ES2322544T3 - Lamina de almidon de espuma. - Google Patents
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Abstract
Un artículo de espuma, en particular en forma de una lámina de espuma útil como producto parcialmente terminado adaptado para ser procesado adicionalmente en un artículo terminado manufacturado, que comprende almidón desestructurado y/o complejado de espuma como fase continua y un polímero termoplástico, teniendo dicho artículo una densidad que se sitúa entre 20 y 150 kg/m 3 , dimensiones de celdilla en un intervalo que se sitúa entre 25 y 700 µm con una distribución de celdillas tal que 80% de ellas tienen, en ausencia de estiramiento, una dimensión que se sitúa entre 25 y 400 µm, caracterizado porque el material con que se elabora la espuma tiene una viscosidad intrínseca en DMSO a 30ºC que se sitúa entre 1,5 y 0,3 dl/g y dicho polímero termoplástico comprende poliésteres derivados de ácidos difuncionales y dioles alifáticos o poliésteres alifático-aromáticos.
Description
Lámina de almidón de espuma.
La presente invención se refiere a productos
parcialmente terminados tales como láminas de diferentes espesores
y perfil a base de almidón desestructurado y/o complejado,
expandidos por medio de un proceso de extrusión, que se pueden usar
como tales, tratados de diversos modos, como productos
biodegradables y que se pueden formar a la salida del cabezal de
extrusión o en una etapa posterior y a productos formados a partir
de los mismos.
Los productos a base de almidón según la
presente invención son particularmente adecuados para uso en el
sector del envasado.
El uso de materiales plásticos tales como
poliestireno, poliuretano, polietileno y polipropileno ha dominado
hasta ahora en el sector del envasado; sin embargo, los problemas de
vertidos asociados con estos productos está abriendo nuevas
expectativas para materiales a base de almidón porque éstos son
biodegradables y procedentes de fuentes renovables, en particular
en el sector de los materiales de espuma.
El estado de la técnica muestra diversas
aproximaciones a la formación de productos de espuma a base de
almidón. Sin embargo, debido a la naturaleza y características del
almidón, parece actualmente problemático tener éxito en la
obtención de productos de espuma a base de almidón con propiedades
óptimas en cuanto a dimensiones y distribución de celdillas, y
densidad del producto parcialmente terminado tales que permitan la
conversión del producto parcialmente terminado de manera regular a
velocidad industrial en un producto competitivo en lo que concierne
al peso y rendimiento, en particular en lo que concierne al aspecto
de fragilidad del producto en los puntos de bisagra. Esto es
particularmente cierto para la preparación de espumas a base de
almidón utilizadas para la formación de láminas y artículos
moldeados asociados.
El documento
US-A-5 153 037 describe un producto
biodegradable conformado que comprende un producto de harina
modificada expandido que tiene un contenido en amilosa de al menos
40% en peso y que contiene aproximadamente 2% en peso o más de una
sal inorgánica soluble en agua; también se describe una lámina de
espuma de almidón que tiene una densidad de 1,6 a 80,1 kg/m^{2} y
dimensiones de celdillas de 100 a 600 \mum.
El documento
US-A-5 437 924 describe una lámina
estratificada que comprende como núcleo una lámina de espuma de
almidón que tiene una densidad de 32 a 144 kg/m^{3} y dimensiones
de celdillas de 300 a 700 \mum.
En particular, todavía no está disponible en el
mercado ningún producto parcialmente terminado a base de almidón
con almidón en fase continua, que pueda ser conformado usando un
proceso industrial, con propiedades óptimas en cuanto a
dimensiones, distribución de celdilla y densidad tal que haga que el
producto resultante sea elástico, en particular en las regiones de
bisagra incluso después de doblados sucesivos.
En efecto, mientras que se ha dedicado mucha
atención hasta ahora a investigar y a hacer disponibles diversas
composiciones a base de almidón que comprenden combinaciones con
diversos polímeros y aditivos sintéticos, ha recibido limitada
atención el problema de hacer disponibles procesos de extrusión y
generación de espuma que hagan posible llegar a la producción de
productos de espuma que tengan propiedades bien determinadas tales
como homogeneidad de la estructura de la espuma, alisado
superficial, y baja fragilidad de las piezas trabajadas de
espuma.
La presente invención proporciona artículos de
espuma según se definen en las reivindicaciones adjuntas.
Los productos según la invención se obtienen de
composiciones de partida que se suministran a la extrusora que
contienen material de almidón, agua en porcentajes que se sitúan
entre 4 y 30 por ciento en peso de la composición total, un
polímero termoplástico como se ha definido previamente y
posiblemente aditivos adicionales tales como plastificantes,
tensioactivos, ácidos débiles, etc. En lo que concierne a los
componentes de la composición de partida, se hace referencia a la
solicitud de patente europea EP/0 696 611.
En particular, la presente invención se refiere
a productos parcialmente terminados de espuma tales como láminas de
diferente espesor y perfil que se pueden usar por sí mismos como
productos, y se pueden asociar conformados sobre productos formados
que comprenden almidón desestructurado y/o complejado como fase
continua en el producto parcialmente terminado y el propio producto
terminado, según se define en las reivindicaciones adjuntas.
En lo que concierne al material de almidón,
puede ser tanto almidón bruto como modificado o una mezcla de
ellos. Se prefiere el uso de almidón de patata, trigo, maíz, y
tapioca. En lo que concierne a almidones modificados, éstos pueden
ser modificados físicamente y químicamente, por ejemplo almidones
etoxilados, almidones de acetato, almidones de butirato, almidones
de propionato, almidones hidroxipropilados, almidones catiónicos,
almidones oxidados, almidones reticulados, almidones gelatinizados,
almidones complejados con moléculas y/o polímeros capaces de dar
complejos de tipo "V", almidones dextrinados y almidones
injertados con cadenas tales como poliésteres, poliuretanos,
poliésteres-uretanos, poliureas,
poliésteres-ureas, polisiloxanos, silanos,
titanatos, cadenas grasas y similares. Los almidones modificados
químicamente o físicamente preferidos son aquellos con cualquier
clase de modificación, que tienen una viscosidad intrínseca, medida
en DMSO a 30ºC, que se sitúa entre 2 dl/g y 0,6 dl/g,
preferiblemente entre 1,5 dl/g y 0,8 dl/g, y más preferiblemente
entre 1,3 dl/g y 1 dl/g.
Se tiene la intención de que harinas y
triturados que proceden de la descarga de molienda se sitúen dentro
de la invención.
La expresión "almidón desestructurado"
significa un almidón que ha sido tratado térmicamente por encima de
la temperatura de transición vítrea y la temperatura de fusión de
sus componentes para obtener la consiguiente desordenación de la
estructura molecular de los granos de almidón y hacerlo
termoplástico. Se hace referencia a este respecto a las patentes EP
118240 y EP 327505.
Por otra parte, "almidones complejados"
significa almidón en el que el componente de amilosa está
parcialmente o enteramente enganchado en una formación de complejos
de tipo "V" (estructuras de hélice sencilla) que tienen
características de segunda derivada de espectro de rayos X y
FTIR.
Con referencia al polímero termoplástico,
polímeros que tienen un punto de fusión o punto de transición vítrea
que se sitúa entre 60 y 175ºC son particularmente relevantes para
los productos según la presente invención, y en particular los que
tienen puntos de este tipo que se sitúan entre 70 y 110ºC.
