ES2855988T3 - Un método para producir un cartón para horno recubierto con polímero resistente al calor, un cartón para horno obtenible mediante el método, una bandeja para alimentos y un envase alimentario - Google Patents

Un método para producir un cartón para horno recubierto con polímero resistente al calor, un cartón para horno obtenible mediante el método, una bandeja para alimentos y un envase alimentario Download PDF

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Abstract

Un método para producir un cartón para horno recubierto con polímero, en el que se adhiere una película resistente al calor orientada por estiramiento sólida prefabricada que comprende tereftalato de polietileno (PET) y tereftalato de polietileno modificado con glicol (PETG) a una base del cartón mediante laminación por extrusión, en el que se extruye una capa adhesiva que comprende poliamida (PA) entre la película resistente al calor y la base del cartón.

Description

DESCRIPCIÓN
Un método para producir un cartón para horno recubierto con polímero resistente al calor, un cartón para horno obtenible mediante el método, una bandeja para alimentos y un envase alimentario
Campo de la invención
La invención se refiere a un método para producir un cartón para horno recubierto con polímero resistente al calor, así como a un cartón para horno, que puede obtenerse mediante el método. Además, la invención se refiere a una bandeja para alimentos y a un envase alimentario impermeable al oxígeno, que soporta el calentamiento en un horno.
Antecedentes de la invención
Un material para envases alimentarios requiere que sea impermeable al vapor y al gas para lograr una suficiente conservación del producto. Además, las propiedades del envase pueden incluir que el producto pueda calentarse en un horno convencional o de microondas. Para satisfacer estos requisitos, el cartón usado para el envase alimentario normalmente se recubre al menos en un lado con una o varias capas de polímero, de tal forma que las diferentes capas proporcionen una función diferente en el cartón y el envase terminado. Debido a su elevada temperatura de fusión de aproximadamente 250 °C, el tereftalato de polietileno (PET) ha sido el material polimérico preferido para el recubrimiento de cartones para horno. El documento US2013/193026 A1 divulga un método para producir un cartón para horno recubierto de polímero, en el que se adhiere a una base del cartón una película que comprende tereftalato de polietileno (PET) y tereftalato de polietileno modificado con glicol (PETG), en el que se proporciona una capa adhesiva que comprende poliamida (PA) entre la película resistente al calor y la base del cartón. Además, el documento US 6068897 A divulga un método para producir un cartón para horno recubierto con polímero, en el que se adhiere una película resistente al calor orientada por estiramiento sólida prefabricada que comprende tereftalato de polietileno (PET) a una base del cartón mediante laminación por extrusión, en el que se extruye una capa adhesiva entre la película resistente al calor y la base del cartón.
El documento EP 2222462 B1 divulga un cartón para horno recubierto con polímero que contiene una capa de barrera de oxígeno de poliamida (PA) y una capa superficial de tereftalato de polietileno (PET) adherida a esta, en donde las capas se han aplicado sobre el cartón mediante coextrusión, es decir, extruyendo fundidos de los polímeros y se aplican sobre el cartón a partir de una boquilla de extrusora. La PA tiene el objetivo de reforzar la estructura y resolver la insuficiente barrera para gases proporcionada por el PET.
Sin embargo, la técnica de extrusión de la técnica anterior conlleva varias limitaciones. De acuerdo con dicho documento EP 2 222 462 B1, el peso de una capa de recubrimiento de PET extruida debe ser de 20 a 50 g/m2, preferentemente de 30 a 40 g/m2. Por tanto, esta técnica requiere una capa de PET espesa para lograr una unión suficiente a la capa de PA subyacente en el proceso de coextrusión. El adelgazamiento de la capa de PET puede dar como resultado el fracaso de la unión a PA. Puede lograrse una buena adhesión entre el PET extruido y otras capas de polímero mediante una capa intermedia de resina de unión (por ejemplo, resinas de acrilato de etileno modificadas, tales como Bynell 22E804 de DuPont), pero desafortunadamente, dichas resinas de unión carecen de una suficiente resistencia al calor para que puedan aplicarse a envases alimentarios horneables duales.
Las capas de PET de recubrimiento extruidas no cristalizan, lo que es una desventaja adicional en vista de las propiedades de barrera. Una capa de PET excesivamente gruesa tiene además tendencia a formar grietas en los dobleces y esquinas, a medida que el cartón recubierto se convierte en bandejas y envases.
Por tanto, el problema es encontrar una técnica mejorada para fabricar un cartón para horno, que cumpla con el requisito de resistencia al calor y una barrera a vapor y gases suficientes, a la vez que se evita el riesgo de formación de grietas a medida que el cartón se convierte en bandejas o recipientes y se produce un ahorro en el material polimérico al reducir el espesor requerido de la capa de recubrimiento de PET.
Sumario de la invención
De acuerdo con la invención, los problemas anteriores se resuelven mediante un nuevo método para producir un cartón recubierto de polímero horneable, en el que se adhiere una película resistente al calor que comprende tereftalato de polietileno (PET) o su derivado a una base de cartón fibroso mediante laminación por extrusión, en el que se extruye una capa adhesiva que comprende poliamida (PA) entre la película resistente al calor y la base del cartón.
