ES2995614T3 - A method for producing a heat sealable multi-layer paperboard and a heat sealable multi-layer paperboard obtainable by the method - Google Patents

A method for producing a heat sealable multi-layer paperboard and a heat sealable multi-layer paperboard obtainable by the method Download PDF

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Päivi Miettinen
Mia Ahokas
Heidi Keihola
Jaana Heinonen
Gun Lundsten
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Abstract

La presente invención se refiere a métodos para producir cartones multicapa termosellables que comprenden una capa de prerrecubrimiento que incluye un aglutinante de látex de acrilato de acetato de polivinilo y una o más capas de barrera a base de agua. La termosellabilidad del cartón multicapa de la presente invención (▲) fue significativamente mejor que la termosellabilidad de un cartón multicapa en el que se omitió el prerrecubrimiento (-) o en el que el prerrecubrimiento incluye aglutinantes típicos tales como látex de estireno butadieno (○) o látex de estireno acrilato (■) pero no látex de acrilato de acetato de polivinilo. La presente invención se refiere también a cartones multicapa termosellables que se pueden obtener mediante el método y el uso de látex de acrilato de acetato de polivinilo en una composición de prerrecubrimiento para mejorar la termosellabilidad de un cartón multicapa. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Un método para producir un cartón multicapa termosellable y un cartón multicapa termosellable obtenible mediante el método
Campo
La presente invención se refiere a métodos para producir cartón multicapa termosellable, en particular a métodos que comprenden recubrir previamente el cartón con una composición de color de recubrimiento que comprende acetato de polivinilo y acrilato. La invención se refiere también a cartones multicapa termosellables obtenibles mediante el método.
Antecedentes
El calor es la transferencia de energía cinética realizada por el movimiento de moléculas de un medio a otro. La transferencia de energía en el sellado con barra caliente es por conducción y en el sellado con aire caliente por radiación y convección. En el sellado con barra caliente, el calor se transfiere desde las barras de metal y la transferencia de calor se mantiene mediante presión simultánea. En el sellado ultrasónico, las herramientas permanecerán frías y el sellado se genera por fricción interna. La transferencia de calor en el sellado con aire caliente está controlada por el movimiento de las moléculas por separado en cada capa de barrera y sustrato base y su interfaz y depende del coeficiente de transferencia de calor y la capacidad térmica. Para garantizar una alta resistencia del sellado, el aire caliente tiene que pasar rápidamente por todo el material, de forma que se puede evitar el uso de recubrimientos de barrera a base de agua (WBBC) pegajosos y el bloqueo.
La difusividad térmica aumenta cuando aumenta la conductividad y la capacidad calorífica específica y la densidad disminuyen. Los materiales prístinos tienen sus propiedades térmicas específicas, pero las cosas se vuelven muy diferentes cuando los materiales se mezclan. Al mezclar aglutinantes a base de agua con cargas minerales, la porosidad aumenta con la disminución de la densidad del WBBC. Por otro lado, los poros llenos de aire actúan como aislante y, por otro lado, los poros interconectados permiten que el aire y el calor fluyan a través de toda la red. Además, el tamaño y la distribución de los poros afectarán la transferencia de calor a través de WBBC. Aumentar la cantidad de látex en WBBC reducirá la cantidad de poros creando una estructura más compacta. Tanto el látex como el aire tienen valores de conductividad térmica intrínseca mucho más bajos que los rellenos minerales, pero la reducción en el volumen de poro (es decir, la porosidad) es más significativa que el aumento en el volumen de látex. Además, tener poros más pequeños en la capa de recubrimiento significa que las partículas de relleno mineral tienen una mayor probabilidad de conectarse, creando un mejor canal para la transferencia de calor.
La transferencia rápida de calor es esencial para la sellabilidad con aire caliente del sustrato del tablero revestido con barrera a base de agua. Los WBBC se utilizan en materiales desechables, tales como vasos desechables, en lugar de plástico PE. Para lograr propiedades de protección de barrera tan buenas con WBBC como con plástico PE, la película de barrera en la parte superior del tablero debe ser uniforme y sin orificios para evitar la humedad, el agua, el aceite y la grasa y la migración química. Las propiedades de conversión como el sellado con aire caliente normalmente se realizan mediante películas de barrera blandas, lo que provoca el riesgo de bloqueo en todas las etapas de producción y conversión. Si bien una mayor porosidad en el material revestido con barrera es esencial para un buen sellado con aire caliente, esto no se puede hacer en la capa de barrera superior sin perder las propiedades de barrera.
