MX2013013615A - Empaque de papel y carton con revestimiento de barrera. - Google Patents

Abstract

Se describe un empaque de papel o de cartón producido de papel reciclado contaminado con aceite, en donde el empaque incluye una capa de barrera obtenible mediante la aplicación de una dispersión polimérica acuosa que comprende un copolímero obtenible mediante polimerización en emulsión de (met)acrilatos alquilo C1-C4, monómeros de ácido, por ejemplo, ácido acrílico o ácido metacrílico, 0 a 20% en peso de acrilonitrilo y 0 a 10% en peso de monómeros adicionales, en donde la temperatura de transición de vidrio del copolímero está en el intervalo de +10 a +45°C. La capa de barrera puede estar situada en una o más de las superficies del empaque o de una de múltiples capas de un revestimiento de empaque de capas múltiples o puede estar situada como un revestimiento sobre por lo menos un lado de una bolsa interior situada dentro del empaque.

Description

EMPAQUE DE PAPEL Y CARTÓN CON REVESTIMIENTO DE BARRERA Descripción La presente invención se refiere a empaque de papel o cartón producido a partir de papel reciclado contaminado con aceite mineral, con una capa de barrera obtenible mediante la aplicación de una dispersión polimérica acuosa que comprende un copolimero obtenible por polimerización en emulsión de (met ) acrilatos de alquilo de C1-C4, monómeros de ácido y, opcionalmente, acrilonitrilo y otros monómeros, en donde la temperatura de transición de vidrio del copolimero está en el intervalo de +10 a +45°C. La capa de' barrera puede estar situada ' en una de las superficies del empaque, o forma una de múltiples capas de un revestimiento de empaque de capas múltiples o puede estar situado como un revestimiento sobre un lado de una bolsa interior situada dentro del empaque .

El empaque de cartón generalmente se produce a partir de papel reciclado. En el caso de papel impreso, especialmente periódico, el papel reciclado puede contener residuos de aceites minerales de las tintas de impresión más usadas para imprimir periódicos. Incluso a temperatura ambiente, los compuestos volátiles se evaporan de estos residuos y, en el caso de empaques de alimentos, se depositan en los productos alimenticios empacados en la caja, por ejemplo, pasta, sémola, arroz u hojuelas de maíz. Incluso la mayoría de las bolsas interiores usadas en la actualidad, que se hacen de película de polímero, no ofrecen una protección adecuada. Los estudios llevados a cabo por el Zurich Cantonal Laboratory detectaron un nivel apreciable de residuos de aceites minerales en los productos alimenticios que se envasaron en empaques producidos con papel reciclado. Los constituyentes de aceite mineral volátil son predominantemente hidrocarburos parafínicos y. nafténicos, que se sabe que son un problema de salud, y los hidrocarburos aromáticos, especialmente aquellos de 15 a 25 átomos de carbono. · En consecuencia, existe la necesidad de reducir el riesgo de que los productos alimenticios se contaminen con residuos de aceite mineral. Una posibilidad sería prescindir de reciclaje de papel periódico en la producción de cartón •para el empaque de alimentos. Esto no es deseable por razones ecológicas y es poco práctico a causa de la insuficiente disponibilidad de celulosa virgen. Otra solución sería prescindir de aceites minerales en las tintas de impresión de papel prensa. Pero esto se enfrenta a obstáculos tecnológicos, en particular con respecto a la resistencia de limpieza de la impresión en la superficie del papel. Los revestimientos de barrera repelente a grasa y aceite son conocidos en el sector de empaques. El documento O 2006/053849, por ejemplo, describe revestimientos basados en composiciones poliméricas a base de agua para papel y cartón. Los polímeros muestran buena propiedades de barrera contra sustancias grasas líquidas, pero se ha visto que esto no necesariamente provee un buen efecto de barrera contra sustancias que penetran en forma gaseosa, ya que los mecanismos de transporte de las sustancias que penetran son diferentes. En el caso de los aceites líquidos y grasas, el transporte se lleva a cabo a través de las fibras, para las cuales intervienen fuerzas capilares y humectación de la superficie. En el caso de problemas con la transferencia de sustancias en forma gaseosa, no es la capilaridad y humectación los que son importantes sino la absorción, difusión y porosidad. Además, los aceites y grasas difieren de los hidrocarburos, es decir,.- a partir de constituyentes de aceite mineral, en su polaridad y por lo tanto en su difusividad a través de capas de barrera.

Un objeto de la presente invención es proveer empaques que a pesar del uso de papel reciclado contaminado con aceite mineral, reduce el riesgo de que el contenido empacado sea contaminado con constituyentes de aceite mineral volátil .

