ES2317385T3 - Mezcla seca que tiene propiedades de depuracion de oxigeno, y su uso para fabricar un articulo para envase monocapa. - Google Patents

Mezcla seca que tiene propiedades de depuracion de oxigeno, y su uso para fabricar un articulo para envase monocapa. Download PDF

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Abstract

Un procedimiento para hacer un artículo para envase monocapa que tenga propiedades de depuración de O 2 y en el que se prepara una mezcla en seco mezclando en seco al menos: - (A) pelets de poliamida (A1) revestidos con al menos un primer catalizador de metal de transición (A2), y - (C) un poliéster, y la mezcla en seco se procesa con el fin de formar el artículo para envase monocapa.

Description

Mezcla seca que tiene propiedades de depuración de oxígeno, y su uso para fabricar un artículo para envase monocapa.
La presente invención se refiere al envase, especialmente envase de productos sensibles al oxígeno, y más especialmente de comida y bebidas. Un objeto principal de la invención es una nueva mezcla en seco que comprende pelets de poliamida y que se puede usar para hacer un artículo para envase que exhiba propiedades de depuración de oxígeno. Esta mezcla es más especialmente apropiada para hacer artículos para envase monocapas que exhiban propiedades de depuración de oxígeno y preferiblemente baja turbidez.
Técnica anterior
Las composiciones poliméricas termoplásticas se usan ampliamente en la industria del envase para hacer diversos artículos para envase para almacenar productos sensibles al oxígeno, tales como comida o bebidas.
La expresión "artículo para envase" usada en este respecto se refiere a cualquier artículo que se use para almacenar cualquier material, y especialmente (aunque no sólo) comida o bebidas. Por ejemplo, un artículo para envase puede ser un recipiente hueco y rígido, tal como una botella, tarro o los similares, un recipiente de plástico flexible, una película o una lámina para un envase.
Más especialmente, una composición termoplástica que se usa ampliamente es el poli(tereftalato de etileno) (PET). Este material tiene varias propiedades valiosas para el envase, pero carece de suficientes propiedades de barrera al gas para muchas aplicaciones. En particular, debido a su permeabilidad al oxígeno, el PET sólo no es apropiado para envasar productos comestibles y de bebida sensibles al oxígeno tales como cerveza, zumos de fruta, algunas bebidas no alcohólicas carbonatadas, vino, etc. El PET también es permeable al dióxido de carbono, lo cual, a su vez, lleva a una corta vida útil de almacenamiento para los productos carbonatados, tales como las bebidas no alcohólicas carbonatadas, almacenados en recipientes de PET.
Con el fin de mejorar las propiedades de barrera al gas de los artículos para envase, en particular las propiedades de barrera al oxígeno y/o dióxido de carbono, ahora es común usar artículos para envase con múltiples capas, y, en particular, recipientes con múltiples capas, que incluyan al menos una capa de barrera. Por ejemplo, en el campo del envase en botella, una estructura de pared de múltiples capas típica y común para un recipiente hueco rígido es una pared de tres capas: dos capas interna y externa hechas de PET y una capa intermedia de barrera al gas intercalada entre las dos capas de PET.
Un primer tipo conocido de capa de barrera está hecho de, o comprende, polímeros que tienen excelentes propiedades de barrera al gas, en particular al O_{2} y/o CO_{2}, y generalmente de refiere como "capa de barrera pasiva". Entre los polímeros usados para hacer capas de barrera pasiva se usan comúnmente homo- o copolímeros de poliamidas. Entre estas poliamidas, se usa preferiblemente la llamada "MXD6" o "nailon MXD6" (material de poliamida específico fabricado por Mitsubishi Gas Chemical Company, Japón), que es una poli(m-xililenadipamida) producida por la policondensación de un componente de diamina compuesto principalmente de m-xililendiamina y un componente de ácido dicarboxílico compuesto principalmente de ácido adípico, o el material de poliamida comercializado por la compañía EMS-Chemie Holding AG bajo la referencia Grivory HB5793.
La Patente de Estados Unidos 4.501.781 cedida a Yoshino Kogyosho Co. Ltd. describe un recipiente de múltiples capas que tiene, por ejemplo, una estructura de tres capas: una capa interna y una capa externa hechas de PET; una capa intermedia de barrera pasiva que está hecha de una mezcla de PET y una poliamida que contiene grupo xilileno (preferiblemente MXD6). La relación de la poliamida que contiene grupo xilileno en la mezcla está en el intervalo de 5% en peso hasta 50% en peso, y preferiblemente en el intervalo de 10% en peso hasta 30% en peso.
Un segundo tipo conocido de capa de barrera, que se ha desarrollado más recientemente, está hecho de, o comprende, una composición polimérica que tiene propiedades de depuración de oxígeno y se refiere generalmente como "capa de barrera activa". Generalmente hablando, una capa de barrera activa reacciona con el oxígeno y "captura" el oxígeno cuando el oxígeno penetra en la capa. Tal capa de barrera activa es, por lo tanto, "consumida" progresivamente con el uso.
Ejemplos de composiciones poliméricas usadas para hacer la capa de barrera activa están descritos notablemente en la Solicitud de Patente Europea EP-A-0 301 719 o en la Solicitud de Patente Europea EP-A-0 507 207. Dichas composiciones poliméricas comprenden generalmente un polímero oxidable y un catalizador de metal de transición. En el documento EP-A-0 301 719, los polímeros oxidables preferidos son poliamidas, y especialmente MXD6. En el documento EP-A-0 507 207, un polímero oxidable preferido es el polibutadieno. En ambos casos, los catalizadores de metal de transición preferidos son sales de metal de transición, y en particular estearato de cobalto. Otras sales de metal conocidas usadas para hacer tal composición son rodio, manganeso, cobre y hierro.