Diferentes aglutinantes tales como estireno butadieno (SB), acrilato de estireno (SA) y acetato de polivinilo (PVAc), se utilizan en el recubrimiento de capas previas (también conocidas como composición de color de recubrimiento) en soluciones de barrera multicapa debajo de capas WBBC. El objetivo principal de utilizar una capa de prerecubrimiento es mejorar la suavidad del tablero base para garantizar una capa de barrera uniforme para propiedades de barrera adecuadas. No obstante, el prerrecubrimiento puede reducir la velocidad de transferencia de calor y, por lo tanto, los cartones recubiertos multicapa pueden no poder sellarse con aire caliente a temperaturas razonables. En primer lugar, se utiliza mucha energía térmica para vaporizar moléculas de agua fuertemente unidas, antes de que el tablero recubierto de barrera comience a calentarse. Por consiguiente, todavía se necesitan cartones recubiertos de WBBC con buenas propiedades de sellado térmico.
Sumario
A continuación se presenta un resumen simplificado para proporcionar una comprensión básica de algunos aspectos de varias realizaciones de la invención. El sumario no es una visión general extensa de la invención. Este no pretende identificar los elementos clave o críticos de la invención ni delinear el alcance de la invención. El siguiente sumario presenta simplemente algunos conceptos de la invención de una forma simplificada como preludio a la descripción más detallada de las realizaciones ilustrativas de la invención.
En la presente invención se observó que cuando un cartón se recubría primero con una composición de color de recubrimiento que comprendía látex de acrilato de acetato de polivinilo seguido de un recubrimiento del cartón recubierto con una o más composiciones de barrera a base de agua, se podrían obtener buenas propiedades de sellado térmico sin perder propiedades de barrera importantes.
De acuerdo con la invención, se proporciona un nuevo método para producir un cartón multicapa termosellable, comprendiendo el método:
a) proporcionar un cartón que comprende un primer lado y un segundo lado,
b) recubrir al menos el primer lado con una composición de color de recubrimiento que comprende
o 100 partes de pigmentos seleccionados de carbonato de calcio, dióxido de titanio, yeso, arcilla, tiza, blanco satinado, sulfato de bario, hidróxido de sodio y aluminio, talco, caolín, bentonita y combinaciones de los mismos,
o 10-20 partes de uno o más aglutinantes que comprenden látex de acrilato de acetato de polivinilo, en donde el látex de acrilato de acetato de polivinilo comprende 30-100 % en peso seco de uno o más aglutinantes, o 0-5 partes de alcohol polivinílico,
o 0-5 partes de uno o más aditivos seleccionados de un grupo que consiste en conservantes, agentes dispersantes, agentes antiespumantes, espesantes, lubricantes, endurecedores, modificadores de pH y abrillantadores ópticos,
o agua,
c) secar la composición de color del recubrimiento, produciendo así un cartón pre-recubierto,
d) recubrir al menos el primer lado prerecubierto con una primera dispersión polimérica acuosa que comprende o 40-60 % en peso seco de pigmentos seleccionados entre carbonato de calcio, dióxido de titanio, yeso, arcilla, tiza, blanco satinado, sulfato de bario, hidróxido de sodio y aluminio, talco, caolín, bentonita y combinaciones de los mismos,
o 40-60 % en peso seco de uno o más aglutinantes que comprenden polímeros sintéticos seleccionados entre látex de polímeros, siempre que los uno o más aglutinantes no comprendan látex de acrilato de acetato de polivinilo,
o 0-5 % en peso seco de alcohol polivinílico,
o 0-5 % en peso seco de uno o más aditivos seleccionados de un grupo que consiste en conservantes, agentes dispersantes, agentes antiespumantes, espesantes, lubricantes, endurecedores, modificadores de pH y abrillantadores ópticos,
e) secar la primera dispersión polimérica acuosa produciendo así el cartón multicapa.
De acuerdo con la invención, también se proporciona un cartón multicapa termosellable que se puede obtener mediante un método según cualquiera de las reivindicaciones 1-11.
De acuerdo con la invención, también se proporciona un nuevo uso de látex de acrilato de acetato de polivinilo en la composición de color de recubrimiento para mejorar la capacidad de sellado térmico de un cartón multicapa.
En las reivindicaciones dependientes adjuntas se describen varias realizaciones ilustrativas y no limitativas de la invención.