Este objeto se consigue de conformidad con la invención mediante un empaque de papel o de cartón producido por lo menos en parte de papel reciclado contaminado con aceite, en donde el empaque incluye por lo menos una capa de barrera obtenible mediante la aplicación de una dispersión polimérica acuosa que comprende por lo menos un copolimero obtenible mediante polimerización en emulsión de (a) uno o más monómeros principales seleccionados del grupo que consiste de (met ) acrilatos de alquilo de C1-C4, (b) 0.1 a 5% en peso de uno o más monómeros de ácido, por ejemplo, seleccionado de ácido acrilico y ácido metacrilico, (c) 0 a 20% en peso de acrilonitri lo y (d). 0 a 10% en peso de monómeros adicionales distintos de los monómeros (a) a (c) , en donde la temperatura de transición de vidrio del copolimero está en el intervalo de +10 a +45°C, en donde la capa de barrera puede estar situada en una o más de las superficies del empaque, o la capa de barrera puede formar por lo menos una de múltiples capas de un revestimiento de empaque de múltiples capas o la capa de barrera puede estar situada como un revestimiento sobre por lo menos un lado de una bolsa interior situada dentro' del empaque. El empaque es útil para los alimentos en particular.

Contaminado con aceite mineral significa que el papel comprende cantidades de hidrocarburos volátiles, especialmente parafinas volátiles, naftenos volátiles y/o hidrocarburos aromáticos volátiles que tienen hasta 25 átomos de carbono, que son detectables por métodos de análisis habituales. Los hidrocarburos volátiles son hidrocarburos que tienen hasta 25 átomos de carbono, por ejemplo de 5 a 22 átomos de carbono. En una modalidad de la invención, la contaminación con aceite mineral proviene de tintas de impresión y comprende parafinas volátiles, ñafíenos volátiles y/o hidrocarburos aromáticos volátiles.

En lo subsiguiente, la designación "(met) acrilo..." y designaciones similares se usan como notación para abreviar "acrilo... o metacrilo ... " .

Las dispersiones poliméricas que se han de usar de conformidad con la invención son dispersiones de polímeros en un medio acuoso. Un medio acuoso puede ser, por ejemplo agua completamente libre de iones o bien una mezcla de agua con un disolvente miscible tal como metanol, etanol o tetrahidrofurano . Preferiblemente, no se usan solventes orgánicos. Los contenidos de sólidos de las dispersiones están preferiblemente en el intervalo de 15 a 75% en peso, muy preferiblemente en el intervalo de 40 a 60% en peso y muy particularmente por arriba de 50% en peso. El contenido de sólidos se puede establecer, por ejemplo, mediante un ajuste adecuado de la cantidad de agua usada en la polimerización en emulsión y/o de las cantidades de monómero. La mediana del tamaño de las partículas de polímero dispersado en la dispersión acuosa está preferiblemente por debajo de 400 nm, y muy particularmente por debajo de 300 nm. La mediana del tamaño de partícula es muy preferiblemente entre 70 y 250 nm o entre 80 y 150 nm. La mediana del tamaño de partícula aquí se refiere al valor de d50 de la distribución del tamaño de partícula, es decir, 50% en peso de la masa total de todas las partículas tienen un diámetro de partícula más pequeño que el valor de dso . La distribución del tamaño de partícula se puede determinar de una manera conocida usando una ultracentrí fuga analítica ( . Máchtle, Makromolekulare ' Chemie 185 (1984), páginas 1025-1039). El pH de la dispersión de polímero se ajusta preferiblemente a un pH superior a 4, especialmente a un pH entre 5 y 9.

Los copolímeros que se han .de usar de conformidad con la presente invención son polímeros de emulsión que se pueden obtener por polimerización en emulsión de monómeros polimerizables por radicales libres. El copolímero se forma a partir de uno o más monómeros principales (a), que se seleccionan del grupo que consiste de (met ) acrilatos de alquilo de Ci~C4. Los monómeros principales (a) se usan preferiblemente en no menos de 70% en peso y muy preferiblemente en no menos de 75% en peso, por ejemplo desde 79.5 hasta 99.5% en peso, con base en la suma total de todos los monómeros. Los monómeros principales particularmente preferidos (a) se seleccionan del grupo que consiste de acrilato de metilo, metacrilato de metilo, acrilato de etilo y acrilato de n-butilo.

El copolimero se forma a partir de uno o más monómeros de ácido (b) . Los monómeros de ácido son monómeros etilénicamente insaturados polimerizables por radicales libres con por lo menos un grupo ácido, por ejemplo monómeros con grupos ácido carboxilico, ácido sulfónico o ácido fosfónico. Se prefieren los grupos ácido carboxilico. Es adecuado, por ejemplo el ácido acrilico, ácido metacrilico, ácido itacónico, ácido maleico o ácido fumárico. Los monómeros de ácido (b) se seleccionan preferiblemente de ácido acrilico y ácido metacrilico. Los monómeros de ácido (b) se usan de 0.1 a 5% en peso y preferiblemente de 0.5 a 5% en peso, con base en la suma total de todos los monómeros.

El copolimero puede estar formado opcionalmente de acrilor.itrilo como monómero adicional (c) de 0 a 20% en peso, con base en la suma total de todos los monómeros. En una modalidad de la invención, el copolimero se forma a partir de acrilonitrilo en 1-20% en peso y preferiblemente 2-20% en peso .

El copolimero puede estar formado opcionalmente de monómeros adicionales (d) que no son los monómeros (a), a (c) . La cantidad de monómeros adicionales (d) es de 0 a 10% en peso o de 0 a 5% en peso, con base en la suma total de todos los monómeros. Una modalidad utiliza de 0.1 a 10% en peso o de 0.1 a 5% en peso de monómeros adicionales (d) . Otra modalidad no utiliza monómeros adicionales distintos de los monómeros (a) a (c) .

