Envases de papel y cartón con un revestimiento de barrera de una mezcla de polímeros.

Envase de papel o cartón, estando fabricado el envase al menos en parte de papel reciclado,

cargado con aceite mineral, y presentando el envase al menos una capa de barrera que se puede producir mediante aplicación de una dispersión acuosa de polímeros que contiene una mezcla de al menos dos polímeros A y B, siendo el polímero A un copolímero que se puede preparar mediante polimerización en emulsión a partir de

(a) uno o varios monómeros principales que están seleccionados del grupo compuesto por (met)acrilatos de alquilo de C1 a C4,

(b) del 0,1 al 5 % en peso de uno o varios monómeros de ácido,

(c) el 0-20 % en peso de acrilonitrilo y

(d) del 0 al 10 % en peso de otros monómeros distintos de los monómeros (a) a (c),

siendo la temperatura de transición vítrea del polímero A mayor de +45 ºC,

y siendo la temperatura de transición vítrea del polímero B menor de +10 °C, encontrándose el valor medio calculado a partir de las temperaturas de transición vítrea de los polímeros individuales en el intervalo de +10 a +45 °C,

pudiéndose encontrar la capa de barrera sobre al menos una de las superficies del envase o pudiendo formar la capa de barrera al menos una de varias capas de un revestimiento de envase multicapa o pudiéndose encontrar la capa de barrera como revestimiento sobre al menos un lado de una bolsa interna que se encuentra en el envase.

Envases de papel y cartón con un revestimiento de barrera de una mezcla de polímeros La invención se refiere a un envase de papel o cartón de papel reciclado, cargado con aceite mineral, con una capa de barrera que se puede producir mediante aplicación de una dispersión acuosa de polímeros que contiene una mezcla de polímeros de determinados polímeros con diferentes temperaturas de transición vítrea, encontrándose el valor medio calculado a partir de las temperaturas de transición vítrea de los polímeros individuales en el intervalo de +10 a +45 ºC. La capa de barrera se puede encontrar sobre una de las superficies del envase o formar una de varias capas de un revestimiento de envase multicapa o encontrarse como revestimiento sobre un lado de una bolsa interna que se encuentra en el envase.

Los envases de cartón se producen, por norma general, a partir de papel reciclado. En el caso de papel impreso, en particular de papel de periódico, el papel reciclado puede contener residuos de aceite mineral de las tintas de impresión usadas habitualmente para la impresión de periódicos. Ya a temperatura ambiente se evaporan partes volátiles de estos residuos y precipitan, en el caso de envases de alimentos, sobre los alimentos envasados en la caja tales como, por ejemplo, pasta, sémola, arroz o cereales. Tampoco la mayoría de las bolsas internas usadas actualmente de láminas poliméricas ofrecen una protección suficiente a este respecto. En estudios del Laboratorio Cantonal de Zúrich se comprobaron residuos de aceite mineral en una magnitud considerable en alimentos que estaban envasados en envases de papel reciclado. En el caso de los constituyentes de aceite mineral volátiles se trata, sobre todo, de hidrocarburos de tipo parafina y nafteno perjudiciales para la salud y de hidrocarburos aromáticos, en particular de aquellos con 15-25 átomos de C.

