ES2963042T3 - Películas que incluyen una capa soluble en agua y un recubrimiento orgánico depositado por vapor - Google Patents

Películas que incluyen una capa soluble en agua y un recubrimiento orgánico depositado por vapor Download PDF

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Abstract

Se describen películas que incluyen una capa soluble en agua y un recubrimiento orgánico depositado en fase de vapor. Las películas pueden incluir opcionalmente además una capa inorgánica depositada por vapor. Las películas exhiben propiedades de barrera mejoradas. La película puede incluir un material polimérico soluble en agua y un recubrimiento orgánico depositado en fase de vapor que comprende un polímero de poli(p-xilileno). También puede comprender una capa intermedia de óxido metálico. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Películas que incluyen una capa soluble en agua y un recubrimiento orgánico depositado por vapor
Campo técnico
La presente descripción se refiere de forma general a películas que incluyen una capa soluble en agua y un recubrimiento orgánico depositado por vapor.
Antecedentes
Las películas poliméricas que incluyen componentes solubles en agua son útiles en la construcción de diversos artículos y envases. Por ejemplo, dichas películas poliméricas pueden utilizarse en productos de salud e higiene, incluidos pañales desechables y pantalones de entrenamiento, artículos para la incontinencia y productos para el cuidado femenino (por ejemplo, compresas y forros), en productos médicos tales como bolsas para fluidos corporales y/o desechos (por ejemplo, bolsas de ostomía), y en otros productos domésticos tales como bolsas de basura, bolsas de lavandería, forros de cestas, etc. Dichas películas poliméricas también pueden utilizarse para formar envases para una variedad de compuestos. Por ejemplo, las películas poliméricas pueden conformarse de forma ventajosa en envases para detergentes, productos agroquímicos, productos químicos para el tratamiento del agua, productos de limpieza naturales que contienen bacterias/microbios, colorantes, alimentos, artículos de lavandería, bordados, artículos de belleza, productos para el cuidado personal, productos para el afeitado, productos para el cuidado de la salud y productos farmacéuticos. El envase puede simplificar la dispersión, el vertido, la disolución y/o la dosificación del contenido dentro del envase al eliminar la necesidad de medir el contenido, manipular directamente el contenido o dispensar el contenido. Un ejemplo de un tipo específico de envase formado de forma ventajosa a partir de una película polimérica soluble en agua es un artículo de dosis unitaria soluble. Los artículos de dosis unitaria solubles son útiles para facilitar el suministro de cantidades predeterminadas de una o más composiciones, tales como detergentes de limpieza, contenidos dentro del artículo. Los envases solubles también pueden ser útiles para resolver algunos de los problemas relacionados con la aparición de basura en las vías fluviales y los océanos. Por ejemplo, la mayoría de los envases hechos de películas solubles no dejarían basura en las vías fluviales o los océanos, porque el envase eventualmente se disolvería y el polímero restante se biodegradaría. Sin embargo, las películas poliméricas conocidas que incluyen un componente soluble en agua adolecen de una serie de desventajas, incluida la migración de compuestos y elementos a través de las películas. Además, el agua que incide en el paquete antes del contacto previsto, como el de las manos mojadas durante la manipulación, puede dañar o debilitar el paquete causando fugas no previstas. Dichos perjuicios pueden limitar el contenido y la usabilidad de los artículos y envases formados a partir de las películas poliméricas. En el documento WO2016/132859 se describe una película que comprende un polímero de poli(p-xilileno)
Resumen
Según la invención, una película incluye una capa de material polimérico soluble en agua y un recubrimiento depositado por vapor unido a al menos una superficie de la capa de material polimérico soluble en agua, donde la película es dispersable en agua. El recubrimiento depositado por vapor incluye un polímero de poli(p-xilileno).
Según otra realización, una película incluye una capa de alcohol polivinílico soluble en agua y un recubrimiento depositado en vapor unido a una superficie primaria de la capa de alcohol polivinílico. El recubrimiento depositado por vapor incluye polímero de poli(cloro-p-xilileno) y el recubrimiento depositado por vapor tiene un espesor de aproximadamente 25 nanómetros a aproximadamente 500 nanómetros. La película tiene un espesor de aproximadamente 76 micrómetros y presenta una velocidad de transmisión de vapor de agua de aproximadamente 62 g/(m2 · día) [4 g/(100 in2 · día)] a aproximadamente 93 g/(m2 · día) [6 g/(100 in2 · día)] cuando se mide según la ASTM F-1249.
Según otra realización, una película incluye una capa de alcohol polivinílico soluble en agua y un recubrimiento depositado en vapor unido a una superficie primaria de la capa de alcohol polivinílico. El recubrimiento depositado por vapor incluye polímero de poli(cloro-p-xilileno) y el recubrimiento depositado por vapor tiene un espesor de aproximadamente 25 nanómetros a aproximadamente 500 nanómetros. La película tiene un espesor de aproximadamente 76 micrómetros y presenta una velocidad de transmisión de oxígeno de aproximadamente 124 cc/(m2 · día) [8 cc/(100 in2 · día)] a aproximadamente 279 cc/(m2 · día) [18 cc/(100 in2 · día)] cuando se mide según la ASTM D-3985 y F-1927.
Según otra realización, un método para formar una película incluye proporcionar una capa de material polimérico soluble en agua y depositar vapor por vapor de un recubrimiento orgánico a al menos una superficie de la capa de material polimérico soluble en agua. El recubrimiento orgánico incluye un polímero de poli(p-xilileno).
Según otra realización, una película incluye una capa de material polimérico soluble en agua, un recubrimiento inorgánico depositado por vapor unido a al menos una superficie de la capa de material polimérico soluble en agua y un recubrimiento orgánico depositado por vapor unido al recubrimiento inorgánico depositado por vapor. El recubrimiento inorgánico depositado por vapor incluye un óxido de metal. El recubrimiento orgánico depositado por vapor incluye un polímero de poli(p-xilileno).
Según otra realización, una película incluye una capa de alcohol polivinílico soluble en agua, un recubrimiento inorgánico depositado por vapor unido a al menos una superficie de la capa de alcohol polivinílico soluble en agua y un recubrimiento orgánico depositado por vapor unido a una superficie del recubrimiento inorgánico depositado por vapor. El recubrimiento inorgánico depositado por vapor incluye un óxido de metal y tiene un espesor de aproximadamente 2 nanómetros a aproximadamente 1000 nanómetros. El recubrimiento orgánico depositado por vapor incluye polímero de poli(cloro-p-xilileno) y tiene un espesor de aproximadamente 25 nanómetros a aproximadamente 500 nanómetros. La película tiene un espesor de aproximadamente 76 micrómetros y presenta una velocidad de transmisión de vapor de agua de aproximadamente 15,5 g/(m2 · día) [1 g/(100 in2 · día)] a aproximadamente 93 g/(m2 · día) [6 g/(100 in2 · día)] cuando se mide según la ASTM F-1249.
Según otra realización, una película incluye una capa de alcohol polivinílico soluble en agua, un recubrimiento inorgánico depositado por vapor unido a al menos una superficie de la capa de alcohol polivinílico soluble en agua y un recubrimiento orgánico depositado por vapor unido a una superficie del recubrimiento inorgánico depositado por vapor. El recubrimiento inorgánico depositado por vapor incluye un óxido de metal y tiene un espesor de aproximadamente 2 nanómetros a aproximadamente 1000 nanómetros. El recubrimiento orgánico depositado por vapor incluye polímero de poli(cloro-p-xilileno) y tiene un espesor de aproximadamente 25 nanómetros a aproximadamente 500 nanómetros. La película tiene un espesor de aproximadamente 76 micrómetros y presenta una velocidad de transmisión de oxígeno de aproximadamente 77,5 cc/(m2 · día) [5 cc/(100 in2 · día)] a aproximadamente 232,5 cc/(m2 · día) [15 cc/(100 in2 · día)] cuando se mide según la ASTM D-3985 y F-1927.
Según otra realización, un método para formar una película incluye proporcionar una capa de material polimérico soluble en agua, depositar vapor un recubrimiento inorgánico a al menos una superficie de la capa de material polimérico soluble en agua, y aplicar mediante deposición por vapor un recubrimiento orgánico sobre la superficie del recubrimiento inorgánico. El recubrimiento inorgánico incluye un óxido de metal. El recubrimiento orgánico incluye un polímero de poli(p-xilileno).
Breve descripción de los dibujos
La Figura 1 representa una vista en sección transversal de una película según una realización.
La Figura 2 representa una vista en sección transversal de una película según otra realización.
La Figura 3 es una micrografía que ilustra un recubrimiento inorgánico depositado por vapor que tiene una pluralidad de microfracturas.
La Figura 4 es una micrografía que ilustra un recubrimiento inorgánico depositado por vapor que tiene una pluralidad de microfracturas, recubiertas en la parte superior con un recubrimiento orgánico.
La Figura 5A ilustra una vista superior de un artículo de dosis unitaria que tiene una parte superior plana, una parte inferior redondeada y un compartimiento según un ejemplo.
La Figura 5B ilustra una vista lateral del artículo de dosis unitaria de la Figura 5A.
La Figura 5C ilustra una vista de extremo del artículo de dosis unitaria de la Figura 5A.
La Figura 5D ilustra una vista de extremo en sección transversal del artículo de dosis unitaria de la Figura 5A.
La Figura 6A ilustra una vista superior de un artículo de dosis unitaria que tiene una parte superior redondeada, una parte inferior redondeada y un compartimiento según un ejemplo.
La Figura 6B ilustra una vista lateral del artículo de dosis unitaria de la Figura 6A.
La Figura 6C ilustra una vista de extremo del artículo de dosis unitaria de la Figura 6A.
La Figura 6D ilustra una vista de extremo en sección transversal del artículo de dosis unitaria de la Figura 6A.
La Figura 7A ilustra una vista superior de un artículo de dosis unitaria soluble ilustrativo que tiene una parte superior redondeada, una parte inferior redondeada y dos compartimentos superpuestos según una realización.
La Figura 7B ilustra una vista lateral del artículo de dosis unitaria de la Figura 7A.
La Figura 7C ilustra una vista de extremo del artículo de dosis unitaria de la Figura 7A.
La Figura 7D ilustra una vista de extremo en sección transversal del artículo de dosis unitaria de la Figura 7A.
La Figura 8A ilustra un artículo de dosis unitaria soluble ilustrativo que tiene una parte superior redondeada, una parte inferior plana y dos compartimentos uno al lado del otro según una realización.
La Figura 8B ilustra una vista lateral del artículo de dosis unitaria de la Figura 8A.
La Figura 8C ilustra una vista de extremo del artículo de dosis unitaria de la Figura 8A.
La Figura 8D ilustra una vista de extremo en sección transversal del artículo de dosis unitaria de la Figura 8A.
La Figura 9A ilustra un artículo de dosis unitaria soluble que tiene una parte superior redondeada, una parte inferior redondeada y dos compartimentos uno al lado del otro más pequeños, superponiéndose cada uno de los cuales a un compartimento inferior más grande según un ejemplo.
La Figura 9B ilustra una vista lateral del artículo de dosis unitaria de la Figura 9A.
La Figura 9C ilustra una vista de extremo del artículo de dosis unitaria de la Figura 9A.
La Figura 9D ilustra una vista de extremo en sección transversal del artículo de dosis unitaria de la Figura 9A.
Descripción detallada
Una película según la invención se define en las reivindicaciones adjuntas.
Definiciones
Como se utiliza en la presente descripción, cuando el término “ aproximadamente” modifica un valor determinado, el término se refiere a un intervalo igual al valor determinado, más/menos veinte por ciento (+/- 20 %). Para cualquiera de las realizaciones descritas en la presente descripción, cualquier descripción de un valor determinado, en diversas realizaciones alternativas, también puede entenderse como una descripción de un intervalo igual a aproximadamente ese valor determinado (es decir, /- 20 %).
Como se utiliza en la presente descripción, cuando el término “ aproximadamente” modifica un valor determinado, el término se refiere a un intervalo igual al valor determinado, más/menos quince por ciento (+/- 15 %). Para cualquiera de las realizaciones descritas en la presente descripción, cualquier descripción de un valor determinado, en diversas realizaciones alternativas, también puede entenderse como una descripción de un intervalo igual a aproximadamente ese valor determinado (es decir, /- 15 %).