Los monómeros adicionales (d) se pueden seleccionar ¦ del grupo que consiste de (met ) acrilatos de alquilo de C5-C20f ésteres de vinilo de ácidos carboxílieos que comprenden hasta 20 átomos de carbono, compuestos vinil-aromáticos que tienen hasta 20 átomos de carbono, nitrilos etilénicamente insaturados distintos del acrilonitrilo, halogenuros de vinilo, éteres de vinilo de alcoholes que comprenden de 1 a 10 átomos de carbono, hidrocarburos alifáticos que tienen de 2 a 8 átomos de carbono y uno o dos dobles enlaces, o mezclas de los mismos. Los (met ) acrilatos de alquilo de C5-C10, tales como acrilato de 2-etilhexilo, son apropiados por ejemplo. Mezclas de (met ) acrilatos de alquilo también son adecuados en particular. Los ésteres de vinilo de ácidos carboxilicos que tienen de .1 a 20 átomos de carbono son, por ejemplo, laurato de vinilo, estearato de vinilo, propionato de vinilo, versatato de vinilo y acetato de vinilo. Compuestos vinil- aromáticos útiles incluyen . viniltolueno, a-metilestireno, p- metilestireno, alfa-butil-estireno, 4-n-butil-estireno, 4-n- decilestireno y preferiblemente estireno.

El metacrilonitrilo es un ejemplo de nitrilos. Los halogenuros de vinilo son compuestos etilénicamente insaturados sustituidos con cloro, flúor o bromo, preferiblemente cloruro de vinilo y cloruro de vinilideno. El éter vinilmet ilico y el éter vinil isobutílico son ejemplos de éteres de vinilo adecuados. Se da preferencia a los éteres de vinilo de alcoholes que comprenden de 1 a 4 átomos de carbono. Como hidrocarburos con 4 a 8 átomos de carbono y dos dobles enlaces olefinicos se pueden mencionar butadieno, isopreno y cloropreno. Los acrilatos y metacrilatos de' alquilo de C¾ a Cío y compuestos vinil-aromáticos , especialmente estireno y mezclas de los mismos se prefieren como monómeros adicionales (d) . n-Hexilo, acrilato de octilo y acrilato 2-etilhexilo, acrilato de 2-propilheptilo, estireno y mezclas de los mismos también son .muy particularmente preferidos. Otros monómeros (d) también incluyen, por ejemplo, monómeros que contienen hidroxilo, especialmente (met ) acrilatos de hidroxialquilo de C1-C10 y también (met ) acrilamida . Monómeros adicionales útiles (d) incluyen, . además, mono (met ) acrilato de feniloxietilg.licol , acrilato de glicidilo, metacrilato de glicidilo, amino (met ) acrilatos , tales como (met ) acrilato de 2-aminoetilo. Monómeros de entrelazamiento también pueden mencionarse como monómeros adicionales (d) .

En una modalidad de la invención, el copolimero es obtenible a partir de (a) 79.5 a 99.5% en peso de uno o más monómeros principales seleccionados del grupo que consiste de (met ) acrilatos de alquilo de C1-C4, (b) 0.5 a 5% en peso de uno o más monómeros de ácido seleccionados de ácido acrilico y ácido metacrilico, (c) 0 a 20% en peso de acrilonitrilo, y no hay monómeros adicionales distintos de los monómeros (a) a (c) .

Los monómeros del copolimero se adaptan en cuanto a tipo y cantidades de tal manera que la temperatura de transición . de vidrio del polímero en emulsión está en el intervalo de +10 a +45°C, preferiblemente de +15 a +40°C. La temperatura de transición de vidrio .puede ser determinada por calorimetría de escudriñamiento diferencial (norma AST D 3418-08 "temperatura del punto medio") .

Los copolímeros se pueden obtener mediante polimerización en emulsión, en cuyo caso interviene un polímero de emulsión. Una polimerización en emulsión generalmente utiliza emulsionantes iónicos y/o no iónicos y/o coloides protectores/estabilizadores como compuestos activos de superficie para aumentar la dispersión de monómero en el medio acuoso. Los coloides protectores son compuestos poliméricos que en solvatación se unen a grandes cantidades de agua .y son capaces de estabilizar dispersiones de polímeros insolubles en agua. A diferencia de emulsionantes, por lo general no reducen la tensión .superficial entre las : partículas de polímero y el agua. Una descripción detallada de coloides protectores adecuados se encuentra en Houben- Weyl, Methoden der organischen Chemie, volumen XIV/1, Makromolekulare Stoffe, Georg-Thieme-Verlag, Stuttgart, 1961, páginas 411 a 420. Coloides protectores útiles incluyen, por ejemplo, polímeros anfifílicos, es decir, polímeros que tienen grupos hidrófobos e hidrófilos. Pueden intervenir polímeros . naturales, como el a.lmidón o polímeros sintéticos. Emulsionantes útiles incluyen sustancias activas de superficie tanto aniónicas como no iónicas, cuyo peso molecular promedio en número generalmente está por debajo de 2000 g/mol o preferiblemente por debajo de 1500 g/mol, mientras que el peso molecular promedio en número de coloides protectores está por arriba de 2000 g/mol, por ejemplo en el intervalo de 2000 a 100 000 g/mol y muy particularmente en el intervalo de 5000 a 50 000 g/mol.

