ES2918176T3

ES2918176T3 - Recubrimientos biodegradables para sustratos biodegradables

Info

Publication number: ES2918176T3
Application number: ES19713170T
Authority: ES
Inventors: James Henry Stoddart Longcroft
Original assignee: HP Inc UK Ltd
Current assignee: HP Inc UK Ltd
Priority date: 2018-03-16
Filing date: 2019-03-18
Publication date: 2022-07-14
Anticipated expiration: 2039-03-18
Also published as: US11053376B2; GB201804218D0; EP3765563B1; DK3765563T3; EP3765563A1; EP4071207A1; AU2019233963B2; US20210002458A1; WO2019175610A1; AU2019233963A1; MA52002A

Abstract

Los revestimientos biodegradables de la invención se pueden aplicar fácilmente a una variedad de materiales, para proporcionar un recubrimiento impermeable y, por lo tanto, son adecuados para recipientes de revestimiento como botellas utilizadas para alimentos y composiciones de cuidado personal. Los revestimientos biodegradables de la invención experimentan una biodegradación rápida en condiciones ambientales para proporcionar productos de descomposición ambientalmente benignos. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Recubrimientos biodegradables para sustratos biodegradables

Campo técnico

Esta descripción se refiere a una botella biodegradable que comprende un recubrimiento biodegradable resistente al agua o impermeable. Esta descripción también se refiere a métodos para aplicar una composición biodegradable resistente al agua, o impermeable, a sustratos biodegradables.

Antecedentes

Se estima que hasta la fecha se han producido 8300 millones de toneladas de plástico virgen, lo que da como resultado aproximadamente 6300 millones de toneladas de residuos plásticos. Las estimaciones actuales predicen que en el 2050 habrá 12000 millones de toneladas de desechos plásticos en los vertederos o en el medio ambiente. La mayoría de los plásticos actualmente en uso se derivan de la petroquímica y pueden tener una velocidad de biodegradación que van desde los 10 a los 1000 años. Además, cuando los artículos plásticos ingresan al océano, se produce la biodegradación en partículas microplásticas, que luego pueden ser consumidas por los peces y otros organismos y, por tanto, ingresan en la cadena alimentaria.

La escala del problema que enfrentan los océanos y los ecosistemas del mundo se está poniendo de manifiesto. Los esquemas que reducen la cantidad de artículos de plástico de un solo uso y/o que promueven el reciclaje de dichos artículos pueden contribuir a reducir las estimaciones de desechos. Sin embargo, aunque los plásticos derivados de la petroquímica (por ejemplo, poliolefinas tales como el polietileno (PE), el polipropileno (PP), o los poliésteres tales como el tereftalato de polietileno (PET)) todavía son de uso común, los problemas asociados con su eliminación y biodegradación, en caso de que se encuentren en el medio ambiente, persistirán.

Por lo tanto, existe la necesidad de materiales biodegradables que se puedan emplear en la producción de artículos actualmente hechos de plástico, particularmente plásticos derivados de la petroquímica. Lo ideal es que estos materiales de sustitución sean de origen sostenible, sean fácilmente biodegradables en condiciones ambientales y a una velocidad adecuada para el compostaje, y se descompongan en productos de descomposición no tóxicos. La presente invención aborda estos problemas al proporcionar un material alternativo que se puede usar como reemplazo de los plásticos y, por lo tanto, puede encontrar uso en la fabricación de recipientes para productos alimenticios, cuidado personal y productos de limpieza.

Breve descripción de los dibujos

Se describirán modalidades de la invención, a modo de ejemplo, con referencia al siguiente dibujo, en el que:

La Figura 1 es un esquema de un aparato que se usa en el método de la invención para aplicar la dispersión acuosa de caucho de la invención a una botella biodegradable.

Resumen

En un aspecto de la invención, se proporciona una botella biodegradable que comprende una capa estructural, en donde la capa estructural comprende un sustrato fibroso que comprende al menos una superficie, donde al menos una superficie comprende una capa de recubrimiento que comprende una composición que comprende un caucho y al menos un aditivo que promueva la biodegradación del caucho.

En otro aspecto de la invención, se proporciona un método para fabricar una botella biodegradable que comprende:

a) proporcionar una botella biodegradable con al menos una superficie;

b) depositar una dispersión acuosa de caucho que comprende una composición que comprende un caucho y al menos un aditivo que promueve la biodegradación del caucho en al menos una superficie para formar una capa de recubrimiento; y

c) secar la botella biodegradable y la capa de recubrimiento.

Descripción detallada

A menos que se indique lo contrario, todos los porcentajes en peso (% en peso) se dan con respecto al peso total de todos los componentes presentes (por ejemplo, la masa de todos los componentes en la composición o en la dispersión acuosa de caucho).

Las referencias a "en una modalidad" o "en la modalidad" significan que un rasgo, estructura, o característica particular descrita en relación con la modalidad está incluida en al menos una modalidad. Por lo tanto, la aparición de las frases "en una modalidad" o "en la modalidad" en varios lugares a lo largo de la especificación no se refieren necesariamente a la misma modalidad. Además, los rasgos, estructuras o características particulares se pueden combinar de cualquier manera adecuada en una o más modalidades.

Por biodegradable, se entiende la descomposición de la materia orgánica por microorganismos tales como bacterias y hongos, para producir subproductos de pequeñas moléculas y/o gaseosos. Por condiciones ambientales, se entienden condiciones típicas del mundo natural, por ejemplo, temperaturas entre 5 y 45 °C, tales como entre 10 y 35 °C, 18 y 30 °C, o 20 y 28 °C, y presiones alrededor de la presión atmosférica (101 kPa), tales como entre 60 y 106 kPa, tales como 80 y 101 kPa, o 95 a 101 kPa, o alrededor de 101 kPa. Además, las condiciones ambientales pueden incluir tanto condiciones aeróbicas (en presencia de oxígeno) como anaeróbicas (en ausencia de oxígeno), además de condiciones en presencia o ausencia de luz, y condiciones en presencia o ausencia de humedad.

Los métodos para medir la velocidad de biodegradación son conocidos en la técnica. Por ejemplo, la vida media de biodegradación se puede calcular para la composición/sustrato fibroso/recipiente de la invención. La vida media de biodegradación es el tiempo en el que el peso de la composición/sustrato fibroso/recipiente se ha reducido a la mitad, es decir, la mitad de la composición ha sufrido biodegradación para producir subproductos gaseosos.

Por velocidades de biodegradación adecuadas para el compostaje, se entiende que el artículo en cuestión sufrirá una biodegradación en condiciones ambientales con una vida media inferior a un año, tales como menos de 10 meses, menos de 6 meses, menos de 3 meses, o menos de un mes.

Por compostaje se entiende cualquier situación en donde el artículo se expone a fuentes de microorganismos y condiciones adecuadas para descomponer el artículo. Por ejemplo, el compostaje en el contexto de la presente solicitud incluye desechar la composición/sustrato fibroso/recipiente de la invención en vertederos, montones de compost, biorreactores, plantas de reciclaje, así como también en el ambiente natural, incluidos los cuerpos de agua tales como lagos, ríos, mares, o sitios sobre/en la tierra como setos, campos o jardines.

Por seguridad alimentaria se entiende que los componentes a los que se refiere el término se han considerado no tóxicos y seguros para el consumo humano. Dichos componentes típicamente tienen la aprobación de organismos reguladores como la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA), o la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA), o la BGA alemana. Estos organismos establecen normas relativas al uso de, entre otras cosas, cauchos, y aditivos, para su uso en aplicaciones de contacto con alimentos. Por ejemplo, la BGA exige que los artículos de caucho sean inobjetables en aspectos de salud, olor y sabor. La BGA proporciona una lista de Recomendaciones XXI, que establecen la responsabilidad de los fabricantes para demostrar que sus productos no dañan a los consumidores. El caucho en las composiciones, dispersiones, y recipientes de la invención es preferentemente de Categoría 1 en las Recomendaciones XXI de BGA.

