Estructura multicapa.

Estructura multicapa que comprende al menos una capa (L) de una composición que comprende (siendo el total100 %):

- entre un 1 y un 99 % en peso de un polímero (A) o de una mezcla de polímeros (A), siendo dicho o dichospolímero(s) (A):

* biorrenovable(s) y/o biodegradable(s); e

* injertado(s) con un monómero funcional de injertado que comprende al menos una función reactiva, siendo elporcentaje de injertado< 0,98 % en peso de polímero(s) (A) injertado(s);

- entre un 99 y un 1 % en peso de un polímero (B) o de una mezcla de polímeros (B), siendo dicho o dichospolímero(s) (B):

* no injertado(s);

* biorrenovable(s) y/o biodegradable(s); e

* idéntico(s) a dicho o a dichos polímero(s) (A) o compatible(s) con dicho o dichos polímero(s) (A);

- entre un 0 y un 50 % en peso de un compuesto (C) que se utiliza para aportar flexibilidad a dicha composición;

- entre un 0 y un 50 % en peso de un material (D) que comprende almidón.

Estructura multicapa Campo de la invención La invención se refiere a unos ligantes, que se pueden utilizar en coextrusión, que comprenden unos polímeros biorrenovables y/o biodegradables y que presentan unas buenas propiedades de adherencia, útiles en estructuras multicapa. Las diferentes capas se hacen de preferencia con unos compuestos o composiciones biorrenovables y/o biodegradables. Estas estructuras multicapa son especialmente útiles en el campo del envasado de alimentos.

El término « biorrenovable o renovable » se aplica a un recurso natural cuyas existencias se pueden reconstituir en un periodo corto en la escala humana. En este caso, los materiales con base renovable corresponden a unos materiales orgánicos cuyos carbonos provienen de recursos no fósiles (véase la norma ASTM D 6866) .

El término « biodegradable » se aplica a un material si este se degrada por microorganismos. El resultado de esta degradación es la formación de agua, de CO2 y/o de CH4 y, eventualmente, de subproductos (residuos, nueva biomasa) no tóxicos para el medioambiente.

El mercado de los « biopolímeros » (con una base renovable o biodegradable) está en plena expansión, en particular en el envasado de alimentos. Este auge se debe a la necesidad de encontrar una alternativa a las materias fósiles y reducir la contaminación. Ya no hay que demostrar la potencialidad de los polímeros biorrenovables y/o biodegradables, por ejemplo de las poliactidas o de los polihidroxialcanoatos. Estos polímeros presentan un impacto limitado en el medioambiente en comparación con los polímeros procedentes de recursos fósiles no biodegradables. Los polímeros biorrenovables permiten limitar el consumo de materias fósiles y recurrir a recursos procedentes del cultivo de vegetales. Los polímeros biodegradables se transforman, por su parte, rápidamente en productos que los vegetales presentes en el medio ambiente pueden absorber, en parte o por completo.

Sin embargo, estos biopolímeros considerados por separado no pueden, por lo general, cumplir con el conjunto del cuaderno de cargas que demanda la industria del envasado. En efecto, en este sector, las estructuras utilizadas deben presentar en particular unas propiedades mecánicas, unas propiedades de barrera al agua y al gas, y/o una soldabilidad suficiente.

Estado de la técnica

Para conseguir el nivel de propiedades requeridas (propiedades mecánicas, propiedades de barrera al agua y al gas y/o soldabilidad…) , resulta por lo tanto útil asociar estos biopolímeros en unas estructuras multicapa con al menos una capa de otro material (biorrenovable o no y/o biodegradable o no) . Al ser estos otros materiales por lo general incompatibles con los biopolímeros renovables o biodegradables, el uso de ligantes puede ser ventajoso.

Por ejemplo, el documento WO 0452646 A1 reivindica unas estructuras multicapa de barrera y/o biodegradables de tipo poliéster biodegradable/ material a base de almidón/ poliéster biodegradable. Aunque completamente biodegradable, las propiedades de barrera al agua de estas estructuras son limitadas, lo que impide su uso para el envasado de numerosos alimentos. En esta estructura, no se utiliza ningún ligante; la adherencia entre las diferentes capas es poco satisfactoria.

Por el contrario, en los documentos JP 2001347623 y JP 2005343098, se describen unas estructuras multicapa que comprenden unos ligantes (p. ej.: PLA/ligante/EVOH/ligante/PLA) . Dichos ligantes a base de poliolefinas (EVA, por ejemplo) permiten garantizar una buena cohesión entre la capa de PLA y la capa de barrera (EVOH) . Las propiedades de barrera al agua son satisfactorias. Pero los ligantes empleados no proceden de recursos biorrenovables y/o biodegradables, lo que conduce a problemas de impacto en el medioambiente idénticos a los citados con anterioridad.

