ES2868785T3 - Recipiente de cartón desechable y usos del cartón - Google Patents

Abstract

Un recipiente de cartón desechable (1) que comprende un fondo (3) y un revestimiento (2) que se extiende hacia arriba desde el fondo, dicho fondo y revestimiento se fabrican de un cartón fibroso recubierto de polímero y se unen por termosellado, hay un recubrimiento de polímero (9, 10) al menos en las superficies interiores del recipiente, caracterizado porque dicho cartón comprende: (i) una base de cartón fibroso (8), (ii) una capa de recubrimiento interior extruida (9) de una mezcla de polietileno (PE) y polipropileno (PP), y (iii) una capa de recubrimiento exterior extruida (10) de copolímero de propileno-olefina (PP-c).

Description

DESCRIPCIÓN

Recipiente de cartón desechable y usos del cartón

Campo técnico

La invención se refiere a un recipiente de cartón desechable, como un vaso para beber o una bandeja de comida. El recipiente comprende un fondo y un revestimiento que se extiende hacia arriba desde el fondo. El fondo y el revestimiento se fabrican de un cartón fibroso recubierto de polímero, como cartulina, y se unen mediante termosellado. Se proporciona un recubrimiento de polímero a prueba de líquidos al menos en las superficies interiores del recipiente.

Antecedentes

El material para un vaso de cartón desechable es un cartón fibroso, que en uno o ambos lados está recubierto por extrusión con un polímero de barrera para líquidos termosellable. Las piezas en bruto del fondo y las piezas en bruto del revestimiento se cortan mediante perforaciones de las redes de cartón. Se moldea un borde circunferencial inferior a cada pieza en bruto del fondo con una prensa de moldeo por compresión. Las piezas en bruto del revestimiento se enrollan alrededor de una herramienta de moldeo cónica y se termosellan a lo largo de una línea de costura hacia arriba por medio del polímero de recubrimiento para formar partes del revestimiento que tienen la forma de un cono truncado. Si el cartón está recubierto de polímero en un solo lado, el recubrimiento formará la superficie superior del fondo moldeado y la superficie interior del revestimiento sellado. A continuación, el fondo y el revestimiento se ajustan juntos y el borde inferior del revestimiento se dobla y se termosella mediante el polímero de recubrimiento contra el borde circunferencial que rodea el fondo. Los sellos aseguran la hermeticidad a los líquidos para el vaso. Finalmente, el borde superior del revestimiento generalmente se dobla para formar un rollo de boca para agregar rigidez al vaso y proporcionar la sensación bucal deseada al beber.

Las descripciones de las técnicas estándar para la fabricación de vasos de cartón desechables se encuentran, por ejemplo, en los documentos WO 2005/077768 A1, vea especialmente la Figura 7, y WO 2009/153389 A1, consulte las Figuras 3 y 4.

Los recipientes abiertos de una estructura básicamente similar, que comprenden partes del fondo y revestimiento termoselladas, tales como bandejas de alimentos circulares, ovaladas o rectangulares, se fabrican de una manera sustancialmente similar.

Para los vasos desechables para beber, el polímero de recubrimiento habitual es el polietileno de baja densidad (LDPE), que tiene un bajo costo, así como también excelentes propiedades de extrusión y termosellado. Sin embargo, para el uso en hornos de microondas, el LDPE tiene un punto de fusión demasiado bajo. Las bandejas para alimentos horneables en microondas se han fabricado mediante el uso de un polímero de recubrimiento, en el que una pequeña parte de polietileno (PE) se ha mezclado con una mayor parte de polipropileno (PP), que tiene un punto de fusión más alto con el fin de resistir el calentamiento en un microondas sin derretirse. Generalmente, una mezcla de este tipo busca el equilibrio entre el comportamiento simultáneo en el recubrimiento por extrusión, la capacidad de termosellado y los requisitos de horneado por microondas. Un ejemplo de una mezcla de recubrimiento comercial, que es PP modificado con PE y se diseña específicamente para recubrimiento por extrusión, es WG341C de Borealis AG.