Por tanto, existe una necesidad de reducir el riesgo de una contaminación de alimentos con residuos de aceite mineral. Una posibilidad sería prescindir del reciclaje de papel de periódico durante la producción de cartones para el envasado de alimentos. Esto no es deseable por motivos ecológicos y no sería practicable a causa de las cantidades de celulosa fresca no disponibles en cantidad suficiente. Otra solución sería prescindir de aceites minerales en las tintas de impresión para la impresión de periódicos. Sin embargo, esto choca con obstáculos tecnológicos, sobre todo en relación con la resistencia al frotado de la impresión sobre la superficie del papel. En el ámbito de los envases son conocidos revestimientos de barrera contra grasas y aceites. En el documento WO 2006/053849 se describen, por ejemplo, revestimientos a base de composiciones de polímeros basadas en agua para papel y cartón. Ciertamente, los polímeros muestran buenas propiedades de barrera frente a sustancias grasas líquidas. Pero se ha mostrado que por ello no se da necesariamente también un buen efecto de barrera frente a sustancias que pasan en forma gaseosa, ya que se trata de diferentes mecanismos de transporte para las sustancias que pasan. En el caso de grasas y aceites líquidos se realiza el transporte a través de las fibras, desempeñando un papel fuerzas capilares y humectación de la superficie. En caso de problemas con sustancias que pasan de forma gaseosa, el efecto capilar y la humectación no desempeñan ningún papel, sino la sorción, difusión y porosidad. Además, las grasas y los aceites se diferencian de los hidrocarburos, es decir, de constituyentes de aceite mineral, en su polaridad y, por ello, en su comportamiento de difusión a través de capas de barrera.

La invención se basa en el objetivo de poner a disposición envases que, a pesar del uso de papel reciclado cargado con aceite mineral, reduzcan el riesgo de una contaminación del artículo envasado con constituyentes de aceite mineral volátiles.

El objetivo se consigue de acuerdo con la invención mediante un envase de papel o cartón, estando producido el envase al menos en parte de papel reciclado cargado con aceite mineral y presentando el envase al menos una capa de barrera que se puede producir mediante aplicación de una dispersión acuosa de polímeros que contiene una mezcla de al menos dos polímeros A y B, siendo el polímero A es un copolímero que se puede preparar mediante polimerización en emulsión a partir de

(a) uno o varios monómeros principales que están seleccionados del grupo compuesto por (met) acrilatos de alquilo de C1 a C4,

(b) del 0, 1 al 5 % en peso de uno o varios monómeros de ácido,

(c) el 0-20 % en peso de acrilonitrilo y

(d) del 0 al 10 % en peso de otros monómeros distintos de los monómeros (a) a (c) , siendo la temperatura de transición vítrea del polímero A mayor de +45 ºC,

y siendo la temperatura de transición vítrea del polímero B menor de +10 °C, encontrándose el valor medio calculado a partir de las temperaturas de transición vítrea de los polímeros individuales en el intervalo de +10 a +45 °C, pudiéndose encontrar la capa de barrera sobre al menos una de las superficies del envase o pudiendo formar la capa de barrera al menos una de varias capas de un revestimiento de envase multicapa o pudiéndose encontrar la capa de barrera como revestimiento sobre al menos un lado de una bolsa interna que se encuentra en el envase. Los envases son particularmente adecuados para alimentos.

La temperatura de transición vítrea de los polímeros individuales se puede determinar mediante calorimetría diferencial de barrido (ASTM D 3418-08, la denominada "temperatura de punto medio") . El cálculo del valor medio de la temperatura de transición vítrea de la mezcla de polímeros que se debe emplear de acuerdo con la invención se

puede realizar con ayuda de la denominada ecuación de Fox. Según Fox (T. G. Fox, Bull. Am. Phys. Soc. 1956 [Ser. II] 1, página 123 y de acuerdo con Ullmanns Encyclopädie der technischen Chemie, tomo 19, página 18, 4ª edición, Verlag Chemie, Weinheim, 1980) se aplica para la temperatura de transición vítrea de polímeros mixtos como mucho débilmente reticulados con una buena aproximación:

** (Ver fórmula) **

representando x1, x2, , xn las fracciones en masa de los monómeros 1, 2, , n que estructuran los polímeros A y B y Tg1, Tg2, , Tgn las temperaturas de transición vítrea de los homopolímeros estructurados respectivamente solo a partir de uno de los monómeros 1, 2, .... n en grados Kelvin. A este respecto, las fracciones en masa se refieren a la suma de todos los monómeros de los cuales están estructurados los polímeros A y B de la mezcla de polímeros.