Emulsionantes aniónicos y no iónicos se usan preferiblemente como sustancias activas de superficie. Los emulsionantes adecuados son, por ejemplo, alcoholes grasos de C8-C36 etoxilados que tienen un grado de etoxilación en el intervalo de 3 a 50, mono-, di- y tri-alquilfenoles de C4-Ci2 etoxilados que tienen un grado de etoxilación en el intervalo de 3 a 50, las sales de metales alcalino de ésteres dialquílicos de ácido sulfosuccínico, sales de metal alcalino y de amonio de alquilsulfatos de C8-C12, sales de metal alcalino y de amonio de ácidos alquilsulfónicos de C12-C18 y sales de metal alcalino y de amonio de ácidos alquilarilsulfónicos de Cg-Cia- Cuando se usan conjuntamente emulsionantes y/o coloides protectores como auxiliares para la dispersión de los monómeros, las cantidades usadas de los mismos están, por ejemplo,' en el intervalo de 0.1 a 5% en peso, con base en los monómeros. Los nombres comerciales de emulsionantes son por ejemplo Dowfax® 2 Al, Emulan® NP 50, Dextrol® OC 50, Emulgator 825, Emulgator 825 S, Emulan® OG,. Texapon® NSO, Nekanil® 904' S, Lumiten® I-RA, Lumit.enE 3065, Lumiten® ISC, NLS Disponil®, Disponil LDBS 20, . Disponil FES 77, Lutensol AT 18, Steinapol VSL, Emulphor NPS . 25. La sustancia activa de superficie se usa generalmente en cantidades de 0.1 a 10% en peso, con base en los monómeros que han de ser polimerizados .

La temperatura de la polimerización en emulsión está generalmente en el intervalo de 30 a 130°C y preferiblemente en el intervalo de 50 a 90°C. El medio de polimerización puede consistir de agua únicamente, pero también de mezclas' de agua con líquidos miscibles, tales como metanol. Es preferible usar sólo agua. La polimerización en emulsión puede llevarse a cabo no sólo como una operación por lotes, sino también en forma de un proceso de adición de corriente de alimentación, incluyendo etapas o modo de gradiente. Se da preferencia al proceso de adición de corriente de alimentación en donde una porción del lote de polimerización se carga inicialmente, se calienta a la temperatura de polimerización, se polimeriza incipientemente y, posteriormente, se mezcla con el resto del lote de polimerización continuamente o bien por etapas, típicamente a través de dos o más corrientes de alimentación espacialmente separadas de las cuales uno o varios comprenden los monómeros en forma pura o emulsionada.

• El proceso de polimerización en emulsión puede utilizar los asistentes habituales conocidos, por ejemplo, iniciadores solubles en agua y agentes de transferencia de cadena. Los iniciadores solubles en agua para una polimerización en emulsión son, por ejemplo sales de amonio o metales alcalinos de ácido peroxidisulfúrico, por ejemplo peroxodisulfato de sodio, peróxido de hidrógeno o peróxidos orgánicos, por ejemplo hidroperóxido de ter-butilo. Los sistemas de iniciadores redox (,reducción-oxidación ) son también adecuados. Los sistemas iniciadores redox consisten de uno o más de un agente reductor inorgánico por lo general y uno o más de un agente oxidante orgánico o inorgánico. El componente oxidante comprende, por ejemplo, los iniciadores mencionados anteriormente para una polimerización en emulsión. Los componentes reductores son, por ejemplo sales de metales alcalinos de ácido sulfuroso, por ejemplo, sulfito de sodio, bisulfito de sodio, sales de metal alcalino de ácido disulfuroso tales como disulfito de sodio, compuestos de adición de bisulfito de aldehidos alifáticos y cetonas, tales como bisulfito de acetona o agentes reductores tales como ácido ' hidroximetansulfinico ' y sus sales, o ácido ascórbico. Los sistemas iniciadores redox se pueden utilizar junto con compuestos metálicos solubles en donde el componente metálico' puede existir en dos o más estados de valencia. Sistemas iniciadores redox habituales son, por ejemplo, sulfato de ácido ascórbico/hierro (II)/ peroxodisulfato de · sodio, hidroperóxido de ter-butilo/disulfito de sodio, hidroperóxido de ter-butilo/ácido hidroximetanosulfínico de sodio o hidroperóxido de ter-butilo/ácido ascórbico.

Los componentes individuales, por ejemplo el componente reductor, también pueden ser mezclas, por ejemplo una mezcla de la sal de sodio de ácido hidroximetansulfinico y disulfito de sodio. Los compuestos mencionados se utilizan generalmente en forma de soluciones acuosas, la concentración más baja siendo determinada por la cantidad de agua tolerable en la dispersión y la concentración superior por la solubilidad en agua del compuesto en- cuestión. En general, la concentración está en el intervalo de 0.1 a 30% en peso, preferiblemente de 0.5 a 20% en peso y muy preferiblemente de 1.0 a 10% en peso, con base en la solución., La cantidad de iniciadores está generalmente en el intervalo de 0.1 a 10% en peso y preferiblemente en el intervalo de 0.5 a 5% en peso, con base en los monómeros que han de ser polimerizados . Dos o más iniciadores diferentes también se pueden usar en . una polimerización en emulsión. Para eliminar los monómeros residuales, se añade típicamente también el iniciador después de que la polimerización en emulsión real ha terminado.

Agentes de transferencia de cadena pueden ser usados en la polimerización, por ejemplo, en cantidades de 0 a 0.8 partes en peso, con base en 100 partes en peso de los monómeros que han de ser polimerizados , lo que reduce la masa molar. Los agentes de transferencia de cadena adecuados incluyen, por ejemplo, los compuestos que tienen un grupo tiol tales como mercaptano de ter-butilo, propionato de mercaptoetilo, tioglicolato de 2-etilhexilo,' tioglicolato de etilo, mercaptoetanol , mercaptopropiltrimetoxisilano, n-dodecilmercaptano, o ter-dodecilmercaptano . Además, es posible usar agentes de transferencia de cadena sin grupo tiol, por ejemplo terpinoleno. En una modalidad preferida, el polímero de emulsión se ha preparado usando de 0.05. a 0.5% en peso, con base en la cantidad de monómero, de por lo menos un agente de transferencia de cadena.

La dispersión de polímero usado para el revestimiento' del empaque puede consistir únicamente en el polímero en emulsión dispersado en agua para el' propósito de conformidad con la invención. Sin embargo, la dispersión · de polímero en cuestión también puede comprender otras sustancias añadidas, por ejemplo, llenadores, agentes antibloqueo, colorantes, agentes de control de flujo o agentes espesantes.

En una modalidad de la invención, el por lo menos un copolimero se utiliza en combinación con hasta 1 parte en peso de pigmentos en forma de plaquetas, con base en 1 parte en peso de copolimero. Ejemplos de pigmentos en forma de plaquetas son talco, arcilla o mica (glimmer) . Se prefiere el talco. Factores de forma preferidos (relación de longitud a espesor) están por arriba de 10.

El revestimiento de dispersión de polímero s.obre el sustrato actúa como una capa de barrera. Una capa de barrera particularmente efectiva se obtiene usando un copolimero por lo que un revestimiento con el copolimero tiene una permeabilidad a n-hexano gaseoso de menos de 50 g/m2 d, preferiblemente de menos de 10 g/m2 d, y muy preferiblemente de menos de 5 g/m2 d o de menos de 1 g/m2 d a 23 °C y un peso de revestimiento de 20-25 g/m2 en papel (véase método de medición más adelante) .

El nivel del por lo menos un copolimero en la dispersión usada para el revestimiento es preferiblemente por lo menos 1% en peso y muy particularmente por lo menos 5% en peso y hasta el 60 o hasta el 75% en peso. Preferiblemente, el nivel del por lo menos un copolimero en dispersión acuosa está en el intervalo de 15 a 75% en peso, o en el intervalo de 40 a 60% en peso. Dispersiones acuosas preferidas de los copolímeros tienen una viscosidad de 10 a 150 mPas, o 200 o 200 a 5000 mPas (medida con un viscosímetro Brookfield a 20°C, 20 rpm, husillo 4) a pH .4 y 20°C. La mediana del tamaño de partícula de los corpúsculos de copolímero que se dispersan en la dispersión acuosa es, por ejemplo 0.02 a 100 µ?t?, y preferiblemente de 0.05 a 10 µp\. Se puede determinar usando, por ejemplo, microscopía óptica, dispersión de la luz o microscopía electrónica de fractura por congelación.

De conformidad con la invención, los sustratos portadores son revestidos con una dispersión acuosa de por lo menos uno de los copolímeros descritos anteriormente. Los sustratos adecuados son, en particular, papel, cartón y película/hoja polimérica. Las dispersiones usadas para el revestimiento pueden comprender sustancias añadidas o auxiliares, por ejemplo, espesantes para fijar la reología, auxiliares de humectación o aglutinantes.

Para usar la composición de revestimiento, que se aplica a papel, cartón o una película/hoja de soporte polimérico en las máquinas de revestimiento, por ejemplo. Cuando se usan cintas, la dispersión de polímero se aplica típicamente a partir de un canal a través de un rodillo de aplicación y se nivela usando un cepillo de aire. Otras maneras de aplicar el revestimiento incluyen, por ejemplo, el proceso de grabado inverso, los procesos de aspersión o una cuchilla ¦ de rodillo u otros procesos de revestimiento conocidos por un experto en la técnica. El sustrato portador se ha revestido en por lo menos un lado, es decir, que puede haber sido revestido en un solo lado o en ambos lados. Los procesos de aplicación preferidos para papel y cartón son revestimiento de cortina, cuchilla de aire, revestimiento de barra o revestimiento de cuchilla. Los procesos de aplicación preferidos para película/revestimiento de hoja son cuchillas, barras de devanado de alambre, cepillo de aire, procesos de aplicación de rodillo de contra-rotación, revestimiento por grabado con giro de contra-rotación, cabeza de colado o boquilla.

Las cantidades aplicadas a los materiales de tipo hoja están preferiblemente en el intervalo de 1 a 10 g" (sólidos de polímero) por m2, preferiblemente de 2 a 7 g/m2 en el caso de la película/hoja de polímero o preferiblemente de 5 a 30 g/m2 en el caso de papel o cartón. Después de que las composiciones de revestimiento se han aplicado a los sustratos portadores, se evapora el solvente/agua. Para esto, en el caso de un proceso continuo, el material puede ser conducido a través de un conducto del secador, que puede estar equipado con un dispositivo de irradiación de infrarrojo, por ejemplo. En lo subsiguiente, el material revestido y secado se llevó sobre más de un rodillo de enfriamiento y finalmente se enrolló. El .espesor del revestimiento seco es preferiblemente de por lo menos 1 µ?a, muy particularmente en el intervalo de 1 a 50 µp? y' muy preferiblemente en el intervalo de 2 a 30 µp\ o de 5 a 30 pm.

La capa de barrera puede estar situada en · por lo menos una de las superficies del empaque. También se puede formar por lo menos una de las múltiples capas de un revestimiento de empaque de múltiples capas, o puede ser situada como un revestimiento sobre por lo menos un lado de una bolsa interior dentro del empaque. El revestimiento de barrera puede ser aplicado directamente a una superficie del material de soporte, sin embargo, aún otras capas pueden estar situadas entre el soporte y el revestimiento de barrera, por ejemplo, capas de imprimación, capas de barrera adicionales o capas de tinta de impresión de color o blanco y negro. La capa de barrera está situada preferiblemente en el lado interior del empaque, el lado que mira hacia el contenido empacado.

La bolsa interior está hecha preferiblemente de una pelicula/ho a polimérica. El material de la bolsa interior se selecciona preferiblemente de poliolefinas , preferiblemente de polietileno o polipropileno orientado, mientras que el polietileno puede haber sido producido no sólo por el proceso de polimerización a alta presión, sino también por el proceso de polimerización a baja presión dé etileno. Para mejorar aún más la adhesión a la pelicula/hoja, la pelicula/hoj a portadora primero pueden ser sometidas a un tratamiento de corona. Otras películas/hojas portadoras adecuadas son, por ejemplo, películas/hojas de poliéster, tales como tereftalato de polietileno, películas/hoj as de cloruro de poliamida, poliestireno y de polivinilo. En una modalidad, el material portador comprende peliculas/hojas biodegradables, por ejemplo de copoliésteres alifáticos-aromáticos biodegradables y/o ácido poliláctico, por ejemplo Ecoflex® o Ecovio® película/hoja. Los copoliésteres adecuados se forman, por ejemplo, de alcanodioles, en particular alcanodioles C2 a C8, tales como, por ejemplo, 1 , 4 -butanodiol , de ácidos dicarboxilicos alifáticos, especialmente ácidos dicarboxilicos C2 a C8, tales como, por ejemplo, ácido adipico o de ácidos dicarboxilicos aromáticos tales como ácido tereftálico, por ejemplo.

El espesor de las peliculas/hoj as portadoras está generalmente en el intervalo de 10 a 200 µp?.

Para obtener propiedades especificas superficiales o de revestimiento para las películas/hojas y los medios de empaque, por ejemplo, buena capacidad de impresión, todavía mejor comportamiento de barrera o de bloqueo, buena resistencia al agua, puede ser ventajoso que los sustratos revestidos sean revestidos con capas de cobertura que además confieran estas propiedades deseadas,, o que el revestimiento de barrera' sea sometido a un tratamiento de corona. Los sustratos que han sido pre-revestidos de conformidad con la invención presentan buen sobre-revestimiento. El sobre- revestimiento se puede hacer usando uno de los procesos citados anteriormente, o el revestimiento múltiple simultáneo se puede hacer, por ejemplo, mediante el uso de un revestidor de cortina, en una operación continua y sin enrollado y desenrollado' intermediario de la película/hoja o papel por ejemplo. La capa de barrera de conformidad la invención se encuentra de este modo en el interior del sistema, y la capa de revestimiento entonces determina las propiedades superficiales. La capa de revestimiento tiene una buena adherencia a la capa de barrera.

La invención también provee un proceso para la producción de empaques, dicho proceso comprende una composición en forma de una dispersión polimérica acuosa descrita anteriormente que es provista y aplicada a un sustrato de empaque o a la superficie de una bolsa interior y se seca, en la que la dispersión polimérica acuosa comprende por lo menos uno de los copolímeros descritos anteriormente y opcionalmente puede comprender polímeros adicionales.

La invención también provee el uso de una dispersión polimérica acuosa que comprende por lo menos uno ¦de los copolímeros descritos anteriormente para la producción de una capa de barrera contra constituyentes de aceite mineral volátiles, muy particularmente para la producción de empaques, muy particularmente de empaque de alimentos.

