Polímero de barrera formador de película, que tiene la composición en base seca:

a) desde el 45 hasta el 90% en peso de un almidón y/o un almidón modificado seleccionado de almidones modificados mediante reacción con un grupo hidroxialquilo, un acetato o un anhídrido de ácido dicarboxílico o un polímero de injerto;

b) desde el 4 hasta el 12% en peso de un polímero soluble en agua seleccionado de poli(alcohol vinílico), poli(acetato de vinilo) y copolímeros de etileno y alcohol vinílico que tienen un punto de fusión compatible con el estado fundido de los componentes de almidón;

c) desde el 5 hasta el 45% en peso de una mezcla no cristalizable de sorbitol y al menos otro plastificante seleccionado de glicerol, maltitol, xilitol, manitol, trioleato de glicerol, aceite de soja o linaza epoxidado, citrato de 10 tributilo, citrato de acetiltrietilo, triacetato de glicerilo, diisobutirato de 2,2,4-trimetil-1,3-pentanodiol; poli(óxido de etileno) o polietilenglicol;

d) desde el 0,3 hasta el 2,5% en peso de una sal o ácido graso C12-22;

e) desde el 0,25% hasta el 3% de un sistema emulsionante que tiene un valor de equilibrio lipófilo-hidrófilo de entre 2 y 10.

Película de barrera.

Esta invención se refiere a una película de barrera para su uso en envasado para impedir la transferencia en fase gaseosa de dióxido de carbono, oxígeno y nitrógeno dentro y fuera de productos envasados, particularmente productos alimenticios sólidos y líquidos.

Antecedentes de la invención

El mantenimiento de alimentos y bebidas frescos es un reto significativo para la industria del envasado. La mayoría de los materiales de envasado comunes son muy malos en la detención de la transferencia de gases dentro y fuera del alimento envasado. A lo largo de los últimos treinta años, se ha desarrollado una industria para proporcionar capas de película de barrera. Estas películas se usan para detener la transferencia de gases tales como vapor de agua, O2, CO2 y N2 adentro y afuera de alimentos y bebidas.

Se ha usado plástico como material de envasado durante más de sesenta años y sigue evolucionando a través de la creciente demanda del mercado y a través de desarrollos técnicos. Un requisito importante de muchos envases de plástico es mantener el alimento y la bebida frescos. La principal causa de descomposición de alimentos y bebidas es la infiltración de oxígeno que conduce a oxidación.

Los plásticos de materia prima tales como poli (teraftalato de etileno) (PET) , polipropileno (PP) , poli (cloruro de vinilo) (PVC) y polietileno (PE) tienen todos algo de barrera frente al O2 y al H2O. Esta barrera es proporcional al espesor de la capa de barrera. Tres factores impulsan la necesidad de plásticos con rendimiento de barrera superior, en primer lugar el abandono del vidrio y estaño/aluminio debido a su peso, coste y fragilidad, en segundo lugar la reducción del espesor de los materiales plásticos para hacerlos más económicos y en tercer lugar el requisito de vida útil prolongada ya que se envasa más alimento en tamaños de ración cada vez más pequeños. Esto ha conducido al desarrollo de materiales que potencian significativamente las propiedades de barrera de envases de plástico de consumo común.

El primer material de barrera de alto rendimiento satisfactorio fue el poli (cloruro de vinilideno) (PVDC) . Es un derivado del PVC y por tanto se observa que tiene un perfil medioambiental negativo similar.

Actualmente, los otros materiales de barrera comunes en el mercado son copolímero de etileno-alcohol vinílico (EVOH) , nailones (por ejemplo, MXD6) y nitrilos. Se usan todos como capa de barrera para la capa estructural proporcionada por los plásticos de materia prima.

El único polímero natural que se ha comercializado que puede usarse como material de barrera es el celofán que se desarrolló mucho antes que mucha de la industria de los plásticos. Sus propiedades de barrera frente al oxígeno no se consideran de alto rendimiento en comparación con las resinas de barrera actuales y su coste es alto.

