IT201800002644U1

IT201800002644U1 - Articoli multistrato

Info

Publication number: IT201800002644U1
Application number: IT202018000002644U
Authority: IT
Inventors: Clarite Azerraf; Yuval Nevo; David Michael Leibler; Tal Ben Shalom; Einav Kulbak
Priority date: 2018-05-31
Filing date: 2018-05-31
Publication date: 2019-12-01

Description

Descrizione del brevetto per invenzione industriale avente per titolo:

“ARTICOLI MULTISTRATO”

CAMPO TECNOLOGICO

La presente invenzione riguarda in generale articoli multistratificati e loro usi.

BACKGROUND I Nanocristalli di Cellulosa (CNC) sono una delle forme note della cellulosa, il principale componente delle pareti cellulari di alberi e piante. I CNC possono essere presenti come soluzione di cristalli liquidi in acqua e notoriamente si autoassemblano in film ordinati su macroscala aventi spessori su nanoscala.

I cristalli nanodimensionati presentano interessanti proprietà strutturali e ottiche dipendenti dalle dimensioni. La capacità di giocare con le variabili di processo offre la capacità di controllare la struttura, la composizione, la grandezza e il livello di dispersione di tali nanocristalli.

STATO DELLA TECNICA

[1] WO2017/046798

[2] WO2013/132491

DESCRIZIONE GENERALE

Gli inventori della tecnologia rivelata nel presente hanno sviluppato strutture o articoli multistratificati altamente stabili e versatili, basati su nanomateriali cellulosici, come i nanocristalli di cellulosa (CNC), che possono essere realizzati su misura e lavorati per una varietà di applicazioni e che sono materiali superiori ai fogli di alluminio usati per es. nell'industria del confezionamento degli alimenti, e che provvedono barriere superiori a gas, solventi organici, oli e altri agenti.

Gli articoli dell'invenzione sono privi di nanoparticelle metalliche e sono quindi idonei per un'ampia varietà di applicazioni, tra cui come materiali di confezionamento per alimenti, bevande, beni di consumo e prodotti farmaceutici. Gli articoli possono essere realizzati su misura o pre-strutturati in accordo con uno o più usi o applicazioni finali. Per esempio, un articolo secondo l'invenzione può essere realizzato su misura nello specifico come materiale per il confezionamento di alimenti secchi o come materiale per il confezionamento di alimenti liquidi.

In un primo aspetto, l'invenzione provvede un articolo sotto forma di una struttura multistratificata (che può essere o non essere sotto forma di un foglio sostanzialmente bidimensionale) comprendente tre o più strati di materiale, almeno uno di detti tre o più strati di materiale comprendendo un nanomateriale cellulosico selezionato da nanocristalli (CNC), cellulosa nanofibrillare (NFC), cellulosa microfibrillata (MFC), una combinazione di CNC e NFC, una combinazione di CNC e MFC, una miscela di CNC con almeno un additivo, per es. un polimero o una miscela di NFC con almeno un additivo, per es. un polimero che sia idrosolubile o idrodispersibile (come polimeri ricchi di idrossile o carbossile).

In alcune forme di attuazione, l'articolo multistratificato comprende un substrato, un nanomateriale cellulosico, per es. uno strato a base di CNC, e uno strato di copertura, così che lo strato di nanomateriale cellulosico formi un'interfaccia fra il substrato e lo strato di copertura.

In alcune forme di attuazione, l'articolo multistratificato consiste in un substrato, uno strato a base di CNC e uno strato di copertura, così che lo strato a base di CNC formi un'interfaccia fra il substrato e lo strato di copertura.

In alcune forme di attuazione, il substrato e lo strato di copertura sono uguali. In alcune forme di attuazione, il substrato e lo strato di copertura sono differenti.

In alcune forme di attuazione, l'articolo presenta una struttura stratificata nella forma ABC, dove ciascuno di A, B e C è uno strato di materiale, come illustrato nella fig. 1, in cui: A è un substrato comprendente o consistente in un materiale selezionato da un materiale polimerico, un materiale cartaceo o a base cartacea, un materiale a base cartacea rivestito di polimero, per es. un cartone, un film nanocellulosico, un film nanocellulosico/polimerico, un materiale tessuto, un materiale poroso o un materiale in membrana; e altri; B è un nanomateriale cellulosico, come selezionato nel presente, per es., un materiale a base di CNC comprendente CNC o consistente in CNC; C è uno strato di copertura comprendente o consistente in un materiale selezionato da un materiale polimerico, un materiale cartaceo o a base cartacea, un materiale a base cartacea rivestito di polimero, per es. un cartone, un film nanocellulosico, un film nanocellulosico/polimerico, un materiale tessuto, un materiale poroso o un materiale in membrana, un materiale metallico, per es. un foglio metallico o carta metallizzata.