Como se utiliza en la presente descripción, cuando el término “ casi” modifica a un valor determinado, el término se refiere a un intervalo igual al determinado valor, más/menos cinco por ciento (+/- 5 %). Para cualquiera de las realizaciones descritas en la presente descripción, cualquier descripción de un valor determinado, en diversas realizaciones alternativas, también puede entenderse como una descripción de un intervalo igual a aproximadamente ese valor determinado (es decir, /- 5 %).
Como se utiliza en la presente descripción, cuando el término “ sustancialmente” modifica a un valor determinado, el término se refiere a un intervalo igual al valor determinado, más/menos diez por ciento (+/- 10 %). Para cualquiera de las realizaciones descritas en la presente descripción, cualquier descripción de un valor determinado, en diversas realizaciones alternativas, también puede entenderse como una descripción de un intervalo igual a aproximadamente ese valor determinado (es decir, /- 10 %).
Como se utiliza en la presente descripción, el término “ copolímero” significa un polímero formado a partir de dos o más tipos de unidades monoméricas que se repiten. El término “ copolímero” , como se utiliza en la presente descripción, abarca además terpolímeros, tales como terpolímeros que tienen una distribución de unidades monoméricas de alcohol vinílico, unidades monoméricas de acetato de vinilo y unidades monoméricas de butenodiol. Si el copolímero se hidroliza prácticamente por completo, puede no haber presente sustancialmente ninguna unidad monomérica de acetato de vinilo.
Películas que incluyen una capa soluble en agua y un recubrimiento orgánico depositado por vapor
Como se describirá en la presente descripción, se describen películas que incluyen una capa soluble en agua y un recubrimiento orgánico depositado por vapor. Como ejemplo, una vista transversal de una película ilustrativo se representa en la Figura 1. Como se ilustra en la Figura 1, una película 100 puede incluir una capa 105 soluble en agua formada por un material polimérico soluble en agua y un recubrimiento orgánico 115 depositado por vapor unido a una superficie de la capa 105 soluble en agua.
Como puede apreciarse, las películas descritas en la presente descripción pueden tener muchas variaciones. Por ejemplo, una película puede incluir un recubrimiento orgánico depositado por vapor sobre solo una superficie de la capa soluble en agua como se ilustra en la Figura 1 o puede tener un recubrimiento orgánico depositado por vapor sobre ambas superficies de la capa soluble en agua en determinadas realizaciones (no ilustrada).
En determinadas realizaciones, una película puede incluir adicionalmente una o más capas intermedias entre la capa soluble en agua y el recubrimiento orgánico depositado por vapor. Por ejemplo, la película 200, representada en la Figura 2, incluye una capa soluble en agua 205, un recubrimiento inorgánico 210 depositado por vapor unido a una superficie de la capa soluble en agua 205 y un recubrimiento orgánico 215 depositado por vapor unido al recubrimiento inorgánico 210 depositado por vapor. Como puede apreciarse, en otras realizaciones, ambas superficies de la capa soluble en agua pueden incluir un recubrimiento inorgánico depositado por vapor y un recubrimiento orgánico depositado por vapor o pueden incluir solo uno de un recubrimiento inorgánico depositado por vapor y un recubrimiento orgánico depositado por vapor. Pueden incluirse además capas intermedias adicionales, o capas de recubrimiento adicionales, tales como capas de marcas distintivas, en determinadas realizaciones. Como puede apreciarse adicionalmente, el orden de las capas también puede variar. Por ejemplo, un recubrimiento orgánico depositado por vapor puede unirse a una superficie de la capa soluble en agua y un recubrimiento inorgánico depositado por vapor puede unirse al recubrimiento orgánico depositado por vapor.
En determinadas realizaciones, pueden depositarse por vapor múltiples recubrimientos. Por ejemplo, en determinadas realizaciones, una película puede incluir una capa soluble en agua y múltiples capas de recubrimiento orgánico depositadas por vapor.
En determinadas realizaciones, una película puede incluir más de una capa soluble en agua. Por ejemplo, una película, como se describe en la presente descripción, puede incluir dos capas solubles en agua, tres capas solubles en agua, cinco capas solubles en agua o más capas solubles en agua en determinadas realizaciones.
Recubrimiento orgánico depositado por vapor
La aplicación de un recubrimiento orgánico depositado por vapor puede mejorar las propiedades y el rendimiento de una película de numerosas formas. Por ejemplo, las películas que incluyen un recubrimiento orgánico depositado por vapor pueden presentar propiedades químicas y físicas deseables que incluyen propiedades de barrera mejoradas, tiempos de disolución controlados y menor pegajosidad. Estas propiedades mejoradas pueden hacer que dichas películas sean útiles para la formación de productos formados de forma típica a partir de películas solubles en agua no recubiertas, incluidos artículos solubles en agua y materiales de envasado solubles en agua. Como puede apreciarse, sin embargo, las películas descritas en la presente descripción también pueden ser útiles para otros artículos y aplicaciones debido a las excelentes propiedades mecánicas y químicas mostradas por las películas. En determinadas realizaciones, los recubrimientos orgánicos depositados por vapor descritos en la presente descripción pueden estar formados por un polímero de poli(p-xilileno).
Como puede apreciarse, los polímeros de poli(p-xilileno) son generalmente polímeros insolubles en agua. Sin embargo, se ha encontrado inesperadamente que la aplicación de polímeros de poli(p-xilileno) depositados por vapor a una superficie de una capa soluble en agua puede formar películas ventajosas. Por ejemplo, en determinadas realizaciones, las películas pueden retener determinados beneficios de solubilidad en agua a la vez que mejoran propiedades tales como la resistencia de barrera de la película. En determinadas tales realizaciones, la inmersión de la película en agua puede hacer que el recubrimiento orgánico depositado por vapor se desintegre en partículas pequeñas y de flujo libre, o en otros restos. Dichos restos pueden eliminarse, por ejemplo, en corrientes de aguas residuales sin causar una acumulación indeseable u otros perjuicios inadmisibles. En determinadas realizaciones, los restos pueden ser indetectables. En otras realizaciones, las películas pueden ser al menos parcialmente insolubles en agua, pero pueden presentar propiedades beneficiosas tales como propiedades de barrera deseables. En otras realizaciones, la película puede romperse para liberar el contenido de un envase, pero la película completa no se disuelve completamente ya que se recuperará del agua. En determinadas realizaciones, las películas no son solubles en agua.
De forma general, los polímeros de poli(p-xilileno) pueden depositarse por vapor y unirse a una capa soluble en agua a través de un proceso adecuado de deposición química por vapor. Por ejemplo, en determinadas realizaciones, los polímeros de poli(p-xilileno) pueden depositarse por vapor utilizando un proceso de deposición química por vapor de base térmica o un proceso de deposición química por vapor asistido por plasma.
En determinadas realizaciones, puede utilizarse una deposición química por vapor de base térmica. Por ejemplo, determinados recubrimientos orgánicos depositados por vapor descritos en la presente descripción pueden formarse a partir de un proceso de deposición química por vapor que incluye las etapas de vaporizar un precursor de polímero de poli(p-xilileno), pirolizar el precursor de polímero de poli(p-xilileno) para formar un monómero de poli(p-xilileno) y enfriar el monómero de poli(p-xilileno) para provocar la condensación y polimerización del monómero en al menos una superficie de una capa soluble en agua.
Como puede apreciarse, de forma alternativa pueden utilizarse procesos de deposición química por vapor asistida por plasma. Los procesos de deposición química por vapor asistida por plasma pueden ser particularmente ventajosos porque dichos procesos pueden permitir la formación de un recubrimiento de polímero de poli(p-xilileno) mientras se minimiza la fusión, u otro daño, a la capa soluble en agua.
En determinadas realizaciones, el precursor de polímero de poli(p-xilileno) puede ser dicloro-di(p-xilileno) que forma polímero de poli(cloro-p-xilileno). Hay varias etapas para formar el recubrimiento de poli(cloro-p-xilileno), dentro de un sistema sellado que tiene múltiples tubos y cámaras que permiten que el gas fluya desde la sección del vaporizador, a través de la zona de pirólisis, a la cámara de deposición, pasando por la trampa fría de la sonda y luego a través de la bomba de vacío, con salida de escape a la atmósfera. En primer lugar, el dímero de dicloro-di(p-xilileno) sólido se vaporiza/sublima a una temperatura de 150 °C a una presión de 13,3 Pa (0,1 torr) dentro del tubo vaporizador. A continuación, el gas dímero fluye (bajo la acción de bombeo de la bomba de vacío) a través de la zona de pirólisis (un horno tubular de alta temperatura) y se piroliza a 690 °C y 66,7 Pa (0,5 torr), lo que hace que el gas dímero se escinda para formar gas cloro-p-xilileno. A continuación, este gas fluye hacia la cámara de deposición química por vapor que contiene el sustrato de la película; esta cámara se mantiene a una temperatura de aproximadamente 25 °C y a una presión de 6,7 Pa (0,05 torr), aunque la presión aumenta ligeramente en aproximadamente 15-30 miliTorr a medida que el gas dímero fluye a la misma, hasta que se completa la etapa de vaporización. Dentro de esta cámara de deposición, el gas cloro-p-xilileno se condensa y polimeriza para formar un recubrimiento de poli(cloro-p-xilileno) sobre la superficie de la película. Una vez que se completa la deposición al espesor deseado, la cámara puede llevarse a presión atmosférica y puede retirarse el sustrato de la película.
Como puede apreciarse, pueden utilizarse precursores de polímeros de poli(p-xilileno) alternativos de forma similar para formar una variedad de recubrimientos orgánicos alternativos depositados por vapor. Por ejemplo, precursores de polímero de poli(p-xilileno) adecuados pueden incluir grupos halógeno distintos o adicionales, o incluir grupos reactivos, tales como grupos amina, en diversas realizaciones. Además del polímero de poli(cloro-p-xilileno), ejemplos no limitativos de polímeros de poli(p-xilileno) adecuados que pueden formar un recubrimiento orgánico depositado por vapor pueden incluir polímero de poli(para-xilileno), polímero de poli(dicloro-p-xilileno), polímero de a-perfluorodi-pxileno y polímero de poli(tetrafluoro-p-xilileno).
De forma alternativa o adicional, materiales adicionales, tales como polímeros adicionales, también pueden depositarse por vapor simultáneamente con, posteriormente con, o antes de, el precursor de polímero de poli(pxilileno). Por ejemplo, en determinadas realizaciones, uno o más de diacrilato de tripropilenglicol (“TRPGDA” ) y diacrilato de hexanodiol (“ HDODA” ) pueden depositarse por vapor con un polímero de poli(p-xilileno).
Como puede apreciarse de forma adicional, también pueden ser adecuados procesos adicionales de deposición química por vapor. Por ejemplo, la deposición fotoquímica por vapor, la deposición química por vapor iniciada y la deposición química por vapor asistida por aerosol también pueden ser procesos adecuados para formar un recubrimiento orgánico depositado por vapor en diversas realizaciones.
Como puede apreciarse, los polímeros de poli(p-xilileno) también pueden obtenerse comercialmente, o de forma alternativa, en determinadas realizaciones. Por ejemplo, pueden utilizarse polímeros de poli(p-xilileno) adecuados comercializados con el nombre comercial genérico “ Parylene” en determinadas realizaciones. Como puede apreciarse, el polímero de poli(cloro-p-xilileno) es Parylene C. Variedades adicionales de Parylene que pueden depositarse por vapor sobre una capa de polímero soluble en agua como se describe en la presente descripción incluyen Parylene N [por ejemplo, polímero de poli(para-xilileno)], Parylene D (por ejemplo, polímero de poli(dicloro-pxilileno), Parylene AF-4 (por ejemplo, polímero de a-perfluorodi-p-xileno), Parylene A (que incluye un grupo amina reactivo por unidad repetitiva), Parylene AM (que incluye un grupo amina de metileno por unidad repetitiva) y Parylene VT-4 [por ejemplo, polímero de poli(tetrafluoro-p-xilileno)].