Una estructura de barrera común de la pared de botellas para bebidas de PET (poli (teraftalato de etileno) ) es una estructura de múltiples capas que consiste en capas estructurales de PET alrededor de una capa de núcleo o capas que contienen materiales de barrera de precio superior.

Las patentes de EE.UU. 5498662, 562102, 65897960 y 6143384 dan a conocer el uso del polímero de poli (ácido metacrílico) y polisacáridos en capas de barrera.

El documento WO 00/49072 da a conocer recubrimientos de barrera basados en arcillas tales como pulverización de montmorillonita recubierta sobre botellas de PET moldeadas por soplado.

La solicitud de EE.UU. 2004/0087696 da a conocer un recubrimiento de base acuosa para recipientes de PET en los que se mezcla un material de arcilla con una melamina, formaldehído y aglutinante de ácido bórico y un aglutinante orgánico soluble en agua tal como polisacáridos y materiales de celulosa.

Los materiales de barrera se usan en una gran cantidad de procedimientos y estructuras de plástico diferentes y cada uno de estos impone sus propios requisitos de funcionalidad. El uso más común de estructuras de barrera es en películas delgadas para envolver alimentos tales como productos de confitería, productos de panadería y la gran cantidad de bolsas que aparecen en el mercado a lo largo de los últimos cinco años. Algunas de estas películas pueden tener 12 capas y ser aún de un espesor inferior a 50 m. Estas películas se producen normalmente a través de coextrusión. El documento WO 90/14938 da a conocer un almidón modificado con alto contenido en amilosa que es adecuado para su uso en materiales laminados de barrera frente al oxígeno.

Las patentes de EE.UU. 6569539 y 6692801 dan a conocer un material laminado de plástico y/o de papel con un recubrimiento de barrera interno de un almidón o almidón modificado aplicado a partir de una dispersión. El documento WO 04/052646 da a conocer una película de barrera de múltiples capas que usa una capa de almidón y una capa de poliéster biodegradable.

La solicitud de EE.UU. 2002/0187340 da a conocer un recubrimiento de barrera frente a los gases de poli (alcohol vinílico) y almidón en el que el material predominante es almidón y el material se aplica a partir de una dispersión.

También se usan barreras en botellas para zumo de frutas, en algunos refrescos carbonatadas y en diversos alimentos llenados en caliente tales como conservas de frutas y verduras. Las botellas se forman habitualmente a través de moldeado por soplado y estiramiento por coinyección. Esto requiere que los materiales tanto se moldeen por inyección para dar una preforma como luego vuelvan a fundirse y se soplen para dar una forma de botella. Otros recipientes pueden moldearse por soplado y coextrusión, en los que el parisón se sopla contra una pared del molde para lograr la forma deseada en línea durante el procedimiento de coextrusión.

Además, algunos recipientes requieren cierres de alta barrera frente a los gases, formados por medio de moldeo por inyección.

La otra área significativa de uso de materiales de barrera es en envases rígidos tales como bandejas para carne, aunque para la mayoría de aplicaciones el material de plástico rígido proporciona una barrera suficiente y sólo la película delgada en la parte superior necesita un rendimiento mejorado.

Un problema que se observa que frena la implementación de las tecnologías de barrera es su efecto sobre la capacidad de reciclaje del plástico (esto es particularmente cierto para el mercado de botellas) .

Muchas botellas de PET tienen ahora una estructura compleja de material virgen en el exterior con PET reciclado y capas de barrera en el medio. Si la resina de barrera no es compatible con el sistema de reciclaje, entonces existe una gran resistencia al cambio a esa tecnología.

Finalmente, están entrando en el mercado nuevos materiales, que se basan en recursos sostenibles, renovables y/o que son biodegradables. Un ejemplo de un material de este tipo que puede moldearse por soplado y estirarse por inyección para dar botellas o formar películas delgadas para aplicaciones de envasado es el poli (ácido láctico) sintetizado a partir del maíz. El PLA es una barrera frente a los gases mala y también una barrera frente al vapor de agua relativamente mala y con el fin de conservar el estado de biodegradabilidad y sostenibilidad, se beneficiaría de una barrera biodegradable basada en recursos renovables.