Un problema que se experimentó en los recipientes microhorneables recubiertos con mezcla de PE+PP termosellados es el sellado inadecuado entre el borde inferior del revestimiento y el borde inferior del fondo. Las mordazas de termosellado tienen que sujetar juntas una pila de tres capas de cartón y capas de recubrimiento de polímero intercaladas entre ellas a lo largo de la costura circunferencial que se forma. El cartón fibroso, como la cartulina, tiene poca conductividad térmica y la presencia de una tercera capa de cartón limita considerablemente la transferencia de calor a los sellados poliméricos en comparación con la situación habitual con dos capas de cartón en la costura.

El documento US 2007/0292569 A1 de Bohme y otros describe varios cartones de envasado recubiertos de polímero para productos alimenticios aceitosos o grasos. Un sustrato de cartón puede tener una capa de recubrimiento interior resistente al aceite de una mezcla de PE y PP, y una capa exterior termosellable de PP. Sin embargo, el citado homopolímero de PP MARLEX de Chevron Phillips o el polipropileno de metaloceno Affinity 1450 de Dow Chemical, respectivamente, tienen un punto de fusión demasiado alto o demasiado bajo para resolver el problema de termosellado entre el fondo y el revestimiento de un recipiente horneable en microondas. Bohme y otros tampoco trata los recipientes termosellados horneables en microondas.

El documento WO8301067 describe una composición de poliolefina particularmente útil para recubrimiento por extrusión; la composición puede comprender PP-c. Por tanto, existe la necesidad de un recipiente termosellado mejorado, especialmente para el uso en hornos microondas, en el que se asegure un sello hermético sin fugas entre el fondo y las partes del revestimiento.

Sumario

De acuerdo con la invención, el problema de mejorar el recipiente se resuelve mediante el uso de un material de cartón fibroso recubierto de polímero para el fondo y el revestimiento del recipiente, que comprende (i) una base de cartón fibroso, (ii) una capa de recubrimiento interior extruida de una mezcla de polietileno (PE) y polipropileno (PP), y (iii) una capa de recubrimiento exterior extruida de un copolímero de polipropileno-olefina (PP-c). La capa de recubrimiento interior se ubica entre la base de cartón fibroso y la capa de recubrimiento exterior.

Las pruebas que se llevaron a cabo por los inventores han demostrado que el recubrimiento de doble capa coextruido termosella considerablemente mejor que el recubrimiento de monocapa de una mezcla de PE y PP de acuerdo con la técnica anterior. El homopolímero de PP isotáctico comercial, así como también la mezcla de PE+PP WG341C, tienen puntos de fusión de aproximadamente 160 °C, mientras que la copolimerización de propileno con etileno reduce drásticamente el punto de fusión, a aproximadamente 130 °C en una proporción de solo 4 % de etileno monómero. El punto de fusión más bajo como tal indica una mejor capacidad de termosellado. Al mismo tiempo, el punto de fusión es aún más alto que el del LDPE y suficiente para productos horneables en microondas. Los homopolímeros y copolímeros de propileno como tales no son adecuados para el recubrimiento por extrusión sobre sustratos fibrosos como cartón o cartulina, lo que se debe a una mala adhesión a los materiales fibrosos. De hecho, se han desarrollado homopolímeros y copolímeros de PP para la extrusión de películas, y normalmente las películas resultantes se orientan biaxialmente y se usan, por ejemplo, para la fabricación de bolsas de plástico. La solución de acuerdo con la invención, sin embargo, es usar la mezcla de PE y PP como una capa de unión interior coextruida, que proporciona una buena adhesión al sustrato fibroso y al mismo tiempo une la capa de PP-c coextruida como una capa exterior termosellable a la estructura de doble capa. Se han llevado a cabo con éxito pruebas de la invención con cartón que se proporciona con una capa de recubrimiento interior extruida de una mezcla de PE y PP y una capa de recubrimiento exterior coextruida de un copolímero de propileno alfa olefina de calidad de película. Sorprendentemente, el copolímero, desarrollado para la extrusión de películas y libre de PE puro, resultó tener un buen comportamiento en el recubrimiento por extrusión también. Además, en el recubrimiento por extrusión la temperatura es notablemente más alta que en la extrusión de película estándar y, sin limitar la invención a esta teoría, se supone que una ligera oxidación del PP-c debido a esta alta temperatura de extrusión conduce a una mejor capacidad de termosellado.