Los sustratos revestidos de conformidad con la invención presentan un comportamiento de barrera excelente contra constituyentes de aceite mineral volátiles. Los sustratos revestidos como tales se pueden usar como medios de empaque. Los revestimientos tienen muy buenas propiedades mecánicas y presentan, por ejemplo, buen comportamiento de bloqueo .

Ej emplos A menos que el contexto sugiera lo contrario, los porcentajes son en peso. Un contenido informado se refiere al contenido en dispersión o solución acuosa.

Se usaron los siguientes materiales de entrada DINP ftalato de diisononilo A metacrilato de metilo MA acrilato de metilo AS ácido acrilico S estireno nBA acrilato de n-butilo AN acrilonitrilo Bu butadieno Prueba para barrera de grasa Una hoja de 10 ? 10 cm de papel secante fue revestida con el polímero particular y puesta en contacto con una grasa o aceite de prueba (por ejemplo, 2 mi de ácido oleico) . El área del campo empapado con la grasa se mide después de un máximo de 16 horas a 60°C. El tachado se evalúa después de x horas, dependiendo de la calidad.

Prueba de barrera contra gases constituyentes de aceite mineral (método de prueba 1) Lo siguiente se empacó en la parte superior uno de otro: 1. donante: 30 g/m2 de papel cargado con 1% de aceite mineral Gravex 913 para tintas de impresión (Shell) 2. papel espaciador paxa evitar cualquier' contacto húmedo, 30 g/m2 3. material de barrera que ha de ser probado 4. aceptor: película PE comercial de 20 µp?, LLDPE de densidad de 0.915 g/cm3 Este paquete (dimensiones básales 10 x 10 cm) fue envuelto con papel aluminio en todos los lados.

El sistema de prueba se almacenó a 60°C y se analizó periódicamente cortando una tira de la película aceptora, extrayendo con n-hexano durante 2 horas a 25°C y usando HPLC-GC en línea para medir el nivel de los componentes de aceite mineral que tiene 15-25 átomos de carbono. Se determinó el tiempo de penetración de los constituyentes de aceite mineral para atravesar el material de barrera. El tiempo de penetración es el tiempo después del cual los constituyentes de aceite mineral por arriba del limite de detección son detectados por primera vez en el extracto .

Prueba de barrera contra constituyentes de aceite mineral gaseosos (método de prueba 2) 9 mi de hexano se vierten en un recipiente que contiene una esponja y se cierra con una tapa que tiene una abertura y un anillo de sellado (diámetro interno 63 mm) . La abertura es herméticamente cerrada con el material de barrera que ha de ser probado, mientras que el material de barrera no entra en contacto con la esponja empapada-hexano . La disminución de peso del recipiente se mide. La disminución en peso es una medida del hexano que sale a través del material de barrera por la fase gaseosa, y por lo tanto es una medida del rendimiento de barrera contra constituyentes de aceite mineral gaseoso. La disminución en peso en gramos se convierte a 1 m2 de área de. papel y luego reporta como g/m2 d.

Ejemplo. 1 Prueba comparativa de barrera de grasa/barrera contra constituyentes del aceite mineral gaseoso El rendimiento de barrera contra grasas y aceites, es decir, contra ácidos grasos y ésteres de ácido graso (barrera de grasa) y la barrera contra constituyentes de aceite -mineral gaseosos, es décir, contra hidrocarburos volátiles (barrera de aceite mineral en lo subsiguiente) se probaron mediante la prueba 1 para los polímeros .listados en tabla 1. Los resultados se resumen en la tabla 1.

Tabla 1 : Rendimientos de barrera de ciertos polímeros Los resultados muestran que los revestimientos que tienen un efecto de barrera de grasa no necesariamente tienen alguna eficacia como barrera contra los constituyentes de aceite mineral gaseosos. El copolímero de MMA/MA/AS probado provee realmente una barrera de aceite mineral cuando recubre, por ejemplo, al polietileno. Sin embargo, se encontró que las- propiedades de formación de película de este polímero en el papel no son lo suficientemente buenas, supuestamente debido a la alta temperatura de transición de vidrio, y el revestimiento tiene zonas huecas través de las cuales el aceite de prueba puede penetrar.

Ejemplo 2 Preparación de dispersiones de polímeros Se purga un reactor con nitrógeno y se añaden 450.0 g de agua desmineralizada y 3.0 g de emulsionante (Disponil® LDBS 20, 20% en agua) como carga inicial. La mezcla de la carga inicial se calienta a 70-90°C. Después, se añaden 21.43 g de peroxodisulfato de sodio (7% de concentración) antes de agitar durante 50 minutos. El medidor de la alimentación de emulsión que consiste en 240.0 g de agua, 26.67 g de emulsionante (Dowfax 2A1, 45% en agua) y 600.0 g de mezcla de monómeros de acuerdo con la tabla 2 en el reactor durante 2 horas. Después de que la alimentación de emulsión se había terminado, se deja que el sistema se polimerice durante 45 min. El reactor se enfría a continuación hasta temperatura ambiente.

