ES2240844T3

ES2240844T3 - Contenedores de plastico para transporte y almacenamiento y composicion y metodo para los mismos.

Info

Publication number: ES2240844T3
Application number: ES02797065T
Authority: ES
Inventors: John E. Krech; Paul D. Driscoll; James R. Harrison; Denis M. Miling; Domasius Nwabunma; Mario A. Perez; Donald F. Reuter
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2001-11-21
Filing date: 2002-11-05
Publication date: 2005-10-16
Anticipated expiration: 2022-11-05
Also published as: CN1589214A; WO2003045801A3; JP2005510422A; MXPA04004773A; EP1458617B1; ATE294109T1; WO2003045801A2; EP1458617A2; US7216592B2; DE60203940D1; US20030108700A1; US20040059035A1; DE60203940T2; KR20040053352A; BR0213880A; CN1267323C

Abstract

¿ Una bandeja de plástico (10) que comprende una composición de polímero que comprende: una o más de resinas poliolefínicas o mezclas de las mismas, y una o más de resinas termoendurecibles, estando dicha(s) resina(s) poliolefínicas y dicha(s) resina(s) termoendurecible(s) exenta(s) de halógeno, en donde dicha composición de polímero comprende adicionalmente un agente resistente al fuego no halogenado.

Description

Contenedores de plástico para transporte y almacenamiento y composición y método para los mismos.

Esta invención se refiere a contenedores de plástico para transporte y almacenamiento y a composiciones de polímeros y métodos útiles para producir las mismas.

Los contenedores de plástico para el transporte y almacenamiento se utilizan en gran escala en el comercio nacional e internacional. Los contenedores protegen y soportan sus contenidos durante el almacenamiento y el transporte y existe una demanda creciente de que los contenedores sean eficaces para ayudar a mantener la calidad de sus contenidos.

Un contenedor de transporte y almacenamiento particularmente útil es la bandeja (una plataforma estructural hecha de metal, madera, o materiales plásticos). Las bandejas de madera se han utilizado desde hace varios años, pero tienden a ser pesadas y voluminosas, y su fabricación y mantenimiento son costosos. Adicionalmente, las mismas sufren deterioro debido al clima adverso y pueden fallar debido a la pudrición cuando se moja. Adicionalmente, las bandejas de madera se fijan unas a otras por medios tales como cola, clavos, grapas, etc. El tiempo inclemente acelera también el deterioro de estos medios de sujeción.

El potencial para infestaciones por insectos ha creado una demanda creciente para el tratamiento de las bandejas de madera previo a la exportación. Desde el 1 de octubre de 2001, por ejemplo, la Unión Europea requiere el tratamiento térmico o químico para todos los embalajes de madera de coníferas no manufacturados. Los transportes que no cumplan pueden ser rechazados en la frontera; más verosímilmente, los embalajes no conformes serán destruidos a expensas del transportador.

Las bandejas metálicas presentan también problemas. Típicamente, son costosas, pesadas y están expuestas a corrosión.

Las bandejas de plástico resuelven muchos de los problemas de las bandejas de madera y metálicas, pero presentan sus propios problemas. Durante los incendios, aquéllas son propensas a fluir, lo que da como resultado que el plástico fundido propague el calor y el fuego. La National Fire Protection Association ha aprobado disposiciones severas que han disminuido la utilidad de las bandejas de plástico.

Se conocen referencias que describen bandejas de plástico. El documento WO 00/20495 da a conocer bandejas de plástico de alta eficiencia que tienen una composición que comprende una resina termoendurecible, que puede ser una resina epoxi, así como una pluralidad de resinas termoplásticas. La composición puede incluir, por ejemplo, agentes resistentes al fuego. No se hace referencia a poliolefina alguna. La Patente U.S. No. 5.879.495 se refiere a construcciones de bandejas de poli(cloruro de vinilo). El documento WO 00/05143 describe bandejas de plástico que tienen una cubierta superior de poliolefina y una cubierta inferior de un derivado de policarbonato o polifenileno. El documento JP 11278485 se refiere a composiciones poliolefina/epoxi halogenado útiles para fabricar una bandeja. El compuesto epoxi halogenado actúa como agente resistente al fuego, opcionalmente en combinación con un segundo agente resistente al fuego.

La Patente U.S. No. 4.428.306 describe una bandeja termoconformada construida de un material de resina termoplástica. Se proporciona una película para crear una superficie estratificada antideslizante.

