WO2012087092A1

WO2012087092A1 - Composición polimérica incorporando nanopartículas huecas, método para elaborar la misma, y un envase producido con la composición

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Publication number: WO2012087092A1
Application number: PCT/MX2010/000162
Authority: WO
Inventors: Orlando SEVERIANO PÉREZ; Rodrigo PÁMANES BRINGAS; Joel GUTIÉRREZ ANTONIO; Julio Gómez Cordón
Original assignee: Sigma Alimentos, S. A. De C. V.
Priority date: 2010-12-21
Filing date: 2010-12-21
Publication date: 2012-06-28

Abstract

Una composición polimérica de polietileno de alta densidad que incorpora nanopartículas huecas inorgánicas para elaborar envases de una determinada rigidez con un menor peso en gramos y espesor de pared en comparación con un envase convencional de solamente polietileno de alta densidad de la misma forma, capacidad y con esa misma determinada rigidez. La composición comprende de 70 % a 97.5 % en peso de polietileno de alta densidad que tiene un índice de fluidez de 0.65 dg/min a 0.8 dg/min, y de 2 % a un 25 % en peso de una carga de nanopartículas huecas inorgánicas dispersas en el polietileno de alta densidad, en donde las nanopartículas huecas inorgánicas tienen un tamaño de partícula medio de 15 nm a 400 nm.

Description

COMPOSICIÓN POLIMÉRICA INCORPORANDO NANOPARTÍCULAS HUECAS, MÉTODO PARA ELABORAR LA MISMA, Y UN ENVASE PRODUCIDO CON LA

COMPOSICIÓN CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a una composición polimérica para usarse en la producción de envases para alimentos. Específicamente, la composición polimérica está compuesta de un polietileno de alta densidad y una pluralidad de nanopartículas huecas inorgánicas que incorporan a la composición una alta resistencia y baja densidad.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN En la actualidad, el desarrollo tecnológico de los compuestos poliméricos responde a la necesidad de mejorar las prestaciones de los materiales tradicionales y además de lograr una reducción de peso.

En los últimos años, existe un creciente interés en la industria del plástico en el empleo de nanocompuestos. La adición de cargas de nanopartículas frente a las micropartículas, permite una mejora sustancial de las propiedades físicas de los compuestos plásticos. Es bien conocido que los nanocompuestos exhiben propiedades que son muy diferentes a las de los convencionales, que están en la escala macroscópica, y que la funcionalidad o multifuncionalidad obtenida por la incorporación de nanomateriales se consigue a un costo relativamente bajo en comparación con los métodos tradicionales de incorporación de macropartículas o micropartículas que se utilizan para obtener compuestos plásticos. Algunas de las mejoras que se obtienen al emplear nanomateriales en la formación de compuestos poliméricos son las siguientes: • Se incrementa la durabilidad del compuesto polimérico,

• Se incrementa la resistencia a altas temperaturas y a la llama,

• Se incrementa la resistencia a la radiación UV,

• Se incrementa la viscosidad del compuesto polimérico lo que dificulta su procesado, a menos que sea o actúe como lubricante,

• Incrementa la conductividad eléctrica,

• Otorga propiedades bactericidas,

• Se incrementa la propiedad de reciclado.

En relación con la dureza y microdureza de los compuestos poliméricos se guarda una relación exponencial con la fracción volumétrica de la carga, y depende en menor medida de la dureza de dicha carga. Aquellos compuestos poliméricos que contienen un mayor contenido de cargas permiten oponer una mayor resistencia a la penetración no recuperable y al desgaste abrasivo.

La resistencia a la compresión y tracción suele aumentar de forma lineal con el porcentaje volumétrico de la carga. Con un mismo porcentaje de carga inorgánica, al disminuir el tamaño de las partículas y una buena dispersión aumenta la resistencia. No obstante, las partículas de los compuestos de microcarga incrementan la viscosidad de los materiales, razón por la cual sólo se pueden utilizar cantidades limitadas de cargas, disminuyendo su resistencia a la compresión.

El proceso de desgaste se relaciona con la limitada cohesión de los componentes fundamentales de las resinas compuestas (carga, matriz, agente acoplador).

Las cargas micrométricas más utilizadas para producir compuestos poliméricos tradicionales son: carbonato de calcio, talco, fibra de vidrio entre otras. Para conseguir eficientes resistencias o capacidades es necesario adicionar entre 40% a 60% en peso de carga. Sin embargo, cuando las partículas de carga son de tamaños nanométricos, se consiguen similares o mejores resistencias en los polímeros con la adición de entre 1% a 5% de nanopartículas aunque se pueden utilizar niveles del orden del 15% en comparación con las cantidades de micropartículas.

Las cargas de partículas de tamaño nanométrico más comunes son las partículas esféricas de sílice, metal, otras partículas orgánicas e inorgánicas, partículas fibrosas (nanofibras y nanotubos) y nanopartículas de estructuras laminares (carbono grafito, silicatos, aluminosilicatos y otros materiales laminados).

OBJETO DE LA INVENCIÓN Es objeto de la presente invención es proporcionar una composición polimérica de polietileno de alta densidad para elaborar envases para alimentos, formada por una mezcla de 70 % a 97.5 % en peso de polietileno de alta densidad que tiene un índice de fluidez de 0.65 dg/min a 0.8 dg/min, y de 2 % a un 25 % en peso de una carga de nanopartículas huecas inorgánicas dispersas en el polietileno de alta densidad, tal que las nanopartículas huecas inorgánicas tienen un tamaño de partícula medio de 15 nm a 400 nm.

Otro objeto de la presente invención proporcionar un método para preparar una composición polimérica para envases para alimentos, a partir de fundir un polietileno de alta densidad como material base, en donde el polietileno de alta densidad comprende de 70 % a 97.5 % en peso de la composición y tiene un índice de fluidez de 0.65 dg/min a 0.8 dg/min; luego se incorpora una carga de nanopartículas huecas inorgánicas, en donde las nanopartículas huecas inorgánicas comprenden de 2 % a 25 % en peso de la composición y tienen un tamaño de partícula medio de 15 nm a 400 nm; y finalmente dispersar la pluralidad de nanopartículas huecas inorgánicas en el polietileno de alta densidad fundido.

Es también objeto de la presente invención proporcionar un envase para alimentos que está compuesto de 70 % a 97.5 % en peso de polietileno de alta densidad que tiene un índice de fluidez de 0.65 dg/min a 0.8 dg/min, y de 2 % a un 25 % en peso de una carga de nanopartículas huecas inorgánicas dispersas en el polietileno de alta densidad, en donde la nanopartículas huecas inorgánicas tienen un tamaño de partícula medio de 15 nm a 400 nm; y tal que el envase tiene una reducción de peso en gramos de 7 % a 14 % para una determinada rigidez cuando se compara con un envase convencional de la misma forma y capacidad con esa misma rigidez y elaborado de solamente polietileno de alta densidad convencional.

DESCRIPCIÓN BREVE DE LAS FIGURAS Los detalles característicos de la invención se describen en los siguientes párrafos en conjunto con las figuras que lo acompañan, los cuales son con el propósito de definir la invención pero sin limitar el alcance de ésta.

