Películas y láminas de polímeros biodegradables adecuados para su uso como recubrimientos laminados, así como envoltorios y otros materiales de empaquetamiento.

Una mezcla polimérica biodegradable que comprende:

al menos un polímero biodegradable sintético rígido que tiene una temperatura de transición vítrea superior a10 °C y se incluye en una cantidad del 50-98 % en peso combinado de los polímeros biodegradables rígidos yblandos;

y

al menos un polímero biodegradable sintético blando que tiene una temperatura de transición vítrea inferior a -10 °C, que comprende un copoliéster alifático-aromático, y se incluye en una cantidad del 2-50 % en pesocombinado de los polímeros biodegradables rígidos y blandos; y

en la que la mezcla polimérica es adecuada para la extrusión o el soplado para dar al menos láminas ypelículas, siempre que se excluyan las siguientes mezclas poliméricas 1 y 2:

Películas y láminas de polímeros biodegradables adecuados para su uso como recubrimientos laminados, así como envoltorios y otros materiales de empaquetamiento Antecedente de la invención 1. Campo de la invención La presente invención se refiere de forma general a mezclas poliméricas biodegradables. Más en particular, la presente invención se refiere a mezclas de dos o más biopolímeros, tales como poliésteres y poliesteramidas biodegradables, con el fin de producir láminas y películas que tienen unas propiedades físicas mejoradas tales como la flexibilidad y elongación. Las mezclas de polímeros biodegradables pueden ser adecuadas para una serie de aplicaciones, tales como la fabricación de envoltorios desechables, bolsas y otros materiales de empaquetamiento o como materiales de recubrimiento.

2. Tecnología pertinente A medida que aumenta la riqueza, crece la capacidad para comprar y acumular más cosas. Nunca antes en la historia de la humanidad ha habido tal cantidad de personas con un poder adquisitivo tan grande. La capacidad de comprar bienes relativamente baratos, tales como libros, herramientas, juguetes y alimentos, es un lujo del que disfrutan casi todos los niveles de la sociedad, incluso aquellos considerados en el extremo más pobre del espectro. Debido a que un gran porcentaje de lo que se compra debe estar previamente empaquetado, ha habido un tremendo incremento de la cantidad de materiales de empaquetamiento desechables que se descartan sistemáticamente al medio ambiente en forma de residuos sólidos. Así, a medida que la sociedad se vuelve más rica, genera más basura.

En muchos casos, los materiales de empaquetamiento están diseñados para un único uso, tales como cajas, cartones, bolsas y envoltorios utilizados para empaquetar muchos, si no la mayoría, de los productos adquiridos en puntos de venta al por mayor y al por menor. Incluso con la llegada de los ordenadores y las transacciones "sin papeles" no se ha detenido la marea creciente de residuos de empaquetamiento. De hecho, la aparición del "comercio electrónico" ha dado lugar a la nueva moda de pedidos por correo, incrementando así, en lugar de reducir, la cantidad de materiales de empaquetamiento utilizados, puesto que los productos ahora se deben empaquetar de forma individual en cajas adecuadas para su envío.

Además, el estilo de vida increíblemente rápido que se sigue hoy en día ha perturbado las rutinas alimentarias tradicionales con las que las personas preparaban su propia comida y se sentaban en familia o en grupo. En cambio, las personas comen sobre la marcha, en creando así cantidades en continuo crecimiento de materiales de empaquetamiento para comida rápida que se utilizan y a continuación se descartan inmediatamente. En vista de la marea creciente de materiales de empaquetamiento desechables, algunos países, en particular países europeos, han comenzado a exigir el reciclaje de los residuos generados por la comida rápida o la utilización de materiales de empaquetamiento que sean "biodegradables" o "reutilizables como abono". Los ecologistas también han saltado a la palestra para presionar a las compañías que generan residuos sólidos. Así, grandes cadenas de comida rápida como McDonald´s se han visto esencialmente obligadas a abandonar los materiales de empaquetamiento no biodegradables tales como la espuma de poliestireno, ya sea por decreto del gobierno o por la presión de los grupos ecologistas. Por tanto existe una necesidad siempre presente de desarrollar alternativas biodegradables a papeles, plásticos y metales no biodegradables.