Los artículos de espuma de la invención
comprenden los poliésteres definidos en la reivindicación 1 y pueden
comprender adicionalmente polímeros termoplásticos.
El particular polímeros que se pueden usar se
seleccionan entre:
- polímeros de origen natural, que pueden ser
tanto modificados como no modificados, en particular los que se
derivan de celulosa tales como acetato de celulosa, propionato de
celulosa, butirato de celulosa y sus copolímeros, con un grado de
sustitución que se sitúa entre 1 y 2,5; polímeros de tipo
alquilcelulosa, hidroxialquilcelulosa, carboxialquilcelulosa, en
particular carboximetilcelulosa, nitrocelulosa y quitosano, pullulan
o caseína y caseinato, zeína, proteína de soja, ácido algínico y
alginatos, cauchos naturales, poliaspartatos, gluten,
dextrinas;
- polímeros biodegradables de origen sintético o
fermentativo, en particular poliésteres, tales como polímeros o
copolímeros, de hidroxiácidos alifáticos
C_{2}-C_{24}, o sus correspondientes lactonas o
lactidas, en particular polímeros de ácido láctico que tienen
diversas relaciones de ácido láctico D/L, y preferiblemente con un
contenido en ácido láctico-D comprendido entre
4-25% en moles, copolímeros de poli(ácido láctico)
con poliésters alifáticos y poliésteres
aromático-alifáticos, policaprolactona,
polivalerolactona, sus copolímeros y poliésteres derivados de
ácidos difuncionales y dioles alifáticos, poliésteres
alifático-aromáticos, en particular copolímeros de
tipo tereftalato adipato de alquileno que se trata o no con
extensores de cadena, preferiblemente con cantidades de ácido
tereftálico de menos de 40 por ciento en moles, preferiblemente
menos de 30% en moles, resinas epoxi en general y resinas
bisfenólicas en particular;
- polímeros capaces de interaccionar con almidón
para formar complejos, es decir polímeros que contienen grupos
hidrófilos intercalados con secuencias hidrófobas, por ejemplo,
copolímeros de alcohol de etilenvinilo, copolímeros de acetato de
etilenvinilo, ésteres acrílicos, copolímeros de etileno éster
acrílico, copolímeros de etileno con ácidos insaturados tales como
ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido crotónico, ácido itacónico;
copolímeros que tienen grupos funcionales alcohólicos y
carboxílicos, poliésteres alifáticos y/o poliésteres
alifático-aromáticos, resinas epoxi que incluyen
las que contienen resinas bisfenol;
- polímeros que forman enlaces de hidrógeno con
almidón, en particular poli(alcoholes de vinilo) de diversos
grados de hidrólisis, posiblemente modificados como acrilatos o
metacrilatos y poli(alcoholes de vinilo) plastificados o
modificados preliminarmente a fin de rebajar el punto de fusión.
Polímeros termoplásticos preferidos son los
poli(alcoholes de vinilo), copolímeros de un monómero
olefínico, preferiblemente etileno, con un monómero elegido entre
alcohol de vinilo, acetato de vinilo, ácido acrílico y ácido
metacrílico, poliésteres alifáticos derivados de caprolactona,
poli(succinatos de alquileno), polímeros de ácido azelaico,
ácido sebácico, ácido brasílico y sus copolímeros, poliamidas
alifáticas, poli(sebacatos de alquileno),
poli(azelatos de alquileno), poli(brasilatos de
alquileno), en particular con dioles comprendidos entre
C_{2}-C_{13}, poliésteres que contienen ácidos
dímeros, polímeros aromático-alifáticos de tipo
poli(tereftalato adipato de alquileno) y las resinas epoxi,
particularmente con grupos bisfenólicos.
El producto de espuma extruido parcialmente
terminado según la invención adicionalmente contiene preferiblemente
un agente de nucleación. El uso de un agente de nucleación adecuado
de hecho hace posible aumentar la homogeneidad de las celdillas de
la lámina. La cantidad de agente de nucleación que se utiliza en el
transcurso del proceso depende de las condiciones de proceso y de
la morfología deseada para el producto parcialmente terminado,
extruido. Preferiblemente, la cantidad de agente de nucleación con
respecto a la composición de partida se sitúa en el intervalo entre
0,05 y 10% en peso, preferiblemente entre 0,5 y 7% y más
preferiblemente entre 1 y 5%.
Agentes de nucleación que se pueden usar son,
por ejemplo, compuestos inorgánicos tales como talco (silicato
magnésico), carbonato cálcico, sulfatos tales como de sodio y de
bario, dióxido de titanio, etc., posiblemente tratados en la
superficie con promotores de adhesión tales como silanos, titanatos,
etc. También se pueden utilizar cargas y fibras orgánicas tales
como polvo de madera, polvo de celulosa, residuos de uva, salvado,
cascarillas de maíz, otras fibras naturales en concentraciones entre
0,5 y 20%. Adicionalmente, se pueden utilizar sustancias capaces de
dispersarse y/o reducirse a laminillas con dimensiones
submicrométricas, preferiblemente menos de 500 \mum, más
preferiblemente menos de 300 \mum, e incluso más preferiblemente
menos de 50 \mum, a fin de mejorar la rigidez, permeabilidad al
agua y al gas, estabilidad dimensional. Se prefieren particularmente
zeolitas y silicatos de diversas clases tales como wollastonitas,
montmorillonitas, hidrotalquitas, que se hacen funcionales con
moléculas capaces de interaccionar con almidón. Se prefieren
particularmente partículas submicrométricas de almidón complejado
también con grupos funcionales específicos introducidos con ayuda de
silanos, titanatos y otros.
Las composiciones de partida pueden contener
asimismo aditivos adecuados tales como agentes lubricantes y/o
dispersantes, retardantes de llama, colorantes, agentes
plastificantes, cargas, etc. En particular, aceites alimentarios
tales como aceite de palma, maíz, soja, girasol son particularmente
buenos, como lo son los ácidos grasos de C_{12} a C_{22} y sus
glicéridos con diversos grados de sustitución y en particular grasas
sintéticas hidrogenadas o grasas de origen animal que son sólidas
al menos a temperatura ambiente y, preferiblemente, por encima de
temperatura ambiente para mejorar la resistencia a la humedad y
reducir la humectabilidad. También es posible usar ácidos débiles
tales como ácido láctico, tartárico, cítrico, etc., para regular la
viscosidad del almidón durante la extrusión, y plastificantes tales
como glicerina, sorbitol, manitol, pentaeritritol, y derivados de
los mismos, ésteres de ácido cítrico y sus
derivados.
derivados.
La composición de partida se puede suministrar
directamente a la extrusora o se puede suministrar en forma de
gránulos preliminarmente extruidos o hechos granza.
\vskip1.000000\baselineskip
El producto de espuma, parcialmente terminado
según la invención se prepara por medio de un proceso de extrusión
de la composición básica de almidón por medio de extrusoras
particulares tales como extrusoras lentas de doble husillo o
extrusoras de tándem de dos husillos sencillos en cascada o su
combinación, de tal manera que se garanticen tiempos de permanencia
significativamente largos para el fin de optimizar la viscosidad del
material de almidón y la homogeneización de los agentes de
nucleación y mezclado de los agentes espumantes en la masa fundida.
En particular se prefiere el uso de una extrusora lenta de doble
husillo.
En la ejecución del proceso de extrusión, la
temperatura de extrusión puede variar en función de la formulación
particular y las propiedades deseadas del producto parcialmente
terminado y del producto terminado. El control de temperatura de la
masa fundida es por tanto significativo para obtener productos con
características específicas.