Figura 1 ilustra una forma de probeta de tracción y flexión elaborada a partir de composiciones poliméricas conforme a los Ejemplos 1 a 9 de acuerdo a la presente invención.

Figuras 2A y 2B ilustran micrografías obtenidas por Microscopía Electrónica de Barrido de una probeta elaborada con una composición polimérica de acuerdo con la presente invención.

Figura 3 ilustra una variación del módulo de Young en función del porciento en peso de nanopartículas huecas de CaC0₃ en la composición polimérica de acuerdo con la presente invención.

Figura 4 ilustra una variación de la fuerza de tensión en función del porciento en peso de nanopartículas huecas de CaC0₃ en la composición polimérica de acuerdo con la presente invención.

Figura 5 ilustra una variación del módulo de flexión en función del porciento en peso de nanopartículas huecas de CaC0₃ en la composición polimérica de acuerdo con la presente invención. Figura 6 ilustra una variación de la fuerza de flexión al máximo en función del porciento en peso de nanopartículas huecas de CaC0₃ en la composición polimérica de acuerdo con la presente invención.

Figura 7 ilustra una variación del módulo elástico de flexión en función del porciento en peso de nanopartículas huecas de CaC0₃ en la composición polimérica de acuerdo con la presente invención.

Figura 8 ilustra una realización de diseño de envase donde se puede incorporar la composición polimérica de presente invención.

Figura 9 ilustra un diagrama de distribución de deformación de un envase conforme al Ejemplo 10 de acuerdo con la presente invención.

Figura 10 ilustra un diagrama de distribución de deformación de un envase conforma al Ejemplo 11 de acuerdo con la presente invención.

Figuras 11 ilustra un diagrama de distribución de deformación de un envase conforme al Ejemplo 12 de acuerdo con la presente invención.

Figura 12 ilustra un diagrama de distribución de deformación de un envase conforme al Ejemplo 13 de acuerdo con la presente invención.

Figura 13 ilustra un diagrama de distribución de deformación de un envase conforme al Ejemplo 14 de acuerdo con la presente invención.

Figura 14 ilustra un diagrama de distribución de deformación de un envase conforma al Ejemplo 15 de acuerdo con la presente invención.

Figuras 15 ilustra un diagrama de distribución de deformación de un envase conforme al Ejemplo 16 de acuerdo con la presente invención.

Figura 16 ilustra un diagrama de distribución de deformación de un envase conforme al Ejemplo 17 de acuerdo con la presente invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

DEFINICIONES Las partes relevantes de todos los documentos citados se incorporan en la presente como referencia; la mención de cualquier documento no debe interpretarse como admisión de que constituye una técnica anterior con respecto a la presente invención.

Todas las proporciones son relaciones en peso a menos que se especifique de otra manera.

A menos que se especifique de otra manera, todas las cifras que incluyen cantidades, porcentajes, porciones y proporciones están modificadas por la palabra "aproximadamente" y no pretenden indicar dígitos significativos.

Excepto que se indique de otra forma, los artículos "un", "uno", "una" y "el" y

"la" significan "uno/una o más".

La presente invención puede comprender, consistir o incluir esencialmente los elementos básicos y las limitaciones de la invención descritas en la presente, al igual que cualquier ingrediente adicional u opcional, componentes o limitaciones descritas en la presente.

Todos los porcentajes, partes y proporciones se basan en el peso total de las composiciones de la presente invención, a menos que se especifique de cualquier otra forma. Dado que corresponden a ingredientes enunciados, todos esos pesos se basan en el nivel de activo y por ello no incluyen los portadores ni los subproductos que pueden incluirse en los materiales disponibles en el mercado.

Los componentes, incluyendo aquellos que se pueden agregar opcionálmente, de los métodos de la presente invención al igual que los métodos de preparación y métodos de utilización se describen en detalle a continuación.

Otras ventajas y características novedosas de la presente invención resultarán aparentes para aquellos especializados en la industria a partir de la siguiente descripción detallada, que simplemente ilustra distintas modalidades consideradas para la realización de la invención. Como se podrá notar, la invención admite diferentes aspectos sin apartarse ni de su espíritu ni de su alcance. En consecuencia, las figuras y descripciones son ilustrativas y no restrictivas en su naturaleza.

COMPOSICIÓN

Los detalles característicos y composición polimérica de la invención se describen en los párrafos siguientes, los cuales son con el propósito de definir las características y composición de dicho polímero sin limitar el alcance de éste.

La composición polimérica de acuerdo a la invención muestra componentes que a su vez pudieran consistir de múltiples componentes.

Los componentes son descritos individualmente a continuación, sin que necesariamente sean descritos en un orden de importancia.

COMPONENTE I: POLIETILENO DE ALTA DENSIDAD

El polietileno de alta densidad (HDPE, por sus siglas en inglés) de la presente invención tiene generalmente un índice de fluidez en el intervalo desde aproximadamente 0.65 dg/min hasta aproximadamente 0.8 dg/min, medido por ASTM D1238 (flujo nominal a 190 °C y 2.16 kg).

El HDPE de la presente invención pueden ser resinas poliméricas conocidas convencionalmente que serían apropiadas para su uso en aplicaciones de moldeo por extrusión-soplado. Las modalidades ilustrativas no limitantes de la presente invención comprenden, por ejemplo, HDPE denominado comercialmente Fortiflex®, HDPE 25055E distribuido comercialmente por Dow Chemical es un copolímero de polietileno de alta densidad desarrollado para moldeo por soplado. Se recomienda su uso en aplicaciones que requieren una combinación de alta resistencia de carga superior y buena resistencia al agrietamiento por esfuerzo ambiental.

Cuando el índice de fluidez mencionado es menor de 0.65 dg/min, las propiedades cambian, la rigidez disminuye en comparación con el valor indicado anteriormente, ya que el material tiende a ser más fluido, lo que indica que es menos viscoso, la resistencia al impacto se ve disminuida ya que es más elástico, y en cuanto a la apariencia no se ve modificada porque es el mismo material. Por otra parte, cuando el índice de fluidez es mayor de 0.8 dg/min, las propiedades del polímero se ven afectadas, pues la rigidez aumenta debido a que las moléculas están más unidas entre sí y es mayor el peso molecular aumentando su densidad, la resistencia al impacto aumenta debido al aumento en la densidad del material, y en cuanto a la apariencia no hay cambios, sin embargo la procesabilidad no permite el uso del material. En la composición de polietileno de la presente invención, éste debe ser un polietileno de alta densidad que tiene una densidad de 0.95 g/cm³ o mayor, particularmente de 0.960 g/cm³ a 0.964 g/cm³, para proporcionar un artículo moldeado que tenga un equilibrio excelente entre la rigidez, bajo peso en gramos, la resistencia a los impactos y una apariencia superiores. Cuando la densidad del polietileno es menor de 0.95 g/cm³ entonces las propiedades mecánicas se ven afectadas, la rigidez disminuye, y la resistencia al impacto también disminuye, en cuanto a la apariencia no hay cambios significativos. El contenido el polietileno de alta densidad mencionado anteriormente en la composición polimérica de la invención es de un 70 % a un 97.5 % en peso, preferiblemente de un 80 % a un 86 % en peso; si el contenido es mayor de un 97.5 % en peso, entonces la procesabilidad del material se ve afectada ya que las propiedades mecánicas del material cambian, así como el índice de fluidez, y si el contenido es menor a un 70 % en peso, entonces las propiedades del material se ven afectadas de manera que la resistencia y rigidez disminuyen, ya que el material no cumple con los requisitos necesarios para la fabricación del envase con las propiedades establecidas. El material polimérico al estar fuera de ese rango no es el indicado para poder hacer el nanocompuesto y así poder modificar sus propiedades mecánicas.