En lo sucesivo, cualquier referencia al PET en general también abarca derivados de PET, que tienen propiedades de resistencia al calor y de horneado sustancialmente similares.
En la invención, la capa de PA extruida actúa como medio de unión para unir la película de PET sólida prefabricada a la base del cartón. En comparación con una capa de PET coextruida, el uso de una película prefabricada de acuerdo con la invención da lugar a diversas propiedades mejoradas.
Por tanto, la película de PET resistente al calor puede orientarse por estiramiento antes de disponerla de manera colindante con la PA extruida en la etapa de laminación por extrusión. El estiramiento provoca la cristalización y de este modo, una resistencia mejorada y propiedades de barrera a los gases mejoradas.
La película puede tener un elevado grado de cristalización, que también mejora la barrera a los gases y puede proporcionarse con recubrimientos poliméricos o inorgánicos para dotarla de diferentes funcionalidades o de otro modo ajustar sus propiedades. Por ejemplo, la película puede estar metalizada en su cara externa, formando la superficie del producto final con propiedades de barrera frente a gases, grasas y aromas mejoradas en gran medida. Otros tratamientos, tales como el tratamiento corona, mejorarían la unión de la película a la capa de PA subyacente.
La película de PET también puede tener una estructura polimérica multicapa propia, producida mediante coextrusión. En comparación con las monocapas, una película multicapa tiene generalmente una resistencia mecánica mejorada. Pueden unirse diferentes grados o derivados de PET en la coextrusión en forma de capas muy finas, de tal forma que el espesor total de la película puede mantenerse bajo control.
En particular, la película de PET prefabricada permite reducir el gramaje del polímero hasta aproximadamente un 50 %. De acuerdo con la invención, el peso de la capa de película de p Et contra la capa adhesiva de PA (7) puede encontrarse en el intervalo de 10 a 20 g/m2 El peso de la capa de PA adhesiva puede ser de 3 - 15 g/m2, preferentemente de 5-10 g/m2.
En su forma más simple, el recubrimiento puede ser un recubrimiento de capa doble que consiste en la capa de PA adhesiva extruida adherida a la base del cartón y la película de PET resistente al calor, adherida a la capa de PA y formando la capa superficial del producto.
Dependiendo del uso final, puede haber un recubrimiento de polímero solo en un lado de la base del cartón o la base del cartón puede recubrirse de manera similar en ambos lados.
La PA puede ser de un grado especial para facilitar la adhesión a la base del cartón y la unión al PET. La invención abarca el uso de diversos derivados de Pa , incluidas mezclas de diferentes grados de PA y poliimidas con propiedades sustancialmente similares. También están abarcadas mezclas de PA con otros polímeros, tales como PET, a condición de que la PA sea el componente principal que tiene una proporción mayor del 50 % en la mezcla. En la capa de PA pueden incluirse cargas, tales como CaCO3 o secuestrantes de oxígeno. En la invención pueden usarse grados de PA, tales como PA6 (Nylon 6) y MXD6 (Nylon MXD6). Un material preferido es la poliamida de alta barrera (HBPA), comercializada con el nombre comercial Grivory HB 5299. La HBPA tiene propiedades de barrera superiores en comparación con PET y no tiene tendencia a formar grietas cuando se dobla o pliega.
En lugar de una sola capa de PA extruida, la capa adhesiva puede ser una estructura multicapa coextruida que tiene capas de PA o de mezcla de PA a ambos lados, adyacentes a la base del cartón y a la película prefabricada. Algunos ejemplos de dichas estructuras son PA6/MXD6, PA6/HBPA, HPBA/MXD6 y PA6/PGA/PA6 (PGA = ácido poliglicólico). Por tanto, pueden incluirse como una capa intermedia en la estructura coextruida polímeros distintos de PA, que soportan temperaturas de horno y que se adhieren a las capas de PA en la extrusión.
Los derivados de PET comprendidos por la invención incluyen, en particular, tereftalato de polietileno modificado con glicol (PETG). La película resistente al calor comprende p Et y PETg . El PETG tiene la ventaja de ser amorfo, de tal forma que rellena las arrugas y corrugaciones a medida que el cartón recubierto se prensa en bandejas y de este modo, permite un sellado hermético a los gases a medida que el envase de bandeja se cierra con una tapa termosellada.
La película puede comprender o consistir en, una pluralidad de capas coextruidas de PET y PETG. Al orientarlo por estiramiento, el PET cristalizará y reforzará la resistencia y la barrera, mientras que el PETG, como capa de superficie, se mantiene en forma amorfa y garantiza una unión superior en las esquinas de la bandeja y un sellado hermético a gases a la bandeja. Además, la película puede incluir una capa de PA más interior, que es fácil de unirse estrechamente a la capa de PA adhesiva extruida en la etapa de laminación por extrusión.
El producto de cartón recubierto de polímero de acuerdo con la invención, que soporta temperaturas de horno y que es obtenible mediante el método descrito anteriormente, se caracteriza por que el recubrimiento comprende una capa interna extruida, que comprende poliamida (PA) y está adherida directamente a una base del cartón y una película externa monocapa o multicapa resistente al calor que comprende tereftalato de polietileno (PET) o su derivado, en donde dicha película está adherida directamente a la capa de PA interna, el peso de la capa de PA interna es de 3­ 15 g/m2 y el peso de la película externa resistente al calor es de 10-20 g/m2.