La temperatura de la masa fundida en el curso
del proceso de extrusión puede variar generalmente a lo largo del
perfil del husillo de 50 a 230ºC, preferiblemente entre 60 y 210ºC y
más preferiblemente entre 70 y 200ºC.
La generación de espuma en los productos
termoplásticos según la invención se consigue mediante uso de una
mezcla adecuada de agentes espumantes físicos que también puede
contener agentes espumantes químicos. En particular se prefiere el
uso de CO_{2} en forma gaseosa, en combinación con agua o CO_{2}
en forma gaseosa en combinación con agua y otros agentes espumantes
físicos y químicos. Entre los agentes espumantes químicos se pueden
tener en consideración, entre otros, ácido cítrico, bicarbonato y
sus combinaciones.
El agente espumante se suministra
preferiblemente en una región de la extrusora en que la composición
de partida suministrada a la extrusora está presente en estado
fundido. En particular el agente espumante se suministra en una
región avanzada de la extrusora de tal manera que el proceso de
extrusión no se altera por el fenómeno de regurgitación de la masa
fundida hacia la zona de alimentación de la extrusora.
El CO_{2} se suministra en concentraciones
mayores de 0,4%, preferiblemente mayores de 0,8%, con respecto a la
composición total alimentada a la tolva, en una región en la que la
masa fundida está a una temperatura que se sitúa entre 100ºC y
200ºC, preferiblemente entre 130ºC y 190ºC. La mezcla de CO_{2} y
H_{2}O y las concentraciones específicas son factores
determinantes respecto a la densidad baja y a la estructura de las
celdillas.
La cantidad de CO_{2} puede variar en el
intervalo que se sitúa entre 0,4% y 10% en peso, preferiblemente
entre 0,8% y 7% y más preferiblemente entre 1% y 4% en peso. El
CO_{2} se añade a la masa fundida. El contenido en agua total de
la composición alimentada en la tolva de la extrusora para la
expansión se sitúa entre 4% y 30% en peso, preferiblemente entre 8%
y 20% y más preferiblemente entre 10% y 18% en peso.
La extrusora se puede completar mediante
cabezales extrusores de tipo plano o tubular; se prefieren
particularmente cabezales tubulares.
Preferiblemente la configuración del cabezal de
la extrusora es tal que se garantiza un suministro homogéneo a la
boquilla. Con las composiciones de partida de la lámina de espuma
según la invención este problema es relevante puesto que pequeñas
variaciones de la velocidad de la lámina pueden generar variaciones
significativas en la viscosidad local, con las consiguientes
alteraciones en el proceso de generación de espuma y por lo tanto
irregularidades manifiestas en la lámina en cuanto al espesor de la
misma, dimensiones de celdilla, presencia de flujo preferente,
etc.
El cabezal de la extrusora se configura
preferiblemente por lo tanto de tal manera que cancele la memoria
elástica del material y, al mismo tiempo no cree espuma antes de la
entrada del material a la boquilla. Los intervalos de velocidad de
cizalladura de extrusión preferidos están entre 500 y 50.000
seg^{-1}, preferiblemente entre 800 y 40.000 seg^{-1}, y más
preferiblemente entre 900 y 35.000 seg^{-1}.
A la salida del cabezal de extrusión, y antes
del proceso de formación, la lámina de espuma según la invención
puede ser estratificada con capas de material textil no tejido,
textil convencional, papel, películas biodegradables y no
biodegradables, o aluminio. En lo que concierne a los materiales
textiles no tejidos o convencionales, éstos pueden estar hechos de
fibras naturales tales como, por ejemplo, fibras de yute, algodón,
lana, fibras a base de polisacáridos tales como, por ejemplo,
acetato de celulosa, acetato de almidón, viscosa, etc., o fibras
producidas a partir de polímeros biodegradables y en particular
poliésteres alifáticos tales como poli(ácido láctico),
policaprolactona, poli(carboxilato de alquileno) con
dialcoholes y diácidos seleccionados entre el intervalo
C_{2}-C_{13} lineal y/o cicloalifático,
poliésteres alifático-aromáticos, en particular de
la familia de poli(tereftalato adipatos de alquileno) y sus
copolímeros, particularmente con un contenido en ácido tereftálico
de menos de 55% con respecto a la cantidad de ácido tereftálico +
ácido adípico, poliamidas en particular a base de caprolactama,
aminas alifáticas, etc., poliuretanos alifáticos,
poliéster-uretanos, poliurea, y resinas epoxi. Los
polímeros biodegradables anteriores también se pueden utilizar en
forma de películas para estratificación o revestimiento.
Las películas generalmente se acoplan a la
lámina por temperatura y/o aplicación de adhesivos biodegradables
adecuados a base de polímeros, ácido láctico, poliuretanos,
poli(acetatos de vinilo) y poli(alcohol de vinilo),
proteínas tales como caseína y glútenes, almidones y otros
polisacáridos, adhesivos fundidos en caliente particularmente a
base de poliésteres alifáticos.
Las películas se pueden obtener mediante colada
o formación de película de burbujas y pueden ser
co-extruidas con una superficie adhesiva para el
soporte de espuma. Se prefieren las películas con un punto de fusión
mayor de 60ºC, preferiblemente mayor de 80ºC y más preferiblemente
mayor de 100ºC.
El producto parcialmente terminado acoplado a la
película se puede usar sin formar, tal como es la lámina, o en un
proceso de generación de espuma o conformado para formar los
productos terminados.
Para el revestimiento es posible utilizar
emulsiones, soluciones o dispersiones del tipo que se describe en
la patente europea EP 696612 para el tratamiento de partículas
expandidas, que se considera incluida dentro de la presente
invención. También se pueden utilizar ceras naturales y sintéticas,
con puntos de fusión hasta 120ºC dependiendo de la aplicación. En
este caso el tratamiento puede ser antes o después de la etapa de
formación o conformación.
La lámina de espuma también puede ser
co-extruida con capas expandidas de otros materiales
a base de almidón de modo que tengan propiedades diferenciadas
entre el lado de dentro y el lado de fuera de una multicapa o puede
ser co-extruida con capas de materiales que tengan
hidrofilia más baja tales como los poliésteres anteriormente
mencionados para las películas estratificadas.
La lámina de espuma según la invención tiene que
ser obtenida partiendo de una masa fundida homogénea en la que los
agentes de nucleación y el gas y/o vapores se dispersan
homogéneamente en todo el conjunto de la masa fundida. Para ello,
los tiempos de permanencia en la extrusora tienen que situarse entre
5 y 40 minutos, preferiblemente entre 10 y 35 minutos, y más
preferiblemente entre 15 y 25 minutos.
La lámina de espuma se puede controlar en su
espesor por medio de las condiciones de extrusión y de
calandrado.
En el caso de la lámina tubular el cabezal puede
estar provisto de sistemas de soplado de aire o vapor desde dentro,
como en el caso de formación de película por burbujas, u orientación
por medio de soplado de aire o vapor para dilatar la lámina y darle
un estirado biaxial, evitando o regulando la formación de ondas. La
lámina puede tener un espesor que se sitúa entre 0,5 mm y 15 mm,
preferiblemente entre 1,0 mm y 10 mm. El espesor del producto
parcialmente terminado se puede conseguir sometiendo la lámina a
estiramiento y calandrado.
