Dispersiones acuosas de polímeros.

Un proceso para la fabricación de una dispersión acuosa de polímeros que comprende las etapas de

i) proporcionar una mezcla de un primer y segundo polímero cada uno con una viscosidad mayor que 30 Pa·s a 100 s-1 cuando se mide a 100 °C,

comprendiendo la mezcla

a) de 1 a 60 partes en peso de un primer polímero no miscible en medio acuoso y que comprende opcionalmente restos reactivos y

b) de 40 a 99 partes en peso de un segundo polímero que comprende grupos dispersantes, siendo el polímero miscible en el medio acuoso y comprendiendo opcionalmente además restos reactivos con los restos en el primer polímero

ii) hacer que los polímeros se fundan a una temperatura elegida en condiciones de alto esfuerzo cortante en una extrusora para formar una mezcla íntima de los polímeros

iii) hacer que opcionalmente los restos reactivos del primer y segundo polímero reaccionen entre sí, en condiciones de alto esfuerzo cortante en una extrusora, para formar una mezcla reaccionada

iv) enfriar bruscamente la mezcla fundida de la etapa ii) o de la etapa iii) fuera de la extrusora para formar un producto sólido

v) romper opcionalmente el producto sólido en partes más pequeñas

vi) poner en contacto el producto sólido con el medio acuoso

en el que el medio acuoso disuelve al segundo polímero pero no al primer polímero para formar una dispersión que comprende micropartículas del primer polímero en una disolución acuosa del segundo polímero.

Dispersiones acuosas de polímeros Esta invención se refiere a un proceso de preparación de dispersiones acuosas de polímeros útiles como composiciones de revestimientos arquitectónicos y revestimientos de latas para su uso en envases de metal para alimentos y bebidas. También se proporcionan dispersiones acuosas de polímeros.

Los envases de metal para alimentos y bebidas, por ejemplo latas y bandejas con tapa, generalmente se revisten en su interior para evitar la reacción entre el contenido y el metal a partir del cual se forma la lata. Esta reacción conduce al deterioro no deseado de la lata y también a efectos potencialmente perjudiciales para el contenido, sobre todo en términos de cambios en la calidad y el gusto. Sin un revestimiento interior, la mayoría de las latas que contienen alimentos o bebidas no permanecerían en condiciones de uso durante mucho tiempo. El revestimiento a menudo se aplica al metal plano por revestimiento con rodillo antes de que se forme la lata y después se seca y/o cura en una operación de secado al horno. Temperaturas típicas del horno usadas son aproximadamente 200 ºC durante 6 a 12 minutos para metal en chapa y aproximadamente 200 ºC durante 8 a 30 segundos para metal en bobina. A continuación se forma la lata a partir del metal en chapa mediante un proceso de estirado antes de llenarla con comida o bebida, y finalmente se sella.

Se requiere que dichos revestimientos tengan muy buena flexibilidad, adherencia, resistencia a la esterilización, propiedades de estabilidad y resistencia al blanqueamiento. La flexibilidad y la adherencia son esenciales si el revestimiento debe permanecer intacto durante el proceso de formación de la lata cuando la chapa de metal plana revestida se transforma en la forma de la lata.

Cuando las latas se llenan con el alimento, el contenido normalmente se esteriliza calentando la lata sellada a temperaturas de alrededor 120 °C a 140 °C durante 10 a 90 minutos (dependiendo de la naturaleza del alimento) . El revestimiento está entonces en contacto directo con el contenido de la lata durante un periodo de tiempo considerable que puede ser de muchos años. Durante la esterilización y su posterior almacenamiento, se requiere que el revestimiento mantenga su integridad con el fin de evitar la corrosión de la lata de metal y evitar la migración de metales hacia el contenido de la lata. Además, el revestimiento no debe poner en peligro el contenido liberando material no deseado o alterando el sabor o la apariencia. Estas propiedades de resistencia inciden no sólo en la vida útil del producto, sino también en la salud y seguridad pública. De este modo, existen requisitos particularmente rigurosos y específicos para las composiciones de revestimiento para interiores de latas que son diferentes a los de otros revestimientos.