Por fuente sostenible se entiende que toda la cadena de suministro que se usa en la producción es conocida por usar prácticas sostenibles, en donde las prácticas sostenibles se definen como aquellas prácticas que pueden continuar indefinidamente sin afectar negativamente al medio ambiente. Se entenderá que los términos "degradación" tales como "biodegradación", y "descomposición" se pueden usar indistintamente.

Por sustrato fibroso se entienden los materiales compuestos por fibras, tales como las fibras celulósicas. La presente invención está dirigida a revestimientos biodegradables para recipientes biodegradables, de manera que un sustrato fibroso cuando se analiza en el contexto de la invención, será típicamente un sustrato biodegradable, tal como un sustrato fibroso celulósico. Sin embargo, los expertos en la materia entenderán que la composición de la invención también se puede aplicar a sustratos fibrosos hechos de otros materiales, incluidas lanas o fibras sintéticas.

Composición de caucho

La presente invención proporciona una botella biodegradable que comprende una capa de recubrimiento que comprende un caucho y al menos un aditivo que favorece la biodegradación del caucho. En una modalidad de la invención, al menos un aditivo que promueve la biodegradación del caucho es un polisacárido, como metilcelulosa y/o goma xantana. En una modalidad de la invención, la composición comprende además un agente emulsionante, tal como cera emulsionante. En una modalidad de la invención, la composición comprende además un aceite vegetal. En una modalidad de la invención, todos los componentes de la composición de caucho son de origen sostenible.

En una modalidad de la invención, la composición comprende caucho en una cantidad entre el 65 y el 95 % en peso, al menos un polisacárido en una cantidad entre el 2 y el 18 % en peso, y opcionalmente una cera emulsionante en una cantidad entre el 1 y el 4 % en peso y un aceite vegetal en una cantidad entre el 4 y el 14 % en peso. En una modalidad de la invención, la composición comprende caucho en una cantidad entre el 75 y el 85 % en peso, al menos un polisacárido en una cantidad entre el 6 y el 14 % en peso, y opcionalmente una cera emulsionante en una cantidad entre el 1,2 y el 3,8 % en peso y un aceite vegetal en una cantidad entre el 6 y el 12 % en peso. En una modalidad de la invención, la composición comprende caucho en una cantidad entre el 78 y el 82 % en peso, al menos un polisacárido en una cantidad entre el 8 y el 12 % en peso, y opcionalmente una cera emulsionante en una cantidad entre el 2 y el 3 % en peso y un aceite vegetal en una cantidad entre el 8 y el 10 % en peso.

En una modalidad de la invención, la composición comprende caucho en una cantidad entre el 65 y el 95 % en peso, metilcelulosa en una cantidad entre el 1 y el 9 % en peso, goma xantana en una cantidad entre el 1 y el 9 % en peso y, opcionalmente una cera emulsionante en una cantidad entre el 1 y el 4 % en peso y un aceite vegetal en una cantidad entre el 4 y el 14 % en peso. En una modalidad de la invención, la composición comprende caucho en una cantidad entre el 75 y el 85 % en peso, metilcelulosa en una cantidad entre el 3 y el 7 % en peso, goma xantana en una cantidad entre el 3 y el 7 % en peso y, opcionalmente una cera emulsionante en una cantidad entre el 1,2 y el 3,8 % en peso y un aceite vegetal en una cantidad entre el 6 y el 12 % en peso. En una realización de la invención, la composición comprende caucho en una cantidad entre el 78 y el 82 % en peso, metilcelulosa en una cantidad entre el 4 y el 6 % en peso, goma xantana en una cantidad entre el 4 y el 6 % en peso y, opcionalmente, una cera emulsionante en una cantidad entre el 2 y el 3 % en peso y un aceite vegetal en una cantidad entre el 8 y el 10 % en peso.

En una modalidad de la invención, la composición comprende una relación de caucho a polisacárido de 95:2 a 65:18, tal como 85:6 a 75:14, o 82:8 a 78:12. En una modalidad de la invención, la composición comprende una relación de caucho a metilcelulosa de 95:1 a 65:9, tal como 85:3 a 75:7, o 82:4 a 78:6. En una modalidad de la invención, la composición comprende una relación de caucho a goma xantana de 95:1 a 65:9, tal como 85:3 a 75:7, o 82:4 a 78:6.

Caucho

El caucho se usa en las composiciones de la invención. El caucho proporciona una capa resistente al agua, o impermeable, al sustrato que recubre, ya que se sabe que el caucho es muy hidrofóbico. Por ejemplo, un revestimiento de caucho que se usa como revestimiento de recipientes para productos alimenticios y/o bebidas y proporciona una barrera contra la humedad/líquidos. Además, el caucho puede proporcionar una barrera contra los gases. Por lo tanto, los sustratos que pueden no ser adecuados para contener productos alimenticios (es decir, sustratos que no proporcionan una barrera suficiente para el aire y la humedad/líquido) se pueden recubrir con la composición de caucho para proporcionar el sustrato recubierto de la botella de la invención, que es adecuado para contener alimentos. Por ejemplo, muchos sustratos fibrosos biodegradables, por ejemplo, fibras de papel, fibras de bambú, fibras de caña de azúcar, que no poseen las propiedades de barrera requeridas para su uso como tales recipientes, se pueden recubrir con el recubrimiento para uso en la invención.

El caucho que se usa en el recubrimiento para su uso en la invención es preferentemente caucho no reticulado o caucho con una baja densidad de reticulación. El caucho altamente reticulado, por ejemplo, los cauchos sintéticos que han sido vulcanizados con azufre o peróxidos orgánicos, tienen una alta densidad de reticulación y forman redes densas de muy alto peso molecular. Dichos cauchos requieren períodos de tiempo significativos (por ejemplo, >50 años) para sufrir una biodegradación completa, incluso cuando se usan aditivos que promueven la biodegradación. La densidad de reticulación del caucho se puede calcular mediante el uso de métodos conocidos en la técnica. Aunque cualquier caucho no reticulado o caucho con una baja densidad de reticulación se podría usar en el recubrimiento para su uso en la invención, se prefiere el caucho natural. El caucho natural es producido por más de 2000 especies de plantas y tiene como componente principal poli(cis-1,4-isopreno) que tiene un peso molecular de 100 a 1000 kDa. Los ejemplos de cauchos naturales adecuados incluyen los cauchos producidos por H. brasiliensis y el caucho de Guayule que se produce a partir de Parthenium argentatum, ambos se producen comercialmente. Por lo tanto, el caucho natural tiene la ventaja adicional de no ser un derivado petroquímico. El caucho natural para usar con la invención preferentemente no está vulcanizado. En una modalidad preferida, el caucho es caucho natural derivado del guayule sin vulcanizar.

Los expertos en la materia apreciarán que los cauchos que se describen como no vulcanizados aún pueden comprender un grado nominal de reticulación. Sin embargo, dicho grado de reticulación no afectará significativamente la velocidad de biodegradación del caucho.