De forma general, el espesor del recubrimiento orgánico depositado por vapor puede seleccionarse controlando la cantidad de precursores poliméricos introducidos en el proceso de deposición química por vapor. En determinadas realizaciones, el espesor de un recubrimiento de polímero de poli(p-xilileno) puede ser de aproximadamente 1 pm/g de precursor de polímero de poli(p-xilileno).
En cualquiera de las diversas realizaciones descritas en la presente descripción, el espesor del recubrimiento orgánico depositado por vapor puede ser de aproximadamente 10 nanómetros a aproximadamente 1000 nanómetros, o cualquier valor entero de aproximadamente 10 nanómetros a aproximadamente 1000 nanómetros, o cualquier intervalo formado por cualquiera de los valores anteriores, tal como de aproximadamente 50 nanómetros a aproximadamente 500 nanómetros, de aproximadamente 100 nanómetros a aproximadamente 300 nanómetros, etc. Como puede apreciarse, el espesor del recubrimiento orgánico depositado por vapor puede influir en la dispersabilidad en agua de las películas con recubrimientos más delgados que tengan una mayor propensión a descomponerse en tamaños dispersables.
En determinadas realizaciones, el recubrimiento orgánico depositado por vapor puede aplicarse a menos de sustancialmente toda la capa soluble en agua. Por ejemplo, el recubrimiento orgánico depositado por vapor puede aplicarse a de aproximadamente 50 % a aproximadamente 100 % de la capa soluble en agua, o en cualquier porcentaje entero de aproximadamente 50% aaproximadamente 100%de la capa soluble en agua, o en cualquier intervalo formado por cualquiera de los valores anteriores, tal como de aproximadamente 60 % o más, o de aproximadamente 95 % o más de la capa soluble en agua. En determinadas realizaciones, puede utilizarse una máscara para aplicar el recubrimiento orgánico depositado por vapor a menos de sustancialmente toda la capa soluble en agua. Como puede apreciarse, también pueden utilizarse otros métodos para reducir el área de recubrimiento. Por ejemplo, la capa soluble en agua puede modificarse selectivamente para reducir la adhesión de un recubrimiento orgánico depositado por vapor a áreas seleccionadas. En determinadas realizaciones, el recubrimiento orgánico depositado por vapor puede aplicarse a sustancialmente toda la capa soluble en agua.
Como puede apreciarse, otros polímeros orgánicos también pueden depositarse por vapor sobre una capa soluble en agua para formar películas con propiedades ventajosas. Por ejemplo, en determinadas realizaciones, el recubrimiento orgánico depositado por vapor puede estar formado de forma alternativa por uno o más de poli(carbonato uretano) urea (“ PCUU” ), poli(éster uretano) urea (“ PEUU” ) y poli(ácido láctico-co-glicólico) (“ PLGA” ). En otras realizaciones, el recubrimiento orgánico depositado por vapor puede formarse de forma alternativa a partir de uno o más recubrimientos de cera tales como parafina, microcristalina, vaselina, basada en vegetales, basada en polietileno y mezclas. Dichos polímeros orgánicos también pueden aplicarse a una capa soluble en agua utilizando procesos de deposición química por vapor.
Según determinadas realizaciones, un recubrimiento orgánico depositado por vapor puede unirse a una capa de capa soluble en agua, ya sea de forma directa o indirecta. Por ejemplo, en determinadas realizaciones, un recubrimiento de deposición por vapor orgánico puede aplicarse directamente a una capa soluble en agua no procesada utilizando un proceso de deposición química por vapor como se ha descrito anteriormente. Como se utiliza en la presente descripción, una capa soluble en agua no procesada se refiere a una capa que no se ha sometido a ninguna etapa de tratamiento, tal como ablación, después de haberse moldeado a partir de un material polimérico soluble en agua.
De forma alternativa, en determinadas realizaciones puede aplicarse un recubrimiento orgánico depositado por vapor a la capa soluble en agua después de haberse preparado la capa soluble en agua, por ejemplo, mediante limpieza. Como puede apreciarse, la limpieza de la capa soluble en agua puede promover una adhesión mejorada del recubrimiento orgánico depositado por vapor y puede minimizar cualquier defecto en el recubrimiento orgánico.
De forma general, una capa soluble en agua puede limpiarse de cualquier forma adecuada. Por ejemplo, una capa soluble en agua puede limpiarse con un tratamiento con disolvente o un tratamiento de abrasión física en determinadas realizaciones.
En determinadas realizaciones, la capa soluble en agua puede limpiarse con un proceso de ablación. En tales realizaciones, puede realizarse la ablación al menos parcial de una o más superficies de la capa soluble en agua para eliminar cualquier material indeseable antes de la aplicación del recubrimiento orgánico de deposición por vapor. Además, determinados procesos de ablación, como los procesos de ablación por plasma, también pueden funcionalizar la superficie y proporcionar grupos funcionales para que se adhiera el recubrimiento orgánico depositado por vapor.
De forma general, puede utilizarse cualquier proceso de ablación adecuado que incluya, por ejemplo, un tratamiento con plasma, un tratamiento con disolvente, un tratamiento con llama, un tratamiento de ablación con fotones, un tratamiento de irradiación con haz de electrones, un tratamiento de bombardeo iónico, un tratamiento con ultravioleta, un tratamiento de recocido al vacío o un tratamiento de abrasión física. Por ejemplo, puede utilizarse un plasma de helio-oxígeno o un plasma de argón-oxígeno a una velocidad de flujo de 30,0 l/min a 100 W a aproximadamente 150 W de potencia para realizar la ablación de la superficie de una capa soluble en agua antes de la deposición por vapor de un recubrimiento orgánico en determinadas realizaciones. También pueden utilizarse otros gases para la ablación por plasma, incluidos el nitrógeno y el amoníaco. Como puede apreciarse, puede realizarse la ablación parcial de la superficie de una capa soluble en agua, prácticamente por completo o completamente en varias realizaciones.
De forma alternativa, en determinadas realizaciones, el recubrimiento orgánico depositado por vapor puede aplicarse sobre una capa intermedia. Por ejemplo, puede aplicarse un recubrimiento orgánico depositado por vapor a una capa de marcas distintivas, o a un recubrimiento inorgánico depositado por vapor en diversas realizaciones.
Recubrimiento inorgánico intermedio
En determinadas realizaciones, las películas descritas en la presente descripción pueden incluir un recubrimiento inorgánico depositado por vapor como se representa, por ejemplo, en la Figura 2. La inclusión de un recubrimiento inorgánico depositado por vapor puede proporcionar varias mejoras a una película. Por ejemplo, una película que incluye un recubrimiento inorgánico depositado por vapor puede presentar además propiedades de barrera mejoradas y puede obviar cualquier necesidad de limpiar la capa soluble en agua antes de la aplicación del recubrimiento orgánico depositado por vapor.
En determinadas realizaciones, los recubrimientos inorgánicos adecuados depositados por vapor pueden estar formados por óxidos de metal. Como se utiliza en la presente descripción, los óxidos de metal incluyen óxidos de aluminio, óxidos de magnesio, óxidos de titanio, óxidos de cinc, así como óxidos de metaloides tales como óxidos de silicio. Como puede apreciarse, los óxidos de metal pueden depositarse por vapor utilizando una variedad de procesos. Por ejemplo, una capa de óxido de metal puede depositarse por vapor utilizando un proceso de deposición química por vapor en determinadas realizaciones. Generalmente, la mayoría de los procesos químicos de deposición por vapor son adecuados debido a la estabilidad de los óxidos de metal y los precursores de óxido de metal. Dentro de estos procesos químicos, son posibles varias estequiometrías y cuando se refieren a un óxido, se refieren a cualquiera de las posibles estequiometrías.
En determinadas realizaciones, puede utilizarse una deposición química por vapor potenciada por plasma para formar el recubrimiento inorgánico depositado por vapor. Compuestos precursores adecuados que se pueden vaporizar para formar la capa inorgánica pueden incluir, por ejemplo, tetrametilsilano (“TMS” ) y trimetilaluminio (“ TMA” ). El TMS y el TMA pueden formar respectivamente recubrimientos de dióxido de silicio (“ SiOs” ) y óxido de aluminio (“AbO3” ). Por ejemplo, un TMS adecuado puede ser hexametildisiloxano (“ HMDSO” ) en determinadas realizaciones. La potencia y las velocidades de flujo pueden determinarse basándose en variables tales como el tamaño del sustrato a recubrir y el espesor deseado del recubrimiento orgánico depositado por vapor.
En determinadas realizaciones, puede utilizarse de forma alternativa un proceso de deposición química por vapor de capa atómica. El depósito de capa atómica es un proceso de deposición química por vapor basado en reacciones de superficie secuenciales de autosaturación. En tales procesos, los precursores se pulsan en una cámara de deposición química por vapor y se dejan acumular capa por capa.
De forma alternativa, en determinadas realizaciones pueden utilizarse procesos físicos de deposición por vapor. Los procesos físicos de deposición por vapor difieren de los procesos químicos de deposición por vapor utilizando procesos físicos tales como calentamiento o metalizado al vacío para producir vapor a partir de un precursor sólido. El vapor se adsorbe sobre el sustrato para formar una capa delgada. En determinadas realizaciones, los procesos de deposición física en fase vapor adecuados para formar una capa inorgánica pueden incluir pulverización catódica, tal como metalizado al vacío por magnetrón, evaporación térmica y evaporación por haz de electrones.
En determinadas realizaciones, un ejemplo de un dispositivo que puede utilizarse para formar un recubrimiento de Al2O3 mediante deposición física de vapor es un evaporador de haz de electrones Temescal FC 1800. En este dispositivo, la distancia entre la diana y el sustrato es de aproximadamente 45 cm, la energía del haz de electrones es de 450 W (utilizando 950 KV a 50 uA) y antes de comenzar la deposición, la cámara se bombea hasta un nivel de vacío de aproximadamente 1x10-5 Torr.
Se ha descubierto que los recubrimientos inorgánicos depositados por vapor pueden presentar una pluralidad de microfracturas que se desarrollan en diversas circunstancias, tales como las condiciones de procesamiento utilizadas para manejar la película y el espesor del recubrimiento inorgánico. En determinadas realizaciones, el recubrimiento orgánico depositado por vapor puede superponerse a, y sellar, las microfracturas en el recubrimiento inorgánico. Por ejemplo, un recubrimiento orgánico depositado por vapor puede cubrir una parte, sustancialmente toda, o la totalidad, de las microfracturas presentes en el recubrimiento inorgánico depositado por vapor. Como puede apreciarse, el recubrimiento orgánico depositado por vapor puede estar prácticamente o completamente libre de microfracturas.
En cualquiera de las diversas realizaciones descritas en la presente descripción, el espesor del recubrimiento inorgánico depositado por vapor puede ser de aproximadamente 2 nanómetros a aproximadamente 1000 nanómetros, o cualquier valor entero de aproximadamente 2 nanómetros a aproximadamente 1000 nanómetros, o cualquier intervalo formado por cualquiera de los valores anteriores, tal como de aproximadamente 100 nanómetros a aproximadamente 500 nanómetros, de aproximadamente 100 nanómetros a aproximadamente 300 nanómetros, etc.
En determinadas realizaciones, el recubrimiento orgánico depositado por vapor puede aplicarse a menos de sustancialmente toda la capa soluble en agua. Por ejemplo, el recubrimiento inorgánico depositado por vapor puede aplicarse de aproximadamente 50 % a aproximadamente 100 % de la capa soluble en agua, o cualquier porcentaje entero de aproximadamente 50 % a aproximadamente 100 % de la capa soluble en agua, o cualquier intervalo formado por cualquiera de los valores anteriores, tal como de aproximadamente 60 % o más, o aproximadamente 95 % de la capa soluble en agua. En determinadas realizaciones, puede utilizarse una máscara para aplicar el recubrimiento inorgánico depositado por vapor a menos de sustancialmente toda la capa soluble. Como puede apreciarse, también pueden utilizarse otros métodos para reducir el área de recubrimiento. Por ejemplo, la capa soluble en agua puede modificarse de forma selectiva para reducir la adhesión de un recubrimiento orgánico depositado por vapor a áreas seleccionadas. En determinadas realizaciones, el recubrimiento orgánico depositado por vapor puede aplicarse a sustancialmente toda la capa soluble en agua.