Varias realizaciones ilustrativas y no limitativas de la invención tanto en cuanto a construcciones como a métodos de operación, junto con objetos y ventajas adicionales de los mismos, se entenderán mejor a partir de la siguiente descripción de realizaciones específicas ilustrativas y no limitantes cuando se lea en conexión con los dibujos adjuntos.
Los verbos "comprender" e “incluir" se utilizan en el presente documento como limitaciones abiertas de que las reivindicaciones dependientes son libremente combinables entre sí a menos que se indique explícitamente lo contrario. Además, se ha de entender que el uso de "un" o "una", es decir, una forma en singular, a lo largo del presente documento no excluye una pluralidad.
Breve descripción de las figuras
La figura 1 ilustra un cartón ilustrativo (100) cuyo primer lado (101a) comprende una capa de prerecubrimiento (102) y dos capas de barrera a base de agua (103, 104) y cuyo segundo lado (101b) comprende una capa de barrera a base de agua (105).
La figura 2 muestra la resistencia del sello en función de la temperatura de sellado (primer lado - segundo lado) triángulo de luz: la composición de prerecubrimiento comprende SB VAcA, calandrado; triángulo oscuro: VAcA; cuadrado: SB, círculo de luz: SA; círculo negro: sin prerecubrimiento.
La figura 3 muestra la resistencia del sello en función de la temperatura de sellado (primer lado - primer lado) triángulo oscuro: VAcA; cuadrado: SB, círculo de luz: SA; círculo negro: sin prerecubrimiento.
Descripción
Los ejemplos específicos proporcionados en la descripción siguiente no deben interpretarse como limitativos del alcance y/o la aplicabilidad de las reivindicaciones adjuntas. Las listas y grupos de ejemplos proporcionados en la descripción no son exhaustivos a menos que se indique explícitamente lo contrario.
Según una realización, la presente invención se refiere a un método para producir un cartón termosellable, comprendiendo el método
a) proporcionar un cartón que comprende un primer lado y un segundo lado,
b) recubrir el primer lado con una composición de color de recubrimiento que comprende
o 100 partes de pigmentos,
o 10-20 partes de uno o más aglutinantes que comprenden látex de acrilato de acetato de polivinilo, en donde el látex de acrilato de acetato de polivinilo comprende 30-100 % en peso seco de uno o más aglutinantes, o 0-5 partes de alcohol polivinílico,
o 0-5 partes de uno o más aditivos seleccionados de un grupo que consiste en conservantes, agentes dispersantes, agentes antiespumantes, espesantes, lubricantes, endurecedores, modificadores de pH y abrillantadores ópticos,
o agua,
c) secar la composición produciendo así un cartón pre-recubierto,
d) recubrir al menos el primer lado prerecubierto con una primera dispersión polimérica acuosa que comprende o 40-60 % en peso seco de pigmentos,
o 40-60 % en peso seco de uno o más aglutinantes, siempre que los uno o más aglutinantes no comprendan látex de acrilato de acetato de polivinilo,
o 0-5 % en peso seco de alcohol polivinílico,
o 0-5 % en peso seco de uno o más aditivos seleccionados de un grupo que consiste en conservantes, agentes dispersantes, agentes antiespumantes, espesantes, lubricantes, endurecedores, modificadores de pH y abrillantadores ópticos,
e) secar la primera dispersión polimérica acuosa produciendo así el cartón multicapa.
Según una realización preferible, el método comprende además
f) recubrir el primer lado del cartón multicapa con una segunda dispersión polimérica acuosa que comprende o 40-60 % en peso seco de pigmentos,
o 40-60 % en peso seco de uno o más aglutinantes, siempre que los uno o más aglutinantes no comprendan látex de acrilato de acetato de polivinilo y que la composición del aglutinante difiera de la composición del aglutinante de la primera dispersión polimérica acuosa,
o 0-5 % en peso seco de alcohol polivinílico,
o 0-5 % en peso seco de uno o más aditivos seleccionados de un grupo que consiste en conservantes, agentes dispersantes, agentes antiespumantes, espesantes, lubricantes, endurecedores, modificadores de pH y abrillantadores ópticos, y
g) secar la segunda dispersión acuosa.
El acrilato de acetato de polivinilo es, preferentemente, acrilato de butilo y acetato de polivinilo. El uno o más aglutinantes de la composición de color de recubrimiento puede comprender otros polímeros sintéticos seleccionados preferentemente entre látex de estireno butadieno, látex de acrilato de estireno, látex de etileno acetato de vinilo y látex de acetato de vinilo, preferentemente látex de estireno butadieno y látex de estireno acrilato, lo más preferentemente látex de estireno butadieno.