De acuerdo con la invención, la película resistente al calor es una película orientada por estiramiento. Además de PET, la película comprende PETG. Ventajosamente, la capa de PA extruida comprende MXD6 y/o HBPA.
La bandeja para alimentos horneable de acuerdo con la invención comprende un cartón para horno como se ha descrito anteriormente, posicionada de tal forma que hay capas de polímero superpuestas al menos en la superficie interna de la bandeja.
El envase para alimentos de la invención, que se termosella de tal forma que es hermético al oxígeno y puede calentarse en un horno convencional o de microondas, comprende un cartón para horno como se ha descrito anteriormente, de tal forma que las capas de recubrimiento polimérico superpuestas están ubicadas al menos dentro de la base del cartón en el envase.
Breve descripción de los dibujos
La invención se ilustra mediante ejemplos, haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los que
La fig. 1 muestra la fabricación de un cartón recubierto de polímero de acuerdo con la invención y
Las fig. 2 a 6 muestran ejemplos de estructuras de cartón recubiertas, en donde solo las figuras 4 y 5 son de acuerdo con la invención.
Descripción detallada
La fig. 1 muestra un proceso de acuerdo con la invención para fabricar un cartón de envase 1 recubierto horneable, que comprende una base del cartón y una capa de recubrimiento interna de poliamida (PA) y una capa de recubrimiento externa de tereftalato de polietileno (PET). El proceso es uno de laminación por extrusión, en el que se extruye una capa 3 de PA fundida entre una base de cartón 2 y una película de PET 4 sólida prefabricada, para formar un enlace entre las mismas. La película 4 puede ser una película monocapa o multicapa y puede orientarse por estiramiento antes de su incorporación en el producto cartón 1.
De acuerdo con la fig. 1, se extraen una malla de cartón 2 y una malla de película de PET 4 de los rollos 5, 6 respectivos hasta un punto de unión 7 formado por un rodillo impulsor 8 y un rodillo de enfriamiento 9 y se extruye PA fundida 3 a partir de una boquilla de extrusora 10 para encontrarse con las mallas de cartón y película 2, 4 en el punto de unión 7. El rodillo de enfriamiento 9 enfría la PA fundida y los rodillos 8, 9 juntos presionan las capas 2, 3, 4 para formar el producto cartón 1 terminado.
La fig. 2 muestra la estructura del producto de cartón 1 fabricado de acuerdo con el proceso de la fig. 1 en su forma más simple. La base de cartón 2 tiene una capa de recubrimiento interna 3 de PA y una capa de recubrimiento externa 4 de PET. En la figura, el borde 10 entre la capa interna 3 extruida y la capa de película 4 externa se ha resaltado simplemente con fines ilustrativos; en la práctica, hay una unión adhesiva lisa entre las capas 3, 4.
La fig. 3 corresponde a la fig. 2, pero muestra HBPA y PETG como materiales alternativos para las capas de película extruida y prefabricada 3, 4. Por supuesto, también es posible la combinación de PA con PETG o HDPA con PET para las dos capas 3, 4.
El peso de la base de cartón 2 puede variar dentro del intervalo de aproximadamente 120 a 250 g/m2 También es posible el uso de un cartón más pesado para la base 2. La base de cartón 2 puede comprender pulpa química o mecánica o combinaciones de las mismas, normalmente en forma de una estructura multicapa convencional en la técnica.
El peso de la capa adhesiva extruida 3 puede variar dentro del intervalo de 3 a 15 g/m2, preferentemente, de 5 a 10 g/m2. El peso de la capa de película externa 4 puede variar dentro del intervalo de 10 a 20 g/m2.
La fig. 4 muestra una realización de acuerdo con la invención, en la que la película externa prefabricada consiste en dos capas 4', 4" unidas entre sí. Los materiales de la película son PET y PETG. El PETG tiene mejores propiedades de moldeo y por tanto, forma la capa más externa 4" en el producto terminado. El peso combinado de las capas de película 4', 4" se encuentra preferentemente dentro del intervalo de 10 a 30 g/m2.
Incluso el material de acuerdo con la fig. 4 se ha fabricado del modo mostrado en la fig. 1. La película se ha preparado mediante coextrusión de las capas de PET y PETG y solidificando la película, para su uso posterior en el proceso de la presente invención.
La fig. 5 muestra una realización adicional de acuerdo con la invención, en la que la película externa prefabricada consiste en tres capas 4', 4", 4'" unidas entre sí. Los materiales de las capas de película son PETG, PET y PETG, en este orden.
La fig. 6 muestra una realización adicional más de acuerdo con la invención, en la que la película externa prefabricada consiste en las capas 4', 4" de PA y PETG. La PA se une excelentemente a la capa de PA 3 más interna extruida y el PETG representa el material preferido para la superficie externa del cartón recubierto.
Las capas de recubrimiento están diseñadas principalmente para formar la capa de contacto con el alimento en una bandeja o recipiente alimentario y soportar el calentamiento en un horno convencional o de microondas. El cartón recubierto puede convertirse de este modo en bandejas para alimentos, en las que hay recubrimiento al menos en el lado interno en contacto con el alimento de la bandeja o envases alimentarios sellados, en los que hay recubrimiento al menos en la superficie interna en contacto con el alimento del envase. Sin embargo, puede ser deseable proporcionar un recubrimiento similar también en el exterior de la bandeja o el recipiente.

