ES2394642T5 - Un envase tratado térmicamente formado a partir de un material de envasado basado en fibras - Google Patents
Un envase tratado térmicamente formado a partir de un material de envasado basado en fibrasInfo
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Description
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DESCRIPCION
Un envase tratado termicamente formado a partir de un material de envasado basado en fibras Estado de la tecnica
La invencion se refiere a un envase destinado a un tratamiento termico, tal como en un autoclave, en el que se ha usado un material de envasado basado en fibras, recubierto al menos por una cara con una capa para reducir la penetracion del agua, por ejemplo un recubrimiento polimerico. La invencion se refiere tambien a un material de envasado basado en fibras, opcionalmente recubierto con un polfmero para el envase y a un metodo para producir el material de envasado.
Ya se conoce previamente el uso de materiales de envasado basados en fibras en envases que tienen que tratarse termicamente, por ejemplo en el autoclave. A tal fin, el material de envasado basado en fibras necesita normalmente un recubrimiento, por ejemplo, un recubrimiento polimerico, con el fin de impedir que se humedezca la base de fibra por efecto del producto envasado en el envase y/o de la humedad exterior, en especial del vapor de agua usado para el tratamiento en el autoclave.
En un material de envasado puede utilizarse una gran variedad de polfmeros de recubrimiento como barrera para la humedad o para el vapor de agua. Ademas, las capas polimericas pueden variar en numero y grosor en funcion, por ejemplo, del polfmero empleado. Una barrera empleada habitualmente contra la humedad son las poliolefinas, tales como polietileno de baja densidad (LDPE) o polipropileno (PP) que, cuando forman parte de la capa de recubrimiento mas externa, sirven tambien como polfmero eficaces para el sellado termico. Tambien es posible emplear poliesteres, tales como polietilentereftalato (PET). Los polfmeros que actuan como barrera contra el oxfgeno comprenden, por ejemplo, el copolfmero de etileno-alcohol vimlico (EVOH) y poliamida (PA). Las laminas de aluminio se han utilizado tambien habitualmente para envases basados en fibras que tengan que tratarse en el autoclave.
Un envase basado en fibras que tenga que tratarse en el autoclave, tal como un recipiente, una caja o un estuche fabricados con carton para envases, conlleva el problema de la penetracion de lfquidos o de la humedad a traves de los bordes naturales del envase durante el tratamiento en el autoclave. Se han realizado esfuerzos para solucionar este problema de la "penetracion por los bordes naturales" o "impregnacion a traves de los bordes", entre otros protegiendo los bordes naturales del material por medios qmmicos o mecanicos, por ejemplo, con un plegado. La proteccion qmmica se ha realizado impregnando los bordes naturales con una cola hidrofoba.
En el documento WO 02/090206, por ejemplo, se describe un metodo destinado a reducir la penetracion del agua en el material de envasado, que consiste en proporcionar un carton basado en fibras completamente hidrofobo mediante una suspension o emulsion acuosa de una cola que consiste en un dfmero de alquil-ceteno (AKD). El documento WO 03/021040, aparte del tratamiento con cola hidrofoba, propone el uso de un sustrato de fibra que tenga una densidad espedfica (700-850 kg/m3). En ambas referencias se usa AKD en una cantidad de aproximadamente 2-4 kg/t de sustrato de fibra seco con el fin de conseguir un material que resista las condiciones de autoclave.
El documento GB 2 126 260 describe una composicion de acido alquenil-sucdnico, que es el producto de reaccion de composiciones de olefina y acido sucdnico, y esta destinado a utilizarse como cola hidrofoba para la produccion de papel. Segun esta referencia, puede anadirse una sustancia cationica al papel que se pretende producir ademas de esta cola con el fin de mejorar la retencion de la cola. En esta referencia se mencionan como sustancia cationicas alumbre, almidon cationico, cloruro de aluminio, acidos grasos de cadena larga, aluminato sodico, poliacrilamida sustituida, sulfato de cromo, cola animal, resinas cationicas termoendurecibles y polfmeros de poliamida.
Sigue habiendo demanda de materiales de envase opcionales que puedan utilizarse en envases que tengan que someterse a tratamiento termico, tal como en el autoclave. Hay tambien demanda de materiales de envasado basados en fibras que tengan buena resistencia al tratamiento termico.
Objeto de la invencion
El objeto de la presente invencion es proporcionar un material de envasado basado en fibras que tiene una aptitud inesperada para el tratamiento termico y, en especial, para el tratamiento termico sometido a presion y posiblemente a vapor, por ejemplo tratamiento en el autoclave y tambien un metodo para producir semejante material de envasado.
La invencion tiene tambien por objeto proporcionar un material basado en fibras que se trata con una cola hidrofoba y es adecuado para envases tratados termicamente, teniendo dicha cola hidrofoba una resistencia excelente al tratamiento termico, tal como a las condiciones de autoclave.
La presente invencion tiene tambien como objeto proporcionar un envase fabricado de un material de envasado
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basado en fibras y resistente al tratamiento termico, por ejemplo, un envase para someterse a tratamiento en autoclave, que tenga una mejor resistencia al calor.
La invencion tiene tambien como objeto proporcionar una nueva aplicacion de una combinacion de un compuesto de alumbre, una cola hidrofoba y una cola resistente a la humedad, que permite una mejora inesperada de las propiedades de un material de envasado basado en fibras o de los envases formados a partir del mismo, tal como su resistencia al calor, con lo cual se proporcionan nuevas opciones mejoradas para materiales de envase basados en fibras destinados a tratarse termicamente en el autoclave.
Descripcion detallada de la invencion
En cuanto a las caractensticas principales del material de envasado basado en fibras y del envase de la invencion, que es apto para el tratamiento termico y esta recubierto con una capa, tal como una capa polimerica para reducir la penetracion del agua, se remite a las reivindicaciones adjuntas.