En respuesta a la demanda de biopolímeros, se han desarrollado una serie de nuevos biopolímeros que han demostrado ser biodegradables cuando se desechan al medio ambiente. Algunos de los actores más importantes en el mercado de los plásticos biodegradables incluyen compañías químicas muy conocidas tales como DuPont, BASF, Cargill-Dow Polymers, Union Carbide, Bayer, Monsanto, Mitsui y Eastman Chemical. Cada una de estas compañías ha desarrollado una o más clases o tipos de biopolímeros. Por ejemplo, tanto BASF como Eastman Chemical han desarrollado biopolímeros conocidos como copolímeros "alifáticos-aromáticos", que se venden con los nombres comerciales ECOFLEX y EASTAR BIO, respectivamente. Bayer ha desarrollado poliesteramidas con el nombre comercial BAK. DuPont ha desarrollado BIOMAX, un polietilen tereftalato modificado (PET) . Cargill-Dow ha vendido una gran variedad de biopolímeros a base de ácido poliláctico (PLA) . Monsanto desarrolló, pero posteriormente detuvo, la fabricación de una clase de polímeros conocidos como polihidroxialcanoatos (PHA) , que incluyen polihidroxibutiratos (PHB) , polihidroxivaleratos (PHV) , y copolímeros de polihidroxibutirato-hidroxivalerato (PHBV) . Union Carbide fabrica policaprolactona (PCL) con el nombre comercial TONE.

Cada uno de los biopolímeros anteriores tiene propiedades, ventajas y debilidades únicas. Por ejemplo, biopolímeros tales como BIOMAX, BAK, PHB y PLA tienden a ser fuertes, pero también bastante rígidos o incluso frágiles. Esto los convierte en malos candidatos cuando se desea láminas o películas flexibles, tales como para su uso en la fabricación de envoltorios, bolsas y otros materiales de empaquetamiento que requieren una buena capacidad para doblarse y plegarse. En el caso de BIOMAX, DuPont en la actualidad no ofrece las especificaciones o condiciones adecuadas para el soplado de películas, lo que indica que actualmente se cree que las películas no se pueden soplar a partir de BIOMAX.

Por otro lado, biopolímeros tales como PCL, ECOFLEX y EASTAR BIO son muchas veces más flexibles en comparación con los biopolímeros más rígidos recién descritos. Sin embargo, tienen puntos de fusión relativamente bajos de manera que tienden a auto-adherirse cuando están recién procesados y/o se exponen al calor. A pesar de que se pueden soplar fácilmente en películas, dichas películas son difíciles de procesar a gran escala debido a que tienden a auto-adherirse cuando se enrollan en bobinas, que normalmente es lo que se requiere para su venta y transporte a otros lugares y empresas. Para impedir la auto-adhesión (o "bloqueo") de dichas películas, normalmente es necesario incorporar sílice u otros agentes de carga.

Otro criterio importante para las láminas y películas utilizadas en el empaquetamiento es la estabilidad a la temperatura. La "estabilidad a la temperatura" es la capacidad para mantener las propiedades deseadas incluso cuando se exponen a temperaturas elevadas o reducidas, o a un gran intervalo de temperaturas, que se puede dar durante el envío o el almacenamiento. Por ejemplo, muchos de los biopolímeros más flexibles tienden a volverse blandos y pegajosos si se calientan significativamente por encima de temperatura ambiente, comprometiendo así su capacidad para mantener sus propiedades de empaquetamiento deseadas. Otros polímeros se pueden volver rígidos y frágiles tras enfriarse significativamente por debajo del punto de congelación (es decir, 0 °C) . Así, un único homopolímero o copolímero puede no tener por sí mismo una estabilidad suficiente en un amplio intervalo de temperaturas.

En el caso del empaquetamiento de alimentos, tales como carnes refrigeradas o alimentos rápidos, los materiales de empaquetamiento pueden estar sometidos a temperaturas que fluctúan enormemente, estando expuestos con frecuencia a cambios bruscos de temperatura. Un biopolímero que puede ser perfectamente adecuado a temperatura ambiente, por ejemplo, se puede volver completamente inadecuado cuando se utiliza para envolver alimentos calientes, en particular alimentos que emiten cantidades significativas de vapor o vapor de agua caliente. En el caso de las carnes, un envoltorio que puede ser adecuado cuando se utiliza a temperatura ambiente o inferior, tal como a temperaturas de refrigeración o de congelación, puede volverse blando y pegajoso durante la descongelación de la carne en el microondas. Naturalmente, en general será inaceptable que un biopolímero se funda o se adhiera a la carne o a la comida rápida que se ha de servir, a menos que por alguna razón la persona sí quiera consumir el biopolímero.

