MX2015003739A

MX2015003739A - Metodo para la manufactura de un producto polimerico con caracteristicas super-o altamente hidrofobicas, producto obtenible del metodo y uso del mismo.

Info

Publication number: MX2015003739A
Application number: MX2015003739A
Authority: MX
Inventors: Isto Heiskanen; Nina Miikki
Original assignee: Stora Enso Oyj
Priority date: 2012-09-25
Filing date: 2013-09-24
Publication date: 2015-06-24
Also published as: BR112015006533A2; BR112015006533B1; CN104736322A; JP2017154503A; NZ706157A; EP2900454A4; US20150231821A1; EP2900454A1; CA2885521A1; RU2015115713A; EP2900454C0; JP2015530296A; WO2014049518A1; AU2013322247A1; RU2648108C2; CA2885521C; EP2900454B1; AU2013322247B2; US10421230B2

Abstract

La presente invención es concerniente con un método para la manufactura de un producto polimérico con características super-hidrofóbicas o altamente hidrofóbicas, preferiblemente en forma de película. También se describen métodos para la manufactura de un laminado y un papel o producto de cartón recubierto de polímero, respectivamente ambos teniendo tales características. La presente invención también es concerniente con productos que se pueden obtener mediante tales métodos y usos de los mismos.

Description

MÉTODO PARA LA MANUFACTURA DE UN PRODUCTO POLIMÉRICO CON CARACTERÍSTICAS SUPER-0 ALTAMENTE HIDROFÓBICAS, PRODUCTO OBTENIBLE DEL MÉTODO Y USO DEL MISMO CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención es concerniente con un método para la manufactura de un producto polimérico con características super-hidrofóbicas o altamente hidrofóbicas, preferiblemente en forma de película. También se describen métodos para la manufactura de un laminado o producto de papel o cartón recubierto con polímero, respectivamente, ambos teniendo tales características.

La presente invención también es concerniente con productos obtenibles mediante los métodos y usos de los mismos.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La como fenómeno ha sido describeda en "An introduction to superhydrophobicity" Neil J. Shirtcliffe et al, Advances in Colloid and Interface Science, 161 (2010) 124-138.

Superficies de poliolefina super-hidrofóbicas son también describedas en "Superhydrophobic Polyolefin Surfaces: Controlled Micro- and Nanostructures", Esa Puukilainen y otros, Langmuir, 2007, 23 (13), 7,263 - 7.268.

Además, teenologías de auto-limpieza son describedas en "Self cleaning materials", Peter Forbes, Scientific American, Ref.255464 agosto, 2008, pp.88-95.

Además, se describe la producción de cartón corrugado en FR2782291.

SE7512107 describe un método de fabricación de laminados de papel-plástico.

Una banda de transferencia de imagen con topografía de superficie controlada para mejorar la liberación de pigmento orgánico es describeda adicionalmente en US2010/300604.

Sin embargo, ninguno de estos documentos describe soluciones para como: - hacer fácil vaciar empaques lácteos, reducir la formación de espuma durante la transportación de bebidas no alcohólicas o cerveza a una taza o como: el transporte refrescos o cerveza en una taza o cómo - obtener una superficie táctil agradable.

Así, hay necesidad de una solución la solución de uno o más de los problemas anteriores.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención resuelve uno o más de los problemas anteriores, al proveer de acuerdo con un primer aspecto, un método para la manufactura de un producto de polímero con características super-hidrofóbicas o altamente hidrofóbicas, preferiblemente en forma de una película, que comprende la siguiente etapa: a) proveer un polímero fundido y poner en contacto el polímero fundido con un molde que da al producto polimérico un patrón que provee un efecto de Lotus y b) opcionalmente enfriar el producto polimérico obtenido (que es preferido).

La presente invención también provee de acuerdo con un segundo aspecto, un método para la manufactura de un laminado que comprende un producto polimérico con características super-hidrofóbicas o altamente hidrofóbicas preferiblemente en forma de película y una banda de papel o cartón que comprende la siguiente etapa: i) proveer un polímero fundido y poner en contacto el polímero fundido con un molde que da al producto polimérico un patrón que provee un efecto de Lotus, ii) opcionalmente enfriar el producto polimérico obtenido y iii) proveer una banda de papel o cartón y laminado de tal producto polimérico a una banda de papel o cartón.

La presente invención también provee, de acuerdo con un tercer aspecto, un método para la manufactura de un producto de papel o cartón recubierto de polímero, en donde el producto tiene características super-hidrofóbicas o altamente hidrofóbicas, que comprende las siguientes etapas: x) proveer un polímero fundido y una banda de papel o cartón, recubrimiento de la banda de papel/cartón con el polímero fundido, xi) hacer pasar la banda de papel o cartón recubierta de polímero sobre un rodillo, mediante lo cual el rodillo está de frente al lado recubierto de polímero y en donde también el rodillo provee un molde que da al lado recubierto un patrón que provee un efecto de Lotus, cuando está en contacto con el lado recubierto del compuesto y xii) opcionalmente enfriar el producto obtenido (que es preferido).

La presente invención también provee de acuerdo con un cuarto aspecto, un producto de polímero obtenible por el método de acuerdo con el primer aspecto.

La presente invención también provee, de acuerdo con un quinto aspecto, un laminado obtenible por el método de acuerdo con el segundo aspecto.

La presente invención también provee de acuerdo con un sexto aspecto un producto de papel o cartón recubierto de polímero obtenible mediante el método de acuerdo con el tercer aspecto.

La presente invención también provee de acuerdo con un séptimo aspecto el uso de un producto polimérico de acuerdo con el primer aspecto, un producto laminado de acuerdo con el segundo aspecto o un producto de acuerdo con el tercer aspecto en empaques de alimentos, preferiblemente sacos, tazas o vasos de precipitados.

La presente invención también provee de acuerdo con un octavo aspecto, el uso del producto laminado de acuerdo con el segundo aspecto o un producto de acuerdo con el tercer aspecto en cartón de empaque de líquidos, preferiblemente en empaque de alimentos para contener bebidas, productos lácteos (tales como mantequilla u otros productos lácteos), productos de aceite comestible (tales como margarina líquida o aceite vegetal), productos alimenticios congelados o alimentos secos.

La presente invención también provee de acuerdo con un noveno aspecto el uso de un producto polimérico de acuerdo con el primer aspecto, un producto laminado de acuerdo con el segundo aspecto o un producto de acuerdo con el tercer aspecto en una taza de bebida desechable.

La presente invención también provee de acuerdo con un noveno aspecto el uso de un producto polimérico de acuerdo con el primer aspecto, un producto laminado de acuerdo con el segundo aspecto o un producto de acuerdo con el tercer aspecto en un pegamento o empaque de pasta para los dientes.

La presente invención también provee de acuerdo con un décimo aspecto el uso de un producto polimérico de acuerdo con el primer aspecto, un producto laminado de acuerdo con el segundo aspecto o un producto de acuerdo con el tercer aspecto en una bandeja o plato.

La presente invención también provee de acuerdo con un undécimo aspecto el uso de un producto polimérico de acuerdo con el primer aspecto, un producto laminado de acuerdo con el segundo aspecto o un producto de acuerdo con el tercer aspecto en un empaque de producto esterilizable en autoclave de por lo menos 115°C. La temperatura en una autoclave está normalmente en el intervalo de 115-125°C (tomate ext.) y para carne se puede usar 130°C.

La presente invención también provee de acuerdo con un duodécimo aspecto el uso de un producto polimérico de acuerdo con el primer aspecto, un producto laminado de acuerdo con el segundo aspecto o un producto de acuerdo con el tercer aspecto, para controlar la adherencia o fricción o para controlar la conductividad térmica.

La presente invención también provee de acuerdo con un decimotercer aspecto un cartón de empaque que comprende una base fibrosa y una o más capas de recubrimiento polimérico sobre uno o ambos lados de la base fibrosa, en donde una o ambas de las capas tiene características super-hidrofóbicas o altamente hidrofóbicas.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La figura 1 describe un material con características super-hidrofóbicas o altamente hidrofóbicas (resaltando así el efecto Lotus®).

La figura 2 describe empaque de líquido hidrofóbico usando el molde de metal 1.

La figura 3 describe el empaque de líquido hidrofóbico usando el molde de metal 2.

La figura 4 describe el empaque de líquido hidrofóbico usando el molde de metal 3: hendiduras de 6 mm dirección transversal, cilindro de lente f25.

La figura 5 describe el empaque de líquido hidrofóbico usando el molde de metal 4: hendiduras de 6 mm dirección transversal, cilindro de lente fl2, 7.

La figura 6 describe un material con un patrón que comprende áreas con cuadrados más altos.

La figura 7 describe un material con un patrón que comprende áreas con alfileres.