Preferentemente, el polipropileno (PP) en la capa de recubrimiento interior es homopolímero de propileno. La mezcla de polímeros de la capa interior puede contener aproximadamente del 20 al 50 % en peso de PE, que es preferentemente LDPE, y aproximadamente del 50 al 80 % en peso de PP.

El peso de la capa de recubrimiento interior puede ser de 5 a 15 g/m2, preferentemente aproximadamente 10 g/m2, y el peso de la capa de recubrimiento exterior puede ser de 5 a 15 g/m2, preferentemente aproximadamente 10 g/m2. Incluso la superficie exterior del recipiente puede proporcionarse con al menos una capa de recubrimiento termosellable de PP-c o una mezcla de PE y PP. De este modo, la superficie interior y exterior del recipiente pueden recubrirse de forma similar con capas dobles de polímero.

La base de cartón fibroso puede ser de cartón con un peso de 170-250 g/m2, que es particularmente adecuado para recipientes con forma y tamaño de vasos para beber. Sin embargo, la base de cartón puede ser incluso cartón con un peso de aproximadamente 250-500 g/m2, que se adapta a bandejas de comida más grandes y rígidas.

Los recipientes de acuerdo con la invención incluyen, por tanto, bandejas para alimentos horneables en microondas. Otra realización útil de la invención es un vaso desechable para beber, que se calienta en un horno microondas. La invención cubre incluso el uso de un cartón que comprende una base de cartón fibroso, una capa de recubrimiento interior extruida de una mezcla de polietileno (PE) y polipropileno (PP), y una capa de recubrimiento exterior extruida de copolímero de propileno (PP-c) para la fabricación de vasos para beber desechables termosellados o bandejas de alimentos termoselladas horneables en microondas.

Breve descripción de los dibujos

Se hace referencia al dibujo adjunto, en el que

La Figura 1 muestra un vaso de cartón para beber en una vista parcialmente en sección,

La Figura 2 es una vista en sección de la junta termosellada entre el fondo y el revestimiento del vaso de acuerdo con la técnica anterior,

La Figura 3 es una vista en sección de la junta entre el fondo y el revestimiento del vaso de acuerdo con la invención,

La Figura 4 es una vista en sección del cartón recubierto de polímero que se usa para el vaso como se muestra en las Figuras 1 y 3, y

Las Figuras 5 y 6 muestran otras dos realizaciones de cartones útiles para vasos de acuerdo con la invención. Descripción detallada

La Figura 1 muestra un vaso para beber 1 que se fabricó de un material fibroso recubierto de polímero, tal como cartón. El vaso 1, que tiene la configuración básica convencional, comprende un revestimiento 2 en forma de cono truncado y un fondo plano circular 3. El revestimiento 2 tiene un sello vertical 4 y el fondo 3 se sella junto con el revestimiento a lo largo de su circunferencia. En el extremo superior del revestimiento 2 se ha formado una moldura o un rollo de boca 5 que se extiende alrededor de la boca del vaso mediante moldeo mecánico con ayuda de calor y humedad. Si se desea, puede proporcionarse una tapa separada para cerrar la boca del vaso, por ejemplo, como se describe en WO 2005/077768 A1.

El revestimiento 2 y el fondo 3 del vaso tienen un recubrimiento de polímero al menos en las superficies interiores del vaso 1. El recubrimiento es hermético a los líquidos, lo que protege la base de cartón contra la humedad y permite un sellado a prueba de líquidos y sin fugas de las partes 2, 3. Preferentemente, el vaso para beber 1 tiene un recubrimiento de polímero también en sus superficies exteriores.