Los valores de Tg para los homopolímeros de la mayoría de los monómeros son conocidos y están indicados, por ejemplo, en Ullmanns Ecyclopedia of Industrial Chemistr y , tomo 5, vol. A21, página 169, VCH Weinheim, 1992; forman otras fuentes de temperaturas de transición vítrea de homopolímeros, por ejemplo, J. Brandrup, E. H. Immergut, Polymer Handbook, 1ª edición J. Wiley, Nueva York 1966, 2ª edición J. Wiley, Nueva York 1975 y 3ª edición J. Wiley, Nueva York 1989) .

Cargado con aceite mineral significa que el papel contiene cantidades comprobables mediante procedimientos habituales de análisis de hidrocarburos volátiles, en particular parafinas volátiles, naftenos volátiles y/o hidrocarburos aromáticos volátiles con hasta 25 átomos de C. Son hidrocarburos volátiles aquellos con hasta 25 átomos de C, por ejemplo, de 5 a 22 átomos de C. En una forma de realización de la invención, la carga con aceite mineral procede de tintas de impresión y comprende parafinas volátiles, naftenos volátiles y/o hidrocarburos aromáticos volátiles.

A continuación, la denominación " (met) acrilo..." y denominaciones similares se usan como notación abreviada de "acrilo o metacrilo".

En el caso de las dispersiones de polímeros que se deben usar de acuerdo con la invención se trata de dispersiones de polímeros en medio acuoso. En este caso se puede tratar, por ejemplo, de agua completamente desalinizada o incluso de mezclas de agua y un disolvente miscible con la misma, tal como metanol, etanol o tetrahidrofurano. Preferentemente no se emplean disolventes orgánicos. Los contenidos de sólidos de las dispersiones ascienden, preferentemente, a del 15 al 75 % en peso, preferentemente del 40 al 60 % en peso, en particular son mayores del 50 % en peso. El contenido de sólidos puede realizarse, por ejemplo, mediante un ajuste correspondiente de la cantidad de agua empleada en la polimerización en emulsión y/o de la cantidad de monómeros. El tamaño de partícula medio de las partículas de polímero dispersadas en la dispersión acuosa preferentemente es menor de 400 nm, en particular menor de 300 nm. De... [Seguir leyendo]

1. Envase de papel o cartón, estando fabricado el envase al menos en parte de papel reciclado, cargado con aceite mineral, y presentando el envase al menos una capa de barrera que se puede producir mediante aplicación de una dispersión acuosa de polímeros que contiene una mezcla de al menos dos polímeros A y B, siendo el polímero A un copolímero que se puede preparar mediante polimerización en emulsión a partir de

(a) uno o varios monómeros principales que están seleccionados del grupo compuesto por (met) acrilatos de alquilo de C1 a C4,

(b) del 0, 1 al 5 % en peso de uno o varios monómeros de ácido,

(c) el 0-20 % en peso de acrilonitrilo y

(d) del 0 al 10 % en peso de otros monómeros distintos de los monómeros (a) a (c) , siendo la temperatura de transición vítrea del polímero A mayor de +45 ºC, y siendo la temperatura de transición vítrea del polímero B menor de +10 °C, encontrándose el valor medio calculado a partir de las temperaturas de transición vítrea de los polímeros individuales en el intervalo de +10 a +45 °C, pudiéndose encontrar la capa de barrera sobre al menos una de las superficies del envase o pudiendo formar la capa de barrera al menos una de varias capas de un revestimiento de envase multicapa o pudiéndose encontrar la capa de barrera como revestimiento sobre al menos un lado de una bolsa interna que se encuentra en el envase.

2. Envase de acuerdo con la reivindicación anterior, caracterizado por que el copolímero A está formado en al menos el 70 % en peso por los monómeros principales (a) .

3. Envase de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los monómeros principales

(a) están seleccionados del grupo compuesto por acrilato de metilo y metacrilato de metilo.

4. Envase de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el copolímero A se puede preparar a partir de

(a) del 79, 5 al 99, 5 % en peso de uno o varios monómeros principales que están seleccionados del grupo compuesto por (met) acrilatos de alquilo C1 a C4,

(b) del 0, 5 al 5 % en peso de uno o varios monómeros de ácido seleccionados de ácido acrílico y ácido metacrílico,

(c) el 0-20 % en peso de acrilonitrilo y ningún otro monómero distinto de los monómeros (a) a (c) .