In alcune forme di attuazione, lo strato B non comprende né consiste in NFC. In aggiunta o in alternativa, gli strati A e C possono essere, uno o entrambi, rivestiti o realizzati in un materiale sotto forma di vernice. Come noto nella tecnica, le vernici sono materiali idrofobi che di per sé possono agire come strato idroresistente, barriera al vapore acqueo o provvedere protezione meccanica a qualsiasi strato a cui siano associate, per es. lo strato B, o qualsiasi degli strati A e C come definiti nel presente. Gli strati di vernice, direttamente sullo strato B o su uno o entrambi gli strati A o C, possono anche essere provvisti per acquisire la capacità di sovrastampa. Il materiale o la composizione della vernice possono essere ottenuti in base a quanto disponibile in commercio o possono essere realizzati su misura per lo specifico scopo in oggetto. Il materiale della vernice è tipicamente una composizione che contiene uno o più polimeri, per es. poliuretano, acrilico, epossidico, poliestere; resine come resina fenolica, resina alchidica, resina poliuretanica; e oli come olio di lino, olio di noci, olio di tung e olio di soia.

In alcune forme di attuazione, per particolari scopi e applicazioni, il foglio esterno (substrato A o strato di copertura C mostrati nella fig. 1) può essere un film metallico o carta metallizzata o un composito metallico. Lo strato B non è un film metallico o carta metallizzata e non comprende materiale(i) metallico(i).

In alcune forme di attuazione, né il substrato A né lo strato di copertura C è un film nanocellulosico né comprende un tale materiale.

Si noti che i termini "substrato" e "strato di copertura" non devono essere interpretati come proponenti una direzionalità verso gli articoli dell'invenzione. In altre parole, il termine "substrato" non deve necessariamente essere lo strato posto più in basso o lo strato da cui ha inizio la produzione dell'articolo. Analogamente, il termine "strato di copertura" non dovrebbe essere contemplato come lo strato posto più in alto né come lo strato che racchiude o copre i rimanenti strati o elementi della struttura multistratificata.

Come qui notato, lo strato B comprende o consiste in un nanomateriale cellulosico, come CNC e NFC. In alcune forme di attuazione, lo strato B è privo di NFC.

I nanocristalli di cellulosa (CNC) o la cellulosa nanocristallina (NCC) sono fibre prodotte da cellulosa, i CNC essendo tipicamente singoli cristalli di alta purezza. Essi costituiscono una classe generica di materiali aventi resistenze meccaniche equivalenti alle forze di legame di atomi adiacenti. La risultante struttura altamente ordinata produce non solo resistenze insolitamente elevate ma anche significativi cambiamenti nelle proprietà termiche, elettriche, ottiche, magnetiche, ferromagnetiche, dielettriche, conduttive e anche superconduttive. Le proprietà di resistenza alla trazione dei CNC sono ampiamente superiori a quelle degli attuali rinforzi di contenuto ad alto volume e consentono la lavorazione delle più alte resistenze composite ottenibili.

Come noto nella tecnica, le nanofibrille cellulosiche (CNF o NFC) sono materiali cellulosici composti da almeno una fibrilla primaria, contenenti regioni cristalline e amorfe, con rapporti d'aspetto generalmente maggiori di 50. La loro lunghezza è 0,1-5 µm e il loro diametro è 5-60 nm. Analogamente, le microfibrille cellulosiche (CMF o MFC) sono materiali cellulosici contenenti regioni cristalline e amorfe, con rapporti d'aspetto generalmente maggiori di 50. La loro lunghezza è alcuni micrometri e il loro diametro è maggiore di 100 nm. I CMF possono contenere una certa frazione di CNF.

In alcune forme di attuazione, il nanomateriale cellulosico è caratterizzato da una cristallinità di almeno il 50 percento. In alcune forme di attuazione, il nanomateriale cellulosico è monocristallino. In alcune forme di attuazione, il nanomateriale cellulosico è un materiale monocristallino altamente puro.

In alcune forme di attuazione, i nanocristalli del nanomateriale presentano una lunghezza di almeno circa 50 nm. In altre forme di attuazione, misurano almeno circa 100 nm di lunghezza o al massimo 1000 nm di lunghezza. In altre forme di attuazione, i nanocristalli misurano fra circa 100 nm e 1000 nm di lunghezza, 100 nm e 900 nm di lunghezza, 100 nm e 600 nm di lunghezza, o fra 100 nm e 500 nm di lunghezza.

In alcune forme di attuazione, i nanocristalli sono compresi fra circa 10 nm e 100 nm di lunghezza, 100 nm e 1000 nm, 100 nm e 900 nm, 100 nm e 800 nm, 100 nm e 600 nm, 100 nm e 500 nm, 100 nm e 400 nm, 100 nm e 300 nm, o fra circa 100 nm e 200 nm di lunghezza.

I nanocristalli possono essere selezionati per avere un rapporto d'aspetto medio (rapporto lunghezza-diametro) pari o superiore a 10. In alcune forme di attuazione, il rapporto d'aspetto medio è compreso fra 10 e 100, o fra 20 e 100, o fra 30 e 100, o fra 40 e 100, o fra 50 e 100, o fra 60 e 100, o fra 70 e 100, o fra 80 e 100, o fra 90 e 100, o fra 61 e 100, o fra 62 e 100, o fra 63 e 100, o fra 64 e 100, o fra 65 e 100, o fra 66 e 100, o fra 67 e 100, o fra 68 e 100, o fra 69 e 100.