La figura 8 describe un material con un patrón que comprende áreas con abultamientos lineales.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Se pretende en toda la presente descripción que la expresión "características super-hidrofóbicas o altamente hidrofóbicas" abarque que un efecto Lotus® pueda ser detectado. Esto significa que se observará una humectabilidad reducida (tal efecto es por ejemplo, conocido de las hojas). Vía la ecuación de Young se puede calcular el grado de humectabilidad. El grado de humectación es calculado utilizando la proporción de tensión interfacial de los materiales. Una humectación completa es indicada por un ángulo de contacto de 0o mientras que la no humectabilidad completa es indicada por un ángulo de contacto de 180°. Véase también la figura 1, que muestra un material con características super-hidrofóbicas o altamente hidrofóbicas.

Se pretende en toda la presente descripción que la expresión "cera oleofóbica" signifique un compuesto que mejora el efecto Lotus. Además del significado lo anterior también abarca que es repelente al agua. Tal compuesto puede ser seleccionado de AKD o estearato de calcio o combinaciones de los mismos.

De acuerdo con una modalidad preferida del segundo y tercer aspecto de la invención, el tablero es un tablero para uso en una caja de cartón para líquidos.

De acuerdo con una modalidad preferida del segundo y tercer aspecto de la invención, el tablero es un tablero de empaque y el peso del recubrimiento polimérico es de por lo menos 14 g/m2.

De acuerdo con una modalidad preferida del segundo y tercer aspecto de la invención, la densidad de la base de tablero fibroso es de por lo menos 575 Kg/m3, más preferiblemente por lo menos 615 Kg/m3 y más preferiblemente de por lo menos 650 Kg/m3.

De acuerdo con una modalidad preferida del tercer aspecto de la invención, el rodillo es un tambor de enfriamiento.

De acuerdo con una modalidad preferida del tercer aspecto de la invención, el rodillo tiene un molde que se asemeja esencialmente a un campo de taza.

De acuerdo con una modalidad preferida del primero, segundo y tercer aspecto de la invención, el polímero es seleccionado del grupo que comprende polietileno (PE; que puede ser, por ejemplo polietileno de baja densidad - LDPE, -polietileno lineal de baja densidad LLDPE o polietileno de alta densidad - HDPE, polipropileno (PP), etileno - alcohol vinílico (EVOH) o de etileno - acetato de vinilo (EVA) o un poliéster tal como tereftalato de polietileno (PET), ácido poliláctico (PLA), poliamida (PA; tal como poliamida 6 - PA6) o combinaciones de los mismos .

De acuerdo con una modalidad preferida del primero, segundo y tercer aspecto de la invención también se agrega una cera oleofóbica al polímero.

De acuerdo con una modalidad preferida del primero, segundo y tercer aspecto de la invención, se agrega aceite encima del polímero, que es preferiblemente PE, después del moldeo. Esto tiene el efecto de hacer la superficie totalmente resbalosa contra por ejemplo el yogurt y los semejantes.

La presente invención también provee la posibilidad de tener diferentes colores como azul, dorado y rojo. Además, también provee un efecto táctil positivo.

La provisión de un polímero fundido como se resume en el primer aspecto de la invención también se puede hacer de tal manera que la superficie del metal es calentada (lo que funde el polímero indirectamente).

La etapa de enfriamiento de acuerdo con el primero, segundo y tercer aspecto puede ser pasiva (es decir, dejar que el enfriamiento se produzca a temperatura ambiente) o activa.

Características preferidas de cada aspecto de la invención son como para cada uno de los otros aspectos mutatis mutandis. Los documentos de la téenica anterior mencionados en la presente son incorporados a la extensión más plena permitida por la lcy. La invención es descrita adicionalmente en los siguientes ejemplos, junto con las figuras adjuntas, que no limitan el alcance de la invención de ninguna manera.

Modalidades de la presente invención son descritas como se menciona en más detalle con la ayuda de ejemplos de modalidades, junto con las figuras adjuntas, el único propósito de las cuales es ilustrar la invención y de ninguna manera pretenden limitar su extensión.

EJEMPLOS Ejemplo 1 Pruebas: La superficie de acero moldeada fue formada con la ayuda de láser; El molde fue prensado con PE - hoja metálica o 2PE 20-+255+35 de Cupforma Dairy (ambos consisten de LDPE) para obtener el patrón de réplica sobre plástico y sobre superficie de cartón de empaque para líquidos, respectivamente.

Los ángulos de contacto del líquido y superficie fueron medidos para: Agua; Leche 4 superficies de metal con patrón fueron prensadas con PE-hoja metálica o cartón de empaque de líquidos para obtener superficies con patrón.

Las superficies 1 y 3 tuvieron los ángulos de contacto más altos como se resume a continuación.

Los ángulos de contacto con agua y leche se resumen a continuación.

Tabla 1 - Resultados de las pruebas resumidas anteriormente.

Explicaciones: Superficie 1 empaque de líquido hidrofóbico usando el molde de metal 1.

Superficie 2 - empaque de líquido hidrofóbico usando el molde de metal 2.

Superficie 3 - empaque de líquido hidrofóbico usando el molde de metal 3: hendiduras de 6 mm dirección transversal, cilindro de lente f25.

Superficie 4 - empaque de líquido hidrofóbico usando el molde de metal 4: hendiduras de 6 mm dirección transversal, cilindro de lente f25.

Además, también se podría detectar un efecto táctil positivo como sigue. Algunas muestras crujen o rechinan cuando se raya la superficie con una uña humana. Solo mantener las muestras da un efecto táctil que era agradable y placentero.

Ejemplo 2 Se formaron tres tipos diferentes de superficies super-hidrofóbicas y la capa superior de la superficie era de PE. Todas las superficies tenían ángulos de contacto superiores a 170°, lo que significa que la gota de agua no permanecerá en la superficie. Simplemente corre o flota. Estas superficies fueron formadas formaron con cuadrados, líneas y alfileres (como también se refleja en las figuras 6-8). Con cuadrados y alfileres no se podría predecir la dirección del movimiento de la gota. Con líneas la gota fue siguiendo la línea.

Las superficies fueron fabricadas de PE, en particular un LDPE para cartón de empaque de líquidos. El PE fue Borealis CA8200. El recubrimiento de PE del tablero recubierto con PE fue demasiado delgado para obtener una superficie super-hidrofóbica. La temperatura de prueba fue de 125°C (para obtener PE fundido). Las pruebas se hicieron con PE-hoja metálica - 9 capas de hoja metálica fueron puestas una encima de otra y este apilado fue prensado con molde (forma). Unas pocas capas de PE (lado inferior) fueron reemplazadas con tablero de empaque de líquidos recubierto con PE y fueron moldeadas encima. Este apilado fue también prensado con molde. El molde y el PE fueron calentados y prensados conjuntamente para copiar la forma a la superficie de PE.

El molde de metal superficial fue formado con láser como réplica (patrón). Se hicieron tres patrones diferentes y todas las tres superficies fueron super-hidrofóbicas. Su ángulo de contacto con la gota de agua fue de más de 170°. Fue difícil agregar una gota sobre la superficie, no se fijó a la superficie. Si se derramaba una gota sobre la superficie, rodaba.

Además la superficie con líneas tenía un carácter especial. Las gotas rodaron en dirección de la línea. La figura 6 refleja el patrón que comprende áreas con cuadrados más altos. La figura 7 refleja el patrón que comprende áreas con alfileres. La figura 8 refleja el patrón que comprende áreas con abulta ientos lineales. Dichas figuras ilustran, como se menciona, tres superficies de PE super-hidrofóbicas diferentes.

Varias modalidades de la presente invención han sido descritas anteriormente, sin embargo la persona experimentada en la téenica se percatará de alteraciones menores adicionales que caerían dentro del ámbito de la presente invención. La amplitud y alcance de la presente invención no deben estar limitados por ninguna de las modalidades ejemplares anteriormente descritas, sino que deben definirse sólo de acuerdo con las siguientes reivindicaciones y sus equivalentes. Por ejemplo, cualquiera de los métodos indicados anteriormente pueden ser combinados con otros métodos conocidos. Otros aspectos, ventajas y modificaciones dentro del alcance de la invención serán evidentes para los expertos en la técnica con la cual la invención es concerniente.

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones:

1. Un método para la manufactura de un producto polimérico con características sobrehidrofóbicas o altamente hidrofóbicas, preferiblemente en forma de una película, caracterizado porque comprende las siguientes etapas: a) proveer un polímero fundido y poner en contacto el polímero fundido con un molde que da al producto polimérico un patrón que provee un efecto de Lotus y b) opcionalmente enfriar el producto polimérico obtenido.

2. Un método para la manufactura de un laminado que comprende un producto polimérico con características super-hidrofóbicas o altamente hidrofóbicas, preferiblemente en forma de una película y una banda de papel o cartón, caracterizado porque comprende las siguientes etapas: i) proveer un polímero fundido y poner en contacto el polímero fundido con un molde que da al producto polimérico un patrón que provee un efecto de Lotus; ii) opcionalmente enfriar el producto polimérico obtenido y iii) proveer una banda de papel o cartón y laminado de tal producto polimérico a una banda de papel o cartón.