La lámina puede ser corrugada y las rugosidades
pueden ser aprovechadas para aumentar las propiedades de
amortiguación de la espuma. Las rugosidades pueden tener anchura y
altura diferentes. La altura, que corresponde al espesor del panel
resultante, puede ser aproximadamente el doble del espesor de la
lámina de espuma. La frecuencia de las rugusidades puede alcanzar
350 por metro lineal.
Las láminas de este tipo se pueden combinar
conjuntamente en multicapas, formando diferentes geometrías para
diferentes productos en el sector del envasado tales como láminas y
bloques expandidos de alta elasticidad, cantoneras o recipientes de
protección. Ejemplos específicos de los sectores adecuados para
aplicación son los del equipamiento eléctrico doméstico, productos
electrónicos, sector alimentario, productos farmacéuticos, diseño y
mobiliario, venta por correo, y sobres para mensajería. Las láminas
se pueden utilizar también en combinación con otros soportes para
formar multicapas mixtas con madera, papel, cartón, textiles de
fibras naturales y sintéticas, aluminio y otros metales. En
particular, los productos de este tipo se pueden anclar
directamente a la pieza que se va a envasar, aprovechando sus
adhesividad característica tras humedecimiento o, preferiblemente,
con adhesivos fundidos en caliente o masas fundidas que se han de
pulverizar.
Los productos obtenidos de las láminas acopladas
o productos formados pueden ser protegidos mediante una película
exterior para aumentar el rendimiento.
Los productos también pueden ser rollos y tubos
obtenidos devanando y pegando láminas, o realizando directamente la
extrusión en tubos. Los rollos y tubos se pueden utilizar como
soportes para papel higiénico, papel de cocina u otros tipos o se
pueden usar como protección para objetos cilíndricos tales como
botellas u otros.
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La formación se puede conseguir mediante un
proceso continuo o mediante un proceso por lotes.
La producción de productos expandidos según la
invención por medio de procesos continuos tiene en cuenta que sean
consecutivas la fase de extrusión/calandrado, una posible fase de
acondicionado y la fase de formación. La producción de productos de
espuma según la invención por medio de procesos por lotes tiene en
cuenta la fase de extrusión/calandrado con devanado de la lámina en
bobinas o recogida en láminas; los productos parcialmente
terminados pueden entonces ser acondicionados y formados en una
segunda fase.
En un proceso de generación de espuma continuo
se ha previsto que el producto parcialmente terminado en forma de
lámina de la extrusora se mantendría a una temperatura de no menos
de 40ºC, y preferiblemente no menos de 80ºC y que tendría un
contenido en agua que se situaría entre 6 y 30% en peso,
preferiblemente entre 10 y 25% en peso y más preferiblemente entre
15 y 20% en peso. La temperatura de la lámina tiene que no exceder
de 150ºC y preferiblemente de 100ºC.
En particular, si están presentes componentes
sintéticos, la temperatura de formación tiene que estar cerca de la
temperatura de transición vítrea o del punto de fusión del polímero
termoplástico.
También es posible formar el producto
parcialmente terminado mediante un proceso por lotes sometiéndolo a
un proceso de acondicionamiento preliminar respecto al contenido en
agua e intervalo de temperatura anteriormente mencionados para
procesos continuos.
La etapa de acondicionamiento puede preceder
inmediatamente o ser coincidente con el punto de formación.
Productos incluso de forma compleja, provistos
de características particulares, incluso estéticas, tales como, por
ejemplo, la concha de almeja que se ilustra en la Figura 1, se
pueden obtener con un proceso de formación a temperatura ambiente,
y en cualquier caso a temperaturas no mayores de 100ºC, entre los
moldes macho y hembra que se aproximan para definir el nivel máximo
de compresión y el espesor mínimo final del producto.
Un troquel para la formación de la concha de
almeja de la Figura 1 con la lámina de espuma según la presente
invención se ilustra, a modo de ejemplo, en Fig. 2. El macho (10) y
la hembra (11) se pueden diseñar de tal manera que no se ponen en
contacto exactamente junto a las paredes laterales de la concha de
almeja. Dicho espacio entre macho y hembra permite el deslizamiento
de la lámina de espuma sin rasgarse durante la formación.
El proceso que forma el objeto de esta
invención, junto con las características del producto parcialmente
terminado generalmente permiten ciclos de formación de menos de 20
segundos, preferiblemente de menos de 10 segundos y más
preferiblemente de menos de 7 segundos. Con referencia al proceso de
formación, los parámetros que se refieren al contenido en agua y
temperatura son críticos para la consecución de una buena capacidad
de formación del producto parcialmente terminado. La pérdida de
vapor de agua del producto parcialmente terminado a la salida de la
boquilla de la extrusora de hecho hace necesario ejercer un estricto
control del nivel de eliminación de agua a fin de evitar tanto los
fenómenos de colapso como los fenómenos de secado excesivo.
La formación puede tener lugar en moldes o
troqueles a temperatura ambiente sobre láminas tubulares expandidas
pero no abiertas. Este sistema hace posible moldear simultáneamente
dos capas de lámina por molde, limitando los problemas de secado de
las láminas. Si las láminas tubulares se compensan convenientemente
una con otra es posible obtener una superficie del producto que
tenga un aspecto similar al tejido superficial de un material
textil.
textil.
La formación se realiza normalmente en un tubo
abierto. En este caso el contenido en agua se regula utilizando un
punto de acondicionamiento que usa vapor.
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El material que constituye el producto
parcialmente terminado u lámina de espuma que forma el objeto de la
presente invención tiene una viscosidad intrínseca en DMSO a 30ºC
que se sitúa entre 1,5 y 0,3 dl/g, que preferiblemente se sitúa
entre 1,2 y 0,4 dl/g, y más preferiblemente entre 1 y 0,6 dl/g.
En productos parcialmente terminados expandidos
según la invención la dimensión de celdilla puede variar en un
intervalo que se sitúa entre 25 y 700 \mum y preferiblemente entre
40 y 600 \mum (determinada mediante inspección microscópica).
El producto parcialmente terminado expandido
tiene morfología de celdilla cerrada en la que las celdillas no se
comunican sustancialmente unas con otras, que es diferente de la
morfología de celdilla abierta en la que las celdillas están
grandemente interconectadas unas con otras.
Los productos parcialmente terminados tienen una
densidad que se sitúa entre 20 y 150 kg/m^{3}, preferiblemente se
sitúa entre 25 y 100 kg/m^{3}, más preferiblemente entre 30 y 70
kg/m^{3}.
La estructura de la espuma de la lámina se
caracteriza por una distribución de celdilla en la que 80% de las
celdillas presentes, en ausencia de estiramiento, tienen una
dimensión que se sitúa entre 25 y 400 \mum, preferiblemente,
entre 25 y 300 \mum y más preferiblemente entre 30 y 200
\mum.
Sin embargo, cuando se aplica fuerza de
estiramiento a la lámina, las celdillas pueden estar sometidas a una
orientación con adelgazamiento de la pared.
También está dentro del alcance de la presente
invención una lámina con propiedades de elasticidad optimizadas,
una densidad característica que se sitúa entre 30 y 70 kg/m^{3}, y
con una dimensión de celdilla media entre 80 y 120 \mum.
Los productos que forman el objeto de la
presente invención se usan principalmente en el sector del envasado
de alimentos y en particular como bandejas para alimentos con un
tiempo de vida del orden de 30 días, para el envasado de carne,
productos lácteos, verduras, huevos y fruta; soportes para envases
de vidrio, plásticos o metal de dimensiones muy pequeñas,
recipientes para comida rápida tales como recipientes para
hamburguesas, patatas fritas y productos similares; recipientes
multicompartimento para alimentos, también conocidos como bandejas
de comedor, vasos para café y otros bebidas calientes y frías para
comida rápida y platos preparados.