Con los artículos para envase de múltiples capas que tengan al menos una capa de barrera al gas que comprende una poliamida (p. ej., MXD6) y un poliéster (p. ej., PET), se pueden conseguir muy buenos resultados en términos de vida útil de almacenamiento de los productos envasados. Más especialmente, cuando la capa de barrera comprende una poliamida (p. ej., MXD6), poliéster (p. ej., PET) y un catalizador, tal como una sal de cobalto, el artículo para envase de múltiples capas se puede usar para almacenar productos sensibles al oxígeno, tales como cerveza, zumo de fruta, o los similares. La vida útil de almacenamiento del producto envasado depende ampliamente de la cantidad de poliamida en el artículo para envase y del espesor de la capa de barrera.
A cambio, la tecnología multicapa implica mayores costes de producción comparada con la tecnología monocapa. Hay por lo tanto una fuerte necesidad para el mercado del envase de tener artículos para envase de plástico monocapa, especialmente recipientes rígidos de plástico monocapa, que exhiban elevadas propiedades de depuración de oxígeno.
Además, un inconveniente principal del uso de una mezcla: poliamida/poliéster, y en particular de mezcla: poliamida que contiene grupo xilileno (tal como MXD6)/PET, para hacer un artículo para envase monocapa, es la formación de turbidez en la pared del artículo para envase, debido a la orientación de la mezcla durante el proceso para hacer el artículo, y también la formación de una clase de efecto perla en la pared del artículo para envase.
Dicha formación de turbidez y efecto perla en la pared del artículo es obviamente perjudicial para todas las aplicaciones donde sea importante tener un artículo para envase transparente, - es decir, un artículo para envase cuya pared no tenga blanqueamiento o turbidez visible a simple vista, con el fin de tener un mejor aspecto del producto envasado.
Dicho problema técnico de formación de turbidez de una mezcla orientada de poliamida/poliéster ha sido identificado, por ejemplo, en la Patente de Estados Unidos 6.239.210, cedida a Pechiney Emballage Flexible Europe. En particular, la Patente de Estados Unidos 6.239.210 enseña que la pérdida de transparencia es debida a un cambio en el índice de refracción de los materiales. La solución técnica recomendada en la Patente de Estados Unidos 6.239.210 con el fin de reducir la turbidez es limitar el grado de orientación de la mezcla. Más especialmente, en el ámbito de hacer recipientes de múltiples capas rígidos, la Patente de Estados Unidos 6.239.210 enseña a seleccionar el procedimiento de moldeo por extrusión y soplado con el fin de conseguir el bajo grado de orientación requerido, en vez del proceso de moldeo por inyección, estiramiento y soplado que implica mayores grados de orientación del polímero y que conduce a formación de turbidez en la mezcla de poliamida/PET.
Objetivos de la invención
Un objetivo general y principal de la invención es proponer una nueva solución técnica para hacer artículos para envase monocapas que tengan al menos elevadas propiedades de depuración de oxígeno y que también exhiban preferiblemente bajo nivel de turbidez.
Un objetivo adicional y más particular de la invención es proponer una nueva mezcla en seco que se pueda procesar para hacer artículos para envase monocapas que tengan al menos elevadas propiedades de depuración de oxígeno y que también exhiban preferiblemente bajo nivel de turbidez.
Sumario de la invención
Un primer objeto de la invención es por lo tanto un nuevo procedimiento para hacer un artículo para envase monocapa que tenga propiedades de depuración de O_{2} y que tenga las características de la reivindicación 1. Según este procedimiento, se prepara una mezcla en seco mezclando en seco al menos:
-
\;
(A)
pelets de poliamida (A1) revestidos con al menos un primer catalizador de metal de transición (A2), y
-
\;
(C)
un poliéster,
y la mezcla en seco se procesa con el fin de formar un artículo para envase monocapa.
En una realización preferida, dicha mezcla en seco se prepara mezclando en seco al menos:
-
\;
(A)
pelets de poliamida (A1) revestidos con al menos un primer catalizador de metal de transición (A2),
-
\;
(B)
un segundo catalizador de metal de transición, y
-
\;
(C)
un poliéster.
Esta realización preferida se basa principalmente en el nuevo descubrimiento de que el revestimiento de pelets de poliamida es la mejor forma de introducir el catalizador de metal de transición (A2) en la composición para obtener elevados comportamientos de depuración de O_{2}, pero que este revestimiento necesita ser combinado y completado con la adición de catalizador de metal de transición (B) extra con el fin de obtener un nivel suficiente de catalizador de metal de transición y los elevados comportamientos de depuración de O_{2} requeridos.
Las poliamidas que son apropiadas para hacer la composición de la invención pueden ser cualquier homo- o copolímero de poliamida (poliamida aromática o alifática). Poliamidas particularmente interesantes son aquellas que contengan grupos de la fórmula -arileno-CH_{2}-NH-CO-, convenientemente en unidades de -NH-CH_{2}-arileno-CH_{2}-NH-CO-alquileno-CO-. Grupos arileno especialmente apropiados son grupos fenileno, particularmente grupos m-fenileno, que pueden estar sustituidos con alquilo y/o condensados con otros anillos aromáticos sustituidos con alquilo. Los grupos alquileno y alquilo pueden tener convenientemente desde 1 hasta 10 átomos de carbono y pueden ser de cadena lineal o ramificada. Los grupos alquileno especialmente apropiados son grupos n-butileno. Más en particular, entre las poliamidas que se pueden usar para hacer la barrera al gas de la preforma o recipiente de la invención, la llamada MXD6 es la más apropiada debido a las altas propiedades de barrera al gas de esta poliamida.
También se pueden usar poliamidas completamente alifáticas, especialmente aquellas que comprenden unidades de -CO(CH_{2})_{n}CONH(CH_{2})_{m}NH- o -(CH_{2})_{p}CONH-,
\hbox{(siendo n, m y p números
enteros normalmente  iguales a 4, 5 ó 6).}
Dentro del alcance de la invención, las expresiones "poliéster" o "composición basada en poliéster" o "composición de poliéster", como se usan en ese respecto, tienen el mismo significado general, y abarca cualquier composición polimérica hecha de, o que comprende, cualquier polímero único (el poliéster), cualquier composición polimérica hecha de, o que comprende, un copoliéster, o cualquier composición polimérica hecha de una mezcla de polímero en la que al menos un componente es un poliéster o un copoliéster.