En algunas aplicaciones, el revestimiento también se usa para unir la tapa al cuerpo del recipiente. Por ejemplo, las latas de alimentos para mascotas se proporcionan en una bandeja con una tapa delgada de aluminio, de longitud completa. La tapa está unida a la bandeja por medio de un revestimiento, normalmente reticulado, que por aplicación de calor y presión forma una unión adhesiva o sellado entre la tapa y la bandeja. Al contenido se accede simplemente quitando la tapa de aluminio flexible que a su vez rompe el sellado. La fuerza del sellado es muy importante, ya que debe ser lo suficientemente fuerte como para soportar el proceso de fabricación y de llenado, sin embargo no debe ser tan fuerte que la rotura del sellado sea difícil.

En muchas aplicaciones los revestimientos se aplican como películas muy delgadas para producir películas secas de no más de 10 μm de espesor. En tales circunstancias, los revestimientos deben estar libres de materia particulada superior a este tamaño.

Las dispersiones de polímeros a menudo se usan para formular revestimientos. Desafortunadamente, las dispersiones pueden contener partículas demasiado grandes para ser adecuadas para su uso en aplicaciones que requieren películas muy delgadas. Los revestimientos derivados de tales dispersiones son desiguales al producir no sólo superficies rugosas, sino también problemas en propiedades tales como la adherencia, y en propiedades de protección.

El problema de las partículas grandes es especialmente difícil cuando se preparan dispersiones acuosas de polímeros de alto peso molecular. La razón de esto es que tales polímeros de alto peso molecular tienen una alta viscosidad, incluso a temperaturas elevadas de 100 °C. Estos polímeros son por lo tanto difíciles de romper para formar partículas de pequeño tamaño que como se ha descrito anteriormente son necesarias para producir dispersiones acuosas estables.

Sin embargo, tales polímeros son especialmente útiles para revestir envases de metal para alimentos y bebidas pero las dispersiones conocidas de tales polímeros sólo están disponibles en forma de dispersiones en disolventes orgánicos, o si están disponibles en medio acuoso, lo hacen a muy bajo contenido de sólidos. Por supuesto, tales dispersiones en disolventes orgánicos contienen altos niveles de compuestos orgánicos volátiles (COV) que generalmente se consideran como perjudiciales para el medio ambiente. Por lo tanto existe una necesidad de dispersiones acuosas de partículas pequeñas de tales polímeros de alta viscosidad.

Por consiguiente, en un primer aspecto de la invención, se proporciona un proceso para la fabricación de una dispersión acuosa de polímeros que comprende las etapas de

i) proporcionar una mezcla de un primer y un segundo polímero cada uno con una viscosidad mayor que 30 Pa·s a 100 s-1 cuando se mide a 100 °C, comprendiendo la mezcla a) de 1 a 80 partes en peso de un primer polímero no miscible en medio acuoso y que comprende opcionalmente restos reactivos y

b) de 40 a 99 partes en peso de un segundo polímero que comprende grupos dispersantes, siendo el polímero miscible en el medio acuoso y comprendiendo opcionalmente además restos reactivos con los restos en el primer polímero ii) hacer que los polímeros se fundan a una temperatura elegida en condiciones de alto esfuerzo cortante en una extrusora para formar una mezcla íntima de los polímeros iii) hacer que opcionalmente los restos reactivos del primer y segundo polímero reaccionen entre sí en condiciones de alto esfuerzo cortante en la extrusora, para formar una mezcla reaccionada iv) enfriar bruscamente la mezcla fundida de la etapa ii) o de la etapa iii) fuera de la extrusora para formar un producto sólido v) romper opcionalmente el producto sólido en partes más pequeñas vi) poner en contacto el producto sólido con el medio acuoso en el que el medio acuoso disuelve al segundo polímero pero no al primer polímero para formar una dispersión que comprende micropartículas del primer polímero en una disolución acuosa del segundo polímero.

Cuando el primer y segundo polímero comprenden cada uno restos capaces de reaccionar juntos, al menos algo del segundo polímero se une de forma covalente a las partículas del primer polímero.

Las etapas llevadas a cabo en la extrusora están libres de cualquier líquido portador.

Primeros polímeros particularmente útiles incluyen poliésteres, tales como poli (etilentereftalato) , poli (butilentereftalato) ; poliamidas que incluyen Nylon® 6, Nylon® 6, 6 y Nylon® 12; y poliolefinas tales como polietileno, polipropileno, polibutilenos y poliolefinas modificadas, tales como polímeros de propileno-anhídrido maleico, también conocidos como polipropileno maleinizado; y polímeros de propileno-etileno-anhídrido maleico; y polímeros de etileno-acetato de vinilo; y polímeros de etileno-acrilato de metilo-metacrilato de glicidilo. Ejemplos adecuados de tales polímeros incluyen Evatane 28-150, Fusabond M613-05, Polybond 3000, EVA 25-19, E-MA-GMA. También son útiles los polímeros de celulosa-acetato de butilo tales como Solus 2100 como primeros polímeros.