3. Un método para la manufactura de un producto de papel o cartón recubierto de polímero, en donde el producto tiene características super-hidrofóbicas o altamente hidrofóbicas, caracterizado porque comprende las siguientes etapas: x) proveer un polímero fundido y una banda de papel o cartón, recubrimiento de tal banda de papel/cartón con el polímero fundido, xi) hacer pasar la banda de papel o cartón recubierta de polímero sobre un rodillo, mediante lo cual el rodillo está de frente al lado recubierto de polímero y en donde también el rodillo provee un molde que da al lado recubierto un patrón que provee un efecto de Lotus cuando está en contacto con el lado recubierto del compuesto y xii) opcionalmente enfriar el producto obtenido.

4. El método de conformidad con la reivindicación 2 o 3, caracterizado porque el tablero es un tablero para uso en una caja de cartón para líquidos.

5. El método de conformidad con la reivindicación 2 o 3, caracterizado porque el tablero es un tablero de empaque y el peso del recubrimiento polimérico es de por lo menos 14 g/m2.

6. El método de conformidad con la reivindicación 2 o 3, caracterizado porque la densidad de la base de tablero fibroso es de por lo menos 575 Kg/m3, más preferidas por lo menos 615 Kg/m3 y más preferidos por lo menos 650 Kg/m3.

7. El método de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el rodillo es un tambor de enfriamiento.

8. El método de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el rodillo tiene un molde que se asemeja esencialmente a un campo de taza.

9. El método de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el rodillo tiene un molde que da surgimiento a abultamientos lineales en la etapa ix).

10. El método de conformidad con la reivindicación 1, 2 o 3, caracterizado porque el polímero es seleccionado del grupo que comprende polietileno (PE), polipropileno (PP), etileno - alcohol vinílico (EVOH) o etileno - acetato de vinilo (EVA) o un poliéster tal como tereftalato de polietileno (PET), ácido poliláctico (PLA), poliamida (PA) o combinaciones de los mismos.

11. El método de conformidad con la reivindicación 1, 2 o 3, caracterizado porque también se agrega una cera oleofóbica al polímero.

12. El método de conformidad con la reivindicación 1, 2 o 3, caracterizado porque el aceite es agregado encima del polímero después del moldeo, preferiblemente el polímero es PE.

13. Un producto polimérico caracterizado porque es obtenible por el método de conformidad con la reivindicación

14. Un laminado caracterizado porque es obtenible por el método de conformidad con la reivindicación 2.

15. Un producto de papel cartón recubierto de polímero, caracterizado porque es obtenible por el método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 3 a 11.

16. El uso del producto polimérico de conformidad con la reivindicación 13, producto laminado de conformidad con la reivindicación 14 o producto de conformidad con la reivindicación 15, en un empaque de alimentos, preferiblemente un saco, una taza o un vaso de precipitados.

17. El uso del producto laminado de conformidad con la reivindicación 14 o producto de conformidad con la reivindicación 15, como cartón de empaque para líquidos, preferiblemente en un empaque de alimentos para contener bebidas, productos lácteos, productos de aceite comestibles, materiales alimenticios congelados o alimentos secos.

18. El uso del producto polimérico de conformidad con la reivindicación 13, producto laminado de conformidad con la reivindicación 14 o producto de conformidad con la reivindicación 15, en una taza de bebida desechable.

19. El uso del producto polimérico de conformidad con la reivindicación 13, producto laminado de conformidad con la reivindicación 14 o producto de conformidad con la reivindicación 15, en un empaque de pegamento o de pasta para los dientes.

20. El uso del producto polimérico de conformidad con la reivindicación 13, producto laminado de conformidad con la reivindicación 14 o producto de conformidad con la reivindicación 15, en bandejas o una placa.

21. El uso del producto polimérico de conformidad con la reivindicación 13, producto laminado de conformidad con la reivindicación 14 o producto de conformidad con la reivindicación 15, en un empaque de producto esterilizable en autoclave, preferiblemente un empaque esterilizable en autoclave a una temperatura de por lo menos 115°C.

22. El uso del producto polimérico de conformidad con la reivindicación 13, producto laminado de conformidad con la reivindicación 14 o producto de conformidad con la reivindicación 15, para controlar la adhesión o fricción o controlar la conductividad térmica.

23. Un cartón de empaque caracterizado porque comprende una base fibrosa y una o más capas de recubrimiento polimérico sobre uno o ambos lados de la base fibrosa, en donde una o ambas de las capas tiene características super-hidrofóbicas o altamente hidrofóbicas.