COMPONENTE II: CARGA DE NANOPARTÍCULAS HUECAS INORGÁNICAS La carga inorgánica usada en la composición polimérica de la presente invención está formada por una pluralidad de nanopartículas inorgánicas huecas cuya forma o morfología puede variar dependiendo del tipo de nanopartícula o nanopartículas seleccionadas. Por ejemplo, pueden usarse nanopartículas huecas generalmente de forma esférica, cúbica, aciculares (es decir, alargadas o fibrosas). Igualmente, las nanopartículas huecas pueden tener una morfología aleatoria o no uniforme. Además, las nanopartículas huecas pueden tener una estructura interna que esté hueca, porosa o libre de oquedades, o cualquier combinación, tal como un centro hueco con paredes porosas o sólidas. Es de señalar que para ciertas aplicaciones, una forma de nanopartícula puede ser más adecuada que otras. Sin embargo, la forma de partícula puede ser irrelevante para otras aplicaciones. Es de señalar que pueden usarse combinaciones de nanopartículas que tienen diferentes morfologías para proporcionar las características deseadas del recubrimiento final. Nanopartículas esféricas

Las nanopartículas esféricas utilizadas según presente invención tienen la forma o sustancialmente la forma de una esfera hueca. De forma ventajosa, las nanopartículas de la invención tienen una granulometría (diámetro externo medio en número) que va de 15 nm a 400 nm.

Como nanopartículas esféricas huecas de pared sólida o porosa utilizables en la composición polimérica de la invención, se pueden citar por ejemplo nanopartículas esféricas huecas de dióxido de sílice (Si0₂) como las comercializadas bajo la denominación de dióxido silicio hueco por Avanzare Innovación Tecnológica (calle Antonio de Nebrija 8, BJ, Logroño, la Rioja, 26006, España), o nanopartículas esféricas huecas de carbonato de calcio (CaC0₃) como las comercializadas bajo la denominación de nanopartículas de carbonato de calcio huecas por Avanzare Innovación Tecnológica (calle Antonio de Nebrija 8, BJ, Logroño, la Rioja, 26006, España). Nanopartículas cúbicas

Las nanopartículas cúbicas utilizadas según presente invención son partículas de forma paralelepipédica cuadrada caracterizadas por tres dimensiones: una longitud, una anchura y una altura generalmente del mismo tamaño. Cuando se trata de un paralelepípedo, la longitud y la anchura pueden ser de dimensiones idénticas o diferentes: cuando son de idéntica dimensión, la forma de la superficie del paralelepípedo es cuadrada; en el caso contrario, la forma es rectangular. En cuanto a la altura, la misma corresponde al espesor del paralelepípedo.

La longitud de cada lado de las nanopartículas cúbicas huecas utilizadas según la invención oscila de preferencia entre 15 nm a 400 nm.

Como nanopartículas cúbicas huecas de pared sólida o porosa utilizables en la composición polimérica de la invención, se pueden citar por ejemplo nanopartículas cúbicas huecas de dióxido de sílice (Si0₂) como las comercializadas bajo la denominación de dióxido de silicio hueco por Avanzare Innovación Tecnológica (calle Antonio de Nebrija 8, BJ, Logroño, la Rioja, 26006, España), o nanopartículas cúbicas huecas de carbonato de calcio (CaC0₃) como las comercializadas bajo la denominación nanopartículas de carbonato de calcio huecas por Avanzare Innovación Tecnológica (calle Antonio de Nebrija 8, BJ, Logroño, la Rioja, 26006, España).

Las nanopartículas inorgánicas huecas, bien sea esféricas, cúbicas, o cualquier otra morfología de característica hueca de pared sólida o porosa, pueden estar presentes de manera individual o en combinación en unas cantidades que van, por ejemplo, desde 2 % a 25 % en peso, de preferencia de 14 % a 20 % en peso con relación al peso total de la composición polimérica. Si el contenido de nanopartículas inorgánicas huecas es mayor de un 20 % en peso, entonces hay una mala dispersión de las nanopartículas, una formación de aglomerados, lo que causa que las propiedades no se vean mejoradas, las propiedades de rigidez y la resistencia al impacto, se ven afectadas en una disminución, la apariencia cambia debido al contenido de las nanopartículas. y si el contenido es menor a un 2 % en peso, entonces las propiedades mecánicas se incrementan del manera marginal respecto de los valores base del polímero por sí mismo, donde la rigidez y resistencia, se ven aumentadas, se aprecia un cambio en la apariencia del material en cuanto al color, pero los datos obtenidos no son los más óptimos.

Las nanopartículas inorgánicas huecas utilizadas en la composición polimérica de la presente invención deben estar funcionalizadas para su afinidad y dispersión en la matriz polimérica de polietileno de alta densidad mediante grupos funcionales capaces de dar reacciones sobre ellas, tales como ácidos carboxílicos, alquilaminas, alquiltrimetoxisilanos, alquilalcoxisilanos, alquilfosfonatos, glicoles, sales de amonio, diaminas, triaminas, tetramaninas, sulfosuccinatos, ftalatos, alquilsulfatos, trietanolamina, monolauratos, hexametilentetramina, polietilenglicol, bis-(2- etilhexil)sulfosuccinato de sodio, dodecilftalato, haluros de tetraalquilamonio, iones citrato, y mezclas de los mismos; preferentemente, ácidos carboxílicos de la fórmula HOOC-(CH₂)n-2-^{C H}3; alquilaminas de la fórmula NH₂-(CH2)_n -i-CH₃; alquiltrimetoxisilanos de la fórmula (MeO)₂Si-(CH₂)n-i-CH₃, y mezclas de los mismos. Una realización de la funcionalización de las nanopartículas inorgánicas con los grupos funcionales antes mencionados está descrita en la solicitud de patente española ES200901133.