Contenido de sólidos: aproximadamente 45% Tabla 2: Composiciones de copolímero, cantidades" en % en peso Peso de tamaño de partícula promedio d50 Ejemplo 3 Prueba comparativa de barrera contra constituyentes del aceite mineral gaseosos Varios materiales de barrera se probaron para el rendimiento de barrera contra los constituyentes de aceite mineral gaseosos usando el método de prueba 2. Los resultados se resumen en la tabla 3.

Tabla 3: Rendimientos de barrera de ciertos polímeros Los resultados muestran que los ejemplos inventivos Bl a B5, B8 y B9 tienen muy buenas propiedades de barrera contra los constituyentes de aceite mineral gaseosos.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Empaque de papel o de cartón producido por lo menos en parte de papel reciclado contaminado con aceite mineral, en donde el empaque incluye por lo menos una capa de barrera obtenible mediante la aplicación de una dispersión polimérica acuosa que comprende por lo menos un copolimero obtenible mediante polimerización en emulsión de (a) uno o más monómeros principales seleccionados del grupo que consiste de (met ) acrilatos alquilo C1-C4, (b) 0.1 a 5% en peso de uno o más monómeros de ácido, (c) 0 a 20% en peso de acrilonitrilo y (d) 0 a 10% en peso de monómeros adicionales distintos de los monómeros (a) a (c) , en donde la temperatura de transición de vidrio del copolimero está en el intervalo de +10 a +45°C, en donde la capa de barrera puede estar situada en una o más de las superficies del empaque, o la capa de barrera puede formar por lo menos una de múltiples capas de un revestimiento de empaque de múltiples capas o la capa de barrera puede estar situada como un revestimiento sobre por lo menos un lado de una bolsa interior situada dentro del empaque.

2. El empaque de conformidad con la reivindicación anterior, en donde el copolimero se construye de los monómeros principales (a) a un grado de por lo menos 70% en peso.

3. El¦ empaque de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde los monómeros principales (a) se seleccionan del grupo que consiste de acrilato de metilo, metacrilato de metilo, acrilato de etilo y acrilato de n-butilo.

4. El empaque de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el copolimero es obtenible a partir de (a) 79.5 a 99.5% en peso de uno o más monómeros principales seleccionados del grupo que consiste ¦ de (met ) acrilatos de alquilo de C1-C4, (b) 0.5 a 5% en peso, de uno o más monómeros de ácido seleccionados de ácido acrilico y ácido metacrilico, (c) 0 a 20% en peso de acrilonitrilo, y no hay monómeros adicionales distintos de los monómeros (a) a (c) .

5. El empaque de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la temperatura de transición de vidrió del copolimero está en el intervalo +15 a +40°C.

6. ?1 empaque de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el copolimero es 1-20% en peso obtenible a. partir de acrilonitrilo.

7. El empaque de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde monómeros adicionales (d) se seleccionan del grupo que consiste de (met ) acrilatos de alquilo de C5-C20, ésteres de vinilo de ácidos carboxilicos que comprenden hasta 20 átomos de carbono, compuestos vinil-aromáticos que tienen hasta 20 átomos de carbono, nitrilos etilénicamente insaturados distintos del acrilonitrilo, halogenuros de vinilo, éteres de vinilo de alcoholes que comprenden de 1 a 10 átomos de carbono, hidrocarburos alifáticos que tienen de 2 a 8 átomos de carbono y uno o dos dobles enlaces y mezclas de los mismos.

8. El empaque de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el ' copolimero se usa en combinación con hasta, 1 parte en peso de pigmentos en forma de plaquetas por 1 parte en peso del copolimero. ,

9. El empaque de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el revestimiento con el copolimero tiene una permeabilidad al n-hexano gaseoso de menos de 50 g/m2 d a 23°C y un peso de revestimiento de 20 a 25 g/m2 en papel.

10. El empaque de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el copolimero está comprendido en la dispersión polimérica acuosa en una cantidad de 15 a 75% en peso y preferiblemente de 40 a 60% en peso.

11. El empaque de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la contaminación por aceite mineral proviene de tintas de impresión y comprende parafinas volátiles, naftenos volátiles y/o hidrocarburos aromáticos volátiles.

12. El empaque de conformidad con cualquiera de, las reivindicaciones anteriores, en donde la capa de barrera está situada como un revestimiento sobre por lo menos un lado de una bolsa interior situada en el empaque y el material de la bolsa interior se selecciona de poliolefinas, preferiblemente polietileno o polipropileno orientado.

13. El empaque de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la capa de barrera es de 2 a 30 µp? de espesor.

14. Un proceso para la producción de empaques de conformidad con la reivindicación 1, dicho proceso comprende una composición en forma de una dispersión polimérica acuosa que se provee y se' aplica a un sustrato de empaque o a la superficie de una bolsa interior y se seca, en donde la dispersión polimérica acuosa comprende por lo menos un copolimero que tiene las particularidades de dispersión polimérica de conformidad con una o más de las reivindicaciones 1 a 10.

15. El uso de una dispersión polimérica acuosa que comprende por lo menos un copolimero que tiene las particularidades de dispersión poliraérica de conformidad con una o más de las reivindicaciones 1 a 10 para la producción de una capa de barrera contra constituyentes volátiles de aceite mineral.