Los productos formados de la presente invención
también se usan como recipientes para objetos de poco peso tales
como bandejas multicompartimento para teléfonos portátiles y
pequeños aparatos electrodomésticos en particular, con propiedades
mecánicas que eviten los fenómenos de abrasión que se encuentran en
los recipientes de papel prensado, etc.
En el caso de aplicaciones alimentarias en las
que se han de esperar líquidos a temperaturas altas o bajas, los
recipientes se pueden coextruir o acoplar a otra capa de espuma o
película de poliéster y/o acetato de celulosa y/o almidón u otro
polímero resistente a líquidos a la temperatura a la que estará
expuesto durante el uso. En particular se pueden utilizar películas
de tipo poliéster aromático-alifático y,
específicamente, poli(tereftalato adipatos de etileno),
butiratos de alquileno, poli(succinatos de alquileno),
poli(sebacatos de alquileno), poli(azelatos de
alquileno), dicarboxilatos de alquileno policíclicos, en particular
poli(dicarboxilatos de hexildimetilo),
poli(dicarboxilatos de ciclohexilo). Si es necesario absorber
líquidos como en el caso de envases para carne es posible
considerar el uso de material superabsorbente que se pueda insertar
directamente en la lámina, aplicarse a la superficie o en capas
intermedias entre dos conchas soldadas conjuntamente o bajo la
película que hace impermeable a la
bandeja.
bandeja.
También se han de considerar objeto de la
presente invención los productos formados para hornos y microondas,
posiblemente caracterizados por tratamientos con revestimientos
repelentes de agua para evitar el secado del recipiente durante la
fase de cocinado.
\vskip1.000000\baselineskip
Los productos formados según la invención tienen
estructura de celdilla cerrada con densidad relativamente baja que
se sitúa entre 40 y 400 kg/m^{3}, preferiblemente entre 45 y 200
kg/m^{3} y más preferiblemente entre 50 y
150 kg/m^{3}.
150 kg/m^{3}.
Los productos formados según la invención tienen
adicionalmente buenas propiedades de flexibilidad, en particular en
la región de la bisagra, gracias a la fina y homogénea morfología de
las celdillas. Los productos de este tipo también tienen una
superficie uniforme muy buena.
Se pueden producir bisagras, tales como por
ejemplo la que tiene el número 12 en la Figura 2, en productos que
se obtienen en la fase de formación, formando nervaduras del tipo
usado para bisagras de cartón, que son resistentes al menos a diez
(preferiblemente >20) ciclos consecutivos de abrir a 180º/cerrar
a 35% HR y 23ºC sin rotura, usando aproximadamente
2-4 segundos para cada operación de abrir a
180º/cerrar, y preferiblemente al menos 100 ciclos consecutivos de
abrir y cerrar a 40% HR y 23ºC sin rotura, usando aproximadamente
2-4 segundos para cada ciclo abrir/cerrar.
Las buenas propiedades de flexibilidad también
se pueden comprobar con un dinamómetro con una celda climática
adaptada para ajustar la temperatura y humedad relativa a los
valores anteriores. Muestras de 25 x 10 cm con bisagra en medio de
su lado largo se pueden someter a ciclos de abrir/cerrar de 0 a 180º
con una velocidad en el intervalo de 3.000 - 10.000 mm/min de la
varilla móvil del dinamómetro.
\newpage
\global\parskip0.930000\baselineskip
El ejemplo 10, que sigue, se refiere a un
producto según la invención; los ejemplos 1-9 se
refieren a productos de espuma obtenidos a partir de una mezcla que
no incluye los poliésteres de la reivindicación 1.
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Ejemplo
1
Se preparó una mezcla que tenía la siguiente
composición:
- 88,9% de almidón de patata desestructurado con
una viscosidad intrínseca en DMSO a 30ºC de 1,1 dl/g y contenido en
agua de 14%.
- 8,9% en peso de poli(alcohol de
vinilo).
- 1,8% en peso de talco.
- 0,35% en peso de glicerol.
- 0,36% en peso de Loxiol G10.
- 2% en peso de agua.
Se suministró la composición a una extrusora
lenta de doble husillo con husillos en co-rotación
que tenía un diámetro (d) = 113,8 mm y relación L/D = 19:1. Al
final de la extrusora se montó un cabezal de extrusión para una
lámina tubular con un diámetro de 100 mm y apertura de labios de 0,5
mm. El tiempo de permanencia de la masa fundida en la extrusora fue
aproximadamente 20 minutos.
Además del contenido en agua en la mezcla de
alimentación, se añadió también un 1% en peso adicional de CO_{2}
a la masa fundida como agente de expansión adicional, a una presión
de alimentación igual a 3700 kPa. El CO_{2} se introdujo al nivel
del diámetro undécimo del husillo.
Las condiciones de funcionamiento fueron como
sigue:
- - RPM:
- 16.
- - Perfil de temperatura (ºC):
- 95/120/120/150/180/180/185/190/197.
- - Velocidad de alimentación:
- 54 kg/h.
- - Velocidad de cizalladura en los labios:
- 912 seg^{-1}.
La lámina de espuma obtenida tenía una densidad
de 56 kg/m^{3} y una dimensión de celdilla que se situaba entre
40 y 170 \mum, el valor medio de la dimensión de celdilla fue 81
\mum.
La viscosidad intrínseca del material que
constituye la lámina, tomada en DMSO a 30ºC, es 0,68 dl/g.
La lámina se devanó en una bobina.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
2
Se preparó una mezcla que tenía la siguiente
composición:
- - almidón de trigo
- 34,4% (12% H_{2}O)
- - almidón de patata
- 34,4% (16% H_{2}O)
- - poli(alcohol de vinilo)
- 13,5%
- - H_{2}O
- 17,4%
- - monoglicérido de ácido oleico
- 0,3%
Se suministró esta mezcla a una extrusora APV
2080 de doble husillo que tenía un diámetro (d) = 80 mm y relación
L/D = 40. Se hizo funcionar en las siguientes condiciones:
- - RPM:
- 285.
- - Perfil de temperatura:
- 50/75/75/180/180/170/170/175/175/165/165/155/155/145/120.
\newpage
\global\parskip1.000000\baselineskip
Se reguló la desgasificación de tal manera que
se mantuvo en los gránulos un contenido en agua total de
aproximadamente 14,5%. La viscosidad intrínseca de la granza fue
1,98 dl/g.
Los gránulos así obtenidos se mezclaron con 2,5%
de talco que tenía un diámetro de partícula medio de aproximadamente
1,5 \mum y se suministraron a una extrusora lenta de doble
husillo con husillos en co-rotación que tenía un
diámetro (d) = 113,8 mm y relación L/D = 19:1 con un cabezal de
extrusión para lámina tubular de 100 mm de diámetro y 0,4 mm de
separación de labios de 0,5 mm, que funcionó en las siguientes
condiciones:
- - RPM:
- 14.
- - Perfil de temperatura (ºC):
- 90/120/120/140/165/165/170/186/186.
- - Velocidad de alimentación:
- 50 kg/h.
- - Velocidad de cizalladura:
- 1360 seg^{-1}.
A la masa fundida se añadió CO_{2}, como
agente de expansión adicional, en cantidades iguales a 1,5% en peso
a una presión de alimentación igual a 4000 kPa.