En vista de lo anterior, sería un avance en la técnica proporcionar polímeros biodegradables que se puedan conformar fácilmente en láminas y películas y que tengan las propiedades de resistencia y flexibilidad adecuadas para su utilización como materiales de empaquetamiento.

En particular, sería un avance en materia de empaquetamiento proporcionar polímeros biodegradables mejorados que se puedan conformar fácilmente en láminas y películas y que se pueden doblar, sellar o manipularse de otra forma con el fin de encerrar y sellar de una manera fiable un... [Seguir leyendo]

1. Una mezcla polimérica biodegradable que comprende:

al menos un polímero biodegradable sintético rígido que tiene una temperatura de transición vítrea superior a 10 °C y se incluye en una cantidad de.

5. 98 % en peso combinado de los polímeros biodegradables rígidos y blandos; y al menos un polímero biodegradable sintético blando que tiene una temperatura de transición vítrea inferior a 10 °C, que comprende un copoliéster alifático-aromático, y se incluye en una cantidad del 2-50 % en peso combinado de los polímeros biodegradables rígidos y blandos; y en la que la mezcla polimérica es adecuada para la extrusión o el soplado para dar al menos láminas y películas, siempre que se excluyan las siguientes mezclas poliméricas 1 y 2:

2. Una mezcla polimérica biodegradable como se define en la reivindicación 1, en la que el polímero biodegradable rígido incluye al menos uno de un polietilen tereftalato modificado; un polietilen tereftalato modificado en el que una fracción de los grupos tereftalato están sulfonados y en el que una fracción de los grupos etileno están sustituidos con al menos uno de grupos óxido de alquileno u óxido de polialquileno; una poliesteramida; una poliesteramida formada de al menos un diácido, al menos un diol, y al menos un aminoácido; un terpolímero que incluye unidades formadas de glicólido, láctido, y £-caprolactona; un polialquilen carbonato, o un poliéster alifático que tiene unidades de repetición de entre 2 y 4 átomos de carbono.

3. Una mezcla polimérica biodegradable de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, en la que el polímero biodegradable sintético blando incluye además al menos uno de un poliéster alifático que tiene unidades de repetición de 5 átomos de carbono; copolímero de polihidroxibutirato-hidroxivalerato; polibutilen succinato; polibutilen succinato adipato; un poliéster que incluye unidades formadas a partir de un diol alifático, un diácido alifático y un diácido aromático; o un copoliéster alifático-aromático que incluye unidades formadas a partir de ácido adípico, dialquil tereftalato y al menos un diol alifático.

4. Una mezcla polimérica biodegradable de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en la que el polímero biodegradable blando incluye uno o más extensores de la cadena diisocianato.

5. Una mezcla polimérica biodegradable de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-4, que además incluye al menos un polímero natural o uno de sus derivados.

6. Una mezcla polimérica biodegradable de acuerdo con la reivindicación 5, en la que el al menos un polímero natural o uno de sus derivados comprende almidón termoplásticamente procesable.

7. Una mezcla polimérica biodegradable de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en la que el polímero biodegradable sintético rígido tiene una temperatura de transición vítrea superior a 20 °C, preferentemente superior a 30 °C, y más preferentemente superior a 40 °C.

8. Una mezcla polimérica biodegradable de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-7, en la que el polímero biodegradable sintético blando tiene una temperatura de transición vítrea inferior a -20 °C, y preferentemente inferior a -30 °C.

9. Una mezcla polimérica biodegradable de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-7, en la que la mezcla polimérica biodegradable comprende además al menos un tipo de partículas de agente de carga inorgánico.

Mezcla polimérica 1 2

Composición [%]

PLA 49, 8 29, 84

Ácido tereftálico-butanodiol-ácido adípico-copoliéster (Ecoflex®) 49, 8 34, 84

Poli (butilen) succinato o poli (butilen) succinato/adipato (BIOMAX® 6929) - 34, 84

Polioléster (agente de deslizamiento) 0, 4 0, 48

Mezcla del compuesto

T [°C] 180 200

MFI [g/10 min] 190 °C, 2, 16 kg 9, 1 5, 11

Granulado

Gra H2O [%] 0, 11

10. Una mezcla polimérica biodegradable de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-8, en la que la mezcla polimérica biodegradable está en forma de lámina o película.

