ITMI982078A1 - Materiali multistrato reciclabili in resina poliestere - Google Patents

Description

La presente invenzione riguarda un materiale multistrato riciclabile adatto alla fabbricazione di contenitori per bevande e alimenti su cui è impresso per cordonatura un disegno in base al quale viene ottenuta per piegatura la forma del contenitore. Il materiale è termosaldabile e permette la chiusura del contenitore mediante termosaldatura.

Riguarda in particolare un materiale multistrato avente proprietà di barriera ai gas adatto alla fabbricazione di contenitori per bevande quali succhi di frutta, latte a media conservazione, thè e simili.

L’invenzione comprende inoltre i contenitori ottenuti dal materiale multistrato.

I materiali multistrato finora impiegati per la preparazione di contenitori per bevande ed alimenti quali succhi di frutta, latte o altro comprendono essenzialmente uno strato funzionale di cartone che conferisce al contenitore proprietà meccaniche, in particolare rigidità e, aderente al cartone, in qualche caso, una sottile foglia di alluminio ricoperta sul lato che viene a contatto con la bevanda o l'alimento da un film polietilenico o di simile materiale polimerico.

I contenitori confezionati con tali materiali multistrato sono difficilmente riciclabili a causa della differente natura chimica dei vari strati.

La riciclabilità del materiale formante un contenitore per cibi o bevande è un requisito molto importante sia dal punto di vista dei risparmi che la riciclabilità permetti di ottenere che per l'aspetto ecologico.

La possibilità di disporre di un materiale multistrato riciclabile è molto sentita nel settore.

Esistono contenitori per bevande e liquidi fabbricati in materiali polimerici che però non presentano caratteristiche di rigidità paragonabili a quelle del cartone per cui non risultano adatti a produrre contenitori rigidi. I contenitori ottenibili con tali materiali rientrano nella categoria dei sacchetti (pouches).

Dalla letteratura brevettuale (USP 5,000,991) sono noti laminati utilizzati per la termofor natura di contenitori per vivande, formati da un foglio in materiale poliestere espanso e da un film della stessa natura del foglio oppure di altro materiale polimerico. Da EB-A-836937 sono noti laminati semi-rigidi aventi spessore da 0.5 a 1.5 mm comprendenti uno strato in resina poliestere espansa, avente densità da 0.7 a 1 g/cm<3 >su cui è fatto aderire uno strato avente proprietà di barriera ai gas formato da un materiale polimerico differente da quella dello strato in poliestere espanso.

I laminati vengono utilizzati per la preparazione per termofomatura di articoli per imballaggio.

Non sono noti in letteratura materiali mono e multistrato comprendenti uno strato in materiale polimerico espanso in grado di essere cordonati e successivamente piegabili, secondo il disegno impresso sul materiale, a realizzare la forma di un contenitore.

La capacità di un materiale polimerico espanso mono o multistrato di essere cordonato secondo un disegno sulla base del quale poter realizzare per piegatura la forma di un contenitore e la piegabilità del materiale secondo detto disegno costituiscono requisiti indispensabili per la fabbricazione di contenitori per bevande e alimenti mediante la tecnica della cordonatura e piegatura.

La possibilità di cordonare un materiale espanso è legata alla necessità che il disegno su di esso impresso rimanga stabile nel tempo e che in fase di cordonatura non si verificano rotture pregiudicanti poi la possibilità di piegatura del materiale.

Il materiale deve essere inoltre termosaldabile al fine di poter realizzare la chiusura del contenitore.

Si è ora inaspettatamente trovato un materiale polimerico multistrato riciclabile formato da strati di un materiale polimerico sostanzialmente della stessa natura chimica, dotato di rigidità sufficiente a sostituire il cartone, in grado di essere cordonato e piegabile secondo il disegno su di esso impresso, ed inoltre termosaldabile.