Ahora se ha encontrado que la resistencia al calor de un material de envasado basado en fibras, es decir, a la absorcion/penetracion del agua o vapor a traves de los bordes naturales de un material de envasado basado en fibras (que en lo sucesivo se denomina penetracion reducida a traves de los bordes naturales) puede reducirse de forma notable tratando el sustrato de fibra con una combinacion de un compuesto de aluminio, una cola hidrofoba y una cola resistente a la humedad, como se define en la reivindicacion 1. La combinacion tiene una proporcion ponderal entre la cola hidrofoba y el compuesto de aluminio de 1:0,1-1:10.
La combinacion de la invencion tiene un efecto sinergico sorprendente sobre la resistencia al calor de un material de envasado basado en fibras. El uso de esta combinacion es eficaz, por ejemplo, para prevenir la penetracion a traves de bordes naturales durante el tratamiento termico de, por ejemplo, un material de envasado esterilizado termicamente. Ademas de permitir la reduccion de la penetracion por los bordes naturales a presion atmosferica preponderante, es decir, sin aplicacion de presion, en un material tratado termicamente, tal como un material esterilizado convencionalmente con peroxido de hidrogeno, la combinacion de modo sorprendente reduce de forma notable la penetracion a traves de bordes naturales incluso en materiales que se han sometido a tratamiento termico a presion, en especial a presion y a vapor, tal como materiales sometidos a tratamiento en el autoclave. La combinacion permite ademas reducir la proporcion por ejemplo, de cola hidrofoba en un material de envasado basado en fibras que deba someterse al tratamiento en autoclave sin afectar a las propiedades hidrofoba y de reduccion de la penetracion a traves de bordes naturales del material, lo cual es beneficioso tambien en terminos de otras propiedades del material de envasado.
Tambien de modo inesperado, la combinacion tiene un efecto variable que depende del metodo del tratamiento termico. Se ha encontrado que un cambio de las proporciones entre los componentes, por ejemplo, puede intensificar aun mas el efecto reductor de la combinacion sobre la penetracion a traves de bordes naturales, en especial en un material de envasado basado en fibras tratado en el autoclave en condiciones severas, aunque el mismo cambio no produce el mismo efecto en materiales que se han sometido a un tratamiento termico a presion normal, tal como un tratamiento con peroxido de hidrogeno.
Por consiguiente, la invencion propone el uso de una combinacion de un compuesto de aluminio, una cola hidrofoba y una cola resistente a la humedad con el fin de reducir la resistencia al calor, por ejemplo, reducir la penetracion a traves de bordes naturales de materiales de envasado basados en fibras destinados a envases sometidos a tratamiento termico.
El efecto de los componentes de la combinacion se ilustra a continuacion con mayor detalle.
Los ensayos realizados en relacion con la invencion mostraron que la resistencia al calor de un envase basado en fibras se mejora notablemente cuando el sustrato de fibra, ademas del tratamiento con una cola hidrofoba, incluye tambien adiciones de 0,1-10, por ejemplo 1:1-1:10 de un compuesto de aluminio por cada parte en peso de la cola hidrofoba. El efecto de mejora de la resistencia al calor de estos compuestos es sorprendente, considerando que se han venido utilizando en la industria del papel y del carton para mejorar la retencion de la cola hidrofoba en un sustrato de fibra, por ejemplo.
Se ha encontrado ademas que el tratamiento combinado de la invencion, que se realiza con una cola hidrofoba y un compuesto de aluminio, reduce de forma acusada la absorcion/penetracion del agua o vapor por los bordes naturales de un material de envasado basado en fibras. Esta reduccion de la penetracion a traves de bordes naturales es especialmente ventajosa en envases tratados termicamente con respecto a los envases que no se han tratado termicamente. Por lo tanto, la presente invencion es perfectamente apropiada para envases destinados al tratamiento termico, por ejemplos envases que deban someterse a tratamiento en autoclave.
Ahora se ha encontrado ademas que la adicion de una cola resistente a la humedad a un sustrato de fibra tratado de acuerdo con la invencion conduce de modo sorprendente a una reduccion adicional de la penetracion a traves de los bordes naturales del envase. El efecto reductor de la cola resistente a la humedad en combinacion con una cola
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hidrofoba es tambien inesperado, considerando que esta cola tiene habitualmente una finalidad de uso distinta en la tecnica. Se utiliza en materiales de envase que basicamente no estan sometidos a esfuerzos de proteccion contra la humedad, sino que estan destinados a aumentar la resistencia del papel o del carton cuando el envase se moja. Esta es la razon, por la que se llama "agente que mejora la resistencia en humedo". Un material de envasado que deba someterse a tratamiento en el autoclave es un caso especial de utilizacion, destinado espedficamente a impedir el acceso de la humedad en el sustrato de fibra, de modo que las colas resistentes a la humedad no se han utilizado habitualmente para estos materiales de envase que tengan que tratarse en el autoclave.
Por consiguiente, la combinacion de los tres componentes de la invencion permite obtener de modo inesperado un efecto sinergico en un material sometido a tratamiento termico, en especial un tratamiento termico presurizado, y este efecto no puede explicarse solamente con las propiedades de mejora de la resistencia a la humedad. Sin ligarse a ninguna teona, el efecto de aumento de la resistencia al calor de una cola hidrofoba atribuible a un compuesto de aluminio empleado de acuerdo con la invencion se debe probablemente al hecho de que este compuesto desactiva cualquier compuesto en forma acida que este presente como impureza en la cola.
La invencion proporciona ademas un material de envasado basado en fibras, recubierto al menos por una cara con una capa que reduce la penetracion del agua para envases destinados al tratamiento termico, el material de envasado que contiene la combinacion de tres componentes de la invencion para mejorar la resistencia al calor, por ejemplo, para reducir la penetracion por los bordes naturales en un envase fabricado con este material y que tenga que tratarse termicamente. El material de envasado se destina preferentemente a envases que tengan que tratarse en el autoclave.