La Patente U.S. No. 4.051.787 describe una bandeja de plástico que tiene un tablero de cubierta provisto de un miembro o recubrimiento de caucho anti-resbalamiento. La Patente U.S. No. 6.006.677 proporciona una bandeja de resina sintética con una superficie de textura rayada resistente al resbalamiento, creada por cepillado de la superficie con un cepillo de alambres de forma acopada.

Se han descrito bandejas de plástico que tienen una estructura alveolar. El documento U.S. 3.581.681 se refiere a bandejas estructurales alveolares que comprenden una diversidad de componentes que incluyen poliolefina y epoxi. No se incluye aditivo alguno en sus composiciones. La Patente U.S. No. 4.375.265 describe un contenedor en forma de bandeja moldeado de una sola pieza que comprende una composición alveolar constituida por una diversidad de resinas termoplásticas, por ejemplo, polietileno, poli(óxido de fenileno), poliamida, y otras. No se describe resina epoxi alguna, ni se cita aditivo alguno. En el documento WO 01/23462 se han descrito espumas híbridas termoplásticas termoendurecibles, que tienen aplicación como cintas para montajes flexográficos. No se describe artículo moldeado alguno.

El documento EP 0417912 A describe una composición de resina de moldeo constituida con una mezcla binaria basada en una resina termoplástica o resina poliolefínica.

La Patente U.S. No. 5.709.948 describe redes de polímero semi-interpenetrantes (semi-IPNs) de resinas epoxi y poliolefínicas útiles, por ejemplo, como refuerzos de cintas, fibras, recubrimientos, construcciones alveolares, y piezas alveolares moldeadas.

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Resumidamente, la presente invención proporciona un contenedor de plástico para transporte y almacenamiento que comprende una composición de materia que incluye

(a) una o más de resinas poliolefínicas y mezclas de las mismas, y

(b) una o más de resinas termoendurecibles;

comprendiendo adicionalmente el contenedor de plástico para transporte y almacenamiento un agente resistente al fuego no halogenado.

Un material opcional de fricción útil en la presente invención proporciona la superficie protegida del contenedor con un coeficiente de fricción estática de superficies secas o húmedas comprendido en el intervalo de 0,60 a 1,20, preferiblemente en el intervalo de 0,75 a 1,00, y más preferiblemente en el intervalo de 0,80 a 1,00. Para superficies aceitosas, un coeficiente de fricción deseable para contenedores está comprendido en el intervalo de 0,30 a 1,00, preferiblemente en el intervalo de 0,40 a 1,00, y más preferiblemente en el intervalo de 0,50 a 0,95. En algunas realizaciones de la invención, puede ser deseable proporcionar al contenedor coeficientes de fricción diferentes en zonas diferentes del contenedor. Por ejemplo, puede ser deseable tener las zonas que están en contacto con los dientes de las carretillas de horquilla elevadora con niveles de fricción inferiores a fin de evitar el deterioro de los dientes de las carretillas de horquilla elevadora debido a la abrasión.

Opcionalmente, la composición de contenedores de plástico comprende uno o más marcadores de identificación por radiofrecuencia (RFID), y aditivos mejoradores de propiedades, tales como agentes resistentes al fuego, agentes antimicrobianos, agentes espumantes, estabilizadores UV, antioxidantes, y cargas. El contenedor de transporte de plástico cumple preferiblemente los requerimientos del protocolo Underwriters Laboratory (UL) 2335 para bandejas.

Las resinas están exentas de halógeno por razones de seguridad ambiental.

Preferiblemente, la composición de materia comprende:

a) 1 a 49 partes en peso de una resina curable termoendurecible, basándose las partes en la composición total;

b) 51 a 99 partes en peso de al menos una de una resina de hidrocarburo poliolefínico totalmente prepolimerizada y no reticulada y una resina poliolefínica funcionalizada totalmente prepolimerizada y no reticulada, basándose el porcentaje en peso en la composición total,

en donde el hidrocarburo poliolefínico está presente en el intervalo de 25 a 99 partes en peso de la composición total y la poliolefina funcionalizada está presente en el intervalo de 0 a 50 partes en peso de la composición total, y

(c) aditivos mejoradores de la eficiencia en el intervalo de 0 a 70 partes en peso, preferiblemente más de 0 a 70 partes en peso, de la composición total.

En una realización preferida, la presente invención proporciona un contenedor de plástico para transporte o almacenamiento que comprende una composición que incluye una red de polímero semi-interpenetrante que comprende una resina epoxi curada térmicamente, un homopolímero o copolímero de hidrocarburo poliolefínico totalmente pre-polimerizado, y opcionalmente, una resina poliolefínica funcionalizada totalmente pre-polimerizada. Más preferiblemente, el contenedor de plástico comprende una cantidad eficaz de al menos uno de un material superficial de fricción.