La Figura 3 es una micrografía que ilustra un recubrimiento inorgánico depositado por vapor que tiene una pluralidad de microfracturas. La Figura 4 es una micrografía que ilustra una película depositada por vapor donde se depositó un recubrimiento orgánico de Parylene en la parte superior de un recubrimiento inorgánico, teniendo el recubrimiento inorgánico subyacente una pluralidad de microfracturas.
Capas solubles en agua
Como puede apreciarse, la capa soluble en agua de la película puede estar formada por cualquiera de una variedad de materiales poliméricos solubles en agua. Como se utiliza en la presente descripción, los materiales poliméricos solubles en agua son materiales que, cuando se forman como parte de una película, se disuelven en aproximadamente 90 segundos o menos cuando se sumergen en agua que tiene una temperatura de aproximadamente 20 °C. De forma ventajosa, las capas solubles en agua adecuadas de una película pueden disolverse a temperaturas de aproximadamente 24 °C o menos, o aproximadamente 10 °C o menos en determinadas realizaciones.
Ejemplos de materiales poliméricos solubles en agua adecuados para formar capas de la película pueden incluir alcoholes polivinílicos (“ PVOH” ), copolímeros de alcohol polivinílico, polivinilpirrolidona, óxidos de polialquileno tales como óxido de polietileno, copolímeros de butenodiol y acetato de vinilo (“ BVOH” ), acrilamida, ácido acrílico, celulosa, éteres de celulosa, ésteres de celulosa, amidas de celulosa, acetatos de polivinilo, ácidos y sales policarboxílicos, polietilenglicol, poliaminoácidos o péptidos, poliamidas, poliacrilamida, copolímeros de ácidos maleico/acrílico, polisacáridos que incluyen almidón y gelatina, gomas naturales tales como xanto y carrago, poliacrilatos y copolímeros de acrilato solubles en agua, metilcelulosa, carboximetilcelulosa sódica, dextrina, etilcelulosa, hidroxietilcelulosa, hidroxipropilmetilcelulosa, maltodextrina, polimetacrilatos, homopolímeros de los mismos, copolímeros de los mismos y combinaciones de los mismos. En determinadas realizaciones, el material polimérico soluble en agua puede ser uno o más de un alcohol polivinílico, un copolímero de alcohol polivinílico e hidroxipropilmetilcelulosa (“ HPMC” ). En determinadas realizaciones, el material polimérico soluble en agua puede estar exento de grupos carboxilato. Como puede apreciarse, sin embargo, la presente descripción no está especialmente limitada y puede utilizarse con cualquier otro material polimérico soluble en agua conocido.
El material polimérico soluble en agua puede tener cualquier peso molecular promedio ponderado adecuado. Por ejemplo, en determinadas realizaciones, el material polimérico soluble en agua puede tener un peso molecular promedio ponderado de aproximadamente 1000 a aproximadamente 1.000.000, o cualquier valor entero de aproximadamente 1000 a aproximadamente 1.000.000, o cualquier intervalo formado por cualquiera de los valores anteriores tales como de aproximadamente 10.000 a aproximadamente 300.000, de aproximadamente 20.000 a aproximadamente 150.000, etc.
En determinadas realizaciones, también pueden utilizarse mezclas de materiales poliméricos solubles en agua. Las mezclas de uno o más materiales poliméricos solubles en agua pueden ser útiles para controlar las propiedades mecánicas y/o de disolución de los artículos formados a partir de los materiales poliméricos solubles en agua. En tales realizaciones, los materiales poliméricos solubles en agua pueden seleccionarse en consideraciones tales como el grado de solubilidad en agua, resistencia mecánica y miscibilidad química de los materiales.
En determinadas realizaciones, las mezclas adecuadas de materiales poliméricos solubles en agua pueden tener distintos pesos moleculares promedio ponderados. Por ejemplo, una mezcla adecuada puede incluir un primer polímero PVOH, o copolímero del mismo, que tenga un peso molecular promedio ponderado de aproximadamente 10.000 a aproximadamente 40.000 (por ejemplo, aproximadamente 20.000) y un segundo PVOH, o copolímero del mismo, que tenga un peso molecular promedio ponderado de aproximadamente 100.000 a aproximadamente 300.000 (por ejemplo, aproximadamente 150.000). Como puede apreciarse sin embargo, también puede ser ventajoso en determinadas realizaciones seleccionar materiales poliméricos solubles en agua que tengan pesos moleculares similares.
En determinadas realizaciones, los materiales poliméricos solubles en agua adecuados pueden estar formados por una mezcla de distintos polímeros o copolímeros. Por ejemplo, mezclas adecuadas pueden incluir un polímero de ácido poliláctico y un polímero de alcohol polivinílico. En determinadas realizaciones, de aproximadamente 1 % a aproximadamente 35 % en peso de la mezcla puede ser polímero de ácido poliláctico y de aproximadamente 65 % a 99 % en peso de la mezcla puede ser alcohol polivinílico.
Los materiales poliméricos solubles en agua adecuados pueden tener cualquier grado adecuado de hidrólisis. Por ejemplo, los materiales poliméricos de PVOH adecuados pueden tener un grado de hidrólisis de aproximadamente 60 % a aproximadamente 100 % (por ejemplo, aproximadamente 99,95 %), o cualquier porcentaje entero de aproximadamente 60 % a aproximadamente 100 %, o cualquier intervalo formado por cualquiera de los valores anteriores, tal como aproximadamente 60 % a aproximadamente 95 %, aproximadamente 80 % a aproximadamente 90 %, etc. Como puede apreciarse, el grado de hidrólisis puede variar dependiendo del polímero, de la solubilidad en agua deseada y del peso molecular. Por ejemplo, un copolímero de BVOH puede hidrolizarse sustancialmente por completo en determinadas realizaciones al tiempo que conserva la solubilidad en agua.
En determinadas realizaciones, las capas de películas solubles en agua pueden incluir cantidades relativamente pequeñas de humedad. La humedad puede evitar el agrietamiento de las capas solubles en agua de una película. De forma general, niveles adecuados de humedad pueden incluir aproximadamente 2 % de agua a aproximadamente 15 % de agua en peso de las capas solubles en agua. En determinadas realizaciones, niveles adecuados de humedad pueden incluir de forma alternativa aproximadamente 3,5 % de agua a aproximadamente 10 % de agua en peso de las capas solubles en agua. Como puede apreciarse adicionalmente, los niveles de humedad pueden variar dependiendo de las condiciones ambientales y pueden alcanzar intervalos fuera de aproximadamente 2 % de agua a aproximadamente 15%de agua. Por ejemplo, en condiciones muy secas, las capas solubles en agua pueden alcanzar un nivel de humedad de aproximadamente 1 % de agua o menos. En entornos muy húmedos, las capas solubles en agua pueden alcanzar un nivel de humedad superior a aproximadamente 15 % de agua.
Determinadas películas descritas en la presente descripción pueden incluir solo una única capa soluble en agua formada a partir de cualquiera de los materiales poliméricos solubles en agua descritos en la presente descripción. En tales realizaciones, la capa soluble en agua puede formarse de forma general a cualquier espesor adecuado que demuestre propiedades adecuadas tales como resistencia de barrera y solubilidad. Por ejemplo, la capa soluble en agua puede tener un espesor de aproximadamente 5 micrómetros a aproximadamente 300 micrómetros, cualquier valor entero de aproximadamente 5 micrómetros a aproximadamente 300 micrómetros, o cualquier intervalo formado por cualquiera de los valores anteriores, tal como 35 micrómetros a aproximadamente 150 micrómetros, y aproximadamente 50 micrómetros a aproximadamente 100 micrómetros.
De forma alternativa, una película como se describe en la presente descripción puede incluir capas solubles en agua adicionales con los recubrimientos orgánicos o inorgánicos depositados por vapor aplicados a las superficies de la o las capas más externas. De forma general, las películas multicapa pueden formarse de cualquier modo adecuado. Por ejemplo, las películas multicapa pueden coextruirse como se conoce en la técnica. De forma alternativa, las películas multicapa pueden formarse a través de un proceso de laminación o soldadura por disolvente. Como puede apreciarse, son posibles muchas variaciones. Por ejemplo, cada capa puede formarse a partir del mismo material polimérico. El uso de un solo material polimérico puede ser útil para minimizar los problemas de compatibilidad entre polímeros que tengan características diferentes tales como pesos moleculares distintos. De forma alternativa, al menos una de las capas puede estar formada por un segundo material polimérico. Como puede apreciarse, el segundo material polimérico puede ser de forma general cualquier polímero o copolímero que pueda formar satisfactoriamente una película con el material polimérico de las otras capas. El segundo material polimérico puede ser un material soluble en agua tal como otro polímero de PVOH o puede ser un material polimérico insoluble en agua tal como polietileno o etileno acetato de vinilo en determinadas realizaciones. El uso de un segundo material polimérico soluble en agua puede permitir que las capas solubles en agua y las películas tengan propiedades específicas que se formen más fácilmente que al mezclar múltiples polímeros juntos dentro de una sola capa soluble en agua.
En cualquiera de las realizaciones que describen múltiples capas solubles en agua, el número de capas puede variar. Por ejemplo, las películas pueden incluir 3 capas solubles en agua, 5 capas solubles en agua, 7 capas solubles en agua, 9 capas solubles en agua o más de 9 capas solubles en agua en diversas realizaciones.
El espesor total de una película que incluye múltiples capas solubles en agua puede variar de forma general dependiendo del tiempo de disolución y de las propiedades de barrera deseadas. En determinadas realizaciones, el espesor global de dichas películas puede ser de aproximadamente 5 micrómetros a aproximadamente 300 micrómetros. En determinadas realizaciones, una película que tiene múltiples capas solubles en agua puede tener un espesor de aproximadamente 25 micrómetros a aproximadamente 200 micrómetros. En determinadas realizaciones, una película que tiene múltiples capas solubles en agua puede tener un espesor de aproximadamente 50 micrómetros a aproximadamente 100 micrómetros.
Componentes adicionales incluidos en las capas solubles en agua
Como puede apreciarse, cualquiera de las capas solubles en agua descritas en la presente descripción puede incluir además una gran cantidad de componentes opcionales. Por ejemplo, las capas solubles en agua pueden incluir adicionalmente uno o más plastificantes y aditivos de barrera para gases. Cuando se incluyen, dichos componentes pueden mezclarse con el material polimérico soluble en agua antes de la formación de la capa soluble en agua.
Por ejemplo, cualquiera de los materiales poliméricos solubles en agua descritos en la presente descripción puede incluir además uno o más plastificantes para mejorar las propiedades reológicas de la capa soluble en agua. En dichas realizaciones, un plastificante puede mejorar la flexibilidad y la plasticidad de la película final. Como puede apreciarse, cuando un plastificante está incluido en una capa soluble en agua como se describe en la presente descripción, el tamaño y la movilidad del plastificante pueden influir en las propiedades de barrera de la película. Por ejemplo, los plastificantes menos móviles, tales como el sorbitol, pueden facilitar la formación de capas solubles en agua con mayores propiedades de barrera que las capas solubles en agua que incluyen un plastificante más móvil tal como la glicerina. Plastificantes adecuados pueden incluir, aunque no de forma limitativa, glicerina, etilenglicol, dietilenglicol, hexilenglicol, trietilenglicol, propilenglicol, polietilenglicol, polipropil glicol, citrato de alquilo, sorbitol, isosorbida, pentaeritritol, glucamina, N-metilglucamina, cumensulfonato sódico, agua y mezclas de los mismos. En determinados ejemplos, el plastificante puede ser glicerina. Como puede apreciarse, otros plastificantes también pueden ser adecuados, incluidos aceite vegetal, polisorbitoles, óxido de polietileno, dimeticona, aceite mineral, parafina, alcoholes C<1>-C<3>, dimetilsulfóxido, N, N-dimetilacetamida, sacarosa, jarabe de maíz, fructosa, dioctilsulfosuccinato de sodio, citrato de trietilo, citrato de tributilo, 1,2-propilenglicol, mono, di o triacetatos de glicerina, gomas naturales, citratos y mezclas de los mismos.