Según una realización, la composición de color de recubrimiento, también conocida como composición de prerecubrimiento, comprende látex de estireno butadieno y látex de acetato de polivinilo acrilato. Según esta realización, el acrilato de acetato de polivinilo (VAcA): la relación estireno-butadieno (SB) suele ser de 1:1 en peso.
Según otra realización, la composición de color del recubrimiento comprende acrilato de estireno (SA) y acrilato de acetato de polivinilo. Según esta realización, el VAcA: la relación SA suele ser de 1:1 en peso.
La composición del color del recubrimiento comprende típicamente 1-100 partes por cien (pph) de látex VAcA. Una composición de color de recubrimiento ilustrativa comprende 100 (pph) de pigmentos, 10 pph de látex SB, 10 pph de látex VAC, 0,6 pph de alcohol polivinílico (PVA), y preferentemente también espesante y base como NaOH. La cantidad ilustrativa de espesante y NaOH en la composición de color del recubrimiento es de 0,2 pph y 0,1 pph, respectivamente. Otra composición de color de recubrimiento ilustrativa comprende 100 (pph) de pigmentos, 10 pph de látex SA, 10 pph de látex VAC, 0,6 pph de alcohol polivinílico (PVA), y preferentemente también espesante y base como NaOH. La cantidad ilustrativa de espesante y NaOH en la composición de color del recubrimiento es de 0,2 pph y 0,1 pph, respectivamente. Las cantidades de los componentes se expresan en pph, en peso basadas en 100 partes de pigmentos.
Los pigmentos de la composición de color del recubrimiento se seleccionan típicamente de carbonato de calcio, dióxido de titanio, yeso, tiza, blanco satinado, sulfato de bario, hidróxido de sodio y aluminio, talco, caolín, bentonita y combinaciones de las mismas. Los pigmentos son, preferentemente, partículas laminares. El contenido sólido de la composición del color del recubrimiento es típicamente del 20-80 % en peso seco.
La primera dispersión polimérica acuosa, es decir, la primera composición de WBBC comprende pigmentos y uno o más aglutinantes, siempre que los aglutinantes no incluyan látex de acrilato de acetato de polivinilo. Los pigmentos de la primera dispersión polimérica acuosa se seleccionan típicamente entre carbonato de calcio, dióxido de titanio, yeso, tiza, blanco satinado, sulfato de bario, hidróxido de sodio y aluminio, talco, caolín, bentonita y combinaciones de las mismas. Los pigmentos son, preferentemente, partículas laminares. El contenido de sólidos de la primera dispersión acuosa suele ser del 20-80 % en peso seco.
Los uno o más aglutinantes de la primera dispersión polimérica acuosa comprenden polímeros sintéticos seleccionados preferentemente entre látex poliméricos. Los látex poliméricos ilustrativos son el látex de estireno butadieno, látex de acrilato de estireno, látex de etileno acetato de vinilo y látex de acetato de vinilo. El aglutinante de látex preferible es látex de acrilato de estireno.
La primera dispersión polimérica acuosa comprende preferentemente también uno o más biopolímeros que se seleccionan preferentemente entre almidón, proteínas y carboximetilcelulosa, más preferentemente almidón. El primer acuoso también puede comprender aditivos tales como espesantes de dispersión, lubricantes, desespumantes, dispersantes, tensioactivos y modificadores del pH.
La segunda dispersión polimérica acuosa, es decir, la segunda composición WBBC comprende pigmentos y uno o más aglutinantes, siempre que los aglutinantes no incluyan látex de acrilato de acetato de polivinilo y que la composición del aglutinante difiera de la composición del aglutinante de la primera dispersión polimérica acuosa. Los pigmentos de la segunda composición de dispersión acuosa se seleccionan típicamente de carbonato de calcio, dióxido de titanio, yeso, tiza, blanco satinado, sulfato de bario, hidróxido de sodio y aluminio, talco, caolín, bentonita y combinaciones de las mismas. Los pigmentos son, preferentemente, partículas laminares. El contenido sólido de la segunda dispersión acuosa es típicamente del 20-80 % en peso seco.