La lámina tubular obtenida tenía un espesor
igual a aproximadamente 3 mm, una densidad de 70 kg por m^{3} y
una dimensión de celdilla media igual a 90 \mum (dimensión de
celdilla mínima/máxima = 10/290 \mum). El contenido en agua de la
lámina fue igual a aproximadamente 1,8% en peso y la viscosidad
intrínseca del material que constituía la lámina fue m = 1,1
dl/g.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
3
Se abrió la lámina tubular obtenida en el
ejemplo 2 sometiéndola a un proceso de calandrado y
acondicionamiento con vapor hasta que tuvo un contenido en agua en
la lámina igual a 15%. Se consiguió la formación por medio de un
molde adecuado, tal como se ilustra en la figura 2, del tipo
macho-hembra para bandejas con bisagra del tipo
concha de almeja adecuado para productos de comida rápida.
La formación se realizó con troqueles a
temperatura ambiente sobre la lámina mantenida a una temperatura de
aproximadamente 80ºC aplicando una presión de 6 kg/cm^{2}. El
ciclo de moldeo fue aproximadamente 6 segundos y el producto así
obtenido tuvo un espesor igual a aproximadamente 1,6 mm y una
densidad en la pared del fondo de 165 kg/m^{3}.
En particular, el producto obtenido estaba
constituido por dos valvas asimétricas que tenían una longitud de
12,5 cm conectadas mediante una bisagra de 10 cm de anchura. Esta
zona de bisagra tenía propiedades particulares de resistencia
mecánica. Después de 20 doblados sucesivos durante un tiempo de 3
segundos (correspondientes a aproximadamente 5000 mm/min) para
ciclos apertura/cierre a 35% HR y 23ºC siguió realizando su
función.
El producto obtenido también tenía una
superficie muy lisa constituida por nervaduras superpuestas
aplanadas que conferían al producto un aspecto estético
agradable.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
4
La lámina en bobina obtenida según el ejemplo 1
se mantuvo con un contenido en agua de 14%. Se aplicó a la lámina
una película de 14 \mum de poli(tereftalato adipato de
butileno) que contenía 33% en moles de tereftalato con una
viscosidad intrínseca en THF de 1,1 dl/g. La lámina con la película
aplicada se llevó a 80ºC y se formó en el molde descrito en el
ejemplo 3. El recipiente obtenido fue resistente al agua a 80ºC
durante una hora, el tiempo necesario para que la temperatura
bajara de 80ºC a 20ºC sin colapso alguno ni empapado del recipiente
de espuma de
almidón.
almidón.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
5
Igual que el ejemplo 4, con la única diferencia
de que se aplicó una película de poli(sebacato de etileno).
La bandeja fue perfectamente resistente al agua sin llegar a estar
saturada ni llegar al colapso del producto de almidón.
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Ejemplo
6
Igual que el ejemplo 4, con la excepción de la
aplicación de un material textil no tejido de viscosa de 30
g/m^{2}, en lugar de la película de poliéster.
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Ejemplo
7
Igual que el ejemplo 4, con la excepción de que
la película de poliéster se sustituyó con una lámina de espuma de
poli(sebacato de etileno) de una densidad de 80 kg/m^{3} y
un espesor de 300 \mum.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
8
Igual que el ejemplo 4, con la excepción de que
la película se aplicó por ambos lados. La bandeja resultante se
utilizó para envasar pruebas de carne de vacuno. Los resultados
referidos a las propiedades mecánicas y a la conservación de la
carne fueron comparables a los observados para bandejas elaboradas
con poliestireno expandido.
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Ejemplo
9
La lámina tubular obtenida según el proceso del
ejemplo 1 se formó directamente en las condiciones del ejemplo 3
con un molde macho/hembra en la forma de una bandeja de 2,5 cm de
profundidad y 15 x 12 cm, para formar un recipiente doble con un
espesor de aproximadamente 3 mm. El recipiente doble se colocó entre
dos películas del tipo descrito en el ejemplo 4, de 10 \mum que
se soldaron conjuntamente formando una bolsa dentro de la que
estaba contenida la bandeja. La película fue contraída por calor
para formar un producto para carne compacto e impermeable.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
10
Se preparó una mezcla que tenía la siguiente
composición:
- 74,3% en peso de almidón de patata (H_{2}O
16%)
- 10,0% en peso de Ecoflex EBX 7000 (BASF)
- 0,3% en peso de Loxiol G 10 F
- 15,4% en peso de agua.
Se suministró la composición a una extrusora de
doble husillo APV 2030 con (d) = 30,0 mm y L/D = 40. Las condiciones
de funcionamiento fueron las siguientes:
- - RPM:
- 170.
- - Perfil de temperatura (ºC):
- 30/100/100/150/160/150/140/130/110 x 8.
Se ajustó la etapa de desgasificación de tal
modo que se tuviera en la granza un contenido en agua de
aproximadamente 13,5-14,5%.
Se mezcló a continuación la granza con 2,5% de
talco, con partículas que tenían un diámetro medio de 1,5 \mum, y
posteriormente se alimentaron a una extrusora lenta de doble husillo
con husillos en co-rotación que tenía un diámetro
(d) = 113,8 mm y relación L/D = 19:1. Al final de la extrusora se
montó un cabezal de extrusión para una lámina tubular con un
diámetro de 100 mm y apertura de labios de 0,1 mm. Las condiciones
de funcionamiento fueron como sigue:
- - RPM:
- 14.
- - Perfil de temperatura (ºC):
- 90/120/140/180/210/210/210/195/196.
- - Velocidad de alimentación:
- 75 kg/h.
- - Velocidad de cizalladura:
- 31531 seg^{-1}.
Se añadió también un 0,8% en peso adicional de
CO_{2} a la masa fundida, con referencia a la composición
alimentada, como agente de expansión adicional, a una presión de
alimentación igual a 4000 kPa. La lámina de espuma obtenida tenía
un espesor de aproximadamente 5 mm, una densidad de 81 kg/m^{3}
(calandrada) y un valor medio de dimensión de celdilla de 86 \mum
(dimensión de celdilla que se sitúa entre 35 y 188 \mum).
Claims (42)
1. Un artículo de espuma, en particular en forma
de una lámina de espuma útil como producto parcialmente terminado
adaptado para ser procesado adicionalmente en un artículo terminado
manufacturado, que comprende almidón desestructurado y/o complejado
de espuma como fase continua y un polímero termoplástico, teniendo
dicho artículo una densidad que se sitúa entre 20 y 150 kg/m^{3},
dimensiones de celdilla en un intervalo que se sitúa entre 25 y 700
\mum con una distribución de celdillas tal que 80% de ellas
tienen, en ausencia de estiramiento, una dimensión que se sitúa
entre 25 y 400 \mum, caracterizado porque el material con
que se elabora la espuma tiene una viscosidad intrínseca en DMSO a
30ºC que se sitúa entre 1,5 y 0,3 dl/g y dicho polímero
termoplástico comprende poliésteres derivados de ácidos
difuncionales y dioles alifáticos o poliésteres
alifático-aromáticos.
2. Un artículo de espuma según la reivindicación
1, que tiene una distribución de celdillas tal que 80% de ellas
tienen, en ausencia de estiramiento, una dimensión que se sitúa
entre 25 y 300 \mum.