Claims (9)

REIVINDICACIONES
1. Un método para producir un cartón para horno recubierto con polímero, en el que se adhiere una película resistente al calor orientada por estiramiento sólida prefabricada que comprende tereftalato de polietileno (PET) y tereftalato de polietileno modificado con glicol (PETG) a una base del cartón mediante laminación por extrusión, en el que se extruye una capa adhesiva que comprende poliamida (PA) entre la película resistente al calor y la base del cartón.
2. El método de la reivindicación 1, caracterizado por que el recubrimiento consiste en la capa adhesiva extruida adherida a la base de cartón y la película resistente al calor, adherida a la capa adhesiva extruida y forma una capa superficial del producto.
3. El método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la capa adhesiva comprende poliamida de alta barrera (HBPA).
4. El método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el peso de la capa adhesiva es de 3 - 15 g/m2, preferentemente de 5-10 g/m2
5. El método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la película resistente al calor comprende una pluralidad de capas coextruidas de PET y PETG.
6. El método de la reivindicación 5, caracterizado por que la película resistente al calor incluye una capa de PA más interna, que se adhiere a la capa de PA adhesiva extruida en la etapa de laminación por extrusión.
7. Un cartón para horno (1) recubierto con polímero obtenible mediante el método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el recubrimiento comprende una capa interna extruida (3) que comprende poliamida (PA) adherida directamente a una base de cartón (2) y una película monocapa o multicapa resistente al calor orientada por estiramiento (4) que comprende tereftalato de polietileno (PET) y tereftalato de polietileno modificado con glicol (PETG), en donde dicha película (4) se adhiere directamente a la capa de PA interna (3), el peso de la capa de PA interna es de 3-15 g/m2 y el peso de la película externa resistente al calor es de 10 -20 g/m2.
8. Una bandeja para alimentos calentable en un horno, caracterizada por que comprende un cartón para horno de acuerdo con la reivindicación 7, de tal forma que las capas de polímero superpuestas están ubicadas en la superficie interna de la bandeja.
9. Un envase alimentario impermeable al oxígeno calentable en un horno, caracterizado por que comprende un cartón para horno de acuerdo con la reivindicación 7, de tal forma que las capas de polímero superpuestas están ubicadas al menos dentro de la base de cartón en el envase.
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