Los uno o más aglutinantes de la segunda dispersión polimérica acuosa comprenden polímeros sintéticos seleccionados preferentemente entre látex poliméricos. Los látex poliméricos ilustrativos son el látex de estireno butadieno, látex de acrilato de estireno, látex de etileno acetato de vinilo. El aglutinante de látex preferible es látex de acrilato de estireno. Según una realización preferible, uno o más látex de la segunda dispersión polimérica acuosa son látex de núcleo-capa. Un látex de núcleo-cubierta ilustrativo es látex de núcleo-cubierta de acrilato de estireno. Cuando los aglutinantes comprenden látex de núcleo-capa, el recubrimiento es más duro que un recubrimiento que no incluye látex de polímero de núcleo-capa.
La segunda dispersión polimérica acuosa comprende preferentemente también uno o más biopolímeros que se seleccionan preferentemente entre almidón, proteínas y carboximetilcelulosa, más preferentemente almidón. El segundo acuoso también puede comprender aditivos tales como espesantes de dispersión, lubricantes, desespumantes, dispersantes, tensioactivos y modificadores del pH.
Según una realización preferible, la primera dispersión polimérica acuosa no incluye látex de núcleo-capa y la segunda dispersión polimérica acuosa incluye látex de núcleo-capa. Según esta realización, el recubrimiento obtenible mediante el uso de la primera y la segunda dispersión polimérica acuosa es elástico y duro, respectivamente.
La figura 1 muestra un ejemplo de cartón multicapa termosellable 100 obtenido mediante un método de la presente invención. El primer lado 101a está recubierto con una capa previa 102 (3-7 g/m2) seguida de un WBBC 103 elástico (3-7 g/m2) para reducir el agrietamiento. La capa superior consiste en un WBCC 104 antibloqueo (3-7 g/m2) que comprende látex de núcleo y cubierta. El segundo lado 101b está recubierto con un WBCC 105 elástico (3-5 g/m2) para mejorar las propiedades de sellado.
Según otra realización, la presente invención se refiere al uso de látex de acrilato de acetato de polivinilo en una composición de color de recubrimiento para mejorar la capacidad de sellado térmico de un cartón multicapa. La composición de color del recubrimiento comprende preferentemente
o 100 partes de pigmentos,
o 10-20 partes de uno o más aglutinantes que comprenden el látex de acrilato de acetato de polivinilo, en donde el látex de acrilato de acetato de polivinilo comprende 30-100 % en peso seco de uno o más aglutinantes, o 0-5 partes de alcohol polivinílico y
o 0-5 partes de uno o más aditivos seleccionados de un grupo que consiste en conservantes, agentes dispersantes, agentes antiespumantes, espesantes, lubricantes, endurecedores, modificadores de pH y abrillantadores ópticos.
El o los aglutinantes comprenden preferentemente polímeros sintéticos seleccionados preferentemente entre látex de estireno butadieno, látex de acrilato de estireno, látex de etileno acetato de vinilo y látex de acetato de vinilo, preferentemente látex de estireno butadieno y látex de estireno acrilato, lo más preferentemente látex de estireno butadieno
Ejemplos
Materiales y métodos
Se prepararon composiciones de recubrimiento de barrera a base de agua (WBBC), es decir, la primera dispersión polimérica acuosa y la segunda dispersión polimérica acuosa utilizando el método divulgado en el documento WO 2016/174309.
Los WBBC preparados consistieron en 60 partes por cien de peso seco de látex de acrilato de estireno (blando) o látex de acrilato de estireno con núcleo y cubierta (duro) y 40 partes por cien de peso seco de pigmentos.
Las composiciones de color de recubrimiento (prerecubrimiento) se prepararon mezclando una suspensión de pigmento con látex aglutinantes. Las proporciones pigmento-aglutinante se muestran en la tabla 4.
Las composiciones de prerecubrimiento y las composiciones de barrera a base de agua se aplicaron sobre un cartón y se secaron.
Se probó la sellabilidad térmica con aire caliente y barra caliente de tableros recubiertos con dispersión de barrera con una máquina de sellado térmico CAF. En la prueba de sellado con aire caliente, el material se calentó bajo un flujo de aire de 200 l/min a una temperatura determinada durante 0,5 - 3 segundos. Luego, el lado calentado de la muestra se presionó contra un lado no calentado del material durante un segundo a una presión de 0,4 MPa (4 bares). En las pruebas de sellado de barra caliente, la temperatura de la barra de sellado inferior era de 45 °C y se ajustó la temperatura de la barra de sellado superior. Las muestras se colocaron entre las barras, recubrimiento contra recubrimiento, y las barras se sujetaron durante 1 segundo con una presión de 0,4 MPa (4 bares). Después de enfriarse, los sellos formados se abrieron con las manos y se evaluó la capacidad de sellado visualmente utilizando la siguiente escala: 0 = sin sello, 1 = adhesión débil, 2 = adherido pero sin desgarro de fibras, 3 = menos del 50 % de desgarro de fibra, 4 = más del 50 % de desgarro de fibra y 5 = 100 % de desgarro de fibra.