Se sabe que el caucho natural es extremadamente hidrofóbico y, por lo tanto, resistente al agua, o impermeable, y puede proporcionar una buena barrera contra el agua. Además, se sabe que el caucho natural tiene buenas propiedades de barrera contra gases como el oxígeno, y tiene una tasa de transmisión de oxígeno (OTR) de aproximadamente 10-12 (cm3(TPE) cm) / (cm2 sPa). Esto es más bajo que el caucho sintético (OTR = 10-10 (cm3(TPE) cm) / (cm2sPa)) y comparable a los plásticos derivados de la petroquímica que comúnmente se usan como recipientes de alimentos (por ejemplo, polietileno de baja densidad (LDPE), poliestireno, polipropileno: OTR = 10-13(cm3(TPE) cm) / (cm 2 s Pa)). TPE = temperatura y presión estándar. Por lo tanto, el caucho natural es particularmente adecuado para su uso en los revestimientos de recipientes para productos alimenticios. Además, los expertos en la materia apreciarán que los revestimientos que se fabrican a partir de la composición de caucho de la invención también serán adecuados para su uso en recipientes para productos de cuidado personal y/o limpieza.

En una modalidad de la invención, el caucho natural es látex prevulcanizado ML200, disponible de Formulated Polymer Products Ltd, Bury, Lancashire, Reino Unido.

El caucho puede sufrir biodegradación en condiciones ambientales, lo que da lugar a una variedad de productos de biodegradación, incluidos CO², H²O, metano, además de una serie de subproductos de moléculas pequeñas. La composición exacta de los subproductos puede depender de factores ambientales, como la identidad de los microorganismos presentes, y la presencia o ausencia de oxígeno, es decir, si están operativas las vías de biodegradación aeróbica o anaeróbica. Sin desear que se limite a la teoría, se cree que una vía principal de biodegradación del caucho natural implica la escisión oxidativa del doble enlace C=C en la cadena principal de la cadena polimérica. Se cree que este proceso ocurre en dos etapas, con una oxidación abiótica inicial seguida subsecuentemente por la biodegradación por microorganismos.

La biodegradación del caucho, que se ha estudiado ampliamente, involucra microorganismos tales como bacterias (por ejemplo, Streptomyces coelicolor, Pseudomonas citronellolis, y Nocardia spp) y/u hongos que comprenden enzimas adecuadas, véase Ali Shah, A. y otros, Int. Biodeter. Biodegr., 2013, 83, 145-147. Sin embargo, incluso para el caucho natural no vulcanizado, el proceso de biodegradación puede ser lento y requerir muchos meses o años para que se biodegrade completamente en productos de biodegradación.

Los expertos en la técnica apreciarán que una multitud de factores ambientales pueden afectar la velocidad de biodegradación, incluida la identidad y el número de microorganismos presentes y la disponibilidad de oxígeno. Por ejemplo, se ha observado una variación en la velocidad de biodegradación de los guantes de látex de caucho natural, que se enterraron en suelos tropicales "enmendados " con compuestos que contienen nitrógeno y fósforo o en un ambiente de compostaje creado a partir de recortes de hierba seca, estiércol de ganado y tierra (condiciones "no enmendadas"). Las pruebas encontraron que cuando los suelos se enmiendan para favorecer el crecimiento microbiano (es decir, agregar compuestos que contienen nitrógeno y fósforo), se observan velocidades de biodegradación mejoradas en comparación con los procesos naturales de biodegradación en suelos no enmendados. Se ha encontrado que las velocidades medias específicas de biodegradación de los guantes de caucho natural son tres veces más rápidas en suelos enmendados que en suelos no enmendados.

También se apreciará que en el contexto de esta solicitud, donde se discute un cambio relativo en la velocidad de biodegradación de las composiciones de caucho, los cambios en dicha velocidad se derivan de la naturaleza de la propia composición de caucho y no a través de la variación en los factores ambientales a los que está expuesta la composición de caucho. Por lo tanto, se pueden producir cambios en la velocidad de biodegradación por la presencia de aditivos, es decir, cuando se compara la misma composición de caucho con o sin aditivos. Sin embargo, los expertos en la técnica apreciarán que los cambios también pueden resultar de la variación en la estructura química y/o las propiedades físicas del propio caucho, por ejemplo, cuando se comparan diferentes cauchos, tales como la variación en el tipo y el número de grupos funcionales presentes, la variación en cristalinidad, la presencia y el grado de reticulación y/o variación en el peso molecular.

En una modalidad, el recubrimiento para uso en la invención comprende caucho en una cantidad de entre el 65 y el 95 % en peso en base al peso total de la composición, tal como entre el 70 y el 90 % en peso, el 75 y el 85 % en peso, el 78 y el 82 % en peso % en peso, o alrededor del 80 % en peso que se basa en el peso total de la composición.

Aditivo para promover la biodegradación del caucho

El recubrimiento para uso en la invención comprende al menos un aditivo que promueve la biodegradación del caucho. Por promover la biodegradación del caucho se entiende que, cuando están presentes, dichos aditivos aumentan la velocidad de descomposición del caucho en productos de descomposición (es decir, tiene una vida media de biodegradación más rápida) en relación con las composiciones que no comprenden dichos aditivos.

Los aditivos sufren una descomposición rápida en presencia de microorganismos naturales que comprenden enzimas adecuadas, por ejemplo, celulasa, y se convierten de especies poliméricas en productos de biodegradación, que incluyen especies de bajo peso molecular y subproductos gaseosos.

Se cree que los aditivos que se usan en el recubrimiento para su uso en la invención proporcionan sitios en los que los microorganismos capaces de biodegradar los aditivos pueden penetrar en la composición de caucho. Además, estos sitios también permiten que microorganismos capaces de metabolizar el caucho colonicen áreas de la composición que comprende el aditivo e inicien el proceso de biodegradación del caucho.

Una vez que los aditivos se han biodegradado, las partes internas de la composición de caucho quedarán expuestas, lo que permite que entren más microorganismos en la composición de caucho y, por lo tanto, aumenta aún más la velocidad de biodegradación del caucho. En otras palabras, los aditivos que se usan en el recubrimiento para su uso en la invención proporcionan "puntos de ruptura" en la composición de caucho (por ejemplo, recubrimiento/revestimiento), que aceleran la biodegradación del caucho.

La inclusión de aditivos es particularmente importante para la invención. La capa de recubrimiento de caucho comprende una superficie que puede actuar como barrera para que los microorganismos entren en la capa de recubrimiento de caucho e inicien la biodegradación. Al incluir aditivos en el recubrimiento para usar en la invención, los aditivos se biodegradan cuando se exponen a condiciones de compostaje y se compromete la barrera que se proporciona por la superficie de la capa de recubrimiento. Esto aumenta el área de superficie expuesta del caucho, lo que permite que entren más microorganismos y biodegraden el revestimiento de caucho, se acelera el proceso de biodegradación.

El recubrimiento de la botella de la presente invención sufrirá una biodegradación más rápida que los recubrimientos hechos de cauchos sintéticos, que comprenden una alta densidad de reticulación, y también los recubrimientos hechos de caucho natural no vulcanizado que no contienen los aditivos para usar con la invención. Por ejemplo, los recubrimientos de la invención pueden tener vidas medias de biodegradación que son al menos un 10 % más rápidas que los recubrimientos que comprenden caucho natural no vulcanizado sin los aditivos para usar con la invención, como al menos un 20 %, al menos un 30 %, al menos 40%, o al menos 50% más rápido que los recubrimientos que comprenden caucho natural sin vulcanizar sin los aditivos para usar con la invención. La botella de la invención tiene tasas de biodegradación mejoradas adecuadas para la composición.