Las composiciones de poliéster que son apropiadas para llevar a cabo la invención son aquellas obtenidas generalmente mediante policondensación de dioles y ácidos dicarboxílicos o sus ésteres.
Entre los dioles apropiados para llevar a cabo la invención, se pueden mencionar: etilenglicol, dietilenglicol, propilenglicol, 1,3-propanodiol, 1,4-butanodiol, 1,3-butanodiol, 2,2-dimetilpropanodiol, neopentilglicol, 1,5-pentanodiol, 1,2-hexanodiol, 1,8-octanodiol, 1,10-decanodiol, 1,4-ciclohexanodimetanol, 1,5-ciclohexanodimetanol, 1,2-ciclohexanodimetanol, o sus mezclas.
Entre los ácidos dicarboxílicos apropiados para llevar a cabo la invención, se pueden mencionar: ácido tereftálico, ácido isoftálico, ácido ortoftálico, ácido 2,5-naftalendicarboxílico, ácido 2,6-naftalendicarboxílico, ácido 1,3-naftalendicarboxílico, ácido 2,7-naftalendicarboxílico, ácido metiltereftálico, ácido 4,4'-difenildicarboxílico, ácido 2,2'-difenildicarboxílico, ácido 4,4'-difenileterdicarboxílico, ácido 4,4'-difenilmetanodicarboxílico, 4,4'-difenilsulfonadicarboxílico, ácido 4,4-difenilisopropilidendicarboxílico, ácido sulfo-5-isoftálico, ácido oxálico, ácido succínico, ácido adípico, ácido sebácico, ácido azelaico, ácido dodecanodicarboxílico, ácido dímero, ácido maleico, ácido fumárico y todos los diácidos alifáticos, ácido ciclohexanodicarboxílico. Los ácidos dicarboxílicos se pueden introducir en el medio de policondensación en forma esterificada, por ejemplo, vía metoxi o vía etoxi.
Los poliésteres preferidos para llevar a cabo la invención son poli(tereftalato de etileno) (PET), sus homo- o copolímeros, y sus mezclas.
Otras características técnicas preferidas y opcionales del procedimiento de la invención se mencionan en las subreivindicaciones adjuntas que dependen de la reivindicación 1.
En particular, la cantidad de (A) es preferiblemente al menos 1% en peso del peso total de la mezcla en seco [(A/C) o (A/B/C)]. Con valores por debajo de 1% en peso para la cantidad de pelets de poliamida revestidos (A), los comportamientos obtenidos en términos de propiedades de depuración de O_{2} son generalmente insuficientes y no son aceptables comercialmente.
En particular, la cantidad de (A) es preferiblemente menor que 4% en peso e incluso más preferiblemente menor que 2% en peso del peso total de la mezcla en seco [(A/C) o (A/B/C)].
En la mayoría de las aplicaciones donde la estética del artículo para envase es importante y donde, por ejemplo, la pared del artículo para envase no esté oculta por una etiqueta o similar, con valores mayores que 2% en peso para la cantidad de pelets de poliamida revestidos (A), el efecto de nebulosidad en la pared del artículo, debido a la presencia de poliamida, podría hacerse inaceptable.
Incluso más preferiblemente, la cantidad de (A) es al menos igual a 1,5% en peso del peso total de la mezcla en seco [(A)+(B)+(C)].
En particular, la cantidad total del primer (A2), y donde sea apropiado el segundo (B), catalizador de metal de transición es preferiblemente al menos 1% en peso, e incluso más preferiblemente al menos 2% en peso, del peso total de los pelets de poliamida (A1), y es preferiblemente menor que 15% en peso del peso total de los pelets de poliamida (A1). Con valores por debajo de 1% en peso para la cantidad total de catalizador de metal de transición [(A2) o (A2+B)], los comportamientos obtenidos en términos de propiedades de depuración de O_{2} son generalmente insuficientes y no son aceptables comercialmente. Con valores mayores que 15% en peso para la cantidad total de catalizador de metal de transición [(A2) o (A2+B)], no se mejoran generalmente las propiedades de depuración de O_{2} y pueden estar mucho peor deterioradas en algunos casos, especialmente cuando se añade un segundo catalizador de metal de transición en forma de pelets.
Incluso más preferiblemente, especialmente (pero no sólo) cuando se añade el segundo catalizador de metal de transición en forma de pelets, la cantidad total del primer (A2), y donde sea apropiado el segundo (B), catalizador de metal de transición es menor que 11% en peso, y preferiblemente menor que 6% en peso, y más preferiblemente menor que 4% del peso total de los pelets de poliamida (A1).
En particular, la cantidad del primer catalizador de metal de transición (A2) es al menos igual a 0,05% en peso, y preferiblemente al menos igual a 1% en peso del peso de los pelets de poliamida (A1).
Preferiblemente, pero no necesariamente, el primer (A2) y el segundo (B) catalizadores de metal de transición son el mismo.
Preferiblemente, el primer, y donde sea apropiado el segundo, catalizador de metal de transición se seleccionan del grupo de: compuesto de cobalto, compuesto de rodio, compuesto de cobre y compuesto de hierro.
Más preferiblemente, el primer, y donde sea apropiado el segundo, catalizador de metal de transición es una sal de cobalto, en particular estearato de cobalto.
En una realización preferida, la etapa de procesar la mezcla en seco [(A/C) o (A/B/C)] con el fin de formar el artículo para envase se lleva a cabo en línea inmediatamente después de la etapa de preparar dicha mezcla en seco [(A/C) o (A/B/C)].
Según esta realización preferida, y cuando la mezcla en seco final, que se procesa con el fin de formar el artículo para envase, se hace a partir de tres cargas (A), (B) y (C), se pueden concebir dos variantes principales. En una primera variante, se mezclan las tres cargas (A), (B) y (C) de la mezcla en seco final (A/B/C), y la etapa de procesar la mezcla en seco final (A/B/C) con el fin de formar el artículo para envase se lleva a cabo en línea inmediatamente después de esta etapa de mezcla. En una segunda variante, se prepara primero una primera mezcla en seco basada en poliamida (A/B) hecha únicamente a partir de las cargas (A) y (B) y se almacena temporalmente. Después, esta primera mezcla en seco basada en poliamida (A/B) se transporta al sitio de producción de la mezcla en seco final (A/B/C), el cual sitio de producción puede estar distante de, o puede tener la misma ubicación que, el sitio de producción de la primera mezcla en seco basada en poliamida (A/B).