3. Un artículo de espuma en particular en forma
de una lámina de espuma, según la reivindicación 1 que tiene una
densidad que se sitúa entre 25 y 100 kg/m^{3} y dimensiones de
celdilla en un intervalo que se sitúa entre 40 y 600 \mum.
4. Un artículo de espuma, en particular en forma
de una lámina de espuma, según la reivindicación 2 que tiene una
densidad que se sitúa entre 30 y 70 kg/m^{3} y con una
distribución de celdillas tal que 80% de ellas tienen, en ausencia
de estiramiento, una dimensión que se sitúa entre 30 y 200
\mum.
5. Un artículo de espuma, en particular en forma
de una lámina de espuma, según la reivindicación 1 que tiene una
densidad que se sitúa entre 30 y 70 kg/m^{3} y unas dimensiones de
celdillas medias que se sitúan entre 80 y 120 \mum.
6. Un artículo de espuma según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, en que el almidón es almidón natural o
modificado o una mezcla de ellos.
7. Un artículo de espuma según la reivindicación
6 en que el almidón natural o modificado se deriva de patata,
trigo, maíz o tapioca.
8. Un artículo de espuma según la reivindicación
6 en el que el almidón modificado está modificado físicamente o
químicamente, que particularmente se selecciona entre almidones
etoxilados, almidones de acetato, almidones de butirato, almidones
de propionato, almidones hidroxipropilados, almidones catiónicos,
almidones oxidados, almidones reticulados, almidones gelatinizados,
almidones complejados con moléculas y/o polímeros capaces de dar
complejos de tipo "V", almidones dextrinados y almidones
injertados con cadenas tales como poliésteres, poliuretanos,
poliésteres-uretanos, poliureas,
poliésteres-ureas, polisiloxanos, silanos,
titanatos, cadenas grasas.
9. Un artículo de espuma según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 8, que ha sido formado en un artículo con
bisagras obtenidas en la fase de formación, en el que dicha bisagra
es capaz de resistir al menos diez ciclos consecutivos de
abrir/cerrar a 35% HR y 23ºC sin rotura, usando 2-4
segundos para cada operación de abrir y cerrar.
10. Un artículo de espuma según cualquiera de
las reivindicaciones de 1 a 9, en que la viscosidad intrínseca en
DMSO a 30ºC se sitúa entre 1,2 y 0,4 dl/g.
11. Un artículo de espuma según cualquiera de
las reivindicaciones de 1 a 10, en que la viscosidad intrínseca en
DMSO a 30ºC se sitúa entre 1,1 y 0,6 dl/g.
12. Un artículo de espuma según cualquiera de
las reivindicaciones de 1 a 11, que contiene uno o más polímeros
termoplásticos con un punto de fusión que se sitúa entre 60 y
175ºC.
13. Un artículo de espuma según la
reivindicación 12 en que el polímero termoplástico comprende
copolímeros del tipo que incluye tereftalato adipato de etileno
tratado o no con extensores de cadena, preferiblemente con
cantidades de ácido tereftálico de menos de cuarenta por ciento en
moles.
14. Un artículo de espuma según la
reivindicación 12 que contiene poli(alcohol de vinilo), los
polímeros de ácido azelaico, ácido sebácico, ácido brasílico y sus
copolímeros, poli(sebacatos de alquileno),
poli(azelatos de alquileno), poli(brasilatos de
alquileno), con dioles comprendidos entre
C_{2}-C_{13} y polímeros
aromático-alifáticos de tipo
poli(tereftalato adipato de alquileno).
15. Un artículo de espuma según cualquiera de
las reivindicaciones de 1 a 14, que contiene agentes de nucleación
para la composición de partida en concentraciones que se sitúan en
el intervalo de 0,05 a 10% en peso, preferiblemente entre 0,5 y 7%
y más preferiblemente entre 1 y 5%.
16. Un artículo de espuma según la
reivindicación 15, en que el agente de nucleación está constituido
por composiciones inorgánicas tales como talco (silicato
magnésico), carbonato cálcico, sulfatos de sodio y de bario,
dióxido de titanio, posiblemente tratados en la superficie con
promotores de adhesión tales como silanos y titanatos.
17. Un artículo de espuma según cualquiera de
las reivindicaciones de 1 a 16, que contiene cargas y fibras
orgánicas tales como polvo de madera, celulosa, polvo de residuos de
vitivinicultura, salvado, cascarillas de maíz u otras fibras
naturales en concentraciones entre 0,5 y 20%.
18. Un artículo de espuma según cualquiera de
las reivindicaciones de 1 a 17, que contiene agentes de nucleación,
lubricantes y/o dispersantes y plastificantes.
19. Un artículo de espuma según cualquiera de
las reivindicaciones de 1 a 18, que contiene aceites alimentarios
tales como aceite de palma, aceite de maíz, aceite de soja, aceite
de girasol, ácidos grasos C_{12} a C_{22}, sus glicéridos con
diversos grados de sustitución, y en particular grasas hidrogenadas
de origen animal o sintético que son sólidas al menos a temperatura
ambiente, y preferiblemente por encima de temperatura ambiente,
para mejorar la resistencia a la humedad y reducir la humectabilidad
por el agua.
20. Un artículo de espuma según cualquiera de
las reivindicaciones de 1 a 19, que contiene ácidos débiles tales
como ácido láctico, ácido tartárico, ácido cítrico para regular la
viscosidad del almidón durante el proceso de
extrusión.
extrusión.
21. Un artículo de espuma según cualquiera de
las reivindicaciones de 1 a 20, que está estratificado con capas de
material textil no tejido, material textil tejido, papel, películas
biodegradables y no biodegradables o aluminio.
22. Un artículo de espuma según la
reivindicación 21 producido mediante estratificación con material
textil no tejido o material textil tejido de fibras naturales,
tales como fibras de yute, algodón, lana, fibras a base de
polisacáridos, tales como acetato de celulosa, acetato de almidón,
viscosa, o fibras producidas partiendo de polímeros biodegradables
y en particular poliésteres alifáticos tales como poli(ácido
láctico), policaprolactona, poli(carboxilatos de alquileno)
con dialcoholes y diácidos seleccionados entre el intervalo
C_{2}-C_{13} tanto lineal como cicloalifático,
poliésteres alifático-aromáticos, en particular de
la familia de poli(adipatos tereftalatos de alquileno) y sus
copolímeros, poliamidas en particular a base de caprolactama, amina
alifática, poliuretanos alifáticos,
poliéster-uretanos, poliurea, y resinas
epoxi.
epoxi.
23. Un artículo de espuma según la
reivindicación 21 acoplado con películas constituidas por polímeros
biodegradables y en particular poliésteres alifáticos, tales como
poli(ácido láctico), policaprolactona y/o cicloalifáticos,
poli(carboxilatos de alquileno) con dialcoholes y diácidos en
el intervalo C_{2}-C_{13} tanto lineal como
cicloalifático, poliésteres alifático-aromáticos, en
particular de la familia de poli(adipato tereftalato de
alquileno) y sus copolímeros, poliamidas, en particular a base de
caprolactama, aminas alifáticas, poliuretanos alifáticos,
poliéster-uretanos, poliureas, resinas epoxi
obtenidas mediante extrusión con soplado, extrusión y/o colada.