Al incorporar una carga de nanopartículas inorgánicas huecas a un polietileno de alta densidad se incrementa la rigidez, disminuye el peso en gramos requerido para la elaboración de artículos moldeados, aumenta la resistencia a impactos y otorga una apariencia adecuada. Esto debido a que las nanopartículas al estar funcionalizadas interactúan con el polímero dando origen a una afinidad entre las nanopartículas y el polímero, por lo que se refuerza y se proporciona un incremento en las propiedades mecánicas del nanocompuesto. El uso de las nanopartículas huecas en particular, permite tener menores densidades en el nanocompuesto evitando que a mayores cargas se obtengan mayores densidades y por lo tanto se alcancen mayores propiedades mecánicas pero con un peso menor. PROCESO DE PREPARACIÓN

La composición polimérica de la presente invención se puede preparar en un extrusor corrotante de doble husillo con configuraciones máximas de temperatura de 170 °C, por ejemplo, un extrusor de la marca comercial RONDOL de 10 mm doble husillo (20 : 1 L/D), donde el perfil de temperatura es en su zona 1 de 120 °C, en su zona 2 de 150 °C, en su zona 3 de 160 °C y en su zona 4 de 170 °C, siendo en la parte central es donde al polietileno de alta densidad en estado fundido se le incorpora una carga de nanopartículas huecas inorgánicas que son dispersadas homogéneamente con la ayuda de los husillos y los elementos de mezclado adecuados. Es importante considerar que para lograr dispersar de manera homogénea y sin dañar las nanopartículas huecas es necesario utilizar elementos de baja cizalla o corte en los husillos para evitar que se rompan las nanopartículas. COMPOSICIÓN POLIMÉRICA CON M EJORES PROPIEDADES ELASTOMÉRICAS

En una modalidad no limitante, la presente invención consiste de una mezcla polietileno de alta densidad y una carga de nanopartículas huecas inorgánicas, que resulta en un material polimérico que tiene propiedades físicas mejoradas. El material polimérico se caracteriza como un polímero termoplástico cristalino o semicristalino.

Como se demuestra más adelante, la mezcla de HDPE y la carga de nanopartículas huecas inorgánicas de la presente invención resulta en una curva de esfuerzo/deformación que exhibe :

• Comportamiento elástico superior al del HDPE virgen .

• Menor porciento de deformación.

· Mayor resistencia a la ruptura.

• Incremento en la resistencia al impacto.

Peso reducido en gramos del envase La composición polimérica de la presente invención puede ser utilizada para elaborar envases termoplásticos moldeados por procesos de extrusión-soplado, la cual contribuye a un aumento en la resistencia mecánica del envase con el producto envasado, de tal manera que se mantiene la rigidez del envase.

Un envase termoplástico moldeado por extrusión-soplado utilizando la composición polimérica de la presente invención, puede fabricarse con un peso reducido objetivo en gramos del envase a diferencia de los típicos envases termoplásticos moldeados por extrusión-soplado del mismo tamaño y volumen de composición polimérica del estado de la técnica. Los envases elaborados a partir de la composición polimérica de la presente invención puede comprender un peso reducido en gramos del envase en el rango de aproximadamente 7 % a aproximadamente 15 % para una determinada rigidez en comparación con un envase convencional elaborado de puro polietileno de alta densidad con esa misma rigidez. Esto significa que composición polimérica de presente invención resulta en un envase de menor peso en gramos debido al contenido de las partículas huecas, que al ser huecas tienen menor peso, lo que hacen que el envase tenga menor peso, y a la vez igual de rígido que un envase convencional de polietileno de alta densidad de mayor peso en gramos pero que tiene la misma forma y capacidad, esto debido al uso de las nanopartículas huecas en particular, permite lograr tener menores densidades en el nanocompuesto evitando que a mayores cargas se obtengan mayores densidades y por lo tanto se alcancen mayores propiedades mecánicas.

Perfil del grosor objetivo de la pared

Un envase termoplástico moldeado por extrusión-soplado elaborador a partir de la composición polimérica de la presente invención tiene un perfil de grosor de pared de 15 % a 20 % menor que el perfil de grosor de pared de un envase típico de HDPE. De acuerdo a la invención, la concentración de un grosor máximo de la pared a lo largo de la longitud de la pared principal del envase termoplástico moldeado por extrusión-soplado, mantiene la rigidez y facilita un efecto de retracción y mejora la capacidad del envase de recuperarse de la compresión durante su manejo y uso.

De éste modo, en una modalidad de la presente invención, el ancho de pared del envase termoplástico moldeado por extrusión-soplado varía de aproximadamente 0.5 mm a aproximadamente 0.6 mm para una determinada rigidez en comparación con un envase convencional elaborado de solamente polietileno de alta densidad con esa misma rigidez. Esto significa que usando la composición polimérica de presente invención en la elaboración de envases resulta en envases de pared más delgada y a la vez iguales de rígidos que envases convencionales de polietileno de alta densidad con mayor peso en gramos y pared más gruesa pero que tengan la misma forma y capacidad.

El espesor es reducido por la máquina, pero este espesor no afecta al envase formado, ya que el contenido de las nanopartículas huecas de carbonato de calcio mejora y aumenta las propiedades del material, dando como resultado ser mejor que el envase de HDPE convencional.

Perfil de esfuerzo bajo carga

Como se muestra en las Figuras 9 a 16, un envase termoplástico moldeado por extrusión-soplado elaborado con la composición polimérica de la presente invención puede comprender un perfil de distribución de esfuerzo bajo carga que tiene áreas de mínimo esfuerzo que rodean un área de esfuerzo principal o un punto de deflexión.

Estas áreas circulares de bajo esfuerzo pueden ayudar a facilitar buenas propiedades de compresión/ recuperación. Estas áreas circulares de bajo esfuerzo son un resultado de la composición polimérica de la presente invención que da lugar a un material termoplástico más elástico y con un determinado perfil de grosor de la pared del envase.

Las características dimensionales y el grosor del envase moldeo por extrusión- soplado elaborado con la composición polimérica de la presente invención pueden variar de acuerdo a varias variables, incluyendo por ejemplo el material termoplástico de HDPE particular seleccionado, así como el tamaño, la forma y el grosor deseado de pared del envase moldeo por extrusión-soplado.

Otra modalidad de la presente invención comprende la selección de una forma específica de un envase termoplástico moldeado por extrusión-soplado que pueda contribuir al perfil de eficacia de la presente invención.

El incremento en el esfuerzo bajo carga, es debido a que las nanopartículas están dispersas homogéneamente, por lo que cambia y mejora las propiedades mecánicas del material, por lo que se hace más resistente, pues las nanopartículas huecas absorben la energía transmitida por la presión ejercida sobre el envase permitiendo que el nuevo material sea resistente. Esto bajo el principio de ser un material anisotrópico, en donde varían las propiedades según el sentido en el que se midan. Un polímero orientado es un material anisótropo y, en general, los esfuerzos aplicados no presentan relaciones lineales con las deformaciones. Por otra parte al incrementar el módulo de elasticidad se incrementan parámetros del envase tales, como mayor resistencia a la compresión y al vacío.

PROCESO DE ELABORACIÓN DE ENVASES

El envase termoplástico moldeado por extrusión-soplado de la presente invención puede fabricarse utilizando un proceso de moldeo por extrusión-soplado, por ejemplo tal como se describe en la patente estadounidense US-4,846,359, de Baird ef al., incorporada en la presente descripción como referencia. En este proceso, el material termoplástico fundido es extruido a través de un cabezal de extrusión para formar una preforma. Un molde se cierra alrededor de la preforma de manera que pincha la cola de la preforma para formar el fondo del envase. La preforma luego se expande inyectando aire a presión dentro de la preforma hasta que entra en contacto con la superficie interior del molde. Después de enfriarse y solidificarse el envase, el molde se abre y se retira el envase terminado. Es importante mencionar que durante la etapa de extrusión es necesario llevar adecuaciones para evitar el rompimiento de las nanopartículas huecas.

En otra modalidad no limitante de la presente invención, el envase de la presente invención también puede fabricarse utilizando un proceso de moldeo por inyección, por ejemplo como se describe en la patente estadounidense US-4,923,723 de Collette et al., la patente estadounidense US-4,743,479 de Nakamura et al., y la patente estadounidense US-4,525,134 de McHenry et al. , incorporadas en la presente descripción como referencias.

En este proceso, normalmente una preforma se moldea por inyección, se enfría, y luego se recalienta y se moldea por soplado a la forma y tamaño del envase final.

Según otra modalidad de la presente invención, los materiales que pueden usarse en el proceso de fabricación del envase termoplástico moldeado por extrusión-soplado incluyen, pero no se limitan a polietileno de alta densidad (HDPE). Para el mezclado de estos materiales, se utilizan técnicas comunes o conocidas. Además, estos materiales pueden premezclarse antes de su fabricación o mezclarse en el momento de su fabricación. Las modalidades de la presente invención pueden usar los materiales apropiados y adecuados tal como sean necesarios.

Según otra modalidad de la presente invención, pueden usarse materiales adicionales o cualquier otro aditivo en el proceso de fabricación de un envase termoplástico. Ejemplos no limitantes de materiales que pueden usarse en el proceso de fabricación del envase termoplástico moldeado por extrusión-soplado se describe en Plastics Engineering Handbook of the Society of the Plastics Industry (Manual de Ingeniería de Plásticos de la Sociedad de la Industria de Plásticos), Quinta edición, 1991, que se incorpora en su totalidad en la presente descripción como referencia.

Modalidades ilustrativas no limitantes del envase termoplástico moldeado por extrusión-soplado de la presente invención pueden comprender un envase que puede ser un sistema monocapa de envasado o un sistema multicapa de envasado. Una modalidad preferida de la presente invención comprende un envase con sistema monocapa de envasado.

EJEMPLOS DE REALIZACIONES DE LA INVENCION

A continuación se proporcionan diversos ejemplos de realización, cada uno de los cuales describe la manera en que se obtiene una modalidad ejemplar diferente de la invención.

EJEMPLOS DE PROBETAS CON LA COMPOSICIÓN DE LA PRESENTE INVENCIÓN EJEMPLO 1 : muestra de control

Se elaboraron probetas de tracción y flexión como la ilustrada en la Figura 1 a partir de una composición polimérica de solo polietileno de alta densidad mediante extrusión en una extrusora de doble husillo de la marca comercial RONDOL 10 mm doble husillo (20: 1 L/D) con configuración máxima de temperatura de 170 °C y una configuración de temperaturas de Zona 1 : 120 °C, Zona 2 : 150 °C, Zona 3 : 160 °C y Zona 4: 170 °C. El polietileno de alta densidad utilizado tiene un índice de fluidez de 0.8 dg/min y está comercialmente disponible bajo las denominaciones Moplen HP462R, FPC USA (Formolene HB6007) y EQUISTAR A Lyondell Company (LM 6007- 00).

Las probetas fueron analizadas conforme a las normas ISO- 1183 e ISO-527 obteniéndose los siguientes resultados mostrados en Tabla 1.

Muestra de Control (solo HDPE)

Propiedad Unidad de medida Valor

ISO 1183 (tritation) 0.95

Incremento de mejora

respecto a muestra de % 0

control Fuerza pico ISO 527-1 N/mm² 21

Modulo de Young ISO 527-1 N/mm² 510

Alargamiento % % 56

Resistencia a la flexión

(máxima) MPa 58

Deformación en el punto de

máxima se Resistencia a la % 11

flexión

Módulo en flexión MPa 998

Tabla 1

EJEMPLO 2:

Bajo el método de preparación descrito anteriormente, se elaboraron probetas de tracción y flexión como la ilustrada en la Figura 1 a partir de una composición polimérica de 84.5 % en peso de polietileno de alta densidad y 15.5 % en peso de nanopartículas esféricas huecas de CaC0₃. El polietileno de alta densidad utilizado tiene un índice de fluidez de 0.8 dg/min y está comercialmente disponible bajo las denominaciones Moplen HP462R, FPC USA (Formolene HB6007) y EQUISTAR A Lyondell Company (LM 6007-00). Las nanopartículas esféricas huecas de CaC0₃ utilizadas tienen un diámetro de 15 nm a 400 nm y están comercialmente disponible bajo la denominación nanopartículas de carbonato de calcio huecas de Avanzare Innovación Tecnológica (calle Antonio de Nebrija 8, BJ, Logroño, la Rioja, 26006, España).

Las probetas fueron analizadas conforme a las normas ISO- 1183 e ISO-527 obteniéndose los siguientes resultados mostrados en Tabla 2.

Ejemplo 2 (84.5 % en peso de HDPE + 15.5 % en peso de nanopartículas esféricas huecas de CaC0₃)

Propiedad Unidad de medida Valor

ISO 1183 (tritation) 0.9 Incremento de mejora

respecto a muestra de % 5.3

control

Fuerza pico ISO 527-1 N/mm² 23

Modulo de Young ISO 527-1 N/mm² 1057

Alargamiento % % 59

Resistencia a la flexión

MPa 63

(máxima)

Deformación en el punto de

máxima se Resistencia a la % 9

flexión

Módulo en flexión MPa 1235

Tabla 2

EJEMPLO 3:

Bajo el método de preparación descrito anteriormente, se elaboraron probetas de tracción y flexión como la ilustrada en la Figura 1 a partir de una composición polimérica de 85.25 % en peso de polietileno de alta densidad y 14.75 % en peso de nanopartículas esféricas huecas de CaC0₃. El polietileno de alta densidad utilizado tiene un índice de fluidez de 0.8 dg/min y está comercialmente disponible bajo las denominaciones Moplen HP462R, FPC USA (Formolene HB6007) y EQUISTAR A Lyondell Company (LM 6007-00). Las nanopartículas esféricas huecas de CaC0₃ utilizadas tienen un diámetro de 15 nm a 400 nm y están comercialmente disponible bajo la denominación nanopartículas de carbonato de calcio huecas de Avanzare Innovación Tecnológica (calle Antonio de Nebrija 8, BJ, Logroño, la Rioja, 26006, España).

Las probetas fueron analizadas conforme a las normas ISO-1183 e ISO-527 obteniéndose los siguientes resultados mostrados en Tabla 3.