Il materiale multistrato dell' invenzione è un materiale che comprende come strati essenziali una foglia espansa in resina poliestere con densità inferiore a 700 kg/m3 e aderente a tale foglia un film termosaldabile in resina poliestere atto a realizzare per termosaldatura la chiusura del contenitore. II film poliestere viene fatto aderire alla foglia espansa con ogni metodo adatto a realizzare l'adesione tra i materiali, ad esempio mediante laminazione a caldo o incollatura con colle a base di resine poliestere.

La densità della foglia è preferibilmente compresa tra 10 e 500 kg/m3, più preferibilmente tra 100 e 200 kg/m3. Lo spessore della foglia è in genere compreso tra 0.2 e 3 mm, più preferibilmente tra 0.2 e 1.5 mm

La preparazione della foglia viene effettuata secondo metodi di estrusioneespansione di tipo noto;

Un metodo preferito è quello descritto nell’USP 5,362,763, la cui descrizione viene qui inglobata mediante citazione.

Altri metodi sono quelli descritti negli USP 5,362,763, la cui descrizione viene pure inglobata mediante citazione.

La rigidità della foglia è in funzione dello spessore della stessa: maggiore è 10 spessore più elevata è la rigidità (la dipendenza non è però lineare). L'uso di cariche rinforzanti, quali ad esempio silice, allumina, biossido di titanio e carbonato di calcio permette di aumentare la rigidità della foglia.

Il film in poliestere è ottenuto da poliesteri basso fondenti in grado di permettere la chiusura del contenitore per saldatura a caldo. Il punto di fusione di questi poliesteri è in genere compreso tra 50° e 200 °C, più preferibilmente tra 80° e 120°C. Esempi di poliesteri sono i copolietilentereftalati in cui più del 10% delle unità derivanti dall'acido tereftalico sono sostituite da unità derivanti da acido isoftalico o di sue miscele con altri acidi bicarbossilici quali gli acidi naftalinbicarbossilici.

Più preferibilmente il film in poliestere è un film bistrato coestruso in cui uno strato è formato da un copoliestere bassofondente saldabile a caldo e l'altro strato un poliestere di tipo convenzionale quale PET o copoliesteri con punto di fusione superiore a 200°C. L'uso del film bistrato permette di realizzare la chiusura del contenitore per saldatura in modo molto semplice ed efficace.

Un esempio di film bistrato utilizzabile è il film TERPHANE della Toray Plastics Europe S.A. (TERPHANE è un marchio registrato della Toray Plastics Europe).

Il film bistrato come pure quello monostrato ha in genere spessore compreso tra 10 e 25 micron.

Nei contenitori, il film poliestere costituisce lo strato che verrà à contato con il liquido o gli alimenti.

Per ragioni di macchinabilità nelle fasi di confezionamento talvolta il film di poliestere può essere applicato su entrambi i lati della foglia espansa.

Al fine di migliorare le proprietà di barriera ai gas del film poliestere, lo stesso può essere sottoposto a trattamenti superficiali conferenti proprietà barriera o depositando su di esso materiali con proprietà barriera quali Γ alluminio e gli ossidi di alluminio e silicio

Un trattamento superficiale rappresentativo è la laccatura del film con uno strato di polisilicato di litio o potassio. Il trattamento permette di realizzare velocità di trasmissione dell 'ossigeno molto basse che possoo arrivare fino a 0.3 ml/m<2>/24h/atm.

Il deposito di strati di alluminio e di ossidi di Al e/o Si viene effettutao secondo metodi noti.

I trattamenti superficiali e il deposito di materiali barriera vengono scelti e condotti in modo tale che il film poliestere sia in grado di realizzare la velocità di permeazione dell'ossigeno a valori inferiori a 70 ml/m<2>/24h/atm (norma ASTM 1434).

Nel caso del film metallizzato con Al o ricoperto con ossidi di Al e/o Si, la velocità di permeazione dell'ossigeno può scendere a valori inferiori a 0.3 ml/m<2>/24h/atm. Valori inferiori a 10 ml/m<2>/24h/atm sono preferiti.

Lo strato di alluminio o di altro materiale depositato sul film rappresenta in ogni caso una percentuale in peso così piccola rispetto al peso del film che il film metallizzato viene considerato ai fini del riciclo come formato da solo poliestere.