Estudio del efecto del prerecubrimiento sobre la temperatura de sellado en caliente.
Efecto de los materiales que retienen agua
Se probó el papel de la transferencia de energía en la placa WBBC multicapa en el sellado con aire caliente evitando el movimiento de moléculas en la capa de barrera superior. Esto se logró añadiendo productos químicos que retienen las moléculas de agua firmemente en la capa de barrera. Los productos químicos probados fueron nanocelulosa (MFC), alcohol polivinílico (PVA) y carboximetilcelulosa (CMC). En la tabla 1 se muestran los resultados. Claramente, la velocidad de transferencia de calor se redujo y las barreras no pudieron sellarse con aire caliente a temperaturas razonables.
Tabla 1.
a) Tiempo de sellado 0,5 s.
Se estudió el efecto de la estructura de la capa de prerrecubrimiento sobre la sellabilidad con aire caliente. Las partículas en la capa de prerrecubrimiento eran de tipo laminar, como arcilla o talco, para garantizar la suavidad y una buena cobertura de la capa superior de barrera. Las variables en el estudio fueron el tipo de aglutinante en la capa de prerecubrimiento y el pre-calandrado de la capa de prerecubrimiento. Los métodos de prueba de barrera se describen en P. Miettinen et al:The role of base substrate in barrer properties and convertibility of Water Based Barrier Coatings (WBBC) of paper and paperboard. Papercon 2017, 23-26 de abril,2017. Minneapolis, Minnesota, EE. UU.Se confirmó la sellabilidad con aire caliente en una máquina de tazas a escala de producción.
Experimentos de prerecubrimiento
En los Ejemplos comparativos 1 y 2, se recubrió un cartón con n prerecubrimiento de SB o SA seguida de un recubrimiento con dos capas diferentes de WBBC. El segundo lado fue recubierto con una sola capa de WBBC. En los ejemplos 1-3 las capas de WBBC fueron como en los ejemplos comparativos pero el prerecubrimiento comprendió VAcA o una mezcla 1:1 de SB y VAcA o SA y VAcA. Las estructuras de los cartones recubiertos se ilustran en la figura 1 y la Tabla 2, y las propiedades de las composiciones de barrera y las formulaciones de prerecubrimiento se muestran en las Tablas 3 y 4, respectivamente. Las propiedades de los cartones recubieros se recogen en la Tabla 5.
Tabla 3. Pro iedades de los WBBC utilizados.
T l 4. Pr i l f rm l i n r r rimi n .
Tabla 5. Pro iedades de los cartones recubiertos
continuación
a. Pre-calandrado
T l Ex rim n ll n ir li n .
Tabla 7. Prueba de vaso desechable a escala comercial
Análisis
En general, cuando se fabrica una barrera para ser sellada térmicamente, es demasiado pegajoso y con una máquina de cartón, la barrera puede adherirse a la superficie de los miembros de la máquina en diferentes etapas del proceso o diferentes capas del rodillo de la máquina pueden adherirse entre sí. El uso de barreras antibloqueo, por otro lado, a menudo evitan las costuras.
Se descubrió que una capa de prebarrera elástica evita que la barrera se rompa durante la fabricación de la taza. También se requiere una pequeña capa de barrera elástica en el segundo lado del cartón para que los vasos sellen lo suficiente. El prerecubrimiento generalmente se sella con látex SB y SA y se utiliza un pigmento tipo lámina para proporcionar una capa uniforme y cubriente a las capas de barrera. El problema con un prerecubrimiento demasiado denso es la mala adhesión de las capas de barrera y las capas de barrera pueden desprender el prerecubrimiento. La adhesión de las capas de barrera al prerecubrimiento se puede mejorar abriendo la superficie del prerecubrimiento. Para este fin se puede utilizar látex VAcA. Al utilizar este látex, además de hacer que la superficie de el prerecubrimiento sea más abierta, se puede suponer que la transferencia de calor mejorará en toda la estructura. Cuando se utilizó látex VAcA para reemplazar el látex SB o SA que se usaba habitualmente, ya sea en parte o en su totalidad, se descubrió que al mismo tiempo la temperatura de sellado con aire caliente se podía reducir significativamente incluso si se utilizaba una barrera antibloqueo. La resistencia al agua también mejoró y la resistencia al vapor de agua se deterioró ligeramente. En pruebas de taza a escala de producción, el uso de látex VAcA en el prerecubrimiento mostró una buena capacidad de sellado en comparación con otros látex. El sellado también se puede realizar a temperaturas más bajas que con un vaso recubierto de PE. Es decir, a diferencia del prerecubrimiento general que se compacta, la invención niega esto y para obtener una buena taza, se debe utilizar látex VAcA (adhesión, estructura porosa). Para lograr el efecto del látex VAcA, se puede utilizar el 30-100 % de la cantidad total de aglutinante.