5. Envase de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el valor medio calculado a partir de las temperaturas de transición vítrea de los polímeros individuales se encuentra en el intervalo de +15 a +40 °C.

6. Envase de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la temperatura de transición vítrea del polímero A se encuentra en el intervalo de 46 a 80 °C y la temperatura de transición vítrea del polímero B, en el intervalo de -10 a +9 °C, habiéndose seleccionado la proporción de cantidades de los polímeros A y B de tal manera que el valor medio calculado a partir de las temperaturas de transición vítrea de los polímeros individuales se encuentra en el intervalo de +15 a +40 °C.

7. Envase de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los monómeros adicionales (d) están seleccionados del grupo compuesto por (met) acrilatos de alquilo C5 a C20, ésteres de vinilo de ácidos carboxílicos que contienen hasta 20 átomos de C, compuestos vinilaromáticos con hasta 20 átomos de C, nitrilos etilénicamente insaturados distintos de acrilonitrilo, halogenuros de vinilo, éteres de vinilo de alcoholes que contienen de 1 a 10 átomos de C, hidrocarburos alifáticos con 2 a 8 átomos de C y uno o dos dobles enlaces y mezclas de estos monómeros.

8. Envase de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la mezcla de polímeros se emplea en combinación con hasta 1 parte en peso de pigmentos en forma de placa sobre 1 parte en peso de polímeros.

9. Envase de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el revestimiento con la mezcla de polímeros tiene una permeabilidad para n-hexano gaseoso de menos de 50 g/m2 d a 23 °C y un peso de aplicación de 20 a 25 g/m2 sobre papel.

10. Envase de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la mezcla de polímeros en la dispersión acuosa de polímeros está contenida en una cantidad del 15 al 75 % en peso, preferentemente del 40 al 60% en peso.

11. Envase de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el polímero B se puede preparar a partir de

(a) del 50 al 90 % en peso, preferentemente del 70 al 90 % en peso de monómeros de acrilato que están seleccionados del grupo compuesto de (met) acrilatos de alquilo C1 a C20, preferentemente (met) acrilatos de alquilo C1 a C10;

(b) del 0, 1 al 10 % en peso, preferentemente del 1 al 5 % en peso de uno o varios monómeros de ácido, 5 preferentemente ácido acrílico, ácido metacrílico o sus mezclas;

(c) del 0 al 20 % en peso, preferentemente del 5 al 20 % en peso de compuestos vinilaromáticos, por ejemplo, estireno;

(d) del 0 al 20 % en peso, preferentemente del 5 al 20 % en peso de (met) acrilonitrilo, preferentemente

acrilonitrilo y 10 (e) del 0 al 10 % en peso de monómeros distintos de los monómeros (a) a (d) .

12. Envase de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la carga de aceite mineral procede de tintas de impresión y comprende parafinas volátiles, naftenos volátiles y/o hidrocarburos aromáticos volátiles.

13. Envase de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la capa de barrera se

encuentra como revestimiento sobre al menos un lado de una bolsa interna que se encuentra en el envase y el material de la bolsa interna está seleccionado de poliolefinas, preferentemente polietileno o polipropileno orientado.

14. Envase de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la capa de barrera presenta un espesor de 2 a 30 µm.

15. Procedimiento para la fabricación de un envase de acuerdo con la reivindicación 1, poniéndose a disposición una

composición en forma de una dispersión acuosa de polímeros y aplicándose sobre un sustrato de envase o sobre la superficie de una bolsa interna y secándose, conteniendo la dispersión acuosa de polímeros una mezcla de polímeros con las características referidas a la dispersión de polímeros de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones 1 a 11.

16. Uso de una dispersión acuosa de polímeros que contiene al menos una mezcla de polímeros con las características referidas a la dispersión de polímeros de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones 1 a 11 para la producción de una capa de barrera contra constituyentes de aceite mineral volátiles.