Lo spessore del film avento proprietà barriera è in genere compreso tra 12 e 36 micron.

Come già indicato, il film in poliestere costituisce lo strato che nei contenitori sarà a contatto con il liquido o Γ alimento: nel caso del film trattato per migliorare le proprietà barriera, la faccia non trattata è quella che verrà a contatto con il liquido o l'alimento.

E’ anche possibile, e ciò in funzione delle varie esigenze, quali ad esempio la stampa con inchiostri o altro, disporre un film trattato come strato esterno avente la parte trattata rivolta verso l'interno del contenitore mentre la foglia espansa su cui è fatto aderire il film non trattato costituisce lo strato interno. Anche in questo caso, il film non trattato costituisce lo strato che nel contenitore sarà a contatto con il liquido o l'alimento.

Esempi di film poliestere metallizzati con alluminio reperibili sul mercato sono i film commerciati col nome Nu Roll della Nuroll S.p.A. Italia (Nu Roll è un marchio registrato della Nuroll S.p.A.).

La confezione dei contenitori viene effettuata per piegatura a partire dal materiale multistrato su cui è stato impresso per cordonatura il disegno atto a sviluppare la forma del contenitore.

Le forme ed il volume dei contenitori possono essere diversi in funzione delgi impieghi. Possono essere preparate forme cubiche, parallelopipede, piramidali o altre.

In genere il volume dei contenitori per bevande e succhi di frutta è compreso tra 0.2 e 2 litri.

Il poliestere utilizzato per la preparazione del materiale multistrato dell'invenzione è un poliestere aromatico ottenibile per policondensazione di un acido bicarbossilico aromatico con un diolo con 2-12 atomi di carbonio. Il poliestere impiegato nella foglia espansa è di preferenza scelto tra il polietilentereftalato ed i copolimeri polietilentereftalici in cui fino a 20% in moli di unità derivanti dall'acido tereftalico sono sostituite da unità derivanti da acido isoftalico e/o acidi naftallendicarbossilici.

Per la preparazione della foglia espansa ed anche del film ad essa aderente possono essere impiegati poliesteri di recupero.

I seguenti esempi vengono forniti a titolo illustrativo ma non limitativo della invenzione.

ESEMPIO 1.

Una foglia di PET espanso, di spessore di 0.7 mm e densità 180 kg/m<3>, proveniente da bobina viene fatta aderire con l'uso di una colla poliestere ad un film in copolietilentereftalato contenente unità da acido isofatalico ed avente punto di fusione di 120°C.

Il film, di 15 micron di spessore, era metallizzato su un lato con uno strato di alluminio di ca. 200 A di spessore e veniva fatto aderire con il lato metallizzato alla foglia espansa. Il materiale bistrato così ottenuto veniva sottoposto a contornatura a formare un disegno atto ad ottenere per piegatura di contenitori aventi capacità da 0.5 a 1.5 1 utilizzabili per latte a media conservazione e per succhi di frutta.

ESEMPIO 2.

Una foglia in PET espanso avente le caratteristiche riportate nell'esempio 1 viene fatta aderire mediante incollatura con colla poliestere ad un film bistrato TERPHANE di spessore di 15 micron.

Il materiale multistrato così ottenuto veniva utilizzato per la confezione mediante contornatura e piegatura di contenitori per latte fresco e simili bevande.

Claims (21)