Es un objetivo de esta invención proporcionar una película de barrera que sea menos cara que los materiales de la técnica anterior y que sea fácil de laminar con materiales de envasado existentes que pueda abordar los problemas identificados anteriormente.

Breve descripción de la invención

Para este fin, la presente invención proporciona un polímero de barrera formador de película que tiene la composición en base seca:

a) desde el 45% hasta el 90% en peso de un almidón y/o un almidón modificado seleccionado de almidones modificados mediante reacción con un grupo hidroxialquilo, un acetato o un anhídrido de ácido dicarboxílico o un polímero de injerto;

b) desde el 4 hasta el 12% en peso de un polímero soluble en agua seleccionado de poli (alcohol vinílico) , poli (acetato de vinilo) y copolímeros de etileno y alcohol vinílico que tienen un punto de fusión compatible con el estado fundido de los componentes de almidón

c) desde el 5 hasta el 45%... [Seguir leyendo]

1. Polímero de barrera formador de película, que tiene la composición en base seca:

a) desde el 45 hasta el 90% en peso de un almidón y/o un almidón modificado seleccionado de almidones modificados mediante reacción con un grupo hidroxialquilo, un acetato o un anhídrido de ácido dicarboxílico o un polímero de injerto;

b) desde el 4 hasta el 12% en peso de un polímero soluble en agua seleccionado de poli (alcohol vinílico) , poli (acetato de vinilo) y copolímeros de etileno y alcohol vinílico que tienen un punto de fusión compatible con el estado fundido de los componentes de almidón;

c) desde el 5 hasta el 45% en peso de una mezcla no cristalizable de sorbitol y al menos otro plastificante seleccionado de glicerol, maltitol, xilitol, manitol, trioleato de glicerol, aceite de soja o linaza epoxidado, citrato de tributilo, citrato de acetiltrietilo, triacetato de glicerilo, diisobutirato de 2, 2, 4-trimetil-1, 3-pentanodiol; poli (óxido de etileno) o polietilenglicol;

d) desde el 0, 3 hasta el 2, 5% en peso de una sal o ácido graso C12-22;

e) desde el 0, 25% hasta el 3% de un sistema emulsionante que tiene un valor de equilibrio lipófilo-hidrófilo de entre 2 y 10.

2. Polímero de barrera formador de película según la reivindicación 1, en el que el componente b) es un poli (alcohol vinílico) .

3. Polímero de barrera formador de película según la reivindicación 1, que incluye adicionalmente un estabilizador térmico para impedir el pardeamiento enzimático y no enzimático.

4. Polímero de barrera formador de película según la reivindicación 1, que incluye adicionalmente cloruro de sodio, sal de potasio de hidróxido de sodio, acetato de potasio, óxido de calcio o yoduro de sodio como agente gelificante o de unión de agua.

5. Polímero de barrera formador de película según la reivindicación 1, que incluye adicionalmente desde el 0 hasta el 20% de un agente humectante o de unión de agua o agente gelificante que puede actuar como (co) plastificante tal como carragenanos, goma xantana, goma arábiga, goma guar o gelatina.

6. Polímero de barrera formador de película según la reivindicación 1, que tiene un coeficiente de permeabilidad al oxígeno inferior a 0, 1 cm3 mm/m2 día atm a humedades relativas de hasta una HR del 90%.

7. Polímero de barrera formador de película según la reivindicación 1, que tiene un coeficiente de permeabilidad al dióxido de carbono inferior a 0, 5 cm3 mm/m2 día atm a humedades relativas de hasta una HR del 60% e inferior a 0, 9 cm3 mm/m2 día atm a humedades relativas de hasta una HR del 90%.

8. Material laminado moldeado por coinyección de poli (teraftalato de etileno) o poli (ácido láctico) y la composición según la reivindicación 1.

9. Uso de una preforma de material laminado moldeado por coinyección según la reivindicación 8, en moldeo por soplado de botellas para bebidas.

10. Material laminado coextruido de polietileno, polipropileno o poli (ácido láctico) con una composición según la reivindicación 1.

11. Uso de un material laminado coextruido según la reivindicación 10, en aplicaciones de envasado de película delgada.