Preferiblemente, pero no solamente, el procesamiento de la mezcla en seco se lleva a cabo por moldeo por inyección y estiramiento-soplado.
Un segundo objeto de la invención es una mezcla en seco que tenga propiedades de depuración de oxígeno, y que comprende: una primera carga (A) de pelets de poliamida (A1) revestidos con al menos un primer catalizador de metal de transición (A2) y preferiblemente una segunda carga de un catalizador de metal de transición (B).
Otras características técnicas preferidas y opcionales para esta mezcla en seco de la invención se mencionan en las reivindicaciones adjuntas.
Un tercer objeto de la invención es el uso de dicha mezcla en seco para hacer un artículo para envase monocapa que tenga propiedades de depuración de oxígeno.
Un cuarto objeto de la invención es un artículo para envase monocapa que resulta del procedimiento de la invención, o hecho a partir de una mezcla en seco de la invención, y en el que:
-
el artículo para envase es una preforma o un recipiente rígido, y/o
-
el artículo para envase se caracteriza por una entrada de O_{2} disuelto que es menor que 1,5 ppm, después de un periodo de almacenamiento de al menos 120 días, y preferiblemente de al menos 150 días, y más preferiblemente por una entrada de O_{2} disuelto que es menor que 1 ppm, e incluso más preferiblemente menor que 0,5 ppm, después de un periodo de almacenamiento de al menos 120 días, y preferiblemente de al menos 150 días.
Breve descripción de los dibujos
Las características y ventajas de la invención aparecerán más claramente al leer la siguiente descripción detallada de varias realizaciones preferidas de la invención. Dicha descripción detallada se hace a modo de ejemplo no exhaustivo y no limitativo, y con referencia a los dibujos que se acompañan, en los que:
- La Figura 1 es un dibujo esquemático de una instalación que se puede usar para hacer preformas a partir de una mezcla en seco de la invención;
- La Figura 2 es un gráfico con curvas de entrada de O_{2} disuelto para diferentes ejemplos A a F de botellas monocapa.
Descripción detallada de la invención
Con referencia a la Figura 1, se muestra una instalación que se puede usar para hacer una mezcla en seco de la invención y para usar esta mezcla en seco con el fin de inyectar artículos monocapa, en particular preformas monocapa.
Esta instalación comprende un equipo de mezcla en seco 4 directamente conectado a un equipo de inyección 5.
El equipo de inyección 5 comprende un husillo de inyección 50, que está directamente acoplado a un molde con múltiples cavidades 51. Este equipo de inyección 5 está diseñado y usado para hacer artículos inyectados monocapa, y más especialmente preformas monocapa, a partir de la mezcla polimérica que se mezcla intensamente dentro del husillo de inyección 50. El fácilmente evidente para alguien experto en la técnica que, en vez del equipo de inyección 5, alguien también puede usar un equipo de inyección (muy conocido en la técnica) que comprenda un recipiente de inyección intermedio que está interpuesto entre la salida del husillo y la entrada del molde.
El equipo de mezcla en seco 4 comprende un dispositivo de mezcla 40 y una pieza de acoplamiento especial 41. La pieza de acoplamiento 41 comprende una primera cámara de enfriamiento 410 de pequeño tamaño y un conducto 411. La cámara de enfriamiento tiene dos entradas separadas en su parte superior y una salida en su parte inferior. El conducto 411 está conectando la salida de la cámara de enfriamiento 410 a la entrada del dispositivo de mezcla 40. Este conducto de conexión 411 también comprende una entrada auxiliar 411a.
El dispositivo de mezcla 40 es muy conocido en la técnica y, por ejemplo, comprende al menos una paleta rotatoria interna.
El enfriamiento de la cámara 410 se obtiene, por ejemplo, enfriando la pared de la cámara con un fluido refrigerante, y se lleva a cabo con el fin de mantener el interior de la cámara de enfriamiento 410 preferiblemente alrededor de una temperatura de enfriamiento predeterminada.
La instalación comprende además un primer equipo de secado 1 que contiene pelets de poliamida A1 revestidos con un primer catalizador de metal de transición A2, una tolva 2 que contiene un segundo catalizador de metal de transición B (en forma de pelets o en forma de polvo) y un segundo equipo de secado 3 que contiene pelets de poliéster C.
El primer equipo de secado 1 está conectado a una primera entrada de la cámara de enfriamiento 410 vía un primer equipo de dosificación 1a. La tolva 2 está conectada a la segunda entrada de la cámara de enfriamiento 410 vía un segundo equipo de dosificación 2a. El segundo equipo de secado 3 está conectado a la entrada auxiliar 411a del conducto de conexión 411 (aguas abajo de la salida de la cámara de enfriamiento 410), vía un tercer equipo de dosificación 3a.
En operación, una primera carga A de pelets de poliamida A1 revestidos con un primer catalizador de metal de transición A2 y una segunda carga de un segundo catalizador de metal de transición B se alimentan separadamente a la cámara de enfriamiento 410. Las respectivas cantidades de las cargas A y B se controlan automáticamente mediante equipos de dosificación 1a y 2a.
Después, las cargas A y B frías que salen de la cámara de enfriamiento 410 y una cantidad controlada (tercera carga) de pelets de poliéster C que salen del segundo equipo de secado 3 se alimentan separadamente por gravedad dentro del conducto de conexión 411 y caen dentro del dispositivo de mezcla 40, en el que se mezclan en seco.
La mezcla en seco que sale del dispositivo de mezcla 40 se alimenta directamente por gravedad dentro del husillo de inyección 50 del equipo de inyección 5.