La invencion proporciona ademas un envase destinado al tratamiento termico y que se ha fabricado con el material de envasado de la invencion. El envase es preferentemente un envase que tenga que tratarse en el autoclave.
Los terminos usados en el contexto de la presente solicitud tienen los siguientes significados:
Un "sustrato de fibra" indica papel o carton de envase fabricado en especial de pasta blanqueada, que se produce de modo bien conocido en la industria papelera.
"Tratamiento por calor" o "tratamiento termico" significa el tratamiento de un envase, por ejemplo, un envase vado o un envase que ya contiene un producto (por ejemplo un producto alimentario) a una temperatura de 100 a 250 °C. El periodo de tratamiento se situa entre 5 min y 30 h, dependiendo, entre otros, del modo de tratamiento adoptado y de la temperatura. El tratamiento termico se realiza ademas a presion, por ejemplo, en un sistema cerrado con la presion generada por el calentamiento, por ejemplo el tratamiento termico con presion de vapor saturado. El termino "tratamiento termico" incluye, pues, el "tratamiento en el autoclave", lo cual significa en este contexto el tratamiento del envase a una temperatura de 100 a 250 °C, con vapor, por ejemplo vapor de agua, normalmente en condiciones de presurizacion, normalmente a la presion del vapor saturado. El tratamiento se efectua normalmente para esterilizar un producto envasado, es decir, para destruir e impedir el crecimiento de microbios nocivos. El tratamiento en el autoclave es bien conocido por ejemplo, en las industrias alimentaria y farmaceutica. Cabe citar como ejemplo de condiciones de tratamiento el tratamiento en un recinto cerrado en torno a 125 °C durante un periodo de 20 minutos, 45 minutos o 60 minutos. El equipo de autoclave es un producto comercial y ya se conocen en general las condiciones de tratamiento en autoclave para esterilizar un producto envasado. El tratamiento en el autoclave en "condiciones duras" significa en este contexto el tratamiento en el autoclave realizado entre 120 y 130 °C, por ejemplo, a 125 °C, y con la presion de vapor saturado, por ejemplo, con la presion de vapor de agua, durante 45-70, por ejemplo, 50-65 minutos, por ejemplo 60 minutos.
Por consiguiente, "tratamiento termico" abarca tambien los diversos metodos de esterilizacion por calor que se aplican en la industria.
"Un material de envasado destinado a envases que deban tratarse termicamente" es apto para el uso en la formacion/produccion de un envase de la invencion destinado al tratamiento termico, por ejemplo un envase que tenga que someterse a tratamiento en autoclave de un modo conocido de por sf. El material de envasado se usa preferentemente para producir envases destinados a tratarse en el autoclave.
"Un envase destinado a un tratamiento termico" y "un envase de autoclave" indican un envase, cuyo material consiste en un sustrato de material de fibra segun las reivindicaciones, recubierto con una capa que reduce la penetracion del agua, por ejemplo un recubrimiento polimerico, y cuyas propiedades son idoneas para el tratamiento termico mencionado, por ejemplo para el tratamiento en el autoclave, en otras palabras, envase al que se le han conferido propiedades de repulsion del agua y de resistencia al calor mediante la cola hidrofoba y las capas de recubrimiento, por ejemplo recubrimientos polimericos.
"Un envase que deba someterse a tratamiento en un autoclave" significa en general un envase apto para el tratamiento termico a presion, por ejemplo, idoneo para el tratamiento en el autoclave. El termino "envase para el tratamiento termico" o "envase de autoclave" incluye obviamente a los envases que posteriormente se someteran al tratamiento termico o que ya se han sometido a dicho tratamiento. Ademas, el envase que se ha sometido o se
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sometera al tratamiento termico puede estar vado o puede contener ya el producto, que esta previsto que contenga.
"Un compuesto de aluminio" puede ser un compuesto conocido en relacion con la produccion de papel o de carton, que se usa en la tecnica anterior en general para mejorar la retencion de la cola hidrofoba en un sustrato de fibra. Este compuesto puede ser por ejemplo, una sal, por ejemplo un alumbre, que es un compuesto especialmente ventajoso para los fines de uso de la invencion. El alumbre es un producto comercial. Puede utilizarse tambien para este fin el poli(cloruro de aluminio) (PAC), que es un producto comercial.
"Una cola hidrofoba" indica cualquier adhesivo, mediante el cual se convierte un sustrato de fibra en repelente del agua, es decir, hidrofobo. Este grupo de colas consiste en dichas colas de anhudrido de acido alquenil succmico (ASA) y/o un dfmero de alquil-ceteno (AKD) como la cola hidrofoba.
Cabe citar como ejemplo de cola hidrofoba util una cola que consiste en el producto de reaccion de una mezcla de anhudrido succmico e hidrocarbilo o hidrocarbilos, por ejemplo, de una olefina o composicion de olefinas que tengan mas de 13 atomos de carbono. En este contexto, esta cola se denominara con el nombre ya conocido en la tecnica de cola ASA, que es preferentemente un producto de reaccion de una mezcla de anhudrido succmico y olefinas de cadena lineal o ramificada que comprendan de 13 a 25 atomos de carbono. La porcion olefina puede consistir en una mezcla de alquenos C13-C25 de cadena lineal o ramificada. La cola ASA es preferentemente una cola que consiste en un anhudrido llamado alquenil-succmico, por ejemplo, anhudrido (alquenil Ci3-C22)-succmico, por ejemplo un producto comercial ASA.