En cualquiera de las diversas realizaciones que incluyen un plastificante, el plastificante puede incluirse, en peso de la capa soluble en agua, a una concentración de aproximadamente 8 % a aproximadamente 30 %, o a cualquier porcentaje entero de aproximadamente 8 % a aproximadamente 30 %, o cualquier intervalo formado por cualquiera de los valores anteriores, tal como de aproximadamente 8% aaproximadamente 25 %, de aproximadamente 8% aaproximadamente 20 %, de aproximadamente 10 % a aproximadamente 15 %, etc. Como puede apreciarse, también puede incluirse una mezcla de múltiples plastificantes en cualquier realización que incluya un plastificante para, por ejemplo, adaptar las propiedades reológicas y de barrera de la capa soluble en agua.
En determinadas realizaciones, el plastificante puede ser glicerina y puede incluirse a aproximadamente1 % a aproximadamente 15 % en peso de la capa soluble en agua. En otras realizaciones, el plastificante puede ser polietilenglicol. En algunas de tales realizaciones, el polietilenglicol puede incluirse a de aproximadamente 1 % a aproximadamente 7,5 % en peso de la capa soluble en agua.
La cantidad de plastificante puede comprobarse utilizando técnicas conocidas en la técnica. Por ejemplo, la cantidad de glicerina puede determinarse utilizando una cromatografía de gases con un detector de ionización de llama (“ GC-FID” ). En dichos métodos, el etanol puede utilizarse para extraer glicerina de una pequeña parte de la capa o resina soluble en agua. La cantidad de glicerina puede determinarse comparándola con un material de glicerina comercial conocido. Como puede apreciarse, pueden utilizarse otros procesos para determinar la cantidad de otros tipos de plastificantes incluidos, por ejemplo, espectroscopía de masas de tiempo de vuelo (“ MALDI-TOF MS” ) y espectroscopía Raman.
Determinadas capas solubles en agua como se describe en la presente descripción pueden incluir opcionalmente un aditivo de barrera para gases para mejorar aún más las propiedades de barrera de la película. De forma general, los aditivos de barrera para gases adecuados pueden incluir cualquier compuesto, o polímeros, compatibles con el material polimérico soluble en agua que mejore las propiedades de barrera de la película. Por ejemplo, aditivos de barrera para gases adecuados pueden incluir nanoarcillas, nanofibrillas de celulosa, nanocristales de celulosa, talco, grafeno y polímeros tales como quitina, celulosa, almidón, soja, suero y gluten. Un ejemplo de una nanoarcilla adecuada es la arcilla montmorillonita de superficie compatibilizada con metil-bis(hidroxietil)octadecil amonio.
En cualquiera de las realizaciones que incluyen un aditivo de barrera para gases, el aditivo de barrera para gases puede añadirse de cualquier forma adecuada. Por ejemplo, el aditivo de barrera para gases puede mezclarse en la materia prima de alimentación de material polimérico soluble en agua y luego dispersarse completamente para exfoliar el aditivo. Cuando se incluye, puede añadirse un aditivo de barrera para gases en cualquier cantidad adecuada que no provoque disuasión de la película. Por ejemplo, puede incluirse un aditivo de barrera para gases, en peso de la capa soluble en agua, de aproximadamente 0,1 % a aproximadamente 5 % en determinadas realizaciones, de aproximadamente 0,5 % a aproximadamente 4 % en determinadas realizaciones, de aproximadamente 1 % a aproximadamente 3 % en determinadas realizaciones y de aproximadamente 2 % en determinadas realizaciones.
Como puede apreciarse, las capas solubles en agua aún pueden incluir opcionalmente agentes auxiliares y agentes de procesamiento tales como compatibilizadores de plastificantes, lubricantes, agentes de liberación, tensioactivos, cargas, extensores, agentes de reticulación, agentes antibloqueo, antioxidantes, agentes antiadherentes, antiespumantes, agentes espumantes, agentes blanqueadores (por ejemplo, metabisulfito de sodio o bisulfito de sodio), agentes aversivos tales como agentes amargantes (por ejemplo, benzoato de denatonio, sacárido de denatonio, cloruro de denatonio, octaacetato de sacarosa, quinina, flavonoides tales como quercetina y naringen, y quisinoides tales como cuascina y brucina) y agentes picantes (por ejemplo, capsaicina, piperina, isotiocianato de alilo y resininferiina) como se conoce en la técnica. Ejemplos adecuados de cargas, extensores, agentes antibloqueo, agentes humectantes y/o agentes antiadherentes pueden incluir almidones, almidones modificados, polivinilpirrolidona reticulada, celulosa reticulada, celulosa microcristalina, sílice, óxidos metálicos carbonato de calcio, talco y mica.
Lubricantes y agentes de liberación adecuados pueden incluir ácidos grasos y sus sales, alcoholes grasos, ésteres grasos, aminas grasas, acetatos de amina grasa, amidas grasas y siliconas.
Tensioactivos adecuados para las capas solubles en agua para una película descrita en la presente descripción pueden incluir tensioactivos no iónicos, catiónicos, aniónicos y de ion doble. Ejemplos específicos de tensioactivos adecuados pueden incluir, aunque no de forma limitativa, polioxipropilenglicoles polioxietilenados, etoxilatos de alcohol, etoxilatos de alquilfenol, glicoles y alcanolamidas acetilénicos terciarios (no iónicos), aminas polioxietilenadas, sales de amonio cuaternario y aminas polioxietilenadas cuaternizadas (catiónicos), y óxidos de amina, N-alquilbetaínas y sulfobetaínas (de ion doble). Otros tensioactivos adecuados pueden incluir dioctilsulfosuccinato de sodio, ésteres de ácidos grasos lactilados de glicerol y propilenglicol, ésteres lactílicos de ácidos grasos, alquilsulfatos de sodio, polisorbato 20, polisorbato 60, polisorbato 65, polisorbato 80, lecitina, ésteres de ácidos grasos acetilados de glicerol y propilenglicol, y ésteres acetilados de ácidos grasos, y combinaciones de los mismos.
En realizaciones de una capa soluble en agua que incluye un agente aversivo tal como benzoato de denatonio, el agente aversivo puede incluirse en cantidades adecuadas para garantizar que el efecto aversivo proporcione una respuesta adecuada sin interferir con las propiedades de la película. Por ejemplo, el benzoato de denatonio puede incluirse a de aproximadamente 100 partes por millón (“ ppm” ) a aproximadamente 500 ppm.
Como puede apreciarse, cualquiera de las diversas capas solubles en agua para una película descrita en la presente descripción puede adaptarse incluyendo una selección de tales componentes opcionales. En realizaciones en donde la capa soluble en agua incluye múltiples capas, cualquiera de los componentes opcionales puede incluirse solo en determinadas capas o puede incluirse en cada una de las capas. Por ejemplo, en determinadas realizaciones, un agente repelente puede incluirse solo en capas que probablemente se pongan en contacto con seres humanos. También puede ser útil incluir un aditivo de barrera para gases solo en capas internas solubles en agua. La inclusión del aditivo de barrera para gases en las capas interiores solubles en agua puede minimizar cualquier detrimento causado por el aditivo de barrera para gases, tal como las propiedades de sellado de la película. Como puede apreciarse, determinados aditivos de barrera para gases pueden no tener ningún efecto sobre las propiedades de sellado y pueden incluirse en cualquier capa.
Métodos para hacer una capa soluble en agua
Cualquiera de las capas solubles en agua descritas en la presente descripción puede formarse a través de cualquier proceso adecuado que incluya extrusión, moldeo en solución, mezclado, colada conjunta y soldadura del material polimérico soluble en agua junto con cualquiera de los componentes opcionales, tales como un plastificante. Como puede apreciarse, sin embargo, puede ser ventajoso en determinadas realizaciones formar capas solubles en agua utilizando un proceso de extrusión por moldeo o procesos de extrusión por soplado.
El proceso de extrusión puede proporcionar una serie de ventajas sobre los procesos alternativos, como el moldeo en solución. Por ejemplo, los procesos de extrusión pueden facilitar la inclusión de componentes adicionales tales como resinas adicionales y aditivos de barrera para gases, y pueden facilitar la formación de películas multicapa. Los procesos de extrusión también pueden utilizarse para extruir composiciones que se separen en fase. Además, los procesos de extrusión pueden ofrecer mejoras tanto en la facilidad de fabricación como en el coste en comparación con otros métodos de procesamiento. Por ejemplo, determinados materiales poliméricos solubles en agua pueden presentar una diferencia de temperatura relativamente grande entre la temperatura de fusión y la temperatura de descomposición. Esta diferencia puede facilitar el uso de procesos de extrusión minimizando la pérdida de producto por descomposición térmica. De forma general, las capas solubles en agua para películas descritas en la presente descripción pueden formarse utilizando procesos de extrusión conocidos que incluyen procesos de extrusión por colada y procesos de extrusión por soplado.
Las películas descritas en la presente descripción pueden modificarse adicionalmente a través de una orientación de película unilateral o bilateral. Generalmente, cualquiera de las películas puede orientarse a través de técnicas conocidas, tales como el uso de orientación biaxial a temperatura elevada utilizando una máquina dedicada. Las películas orientadas lateralmente pueden presentar una variedad de propiedades mejoradas que incluyen propiedades de barrera mejoradas.
Propiedades de la película
Las películas descritas en la presente descripción pueden presentar una serie de propiedades beneficiosas que incluyen excelentes propiedades de barrera.
Propiedades de barrera
Las películas descritas en la presente descripción presentan propiedades de barrera mejoradas como lo demuestran unas velocidades de transmisión de oxígeno y las velocidades de transmisión de vapor de agua favorables. Por ejemplo, cualquiera de las películas descritas en la presente descripción, incluidas las realizaciones alternativas, puede tener velocidades de transmisión de oxígeno medidas según las ASTM D-3985 y F-1927 de aproximadamente 62 cc/(m2 · día) [4 cc/(100 in2 · día)] a aproximadamente 310 cc/(m2 · día) [20 cc/(100 in2 · día)] o cualquier valor entero de aproximadamente 62 cc(m2 · día) [4 cc/(100 in2 · día)] a aproximadamente 310 cc/(m2 · día) [20 cc/(100 in2 · día)], o cualquier rango formado por cualquiera de los valores anteriores, como aproximadamente 77,5 cc/(m2 · día) [5 cc/(100 in2 · día)] a aproximadamente 279 cc/(m2 · día) [18 cc/(100 in2 · día)], y aproximadamente 124 cc/(m2 · día) [8 cc/(100 in2 · día)] a aproximadamente 232,5 cc/(m2 · día) [15 cc/(100 in2 · día)], etc.
Cualquiera de las películas descritas en la presente descripción, incluidas las descritas en realizaciones alternativas, puede tener una velocidad de transmisión de vapor de agua medida según la ASTM F-1249 de aproximadamente 7,75 g/(m2 · día) [0,5 g/(100 in2 · día)] a aproximadamente 248 g/(m2 · día) [16 g/(100 in2 · día)], o cualquier valor entero de aproximadamente 7,75 g/(m2 · día) [0,5 g/(100 in2 · día)] a aproximadamente 248 g/(m2 · día) [16 g/(100 in2 · día)], o cualquier intervalo formado por cualquiera de los valores anteriores tales como, de aproximadamente 46,5 g/(m2 · día) [3 g/(100 in2 · día)] a aproximadamente 124 g/(m2 · día) [8 g/(100 in2 · día)], y 62 g/(m2 · día) [4 g/(100 in2 · día)] a aproximadamente 93 g/(m2 · día) [6 g/(100 in2 · día)], etc. Como puede apreciarse, tales velocidades de transmisión de oxígeno y vapor de agua pueden ser sustancialmente más bajas que las películas de PVOH conocidas.
Como se utiliza en la presente descripción, las velocidades de transmisión de oxígeno medidas según las ASTM D-3985 y F-1927 como se describe en la sección del método de ensayo.