24. Un artículo de espuma según cualquiera de
las reivindicaciones de 1 a 20, que incluye un revestimiento con
emulsiones, dispersiones, soluciones, masas fundidas calientes de
polímeros biodegradables y en particular de poliésteres alifáticos,
tales como poli(ácido láctico), policaprolactona,
poli(carboxilatos de alquileno) con dialcoholes y diácidos
seleccionados en el intervalo C_{2}-C_{13} tanto
lineal como cicloalifático, poliésteres
alifático-aromáticos, en particular de la familia de
poli(adipato tereftalato de alquileno) y sus copolímeros,
poliamidas, en particular a base de caprolactama, aminas alifáticas,
poliuretanos alifáticos, poliéster-uretanos,
poliureas, resinas
epoxi.
epoxi.
25. Un artículo de espuma según la
reivindicación 23, en que las películas se acoplan al artículo por
temperatura y/o la aplicación de adhesivos biodegradables adecuados
a base de polímeros de ácido láctico, poliuretanos,
poli(lactatos de vinilo) y poli(alcoholes de vinilo),
proteínas tales como caseína y gluten, almidones, dextrinas y
otros
polisacáridos.
polisacáridos.
26. Un artículo de espuma según las
reivindicaciones 23 y 25, en que las películas se pueden obtener por
colada y formación de película de burbujas y pueden ser
co-extruidas con una superficie adhesiva para el
artículo de
espuma.
espuma.
27. Un artículo de espuma según la
reivindicación 26, en que las películas tienen un punto de fusión
mayor de 60ºC, preferiblemente mayor de 80ºC y más preferiblemente
mayor de 100ºC.
28. Un artículo de espuma según la
reivindicación 23 o la reivindicación 25 constituido por una lámina
a la que se puede dar forma.
29. Un artículo de espuma según cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 20, tratado con ceras naturales y
sintéticas con puntos de fusión hasta 120ºC que dependen de sus
diversas aplicaciones.
30. Un procedimiento para la producción por
extrusión de un artículo de espuma según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 29, en forma de lámina de espuma, que
comprende las etapas de:
- suministrar a una extrusora almidón con una
viscosidad intrínseca que se sitúa entre 2 y 0,6 dl/g en presencia
de agua en proporciones de 6 a 30% en peso de la composición total,
en cantidades tales que permitan que el componente de almidón
constituya la fase continua del material, y dicho polímero
termoplástico y opcionalmente aditivos adicionales tales como
plastificantes, lubricantes agentes de nucleación, tensioactivos,
ácidos débiles y
cargas;
cargas;
- completar la fusión de la masa de almidón;
- introducción de CO_{2} en cantidades que se
sitúan entre 0,4 y 10%, preferiblemente entre 0,8% y 7% y más
preferiblemente entre 1,0 y 4% en peso en la masa fundida a una
temperatura que se sitúa ente 100 y 180ºC, preferiblemente entre
120 y 160ºC; y
- trabajar la masa fundida entre 5 y 40 minutos
para homogeneizar la distribución de la mezcla de agentes de
expansión, agua y CO_{2} y, posiblemente, agentes químicos de
expansión tales como ácido cítrico y bicarbonato, y para ajustar la
viscosidad de la composición entre 1,5 y 0,3 dl/g.
31. Un procedimiento según la reivindicación 30
en que la extrusión de la masa fundida tiene lugar a través de un
cabezal plano o tubular capaz de impartir a la masa fundida
velocidades de cizalladura comprendidas entre 500 y 50.000
seg^{-1} preferiblemente entre 800 y 40.000 seg^{-1} y más
preferiblemente entre 900 y 35.000 seg^{-1}.
32. Un procedimiento según la reivindicación 31
en que la lámina es extruida en una forma tubular y se sopla con
aire o vapor para impartir estirado biaxial, conferir superficies
lisas y mantener la lámina con el punto de humedad deseado,
abierta, calandrada, posiblemente acondicionada adicionalmente y
devanada en una bobina.
33. Un procedimiento según la reivindicación 31
en que la lámina es extruida en una forma tubular y se sopla con
aire o vapor para dilatar la propia lámina y mantenerla con el punto
de humedad deseado, abierta, calandrada y cortada en láminas
planas.
34. Un procedimiento según la reivindicación 31,
en que se produce un producto parcialmente terminado en la forma de
un tubo que es calibrado, acondicionado y luego recogido.
35. Un procedimiento para formar un artículo de
espuma según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 29 en un
artículo conformado, que comprende:
- acondicionar dicho artículo de espuma a un
contenido en agua entre 6% y 30% preferiblemente entre 10% y 25% y
más preferiblemente entre 15 y 20% y a temperatura entre 40ºC y
120ºC y preferiblemente entre 40ºC y 100ºC,
- formar en un molde de impacto
macho-hembra entre temperatura ambiente y 80ºC;
y
- posible arrugamiento, para proporcionar un
producto formado con una densidad entre 40 y 400 kg/m^{3}
preferiblemente entre 45 y 200 kg/m^{3} y más preferiblemente
entre 50 y 150 kg/m^{3} posiblemente teniendo una bisagra
resistente a ciclos de apertura/cierre repetidos.
36. Un artículo de espuma según cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 29, que resulta de la combinación de
láminas de espuma según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 32 en
estructuras multicapa, para formar artículos de geometría diversa
tales como rollos, bloques y lámina de espuma de elasticidad
significativa, piezas de cantoneras, recipientes protectores para
uso en los sectores de aparatos electrodomésticos, o para productos
electrónicos, en el sector alimentario, para productos
farmacéuticos, para diseño y mobiliario, para venta por correo o
sobres para
mensajería.
mensajería.
37. Un artículo de espuma según las
reivindicaciones 1 a 29, que resulta de la combinación de láminas de
espuma según las reivindicaciones 1 a 28, con otros soportes para
proporcionar multicapas mixtas con madera, papel, cartón, material
textil no tejido, material textil tejido de fibras naturales o
sintéticas, aluminio u otros metales para uso en el sector del
envasado.
38. El uso de los artículos formados según la
reivindicación 35 en el sector del envasado de alimentos y en
particular como bandejas para alimentos con un tiempo de vida del
orden de 30 días para envasado de carne, productos lácteos,
verduras, huevos y fruta; recipientes de presentación para envases
de vidrio, plástico o metal de dimensiones pequeñas, recipientes
para comida rápida tales como recipientes para hamburguesas,
patatas fritas y productos similares; recipientes multicompartimento
para comida rápida y platos preparados.
39. El uso de artículos formados según la
reivindicación 35, como recipientes para líquidos calientes y fríos
como vasos para café y bebidas, recipientes para sopa del tipo que
se usa en los países asiáticos y para otros productos que tienen un
alto contenido en líquido para comida rápida y platos
preparados.
40. El uso de artículos formados según la
reivindicación 35, como recipientes para objetos de poco peso tales
como bandejas multicompartimento para teléfonos portátiles y
pequeños aparatos electrodomésticos, en particular, con propiedades
mecánicas tales que eviten los fenómenos de abrasión que se
encuentran con los recipientes de papel prensado.
41. El uso de artículos formados según la
reivindicación 35, como bandejas para envolver carne en
supermercados, incluyendo dichas bandejas materiales absorbentes o
superabsorbentes para eliminar la presencia de sangre, estando
dicho material absorbente ajustado directamente al material de
lámina que forma la bandeja, o aplicado a la superficie o en capas
inmediatas entre dos conchas soldadas conjuntamente o bajo la
película que hace impermeable a la
bandeja.
bandeja.
42. El uso de artículos formados según la
reivindicación 35, como recipientes para uso en hornos y microondas,
posiblemente con superficie tratada para evitar excesivo
debilitamiento del recipiente por efecto de la eliminación del
agua.
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