La temperatura de enfriamiento dentro de la cámara de enfriamiento 410 se controla con el fin de mantener la temperatura de las cargas A y B por debajo del punto de fusión del primer A2 y segundo B catalizadores de metal de transición, evitando por ello cualquier riesgo de fusión prematura del catalizador del metal de transición por el calor que llega de los pelets de poliéster (C) secos de mayor temperatura y del husillo de inyección 50. En ausencia de tal enfriamiento, los catalizadores de metal de transición se podrían fundir, lo cual volvería perjudicialmente pegajoso el material.
En una primera variante, los pelets de poliamida A1 secos revestidos con el primer catalizador de metal de transición A2 se fabrican previa y separadamente y se almacenan en el primer equipo de secado 1.
El procedimiento de formar pelets revestidos con un aditivo es muy conocido en la técnica. Ejemplos de procedimientos de revestir pelets están descritos notablemente en la Solicitud de Patente Europea EP 0 889 074 o la Solicitud de Patente Internacional WO 90/04463. Será fácilmente evidente para alguien experto en la técnica que alguien pueda usar cualquier equipo de revestimiento que permita la fusión del primer catalizador de metal de transición A2 (en forma de pelets o polvo) y una mezcla intensa del primer catalizador de metal de transición A2 en estado fundido con los pelets de poliamida A1, con el fin de revestir la superficie de los pelets de poliamida A1 con el primer catalizador de metal de transición A2 en estado fundido.
En otra variante, la fabricación de los pelets de poliamida revestidos (A1/A2) se podría llevar a cabo en línea con la fabricación de los artículos inyectados (preformas), estando el equipo de revestimiento en ese caso conectado a la cámara de enfriamiento 410 vía el equipo de dosificación 1a.
Ejemplos
Se han fabricado diferentes ejemplos de botellas monocapa y se han ensayado para medir sus propiedades de depuración de oxígeno, en términos de entrada de O_{2} dentro de la botella.
Para cada ejemplo, en una primera etapa, se han fabricado una mezcla en seco [(A)+(B)+(C)] y preformas monocapa obtenidas a partir de esta mezcla en seco en una instalación piloto según la Figura 1. El equipo de inyección 5 usado fue un NETSTAL 1500. La temperatura de los pelets de PET secos de la carga C a la salida del equipo de secado 3 estaba alrededor de 160ºC. La temperatura de la mezcla en seco compuesta de las cargas A y B a la salida de la cámara de enfriamiento 410 se mantuvo por debajo de 70ºC.
En una segunda etapa, las preformas se estiraron biaxialmente de forma estándar (etapa de moldeo por estiramiento y soplado estándar) en una máquina de moldeo por soplado Sidel SBO-1®, con el fin de obtener botellas monocapa estiradas y moldeadas por soplado.
En el Ejemplo A, las botellas fueron botellas monocapa de 500 ml y 28 g. En todos los Ejemplos B a F, las botellas fueron botellas monocapa de 330 ml y 21 g.
Las propiedades de depuración de oxígeno de las botellas del Ejemplo A han sido medidas según un método de ensayo llamado "Orbisphere" y las propiedades de depuración de oxígeno de las botellas de los Ejemplos B a F han sido medidas según un método de ensayo llamado "OxySense® 101", dando ambos métodos en la práctica resultados comparables.
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Método de ensayo "Orbisphere"
Las botellas se llenan hasta el borde con agua desaireada - menor que 150 ppb de O_{2} - y se cierran con una hoja de aluminio sellada por inducción. Después, se almacenan a temperatura constante de 22ºC +/- 0,5ºC. El O_{2} disuelto en el agua se mide cada 2 semanas usando el método Orbisphere. El principio general del sistema Orbisphere se basa en la ley de equilibrio entre el gas presente en el líquido y la fase gaseosa. El equipo usado es un sensor de oxígeno serie 311 XX con una membrana modelo 2958 A. El microprocesador Orbisphere para la medida del O_{2} es el modelo
2640.
Las botellas se agitan primero durante 3 minutos, después se perfora el forro mediante la aguja del perforador Orbisphere; el agua a analizar es empujada por un gas inerte - nitrógeno - hacia el sensor de oxígeno que contiene la membrana. La concentración de O_{2} se calcula después automáticamente y se muestra en la pantalla.
Se mide la cantidad de O_{2} disuelto dentro de diferentes recipientes producidos, con una frecuencia predeterminada (por ejemplo, cada dos semanas), con el fin de seguir la evolución del O_{2} disuelto.
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Método de ensayo "OxySense® 101"
Este método es usando una técnica óptica de medida que siente el oxígeno que se basa en el apagado de la fluorescencia de un colorante sensible al oxígeno inmovilizado en un polímero permeable al gas. El revestimiento sensible al oxígeno está disponible comercialmente como O_{2}xyDot^{TM}. Los puntos están unidos a la pared interior de la botella que se va a ensayar y son iluminados con pulsos de luz azul. El O_{2}xyDot^{TM} fluoresce y emite luz roja que es recogida por medio de un lápiz de fibra desde el exterior del envase y se determina la concentración de oxígeno mediante el instrumento. Estos puntos se pueden aplicar en fase líquida, sólida y gaseosa.
El procedimiento de ensayo fue el siguiente:
-
se toma una muestra de 5 botellas al azar de las botellas que se van a ensayar
-
se encolan 3 puntos O_{2}xyDot^{TM} (distribuidos uniformemente) en el interior de las botellas
-
se llenan las botellas con agua desoxigenada (es decir, agua purgada con N_{2}) con un nivel de oxígeno < 300 ppb sin espacio en cabeza (es decir, hasta el borde)
-
se cierran las botellas mediante un sello de inducción de aluminio y un cierre de plástico
-
las botellas se almacenan a temperatura constante de 22ºC \pm 0,5ºC durante el periodo de medida
-
se mide el nivel de partida de oxígeno en la fecha de llenado y después se sigue tanto tiempo como se requiera
-
se predetermina la frecuencia de la medida
-
se calcula la entrada de oxígeno disuelto a 22ºC (ppm) restando el nivel de partida de oxígeno del nivel de oxígeno a cierto periodo de almacenamiento.