Como se utiliza en la presente descripción, las velocidades de transmisión de vapor de agua medidas según ASTM F-1249 se midieron como se describe en la sección del método de ensayo.
Como puede apreciarse adicionalmente, las películas descritas en la presente descripción también pueden demostrar velocidades de transmisión y migración reducidas para otros compuestos tales como compuestos contenidos dentro de un paquete formado por las películas o compuestos descritos contenidos con la película. Por ejemplo, las películas pueden presentar una resistencia mejorada a la migración de colorantes ópticos, tensioactivos y perfumes contenidos dentro de un artículo de dosis unitaria. Además, los compuestos tales como agentes amargantes contenidos dentro de la película pueden ser resistentes a la migración fuera de la película.
Como puede apreciarse, mejorar las propiedades de barrera de una película puede hacer que los artículos formados a partir de las películas presenten una serie de mejoras beneficiosas. Por ejemplo, la reducción de la migración de oxígeno puede mejorar la estabilidad de las composiciones contenidas en los artículos.
También son posibles otros beneficios. Por ejemplo, las propiedades de barrera mejoradas pueden evitar la migración de sustancias químicas en, o fuera de, los envases formados a partir de las películas descritas en la presente descripción. Dichas propiedades pueden mejorar la vida útil del envase o evitar el “ rezumado” o la sensación pegajosa a medida que las sustancias químicas migran fuera del envase. Como puede apreciarse, el recubrimiento orgánico depositado por vapor es insoluble en agua y puede mejorar aún más dichas propiedades.
Artículos
En determinadas realizaciones, algunas, o todas, las películas descritas en la presente descripción pueden utilizarse para formar artículos de dosis unitaria, tales como artículos de dosis unitaria solubles. Los artículos de dosis unitaria solubles son envases que contienen una cantidad premedida de una o más composiciones, tales como detergentes. Las composiciones pueden incluirse en un compartimento formado sellando una o más películas juntas. Como puede apreciarse, los artículos de dosis unitaria solubles proporcionan una dispensación conveniente de composiciones para aplicaciones tales como lavado de ropa y lavado de vajilla.
Como puede apreciarse, otros artículos pueden formarse de forma alternativa a partir de las películas descritas en la presente descripción. Por ejemplo, en diversas realizaciones pueden formarse envases de composiciones suavizantes de agua, composiciones médicas, composiciones para el cuidado de la salud, composiciones nutracéuticas, composiciones de afeitado, composiciones de limpieza personal, composiciones limpiadoras de limpieza de superficies duras, bacterias/microbios para limpieza natural, composiciones farmacéuticas, composiciones para el cuidado dental, composiciones para el cuidado de la belleza, composiciones desinfectantes, composiciones antibacterianas, composiciones antisépticas, alimentos, hierbas, aromatizantes y aditivos o suplementos de los mismos. Se describen detalles adicionales de diversos artículos posibles en la solicitud de patente de Estados Unidos 2002/0150708 y la solicitud de patente de Estados Unidos 2009/0250370. Además, las películas pueden ser útiles para la formación de bolsas de lavandería solubles, incluidas las descritas en la solicitud de patente de Estados Unidos n.° 2002/0150708.
En determinadas realizaciones, un recubrimiento orgánico depositado por vapor puede ser útil para fabricar artículos solubles en agua que solo se disuelvan cuando se aplica agua a una superficie seleccionada del artículo. Por ejemplo, las composiciones para el cuidado personal o para el lavado de ropa pueden envasarse en artículos formados a partir de películas que sean solubles únicamente cuando se aplica agua a una superficie particular tal como una superficie interior. Otros artículos secos o de bajo contenido de agua pueden estar envasados, tales como artículos duraderos o semiduraderos, tales como maquinillas de afeitar, cepillos dentales, además de artículos de un solo uso, tales como tampones, pañales y otros artículos sanitarios de protección. En algunos ejemplos, el envase podría utilizarse como un envase terciario. Como puede apreciarse, las superficies exteriores de dichos artículos pueden manejarse sin preocupación por el agua o la humedad debido a la insolubilidad en agua del recubrimiento orgánico depositado por vapor. El uso del artículo, por ejemplo, dispensando la composición de cuidado personal o cargando la bolsa de lavandería en una lavadora, puede exponer la superficie interna permitiendo que el artículo se disuelva, simplificando la eliminación del envase y mejorando la interacción con el artículo.
Proceso para fabricar un artículo
De forma general, el proceso de fabricación de un artículo, tal como un artículo de dosis unitaria, puede incluir las etapas de formar una bolsa abierta, llenar la bolsa abierta con una composición y cerrar la bolsa abierta llena con la composición. La bolsa abierta puede formarse poniendo una película en un molde. La bolsa puede cerrarse con una segunda película. Como puede apreciarse, una o más de las películas utilizadas para formar el artículo pueden ser las películas descritas en la presente descripción. Pueden fabricarse otros artículos como se conoce en la técnica.
Como puede apreciarse además, los recubrimientos orgánicos depositados por vapor y los recubrimientos inorgánicos depositados por vapor como se describe en la presente descripción pueden formarse de forma alternativa en artículos terminados. En dichas realizaciones, un artículo completado, tal como un artículo de dosis unitaria, puede someterse a procesos similares a los procesos utilizados para formar recubrimientos depositados por vapor sobre la película descrita en la presente descripción. Por ejemplo, puede utilizarse un proceso de deposición química por vapor asistida por plasma para formar un recubrimiento orgánico depositado por vapor en la superficie exterior de un artículo de dosis unitaria formado a partir de películas de polímero de PVOH no recubiertas.
En cualquier realización descrita en la presente descripción, los artículos pueden formarse en un proceso de banda que forma múltiples artículos a la vez. Después de sellar la banda, la banda puede cortarse para formar artículos individuales.
Los artículos descritos en la presente descripción pueden fabricarse mediante termoformado, conformado al vacío o una combinación de los mismos. Los artículos pueden sellarse utilizando cualquier método de sellado conocido en la técnica. Métodos de sellado adecuados pueden incluir sellado térmico, sellado con disolvente, sellado a presión, sellado ultrasónico, sellado a presión, sellado por láser, sellado por impulsos, sellado por infrarrojos (“ IR” ) o una combinación de los mismos. Por ejemplo, puede aplicarse agua u otro disolvente acuoso adecuado a un borde para disolver parcialmente la película permitiendo que se forme un sello.
En determinados ejemplos, un artículo también puede espolvorearse con un agente de pulverización, tal como talco, sílice, zeolita, carbonato o una mezcla de los mismos para evitar el bloqueo de la película. Como puede apreciarse, sin embargo, la necesidad de dichos agentes de pulverización puede eliminarse por la naturaleza no pegajosa del recubrimiento orgánico depositado por vapor.
En determinados ejemplos, un envase puede formarse a partir de estas películas mediante un proceso simple de conformación, llenado y sellado como se utiliza para formar sobres y bolsas de envasado en la actualidad. Se proporcionan ejemplos de tal proceso en Packaging Digest, tales como los descritos en http://www.packagingdigest.com/form-fill-seal o https://vikingmasek.com/packaging-machine-resources/packaging-machine-blog/a-guide-to-vertical-form-fill-seal-machines.
Las Figuras 5A-5D ilustran varias realizaciones de artículos de dosis unitaria solubles ilustrativos; en estas figuras, se ilustran materiales flexibles con espesores exagerados para mostrar más claramente sus posiciones y relaciones.
Las Figuras 5A-5D ilustran diversas vistas de un artículo 300 de dosis unitaria soluble ilustrativo que tiene una parte superior plana 301, una parte inferior 302 redondeada y un compartimento 331. La Figura 5A es una vista superior, la Figura 5B es una vista lateral, la Figura 5C es una vista de extremo y la Figura 5D es una vista de extremo en sección transversal. En la vista superior, la forma general del artículo 300 es rectangular con esquinas redondeadas. El artículo 300 está formado por un primer material flexible 311 que está sellado a un segundo material flexible 312 sobre un área sellada 321. El área sellada 321 forma una conexión continua entre los materiales flexibles 311 y 312, alrededor en toda la periferia exterior del artículo 300. Aparte del área sellada 321, los materiales flexibles 311 y 312 son independientes entre sí. El primer material flexible 311 está dispuesto por encima del segundo material flexible 312, y está orientado aproximadamente de forma horizontal. En el fondo 302, en el medio del artículo 300, el segundo material flexible 312 se curva hacia abajo desde el área sellada 321 y se desvía con respecto al primer material flexible 311, de forma que el espacio entre los materiales flexibles 311 y 312 forma el compartimento 331, que tiene un perfil lateral con una forma general de campana invertida. El compartimento 331 rodea y encierra una composición 341.
Las Figuras 6A-6D ilustran varias vistas de un artículo 400 de dosis unitaria soluble ilustrativo que tiene una parte superior 401 redondeada, una parte inferior 402 redondeada y un compartimento 431. La Figura 6A es una vista superior, la Figura 6B es una vista lateral, la Figura 6C es una vista de extremo y la Figura 6D es una vista de extremo en sección transversal. En la vista superior, la forma general del artículo 400 es rectangular con esquinas redondeadas. El artículo 400 está formado por un primer material flexible 412 que está sellado a un segundo material flexible 413 sobre un área sellada 421. El área sellada 421 forma una conexión continua entre los materiales flexibles 412 y 413, todo alrededor de la periferia exterior del artículo 400. Aparte del área sellada 421, los materiales flexibles 411 y 412 son independientes entre sí. En el fondo 402, en el medio del artículo 400, el primer material flexible 412 se curva hacia abajo desde el área sellada 421, y en la parte superior 401, en el medio del artículo 400, el segundo material flexible 413 se curva hacia arriba desde el área sellada 421 de forma que el segundo material flexible 413 se desvía con respecto al primer material flexible 412, y el espacio entre los materiales flexibles 412 y 413 forma el compartimento 431, que tiene un perfil lateral con una forma general de tipo almohada. El compartimento 431 rodea y encierra una composición 441.
Las Figuras 7A-7D ilustran diversas vistas de un artículo 500 de dosis unitaria soluble ilustrativo que tiene una parte superior 501 redondeada, una parte inferior 502 redondeada y dos compartimentos 531 y 532 superpuestos. La Figura 7A es una vista superior, la Figura 7B es una vista lateral, la Figura 7C es una vista de extremo y la Figura 7D es una vista de extremo en sección transversal. En la vista superior, la forma general del artículo 500 es rectangular con esquinas redondeadas. El artículo 500 está formado por un primer material flexible 511, un segundo material flexible 512 y un tercer material flexible 513, que están todos sellados juntos sobre un área sellada 521. El área sellada 521 forma una conexión continua entre los materiales flexibles 511, 512 y 513, alrededor de la periferia exterior del artículo 500. Aparte del área sellada 521, los materiales flexibles 511,512 y 513 son independientes entre sí. El primer material flexible 511 está dispuesto entre el segundo material flexible 512 y el tercer material flexible 513, y está orientado horizontalmente. En la parte inferior 502, en mitad del artículo 500, el segundo material flexible 512 se curva hacia abajo desde el área sellada 521 de modo que el segundo material flexible 512 se desvía con respecto al primer material flexible 511, y el espacio entre los materiales flexibles 511 y 512 forma el primer compartimiento 531, que tiene un perfil lateral con una forma general de campana invertida. El primer compartimento 531 rodea y encierra una primera composición 541. En la parte superior 501, en el medio del artículo 500, el tercer material flexible 513 se curva hacia arriba desde el área sellada 521 de forma que el tercer material flexible 513 se desvía con respecto al primer material flexible 511, y el espacio entre los materiales flexibles 512 y 513 forma el segundo compartimento 532, que tiene un perfil lateral con una forma general de campana. El segundo compartimento 532 rodea y encierra una segunda composición 542. El artículo 500 tiene un perfil lateral con una forma general de almohada.