Como cola hidrofoba util cabe mencionar tambien una cola formada por un compuesto llamado dfmero de alquil- ceteno (AKD), que se conoce bien en la tecnica. En este contexto, esto significa un producto dfmero de un hidrocarbil ceteno, que se ha formado, por ejemplo, a partir de un acido graso saturado o insaturado, de cadena lineal o ramificada, o una mezcla de tales acidos grasos, por ejemplo, acidos grasos de cadena Cia o mas larga o mezclas de estos acidos grasos, por ejemplo, acidos grasos Cia-30, de modo conveniente Cia-22, por ejemplo Cia, Ci8, C20 o C22, preferentemente Cia o Ci8 o una mezcla de los mismos. En este contexto, estos productos se denominan "dfmeros de alquil-ceteno" (AKD) en la practica tecnica. Una cola AKD ventajosa es un producto comercial, cuyo dfmero de ceteno tiene una cadena de hidrocarburo formada por una mezcla de acidos grasos Cia y Ci8 (AKD Cia/Ci8).
Por consiguiente, tanto una cola ASA como una cola AKD pueden consistir en productos comerciales, que pueden presentarse en forma de suspension o emulsion acuosa y pueden contener tambien otros aditivos.
En comparacion con la tecnica anterior, la cola hidrofoba de la presente invencion puede utilizarse en menor cantidad con el fin de conseguir una buena resistencia al calor, por ejemplo resistencia al calor del autoclave, logrando ventajas en procesos de produccion y de conversion de carton (o papel). De este modo, por ejemplo, una dosis reducida de cola hidrofoba se traduce en una mejor adhesion por ejemplo, del recubrimiento plastico al sustrato de fibra tratado y esto, a su vez, tiene un impacto beneficioso en la resistencia del envase al calor del autoclave, por ejemplo.
Una "cola resistente a la humedad" indica un grupo de colas bien conocido en la tecnica, que por esta razon se usa principalmente para incrementar/mejorar la resistencia del papel o del carton humedos ("agente que mejora la resistencia en humedo"). De acuerdo con la invencion, tal cola consiste en una resina de poliamida-epiclorhidrina (PAAE).
Los componentes de la combinacion del material de envasado de la invencion pueden utilizarse en las siguientes cantidades.
La proporcion ponderal entre la cola hidrofoba el compuesto de aluminio es de i:0,i-i:i0, preferentemente i:0,i- i:7, por ejemplo i:0,5-i:7, mas ventajosamente i:0,5-i:5. En una segunda realizacion, la proporcion ponderal entre la cola hidrofoba y los compuestos de aluminio es de i:i-i:i0, preferentemente i:i-i:7, por ejemplo i:i-i:5, y de modo mas ventajoso todavfa i:i-i:3. En una realizacion preferida, este compuesto es una sal, preferentemente un alumbre, que se usa en la proporcion mencionada anteriormente. Como ejemplo espedfico cabe mencionar la proporcion entre cola y (compuesto de Al), preferentemente la proporcion entre cola y alumbre de i:2.
La cantidad de compuesto de aluminio puede ser por ejemplo, de 0,i-20 kg/t de sustrato de fibra seco, preferentemente de i,0-i0 kg/t de sustrato de fibra seco, por ejemplo, 2,0-8 kg/t de sustrato de fibra seco.
La cantidad de cola hidrofoba anadida al sustrato de fibra puede ser de 0,3-4 kg/t de sustrato de fibra seco, preferentemente 0,-3, kg/t de sustrato de fibra seco. En algunas aplicaciones es tambien posible utilizar 0,5-i,7 kg/t de sustrato de fibra seco. La cola hidrofoba es preferentemente una cola ASA.
La cola resistente a la humedad se anade al sustrato de fibra a razon de 0,2-i2 kg/t de sustrato de fibra seco, preferentemente 0,5-a kg/t de sustrato de fibra seco, mas ventajosamente i-3 kg/t de sustrato de fibra seco. En una segunda realizacion, la cola resistente a la humedad puede anadirse en una cantidad de 0,2-i2 kg/t de sustrato de fibra seco, preferentemente i-a kg/t de sustrato de fibra seco, y mas ventajosamente 2-4 kg/t de sustrato de fibra
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seco. De acuerdo con la invencion, la cola resistente a la humedad es una cola PAAE.
El material de envasado de la invencion para la aplicacion, por ejemplo, en el autoclave puede contener una cola resistente a la humedad preferentemente en una cantidad de 0,1-5 partes en peso, por ejemplo, 0,5-3 partes en peso, preferentemente 1-2,5 partes en peso, por ejemplo de modo espedfico 2 partes en peso por cada parte en peso de cola hidrofoba. En una combinacion preferida se incluyen la cola PAAE y la cola ASA, y en dicha combinacion se usan las cantidades recien indicadas, por ejemplo PAAE:ASA = 1:1.
Debido a la combinacion de la invencion, los envases que tengan que tratarse en el autoclave pueden contener, por ejemplo, un sustrato de fibra de baja densidad, con lo cual se incrementan las posibilidades de variacion de las propiedades mecanicas del envase dentro del intervalo de aplicaciones de autoclave.
Como realizacion preferida de la invencion se establecen los envases destinados al tratamiento termico a presion, en especial al tratamiento en el autoclave, en el que se utiliza el material de envasado basado en fibras de la invencion.
Segun la invencion, el material de envasado basado en fibras se recubre por una o por ambas caras al menos una capa de recubrimiento para reducir la penetracion del agua. El recubrimiento puede ser cualquier recubrimiento conocido en la tecnica para reducir la penetracion del agua, por ejemplo un recubrimiento polimerico o un barniz, por ejemplo un recubrimiento polimerico.
En otra realizacion preferida de la invencion hay una o mas capas polimericas ya conocidas en la tecnica, posiblemente pigmentadas, en el exterior o en el interior del sustrato de fibra del envase destinado al tratamiento termico, por ejemplo, al tratamiento en el autoclave. En una realizacion, el material de envasado esta comprendido en el siguiente orden: una capa polimerica de sellado termico, una capa polimerica pigmentada blanca, una capa polimerica que contiene pigmento negro, un sustrato de fibra tratado, una o mas capas polimericas que actuan como barrera contra el oxfgeno, una capa de ligante, una capa polimerica pigmentada gris de proteccion contra la luz y una capa polimerica de sellado termico.