Los resultados pueden resumirse de la siguiente manera.
El prerecubrimiento con aglutinante de acrilato de acetato de polivinilo proporcionó propiedades de sellado con aire caliente sorprendentemente buenas (Tabla 6) sin perder propiedades de barrera importantes en comparación con el aglutinante SB y SA. La tasa de transmisión de vapor de agua es ligeramente peor (Tabla 5) con el aglutinante VAcA, pero se puede optimizar utilizando diferentes cantidades de aglutinante VAcA.
El látex VAcA se puede utilizar al menos 1-100 pph en la formulación de prerecubrimiento.
Las pruebas de tazas a escala comercial mostraron que el sellado con aire caliente estaba al menos al mismo nivel que el del material desechable recubierto de PE. Los buenos resultados de sellado se obtuvieron con temperaturas de sellado más bajas que en el caso del PE y los convertidores también pueden ahorrar energía de calefacción.
En el caso del aglutinante VAcA, una superficie rugosa de producto WBBC prerecubierto con VAcA proporcionó las mismas temperaturas de sellado con aire caliente que sin calandrado, aunque el prerecubrimiento SB era mucho más suave (valor PPS 10) que el prerecubrimiento VAcA (figuras 2 y 3). Esto indica que no solo la transferencia de calor de diferentes estructuras de poros o la distribución del tamaño de poro de la base de la taza con recubrimiento de barrera, sino también la química del aglutinante y la adhesión afectan al sellado con aire caliente.
El aglutinante VAcA parece ser un aglutinante óptimo y también se puede lograr un excelente sellado con aire caliente y formación de vasos desechables con barreras antibloqueo (Tabla 7).

Claims (13)

REIVINDICACIONES
1. Un método para producir un cartón multicapa termosellable, comprendiendo el método:
a) proporcionar un cartón que comprende un primer lado y un segundo lado,
b) recubrir al menos el primer lado con una composición de color de recubrimiento que comprende
o 100 partes de pigmentos seleccionados de carbonato de calcio, dióxido de titanio, yeso, arcilla, tiza, blanco satinado, sulfato de bario, hidróxido de sodio y aluminio, talco, caolín, bentonita y combinaciones de los mismos,
o 10-20 partes de uno o más aglutinantes que comprenden látex de acrilato de acetato de polivinilo, en donde el látex de acrilato de acetato de polivinilo comprende 30-100 % en peso seco de uno o más aglutinantes, o 0-5 partes de alcohol polivinílico,
o 0-5 partes de uno o más aditivos seleccionados de un grupo que consiste en conservantes, agentes dispersantes, agentes antiespumantes, espesantes, lubricantes, endurecedores, modificadores de pH y abrillantadores ópticos,
o agua,
c) secar la composición produciendo así un cartón pre-recubierto,
d) recubrir al menos el primer lado prerecubierto con una primera dispersión polimérica acuosa que comprende o 40-60 % en peso seco de pigmentos seleccionados entre carbonato de calcio, dióxido de titanio, yeso, arcilla, tiza, blanco satinado, sulfato de bario, hidróxido de sodio y aluminio, talco, caolín, bentonita y combinaciones de los mismos,
o 40-60 % en peso seco de uno o más aglutinantes que comprenden polímeros sintéticos seleccionados entre látex de polímeros, siempre que los uno o más aglutinantes no comprendan látex de acrilato de acetato de polivinilo,
o 0-5 % en peso seco de alcohol polivinílico,
o 0-5 % en peso seco de uno o más aditivos seleccionados de un grupo que consiste en conservantes, agentes dispersantes, agentes antiespumantes, lubricantes, espesantes, lubricantes, endurecedores, modificadores de pH y abrillantadores ópticos,
e) secar la primera dispersión polimérica acuosa produciendo así el cartón multicapa.