La presente invención proporciona también un método para producir un contenedor de plástico que comprende los pasos de:

a) mezclar una composición que comprende

(1): una o más resinas termoendurecibles y agente de curado para la(s) misma(s),

(2): una resina de hidrocarburo poliolefínico totalmente prepolimerizada y no reticulada,

y opcionalmente una poliolefina funcionalizada totalmente pre-polimerizada y no reticulada, y una cantidad eficaz de un agente resistente al fuego no halogenado,

b) exponer dicha composición a condiciones de curado después de conformar la composición en un artículo útil.

En otro aspecto, la presente invención comprende una composición de polímero curable que comprende

a) una resina poliolefínica o mezcla(s) de la(s) misma(s),

b) una resina termoendurecible, y

c) una cantidad eficaz de un agente resistente al fuego no halogenado.

El curado puede realizarse por exposición a condiciones de curado tales como por exposición a calor o irradiación por luz hasta que la composición se conforma in situ, se moldea, se aplica en forma de recubrimiento, o se prepara de cualquier otro modo en un formato útil.

En otro aspecto, la presente invención describe un método de preparación de un artículo conformado o artículo en hoja que comprende una red de polímero semi-interpenetrante que comprende los pasos de (a) mezclar íntimamente una composición que comprende una resina poliolefínica termoplástica hidrocarbonada totalmente pre-polimerizada o un copolímero de la misma; opcionalmente, una resina poliolefínica totalmente pre-polimerizada que comprende funcionalidad polar; una resina curable termoendurecible, un agente resistente al fuego no halogenado y al menos un agente de curado para la o las resinas termoendurecibles; (b) transformar la composición en un artículo conformado o un artículo en hoja; (c) estratificar o unir un material de fricción sobre o dentro de una superficie del artículo conformado o artículo en hoja; y (d) en el momento apropiado, activar el agente de curado por suministro de energía suficiente a la composición. La estratificación se realiza preferiblemente sin adición alguna de adhesivo. La resina termoendurecible y el agente de curado puede añadirse juntos o en pasos separados. La estratificación puede tener lugar durante el proceso, preferiblemente en estratificación en el molde, o aquélla puede tener lugar después de la conformación del artículo o la hoja.

El agente de curado de la resina termoendurecible puede ser curable térmicamente o fotocurable. Puede añadirse a la mezcla curable un agente de curado térmico estable a altas temperaturas o un fotocatalizador. La activación del agente de curado puede ser inmediata o retardada.

En una realización preferida, el contenedor de transporte es una bandeja de plástico que tiene un diseño de cubierta expuesta, y comprende al menos en una de sus superficies un material de fricción o anti-resbalamiento que se ha estratificado en un molde. En otra realización preferida, la composición del contenedor comprende al menos dos resinas e incluye opcionalmente (a) un aditivo antimicrobiano, un recubrimiento antimicrobiano, y/o gránulos antimicrobianos, y (b) otros aditivos mejoradores de la eficiencia. En una realización más preferida, la composición curada puede ser alveolar y microalveolar. Lo que no se ha descrito en la técnica es el modo en que éstos se han combinado sinérgicamente.

Es ventajoso en la técnica que los contenedores de transporte de plástico y sus composiciones precursoras tengan una o más de las características siguientes: resistencia incrementada al fuego (incluyendo por ejemplo el cumplimiento del protocolo de Underwriters Laboratories (UL) 2335 para bandejas), coeficiente de fricción incrementado para reducir el resbalamiento y el deterioro, energía superficial incrementada para unión mejorada, control mejorado de la expansión térmica y la deformación térmica, eficiencia patógena mejorada, resistencia química mejorada para aplicaciones industriales, resistencia mejorada a la degradación por la luz ultravioleta y los oxidantes, y facilidad de procesamiento mejorada debido a viscosidad reducida, presión, temperaturas y tamaño del equipo. Los contenedores de plástico de la presente invención pueden exhibir estas características deseables.