El material de las capas polimericas puede contener cualquier material ya conocido habitualmente en la tecnica. En consecuencia, por ejemplo, el material de la capa de sellado termico es preferentemente polipropileno (PP), polietileno (PE) o un copolfmero de los mismos. El material de la capa barrera contra el oxfgeno es preferentemente un copolfmero de etileno-alcohol vimlico (EVOH) o una poliamida (PA), mas ventajosamente EVOH.
Debido a la mejor resistencia al calor, por ejemplo mejor resistencia al autoclave, podra reducirse, si se desea, la proporcion de recubrimientos, por ejemplo de recubrimientos polimericos en el material de envasado de la invencion.
La resistencia al calor, por ejemplo, la resistencia al tratamiento en autoclave del sustrato de fibra puede seguir mejorandose ajustando y/u optimizando su estructura durante la produccion. La resistencia al tratamiento en el autoclave se mejora mediante el grado de refinado de las materias primas, por ejemplo un refinado de alta consistencia, un calandrado/compactacion humeda del sustrato de la tela de fibra; y/o un secado de la tela, por ejemplo un secado Condebelt. Puede anadirse una carga de relleno, por ejemplo dioxido de titanio, al sustrato de fibra tratado con el fin de proporcionar un sustrato de fibra que resista bien las condiciones de calor, por ejemplo las condiciones de tratamiento en el autoclave.
El tratamiento de un sustrato de fibra de acuerdo con la invencion significa normalmente que el material de envasado basado en fibras se ha tratado de modo completo, es decir, a lo largo y ancho de toda la tela, con una combinacion de cola resistente a la humedad, una cola hidrofoba y un compuesto de aluminio tal como se reivindica en la invencion. Sin embargo, la invencion comprende tambien la opcion de realizar el tratamiento solamente a una parte del material, por ejemplo los bordes naturales.
La invencion se refiere ademas a un metodo para fabricar el material de envasado de la invencion, comprendiendo el metodo anadir al sustrato de fibra una cola hidrofoba y un compuesto de aluminio en una proporcion de 1:0,1-1:10 y tambien una cola resistente a la humedad para incrementar la resistencia termica del envase a producir y/o para reducir la penetracion por los bordes naturales. El tratamiento puede realizarse en cualquier orden aplicando metodos ya conocidos de la tecnica.
La cola hidrofoba y el compuesto de aluminio, tal como un alumbre, se anaden preferentemente en las cantidades indicadas previamente. La adicion puede realizarse, por ejemplo, del modo ya conocido en la produccion de papel y carton, en cualquier estadio del proceso de produccion antes del ultimo paso de secado del sustrato de tela de fibra, sin embargo se realizara preferentemente durante la produccion de la suspension de pasta de fibra del sustrato, es decir, antes de que la suspension de pasta de fibra se aplique sobre la tela, de modo que la combinacion se incorpore de modo homogeneo a la totalidad de la tela del sustrato de fibra formada en la seccion de la tela. Opcionalmente, puede formarse en primer lugar una tela de sustrato de fibra con la suspension de pasta de fibra sobre la tela, y despues se aplica la cola hidrofoba y/o el compuesto de aluminio sobre la tela del sustrato de fibra, por ejemplo, por pulverizacion sobre la tela. La cola hidrofoba y el compuesto de aluminio pueden anadirse en el
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mismo paso o en pasos diferentes del proceso de produccion del sustrato de fibra. El compuesto de aluminio puede anadirse, pues, antes de la adicion de la cola hidrofoba, de modo simultaneo con esta adicion o despues de la adicion de la cola hidrofoba. La cantidad total de la cola hidrofoba y del compuesto de aluminio a utilizar puede anadirse en un paso del proceso, por ejemplo, durante la formacion de la suspension de pasta, pero tambien es posible anadir uno de ellos o los dos, la cola y el compuesto, en mas de un paso de la produccion del sustrato de fibra. En una utilizacion preferida se anade una porcion de alumbre antes que la cola hidrofoba y el resto se anade despues de haber anadido la cola.
En el ejemplo anterior, se anade tambien una cola resistente a la humedad al sustrato de fibra en las cantidades indicadas previamente, con lo cual se sigue mejorando la resistencia del sustrato de fibra a las condiciones del autoclave. La adicion puede realizarse de modo ya conocido en la tecnica, por ejemplo, en el paso de preparacion de la suspension de pasta, antes de aplicar la suspension de pasta sobre el hilo.
El uso de la cola resistente a la humedad de acuerdo con la invencion permite producir un carton resistente incluso a las condiciones del autoclave y que tiene propiedades de densidad y porosidad diferentes a las que tiene un carton preparado solamente con una cola hidrofoba. Por lo tanto, la invencion proporciona diferentes opciones de materiales de envase tratados en el autoclave frente a los que ya se estan utilizando. Permite ademas utilizar un carton de baja densidad, es decir, proporciona una rigidez mayor.
Es posible ademas prevenir la formacion de impurezas en forma de acido libre, derivadas de la cola hidrofoba, por ejemplo, la cola ASA, que pueden tener un efecto perjudicial en la resistencia al calor del material de envasado, durante la fabricacion del sustrato de fibra tratado, controlando las condiciones del proceso, es decir, mediante un breve retardo de la cola en la seccion humeda de la maquina de fabricacion de papel y mediante una buena retencion del primer paso.
Si se desea, la resistencia al calor, por ejemplo la resistencia del sustrato de fibra al tratamiento en el autoclave puede seguir mejorandose ajustando la estructura del sustrato de fibra, por ejemplo, el grado de refino de la materia primar (por ejemplo, con un refinado de alta densidad), por calandrado/compactacion humeda y/o secado de la tela del sustrato de fibra (por ejemplo, un secado Condebelt). Es posible tambien anadir una carga de relleno, por ejemplo dioxido de titanio, por ejemplo, un 0,1-5 % en peso referido al sustrato de fibra seco, al sustrato de fibra tratado con el fin de obtener un sustrato de fibra que tenga buena resistencia al calor, por ejemplo a las condiciones del autoclave.