Ejemplo 3 (85.25 % en peso de HDPE + 14.75 % en peso de nanopartículas esféricas huecas de CaC0₃)

Propiedad Unidad de medida Valor

ISO 1183 (tritation) 0.9

Incremento de mejora

respecto a muestra de % 5.3

control

Fuerza pico ISO 527-1 N/mm² 24

Modulo de Young ISO 527-1 N/mm² 919

Alargamiento % % 59

Resistencia a la flexión

MPa 59

(máxima)

Deformación en el punto de

máxima se Resistencia a ia % 11

flexión

Módulo en flexión MPa 1029

Tabla 3

EJEMPLO 4:

Bajo el método de preparación descrito anteriormente, se elaboraron probetas de tracción y flexión como la ilustrada en la Figura 1 a partir de una composición polimérica de 86 % en peso de polietileno de alta densidad y 14 % en peso de nanopartículas esféricas huecas de CaC0₃. El polietileno de alta densidad utilizado tiene un índice de fluidez de 0.8 dg/min y está comercialmente disponible bajo las denominaciones Moplen HP462R, FPC USA (Formolene HB6007) y EQUISTAR A Lyondell Company (LM 6007-00). Las nanopartículas esféricas huecas de CaC0₃ utilizadas tienen un diámetro de 15 nm a 400 nm y están comercialmente disponible bajo la denominación nanopartículas de carbonato de calcio huecas de Avanzare Innovación Tecnológica (calle Antonio de Nebrija 8, BJ, Logroño, la Rioja, 26006, España). Las probetas fueron analizadas conforme a las normas ISO-1183 e ISO-527 obteniéndose los siguientes resultados mostrados en Tabla 4.

Tabla 4

EJEMPLO 5:

Bajo el método de preparación descrito anteriormente, se elaboraron probetas de tracción y flexión como la ilustrada en la Figura 1 a partir de una composición polimérica de 85 % en peso de polietileno de alta densidad, 10 % en peso de nanopartículas esféricas huecas de CaC0₃ y 5 % en peso de nanofibras de Mg. El polietileno de alta densidad utilizado tiene un índice de fluidez de 0.8 dg/min y está comercialmente disponible bajo las denominaciones Moplen HP462R, FPC USA (Formolene HB6007) y EQUISTAR A Lyondell Company (LM 6007-00). Las nanopartículas esféricas huecas de CaC0₃ utilizadas tienen un diámetro de 15 nm a 400 nm y están comercialmente disponible bajo la denominación nanopartículas de carbonato de calcio huecas de Avanzare Innovación Tecnológica (calle Antonio de Nebrija 8, BJ, Logroño, la Rioja, 26006, España). Las nanofibras de Mg utilizadas tienen unas dimensiones de 20 nm X 20 nm X 2000 nm están comercialmente disponible bajo la denominación nanofibras de magnesio de Avanzare Innovación Tecnológica (calle Antonio de Nebrija 8, BJ, Logroño, la Rioja, 26006, España).

Las probetas fueron analizadas conforme a las normas ISO-1183 e ISO-527 obteniéndose los siguientes resultados mostrados en Tabla 5.

Tabla 5

EJEMPLO 6:

Bajo el método de preparación descrito anteriormente, se elaboraron probetas de tracción y flexión como la ilustrada en la Figura 1 a partir de una composición polimérica de 94 % en peso de polietileno de alta densidad y 6 % en peso de nanofibras de Mg. El polietileno de alta densidad utilizado tiene un índice de fluidez de 0.8 dg/min y está comercialmente disponible bajo las denominaciones Moplen HP462R, FPC USA (Formolene HB6007) y EQUISTAR A Lyondell Company (LM 6007- 00). Las nanofibras de Mg utilizadas tienen unas dimensiones de 20 nm X 20 nm X 2000 nm y están comercialmente disponible bajo la denominación nanofibras de magnesio de Avanzare Innovación Tecnológica (calle Antonio de Nebrija 8, BJ, Logroño, la Rioja, 26006, España).

Las probetas fueron analizadas conforme a las normas ISO-1183 e ISO-527 obteniéndose los siguientes resultados mostrados en Tabla 6.

Tabla 6

EJEMPLO 7:

Bajo el método de preparación descrito anteriormente, se elaboraron probetas de tracción y flexión como la ilustrada en la Figura 1 a partir de una composición polimérica de 82.5 % en peso de polietileno de alta densidad, 15 % en peso de nanopartículas esféricas huecas de CaC0₃ y 2.5 % en peso de nanopartículas esféricas huecas de Si0₂. El polietileno de alta densidad utilizado tiene un índice de fluidez de 0.8 dg/min y está comercialmente disponible bajo las denominaciones Moplen HP462R, FPC USA (Formolene HB6007) y EQUISTAR A Lyondell Company (LM 6007- 00). Las nanopartículas esféricas huecas de CaC0₃ utilizadas tienen un diámetro de 15 nm a 400 nm y están comercialmente disponible bajo la denominación nanopartículas de carbonato de calcio huecas de Avanzare Innovación Tecnológica (calle Antonio de Nebrija 8, BJ, Logroño, la Rioja, 26006, España). Las nanopartículas esféricas huecas de Si0₂ utilizadas tienen un diámetro de 15 nm a 400 nm y están comercialmente disponible bajo la denominación nanopartículas de dióxido de silicio huecas de Avanzare Innovación Tecnológica (calle Antonio de Nebrija 8, BJ, Logroño, la Rioja, 26006, España).

Las probetas fueron analizadas conforme a las normas ISO-1183 e ISO-527 obteniéndose los siguientes resultados mostrados en Tabla 7.

Ejemplo 7 (82.5 % en peso de polietileno de alta densidad + 15 % en peso de nanopartículas esféricas huecas de CaC0₃ + 2.5 % en peso de nanopartículas esféricas huecas de Si0₂)

Propiedad Unidad de medida Valor

ISO 1183 (tritation) 0.91

Incremento de mejora

respecto a muestra de % 4.2

control

Fuerza pico ISO 527-1 N/mm² 16.5

Modulo de Young ISO 527-1 N/mm² 1270

Alargamiento % % 9

Resistencia a la flexión

MPa 74

(máxima)

Deformación en el punto de

% 8

máxima se Resistencia a la flexión

Módulo en flexión MPa 1280

Tabla 7

EJEMPLO 8 :

Bajo el método de preparación descrito anteriormente, se elaboraron probetas de tracción y flexión como la ilustrada en la Figura 1 a partir de una composición polimérica de 82 % en peso de polietileno de alta densidad, 15 % en peso de nanopartículas esféricas huecas de CaC0₃ y 3 % en peso de nanopartículas esféricas huecas de Si0₂. El polietileno de alta densidad utilizado tiene un índice de fluidez de 0.8 dg/min y está comercialmente disponible bajo las denominaciones Moplen HP462R, FPC USA (Formolene HB6007) y EQUISTAR A Lyondell Company (LM 6007- 00). Las nanopartículas esféricas huecas de CaC0₃ utilizadas tienen un diámetro de 15 nm a 400 nm y están comercialmente disponible bajo la denominación nanopartículas de carbonato de calcio huecas de Avanzare Innovación Tecnológica (calle Antonio de Nebrija 8, BJ, Logroño, la Rioja, 26006, España). Las nanopartículas esféricas huecas de Si0₂ utilizadas tienen un diámetro de 15 nm a 400 nm y están comercialmente disponible bajo la denominación nanopartículas de dióxido de silicio huecas de Avanzare Innovación Tecnológica (calle Antonio de Nebrija 8, BJ, Logroño, la Rioja, 26006, España) .