Los aditivos para usar con la invención tienen ciertas características que les permiten realizar su función en el recubrimiento para usar en la invención. En una modalidad de la invención, los aditivos son polisacáridos, incluida la goma xantana, celulosa y sus derivados, tales como la metilcelulosa, la etilcelulosa, la hidroxietilcelulosa o el acetato de celulosa, los almidones, tales como la amilosa o la amilopectina, la hemicelulosa, el glucógeno, la pectina o combinaciones de estos. En una modalidad de la invención, al menos un aditivo comprende una mezcla de celulosa y goma xantana. En una modalidad preferida de la invención, al menos un aditivo comprende una mezcla de metilcelulosa y goma xantana.

Los polisacáridos son susceptibles de ser biodegradados a partir de una variedad de microorganismos abundantes y de origen natural. Además, los aditivos son poliméricos, lo que significa que contribuyen a la integridad estructural del revestimiento mientras el producto está en uso (es decir, antes de que el producto sea compostado y se exponga a los microorganismos del medio ambiente).

Los aditivos para usar en la invención pueden ser especies poliméricas de peso molecular moderado o alto, que pueden contribuir a la integridad estructural de la botella, pero que también sufren una rápida despolimerización una vez compuestas para proporcionar subproductos de bajo peso molecular (por ejemplo, de moléculas pequeñas) y gaseosos. Por ejemplo, la metilcelulosa puede tener un peso molecular entre 42 a 500 kDa. La goma xantana tiene un peso molecular de 300 kDa a 8 MDa.

Los aditivos para usar en la composición de la invención son compatibles con el caucho, de manera que no sufran una separación de fases en la fase principal y, por lo tanto, permanecen mezclados en toda la composición de caucho. En algunas modalidades de la invención, los aditivos se dispersan uniformemente por todo el caucho.

En una modalidad, el recubrimiento para uso en la invención comprende al menos un polisacárido en una cantidad de entre el 2 y el 18 % en peso en base al peso total de la composición, como entre el 4 y el 16 % en peso, el 6 y el 14 % en peso, el 8 y el 12 % en peso, o aproximadamente el 10 % en peso en base al peso total de la composición. En una modalidad, el recubrimiento para usar en la invención comprende que la metilcelulosa está presente en una cantidad de entre el 1 y el 9 % en peso con respecto al peso total de la composición, como entre el 2 y el 8 % en peso, el 3 y el 7 % en peso, el 4 y el 6 % en peso, o aproximadamente 5 % en peso en base al peso total de la composición. En una modalidad, el recubrimiento para uso en la invención comprende goma xantana en una cantidad de entre el 1 y el 9 % en peso con respecto al peso total de la composición, tal como entre el 2 y el 8 % en peso, el 3 y el 7 % en peso, el 4 y el 6 % en peso, o aproximadamente el 5 % en peso en base al peso total de la composición.

Las modalidades particularmente preferidas de la invención incluyen una mezcla de metilcelulosa y goma xantana como al menos un aditivo que promueve la biodegradación del caucho. Se encontró que esta combinación particular tenía ventajas adicionales, que incluyen que la goma xantana previene que la metilcelulosa sufra un hinchamiento cuando se añade agua a la dispersión. Se cree que la goma xantana mejora la dispersión de la metilcelulosa en el aceite vegetal, lo que previene que la metilcelulosa se hinche cuando se añade agua a la dispersión del aceite vegetal. Además, se encontró que esta combinación particular de aditivos era particularmente estable cuando se recubría un recipiente, de manera que no se podía detectar ningún cambio perceptible en el sabor del contenido (agua) del recipiente.

Se cree que la combinación de metilcelulosa y goma xantana también proporciona una mayor estabilidad coloidal a la dispersión acuosa de caucho para uso en la invención. Además, cuando se usa el método de preparación y eliminación de la dispersión acuosa para uso en la invención sobre un sustrato fibroso, se encontró que estos aditivos estaban distribuidos uniformemente por todo el recubrimiento de caucho resultante.

Otros componentes

Los recubrimientos para uso en la invención pueden comprender otros componentes adicionales. En una modalidad, el recubrimiento para uso en la invención comprende al menos una cera. En algunas modalidades, la cera es cera emulsionante, o cera animal como la cera de abeja, la cera china, la lanolina, la cera de goma laca, el escualeno o el espermaceti, o una cera vegetal como cera de bálsamo de arroz o las derivadas de Copernicia cerifera, Simmondsia chinensis, o Myrica pensylvanica, o una combinación de estas. En algunas modalidades de la invención, la cera puede ser una cera vegetal o animal modificada. En algunas modalidades, la cera puede ser una cera microbiana, es decir, una cera que se produce por una bacteria.

La cera para usar en la invención puede servir para múltiples propósitos dentro de la composición para usar en la invención. La cera, por ejemplo una cera emulsionante, se puede usar para facilitar la formación de una dispersión acuosa de caucho estable que comprende el recubrimiento para usar en la invención.

Cuando el recubrimiento para usar en la invención se va a pulverizar sobre un sustrato fibroso, primero se debe preparar una dispersión acuosa de caucho. La cera emulsionante ayuda a la estabilidad del caucho en la fase acuosa, mediante la mejora de la estabilidad coloidal de la dispersión del caucho al reducir la velocidad de separación de fases del caucho y otros componentes de la fase acuosa. Por lo tanto, el uso de una cera emulsionante puede aumentar la vida de almacenamiento de la dispersión acuosa de caucho de la invención. Por ejemplo, en algunas modalidades, la dispersión acuosa de caucho de la invención es estable bajo condiciones ambientales hasta un mes, por ejemplo hasta dos meses, hasta tres meses o hasta seis meses.

Las ceras para usar en la invención también pueden contribuir a las propiedades de barrera que se proporcionan por la composición de la invención, por ejemplo, una vez que la composición se ha recubierto sobre un sustrato fibroso. El recubrimiento para uso en la invención puede comprender además un aceite vegetal. De manera similar a las ceras que se pueden incorporar al recubrimiento para uso en la invención, el aceite vegetal contribuye a la estabilidad coloidal de la dispersión acuosa de caucho para uso en la invención. Los ejemplos de aceites vegetales adecuados que se usa en el recubrimiento para su uso en la invención incluyen el aceite de colza, el aceite de oliva, el aceite de palma, el aceite de salvado de arroz, el aceite de soja, el aceite de girasol, el aceite de semilla de algodón, el aceite de coco, el aceite de linaza, el aceite de nuez de Brasil, el aceite de avellana, el aceite de semillas de uva, el aceite de maíz, el aceite de carapa, el aceite de sésamo, o el aceite de maní.

En una modalidad, el recubrimiento para uso en la invención comprende un agente emulsionante en una cantidad de entre 1 y 4 % en peso en base al peso total de la composición, como entre el 1,2 y el 3,8 % en peso, el 1,5 y el 3,5 % en peso, el 2 y el 3 % en peso, o aproximadamente el 2,5 % en peso en base al peso total de la composición. En una modalidad preferida, el agente emulsionante es una cera emulsionante.

En una modalidad, el recubrimiento para uso en la invención comprende aceite vegetal en una cantidad de entre el 4 y el 14 % en peso en base al peso total de la composición, tales como entre el 5 y el 13 % en peso, el 6 y el 12 % en peso, el 7 y el 11 % en peso, el 8 y el 10 % en peso, o aproximadamente el 9 % en peso que se basa en el peso total de la composición.

Sustrato fibroso que comprende un recubrimiento de caucho

El recubrimiento para uso en la invención se aplica a sustratos fibrosos con el fin de proporcionar una barrera contra el oxígeno y la humedad. Recubrir un sustrato fibroso con el recubrimiento para uso en la invención permite así que el sustrato fibroso se use para contener productos alimenticios (por ejemplo, agua) y también productos de limpieza y cuidado personal.