2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además
f) recubrir el primer lado del cartón multicapa con una segunda dispersión polimérica acuosa que comprende o 40-60 % en peso seco de pigmentos seleccionados entre carbonato de calcio, dióxido de titanio, yeso, arcilla, tiza, blanco satinado, sulfato de bario, hidróxido de sodio y aluminio, talco, caolín, bentonita y combinaciones de los mismos,
o 40-60 % en peso seco de uno o más aglutinantes que comprenden polímeros sintéticos seleccionados entre látex poliméricos, siempre que los uno o más aglutinantes no comprendan látex de acrilato de acetato de polivinilo y que la composición del aglutinante difiera de la composición del aglutinante de la primera dispersión polimérica acuosa,
o 0-5 % en peso seco de alcohol polivinílico,
o 0-5 % en peso seco de uno o más aditivos seleccionados de un grupo que consiste en conservantes, agentes dispersantes, agentes antiespumantes, espesantes, lubricantes, endurecedores, modificadores de pH y abrillantadores ópticos, y
g) secar la segunda dispersión acuosa.
3. El método de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en donde el acrilato de acetato de polivinilo es látex de acrilato de butilo y acetato de polivinilo.
4. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en donde los uno o más aglutinantes de la composición de color de recubrimiento comprenden polímeros sintéticos adicionales seleccionados preferentemente entre látex de estireno butadieno, látex de acrilato de estireno, látex de etileno acetato de vinilo y látex de acetato de vinilo, preferentemente látex de estireno butadieno y látex de estireno acrilato, lo más preferentemente látex de estireno butadieno.
5. El método de acuerdo con la reivindicación 4, en donde la relación de látex de acrilato de acetato de polivinilo y látex de estireno butadieno en la composición de color del recubrimiento es de 1:1 en peso.
6. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en donde la composición de color de recubrimiento comprende 100 pph de pigmentos, 10 pph de látex de acrilato de acetato de polivinilo, 10 pph de látex de estireno butadieno y 0,6 pph de alcohol polivinílico.
7. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 2-6, en donde el uno o más aglutinantes de la primera y la segunda dispersión acuosa comprenden polímeros sintéticos seleccionados entre látex de estireno butadieno, látex de acrilato de estireno, látex de etileno acetato de vinilo y látex de acetato de vinilo, preferentemente látex de acrilato de estireno.
8. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 2-7, en donde la primera y/o la segunda dispersión acuosa comprende uno o más biopolímeros seleccionados preferentemente entre almidón, proteínas y carboximetilcelulosa, lo más preferentemente almidón.
9. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 2-8, en donde el uno o más aglutinantes de la segunda dispersión acuosa comprenden uno o más látex de núcleo-capa.
10. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-9, que comprende calandrar el cartón prerecubierto antes de la etapa d).
11. Un cartón multicapa termosellable obtenible mediante un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-10.
12. Uso de látex de acrilato de acetato de polivinilo en la composición de color de recubrimiento para mejorar la capacidad de sellado térmico de un cartón multicapa, .
en donde la composición de color de recubrimiento comprende
o 100 partes de pigmentos seleccionados de carbonato de calcio, dióxido de titanio, yeso, arcilla, tiza, blanco satinado, sulfato de bario, hidróxido de sodio y aluminio, talco, caolín, bentonita y combinaciones de los mismos, o 10-20 partes de uno o más aglutinantes que comprenden el látex de acrilato de acetato de polivinilo, en donde el látex de acrilato de acetato de polivinilo comprende 30-100 % en peso seco de uno o más aglutinantes, o 0-5 partes de alcohol polivinílico y
o 0-5 partes de uno o más aditivos seleccionados de un grupo que consiste en conservantes, agentes dispersantes, agentes antiespumantes, lubricantes, lubricantes, endurecedores, modificadores de pH y abrillantadores ópticos.
13. El uso de acuerdo con la reivindicación 12, en donde los uno o más aglutinantes comprenden polímeros sintéticos adicionales seleccionados preferentemente entre látex de estireno butadieno, látex de acrilato de estireno, látex de etileno acetato de vinilo y látex de acetato de vinilo, preferentemente acrilato de estireno, preferentemente látex de estireno butadieno y látex de estireno acrilato, lo más preferentemente látex de estireno butadieno.
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