Como se ve en la Figura 1, se ha formado un borde circunferencial inferior 6 en el fondo 3 del vaso 1 por medio de una prensa de moldeo por compresión. El extremo inferior del revestimiento 2 se ha doblado en consecuencia para formar un borde superior 7, que forma una pista estrecha que se ajusta al borde inferior 6 del fondo 3. El termosellado de las capas de cartón triple adyacentes en el extremo inferior del vaso por medio del polímero de recubrimiento sella el vaso desde el fondo.

La junta termosellada entre el fondo 3 y el revestimiento 2 del vaso se muestra a gran escala en las Figuras 2 y 3. En la Figura 2, que representa la técnica anterior, el material para las partes del fondo 3 y del revestimiento 2 del vaso comprende una base de cartón 8 y un recubrimiento de monocapa 9 de una mezcla de PE y PP. Normalmente, el peso de la base de cartón 8 es de aproximadamente 170-250 g/m2 y el peso del recubrimiento de polímero 9 es de aproximadamente 20 g/m2. En el termosellado, las capas de recubrimiento adyacentes 9 de dicha mezcla se sellan juntas, pero como ya se señaló, el sellado entre las capas de PE+PP tiende a ser deficiente debido a que la capa de cartón más intermedia que pertenece al fondo 3 restringe la conducción de calor al área de sellado.

En la Figura 3, que representa la invención, el material para las partes del fondo 3 y del revestimiento 2 del vaso comprende una base de cartón 8 y un recubrimiento de doble capa coextruido, en el que la capa interior 9 comprende una mezcla de PE y PP y la capa exterior 10 comprende un copolímero de propileno (PP-c). Los pesos adecuados son 170-250 g/m2 para la base de cartón 8, 5-15 g/m2 para la capa de recubrimiento interior 9, y 5-15 g/m2 para la capa de recubrimiento exterior 10. Cada capa de recubrimiento interior 9 asegura una excelente adhesión a la base de cartón 8 y las capas de recubrimiento exterior termoselladas adyacentes 10 forman un sello a prueba de líquidos entre las partes del fondo 3 y del revestimiento 2 del vaso.

La Figura 4 es una vista en sección del material de triple capa 8, 9, 10 para el vaso como se muestra en la Figura 3. Las Figuras 5 y 6 son vistas en sección de otros dos materiales de vaso adecuados para su uso en la invención. En ambos casos, el recubrimiento de doble capa 9, 10 para las superficies interiores del vaso es el mismo que en las Figuras 3 y 4. Sin embargo, en la Figura 5, el reverso del material que forma la superficie exterior del vaso se proporciona con un recubrimiento de monocapa 11 de una mezcla de PE y PP, de un peso adecuado de 10-20 g/m2. En la Figura 6, el reverso del material que forma la superficie exterior del vaso se proporciona con un recubrimiento de doble capa de una capa interior 11 de PE+PP y una capa exterior 12 de PP-c, preferentemente de modo que el material sea similar recubierto de polímero en ambos lados.

El vaso 1 de acuerdo con la invención como se muestra en las Figuras 1 y 3-6 es adecuado para calentar en un horno de microondas y funciona como un vaso para beber, así como también un recipiente de comida prefabricado que se cierra con una tapa removible de papel, plástico o metal. El vaso podría modificarse a una bandeja de comida de configuración redonda, ovalada o rectangular sin cambiar su estructura básica. En general, cualquier modificación dentro de los límites de las reivindicaciones adjuntas pertenece al ámbito de la invención como se describe en la presente memoria.

Ejemplos

El cartón se recubrió por extrusión mediante coextrusión de una capa interior de 10 g/m2 de WG341C (una mezcla de PP y PE) y una capa exterior de 10 g/m2 de TD109CF (un copolímero de propileno alfa olefina de Borealis AG desarrollado para la fabricación de películas no orientadas en particular y que tiene un punto de fusión informado de 128-132 °C). Como referencia representativa de la técnica anterior, el mismo cartón fue recubierto por extrusión con una monocapa de 20 g/m2 de WG341C. Los materiales recubiertos se convirtieron en vasos del tipo que se muestra en la Figura 1 mediante termosellado, el material forma tanto el fondo como el revestimiento del vaso y el recubrimiento de polímero sobre las superficies interiores del vaso.