Las Figuras 8A-8D ilustran varias vistas de un artículo 600 de dosis unitaria soluble ilustrativo que tiene una parte superior 601 redondeada, una parte inferior plana 602 y dos compartimentos adyacentes 633 y 634. La Figura 8A es una vista superior, la Figura 8B es una vista lateral, la Figura 8C es una vista de extremo y la Figura 8D es una vista de extremo en sección transversal. En la vista superior, la forma general del artículo 600 es rectangular con esquinas redondeadas. El artículo 600 está formado por un primer material flexible 611 que está sellado a un segundo material flexible 613 sobre un área sellada 621. El área sellada 621 forma una conexión continua entre los materiales flexibles 611 y 613, todo alrededor de la periferia exterior del artículo 600 y a través de una parte media del artículo 600. Aparte del área sellada 621, los materiales flexibles 611 y 613 son independientes entre sí. El primer material flexible 611 está dispuesto debajo del segundo material flexible 613, y está orientado aproximadamente de forma horizontal. En la parte superior 601, en una primera parte del medio del artículo 600, una primera parte del segundo material flexible 613 se curva hacia arriba desde el área sellada 621 de forma que esa primera parte del segundo material flexible 613 se desvía con respecto al primer material flexible 611, y el espacio entre los materiales flexibles 611 y 613 forma el primer compartimento 633, que tiene un perfil lateral con una forma general de tubo redondeado. El primer compartimento 633 rodea y encierra una primera composición 643. En la parte superior 601, en una segunda parte del medio del artículo 600, una segunda parte del segundo material flexible 613 se curva hacia arriba desde el área sellada 621 de forma que esa segunda parte del segundo material flexible 613 se desvía con respecto al primer material flexible 611, y el espacio entre los materiales flexibles 611 y 613 forma el segundo compartimento 634, que tiene un perfil lateral con una forma general de tubo redondeado. El segundo compartimento 634 rodea y encierra una segunda composición 644, que difiere de la primera composición 643.
Las Figuras 9A-9D ilustran diversas vistas de un artículo 700 de dosis unitaria soluble ilustrativo que tiene una parte superior 701 redondeada, una parte inferior 702 redondeada y dos compartimentos 733 y 734 más pequeños uno al lado del otro, cada uno superpuesto a un compartimento inferior 731 más grande. La Figura 9A es una vista superior, la Figura 9B es una vista lateral, la Figura 9C es una vista de extremo y la Figura 9D es una vista de extremo en sección transversal. En la vista superior, la forma general del artículo 700 es rectangular con esquinas redondeadas. El artículo 700 está formado por un primer material flexible 711, un segundo material flexible 712 y un tercer material flexible 713, que se sellan juntos sobre una primera área sellada 721 y una segunda área sellada 722, como se describe a continuación. La primera zona sellada 721 forma una conexión continua entre los materiales flexibles 711, 712 y 713, todo alrededor de la periferia exterior del artículo 700. La segunda área sellada 722 forma una conexión continua entre el primer material flexible 711 y el tercer material flexible 713, a través de una parte media del artículo 700, entre los compartimentos 733 y 734 (como se muestra, limitado por las líneas de referencia). Aparte de las áreas selladas 721 y 722, los materiales flexibles 711, 712 y 713 son independientes entre sí. El primer material flexible 711 está dispuesto entre el segundo material flexible 712 y el tercer material flexible 713, y está orientado horizontalmente. En el fondo 702, en el medio del artículo 700, el segundo material flexible 712 se curva hacia abajo desde el área sellada 721 de forma que el segundo material flexible 712 se desvía con respecto al primer material flexible 711, y el espacio entre los materiales flexibles 711 y 712 forma el compartimento más grande 731, que tiene un perfil lateral con una forma general de campana invertida. El compartimento 731 rodea y encierra una primera composición 741. En la parte superior 701, en una primera parte del medio del artículo 700, una primera parte del tercer material flexible 713 se curva hacia arriba desde las áreas selladas 721 y 722 de forma que esa primera parte del segundo material flexible 713 se desvía con respecto al primer material flexible 711, y el espacio entre los materiales flexibles 711 y 713 forma el primer compartimento más pequeño 733, que tiene un perfil lateral con una forma general de tubo redondeado. El compartimento 733 rodea y encierra una segunda composición 743, que difiere de la primera composición 741. En la parte superior 701, en una segunda parte del medio del artículo 700, una segunda parte del segundo material flexible 713 se curva hacia arriba desde las áreas selladas 721 y 722 de forma que esa segunda parte del segundo material flexible 713 se desvía con respecto al primer material flexible 711, y el espacio entre los materiales flexibles 711 y 713 forma el segundo compartimento más pequeño 734, que tiene un perfil lateral con una forma general de tubo redondeado. El compartimento 734 rodea y encierra una tercera composición 744, que difiere de la primera composición 741 y la segunda composición 743.
Parte, partes o la totalidad de cualquiera de las realizaciones del artículo de dosis unitaria soluble de las Figuras 5A-9D pueden fabricarse, utilizarse y/o modificarse de cualquier forma conocida en la técnica. Por ejemplo, cualquiera de estos artículos puede configurarse con cualquier tamaño y forma convenientes junto con cualquier número de compartimentos, como se describe en la presente descripción y/o como se conoce en la técnica; como ejemplos, un artículo de dosis unitaria soluble puede configurarse según cualquier realización descrita en la patente US-9.725.685 titulada “ Unit Dose Article,” , que se incorpora a la presente por referencia, o cualquier realización disponible comercialmente de un artículo de dosis unitaria soluble (por ejemplo, TIDE PODS y CASCADE ACTION PACS fabricados por The Procter & Gamble Company, de Cincinnati, Ohio, Estados Unidos de América). Cualquiera de los compartimentos para estos artículos puede configurarse con cualquier tamaño, forma, configuración y relación convenientes, como se describe en la presente descripción y/o como se conoce en la técnica. Cualquiera de los compartimentos para estos artículos puede llenarse con una o más de cualquier composición o composiciones descritas en la presente descripción y/o conocidas en la técnica de los artículos de dosis unitaria solubles; como ejemplos, tales composiciones pueden incluir uno o más de cualquiera de los siguientes: composiciones para el cuidado de tejidos (detergentes, tensioactivos, blanqueadores, suavizantes de tejidos, colorantes, abrillantadores, perfumes, etc.), composiciones para el cuidado de vajillas, productos agroquímicos, productos químicos para el tratamiento de agua, colorantes, etc. Cualquiera de las composiciones descritas en la presente descripción puede tomar cualquier forma conveniente descrita en la presente descripción o conocida en la técnica, tal como: líquido, pasta, sólido, fibroso, granular, en polvo, etc. Cualquiera de los materiales flexibles utilizados para formar estos artículos puede ser el mismo material, o versiones distintas del mismo material, o materiales distintos, como se describe en la presente descripción y/o como se conoce en la técnica; por ejemplo, cualquiera de las películas solubles en agua descritas en la presente descripción puede utilizarse (por sí misma y/o como parte de un material laminado/compuesto) para parte, partes o todos de estos materiales flexibles. Y, cualquiera de las películas solubles en agua descritas en la presente descripción puede utilizarse (por sí misma y/o como parte de un material laminado/compuesto) para formar parte, partes o la totalidad de un artículo soluble de dosis unitaria conocido en la técnica, y puede incluir cualquier aditivo y/o recubrimiento (por ejemplo, agentes amargantes, aditivos de barrera de gases, etc.), conocidos en la técnica de artículos solubles de dosis unitaria. Parte, partes o todos de cualquiera de estos aspectos pueden combinarse entre sí de cualquier forma viable para formar realizaciones alternativas adicionales. Además, cualquiera de las películas solubles en agua descritas en la presente descripción puede utilizarse (por sí misma y/o como parte de un material laminado/compuesto) para formar parte, partes o la totalidad de los componentes en productos de salud e higiene, tales como pañales desechables y ropa interior de entrenamiento para niños pequeños, artículos para la incontinencia y productos para el cuidado femenino (por ejemplo, compresas y forros), en productos médicos tales como bolsas para fluidos y/o desechos corporales (por ejemplo, bolsas de ostomía), y en otros productos domésticos tales como bolsas de basura, bolsas de lavandería, forros de cesta para ropa sucia, etc. Las películas solubles en agua también pueden utilizarse para formar productos de bordado, productos de belleza (por ejemplo, máscaras faciales que incluyen componentes solubles en agua), productos de cuidado personal, productos de afeitado, productos para el cuidado de la salud, productos farmacéuticos, etc. Además, cualquiera de las películas solubles en agua descritas en la presente descripción puede utilizarse (por sí misma y/o como parte de un material laminado/compuesto) para formar parte, partes o la totalidad de un envase flexible (por ejemplo, bolsita), para proporcionar una mejor eliminación del envase; dichos envases pueden tener cualquier tamaño conveniente y pueden incluir cualquier número de dosis (por ejemplo, dosis única, dosis múltiple, etc.). Cualquiera de las películas descritas en la presente descripción puede utilizarse como parte, partes o todo un envase primario, y/o un envase secundario, y/o cualquier otro tipo de envase o material de envasado conocido en la técnica.
Métodos de ensayo
Método para medir espesores de recubrimiento durante el proceso de recubrimiento
Para medir el espesor de los recubrimientos orgánicos depositados en determinadas condiciones, se pone una tira de cinta de Kapton sobre una oblea de silicio limpia. A continuación, la oblea se recubre con material orgánico al tiempo que se recubre la muestra de película soluble. A continuación, se retira la cinta de la oblea de silicio y se mide el espesor de la oblea recubierta utilizando un perfilómetro KLA Tencor P-15. Para controlar el espesor de los recubrimientos inorgánicos, se utiliza un controlador de deposición de película delgada INFICON XTC/3 in situ (dentro de la cámara de vacío) durante la deposición.
Método de medición del espesor del recubrimiento y análisis químico de la película recubierta
Para medir el espesor de un recubrimiento en una película (o incluso para determinar si hay un recubrimiento presente en una película), puede ser microscopía electrónica de barrido (MEB) de alta resolución. Para preparar una muestra para mediciones de espesor utilizando MEB de alta resolución, la muestra se corta por la mitad para obtener una sección transversal utilizando un micrótomo, preferiblemente un micróomo criogénico para obtener el mejor corte sin frotar la superficie a examinar. Esto supone que la película ya está separada de otros elementos de un producto. Sin embargo, si la película forma parte de un producto de consumo comercial, por ejemplo, tal como un producto de cápsula de dosis unitaria para el cuidado de tejidos, primero se corta una pequeña parte de la película del producto y se limpia. La limpieza puede lograrse limpiando cuidadosamente cualquier producto líquido del interior de la película que haya estado directamente en contacto con el producto. El polvo y la suciedad de las partículas pueden eliminarse de la otra superficie utilizando una pistola de aire. A continuación, la muestra se pone sobre un talón vertical con cinta de carbono de doble lado para mantener la muestra en su sitio. La muestra puede recubrirse por metalizado al vacío con Au-Pd antes del análisis de MEB, para garantizar una buena imagen. Se examina el área en sección transversal de la muestra para determinar si hay un recubrimiento presente en cualquiera de las superficies de la película. Si está presente, el espesor del recubrimiento está determinado por la escala en el MEB.
Para determinar la composición química del recubrimiento, puede utilizarse EDAX(energydispersiveX-rayanalysis,análisis de rayos X por energía dispersiva) (de forma típica unido a un MEB) para determinar la composición química de los recubrimientos orgánicos o inorgánicos. Además, también puede utilizarse FTIR(Fourier-transform infrared spectroscopy,espectroscopía de infrarrojos con transformada de Fourier) para identificar la identidad química de los recubrimientos orgánicos y también puede utilizarse XPS(X-ray photoelectron spectroscopy,espectroscopia fotoelectrónica de rayos X) para identificar la identidad química de los recubrimientos orgánicos e inorgánicos.
Se prepara una muestra para identificación química cortando un pequeño fragmento del producto terminado y limpiándolo como se ha descrito anteriormente. No se necesita ninguna otra preparación para el análisis mediante FTIR. Si se está utilizando EDAX, la muestra se pone sobre un talón con cinta de carbono de doble lado (las muestras no se recubrirían con Au-Pd para el análisis mediante EDAX). Para el análisis mediante XPS, la muestra se pone sobre una oblea de silicio, anclando la muestra con cinta de carbono (o cualquier otra cinta compatible con vacío) en las esquinas.