Otros primeros polímeros útiles incluyen los biopoliésteres de polihidroxialcanoatos naturales (PHAs, del inglés polyhydroxyalkanoates) producidos por algunas bacterias. Estos PHAs son de particular interés ya que se disponen a partir de una base sostenible, que requiere de un recurso renovable, es decir jarabe de maíz como materia prima para su producción, en lugar de hidrocarburos obtenidos a partir de fuentes fósiles agotables tales como petróleo y carbón. Los PHAs tienen la ventaja adicional de que son biodegradables. Tales PHAs adecuados incluyen polihidroxibutirato y copolímeros tales como polihidroxibutirato-valerato.

Las dispersiones acuosas de la invención comprenden preferiblemente polihidroxialcanoatos como el primer polímero, más preferiblemente... [Seguir leyendo]

1. Un proceso para la fabricación de una dispersión acuosa de polímeros que comprende las etapas de i) proporcionar una mezcla de un primer y segundo polímero cada uno con una viscosidad mayor que 30 Pa·s a 100 s-1 cuando se mide a 100 °C, comprendiendo la mezcla a) de 1 a 60 partes en peso de un primer polímero no miscible en medio acuoso y que comprende opcionalmente restos reactivos y b) de 40 a 99 partes en peso de un segundo polímero que comprende grupos dispersantes, siendo el

polímero miscible en el medio acuoso y comprendiendo opcionalmente además restos reactivos con los restos en el primer polímero ii) hacer que los polímeros se fundan a una temperatura elegida en condiciones de alto esfuerzo cortante en una extrusora para formar una mezcla íntima de los polímeros iii) hacer que opcionalmente los restos reactivos del primer y segundo polímero reaccionen entre sí, en condiciones de alto esfuerzo cortante en una extrusora, para formar una mezcla reaccionada iv) enfriar bruscamente la mezcla fundida de la etapa ii) o de la etapa iii) fuera de la extrusora para formar un producto sólido v) romper opcionalmente el producto sólido en partes más pequeñas vi) poner en contacto el producto sólido con el medio acuoso en el que el medio acuoso disuelve al segundo polímero pero no al primer polímero para formar una dispersión que comprende micropartículas del primer polímero en una disolución acuosa del segundo polímero.

2. Un proceso según la reivindicación 1, en el que el primer y segundo polímero comprenden restos reactivos en los que los restos en el primer polímero son reactivos con los del segundo.

3. Un proceso según la reivindicación 2, en el que se hacen reaccionar al menos algunos de los restos reactivos.

4. Un procedimiento según la reivindicación 3, en el que se hacen reaccionar todos los restos reactivos.

5. Un proceso según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el enfriamiento brusco de la etapa iv) se lleva a cabo mediante la extrusión de la mezcla fundida de la salida de la extrusora en un líquido de enfriamiento.

6. Un proceso según la reivindicación 5, en el que el líquido de enfriamiento es agua.

7. Un proceso según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la velocidad de enfriamiento de la mezcla de reacción en la etapa iv) es al menos 50 °C/minuto.

8.. Un proceso según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el segundo polímero tiene un índice de acidez de al menos 30 mg de KOH/g de sólidos de polímero no volátil.

9. Una dispersión de partículas de polímero producida por el proceso de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes.

10. Una dispersión según la reivindicación 9, en el que el primer polímero es polipropileno o copolímero de polipropileno y el segundo polímero es un acrilato o un metacrilato con un índice de acidez de al menos 30 mg de KOH/g de polímero.

11. Una dispersión según la reivindicación 9, en la que el primer polímero es un polihidroxialcanoato.

12. Una dispersión según la reivindicación 11, en la que el segundo polímero es un estireno-anhídrido maleico.

13. Una dispersión según una cualquiera de las reivindicaciones 9 a la reivindicación 12, en la que la dispersión está libre de líquido orgánico.

14. Una composición de revestimiento que comprende una dispersión de una cualquiera de las reivindicaciones 9 a la reivindicación 13.

15. Una composición de revestimiento según la reivindicación 14, y un agente de reticulación.

16. Un artículo revestido con una composición de revestimiento según la reivindicación 14 o la reivindicación 15.