Como se ha descrito anteriormente, la invencion se refiere al uso de una combinacion de la invencion, es decir, una combinacion de un compuesto de aluminio, una cola hidrofoba y una cola resistente a la humedad con el fin de mejorar la resistencia al calor, en especial la resistencia al tratamiento en el autoclave, por ejemplo la penetracion por los bordes naturales de un material de envasado basado en fibras sometido a tratamiento termico, por ejemplo un material de envasado tratado en el autoclave, en especial en un material de envasado de la invencion definido previamente. La invencion se describe a continuacion con mayor detalle mediante ejemplos.
Parte ilustrativa
En los ejemplos se examinan los efectos de diferentes factores en la penetracion a traves de bordes naturales del carton en las condiciones de autoclave.
Los ensayos de autoclave se realizan en un autoclave de esterilizacion con agua-vapor a una temperatura aproximadamente de 125 °C. Las condiciones "normales" de tratamiento en el autoclave son una temperatura aproximadamente de 125 °C, durante 45 min, 100% de HR, y las "condiciones duras" son una temperatura aproximadamente de 125 °C, durante 60 min, 100 % de HR. HR = humedad relativa. El tratamiento en el autoclave incluye ademas un paso de aumentar la temperatura (de aproximadamente 15 min) y un paso de descenso de la temperatura (de aproximadamente 20 min).
Las muestras a ensayar durante los ensayos se recubren por ambas caras con un recubrimiento polimerico de modo que solamente quedan visibles los bordes naturales del carton. Como penetracion por los bordes naturales, REP de los ensayos en el autoclave, se mide la cantidad de agua que penetra en el carton por los bordes de la muestra. La penetracion se indica por unidad de superficie del borde natural (kg/m2) despues del tratamiento en el autoclave.
La penetracion por los bordes naturales REP a 80 °C significa que las muestras se han sumergido a presion normal en agua a 80 °C durante tres horas y despues se realiza la medicion.
La penetracion por los bordes naturales REP de H2O2 significa que las muestras se han sumergido en una solucion de peroxido de hidrogeno al 35%, que tiene una temperatura de 70 °C durante 10 minutos, y despues se realiza la medicion.
SR significa la resistencia al drenaje de la pasta, medida por el metodo de Schopper-Riegler.
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En los ejemplos y los ejemplos comparativos de la invencion se usan muestras de carton de 150 g/m2, que se han preparado a partir de pasta sulfato seca de abedul (refinada con un refinador de discos hasta un valor SR de 22) en una maquina de fabricacion de papel empleando los productos qmmicos convencionales de la produccion de carton. La seccion de prensas es una seccion de prensas convencional de 3 cilindros de presion, con fieltros en ambos lados. La seccion de secado es un modelo ordinario equipado con cilindros de vapor. El calandrado se realiza con una calandra con cilindro de presion fuerte (15 kN/m). Para cada ensayo comparativo, las muestras de carton a comparar se prepararon de igual manera, exceptuando unicamente la composicion o las diferencias necesarias para comparar las condiciones de produccion. Estas diferencias se refieren al paso de produccion y/o la composicion de las muestras y se mencionan por separado para cada ejemplo comparativo. Todas las adiciones de cola hidrofoba, de compuesto de Al y de cola resistente a la humedad se realizaron a la suspension de pasta antes de aplicarla sobre la tela. Las relaciones son relaciones en peso.
Ejemplo 1. Efecto del uso de alumbre en condiciones de autoclave
Se encolo un carton solido con una cola ASA (2,5 kg/t) y una cola PAAE resistente a la humedad (2 kg/t).
- proporcion cola ASA : alumbre
- condiciones de autoclave REP agua, 80 °C REP H2O2
- REP duras
- REP normales
- 1:0
- 9,9 8,1 2,2 1,3
- 1:1
- 3,8 1,6 1,3 0,33
- 1:2
- 2,4 1,6 1,4 0,33
REP= penetracion a traves de bordes naturales (kg/m2)
El ensayo arroja unos resultados de indican claramente un efecto del alumbre de reduccion notable de la penetracion por los bordes naturales. Un cantidad mayor de alumbre reduce la penetracion por los bordes naturales que tiene lugar en el autoclave en las "condiciones duras" a pesar de no haberse observado mejoras en la penetracion por los bordes naturales en condiciones "normales" de autoclave cuando se realizan ensayos convencionales (REP 80 °C y REP H2O2).
Ejemplo 2. Eficacia del encolado con ASA frente a AKD en las condiciones de autoclave
Se encolo un carton duro con una cola AKD y ASA en cantidades iguales. La proporcion entre el alumbre y la cola hidrofoba es de 1:1 en ambos casos. La proporcion entre la cola resistente a la humedad y la cola hidrofoba es de 1:1. Se determina la penetracion por los bordes naturales en tres conjuntos de condiciones de ensayo: por inmersion de las muestras de carton en agua a 80 °C durante tres horas y por tratamiento en el autoclave en condiciones "normales" y "duras" descritas previamente.
- REP 3 h, 80 °C REP H2O2
- encolado con AKD (2,5 kg/t)
- 2,0 0,35
- encolado con ASA (2,5 kg/t)
- 1,4 0,34
- REP = penetracion por los bordes naturales (kg/m2)
- condiciones de autoclave
- REP normales
- REP duras
- encolado con AKD (2,5 kg/t)
- 2,3 6,2
- encolado con ASA (2,5 kg/t)
- 1,8 2,3
- REP = penetracion por los bordes naturales (kg/m2)
Las cantidades absorbidas en el carton a traves de los bordes de la muestra (REP, penetracion por los bordes naturales) son relativamente proximas entre sf y con las muestras encoladas con AKD y ASA en condiciones "normales" de autoclave. En las condiciones "duras" de autoclave hay una diferencia mas clara a favor del carton tratado con cola ASA.
Ejemplos 3 y 4. Efecto de cola resistente a la humedad (PAAE) durante el encolado con ASA y AKD: en los ejemplos 3 y 4, el carton se ha encolado con dos cantidades diferentes de cola hidrofoba. La cantidad de cola resistente a la humedad es constante en todas las localizaciones de ensayo.
Ejemplo 3. Efecto de la cola resistente a la humedad (PAAE) durante el encolado con ASA
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- condiciones de tratamiento en el autoclave
- normales
- penetracion por los bordes naturales, (kg/m2)
- REP H2O2 REP
- nivel bajo de encolado con ASA (1 kg/t)
- 15,7 15,2
- nivel bajo de encolado con ASA (1 kg/t) + encolado resistente a la humedad (2 g/t)
- 4,8 2,6
- nivel normal de encolado con ASA (3 kg/t)
- 5,4 0,61
- nivel normal de encolado con ASA (3 kg/t) + encolado resistente a la humedad (2 kg/t)
- 2,7 0,63
Ejemplo 4. Efecto de cola resistente a la humedad (PAAE) durante el encolado con AKD.
- condiciones de tratamiento en el autoclave
- normales
- penetracion por los bordes naturales, (kg/m2)
- REP H2O2 REP
- nivel normal de encolado con AKD (2 kg/t)
- 9,6 14,7
- nivel normal de encolado con AKD (2 kg/t) + encolado resistente a la humedad (2 g/t)
- 5,0 1,4
- nivel alto de encolado con AKD (3 kg/t)
- 3,5 4,0
- nivel alto de encolado con AKD (3 kg/t) + encolado resistente a la humedad (2 kg/t)
- 2,0 0,4
Los resultados de los ejemplos 3 y 4 indican tambien el efecto beneficioso de cola resistente a la humedad en el material de envasado que se somete a tratamiento en autoclave. Ademas, la penetracion por los bordes naturales disminuye de forma notable en las muestras sometidas al tratamiento en el autoclave con un nivel normal de cola ASA cuando se usa una combinacion de cola ASA y cola resistente a la humedad.
Ejemplo 5. Efecto del refinado de la pasta entera
Se preparan muestras de carton solido empleando un grado de refinado de pasta de 25 SR y 30 SR, respectivamente. Para la produccion del carton se usan la cola ASA (2.5 kg/t), alumbre (2 kg/t) y resina PAAE (2 kg/t).
- condiciones de autoclave
- duras normales
- penetracion por los bordes naturales (kg/m2)
- REP REP REP agua 80 °C H2O2 REP
- grado de refinado de la pasta 25 SR
- 3,8 1,6 1,3 0,33
- grado de refinado de la pasta 30 SR
- 2,0 1,6 1,4 0,33
Ejemplo 6. Una porcion de la pasta refinada adicionalmente hasta un valor SR de 80
En el ejemplo se realiza el refinado de baja consistencia para la pasta entera y la porcion refinada adicionalmente. Se prepararon muestras de carton solido empleando pasta en varias cantidades con un grado de refinado de 80 SR ("pasta refinada adicionalmente"). En la produccion del carton intervienen la cola ASA (2,5 kg/t), el alumbre (2 kg/t) y la resina PAAE (2 kg/t).
- condiciones de autoclave
- normales
- penetracion por los bordes naturales (kg/m2)
- REP REP agua 80 °C H2O2 REP
- proporcion de pasta refinada adicionalmente 0%
- 1,6 1,3 0,33
- proporcion de pasta refinada adicionalmente 5%
- 1,7 1,6 0,35
- proporcion de pasta refinada adicionalmente 15%
- 1,8 1,4 0,34
Ejemplo 7. Efecto del calandrado
Se preparan muestras de carton solido comprimiendolas en la seccion seca de una maquina de fabricar carton empleando una calandra que trabaja con una presion entre cilindros normal y elevada (15 y 30 kN/m). La compresion podna realizarse tambien por un metodo de compresion de tela de otro tipo (por ejemplo, compresion de
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material humedo, calandrado de carton para perforacion de calzado). En la produccion del carton intervienen la cola ASA (2,5 kg/t), el alumbre (2 kg/t) y la resina PAAE (2 kg/t).
- condiciones de autoclave
- duras normales
- penetracion a traves de bordes naturales (kg/m2)
- REP REP REP agua 80 °C REP H2O2
- calandrado con presion normal entre cilindros
- 3,8 1,6 1,3 0,33
- calandrado con presion elevada entre cilindros
- 2,8 1,7 1,3 0,39
Ejemplo 8. Efecto de la carga de relleno finamente dividida y distribuida
En la produccion del carton intervienen la cola AKD (1,5 kg/t) y la resina PAAE (1 kg/t).
- condiciones de autoclave
- normales duras
- penetracion por los bordes naturales (kg/m2)
- REP REP REP agua 80 °C REP H2O2
- dosificacion de TO2 0 kg/t
- 6,4 6,7 1,6 1,3
- dosificacion de TO2 2 kg/t
- 3,9 6,3 1,5 1,3
- dosificacion de TO2 4 kg/t
- 3,4 7,5 1,5 1,5
Las muestras de carton solido conteman oxido de titanio en forma de mineral finamente dividido, sin embargo podna sustituirse por otros minerales finamente divididos (por ejemplo, otras cargas de relleno empleadas para la produccion de papel).