Para el material recubierto de doble capa de acuerdo con la invención, se necesitó una temperatura de termosellado de 400 °C para lograr un termosellado sin fugas entre el fondo y el revestimiento del vaso. Para el material de referencia recubierto de una sola capa, se requirió una temperatura de termosellado de 490 °C para un sellado, que todavía era de calidad inferior.

Se produjo un par correspondiente de materiales recubiertos, en los que ambos lados de la base de cartón fibroso se recubrieron de forma idéntica, y los materiales se convirtieron en vasos mediante termosellado. Las temperaturas de termosellado requeridas para un sellado entre el fondo y el revestimiento del vaso eran de 430 °C (invención) y 530 °C (estado de la técnica), respectivamente.

Las temperaturas de termosellado son próximas a las necesarias para el termosellado de vasos recubiertos de LDPE convencionales, lo que significa que ventajosamente puede aplicarse el mismo aparato de sellado para vasos de acuerdo con la invención que para dichos vasos convencionales.

En vista de la descripción detallada anterior de la presente invención, otras modificaciones y variaciones resultarán evidentes para los expertos en la técnica. Sin embargo, debería ser evidente que tales otras modificaciones y variaciones pueden efectuarse sin apartarse del ámbito de la invención tal como se define en las reivindicaciones.

Claims (10)

REIVINDICACIONES

1. Un recipiente de cartón desechable (1) que comprende un fondo (3) y un revestimiento (2) que se extiende hacia arriba desde el fondo, dicho fondo y revestimiento se fabrican de un cartón fibroso recubierto de polímero y se unen por termosellado, hay un recubrimiento de polímero (9, 10) al menos en las superficies interiores del recipiente, caracterizado porque dicho cartón comprende:

(i) una base de cartón fibroso (8),

(ii) una capa de recubrimiento interior extruida (9) de una mezcla de polietileno (PE) y polipropileno (PP), y (iii) una capa de recubrimiento exterior extruida (10) de copolímero de propileno-olefina (PP-c).

2. El recipiente de la reivindicación 1, caracterizado porque el polipropileno (PP) de la capa de recubrimiento interior (9) es homopolímero de propileno.

3. El recipiente de la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque dicha mezcla de la capa interior (9) contiene del 20 al 50 % en peso de PE y del 50 al 80 % en peso de PP.

4. El recipiente de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el peso de la capa interior (9) es de 5 a 15 g/m2, preferentemente aproximadamente 10 g/m2, y el peso de la capa exterior (10) es de 5 a 15 g/m2, preferentemente aproximadamente 10 g/m2.

5. El recipiente de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la superficie exterior del recipiente (1) se proporciona con al menos una capa de recubrimiento termosellable (11, 12) de PP-c o una mezcla de PE y PP.

6. El recipiente de la reivindicación 5, caracterizado porque la superficie interior y exterior del recipiente (1) se recubren de manera similar con capas de polímero.

7. El recipiente de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que es una bandeja de alimentos horneable en microondas.

8. El recipiente de una cualquiera de las reivindicaciones 1 - 6, que es un vaso desechable para beber (1).

9. Uso de un cartón fibroso termosellable que comprende

(i) una base de cartón fibroso (8),

(ii) una capa de recubrimiento interior extruida (9) de una mezcla de polietileno (PE) y polipropileno (PP), y (iii) una capa de recubrimiento exterior extruida (10) de copolímero de propileno-olefina (PP-c)

para la fabricación de vasos desechables termosellados para beber (1 ).

10. Uso de un cartón fibroso termosellable que comprende

(i) una base de cartón fibroso (8),

(ii) una capa de recubrimiento interior extruida (9) de una mezcla de polietileno (PE) y polipropileno (PP), y (iii) una capa de recubrimiento exterior extruida (10) de copolímero de propileno-olefina (PP-c)

para la fabricación de bandejas de alimentos termoselladas horneables en microondas.