In alcune forme di attuazione, il rapporto d'aspetto medio è compreso fra 67 e 100.

In alcune forme di attuazione, il nanomateriale cellulosico è CNC. In alcune forme di attuazione, il nanomateriale non è NFC.

A seconda del processo utilizzato per la produzione dei CNC o NFC, il materiale può presentare una varietà di purezze. In alcuni casi, il nanomateriale cellulosico può comprendere sali e/o carboidrati come emicellulosa, xiloglucano, derivati cellulosici e altri. I CNC o NFC usati secondo l'invenzione possono quindi comprendere fra lo 0,01% e lo 0,5% di impurità, per es. carboidrati e sali.

Lo strato B conferisce alla struttura multistratificata una o più proprietà che possono essere aumentate, ridotte o altrimenti modificate selezionando un substrato o strato di copertura appropriato. In alcune forme di attuazione, la composizione di materiale dello strato B è selezionata per offrire proprietà di barriera ai gas, proprietà di barriera agli oli e proprietà di barriera al vapore acqueo. Le proprietà di barriera ai gas includono impedire, arrestare o minimizzare la permeazione o il trasporto di gas attraverso la struttura multistratificata, il gas essendo selezionato da ossigeno, diossido di carbonio, aroma, SOx, NOx, metano, gas fluorurati e altri. Le proprietà di barriera agli oli includono impedire, arrestare o minimizzare la permeazione o il trasporto di oli come olio vegetale, olio minerale e grasso.

Lo strato B può essere selezionato anche per avere una composizione o uno spessore che conferisca supporto meccanico alla struttura multistratificata. Può essere uno strato trasparente oppure opaco o non trasparente, e in alcuni casi può essere realizzato su misura per bloccare certe lunghezze d'onda.

In alcune forme di attuazione, lo strato B comprende una miscela di CNC con almeno un altro materiale nanocellulosico come NFC, o con almeno un additivo. In alcune forme di attuazione, lo strato B comprende o consiste in NFC. Nel caso in cui lo strato comprenda NFC, esso può comprendere aggiuntivamente almeno un additivo, come un polimero, o può essere presentato come una miscela con CNC.

In alcune forme di attuazione, lo strato B consiste in CNC, o una combinazione di CNC e NFC.

In alcune forme di attuazione, lo strato B comprende CNC e/o NFC in combinazione con (come miscela) almeno un polimero selezionato da PVOH, PVAc, EVOH, PVP, amido, chitosano, acido poliacrilico, polietileneimmina, carboidrati, EVA e poliuretani.

In alcune forme di attuazione, l'additivo o qualsiasi altro materiale usato in combinazione con CNC e/o NFC non è polipropilene biorientato (BOPP).

In alcune forme di attuazione, lo strato B è uno strato di CNC che può consistere in CNC o può comprendere una miscela (una mistura, non strati separati) di CNC e almeno un additivo, per es. come un polimero, selezionato per conferire al materiale o strato di CNC una o più proprietà selezionate da barriera ai gas, barriera agli oli, barriera al vapore acqueo, migliori proprietà meccaniche, proprietà termiche, proprietà adesive e altre.

Il nanomateriale cellulosico, per es. lo strato di CNC, può comprendere il nanomateriale, come CNC e almeno un additivo, per es. un materiale polimerico, in cui la quantità di additivo, per es. materiale polimerico, è compreso in una gamma fra lo 0,1 e il 99% in peso dello strato di nanomateriale (rispetto alla quantità in peso totale dei materiali formanti lo strato). In alcune forme di attuazione, la quantità del materiale polimerico è compresa fra 0,1 e 90%, 0,1 e 85%, 0,1 e 80%, 0,1 e 75%, 0,1 e 70%, 0,1 e 65%, 0,1 e 60%, 0,1 e 55%, 0,1 e 50%, 0,1 e 45%, 0,1 e 40%, 0,1 e 35%, 0,1 e 30%, 0,1 e 25%, 0,1 e 20%, 0,1 e 15%, 0,1 e 10%, 0,1 e 9%, 0,1 e 8%, 0,1 e 7%, 0,1 e 6%, 0,1 e 5%, 0,1 e 4%, 0,1 e 3%, 0,1 e 2%, 0,1 e 1%, 1 e 90%, 5 e 90%, 10 e 90%, 15 e 90%, 20 e 90%, 25 e 90%, 30 e 90%, 35 e 90%, 40 e 90%, 45 e 90%, 50 e 90%, 55 e 90%, 60 e 90%, 65 e 90%, 70 e 90%, 75 e 90%, 80 e 90%, 85 e 90%, 1 e 85%, 5 e 80%, 10 e 80%, 15 e 75%, 20 e 70%, 25 e 65%, 30 e 60%, 35 e 55% o 40 e 50%.

In alcune forme di attuazione, l'additivo è un polimero come PVOH, presente in una quantità fra 50 e 70% o fra 60 e 70% o fra 70 e 90% o fra 70 e 80% di una composizione consistente nell'additivo e CNC (in altre parole – una quantità fra 70% e 90% di polimero significa 70-90% di polimero e 30-10% di CNC).