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Ejemplo A
Carga A
Peletes de poliamida revestidos
Se hicieron pelets de poliamida A1 de MXD6, clase 6007, comercializados por Mitsubishi Gas Chemical. Los pelets de poliamida A1 se revistieron con un primer catalizador de metal de transición A2 constituido por estearato de cobalto comercializado como STEACO 9,5 por SHEPHERD CHEMICAL COMPANY. El tamaño promedio de partículas de los pelets estaba entre 2 mm y 10 mm.
La cantidad del primer catalizador de metal de transición fue aproximadamente 1% en peso de la cantidad total de poliamida A1.
La cantidad de la carga A fue aproximadamente 1,7% en peso de la mezcla total (A+B+C).
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Carga B
Pelets de un segundo catalizador de metal de transición A2 constituido por estearato de cobalto comercializado como STEACO 9,5 por SHEPHERD CHEMICAL COMPANY. El tamaño promedio de partículas de los pelets estaba entre 2 mm y 10 mm.
La cantidad de pelets A2 fue aproximadamente 0,05% en peso de la mezcla total (A+B+C).
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Carga C
Pelets de PET comercializados por EQUIPOLYMERS bajo la referencia S98.
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Ejemplo B
La mezcla en seco a la entrada del husillo de inyección 50 estaba hecha sólo de carga A y C, y por lo tanto no contenía catalizador de metal de transición extra (sin carga B).
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Carga A
Los mismos pelets de poliamida revestidos que el Ejemplo A.
La cantidad de carga A fue aproximadamente 1% en peso de la mezcla total (A+C).
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Carga B
Ninguna.
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Carga C
Los mismos pelets de PET que el Ejemplo A.
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Ejemplo C
Carga A
Los mismos pelets de poliamida revestidos que el Ejemplo A.
La cantidad de carga A fue aproximadamente igual a 1% en peso de la mezcla total (A+B+C).
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Carga B
Los mismos peletes de estearato de cobalto que el Ejemplo A.
La cantidad de pelets fue aproximadamente 0,05% en peso de la mezcla total (A+B+C).
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Carga C
Los mismos pelets de PET que el Ejemplo A.
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Ejemplo D
Carga A
Los mismos pelets de poliamida revestidos que el Ejemplo A.
La cantidad de carga A fue aproximadamente igual a 1% en peso de la mezcla total (A+B+C).
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Carga B
Los mismos peletes de estearato de cobalto que el Ejemplo A.
La cantidad de pelets fue aproximadamente 0,1% en peso de la mezcla total (A+B+C).
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Carga C
Los mismos pelets de PET que el Ejemplo A.
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Ejemplo E
Carga A
Pelets de poliamida no revestidos
La carga A contenía sólo pelets de poliamida A1 no revestidos hechos de MXD6, clase 6007, comercializados por Mitsubishi Gas Chemical.
La cantidad de carga A fue aproximadamente igual a 1% en peso de la mezcla total (A+B+C).
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Carga B
Los mismos peletes de estearato de cobalto que el Ejemplo A.
La cantidad de pelets fue aproximadamente 0,11% en peso de la mezcla total (A+B+C).
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Carga C
La misma que el Ejemplo A.
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Ejemplo F
Carga A
Pelets de poliamida revestidos
Los mismos pelets de poliamida revestidos que el Ejemplo A.
La cantidad de carga A fue aproximadamente igual a 1% en peso de la mezcla total (A+B+C).
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Carga B
Polvo
Se usa el mismo material de estearato de cobalto que el usado en el Ejemplo A, pero en forma de polvo (tamaño de partículas del polvo menor que 1 mm).
La cantidad de estearato de cobalto en polvo fue aproximadamente 0,1% en peso de la mezcla total (A+B+C).
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Carga C
La misma que el Ejemplo A.
Las principales cifras de los ejemplos A a F se resumen en la Tabla 1 siguiente.
Los resultados de las medidas de entrada de O_{2} disuelto se muestran para todos los Ejemplos A-F en el gráfico de la Figura 2. Para comparación, en el gráfico de la figura 2, la curva referida como "PET" muestra la evolución de entrada de O_{2} disuelto para botellas de PET monocapa estándar (330 ml, 26 g), medida con el método de ensayo Orbisphere.
Todas las botellas de los Ejemplos A a F fueron comercialmente aceptables en términos de estética definidos por el cliente final.
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TABLA 1 Ejemplos A-F
1
Con relación a los resultados de las propiedades de depuración de oxígeno, las botellas monocapa del ejemplo A dan excelentes y los mejores comportamientos. La entrada de O_{2} disuelto está ventajosamente por debajo de 0,5 ppm a partir del primer día (es decir, el efecto de depuración tiene lugar muy pronto). Para la curva del Ejemplo A, se han llevado a cabo medidas durante un periodo hasta 40 días y se ha extrapolado la evolución de la curva después del día 40º (en líneas de puntos). En todos los casos, con la mezcla en seco del Ejemplo A, la entrada de O_{2} disuelto permanecerá por debajo de 0,5 ppm al menos durante un periodo de 150 días.
En contraste, las botellas monocapa del Ejemplo D [con la mayor cantidad de estearato de cobalto extra en forma de pelets] y del Ejemplo E [con pelets de MXD6 que no están revestidos con estearato de cobalto] exhiben muy malas propiedades de depuración y, por lo tanto, no son aceptables.
Las botellas monocapa del Ejemplo B [sin estearato de cobalto extra B] exhiben malas propiedades de depuración de oxígeno, siendo la entrada de O_{2} disuelto nunca por debajo de 1 ppm, aumentando rápidamente después de 90 días y es mayor que 2 ppm después de 150 días. No obstante, ha de observarse que se podrían alcanzar buenos resultados en términos de propiedades de depuración de oxígeno si se aumentara la cantidad de estearato de cobalto A2 revestido sobre la superficie de los pelets de poliamida A1, y en particular fuera mayor que 1% en peso, y más preferiblemente al menos 1,5% en peso, e incluso más preferiblemente al menos 2% en peso, del peso total de pelets de poliamida (A1).