Las probetas fueron analizadas conforme a las normas ISO- 1183 e ISO-527 obteniéndose los siguientes resultados mostrados en Tabla 8.

Ejemplo 8 (82 % en peso de polietileno de alta densidad + 15 % en peso de nanopartículas esféricas huecas de CaC0₃ + 3 % en peso de nanopartículas esféricas huecas de Si0₂)

Propiedad Unidad de medida Valor

ISO 1183 (tritation) 0.94

Incremento de mejora % 1.1 respecto a muestra de

control

Fuerza pico ISO 527-1 N/mm² 16

Modulo de Young ISO 527-1 N/mm² 840

Alargamiento % % 10

Resistencia a la flexión

MPa 66

(máxima)

Deformación en el punto de

máxima se Resistencia a la % 11

flexión

Módulo en flexión MPa 1126

Tabla 8

EJEMPLO 9:

Bajo el método de preparación descrito anteriormente, se elaboraron probetas de tracción y flexión como la ilustrada en la Figura 1 a partir de una composición polimérica de 81 % en peso de polietileno de alta densidad, 16 % en peso de nanopartículas esféricas huecas de CaC0₃ y 3 % en peso de nanopartículas esféricas huecas de Si0₂. El polietileno de alta densidad utilizado tiene un índice de fluidez de 0.8 dg/min y está comercialmente disponible bajo las denominaciones Moplen HP462R, FPC USA (Formolene HB6007) y EQUISTAR A Lyondell Company (LM 6007- 00). Las nanopartículas esféricas huecas de CaC0₃ utilizadas tienen un diámetro de 15 nm a 400 nm y están comercialmente disponible bajo la denominación nanopartículas de carbonato de calcio huecas de Avanzare Innovación Tecnológica (calle Antonio de Nebrija 8, BJ, Logroño, la Rioja, 26006, España). Las nanopartículas esféricas huecas de Si0₂ utilizadas tienen un diámetro de 15 nm a 400 nm y están comercialmente disponible bajo la denominación nanopartículas de dióxido de silicio huecas de Avanzare Innovación Tecnológica (calle Antonio de Nebrija 8, BJ, Logroño, la Rioja, 26006, España). Las probetas fueron analizadas conforme a las normas ISO-1183 e ISO-527 obteniéndose los siguientes resultados mostrados en Tabla 9.

Tabla 9

A continuación la Tabla 10 ilustra el porciento de mejora en cada propiedad obtenido por los ejemplos 2 a 6 respecto de la muestra de control (ejemplo 1).

Muestra

Ejemplo Ejemplo Ejemplo Ejemplo Ejemplo

Propiedad de

2 3 4 5 6 Control

21

Fuerza pico + 9.5 % + 14.3 % + 9.5 % + 9.5 % + 9.5 %

N/mm²

510

Modulo de + 107 % + 80 % + 44 % + 68 % + 15 %

N/mm² Young

Resistencia a

la flexión 58 MPa + 9 % + 2 % + 21 % + 14 % + 10 % (máxima)

Deformación

en el punto de

máxima se 11 % -18 % 0 -9 % + 9 % -18 % Resistencia a

la flexión

Módulo en

998 MPa + 24 % + 3 % + 14 % + 13 % + 7 % flexión

Tabla 10

EJEMPLOS DE ENVASES ELABORADOS CON LA COMPOSICIÓN POLIMÉRICA DE LA PRESENTE INVENCIÓN

EJEMPLO 10: Envase de control

Se elabora un envase de 220 mi como el mostrado en la Figura 8 a partir de 14 gramos de la composición polimérica del Ejemplo 1 cuyas propiedades se encuentran en Tabla 1.

EJEMPLO 11 :

Se elabora un envase de 220 mi como el mostrado en la Figura 8 a partir de 14 gramos de la composición polimérica del Ejemplo 2 cuyas propiedades se encuentran en Tabla 2.

EJEMPLO 12 :

Se elabora un envase de 220 mi como el mostrado en la Figura 8 a partir de 14 gramos de la composición polimérica del Ejemplo 3 cuyas propiedades se encuentran en Tabla 3. EJEMPLO 13:

Se elabora un envase de 220 mi como el mostrado en la Figura 8 a partir de 14 gramos de la composición polimérica del Ejemplo 7 cuyas propiedades se encuentran en Tabla 7.

Posteriormente, se realiza una fase de modelaje de cada uno de los envases de los Ejemplos 10 a 13, mediante el Método del Elemento Finito (utilizando un programa comercial, procesado en un ordenador personal) para predecir el comportamiento de cada envase según su material con que fue elaborado, previo establecimiento de las condiciones de frontera o cargas generadas a las que puede estar sometido una envase durante la etapa de transportación y que se indican en Tabla 11.

Tabla 11

ANÁLISIS DE RESULTADOS DE EJEMPLOS 10 A 13

En Tabla 12 se indican las deformaciones obtenidas para cada envase de los Ejemplos 10 a 13, al aplicar las condiciones de la Tabla 11 y considerando los materiales utilizados. Se ilustran la deformación y porcentaje de reducción de daño (diferencia en desplazamiento) calculados para un incremento de 40 % en la deformación.

Deformación Porcentaje de Reducción

Envase

(mm) de daño (%) Ejemplo 10 1.011 referencia

Ejemplo 11 0.4878 51.7507418

Ejemplo 12 0.5611 44.5004946

Ejemplo 13 0.406 59.8417409

Tabla 12

Los diagramas de deformación de cada uno de los envases de los Ejemplos 10 a 13 se ilustran en las Figuras 9 a 12 y fueron obtenidos por simulación de esfuerzos a través del software de simulación, mediante el Método del Elemento Finito, utilizando un programa de cómputo comercial. En particular la Figura 9 ilustra el diagrama de distribución de deformación del envase del Ejemplo 10; la Figura 10 ilustra el diagrama de distribución de deformación del envase del Ejemplo 11; la Figura 11 ilustra el diagrama de distribución de deformación del envase del Ejemplo 12 y la Figura 12 ilustra el diagrama de distribución de deformación del envase del Ejemplo 13.

EJEMPLO 14: Envase de control

Se elabora un envase de 220 mi como el mostrado en la Figura 8 con 12 gramos de la composición polimérica del Ejemplo 1 cuyas propiedades se encuentran en Tabla 1.

EJEMPLO 15:

Se elabora un envase de 220 mi como el mostrado en la Figura 8 con 12 gramos dé la composición polimérica del Ejemplo 2 cuyas propiedades se encuentran en Tabla 2.

EJEMPLO 16: Se elabora un envase de 220 mi como el mostrado en la Figura 8 con 12 gramos de la composición polimérica del Ejemplo 3 cuyas propiedades se encuentran en Tabla 3.

EJEMPLO 17:

Se elabora un envase de 220 mi como el mostrado en la Figura 8 con 12 gramos de la composición polimérica del Ejemplo 7 cuyas propiedades se encuentran en Tabla 7.