In alcune forme di attuazione, il rapporto fra additivo e CNC è 1:1, 1:2, 1:3, 1:4, 1:5, 1:6, 1:7, 1:8, 1:9, 1:10, 10:1, 9:1, 8:1, 7:1, 6:1, 5:1, 4:1, 3:1 o 2:1.

L'almeno un additivo può essere un polimero o qualsiasi altro additivo come un plastificante come glicerolo o sorbitolo; un tensioattivo; un materiale particolato come particelle o nanoparticelle di Mg (escludendo nanoparticelle di altri elementi); un pigmento; un carboidrato; un sale; un materiale conduttivo; un deossigenante e altri.

Dove l'additivo non è un polimero, esso può essere presente in quantità come indicato sopra o in quantità comprese fra 1% e 20%.

In alcune forme di attuazione, lo strato B comprende CNC/PVOH. Lo strato presenta uno spessore di 100 nm – 20 µm. In alcune forme di attuazione, lo spessore è compreso fra 100 e 900nm, fra 900 nm e 20 µm, fra 1000nm e 20 µm, fra 1 µm e 20 µm o fra 1 µm -10 µm.

In alcune forme di attuazione, lo spessore è compreso fra 1 µm e 20 µm, fra 1 µm e 20 µm, fra 1 µm e 15 µm, fra 1 µm e 10 µm o fra 1 µm e 5 µm.

Ciascuno degli strati A e C conferisce alla struttura multistratificata capacità meccaniche e barriera che possono essere adattate su misura per soddisfare una o più applicazioni finali. Sia il substrato sia lo strato di copertura sono sovrastampabili, laminabili o altrimenti associabili con uno o più strati, fogli, film o rivestimenti. Una struttura multistratificata avente la forma generale ABC può essere ripiegata o disposta in una tasca o un contenitore o un involucro, così che A o C possa essere la superficie esterna della tasca o del contenitore o involucro, o la sua superficie interna. A seconda del prodotto finale è possibile selezionare il materiale o la composizione di ciascuno degli strati A e C.

In alcune forme di attuazione, ciascuno degli strati A e C è selezionato, indipendentemente l'uno dall'altro, fra polietilene, polipropilene, poliestere, alcool polivinilico, etilene vinil alcool, poliammide, polistirene, acido polilattico, poliidrossialcanoato, policaprolattone, poliidrossibutirato, polivinil acetato, poliacrilonitrile, cloruro di polivinilidene, cellulosa, polietilene tereftalato, polivinil cloruro e policarbonato.

In alcune forme di attuazione, uno degli strati A e C è un cartone rivestito di polimero, in cui il polimero è selezionato da polietilene, polipropilene, poliestere, alcool polivinilico, etilene vinil alcool, poliammide, polistirene, acido polilattico, poliidrossialcanoato, policaprolattone, poliidrossibutirato, polivinil acetato, poliacrilonitrile, cloruro di polivinilidene, cellulosa, polietilene tereftalato, polivinil cloruro e policarbonato.

In alcune forme di attuazione, almeno uno degli strati A e C, indipendentemente dall'altro, è o comprende un tessuto. Il tessuto può essere qualsiasi stoffa, tessuto naturale, tessuto sintetico, maglia, materiale tessuto, materiale non tessuto o rete di un materiale selezionato da cellulosa, viscosa, fibre di vetro, fibre di carbonio e fibre sintetiche. Analogamente, il tessuto può avere la forma di una membrana, selezionata come indicato.

In alcune forme di attuazione, dove un foglio metallico o carta metallizzata costituisce almeno uno degli strati A e C, indipendentemente dall'altro, il metallo può essere selezionato da alluminio, silicio, zinco, ferro, titanio o un relativo ossido o lega.

Gli strati A e B e/o gli strati B e C possono essere associati l'uno all'altro direttamente o possono essere separati da uno o più materiali di interfaccia come illustrato a titolo esemplificativo nella fig. 2. Il materiale di interfaccia fra A e B non deve necessariamente essere uguale al materiale di interfaccia che associa gli strati B e C, oppure uno o entrambi i materiali di interfaccia possono essere assenti. Indipendentemente dal fatto che gli strati siano o meno associati direttamente o attraverso un materiale di interfaccia, lo strato di substrato e/o lo strato di copertura possono essere pre-trattati per consentire un'associazione stabile e duratura fra gli strati. Il pre-trattamento può implicare uno o più procedimenti al plasma, corona, alla fiamma, termico o qualsiasi procedimento di pre-trattamento noto.

In aggiunta o in alternativa, gli strati possono essere associati l'uno all'altro per mezzo di un materiale primer o un materiale adesivo, mostrato nella fig. 2 come strati fra gli strati A e B o fra gli strati B e C. Questo primer o adesivo può essere intrinseco al substrato o allo strato di copertura (ossia incorporato nel substrato/strato di copertura o pre-associato al substrato/strato di copertura o è il materiale del substrato/strato di copertura) e quindi può non essere aggiunto come un film o strato separato o come fase di pre-trattamento o processo separata. Nei casi in cui i materiali primer o adesivi non fanno parte del substrato o dello strato di copertura, essi possono essere applicati sul substrato o sullo strato di copertura a formare uno strato aggiuntivo il cui scopo può essere indurre l'adesione o l'associazione fra gli strati e che tipicamente, sebbene opzionalmente, non ha effetto su alcuna proprietà meccanica o funzionale o in altro modo caratteristica della struttura multistratificata. Lo strato o il film di primer o adesivo tipicamente non è usato per conferire alla struttura multistratificata una o più proprietà funzionali. Tuttavia, la selezione di un primer o di un materiale adesivo può avere lo scopo aggiuntivamente di introdurre, rafforzare o diminuire una o più proprietà associate alla struttura multistratificata nel suo complesso o a uno o più strati della stessa. Tale proprietà può essere piegabilità, elasticità, trasparenza, assorbività, fototrasmittenza, permeabilità a gas o solventi, umettabilità, termoresistenza e altro. Lo strato di primer o lo strato di adesivo comprende un materiale selezionato da poliuretano, epossi, acrilato, adesivi a caldo, polielettroliti (per es. polietileneimmina) e materiali sotto forma di vernice.

In alcune forme di attuazione, la struttura multistratificata comprende 3 strati: un strato di substrato (A), uno strato di CNC (B) e uno strato di copertura (C), ciascuno come definito nel presente, come esemplificato nella fig. 1. In alcune forme di attuazione, la struttura multistratificata comprende 3 o 4 o 5 o 6 o 7 o 8 o 9 o 10 strati, così che almeno uno strato costituisca uno strato di substrato, così come definito, uno strato di nanomateriale cellulosico, così come definito, e uno strato di copertura, così come definito. In alcune forme di attuazione, il materiale di ciascuno strato può essere differente dal materiale di uno strato adiacente o dal materiale di uno o più altri strati della struttura multistratificata, o può essere differente da un materiale di qualsiasi strato adiacente ma uguale al materiale di uno strato non adiacente. Per esempio, in una struttura multistratificata della forma ABCC, lo strato di materiale A può essere differente da ciascuno degli strati di materiale C, e ciascuno degli strati di materiale C può anche essere differente l'uno dall'altro, formando una struttura multistratificata della forma ABC1C2. Multistrutture esemplificative sono provviste nelle figure 3A-D.

In alcune forme di attuazione, ciascuno degli strati A e C è ripetuto due o più volte, cioè una struttura multistratificata può avere la forma AABCC o ABCC o AABC o AABCBC o ABCBCC, in cui ciascuno di A, B e C è così come definito nel presente, e in cui inoltre ogni paio di strati adiacenti può essere associato direttamente o per mezzo di un film o strato di primer o adesivo. Per esempio, in una struttura avente forma AABCC, ogni A può essere differente dall'altro e ogni C può essere differente da un altro strato C. Essendo gli strati di materiale A e C selezionabili fra gli stessi materiali, la struttura multistratificata può essere simmetrica intorno allo strato B centrale o asimmetrica.

La struttura multistratificata dell'invenzione può avere la forma di un foglio o di un foglio di materiale piegato o sagomato, così come definito nel presente. Dove presentato come un foglio di materiale, esso può avere qualsiasi dimensione e forma, può essere stampato o colorato, può essere completamente trasparente oppure opaco e può essere trattato superficialmente. Il foglio può essere tagliato, piegato o lavorato in qualsiasi forma, dimensione o oggetto come una tasca o un involucro o una busta o un contenitore che è formato dal foglio o che comprende almeno un elemento o caratteristica che sia realizzato/a in una struttura multistratificata secondo l'invenzione. In alcune forme di attuazione, l'oggetto è destinato al confezionamento di merci, alimenti, liquidi, prodotti farmaceutici o qualsiasi materiale richiedente isolamento o protezione dall'ambiente, per es. gas, vapore acqueo, certe lunghezze d'onda luminose e altri agenti o effetti dannosi da cui la struttura multistratificata può proteggere (formando una barriera impermeabile).

Grazie alle sue proprietà uniche, il foglio può essere usato in sostituzione dei fogli di alluminio in materiali per il confezionamento. Come noto nel settore, i fogli di alluminio sono ampiamente usati nei prodotti per il confezionamento in virtù della loro capacità di bloccare completamente la permeazione di gas, acqua e luce, e anche in ragione del loro contributo alla stabilità meccanica della confezione. L'uso di fogli di alluminio presenta tuttavia alcuni svantaggi, associati principalmente al loro impatto ambientale dovuto alla loro incapacità di subire degradazione, e alle difficoltà associate al riciclaggio di confezioni contenenti alluminio. Le proprietà di bloccaggio della luce dell'alluminio sono anch'esse considerate uno svantaggio quando sono richieste confezioni trasparenti. Un altro svantaggio dell'alluminio è la trasmissione del calore, che non è auspicabile in applicazioni quali pannelli sottovuoto, in cui si richiede una buona barriera ai gas ma senza un alto trasferimento di calore.

La struttura stratificata dell'invenzione è un sostitutivo idoneo dell'alluminio, in quanto provvede un materiale avente proprietà barriera e meccaniche, con il beneficio di essere riciclabile e degradabile, trasparente alla luce, isolatore termico e di poter essere provvisto come strati barriera molto più sottili, ottenendo le stesse proprietà barriera auspicate (per esempio, uno strato barriera di 2 µm consente di ottenere il livello OTR desiderato in una struttura in cui è generalmente usato un foglio di alluminio di 5 µm).

Pertanto, in accordo con alcuni aspetti, l'invenzione provvede un articolo sotto forma di una struttura multistratificata costituita da un numero compreso fra 3 e 7 strati di materiale, la struttura multistratificata avendo forma ABC, in cui ciascuno di A, B e C è uno strato di materiale, in cui:

Lo Strato A è un substrato comprendente un materiale selezionato da un materiale polimerico, un materiale cartaceo o a base cartacea, un materiale a base cartacea rivestito di polimero, un film nanocellulosico, un film nanocellulosico/polimerico, un materiale tessuto, un materiale poroso, un materiale in membrana, un materiale minerale, una vernice e un materiale metallico;

lo Strato B è un nanomateriale cellulosico selezionato da nanocristalli (CNC), cellulosa nanofibrillare (NFC), cellulosa microfibrillata (MFC), una combinazione di CNC e NFC, una combinazione di CNC e MFC, e una miscela di CNC con almeno un additivo idrosolubile o idrodispersibile;

lo Strato C è uno strato di copertura comprendente un materiale selezionato da un materiale polimerico, un materiale cartaceo o a base cartacea, un materiale a base cartacea rivestito di polimero, un film nanocellulosico, un film nanocellulosico/polimerico, un materiale tessuto, un materiale poroso, un materiale in membrana, un materiale minerale, una vernice e un materiale metallico.

In alcune forme di attuazione, lo strato del nanomateriale cellulosico comprende fra lo 0,1% in peso e il 3% in peso di impurità sul peso totale dello strato, le impurità essendo selezionate da carboidrati e sali.

In alcune forme di attuazione, l'articolo consiste in uno strato di CNC o uno strato di una miscela di CNC e almeno un additivo; un substrato; e uno strato di copertura.

In alcune forme di attuazione, l'articolo consiste in uno strato di una miscela di CNC e PVOH; un substrato e uno strato di copertura.

In alcune forme di attuazione, ciascuno dello strato A e strato C è un materiale cartaceo o a base cartacea.

In alcune forme di attuazione, ciascuno dello strato A e strato C è in un materiale polimerico, un materiale a base cartacea rivestito di polimero o un film nanocellulosico/polimerico.

In alcune forme di attuazione, lo strato B comprende CNC e/o NFC miscelati con almeno un polimero selezionato da PVOH, PVAc, EVOH, PVP, amido, chitosano, acido poliacrilico, polietileneimmina, carboidrati, EVA e poliuretani.

In alcune forme di attuazione, la quantità dell'almeno un polimero è compresa fra lo 0,1 e il 99% in peso del materiale nanocellulosico.

In alcune forme di attuazione, l'almeno un additivo è un polimero o un additivo selezionato da un plastificante; un tensioattivo; un materiale particolato; un pigmento; un carboidrato; un sale; un materiale conduttivo e un deossigenante.

In alcune forme di attuazione, l'almeno un additivo è presente in una quantità compresa fra 1% e 20%.

In alcune forme di attuazione, lo strato B presenta uno spessore di 100 nm – 20 µm.

In alcune forme di attuazione, ciascuno degli strati A e C è in un materiale selezionato, indipendentemente dall'altro, da polietilene, polipropilene, poliestere, alcool polivinilico, etilene vinil alcool, poliammide, polistirene, acido polilattico, poliidrossialcanoato, policaprolattone, poliidrossibutirato, polivinil acetato, poliacrilonitrile, cloruro di polivinilidene, cellulosa, polietilene tereftalato, polivinil cloruro e policarbonato.

In alcune forme di attuazione, uno o entrambi gli strati A e C sono un cartone rivestito di polimero, in cui il polimero è selezionato da polietilene, polipropilene, poliestere, alcool polivinilico, etilene vinil alcool, poliammide, polistirene, acido polilattico, poliidrossialcanoato, policaprolattone, poliidrossibutirato, polivinil acetato, poliacrilonitrile, cloruro di polivinilidene, cellulosa, polietilene tereftalato, polivinil cloruro e policarbonato.

In alcune forme di attuazione, almeno uno degli strati A e C, indipendentemente dall'altro, è o comprende un tessuto.

In alcune forme di attuazione, gli strati A e B e/o gli strati B e C sono associati l'uno all'altro direttamente o separati da un materiale di interfaccia selezionato da un materiale primer e un materiale adesivo.

In alcune forme di attuazione, l'articolo consiste in 3 strati: uno strato di substrato, uno strato di CNC e uno strato di copertura.

In alcune forme di attuazione, lo strato di CNC consiste in una miscela di CNC e PVOH.

In alcune forme di attuazione, la struttura multistratificata è in una forma selezionata da AABCC, ABCC, AABC, AABCBC, ABCBCC, in cui ciascuno di A, B e C è così come definito nel presente.

In alcune forme di attuazione, l'articolo è provvisto quando usato nel confezionamento di merci, alimenti, liquidi e prodotti farmaceutici. L'invenzione provvede in aggiunta un articolo nella forma di una struttura multistratificata consistente in un numero compreso fra 3 e 7 strati di materiale, la struttura multistratificata essendo nella forma ABC, in cui ciascuno di A, B e C è uno strato di materiale, in cui:

lo Strato B è un nanomateriale cellulosico selezionato da nanocristalli (CNC) e una miscela di CNC con almeno un additivo o materiale idrosolubile o idrodispersibile, in cui lo strato è privo di materiale nanoparticolato metallico e cellulosa nanofibrillata (NFC);

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DI FORME DI ATTUAZIONE

Esempio 1: una struttura a 3 strati:

Strato A: polietilene a bassa densità (LDPE) – 20 µm, trattato con Corona Strato B: uno strato di PVOH/CNC – 5 µm

Strato C: polietilene a bassa densità (LDPE) – 20 µm, trattato con Corona e rivestito con un adesivo sul lato trattato

Il multistrato include Strato A/ Strato B/ Strato C

Procedimento di preparazione:

1. Il film di LDPE (Strato A) è stato sottoposto superficialmente a trattamento corona;

2. Una sospensione acquosa di PVOH/CNC è stata applicata come rivestimento sulla superficie trattata di LDPE, seguita da completa essiccazione (Strato B);

3. Il film di LDPE sottoposto a trattamento corona è stato rivestito con uno strato di adesivo e laminato con lo Strato B, con il lato rivestito di adesivo rivolto verso lo strato PVOH/CNC (Strato C).

La struttura multistrato era trasparente, flessibile e poteva essere ulteriormente laminata per includere strati aggiuntivi per la produzione di confezioni flessibili o rigide con buone capacità barriera. Gli strati in LDPE provvedevano capacità barriera nei confronti di acqua, vapore acqueo e oli. Lo strato interno in PVOH/CNC provvedeva capacità barriera nei confronti dei gas.

Esempio 2: una struttura multistrato (3 strati):

Strato A: polipropilene – 30 µm, rivestito con uno strato di adesivo a caldo (per es. etilene vinil acetato)

Strato B: uno strato di PVOH/CNC – 5 µm

Strato C: polipropilene – 30 µm, rivestito con uno strato di adesivo a caldo (per es. etilene vinil acetato)

Il multistrato include Strato A/ Strato B/ Strato C

Procedimento di preparazione:

1. Il film polipropilenico (Strato A) è rivestito con un adesivo a caldo (per es. etilene vinil acetato)

2. Una sospensione acquosa di PVOH/CNC è applicata come rivestimento sullo strato fondente a caldo, seguita da una completa essiccazione (Strato B)

3. Il film polipropilenico, rivestito con uno strato fondente a caldo, è laminato con lo Strato B, con il lato rivestito di adesivo rivolto verso lo strato di PVOH/CNC (Strato C)

La struttura multistrato è trasparente, flessibile e può essere ulteriormente laminata su più strati per la produzione di confezioni flessibili o rigide con buone capacità barriera. Gli strati di polipropilene conferiscono capacità barriera nei confronti di acqua, vapore acqueo e oli. Lo strato interno di PVOH/CNC conferisce capacità di barriera ai gas e migliora le proprietà meccaniche.

Le proprietà meccaniche delle strutture stratificate descritte nell'Esempio 2 sono state testate mediante prove di trazione, usando una macchina Instron:

● Il modulo elastico è migliorato del 40%-125% rispetto al riferimento degli strati A e C laminati insieme.

● L'allungamento a rottura è migliorato del 7-20% rispetto al riferimento degli strati A e C laminati insieme.

Esempio 3: una struttura a 5 strati:

Strato A1: polietilene a bassa densità (LDPE) – 20 µm

Strato A2: cartone, rivestito con LDPE

Strato A3: polietilene a bassa densità (LDPE) – 15 µm, trattato con corona Strato B: uno strato di PVOH/CNC – 4 µm

Strato C1: polietilene a bassa densità (LDPE) – 15 µm, trattato con corona Strato C2: polietilene a bassa densità (LDPE)

Il multistrato include Strato A1/ Strato A2/ Strato B/ Strato C1/ Strato C2 Procedimento di preparazione:

1. Il film di LDPE (Strato A3) è stato sottoposto superficialmente a trattamento corona;

3. Il film di LDPE sottoposto a trattamento corona è stato laminato con lo Strato B, con il lato trattato con corona rivolto verso lo strato PVOH/CNC (Strato C1);

4. LDPE è stato estruso sulla superficie di un cartone (strato A2);

5. LDPE è stato estruso dall'altro lato del cartone (strato A1);

6. Il multistrato degli strati A3/B/C1è stato laminato con lo Strato A2; 7. LDPE è stato estruso sullo Strato C1 (strato C2).