1. Rivendicazioni. 1. Materiale multistrato riciclabile termosaldabile, adatto alla confezione di contenitori per bevande e alimenti, comprendente uno strato formato da una foglia espansa in resina poliestere avente densità inferiore a 700 kg/m<3 >e, aderente alla foglia espansa, un film termosaldabile in resina poliestere, detto materiale essendo cordonato secondo un disegno in base al quale è possibile ottenere per piegatura la forma del contenitore.
2. 2. Materiale multistrato secondo la rivendicazione 1, in cui il film poliestere è ottenuto da un poliestere basso fondente con un punto di fusione tra 50° e 200°C.
3. 3. Materiale multistrato secondo la rivendicazione 2, in cui il film in poliestere è ottenuto da resina con punto di fusione compreso tra 80 e 110°C.
4. 4. Materiale secondo le rivendicazioni 1-3 precedenti, in cui il film in poliestere è un film bistrato coestruso di cui uno strato è formato da un poliestre basso fondente con punto di fusione tra 50° e 200°C e l'altro strato da un poliestere con punto di fusione superiore a 200°C.
5. 5. Materiale multistrato secondo le rivendicazioni 1-4 precedenti, in cui il film poliestere è un film sottoposto su una faccia a trattamenti in grado di conferire proprietà di barriera ai gas o è ricoperto con uno strato di materiale avente proprietà di barriera ai gas.
6. 6. Materiale secondo la rivendicazione 5 precedente, in cui il film poliestere avente proprietà barriera presenta velocità di permeazione dell'ossigeno inferiori a 70 ml/m<2>/24h/atm (secondo ASTM 1434).
7. 7. Materiale secondo la rivendicazione 6 precedente, in cui il film poliestere è metallizzato con Al o ricoperto con uno strato di ossidi di alluminio o silicio.
8. 8. Materiale multistrato secondo la rivendicazione 6, in cui il film poliestere è ricoperto con uno strato di polisilicato di potassio o di litio.
9. 9. Materiale secondo le rivendicazioni precedenti 1-8, in cui il film in poliestere è ottenuto da un copolietilentereftalato in cui più del 10% delle unità derivanti dall'acido tereftalico sono sostituite da unità derivanti da acido isoftalico.
10. 10. Materiale multistrato secondo le rivendicazioni 1-9 precedenti, in cui il film poliestere è reso aderente alla folgia espansa mediante l'uso di colle poliestere o mediante laminazione a caldo.
11. 11. Materiale multistrato secondo le rivendicazioni 1-10 precedenti, in cui la foglia espansa ha densità compresa tra 10 e 500 kg/m<3>.
12. 12. Materiale multistrato secondo le rivendicazioni 1-11 precedenti, in cui la foglia espansa ha densità compresa tra 100 e 200 kg/m<3>.
13. 13. Materiale multistrato secondo le rivendicaioni 1-12 precedenti, in cui la foglia ha spessore da 0.2 a 3 mm.
14. 14. Materiale multistrato secondo la rivendicazione 13, in cui lo spessore della foglia è compreso tra 0.2 e 1.5 mm.
15. 15. Materiale multistrato secondo le rivendicazioni 1-14 precedenti, in cui la resina poliestere della foglia espansa è scelta tra polietilentereftalato e i copolietilentereftalati in cui fino a 20% delle unità derivanti dall'acido tereftalico sono sostituite da unità derivanti da acido isoftalico.
16. 16. Contenitori per bevande o alimenti costruiti con il materiale multistrato delle rivendicazioni 1-16 precedenti, in cui lo strato a contatto con la bevanda o l'alimento è costituito dal film poliestere aderente alla foglia poliestere espansa.
17. 17. Contenitori secondo la rivendicazione 17, in cui la chiusura viene realizzata per terraosaldatura su se stesso del film poliestere aderente alla foglia espasa.
18. 18. Contenitori per succhi di frutta o per latte sterilizzato, in cui il film poliestere è trattato sulla faccia aderente alla foglia espansa con un materiale in grado di conferire al film proprietà barriera corrispondenti a valori della velocità di pemeazione dell'ossigeno inferiori a 70 ml/m2/24h/atm.
19. 19. Contenitori secondo la rivendicazione 19 precedente, in cui la velocità di permeazione dell'ossigeno del film poliestere trattato è inferiore a 10 ml/m2/24h/atm.
20. 20. Contenitori secondo la rivendicazione 20 precedente, in cui la velocità di permeazione dell'ossigeno è inferiore a 0.3 ml/m2/24h/atm.
21. 21. Contenitori secondo la rivendicazione 19-20, in cui il film poliestere è ricoperto con uno strato di alluminio o di ossidi di Al e/o Si.