11. Una mezcla polimérica biodegradable de acuerdo con la reivindicación 10, en la que la lámina o película está laminada con al menos una lámina o película adicional o a un artículo moldeado de fabricación.

12. Una mezcla polimérica biodegradable, que comprende:

al menos un polímero biodegradable sintético rígido que tiene una temperatura de transición vítrea superior a 10 °C aproximadamente seleccionado del grupo que consiste en polietilen tereftalatos; polietilen tereftalatos modificados en los que una fracción de los grupos etileno están sustituidos con al menos uno de grupos óxido de alquileno u óxido de polialquileno; poliesteramidas; poliesteramida formada de al menos un diácido, al menos un diol y al menos un aminoácido; terpolímeros que incluyen unidades formadas de glicólido, láctido, y £-caprolactona; y polialquilen carbonatos; y poliésteres alifáticos que tienen unidades de repetición de 4 átomos de carbono; y al menos un polímero biodegradable sintético blando que tiene una temperatura de transición vítrea inferior a -10 °C, en la que la mezcla polimérica es adecuada para su conformación en al menos una de láminas o películas.

13. Una mezcla polimérica biodegradable de acuerdo con la reivindicación 12, en la que el polímero biodegradable sintético blando se selecciona del grupo que consiste en poliésteres alifáticos que tienen unidades de repetición de 5 átomos de carbono; copolímeros de polihidroxibutirato-hidroxivalerato; polibutilen succinato, polibutilen succinato adipato; polietilen succinato; poliésteres que incluyen unidades formadas a partir de un diol alifático, y un diácido alifático y un diácido aromático; y copoliésteres alifáticos-aromáticos que incluyen unidades formadas a partir de ácido adípico, dialquil tereftalato, y al menos un diol alifático, con cualquiera de los polímeros anteriores que incluyen opcionalmente uno o más extensores de la cadena diisocianato.

14. Una mezcla polimérica biodegradable de acuerdo con las reivindicaciones 12 o 13, que además incluye al menos un polímero natural o uno de sus derivados.

15. Una mezcla polimérica biodegradable de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 12-14, que además comprende al menos un tipo de partículas de agente de carga inorgánico.

16. Una mezcla polimérica biodegradable, de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende:

al menos un polímero biodegradable sintético rígido que tiene una temperatura de transición vítrea superior a 10 °C seleccionado del grupo que consiste en polietilen tereftalatos modificados y polietilen tereftalatos modificados en los que una fracción de los grupos tereftalato están sulfonados y en los que una fracción de los grupos etileno están sustituidos con al menos uno de grupos óxido de alquileno u óxido de polialquileno; y al menos un polímero biodegradable blando que tiene una temperatura de transición vítrea inferior a -10 °C, en el que la mezcla polimérica es adecuada para su conformación en al menos una de láminas o películas.

17. Una mezcla polimérica biodegradable de acuerdo con la reivindicación 16, en la que el polímero biodegradable sintético blando se selecciona del grupo que consiste en poliésteres alifáticos que tienen unidades de repetición de 5 átomos de carbono; copolímero de polihidroxibutirato-hidroxivalerato; polibutilen succinato; polibutilen succinato adipato; polietilen succinato; poliésteres que incluyen unidades formadas a partir de un diol alifático, un diácido alifático y un diácido aromático; y almidón termoplásticamente procesable, con cualquiera de los polímeros anteriores que incluyen uno o más extensores de la cadena diisocianato.

18. Una mezcla polimérica biodegradable de acuerdo con la reivindicación 16, comprendiendo el polímero biodegradable blando al menos un copoliéster alifático-aromático que incluye unidades formadas a partir de ácido adípico, dialquil tereftalato y al menos un diol alifático.

19. Una mezcla polimérica biodegradable de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 16-18, que comprende además al menos un tipo de partículas de agentes de carga inorgánicos.

20. Un artículo de fabricación que comprende una lámina o película formada a partir de una mezcla polimérica biodegradable de acuerdo con la reivindicación 1.

21. Un artículo de fabricación de acuerdo con la reivindicación 20, en el que la lámina o película es adecuada para su uso como envoltorio de empaquetamiento.

22. Un artículo de fabricación de acuerdo con las reivindicaciones 20 o 21, en el que la lámina o película incluye una impresión sobre al menos una parte de la misma.

23. Un artículo de fabricación de acuerdo con cualquiera de las reivindicacione.

2. 22, en el que la lámina o película está laminada con al menos una lámina o película adicional o a un artículo moldeado de fabricación.