Por lo tanto, la presente invención también proporciona una botella biodegradable que comprende una capa estructural que comprende un sustrato fibroso que comprende una composición de recubrimiento que comprende un caucho y al menos un aditivo que promueve la biodegradación del caucho. Los sustratos fibrosos adecuados para usar con la presente invención incluyen fibra de caña de azúcar, fibras de madera tales como fibras de papel o bambú, o una combinación de estas. En una modalidad de la invención, el sustrato fibroso es papel.

Hay muchas fuentes de papel adecuadas para su uso como sustrato fibroso de la invención, por ejemplo, el papel se puede obtener a partir de residuos de la fábrica o residuos internos de la fábrica, que incorporan cualquier papel de calidad inferior o de cambio de calidad que se fabrica dentro de la propia fábrica de papel que se remonta a en el sistema de fabricación para ser repulido de nuevo en papel. Dicho papel fuera de especificación no se vende y, por lo tanto, a menudo no se clasifica como auténtica fibra reciclada recuperada; sin embargo, la mayoría de las fábricas de papel han estado en el reúso de su propia fibra de desecho durante muchos años, mucho antes de que el reciclaje se volviera popular.

Una fuente alternativa de papel es la de los residuos preconsumo, que son residuos de recorte y de procesamiento, como los recortes de guillotina y los residuos de sobres. Los residuos preconsumo se generan fuera de la fábrica de papel y podrían ir al vertedero. Es una fuente de auténtica fuente de fibra reciclada e incluye desechos destinados, incluido el material reciclado que se ha impreso pero no alcanzó su uso final previsto, como los residuos de las imprentas y publicaciones no vendidas.

Otra alternativa son los residuos posconsumo, que son fibras de papel que se han usado para su uso final previsto e incluyen residuos de oficina, papeles de revistas y papel de periódico. Dado que la gran mayoría de este material se ha impreso, ya sea digitalmente o por medios más convencionales, tales como la litografía o el huecograbado, se reciclará como papel impreso o se someterá primero a un proceso de destintado.

En una modalidad de la invención, el sustrato fibroso se deriva de residuos posconsumo teñidos.

El papel reciclado para usar como sustrato fibroso para su uso en la invención se puede fabricar a partir de materiales 100 % reciclados o una mezcla de materiales reciclados que se mezclan con la pulpa virgen, aunque los materiales 100 % reciclados (generalmente) no son tan fuertes ni tan brillantes como los papeles hechos con estos últimos. El proceso de reciclaje de papel de desecho generalmente implica mezclar papel usado/viejo con agua y productos químicos para que se descomponga. Luego se corta y se calienta, lo que lo descompone aún más en hebras de celulosa. La mezcla resultante se llama pulpa. La pulpa se cuela a través de pantallas, que eliminan cualquier pegamento o plástico (especialmente del papel plastificado) que aún pueda estar presente en la mezcla, antes de que se limpie, se destinte, se blanquee y se mezcle con agua. Tal pulpa de papel es adecuada para usar en la fabricación de sustratos fibrosos para usar en la presente invención.

Grosor de la capa de recubrimiento

Las notables propiedades de barrera del caucho natural significan que el grosor de la capa de recubrimiento de la invención sobre el sustrato fibroso se puede reducir si se mantienen niveles aceptables de rendimiento, es decir, si se mantienen propiedades de barrera adecuadas para su uso en recipientes para productos alimenticios (por ejemplo, agua). Por consiguiente, en una modalidad de la presente invención, el grosor de la capa de recubrimiento sobre el sustrato fibroso está entre 10 pm y 2000 pm, como entre 20 pm y 1800 pm, 50 pm y 1500 pm, 1000 pm y 2000 pm, 100 pm y 1000 pm, 100 pm y 500 pm, 50 pm y 300 pm, 50 pm y 200 pm, o entre 50 pm y 100 pm.

Los expertos en la técnica apreciarán que el grosor sustancialmente uniforme significa que la desviación estándar del grosor del recubrimiento es inferior al 50 % del grosor medio, tal como inferior al 20 % del grosor medio.

Reducir el grosor de la capa de recubrimiento tiene varias ventajas, entre ellas que se requiere menos composición en la fabricación del sustrato fibroso recubierto de la invención. Además, una capa más delgada de composición de recubrimiento proporcionará un artículo que sufrirá una biodegradación más rápida cuando se composte, que tiene una vida media de biodegradación más baja.

El grosor del revestimiento de la botella de la invención se puede hacer mucho más fino que el grosor de las botellas de plástico convencionales (por ejemplo, una botella de PET - por ejemplo, 0,8 -1,0 mm).

Formas del sustrato

El sustrato fibroso recubierto de la invención tiene forma de botella. Otros recipientes incluyen una tina, un dispensador de jabón, una taza, un frasco, una lata.

El recubrimiento para uso en la invención cubre idealmente toda la superficie interior de la botella, con el fin de asegurar que cualquier parte de la botella que entre en contacto con alimentos tenga suficientes propiedades de barrera.

En una modalidad, la botella de la invención comprende además una etiqueta impresa. En una modalidad, la botella de la invención comprende además un tapón.

Los sustratos fibrosos también pueden adoptar otras formas, como láminas o rollos.

Dispersión acuosa de caucho

La presente invención proporciona un método para fabricar una botella biodegradable que comprende depositar una dispersión acuosa de caucho que comprende al menos un aditivo que promueve la biodegradación del caucho en al menos una superficie de la botella para formar una capa de recubrimiento.

En una modalidad del método de la invención, la dispersión acuosa de caucho comprende agua en una cantidad entre el 5 y el 25 % en peso en base al peso total de la composición, tal como entre el 8 y el 22 % en peso, el 10 y el 20 % en peso, el 12 y el 18 % en peso, el 14 y el 16 % en peso, o aproximadamente el 15 % en peso en base al peso total de la dispersión acuosa de caucho.

En una modalidad del método de la invención, la dispersión acuosa de caucho comprende caucho en una cantidad entre el 50 y el 90 % en peso, al menos un polisacárido en una cantidad entre el 2 y el 18 % en peso, y opcionalmente una cera emulsionante en una cantidad entre el 1 y el 4 % en peso y un aceite vegetal en una cantidad entre el 4 y el 14 % en peso en base al peso total de la dispersión acuosa de caucho. En una modalidad del método de la invención, la dispersión acuosa de caucho comprende caucho en una cantidad entre el 60 y el 70 % en peso, al menos un polisacárido en una cantidad entre el 6 y el 10 % en peso, y opcionalmente una cera emulsionante en una cantidad entre el 1,5 y el 2,5 % en peso y un aceite vegetal en una cantidad entre el 6 y el 8 % en peso en base al peso total de la dispersión acuosa de caucho.

En una modalidad, la dispersión acuosa de caucho para usar en el método de la invención comprende caucho en una cantidad de entre el 50 y el 90 % en peso en base al peso total de la dispersión acuosa de caucho, tal como entre el 60 y el 80 % en peso, el 65 y el 75 % en peso, el 65 y el 70 % en peso, o aproximadamente el 67 % en peso en base al peso total de la dispersión acuosa de caucho.

En una modalidad, la dispersión acuosa de caucho para usar en el método de la invención comprende al menos un polisacárido en una cantidad de entre el 2 y el 14 % en peso en base al peso total de la composición, tales como entre el 4 y el 12 % en peso, el 6 y el 10 % en peso, el 7 y el 9 % en peso, o aproximadamente el 8 % en peso en base al peso total de la dispersión acuosa de caucho. En una modalidad, la dispersión acuosa de caucho para usar en el método de la invención comprende que la metilcelulosa está presente en una cantidad de entre el 1 y el 7 % en peso en base al peso total de la composición, tales como entre el 2 y el 6 % en peso, el 3 y el 5 % en peso, o aproximadamente el 4 % en peso en base al peso total de la dispersión acuosa de caucho. En una modalidad, la dispersión acuosa de caucho para uso en el método de la invención comprende goma xantana en una cantidad de entre el 2 y el 6 % en peso, el 3 y el 5 % en peso, o aproximadamente el 4 % en peso en base al peso total de la dispersión acuosa de caucho.

Se apreciará que aunque el agua es el medio para preparar la dispersión acuosa de caucho para usar en el método de la invención, también pueden estar presentes otros solventes en la dispersión. Dichos otros solventes incluyen alcoholes, tales como el etanol, el propanol (por ejemplo, isopropanol) o el butanol, ácidos orgánicos tales como el ácido acético, el ácido propanónico, el ácido fórmico, el ácido benzoico, el ácido cítrico o el ácido láctico, o combinaciones de estos.

Método para fabricar una dispersión acuosa de caucho

La presente invención proporciona un método para fabricar una botella biodegradable que comprende depositar una suspensión acuosa de caucho que comprende al menos un aditivo que promueve la biodegradación del caucho en al menos una superficie de la botella para formar una capa de recubrimiento. La suspensión acuosa de caucho para usar en el método de la invención se puede hacer a su vez en un método que comprende las etapas de dispersar en agua al menos un aditivo que promueva la biodegradación del caucho, agregar caucho a la dispersión y agitar. En las modalidades del método de la invención donde la dispersión acuosa de caucho comprende componentes adicionales, por ejemplo, componentes que mejoran la estabilidad coloidal de la dispersión acuosa de caucho (por ejemplo, una cera), estos componentes adicionales se pueden agregar, en el método para preparar la suspensión acuosa de caucho, ya sea con o después de la adición de al menos un aditivo que promueve la biodegradación del caucho. Estos componentes de adición se añaden preferentemente antes de la adición de caucho a la dispersión acuosa. Por ejemplo, se pueden añadir a la dispersión cera emulsionante y un aceite vegetal con al menos un aditivo.

El método para preparar la suspensión acuosa de caucho puede implicar además la etapa de calentar y agitar la dispersión acuosa de caucho después de la adición de al menos un aditivo y cualquier componente adicional. Por ejemplo, la dispersión se puede calentar a al menos 40 °C, como al menos 50 °C, al menos 60 °C, al menos 70 °C, al menos 80 °C, o al menos 90 °C.

Método de recubrimiento de un sustrato fibroso

El método de la presente invención consiste en recubrir el sustrato fibroso de la botella biodegradable con una composición que comprende un caucho y al menos un aditivo que favorece la biodegradación del caucho. El método de la invención comprende las etapas de proporcionar una botella biodegradable que comprende un sustrato fibroso con al menos una superficie, al depositar una dispersión acuosa de caucho que comprende al menos un aditivo que promueve la biodegradación del caucho sobre al menos una superficie del sustrato fibroso para formar una capa de recubrimiento, luego secar el sustrato fibroso y la capa de recubrimiento.

Las técnicas para pulverizar dispersiones acuosas son conocidas en la técnica. En una modalidad del método de la invención, se usa la pulverización asistida por aire comprimido. La técnica de pulverización que se emplea se puede seleccionar en dependencia de la forma del sustrato fibroso a recubrir. Por ejemplo, se puede usar una técnica de pulverización asistida por aire comprimido. Se puede emplear una tobera de 350° para asegurar que se aplica una capa de recubrimiento a la superficie completa del interior de la botella.

También se pueden emplear técnicas alternativas para recubrir la dispersión acuosa de caucho para uso en la invención sobre un sustrato fibroso. Por ejemplo, en una modalidad del método de la invención, la dispersión acuosa de caucho se recubre sobre el sustrato fibroso al poner en contacto el sustrato fibroso con la dispersión acuosa de caucho en la fase líquida a granel. Por ejemplo, una modalidad del método de la invención comprende llenar la botella con la dispersión acuosa de caucho de la invención, de modo que cubra toda la superficie interior de la botella. A continuación, se elimina el exceso de dispersión acuosa de caucho de la botella por inversión de la botella y vertimiento de la dispersión, lo que deja una fina película del recubrimiento sobre toda la superficie interior de la botella de la invención.

Una vez que la dispersión acuosa de caucho ha recubierto el sustrato fibroso, el sustrato fibroso y la capa de recubrimiento se secan. Aunque el secado se puede realizar en condiciones ambientales, el sustrato fibroso y el recubrimiento también se pueden secar mediante calentamiento. Por ejemplo, en una modalidad de la invención, el método comprende además calentar el sustrato fibroso y la capa de recubrimiento a al menos 50 °C, a 80 °C, al menos 100 °C, al menos 150 °C, al menos 180 °C, al menos, o al menos 200 °C. El calentamiento se puede realizar durante un máximo de 120 segundos, hasta 80 segundos, hasta 60 segundos, hasta 30 segundos, hasta 15 segundos, o hasta 10 segundos.

Pretratamiento de la dispersión acuosa de caucho

Para garantizar que el recubrimiento del sustrato fibroso esté esterilizado y, por lo tanto, adecuado para entrar en contacto con alimentos y/o productos de cuidado personal, la dispersión acuosa de caucho para uso en la invención se puede someter a un pretratamiento antes de que se pulverice sobre la superficie del sustrato fibroso.

En una modalidad del método de la invención, la dispersión acuosa de caucho se filtra a través de un filtro de malla fina, que elimina cualquier partícula contaminante. Por ejemplo, la dispersión acuosa de caucho se puede filtrar a través de una malla con un diámetro de malla de hasta 1 mm, como 0,5 mm, 0,25 mm, 0,125 mm, 0,074 mm, 0,044 mm o 0,002 mm. En una modalidad de la invención, la dispersión acuosa de caucho se filtra a través de al menos un filtro de malla fina, como al menos dos, al menos tres, al menos cuatro, al menos cinco, al menos seis o, al menos diez filtros de malla fina.

En una modalidad del método de la invención, el pretratamiento de la dispersión acuosa de caucho implica exponer la dispersión a la irradiación, para matar cualquier microorganismo presente, como bacterias u hongos. En una modalidad preferida del método de la invención, la dispersión acuosa de caucho se irradia con radiación UV desde una fuente de radiación UV adecuada. Esta técnica puede incluir el uso de irradiación germicida ultravioleta (UVGI), una técnica que se conoce en la técnica de la purificación de alimentos, agua y aire. UVGI implica irradiar microorganismos con luz ultravioleta de longitud de onda corta (UV-C).

Los expertos en la técnica apreciarán que se pueden usar diferentes fuentes de irradiación para esterilizar la dispersión acuosa de caucho para su uso en la invención, que incluye la radiación ionizante, tales como rayos gamma, rayos X, o haz de electrones, mediante el uso de fuentes de radiación adecuadas.

En una modalidad del método de la invención, la dispersión acuosa de caucho se expone a múltiples fuentes de radiación, por ejemplo, al menos dos, al menos tres, al menos cuatro, al menos seis o al menos diez fuentes de radiación. En una modalidad del método de la invención, la dispersión acuosa de caucho se expone a al menos cuatro fuentes de radiación UV.

En una modalidad del método de la invención, la dispersión acuosa de caucho se filtra a través de al menos un filtro de malla fina, tal como dos filtros de malla fina y se expone a al menos una fuente de radiación UV, tales como cuatro fuentes de irradiación UV.

Método para fabricar un recipiente fibroso para usar con la invención

La siguiente descripción se refiere a la fabricación de artículos fibrosos moldeados a partir de pulpa de papel. Sin embargo, las botellas hechas de materiales alternativos y los métodos para fabricarlas también están dentro del alcance de la invención.

Un método para producir artículos de papel moldeados a partir de pulpa de papel consiste en formar una suspensión acuosa de fibras de papel, y depositar dichas fibras de papel en un molde tamizado, en donde el molde puede comprender pequeñas perforaciones para permitir que se elimine el agua de la pulpa. A continuación, se puede aplicar aspiración de modo que las fibras formen una estera de fibras que comience a desarrollar su resistencia. Después de esta etapa, la preforma que se moldea normalmente alcanza un 50 % en peso de sólidos. A continuación, la preforma que se moldea se seca por completo en un molde calentado o en un horno.

Se proporcionan las etapas de fabricación que se pueden usar en la producción de productos de pulpa de papel: 1. Mezclado: se remoja la materia prima en agua y se mezcla hasta lograr la consistencia de pulpa que se desea. Se pueden introducir aditivos, tales como agentes de encolado o cargas comúnmente que se usan también en la industria papelera.

2. La formación de la pieza de pulpa se conforma a la forma mediante herramientas que se diseñan a medida. Las herramientas consisten en una red metálica que se sostiene por un molde perforado. La máquina se sumerge en la lechada y el agua se extrae a través de la malla metálica mediante la aplicación de aspiración. La succión ayuda a unir las fibras.

3. Secado: A continuación, la preforma que se moldea se seca en un horno.

4. Recorte e inspección de calidad: los bordes que sobresalen se recortan y todos los restos o productos rechazados se devuelven a la mezcla de pulpa y se vuelven a usar. Para productos especiales, las piezas que se producen se pueden sufrir algunos procesos adicionales, tales como gofrado o los tratamientos especiales.

En la técnica se conocen varios métodos alternativos para fabricar recipientes fibrosos.

Etapas adicionales en el método para fabricar una botella de la invención

Una vez recubierta, los expertos en la técnica apreciarán que se pueden realizar etapas adicionales con el fin de preparar la botella para su uso. Dichas etapas incluyen la impresión, por ejemplo, la impresión digital de una imagen en el exterior de la botella. En una modalidad de la invención, el método para fabricar una botella implica además la etapa de serigrafía. En el método, la botella se coloca sobre rodillos y, por lo tanto, la serigrafía se puede realizar uniformemente en cada botella, en un método que es a la vez rápido y económico.

El método para fabricar las botellas de la invención también puede comprender el recorte y la inspección de calidad, en donde se recortan los bordes sobresalientes del recipiente. Los desechos o productos rechazados se pueden devolver a la mezcla de pulpa y se vuelven a usar.

El método para fabricar las botellas de la invención también puede comprender el gofrado y otros tratamientos especiales. Por ejemplo, el método puede comprender el uso de un molde con un logotipo en relieve, de modo que cuando se forma la botella en el molde, se forma un logotipo en relieve de forma complementaria en la botella. El relieve del logotipo en el molde puede tener la forma de una protuberancia, de manera que el logotipo complementario de la botella tenga la forma de una hendidura. Alternativamente, el relieve del logotipo en el molde puede tener la forma de una hendidura, de modo que el logotipo complementario de la botella tenga la forma de una protuberancia.

Además, el método para fabricar la botella de la invención también puede comprender la etapa de agregar una tapa a la botella. En la técnica se conocen diferentes métodos de tapado y son aplicables a la presente invención.

Una vez listas, las botellas de la invención se pueden transportar mediante el uso de materiales biodegradables. Por ejemplo, las botellas se pueden envasar en cajas de cartón, por ejemplo, 6, 12, 18 o 24 botellas por caja, y las cajas se pueden asegurar con cordel. Como los materiales que se usan en el proceso de transporte también son biodegradables, se pueden usar en la fabricación de las botellas de la invención.

Ejemplos

Ejemplo 1: Preparación de una dispersión acuosa de caucho de la invención

Los siguientes componentes se usaron en la preparación de la dispersión acuosa de caucho de la invención.

MATERIAL %

Primero se prepara una dispersión de metilcelulosa y goma xantana en un aceite vegetal, luego se agita la mezcla para producir una dispersión. La dispersión se mezcla con agua destilada y se calienta. Se añade la cera emulsionante y se mezcla la dispersión hasta que se disuelve la cera. A continuación, se añade la mezcla de caucho natural a la dispersión y se agita la dispersión. La dispersión acuosa de caucho está ahora lista para su aplicación a un sustrato fibroso. En este estado (y cuando se mantiene en un recipiente hermético), la dispersión acuosa de caucho puede durar hasta tres meses sin que se estropee (es decir, sin sufrir una separación de fases).

Ejemplo 2: Aplicación de la dispersión acuosa de caucho de la invención a un sustrato fibroso

Con referencia a la figura 1, hay un sistema 1 para recubrir la pared interior de un recipiente, tal como una botella 3, con el revestimiento descrito en la presente descripción. En este ejemplo, el sustrato fibroso al que se aplica una capa de la composición de la invención es una botella biodegradable 3, por ejemplo, una botella hecha de fibras de papel (es decir, celulósicas). La dispersión acuosa de caucho de la presente invención crea un revestimiento biodegradable para la botella biodegradable, dicho revestimiento proporciona una barrera al oxígeno y a la humedad. Una vez recubierta con dicho revestimiento, la botella de papel 3 es apta para almacenar alimentos y productos de aseo y limpieza personal.

Los expertos en la técnica apreciarán que la metodología descrita se podría usar para recubrir otros sustratos fibrosos con una capa de la composición de la invención.

La dispersión acuosa de caucho (por ejemplo, del ejemplo 1) se introduce en un depósito de revestimiento 5 y se presuriza. Durante la aplicación de la composición al sustrato fibroso, la dispersión acuosa de caucho fluye desde el almacén del revestimiento y a través de un sistema de filtración y esterilización del revestimiento 7. El proceso de filtración consta de dos fases de filtros de malla fina 9, 11 que garantizan que no entren contaminantes en la dispersión acuosa de caucho final que se aplicará a la botella 3. Además, la dispersión acuosa de caucho se expone a una serie de luces ultravioleta (UV) 13 que matan todas las bacterias, mohos, y hongos que puedan estar presentes en la dispersión acuosa de caucho, de manera que el revestimiento de la botella biodegradable 3 es estéril.

El sistema 1 está asociado con un sistema de aire comprimido 15, que pasa por un sistema de filtración similar 7. Esto asegura que tanto el aire comprimido como la solución de revestimiento estén libres de cualquier contaminante que pueda poner en peligro la integridad del empaque y su contenido. A continuación, el aire comprimido y la mezcla de revestimiento se combinan a través de una válvula de combinación 17 y están listos para su aplicación.

El aplicador 19 consta de una entrada de línea (que contiene el revestimiento y el aire comprimido), un sistema de gatillo 21 y una tobera de pulverización de 350° 23. Se puede usar de forma manual o automatizada mediante un sencillo sistema de temporizador y palanca. La tobera de pulverización de 350° 23 asegura que la composición acuosa de caucho de la invención se aplique a la totalidad de la superficie interna de la botella 3.

Una vez que el interior de la botella 3 está recubierto con la dispersión acuosa de caucho, el agua de la dispersión acuosa de caucho se introduce en el papel y se seca. Por lo tanto, queda una fina capa de revestimiento en el interior de la botella 3. La botella 3 se puede secar bajo condiciones ambientales, o puede entrar en un horno transportador durante 10-12 segundos a 180 °C para permitir que el revestimiento se seque más rápido.

Una vez seco, el interior del envase queda completamente sellado y hermético. Esto nos permite utilizar la botella como lo haría con un envase convencional derivado de productos petroquímicos (por ejemplo, PET).

Claims

REIVINDICACIONES

i. Una botella biodegradable que comprende una capa estructural, en donde la capa estructural comprende un sustrato fibroso que comprende al menos una superficie, en donde la al menos una superficie comprende una capa de recubrimiento, en donde el recubrimiento comprende un caucho y al menos un aditivo que promueve la biodegradación del caucho.
2. La botella biodegradable de la reivindicación 1, en donde el caucho tiene una baja densidad de reticulación o

no está reticulado; y/o

en donde el caucho es caucho natural, tal como caucho natural derivado del guayule sin vulcanizar.
3. La botella biodegradable de las reivindicaciones 1 o 2, en donde el al menos un aditivo que promueve la biodegradación comprende un polisacárido, tal como en donde el polisacárido se selecciona de un grupo que comprende celulosa, un derivado de celulosa tal como la metilcelulosa, la goma xantana, un almidón tal como la amilosa o la amilopectina, la hemicelulosa, el glucógeno, la pectina o sus combinaciones; y/o en donde el al menos un aditivo que promueve la biodegradación comprende la metilcelulosa, la goma xantana o una combinación de estas; y/o

en donde el recubrimiento comprende además un agente emulsionante.
4. La botella biodegradable de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el recubrimiento comprende además al menos una cera; opcionalmente en donde la al menos una cera se selecciona del grupo que comprende ceras animales tales como cera de abejas, ceras vegetales tales como cera de bálsamo de arroz, ceras vegetales o animales modificadas, o combinaciones de estas; y/o

en donde la al menos una cera es cera emulsionante.
5. La botella biodegradable de las reivindicaciones 1 a 4, en donde el recubrimiento comprende además un aceite vegetal; y/o

en donde todos los componentes del recubrimiento son aptos para alimentos; y/o

en donde el caucho está presente en el recubrimiento en una cantidad entre el 65 al 95 % en peso en base al peso total de la composición, tal como entre el 70 y el 90 % en peso, el 75 y el 85 % en peso, el 78 y el 82 % en peso, o aproximadamente el 80 % en peso en base al peso total de la composición; y/o

en donde el al menos un aditivo que promueve la biodegradación del caucho está presente en el recubrimiento en una cantidad entre el 2 y el 18 % en peso en base al peso total de la composición, tal como entre el 4 y el 16 % en peso, el 6 y el 14 % en peso, el 8 y el 12 % en peso, o aproximadamente el 10 % en peso en base en el peso total de la composición; y/o

en donde la metilcelulosa está presente en el recubrimiento en una cantidad entre el 1 y el 9 % en peso en base al peso total de la composición, tal como entre el 2 y el 8 % en peso, el 3 y el 7 % en peso, el 4 y el 6 % en peso, o aproximadamente el 5 %
en peso en base al peso total de la composición; y/o

en donde la goma xantana está presente en el recubrimiento en una cantidad entre el 1 y el 9 % en peso en base al peso total de la composición, tal como entre el 2 y el 8 % en peso, el 3 y el 7 % en peso, el 4 y el 6 % en peso, o aproximadamente el 5 %
en peso en base al peso total de la composición.
6. La botella biodegradable de las reivindicaciones 1 a 5, en donde un agente emulsionante está presente en el recubrimiento en una cantidad de entre el 1 y el 4 % en peso en base al peso total de la composición, tal como entre el 1,5 y el 3,5 % en peso, el 2,0 y el 3,0 % en peso, o aproximadamente el 2,5 % en peso en base al peso total de la composición; opcionalmente en donde el agente emulsionante es cera emulsionante.
7. La botella biodegradable de las reivindicaciones 1 a 6, en donde el aceite vegetal está presente en el recubrimiento en una cantidad entre el 4 y el 14 % en peso en base al peso total de la composición, tal como entre el 5 y el 13 % en peso, el 6 y el 12 % en peso, el 7 y el 11 % en peso, el 8 y el 10 % en peso, o aproximadamente el 9 % en peso en base al peso total de la composición; y/o

en donde el sustrato fibroso comprende fibras de caña de azúcar, fibras de madera tales como fibras de papel o bambú, o combinaciones de estas; y/o

en donde el sustrato fibroso comprende fibras de papel; y/o

en donde la capa de recubrimiento tiene un grosor sustancialmente uniforme; y/o

en donde el grosor de la capa de recubrimiento está entre 10 pm y 2000 pm, tal como entre 20 pm y 1800 pm, 50 pm y 1500 pm, 1000 pm y 2000 pm, 100 pm y 1000 pm, 100 pm y 500 pm, 50 pm y 300 pm, 50 pm y 200 pm, o entre 50 pm y 100 pm; y/o

en donde la capa de recubrimiento cubre completamente la superficie interior de la botella; y/o

comprende además una tapa.
8. Un método para fabricar la botella biodegradable de las reivindicaciones 1-7, que comprende: a) proporcionar una botella biodegradable con al menos una superficie;

b) depositar una dispersión acuosa de caucho que comprende un caucho y al menos un aditivo que promueve la biodegradación del caucho sobre la al menos una superficie para formar una capa de recubrimiento; y

c) secar la botella biodegradable y la capa de recubrimiento.
9. El método de la reivindicación 8, en donde b) comprende pulverizar la dispersión acuosa de caucho; y/o en donde antes de b), el método comprende además:

filtrar la dispersión acuosa de caucho, tal como en donde la dispersión acuosa de caucho se filtra entre al menos un filtro de malla fina, tal como al menos dos, al menos tres o al menos cinco filtros de malla fina.
10. El método de las reivindicaciones 8 o 9, en donde antes de b), el método comprende además:

exponer la dispersión acuosa de caucho a una fuente de irradiación; opcionalmente

en donde la fuente de irradiación es radiación ultravioleta (UV), tal como UV-C como se usa en la irradiación germicida ultravioleta (UVGI).
11. El método de las reivindicaciones 8 a 10, en donde b) usa un sistema de aire comprimido.
12. El método de las reivindicaciones 8 a 11, en donde c) comprende calentar la botella biodegradable;

opcionalmente en donde el calentamiento se realiza al menos a 50 °C, tal como a 80 °C, al menos a 100 °C, al menos a 150 °C, al menos a 180 °C o al menos a 200 °C; y/o

en donde el calentamiento se realiza durante hasta 120 segundos, tal como hasta 80 segundos, hasta 60 segundos, hasta 30 segundos, hasta 15 segundos o hasta 10 segundos.
13. El método de la reivindicación 8 a 12, en donde la al menos una superficie de b) es toda la superficie interior de la botella biodegradable; y/o

en donde b) comprende pulverizar mediante el uso de una tobera de pulverización de 350°; y/o que comprende además:

colocar una tapa en la botella biodegradable.
14. El método de las reivindicaciones 8 a 13, en donde la botella biodegradable se fabrica al:

a) introducir una suspensión de fibras en un molde;

b) aplicar aspiración; y

c) desmoldar la botella biodegradable.
15. El método de la reivindicación 14, que comprende además después de c):

secar la botella biodegradable; y/o

que comprende además después de c):

inspección de calidad y recorte; y/o

en donde el molde comprende perforaciones; y/o

en donde a) comprende:

estirar la suspensión de fibras en el molde mediante la aplicación de aspiración; y/o en donde las fibras son fibras de madera, tales como fibras de bambú o fibras de papel, fibras de caña de azúcar o una combinación de estas.