Entre ellas, las botellas monocapa de los Ejemplos C y F dan comportamientos similares en términos de comportamientos de depuración de O_{2}. Después de un periodo inducido de aproximadamente 40 días, la entrada de O_{2} disuelto empieza a disminuir (efecto de depuración de O_{2}) y siempre es menor que 1,5 ppm después de 150 días, y por debajo de 1 ppm después de aproximadamente 90 días, y permanece por debajo de 1 ppm durante un periodo de almacenamiento hasta al menos 120 días. Estos resultados no son tan buenos como el Ejemplo A pero, dependiendo del uso de las botellas, puede ser aceptable.
Además, una comparación entre el Ejemplo F (carga B/estearato de cobalto en forma de polvo) y el Ejemplo D (carga B/estearato de cobalto en forma de pelets) muestra que, sorprendentemente, la granulometría del catalizador de metal de transición en la segunda carga B también tiene impacto sobre las propiedades de depuración de O_{2}. Se consiguen mejores comportamientos de depuración de O_{2} con partículas que tengan un menor tamaño (polvo) para el segundo catalizador de metal de transición.
Aunque los Ejemplos A a F están dirigidos a la fabricación de botellas monocapa obtenidas por moldeo por inyección y estiramiento y soplado, debe subrayarse que el alcance de la invención no se limita a esa aplicación particular, sino que abarca el uso de la mezcla en seco de la invención para formar cualquier clase de artículo para envase monocapa que tenga propiedades de depuración de O_{2} y que se pueda usar más especialmente para almacenar productos sensibles al oxígeno.
Por ejemplo, alguien puede usar la mezcla en seco de la invención para hacer un artículo para envase (flexible o rígido), y en particular cualquier tipo de recipiente, por cualquier otra técnica conocida y, por ejemplo, usando la técnica de moldeo por extrusión y soplado. Alguien también puede usar la mezcla en seco de la invención para hacer películas o láminas flexibles.
En operación de la instalación de la Figura 1, la etapa de procesar la mezcla en seco (A/B/C) con el fin de formar el artículo para envase se lleva a cabo ventajosa y preferiblemente en línea inmediatamente después de la etapa de preparar dicha mezcla en seco (A/B/C). La mezcla de todas las cargas (A), (B) y (C) se puede llevar a cabo en línea con la etapa de inyección (como se muestra en la Figura 1). En otra variante, no obstante, una primera mezcla en seco basada en poliamida (A/B) hecha solamente a partir de las cargas (A) y (B) se puede preparar primero y almacenar temporalmente. Después, la primera mezcla en seco basada en poliamida (A/B) se puede transportar al sitio de producción de la mezcla en seco final (A/B/C), el cual sitio de producción puede estar distante de, o puede tener la misma ubicación que, el sitio de producción de la primera mezcla en seco basada en poliamida (A/B).
Además, en otra variante de la invención, la mezcla en seco (A/B/C) se podría preparar también, almacenar temporalmente y finalmente transportar a otro sitio de producción, y después procesar con el fin de formar el artículo para envase.
Además, será fácilmente evidente para alguien experto en la técnica que el estearato de cobalto se puede sustituir por cualquier catalizador de metal de transición conocido en la técnica por conseguir propiedades de depuración de O_{2} cuando se mezcla con poliamida. En particular, el primer y segundo catalizadores de metal de transición se pueden seleccionar del grupo: compuesto de cobalto, compuesto de rodio, compuesto de cobre y compuesto de hierro. El primer A2 y segundo B catalizadores de metal de transición no son necesariamente el mismo sino que pueden ser también materiales diferentes.
Será fácilmente evidente para alguien experto en la técnica que, en la mezcla en seco de la invención, también se pueden añadir otros aditivos tales como, por ejemplo, aditivos como lubricantes para mejorar la procesabilidad de la mezcla, colorante(s), cargas minerales, estabilizadores UV, ...

Claims (42)

1. Un procedimiento para hacer un artículo para envase monocapa que tenga propiedades de depuración de O_{2} y en el que se prepara una mezcla en seco mezclando en seco al menos:
-
\;
(A)
pelets de poliamida (A1) revestidos con al menos un primer catalizador de metal de transición (A2), y
-
\;
(C)
un poliéster,
y la mezcla en seco se procesa con el fin de formar el artículo para envase monocapa.
2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que dicha mezcla en seco se prepara mezclando en seco al menos:
-
\;
(A)
pelets de poliamida (A1) revestidos con al menos un primer catalizador de metal de transición (A2),
-
\;
(B)
un segundo catalizador de metal de transición, y
-
\;
(C)
un poliéster.
3. El procedimiento de la reivindicación 1 o 2, en el que la cantidad de (A) es al menos 1% en peso del peso total de la mezcla en seco [(A/C) o (A/B/C)].
4. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la cantidad de (A) es menor que 4% en peso y preferiblemente menor que 2% en peso del peso total de la mezcla en seco [(A/C) o (A/B/C)].
5. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la cantidad total de catalizador de metal de transición [(A2) o (A2)+(B)] es al menos 1% en peso, y más preferiblemente al menos 2% en peso, del peso total de los pelets de poliamida (A1).
6. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que la cantidad total de catalizador de metal de transición [(A2) o (A2)+(B)] es menor que 15% en peso del peso total de los pelets de poliamida (A1).
7. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que la cantidad total de catalizador de metal de transición [(A2) o (A2)+(B)] es menor que 11% en peso, y preferiblemente menor que 6% en peso, y más preferiblemente menor que 4% en peso, del peso total de los pelets de poliamida (A1).
8. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que la cantidad de (A) es al menos igual a 1,5% en peso del peso total de la mezcla en seco [(A/C) o (A/B/C)].
9. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que la cantidad del primer catalizador de metal de transición (A2) es al menos igual a 0,05% en peso, y preferiblemente al menos igual a 1% en peso, del peso de los pelets de poliamida (A1).
10. El procedimiento de las reivindicaciones 2 a 9, en el que el segundo catalizador de metal de transición (B) está en forma de polvo.
11. El procedimiento de las reivindicaciones 2 a 9, en el que el segundo catalizador de metal de transición (B) está constituido por pelets.