Método para observar microfracturas
Se utiliza un microscopio electrónico de barrido (MEB) para observar la superficie de la película no recubierta, incluidas las microfracturas en el recubrimiento inorgánico, y para observar la superficie del recubrimiento orgánico. Las imágenes de MEB de 1000 nm de AbO3 antes y después del estiramiento se toman con un MEB Hitachi TM3000 de sobremesa. En algunos casos (para recubrimientos de AbO3 que necesiten un mayor aumento) se utiliza un FEI XL-30 ESEM. Para preparar una muestra para la formación de imágenes por MEB, se pone una muestra sobre un talón de metal utilizando cinta de carbono de doble lado para mantener la muestra en su sitio. Los recubrimientos orgánicos pueden tener baja visibilidad cuando se evalúan con MEB y, si este es el caso, las muestras se recubren por metalizado al vacío utilizando una diana de Au-Pd para depositar 80-100 nm de espesor de Au-Pd antes de la MEB. Cuando las muestras se estiraron, se estiraron utilizando una máquina Instron. Para estirar películas, se utiliza un MicroTester Instron 5948. Si una muestra se estira de 1 cm a 2,5 cm, se dice que se estira al 150 % de su longitud original.
Método de ensayo de la velocidad de transmisión de oxígeno
El método de ensayo de velocidad de transmisión de oxígeno para una película se lleva a cabo según lo que sigue. Las muestras se ensayan según la ASTM F-1927-14, bajo las siguientes condiciones de ensayo: temperatura de 40 °C (+/- 0,5 °C), humedad relativa de 80 % (+/- 3 %), donde la presión parcial de oxígeno en el lado del gas de ensayo es igual a la presión parcial de oxígeno en el lado del gas portador (siendo ambas la presión ambiente). La velocidad de transmisión de oxígeno se mide en (o se convierte a) unidades de cm3/ (m2 día). Para materiales fuera del ámbito (apartado 1.1) de la ASTM F-1927-14, no se aplica el método de ensayo de velocidad de transmisión de oxígeno.
Método de ensayo de velocidad de transmisión de vapor de agua
El método de ensayo de velocidad de transmisión de vapor de agua se lleva a cabo según lo que sigue. Las muestras se ensayan según la ASTM F-1249-13, bajo las siguientes condiciones de ensayo: temperatura de 40 °C (+/- 0,56 °C) y humedad relativa de 50 % (+/- 3 %). La velocidad de transmisión de vapor de agua se mide en (o se convierte a) unidades de g /(m2 · día). Para materiales fuera del ámbito (apartado 1.1) de la ASTM F-1249-13, no se aplica el método de ensayo de velocidad de transmisión de vapor de agua.
Método de ensayo de disolución
El método de ensayo de disolución para una película soluble en agua mide el tiempo total (en segundos) para la disolución completa de una muestra de película particular cuando el ensayo se lleva a cabo según la prueba de disolución en portaobjetos, que es el método de ensayo MONOSOL 205 (MSTM 205), como se establece en los párrafos 116-131 de la solicitud de patente de Estados Unidos publicada US20150093526A1, titulada “Water-soluble film having improved dissolution and stress properties, and packets made therefrom,” la publicación completa se incorpora en la presente descripción como referencia; el método de ensayo de disolución utilizado en la presente descripción es el mismo que el establecido en US20150093526A1, salvo que en el método de ensayo de disolución de la presente descripción, en vez de mantener el agua destilada a 10 °C, mantiene el agua destilada a 15 °C. Si bien la versión estándar del método de ensayo de disolución utiliza agua destilada mantenida a 15 °C, el método de ensayo de disolución puede ejecutarse en forma modificada con el agua destilada mantenida a otra temperatura especificada, para proporcionar datos comparativos adicionales a una temperatura distinta. El método de ensayo de disolución no se aplica a ningún material que no sean películas solubles en agua que tengan un espesor total inferior o igual a 3 milímetros.
Método de ensayo de pegajosidad - Propiedades de pegajosidad
Las películas descritas en la presente descripción también pueden presentar una pegajosidad reducida en comparación con las películas solubles en agua no recubiertas. Por ejemplo, las películas descritas en la presente descripción pueden presentar una fuerza de adherencia de aproximadamente 5.000 N o menos cuando se miden según el método de fuerza de adherencia. Una película de alcohol polivinílico sin recubrir puede tener una fuerza de adherencia de más de 30.000 N.
En el método de la fuerza de adherencia, se cortan dos muestras de una película y se montan en un analizador de textura [Texture Analyzer XT Plus de Texture Technologies (Hamilton, MA)] utilizando trozos de cinta de doble cara de 5 cm x 5 cm. La muestra superior tiene un tamañode 5 cm x 6 cm. La muestra inferior tiene un tamaño de 7 cm x 10 cm. Las muestras se evalúan a una temperatura de 22 °C y 35 % de humedad relativa utilizando una celda de carga de 50 kg con un tiempo de contacto de 2 segundos. Antes de medir la fuerza de adherencia, la muestra se rocía con agua a 0,2 bar de presión desde una distancia de 110 mm y se deja relajar durante 10 segundos.
Otros requisitos de ensayo
Al someter a ensayo y/o medir un material, si el método de ensayo relevante no especifica una temperatura particular, el ensayo y/o medición se realiza en muestras a una temperatura de 22 °C (+/- 3 °C) (con dichas muestras preacondicionadas a dicha temperatura). Al someter a ensayo y/o medir un material, si el método de ensayo relevante no especifica una humedad particular, el ensayo y/o medición se realiza en muestras a una humedad relativa del 35 % (+/- 5 %) (con dichas muestras preacondicionadas a dicha humedad). Todas las herramientas y/o instrumentos de ensayo y/o medición deben calibrarse adecuadamente antes del ensayo y/o medición. Todos los ensayos y/o mediciones deben ser realizadas por técnicos capacitados, expertos y experimentados. Todos los ensayos y/o mediciones deben realizarse según las buenas prácticas de laboratorio, con el objetivo de obtener resultados precisos.
La Tabla 3 evalúa las velocidades de transmisión de vapor de agua y las velocidades de transmisión de oxígeno de diversas películas. Las películas de 76 micrómetros de la Tabla 3 se evaluaron según las normas ASTM descritas anteriormente como se describe en la sección del método de ensayo.
Las velocidad de transmisión de oxígeno para la Tabla 3 se midieron según ASTM D-3985 y F-1927 como se describe en la sección del método de ensayo.
Tabla 1
Como se ilustra en la Tabla 1, cada película que incluye un recubrimiento orgánico depositado por vapor demostró velocidades de transmisión de vapor de agua y oxígeno reducidas en comparación con las películas no recubiertas descritas en los ejemplos comparativos.
Los artículos de dosis unitaria también se fabricaron y evaluaron utilizando las películas descritas en la presente descripción.
La Tabla 2 ilustra las construcciones de la película y la fuerza de separación de diversos artículos de dosis unitaria ilustrativos. La fuerza de separación se determinó sujetando el artículo de dosis unitaria ilustrativo en una mordaza de ensayo inferior y un artículo de dosis unitaria sin recubrimiento depositado por vapor en una abrazadera de ensayo superior. A continuación se utilizó una boquilla de agua para pulverizar el artículo de dosis unitaria ilustrativo con agua durante 2 segundos. A continuación se hizo descender el artículo de dosis unitaria superior para ponerlo en contacto con el artículo de dosis unitaria ilustrativo. Los artículos de dosis unitaria se mantuvieron juntos durante 10 minutos con 150 gramos de fuerza. Después de 10 minutos, los artículos de dosis unitaria se separaron a 33,33 mm/s y se midió la fuerza requerida para separar los artículos de dosis unitaria solubles. El ejemplo comparativo 7 se midió en dos conjuntos distintos de tandas de ensayo.
Tabla 2
Como se muestra en la Tabla 2, los artículos de dosis unitaria formados con películas que tienen un recubrimiento orgánico depositado por vapor muestran grandes reducciones en la fuerza de separación en comparación con los artículos de dosis unitaria formados a partir de películas sin un recubrimiento orgánico depositado por vapor. Además, los artículos de dosis unitaria formados a partir de películas que tienen un recubrimiento depositado por vapor tienen menos variabilidad en la fuerza de separación.
La Tabla 3 muestra el tiempo requerido para que un artículo de dosis unitaria ilustrativo se rompa cuando se sumerge en agua destilada que tiene una temperatura de 21,1 °C. Cada artículo de dosis unitaria ilustrativo se formó a partir de dos películas de PVOH como se describe en la Tabla 3. Los artículos de dosis unitaria ilustrativos se sumergieron a una profundidad de 1 cm en agua y se observaron hasta que se observó que se salía un zumo sellado. Se situó un espejo debajo de los ejemplos para ayudar a observar el tiempo de estallido. Esta prueba de ensayo se conoce como ensayo de estallido de dosis unitaria soluble.
Tabla 3
* - El ejemplo puede haberse roto antes del tiempo de observación registrado
Como se muestra en la Tabla 3, los artículos de dosis unitaria ilustrativos formados a partir de películas que incluyen un recubrimiento inorgánico depositado por vapor y un recubrimiento orgánico depositado por vapor presentaron tiempos de ruptura mucho más largos que un artículo de dosis unitaria comparativo formado a partir de películas sin un recubrimiento depositado por vapor.
No debe entenderse que las dimensiones y los valores descritos en el presente documento estén estrictamente limitados a los valores numéricos exactos mencionados. En vez de eso, a menos que se especifique lo contrario, se pretende que cada una de tales dimensiones signifique tanto el valor mencionado como un intervalo funcionalmente equivalente en torno a ese valor. Por ejemplo, se pretende que una dimensión descrita como “40 mm” signifique “ aproximadamente 40 mm” .

Claims (13)

  1. REIVINDICACIONES
    1 Una película que comprende:
    una capa de material polimérico soluble en agua; y
    un recubrimiento orgánico depositado por vapor dispuesto sobre una superficie de la capa, en donde el recubrimiento orgánico comprende un polímero de poli(p-xilileno) en donde el polímero de poli(pxilileno) comprende uno o más de polímero de poli(p-xilileno), polímero de poli(dicloro-p-xilileno), polímero de a-perfluorodi-p-xileno y polímero de poli(tetrafluoro-p-xilileno) o el polímero de poli(pxilileno) comprende polímero de poli(cloro-p-xilileno) y en donde la película es dispersable en agua.
  2. 2. La película de la reivindicación 1, en donde el material polimérico soluble en agua comprende alcohol polivinílico.
  3. 3. La película de la reivindicación 1 o 2, en donde el recubrimiento orgánico consiste en el polímero de poli(p-xilileno).
  4. 4. La película de la reivindicación 1 a 3, en donde la superficie está al menos parcialmente seccionada.
  5. 5. La película de la reivindicación 4, en donde la superficie se somete a ablación mediante un plasma de helio-oxígeno.
  6. 6. La película de la reivindicación 4, en donde la superficie se somete a ablación mediante un plasma de argón-oxígeno.
  7. 7. La película de la reivindicación 1 a 6, en donde el recubrimiento orgánico se une directamente a la superficie de la capa de material polimérico soluble en agua.
  8. 8. La película de las reivindicaciones 1 a 6, que comprende además un recubrimiento inorgánico depositado por vapor que comprende óxido de metal, en donde el recubrimiento inorgánico está dispuesto entre la capa y el recubrimiento orgánico.
  9. 9. La película de la reivindicación 8, en donde el recubrimiento inorgánico está unido directamente a la superficie.
  10. 10. La película de la reivindicación 8 o 9, en donde el recubrimiento orgánico está unido directamente al recubrimiento inorgánico.
  11. 11. La película de la reivindicación 8 a 10, en donde el recubrimiento inorgánico comprende uno o más de óxido de aluminio, óxido de silicio, óxido de magnesio y óxido de titanio.
  12. 12. La película de la reivindicación 9 a 11, en donde el recubrimiento inorgánico comprende una pluralidad de microfracturas.
  13. 13. La película de la reivindicación 12, en donde el recubrimiento orgánico está sustancialmente libre de microfracturas y cubre una parte de la pluralidad de microfracturas en el recubrimiento inorgánico.
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