acetato de vinilo) o revestimientos basados en ceras y aceite.

68. El procedimiento según la reivindicación 66, en el que se usa vacío para formar una película alrededor del artículo moldeado.

69. Un procedimiento para formar un material de espuma de células abiertas mediante:

(a) formar una suspensión de almidón pregelificado producida a partir de aproximadamente el 3-5% de almidón de patata (en peso del pregel) y aproximadamente el 95-97% de agua (en peso del pregel) de manera que se mantiene la suspensión pregelificada a bajas temperaturas;

(b) mezclar juntas harina o fibras de madera (que tienen una proporción de aspecto entre aproximadamente 1:2 y 1:8), una segunda suspensión de almidón pregelificado (el segundo pregel) producida a partir de aproximadamente el 15% de almidón de maíz (en peso del segundo pregel) y aproximadamente el 85% de agua (en peso del segundo pregel), y polvos para hornear del 0,4-12% de polvos para hornear (en peso de la composición moldeable homogénea) para formar una mezcla homogénea;

(c) añadir a la suspensión de almidón de patata pregelificado una mezcla homogénea que contiene las fibras de madera y almidón de maíz pregelificado para formar una composición moldeable homogénea; y

70. Un material biodegradable, que puede convertirse en compost realizado según el procedimiento de la reivindicación 34.

71. Un material biodegradable, que puede convertirse en compost realizado según el procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1, 8, 9 ó 16.

72. El material según la reivindicación 71, en la forma de una taza.

73. El material según la reivindicación 71, en la forma de una bandeja.

74. El material según la reivindicación 71, en la forma de un cuenco.

75. El material según la reivindicación 71, en la forma de un plato.

76. El material según la reivindicación 71, en la forma de un utensilio.

77. El material según la reivindicación 71, en la forma de una taza de café.

78. El material según la reivindicación 71, en la forma de una bandeja de cena para el microondas.

79. El material según la reivindicación 71, en la forma de una bandeja de cena de "TV".

80. El material según la reivindicación 71, revestido con un revestimiento resistente a líquidos adecuado.

81. El material según la reivindicación 80, en el que el revestimiento se selecciona del grupo constituido por: poli(ácido láctico); polihidroxialcanoato; celulosa bacteriana; polímero basado en quitosano; metilcelulosa, etilcelulosa, poli(acetato de vinilo) o revestimientos basados en ceras y aceite.

82. El material según la reivindicación 80, en el que se aplica el revestimiento como una película fina, se pulveriza o bien se sumerge.