También se conoce el documento WO 2006/042364 que describe una composición de barrera que comprende, una vez seca:

a) entre un 45 y un 90 % en peso de un almidón y/o un almidón modificado seleccionado entre los almidones modificados mediante la reacción con un grupo alcoilo de hidroxilo, un acetato o un anhídrido de ácido dicarboxílico o un polímero injertado;

b) entre un 4 y un 12 % en peso de un polímero hidrosoluble seleccionado entre el alcohol polivinílico, el polivinilacetato y los copolímeros del etileno y del vinilalcohol que tienen un punto de fusión compatible con el estado fundido de los compuestos;

c) entre un 5 y un 45 % en peso de una mezcla no-cristalizante de sorbitol y al menos otro plastificante seleccionado entre el glicerol, el maltitol, el xilitol, el manitol, el trioleato de glicerol, la linaza oleaginosa epoxidada o el aceite de soja, citrato tributílico, citrato trietílico de acetilo, triacetato glicerílico, diisobutirato de 2, 2, 4-trimetil-1, 3-pentanodiol; óxido de polietileno o polietileno glicol;

d) entre un 0, 3 y un 2, 5 % en peso de ácido graso en C12-22;

e) entre un 0, 25 y un 3 % en peso de un sistema de emulsionante con un valor lipófilo hidrófilo de equilibrio entre 2 y 10.

Es, por lo tanto, necesario encontrar unas composiciones que se puedan utilizar como ligantes en las estructuras multicapa, teniendo estas composiciones un impacto más bajo en el medio ambiente que los ligantes actuales a base de polímeros no renovables y no biodegradables.

Breve descripción de la invención La solicitante ha descubierto ahora unas nuevas composiciones útiles como ligantes de coextrusión, con un impacto limitado en el medio ambiente en comparación con los ligantes que se fabrican a partir de polímeros procedentes de materias fósiles, siendo estas composiciones en parte o totalmente a base de polímeros biorrenovables y/o biodegradables.

De este modo, la presente invención se refiere a una estructura multicapa de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 14.

El injertado de moléculas funcionales en unos polímeros o en unas mezclas de polímeros biorrenovables y/o biodegradables se describe en una serie de patentes o solicitudes de patentes de la empresa Kimberly&Clark (US 6552124 B2, US 6579934 B1, US 2003/0232929 A1) . El objetivo principal es reforzar el carácter hidrófilo de los materiales y su afinidad, en particular con respecto a los materiales biológicamente activos. Las aplicaciones previstas son principalmente los productos absorbentes desechables.

En la patente EP 1000102 B1 se describen unas composiciones modificadas a base de poliactida y PVOH para hacer películas y fibras biodegradables. En esta invención, el porcentaje en masa de moléculas injertadas debe ser superior al 1 %. Se refiere a unas composiciones en las que el porcentaje de moléculas injertadas está comprendido entre un 1 y un 20 % en peso. Nuestra invención se refiere a un porcentaje de injertado muy inferior ya que es < del 1 % en peso.

El uso de composiciones que comprenden como ligante unos polímeros biorrenovables y/o biodegradables modificados mediante injertado no está descrito en ninguno de esos documentos. Pero, de manera sorprendente, la composición de acuerdo con la invención presenta propiedades de adherencia con numerosos soportes cuando se encuentra en estructuras multicapa.

La invención también tiene por objeto un envase que comprende esta estructura multicapa.

De manera más general, se puede utilizar de manera ventajosa la composición de acuerdo con la invención como ligante.

Descripción detallada de la invención Los polímeros (A) y (B) comprendidos en la composición de acuerdo con la invención son biorrenovables y/o biodegradables.

Para determinar si un polímero es biorrenovable, se puede utilizar la norma ASTM D 6866.

Estos polímeros biorrenovables se caracterizan porque comprenden carbono de origen renovable, es decir 14C. En efecto, todas las muestras de carbono extraídas de organismos vivos y en particular de la materia vegetal utilizada para formar los polímeros biorrenovables, son una mezcla de tres isótopos: 12C, 13C y 14C en una relación 14C/12C que se mantiene constante mediante el intercambio continuo del carbono con el medio ambiente y que es igual a 1, 2 x 10-12. Aunque el 14C sea reactivo y aunque su concentración decrezca por lo tanto a lo largo del tiempo, su vida media es de 5.730 años, de tal modo que se estima que el contenido en 14C es constante desde la extracción de la materia vegetal hasta la fabricación de los polímeros biorrenovables e incluso hasta el final de su uso. Por ejemplo, se puede considerar que el polímero es biorrenovable cuando la relación 14C/12C es superior o igual a 1 x 10-12 .

El contenido en 14C de los polímeros biorrenovables se puede medir, por ejemplo, de acuerdo con las... [Seguir leyendo]

1. Estructura multicapa que comprende al menos una capa (L) de una composición que comprende (siendo el total 100 %) :

-entre un 1 y un 99 % en peso de un polímero (A) o de una mezcla de polímeros (A) , siendo dicho o dichos polímero (s) (A) :

biorrenovable (s) y/o biodegradable (s) ; e injertado (s) con un monómero funcional de injertado que comprende al menos una función reactiva, siendo el porcentaje de injertado < 0, 98 % en peso de polímero (s) (A) injertado (s) ;

-entre un 99 y un 1 % en peso de un polímero (B) o de una mezcla de polímeros (B) , siendo dicho o dichos polímero (s) (B) :

no injertado (s) ;

biorrenovable (s) y/o biodegradable (s) ; e idéntico (s) a dicho o a dichos polímero (s) (A) o compatible (s) con dicho o dichos polímero (s) (A) ;

-entre un 0 y un 50 % en peso de un compuesto (C) que se utiliza para aportar flexibilidad a dicha composición;

-entre un 0 y un 50 % en peso de un material (D) que comprende almidón.