12. El procedimiento de las reivindicaciones 2 a 11, en el que el primer (A2) y segundo (B) catalizadores de metal de transición son los mismos.
13. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en el que el primer, y donde sea apropiado el segundo, catalizadores de metal de transición se seleccionan del grupo: compuesto de cobalto, compuesto de rodio, compuesto de cobre y compuesto de hierro.
14. El procedimiento de la reivindicación 13, en el que el primer, y donde sea apropiado el segundo, catalizador de metal de transición es una sal de cobalto.
15. El procedimiento de la reivindicación 14, en el que la sal de cobalto es estearato de cobalto.
16. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, en el que la poliamida (A1) es una poliamida que contiene grupo xilileno.
17. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, en el que el poliéster (C) está constituido por un homo- o copolímero de PET.
18. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17, en el que la etapa de procesar la mezcla en seco [(A/C) o (A/B/C)] con el fin de formar el artículo para envase se lleva a cabo en línea inmediatamente después de la etapa de preparar dicha mezcla en seco [(A/C) o (A/B/C)].
19. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 18, en el que el procesamiento de la mezcla en seco se lleva a cabo inyectando la mezcla en seco [(A/C) o (A/B/C)] en un molde.
20. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 18, en el que el procesamiento de la mezcla en seco [(A/C) o (A/B/C)] se lleva a cabo por moldeo por inyección y estiramiento-soplado.
21. Una mezcla en seco que tiene propiedades de depuración de oxígeno y que comprende al menos una primera carga de (A) pelets de poliamida (A1) revestidos con al menos un primer catalizador de metal de transición (A2).
22. La mezcla en seco de la reivindicación 21, que comprende además una segunda carga de un catalizador de metal de transición (B).
23. La mezcla en seco de la reivindicación 21 o 22, en la que la cantidad total de catalizador de metal de transición [(A2) o (A2)+(B)] es al menos 1% en peso, y preferiblemente al menos 2% en peso, del peso total de los pelets de poliamida (A1).
24. La mezcla en seco de una cualquiera de las reivindicaciones 21 a 23, en la que la cantidad total de catalizador de metal de transición [(A2) o (A2)+(B)] es menor que 15% en peso del peso total de los pelets de poliamida
(A1).
25. La mezcla en seco de la reivindicación 24, en la que la cantidad total de catalizador de metal de transición [(A2) o (A2)+(B)] es menor que 11% en peso, y preferiblemente menor que 6% en peso, y más preferiblemente menor que 4% en peso, del peso total de los pelets de poliamida (A1).
26. La mezcla en seco de una cualquiera de las reivindicaciones 21 a 25, en la que la cantidad del primer catalizador de metal de transición (A2) es al menos igual a 0,05% en peso, y preferiblemente al menos igual a 1% en peso, del peso de los pelets de poliamida (A1).
27. La mezcla en seco de una cualquiera de las reivindicaciones 21 a 26, y que comprende además una tercera carga (C) de pelets de poliéster.
28. La mezcla en seco de la reivindicación 27, en la que la cantidad de la primera carga (A) es al menos 1% en peso del peso total de la mezcla en seco [(A/C) o (A/B/C)].
29. La mezcla en seco de la reivindicación 27 o 28, en la que la cantidad de la primera carga (A) es menor que 4% en peso, y preferiblemente menor que 2% en peso, del peso total de la mezcla en seco [(A/C) o (A/B/C)].
30. La mezcla en seco de una cualquiera de las reivindicaciones 27 a 29, en la que la cantidad de (A) es al menos igual a 1,5% en peso del peso total de la mezcla en seco [(A/C) o (A/B/C)].
31. La mezcla en seco de una cualquiera de las reivindicaciones 27 a 30, en la que los pelets de la tercera carga (C) están hechos de homo- o copolímero de PET.
32. La mezcla en seco de una cualquiera de las reivindicaciones 22 a 31, en la que el segundo catalizador de metal de transición (B) está en forma de polvo.
33. La mezcla en seco de una cualquiera de las reivindicaciones 22 a 31, en la que el segundo catalizador de metal de transición (B) está constituido por pelets.
34. La mezcla en seco de una cualquiera de las reivindicaciones 22 a 33, en la que los catalizadores de metal de transición (A2) y (B) de la primera y segunda cargas son los mismos.
35. La mezcla en seco de una cualquiera de las reivindicaciones 21 a 34, en la que el primer (A1), y donde sea apropiado el segundo (B), catalizadores de metal de transición se seleccionan del grupo: compuesto de cobalto, compuesto de rodio, compuesto de cobre y compuesto de hierro.
36. La mezcla en seco de la reivindicación 35, en la que el catalizador de metal de transición (A2) de la primera carga, o donde sea apropiado el catalizador de metal de transición (B) de la segunda carga, es una sal de cobalto.
37. La mezcla en seco de la reivindicación 36, en la que la sal de cobalto es estearato de cobalto.
38. La mezcla en seco de una cualquiera de las reivindicaciones 21 a 37, en la que la poliamida es una poliamida que contiene grupo xilileno.
39. El uso de la mezcla en seco de una cualquiera de las reivindicaciones 21 a 38 para hacer un artículo para envase monocapa que tenga propiedades de depuración de oxígeno.
40. Un artículo para envase monocapa que resulta del procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 20, o está hecho a partir de una mezcla en seco de una cualquiera de las reivindicaciones 21 a 38, y en el que el artículo para envase es una preforma o un recipiente rígido.
41. Un artículo para envase monocapa que resulta del procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 20, o está hecho a partir de una mezcla en seco de una cualquiera de las reivindicaciones 21 a 38, y que se caracteriza por una entrada de O_{2} disuelto que es menor que 1,5 ppm, después de un periodo de almacenamiento de al menos 120 días, y preferiblemente de al menos 150 días.
42. El artículo para envase de la reivindicación 41, caracterizado por una entrada de O_{2} disuelto que es menor que 1 ppm, y más preferiblemente menor que 0,5 ppm, después de un periodo de almacenamiento de al menos 120 días, y preferiblemente de al menos 150 días.
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