Questa struttura multistrato può essere usata per confezioni rigide. Lo strato di cartone conferiva stabilità meccanica, gli strati di LDPE conferivano capacità barriera nei confronti di acqua, vapore acqueo e oli. Lo strato interno in PVOH/CNC conferiva capacità barriera nei confronti dei gas:

● Questa struttura con lo Strato B avente uno spessore di ~1,2 µm presentava un OTR~4 a una umidità relativa dell'80%

● Questa struttura con lo Strato B avente uno spessore di ~2,4 µm presentava un OTR~2 a una umidità relativa dell'80%

● Questa struttura con lo Strato B avente uno spessore di ~4 µm presentava un OTR~1 a una umidità relativa dell'80%

● Questa struttura con lo Strato B avente uno spessore di ~5 µm presentava un OTR<1 a una umidità relativa dell'80%.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Un articolo nella forma di una struttura multistratificata consistente in un numero fra 3 e 7 strati di materiale, la struttura multistratificata avendo la forma ABC, in cui ciascuno di A, B e C è uno strato di materiale, in cui: lo Strato A è un substrato comprendente un materiale selezionato da un materiale polimerico, un materiale cartaceo o a base cartacea, un materiale a base cartacea rivestito di polimero, un film nanocellulosico, un film nanocellulosico/polimerico, un materiale tessuto, un materiale poroso, un materiale in membrana, un materiale minerale, una vernice e un materiale metallico; lo Strato B è un nanomateriale cellulosico selezionato da nanocristalli (CNC) e una miscela di CNC con almeno un additivo o materiale idrosolubile o idrodispersibile, in cui lo strato è privo di materiale nanoparticolato metallico e cellulosa nanofibrillata (NFC); lo Strato C è uno strato di copertura comprendente un materiale selezionato da un materiale polimerico, un materiale cartaceo o a base cartacea, un materiale a base cartacea rivestito di polimero, un film nanocellulosico, un film nanocellulosico/polimerico, un materiale tessuto, un materiale poroso, un materiale in membrana, un materiale minerale, una vernice e un materiale metallico.
2. L'articolo secondo la Rivendicazione 1, l'articolo consistendo in uno strato di CNC o uno strato di una miscela di CNC e almeno un additivo o materiale; un substrato; e uno strato di copertura.
3. L'articolo secondo la Rivendicazione 1, l'articolo consistendo in uno strato di una miscela di CNC e PVOH; un substrato e uno strato di copertura.
4. L'articolo secondo la Rivendicazione 1, in cui ciascuno dello strato A e strato C è un materiale cartaceo o a base cartacea.
5. L'articolo secondo la Rivendicazione 1, in cui ciascuno dello strato A e strato C è in un materiale polimerico, un materiale a base cartacea rivestito di polimero o un film nanocellulosico/polimerico.
6. L'articolo secondo la Rivendicazione 1, in cui lo strato B consiste in CNC miscelato con PVOH.
7. L'articolo secondo la Rivendicazione 6, in cui la quantità di PVOH è compresa fra 0,1 e 99% in peso del materiale CNC.
8. L'articolo secondo la Rivendicazione 1, in cui l'almeno un additivo o materiale è un polimero o un additivo selezionato da un plastificante; un tensioattivo; un materiale particolato; un pigmento; un carboidrato; un sale; un materiale conduttivo; e un deossigenante.
9. L'articolo secondo la Rivendicazione 1, in cui ciascuno degli strati A e C è di un materiale selezionato, indipendentemente dall'altro, da polietilene, polipropilene, poliestere, alcool polivinilico, etilene vinil alcool, poliammide, polistirene, acido polilattico, poliidrossialcanoato, policaprolattone, poliidrossibutirato, polivinil acetato, poliacrilonitrile, cloruro di polivinilidene, cellulosa, polietilene tereftalato, polivinil cloruro e policarbonato.
10. L'articolo secondo la Rivendicazione 1, in cui uno o entrambi gli strati A e C è/sono un cartone rivestito di polimero, in cui il polimero è selezionato da polietilene, polipropilene, poliestere, alcool polivinilico, etilene vinil alcool, poliammide, polistirene, acido polilattico, poliidrossialcanoato, policaprolattone, poliidrossibutirato, polivinil acetato, poliacrilonitrile, cloruro di polivinilidene, cellulosa, polietilene tereftalato, polivinil cloruro e policarbonato.
11. L'articolo secondo la Rivendicazione 1, in cui gli strati A e B e/o gli strati B e C sono associati l'uno all'altro direttamente o separati da un materiale di interfaccia selezionato da un materiale primer e un materiale adesivo.
12. L'articolo secondo la Rivendicazione 1, consistente in 3 strati: uno strato di substrato, uno strato di CNC e uno strato di copertura.
13. L'articolo secondo la Rivendicazione 1, in cui la struttura multistratificata è di una forma selezionata da AABCC, ABCC, AABC, AABCBC, ABCBCC, in cui ciascuno di A, B e C è come definito nella Rivendicazione 1.
14. L'articolo secondo la Rivendicazione 1, quando usato nel confezionamento di merci, alimenti, liquidi e prodotti farmaceutici.