Ejemplo 9. Comparacion entre los cartones, producidos por la maquina equipada con secado Condebelt o por una maquina equipada con cilindros secadores convencionales, sometidos al tratamiento en el autoclave
condiciones de autoclave normales
penetracion por los bordes naturales (kg/m2) REP
seccion de secado normal 1,4-1,6
seccion de secado Condebelt 1,0-1,2
La seccion de secado Condebelt permite ademas la comprension de la estructura del carton, haciendolo mas resistente a las condiciones de autoclave.
Los resultados de los ejemplos anteriores indican que el uso de la cola resistente a la humedad en la produccion de cartones que tengan que someterse al tratamiento en el autoclave permite trabajar con menores requisitos en cuanto a densidad y/o porosidad de pasta.
Claims (13)
- 5101520253035404550556065REIVINDICACIONES1. Un envase que debe tratarse en el autoclave, que comprende un material de envasado basado en fibras tratado con una cola hidrofoba y que comprende en el interior y/o exterior del sustrato de fibra una o mas capas para reducir la penetracion del agua, el envase se ha tratado a presion y a una temperatura de 100 a 250 °C durante un tiempo de 5 min a 30 h, caracterizado por que el sustrato de fibra se ha tratado con una combinacion de una cola hidrofoba, un compuesto de aluminio y una cola resistente a la humedad para aumentar la resistencia al calor del material de envasado, dichas colas usadas para el tratamiento consisten en antndrido del acido alquenil succmico (ASA) y/o dfmero de alquil-ceteno (AKD) como la cola hidrofoba y una resina de poliamido amina epiclorhidrina (PAAE) como la cola resistente a la humedad, por que la proporcion ponderal entre la cola hidrofoba y el compuesto de aluminio es de 1:0,1-1:10, y por que la cola resistente a la humedad se ha usado en una cantidad de 0,2-12 kg/t del sustrato de fibra seco.
- 2. Un envase como se ha definido en la reivindicacion 1, caracterizado por que la proporcion ponderal entre la cola hidrofoba y el compuesto de aluminio es de 1:0,1-1:7, preferentemente 1:0,5-1:5, mas ventajosamente 1:1-1:5 y lo mas ventajosamente 1:1-1:3.
- 3. Un envase como se ha definido en la reivindicacion 1 o 2, caracterizado por que la cola hidrofoba se usa en una cantidad de 0,3-4 kg/t de sustrato de fibra seco, preferentemente 0,5-3,0 kg/t de sustrato de fibra seco, tal como 0,5-1,7 kg/t de sustrato de fibra seco.
- 4. Un envase como se ha definido en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la cola hidrofoba es una cola de ASA.
- 5. Un envase como se ha definido en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el compuesto de aluminio se usa en una cantidad de 1,0-20 kg/t de sustrato de fibra seco, preferentemente 1,0-10 kg/t de sustrato de fibra seco, de 2,0-8 kg/t de sustrato de fibra seco.
- 6. Un envase como se ha definido en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el compuesto de aluminio es una sal de aluminio, preferentemente un alumbre.
- 7. Un envase como se ha definido en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que se usa una cola resistente a la humedad en una cantidad de 0,5-6 kg/t de sustrato de fibra seco, preferentemente 1-3 kg/t de sustrato de fibra seco.
- 8. Un envase como se ha definido en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la capa para reducir la penetracion del agua del material de envasado es un recubrimiento polimerico.
- 9. Un envase como se ha definido en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el material de envasado comprende, en el siguiente orden: una capa polimerica de sellado termico, una capa polimerica pigmentada blanca, una capa polimerica que contiene pigmento negro, un sustrato de fibra tratado, una o mas capas polimericas que actuan como barrera contra el oxfgeno, una capa de ligante, una capa polimerica pigmentada gris de proteccion contra la luz y una capa polimerica de sellado termico.
- 10. Un envase como se ha definido en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que se anade una carga de relleno al sustrato de fibra para aumentar la resistencia del envase al calor.
- 11. Un envase como se ha definido en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el sustrato de fibra se fabrica con papel de embalaje o con carton.
- 12. Uso de una combinacion de un compuesto de aluminio, una cola hidrofoba y una cola resistente a la humedad para aumentar la resistencia de un material de envasado basado en fibras al calor del autoclave, por ejemplo para reducir la penetracion a traves de los bordes naturales, en el tratamiento en el autoclave a presion y a una temperatura de 100 a 250 °C durante un tiempo de 5 min a 30 h, dichas colas usadas para el tratamiento consisten en antndrido del acido alquenil succmico (ASA) y/o dfmero de alquil-ceteno (AKD) como la cola hidrofoba y una resina de poliamido amina epiclorhidrina (PAAE) como la cola resistente a la humedad, la proporcion ponderal entre la cola hidrofoba y el compuesto de aluminio es de 1:0,1-1:10, y la cola resistente a la humedad se ha usado en una cantidad de 0,2-12 kg/t del sustrato de fibra seco.
- 13. Un metodo para tratamiento en el autoclave de un envase que comprende un material de envasado basado en fibras tratado con una cola hidrofoba y que comprende en la cara interior y/o en la cara exterior del sustrato de fibra una o mas capas para reducir la penetracion del agua, caracterizado por que se usa un sustrato de fibra tratado con una combinacion de una cola hidrofoba, un compuesto de aluminio y una cola resistente a la humedad para reducir la penetracion del agua a traves de los bordes naturales del material de envasado, dichas colas usadas para el tratamiento consisten en antndrido del acido alquenil succmico (ASA) y/o dfmero de alquil-ceteno (AKD) como la cola hidrofoba y una resina de poliamido amina epiclorhidrina (PAAE) como la cola resistente a la humedad, laproporcion ponderal entre la cola hidrofoba y el compuesto de aluminio es de 1-0,1-1:10, y la cola resistente a la humedad se ha usado en una cantidad de 0,2-12 kg/t del sustrato de fibra seco, y por que el tratamiento del envase en el autoclave se lleva a cabo con presion mediante vapor a una temperatura entre 100 °C y 250 °C durante un tiempo de 5 min a 30 h.
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