ANÁLISIS DE RESULTADOS DE EJEMPLOS 14 A 17

En Tabla 13 se indican las deformaciones obtenidas para cada envase de los Ejemplos 14 a 17, al aplicar las condiciones de la Tabla 11 y considerando los materiales utilizados. Se ilustran la deformación y porcentaje de reducción de daños calculados para un incremento de 40 % en la deformación.

Tabla 13

Los diagramas de deformación de cada uno de los envases de los Ejemplos 14 a 17 se ilustran en las Figuras 13 a 17 y fueron obtenidos por simulación de esfuerzos a través del software de simulación, mediante el Método del Elemento Finito, utilizando un programa de cómputo comercial. En particular la Figura 13 ilustra el diagrama de distribución de deformación del envase del Ejemplo 14; la Figura 14 ilustra el diagrama de distribución de deformación del envase del Ejemplo 15; la Figura 15 ilustra el diagrama de distribución de deformación del envase del Ejemplo 16 y la Figura 16 ilustra el diagrama de distribución de deformación del envase del Ejemplo 17.

Es de entenderse que la invención no se limita en su aplicación a los detalles de elaboración o preparación, las partes o compuestos ilustrados, los dibujos anexos y descritos anteriormente. La invención puede contener otras realizaciones y practicarse de diversas maneras. También se debe entender que la fraseología o la terminología utilizada es con el propósito de descripción y no es una limitante. Por lo tanto, aunque la presente invención se ha descrito anteriormente a través de realizaciones ilustrativas de la misma, puede modificarse, sin apartarse del espíritu, del alcance y de la naturaleza del objeto de la invención.

Claims

REIVIN DIC ACION ES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones:

1. Una composición polimérica de polietileno de alta densidad para elaborar envases para alimentos, caracterizada porque comprende:

de 70 % a 97.5 % en peso de dicho polietileno de alta densidad que tiene un índice de fluidez de 0.65 dg/min a 0.8 dg/min; y

de 2 % a un 25 % en peso de una carga de nanopartículas huecas inorgánicas dispersas en dicho polietileno de alta densidad, en donde dichas nanopartículas huecas inorgánicas tienen un tamaño de partícula medio de 15 nm a 400 nm.

2. La composición polimérica de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el polietileno de alta densidad tiene una densidad mayor que densidad de 0.95 g/cm³.

3. La composición polimérica de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada porque el polietileno de alta densidad tiene una densidad de 0.960 g/cm³ a 0.964 g/cm³.

4. La composición polimérica de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque las nanopartículas huecas inorgánicas son seleccionadas de un grupo que consiste de carbonato de calcio, dióxido de silicio, y sus combinaciones.

5. La composición polimérica de conformidad con la reivindicación 1 caracterizada porque las nanopartículas huecas inorgánicas están funcionalizadas con grupos funcionales seleccionados del grupo que consiste de ácidos carboxílicos, alquilaminas, alquiltrimetoxisilanos, alquilalcoxisilanos, alquilfosfonatos, gl ¡coles, sales de amonio, diaminas, triaminas, tetramaninas, sulfosuccinatos, ftalatos, alquilsulfatos, trietanolamina, monolauratos, hexametilentetramina, polietiienglicol, bis-(2-etilhexil)sulfosuccinato de sodio, dodecilftalato, haluros de tetraalquilamonio, iones citrato, y mezclas de los mismos.

6. La composición polimérica de conformidad con la reivindicación 5, caracterizada porque las nanopartículas huecas inorgánicas están funcionalizadas con grupos funcionales seleccionados del grupo que consiste de ácidos carboxílicos de la fórmula HOOC-(CH₂)n-2-CH₃; alquilaminas de la fórmula NH₂-(CH₂)n-i-CH₃; alquiltrimetoxisilanos de la fórmula (MeO)2Si-(CH₂)_n-i-CH3, y mezclas de los mismos.

7. La composición polimérica de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque las nanopartículas huecas inorgánicas tienen una morfología esférica, cúbica, o acicular.

8. La composición polimérica de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque las nanopartículas huecas inorgánicas tienen una estructura interna hueca de pared porosa o sólida.

9. Un método para preparar una composición polimérica para envases para alimentos, caracterizado porque comprende los pasos de:

fundir un polietileno de alta densidad como material base, en donde dicho polietileno de alta densidad comprende de 70 % a 97.5 % en peso de dicha composición y tiene un índice de fluidez de 0.65 dg/min a 0.8 dg/min ; incorporar una carga de nanopartículas huecas inorgánicas, en donde las nanopartículas huecas inorgánicas comprenden de 2 % a 25 % en peso de dicha composición y tienen un tamaño de partícula medio de 15 nm a 400 nm; y

dispersar dicha pluralidad de nanopartículas huecas inorgánicas en dicho polietileno de alta densidad fundido.

10. El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizada porque el polietileno de alta densidad tiene una densidad mayor que densidad de 0.95 g/cm³.

11. El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizada porque el polietileno de alta densidad tiene una densidad de 0.960 g/cm³ a 0.964 g/cm³.

12. El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque las nanopartículas huecas inorgánicas son seleccionadas de un grupo que consiste de carbonato de calcio, dióxido de silicio, y sus combinaciones.

13. El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque las nanopartículas huecas inorgánicas tienen una morfología esférica, cúbica, o acicular.

14. El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizada porque las nanopartículas huecas inorgánicas tienen una estructura interna hueca de pared porosa o sólida.

15. Un envase para alimentos caracterizado porque está compuesto de:

de 70 % a 97.5 % en peso de dicho polietileno de alta densidad que tiene un índice de fluidez de 0.65 dg/min a 0.8 dg/min; y de 2 % a un 25 % en peso de una carga de nanopartículas huecas inorgánicas dispersas en dicho polietileno de alta densidad, en donde dichas nanopartículas huecas inorgánicas tienen un tamaño de partícula medio de 15 nm a 400 nm; y en donde dicho envase tiene una reducción de peso en gramos de 4 % a 14 % para una determinada rigidez cuando se compara con un envase convencional de la misma forma y capacidad con esa misma rigidez y elaborado de solamente polietileno de alta densidad.

16. El envase de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque el polietileno de alta densidad tiene una densidad mayor que densidad de 0.95 g/cm³.

17. El envase de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque el polietileno de alta densidad tiene una densidad de 0.960 g/cm³ a 0.964 g/cm³.

18. El envase de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque las nanopartículas huecas inorgánica son seleccionadas de un grupo que consiste de carbonato de calcio, dióxido de silicio, y sus combinaciones.

19. El envase de conformidad con la reivindicación 15, caracterizada porque las nanopartículas huecas inorgánicas tienen una morfología esférica, cúbica, o acicular.

20. El envase de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque comprende la capacidad de recuperar 100 % su tamaño/forma original del producto. El envase de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado además porque comprende una reducción de grosor de pared de 15 % a 20 % para una determinada rigidez cuando se compara con un envase convencional de la misma forma y capacidad con esa misma rigidez y elaborado de solamente polietileno de alta densidad.