2. Estructura multicapa de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque el porcentaje de injerto del polímero (A) está comprendido entre un 0, 1 y un 0, 9 % en peso de polímero (A) injertado.

3. Estructura multicapa de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizada porque el polímero (A) se selecciona entre las poliactidas, de preferencia entre los polímeros y copolímeros del ácido láctico (PLA) y los polímeros y copolímeros del ácido glicólico (PGA) .

4. Estructura multicapa de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizada porque el polímero (A) se selecciona entre los poli (hidroxialcanoato) homo o copolímeros PHA, los succinatos de poli (alquileno) o PAS, el succinato adipato de poli (butileno) o PBSA, el adipato tereftalato de poli (butileno) o PBAT, la poli (caprolactona) o PCL, el poli (trimetileno-tereftalato) o PTT, y el almidón termoplástico o TPS.

5. Estructura multicapa de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizada porque el polímero (A) se selecciona entre el succionato de polietileno o PES, el succinato de polibutileno o PBS, los poli (hidroxibutirato) o PHB, los copolímeros de hidroxibutirato-valerato o PHBV como el poli (3-hidroxibutirato) -poli (3-hidroxivalerato) , los copolímeros de hidroxi butiratohexanoato o PHBHx y los copolímeros hidroxibutiratohexanoato o PHBO.

6. Estructura multicapa de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el monómero funcional injertado se selecciona entre los ácidos carboxílicos insaturados o sus derivados funcionales.

7. Estructura multicapa de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizada porque el monómero funcional de injertado se selecciona entre (i) los ácidos acrílicos, metacrílicos, maleico, fumárico e itacónico y (ii) los anhídridos, los derivados ésteres, los derivados amidas, los derivados imidas y las sales metálicas de dichos ácidos.

8. Estructura multicapa de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizada porque el monómero funcional de injertado es el anhídrido maleico.

9. Estructura multicapa de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el polímero (B) se selecciona entre las poliactidas, de preferencias, entre los polímeros y copolímeros del ácido láctico (PLA) y los polímeros y copolímeros del ácido glicólico (PGA) .

10. Estructura multicapa de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizada porque el compuesto (C) se selecciona entre:

los poliéteres, de manera ventajosa el polietileno glicol (abreviado PEG) o el politrimetileno éter glicol (abreviado PO3G) ;

los compuestos de tipo núcleo-cáscara;

los copolímeros o las mezclas de copolímeros del etileno, de éster de ácido carboxílico insaturado y eventualmente de otros monómeros funcionales insaturados como el anhídrido maleico (MAH) , el metacrilato de glicidilo (GMA) , el ácido (met) acrílico;

los copolímeros o las mezclas de copolímeros del etileno y de alfa-olefina injertados con un monómero funcional que comprende al menos una función reactiva, presentando las alfa-olefinas entre 3 y 30 átomos de carbono.

11. Estructura multicapa de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque comprende almidón termoplástico como material (D) .

12. Estructura multicapa de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la

capa (L) directamente unida a una capa (X) también está directamente unida a una capa (Y) y porque forma una estructura de tipo multicapa (X) /capa (L) /capa (Y) con:

bien siendo la capa (X) y/o la capa (Y) parcial o totalmente biorrenovable (s) y/o biodegradable (s) ;

bien siendo la capa (X) y/o la capa (Y) no biorrenovable (s) y/o biodegradable (s) (por ejemplo, una capa de polietileno) ;

bien siendo la capa (X) parcial o totalmente biorrenovable y/o biodegradable y siendo la capa (Y) no biorrenovable (s) y/o biodegradable (s) ;

o bien siendo la capa (Y) parcial o totalmente biorrenovable y/o biodegradable y siendo la capa (X) no biorrenovable (s) y/o biodegradable (s) .

13. Estructura multicapa de acuerdo con la reivindicación 12, siendo de manera ventajosa la capa (Y) , de tipo diferente de la capa (X) , (i) una capa de un polímero biorrenovable y/o biodegradable o de una mezcla de polímeros parcial o totalmente biorrenovable y/o biodegradable o (ii) una capa de resina polar nitrogenada u oxigenada como una capa de resina seleccionada entre las poliamidas, las copoliamidas, los copolímeros saponificados de acetato de vinilo y de etileno (abreviado EVOH) , los poliésteres y copoliésteres de tipo renovable y/o biodegradable o sus mezclas o (iii) una capa metálica.

14. Estructura multicapa de acuerdo con la reivindicación 12 o 13, caracterizada porque la capa (X) es una capa de polímeros o copolímeros del ácido láctico.

15. Embalaje que comprende una de las estructuras de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores.