Sustratos poliméricos de capas múltiples.

Un sustrato polimérico biodegradable de capas múltiples que comprende una primera capa de un materialpolimérico,

una segunda capa de un material polimérico diferente al material polimérico de la primera capa, y almenos una capa de unión intermedia entre la primera y segunda capas, y la, al menos una, capa de unióncomprende una mezcla de al menos los materiales poliméricos adyacentes a la capa de unión, caracterizado porqueal menos uno de los materiales poliméricos dentro de la capa de unión tiene un índice de fluidez de material fundidoy/o una viscosidad de material fundido diferente del índice de fluidez de material fundido y/o de la viscosidad dematerial fundido del mismo polímero o de los mismos polímeros que comprenden una u otra capa adyacente a lacapa de unión.

Sustratos poliméricos de capas múltiples Esta invención se refiere a mejoramientos en o correlacionados con sustratos poliméricos de capas múltiples, la manufactura de tales sustratos y sus usos. Más especialmente, la invención se refiere a sustratos poliméricos de capas múltiples, co-extrudidos, biodegradables que contienen una capa barrera sustancialmente de poli (alcohol vinílico) , productos convertidos derivados de los mismos, y procesos requeridos para fabricar los sustratos de capas múltiples y productos convertidos. Los productos convertidos pueden ser bolsas de cualquier configuración, bandejas para alimento y películas sellantes para bandejas para alimento, los cuales encuentran aplicación, por ejemplo, en empaques de producto fresco, alimento rápido, carne y pescado, fresco y cocinado, o paquetes de sándwich o paquetes para ventanas o sobres para correo. Sustratos de múltiples capas con un grosor entre 15 y 100 µm se convertirán de modo típico en bolsas y películas sellantes y aquellos con un grosor entre 100 y 1000 µm se convertirán de modo típico en bandejas para alimentos.

Biodegradable se define en este contexto como sustratos de capas múltiples que se degradarán por la acción de microorganismos que se presentan de manera natural tales como bacterias y hongos durante un período de tiempo y sin dejar residuos tóxicos. Cuando la tasa de degradación de los sustratos biodegradables de capas múltiples descritos en esta invención es suficientemente rápida por la acción de microorganismos que se presentan de manera natural, tales como bacterias y hongos, los sustratos pueden certificarse adicionalmente como materiales de composta de acuerdo con las normas establecidas internacionalmente tales como EN13432 en Europa y ASTM6400-99 en Estados Unidos.

En nuestra solicitud previa WO2008/132488, hemos descrito una invención en la cual un sustrato polimérico, coextrudido, de múltiples capas, biodegradable que consiste de capas externas sustancialmente de ácido poliláctico (PLA) y de capas internas sustancialmente de alcohol polivinílico (PVOH) se mantienen satisfactoriamente juntas por capas de unión que consisten de mezclas de PLA y PVOH. El PVOH, usado en la solicitud previa tanto para las capas internas como también como componente de las capas de unión, se describe como uno que tiene preferiblemente un grado de hidrólisis de 79 a 92%, más preferiblemente de 80 a 88%, y una viscosidad de 3 a 32, y más preferiblemente de 5 hasta 10 mili-pascales segundos (mPa.s) o centipoises (cP) .

Investigación adicional ha conducido a la presente invención.

AT-A-410079 divulga una lámina flexible biodegradable construida de varias capas de las cuales la capa externa puede usarse para imprimir. La capa interna consiste de polímeros hidrosolubles tales como alcohol polivinílico y la capa externa consiste de polímeros tales como poliésteres lineales, poliéster amidas lineales o poliamidas lineales.

WO-A-98/09812 divulga una lámina biodegradable para empacar la cual tiene una capa de barrera de gas oxígeno (por ejemplo, PVOH) entre capas apretadas líquidas (por ejemplo, ácido láctico) . Las capas pueden adherirse directamente entre sí o puede proporcionarse una capa adhesiva biodegradable. La capa adhesiva puede ser acetato de etileno vinilo o acetato polivinílico.

La presente invención proporciona un sustrato polimérico de capas múltiples, biodegradable tal como se define en la reivindicación 1. Las características principales están definidas en las reivindicaciones dependientes.

En una modalidad la, al menos una, capa de unión comprende una mezcla de al menos dos materiales poliméricos diferentes, donde el índice de fluidez de material fundido y/o viscosidad de material fundido de los, al menos dos, materiales poliméricos son similares dentro de la capa de unión.

En una modalidad, el índice de fluidez de material fundido y/o la viscosidad de material fundido de los, al menos dos, materiales poliméricos dentro de la capa de unión son similares, y al menos uno de los materiales poliméricos dentro de la capa de unión y el/los mismo (s) polímero (s) que comprende (n) una u otra capa de sustrato adyacente a la capa de unión son grados diferentes.

Preferiblemente, el índice de fluidez de material fundido y/o la viscosidad de material fundido del dicho material polimérico, al menos uno de los materiales poliméricos, dentro de la capa de unión se aproxima al índice de fluidez de material fundido y/o viscosidad de material fundido de otro de los materiales poliméricos con la capa de unión.

Haciendo corresponder el índice de fluidez de material fundido y/o la viscosidad de material fundido de los materiales poliméricos empleados para formar la, al menos una, capa de unión, la homogeneidad de la capa de unión puede aumentarse y puede mejorarse su adhesión a las capas adyacentes.

En una modalidad preferida, la primera etapa consiste sustancialmente de ácido poliláctico (PLA) - preferiblemente de al menos 90% en peso de PLA - y la segunda capa consiste sustancialmente de alcohol polivinílico (PVOH)

preferiblemente de al menos 80% en peso de PVOH - con al menos una capa de unión que consiste sustancialmente de una mezcla de PLA y PVOH -preferiblemente de 90% a 10% en peso de PLA y de 10% a 90% en peso de PVOH - donde el índice de fluidez de material fundido y/o la viscosidad de material fundido de PLA y PVOH dentro de al menos una capa de unión son similares mientras que el índice de fluidez de material fundido y/o la viscosidad de material fundido de PVOH contenida dentro de la segunda capa y el segundo componente de PVOH de la, al menos una, capa de unión son significativamente diferentes.

La segunda capa sustancialmente de PVOH proporciona de manera típica resistencia a la tracción, a la punción y al desgarro y propiedades de barrera de gas al sustrato de múltiples capas tal como se ilustra en las siguientes tablas en las que un sustrato de PLA mono-capa, disponible comercialmente, se compara con un sustrato de capas múltiples según esta invención.

Comparación de propiedades físicas:

Material Estrés Max (Mpa) Elongación @ Ruptura % Módulo E (Mpa) Impacto de dardo (gramos)

Natureworks® 2002D PLA sustrato mono-capa 60 -68 4 -6 2000 -2200 Demasiado frágil para obtener un resultado

Sustrato de múltiples capas según esta invención 36 -38 120 -150 1000 -1200 100 -200

Comparación de propiedades de barrera de gas

Material Transmisión de oxígeno (cc/m2.día) 25 micras Tasa de transmisión de vapor de la humedad (gramos/m2.día) 25 micras

Natureworks® 2002D PLA sustrato mono-capa 550 325

Sustrato de múltiples capas según esta invención 6-8 200 -300

Propiedades físicas y de barrera a gas de sustratos mono-capa sustancialmente de PVOH están influenciadas por el grado de hidrólisis del polímero de PVOH como puede verse en las siguientes tablas:

Tipo PVOH Grado de hidrólisis Permeabilidad de oxígeno de película de 30 µm a 50% de humedad relativa, (ml/m2/día)

Hidrosoluble caliente 98-99% 0.24

Hidrosoluble tibio 92-96% 0.36

Hidrosoluble frío 88-92% 1.85

Tipo PVOH Grado de hidrólisis Resistencia a la tracción, MPa Elongación a ruptura, % Módulo elástico, MPa

Hidrosoluble caliente 98-99% 50-90 100-180 120-200

Hidrosoluble tibio 92-96% 50-60 180-230 60-200

Hidrosoluble frío 88-92% 45-50 200-250 20-90

Como un componente de una capa de unión, el grado seleccionado de PVOH es preferiblemente tan miscible como sea posible con el otro componente sustancial, PLA, a fin de mejorar la homogeneidad de la mezcla de los dos materiales poliméricos y de esta manera obtener un alto grado de compatibilidad entre ellos, especialmente al extrudirse como una mezcla, aunque este método particular de conversión no es limitante de ninguna manera. Por lo tanto, la compatibilidad se define aquí como mezclas de los dos polímeros que después de conversión generan productos que tienen propiedades físicas que pueden explotarse comercialmente.

MFIs (índices de fluidez de material fundido) altos están asociados con viscosidades de material fundido bajas. El PVOH de grado película tiene de manera típica un índice de fluidez de material fundido más bajo y una viscosidad de material fundido superior que el PLA de grado película. Hemos encontrado que cuando se mezclan PVOH y PLA esta diferencia en el índice de fluidez de material fundido y viscosidad de material fundido puede originar problemas para usar la mezcla PVOH/PLA en una capa de unión. Hemos encontrado sorprendentemente que estos problemas pueden superarse o reducirse significativamente usando un grado diferente de PVOH en la capa... [Seguir leyendo]

1. Un sustrato polimérico biodegradable de capas múltiples que comprende una primera capa de un material polimérico, una segunda capa de un material polimérico diferente al material polimérico de la primera capa, y al menos una capa de unión intermedia entre la primera y segunda capas, y la, al menos una, capa de unión comprende una mezcla de al menos los materiales poliméricos adyacentes a la capa de unión, caracterizado porque al menos uno de los materiales poliméricos dentro de la capa de unión tiene un índice de fluidez de material fundido y/o una viscosidad de material fundido diferente del índice de fluidez de material fundido y/o de la viscosidad de material fundido del mismo polímero o de los mismos polímeros que comprenden una u otra capa adyacente a la capa de unión.

2. Un sustrato de acuerdo con la reivindicación 1 donde el índice de fluidez de material fundido y/o la viscosidad de material fundido de dichos, al menos uno de los, materiales poliméricos dentro de la capa de unión se aproximan al índice de fluidez de material fundido y/o a la viscosidad de material fundido de otro de los materiales poliméricos con la capa de unión.

3. Un sustrato de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2 el cual es transparente.

4. Un sustrato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes donde la primera capa es una capa externa sustancialmente de PLA y la segunda capa es una capa interna sustancialmente de PVOH y de la, al menos una, capa de unión contiene sustancialmente PLA y PVOH, el PVOH de la, al menos una, capa de unión tiene un índice de fluidez de material fundido más alto y viscosidad de material fundido más baja que el PVOH de la capa interna.

5. Un sustrato de acuerdo con la reivindicación 4 que comprende además una tercera capa de un material polimérico donde la tercera capa es una capa externa sustancialmente de PLA, donde la capa interna sustancialmente de PVOH está entre las dos capas externas.

6. Un sustrato de acuerdo con la reivindicación 5 donde las capas externas sustancialmente de PLA tienen diferentes temperaturas del punto de fusión.

7. Un sustrato de acuerdo con la reivindicación 5 o la reivindicación 6 donde una capa externa sustancialmente de PLA contienen polímeros con punto de fusión más alto y donde la capa de unión adyacente a la capa exterior que contiene polímeros con punto de fusión más alto contiene una proporción ajustada de polímeros con punto de fusión más alto.

8. Un sustrato de acuerdo con la reivindicación 7 donde se proporciona una capa sellable capaz de pelarse sobre dicha capa externa sustancialmente de PLA que contiene polímeros con punto de fusión más alto.

9. Un sustrato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes donde la primera capa comprende al menos 90% en peso de PLA y donde la segunda etapa comprende al menos 80% en peso de PVOH y donde la, al menos una, capa de unión comprende desde 90% hasta 10% en peso de PLA y desde 10% hasta 90% en peso de PVOH.

10. Un sustrato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes donde la, al menos una, capa de unión contiene almidón en una cantidad hasta de 50% en peso del componente de PVOH.

11. Un sustrato de acuerdo con la reivindicación 1 donde la primera capa sustancialmente PLA, la segunda capa sustancialmente PVOH, y la, al menos una, capa de unión intermedia entre la primera y segunda capas comprende sustancialmente una mezcla de PLA y PVOH, donde el PVOH de la segunda capa tiene un índice de fluidez de material fundido más bajo que el índice de fluidez de material fundido del PLA de la primera capa y los componentes de PLA y PVOH de la, al menos una, capa de unión tienen cada uno un índice de fluidez de material fundido igual a un mayor que el índice de fluidez de material fundido del PLA de la primera capa.

12. Un sustrato de acuerdo con la reivindicación 11 donde el PLA de la primera capa tiene un índice de fluidez de material fundido d.

4. 8 g/10min a 190°C y 2.16kg y el componente de PVOH de la, al menos una, capa de unión tiene un índice de fluidez de material fundido d.

5. 9 g/10min, preferiblemente 7.00 g/10min, a 190°C y 2.16kg.

13. Un sustrato de acuerdo con la reivindicación 12 donde el PLA de la primera capa y el componente de PLA de la, al menos una, capa de unión tienen el mismo índice de fluidez de material fundido.

14. Un sustrato de acuerdo con la reivindicación 1 donde la primera capa sustancialmente PLA, la segunda capa sustancialmente PVOH, y la, al menos una, capa de unión intermedia entre la primera y segunda capas comprende

sustancialmente una mezcla de PLA y PVOH, donde el PVOH de la, al menos una, capa de unión tiene un índice de fluidez de material fundido más alto y una viscosidad de material fundido más baja que el PVOH de la segunda capa.

15. Un sustrato de acuerdo con la reivindicación 14 donde el PVOH de la, al menos una, capa de unión tiene un MFI igual a o mayor que el MFI del PLA de la primera capa y/o el PLA de la, al menos una, capa de unión tiene un MFI igual o mayor que el MFI del PLA de la primera capa.