En esta solicitud:

"hidrocarburo poliolefínico" significa un hidrocarburo polímero no reticulado y totalmente pre-polimerizado que no contiene esencialmente grupo funcional alguno, preparado por homopolimerización y/o copolimerización de uno o más monómeros olefínicos;

"superficie de fricción" significa una superficie, totalmente o en parte, que comprende un material de fricción estratificado o unido en ella o sobre ella;

"fricción" y "anti-resbalamiento" tienen el mismo significado;

"poliolefina funcionalizada" significa un hidrocarburo polímero no reticulado y totalmente pre-polimerizado que lleva grupos funcionales orgánicos polares;

"carga" significa una partícula, fibra, escama, o análogos, dispersados;

"estratificación en el molde" significa introducida en un molde y que llega a estratificarse a una resina añadida subsiguientemente son adición de adhesivos;

"mildiucida" significa un agente antifúngico;

"plástico" significa un material constituido sustancialmente por un polímero orgánico; y

"redes de polímero semi-interpenetrantes (semi-IPNs)" significa redes de polímero de dos o más polímeros en las cuales al menos un polímero está reticulado y al menos un polímero no está reticulado.

La contaminación de los alimentos por bacterias, virus y parásitos ha adquirido recientemente una importancia creciente, debido a que las infecciones resultantes de los seres vivos son a menudo refractarias al tratamiento con fármacos. Sin embargo existe necesidad de una composición antimicrobiana que inhiba simultáneamente el crecimiento de hongos, virus, actinomicetos y parásitos, así como de bacterias.

La presente invención proporciona la reducción de la contaminación microbiana de los contenedores de transporte de plástico, con inclusión, pero sin carácter limitante, de contenedores útiles para el procesamiento y almacenamiento de alimentos. En términos generales, la presente invención se refiere a la incorporación de agentes antimicrobianos en materiales polímeros, de tal modo que la actividad de los agentes reduzca la contaminación microbiana del contenedor de plástico. En una realización preferida, los agentes antimicrobianos se mezclan con las composiciones de polímero durante la formación de los contenedores moldeados de plástico y sirve después de ello para reducir o destruir las bacterias en dicha porción de los alimentos con la cual entra en contacto la composición. Otra realización de la invención proporciona protección antimicrobiana que permite la migración controlada de un agente antimicrobiano a través de un polímero. La invención puede proporcionar también un contenedor que tiene un agente antimicrobiano que es sustancialmente insoluble en agua, previniendo con ello cualquier lixiviación importante del agente durante el uso del contenedor.

Se considera desconocido en la técnica el uso de materiales antimicrobianos en contenedores de transporte de plástico convencionales. Adicionalmente, la técnica anterior es por regla general deficitaria en lo referente a proporcionar una composición que no sólo controle el crecimiento bacteriano, sino que controle también simultáneamente el crecimiento de hongos, virus, y parásitos.

La fabricación de las bandejas de plástico es por regla general intensiva en capital y mano de obra. Las temperaturas, viscosidades, y presiones implicadas en su fabricación son generalmente muy altas y requieren un desembolso importante de capital. En la presente invención, la adición de la resina termoendurecible sin curar reduce ventajosamente la viscosidad y crea por tanto la posibilidad de reducir las temperaturas de procesamiento de tal modo que pueden añadirse aditivos resistentes al fuego, antimicrobianos, y agentes de soplado sin pérdida de la eficacia de los aditivos. No sólo se mejora la posibilidad de adición de estas importantes propiedades, sino que se logra también la posibilidad de mejorar la productividad y reducir el tamaño del equipo.

La transformación química y física en espuma de los materiales termoplásticas se ha practicado desde hace varios años. Los métodos físicos que utilizan dióxido de carbono como agente espumante constituyen una de las tendencias nuevas y más prometedoras para la fabricación continua de artículos transformados en espuma. En esta invención, se prefiere el uso de dióxido de carbono como agente de soplado para favorecer la incorporación y transformación simultánea en espuma de una resina termoendurecible sin curar en una resina termoplástico. Esta invención expone también el uso de medios químicos para transformar en espuma algunas resinas termoplásticas que contienen un monómero termoendurecible. Las espumas de polímeros incluyen una pluralidad de huecos, denominados también celdillas, en una matriz de polímero. Al reemplazar el plástico sólido con huecos, las espumas de polímero utilizan menos materia prima que los plásticos compactos para un volumen dado.

Por el curado del material termoendurecible se consiguen mejoras en las propiedades. Esto puede hacerse durante la formación de la espuma o después de ello. Propiedades reforzantes tales como el módulo de flexión, la resistencia al impacto, la resistencia a la tracción, y la resistencia a la compresión se consiguen por medio de la espuma, al igual que se incrementan la miscibilidad de los monómeros en la matriz, la formación de celdillas y la compatibilidad superficial mejorada. Por ejemplo, la mejora en la resistencia a la compresión del material curado con respecto a la de un control o de su versión plastificada sin curar se ha obtenido como se describe en el documento WO 0123462.

La presente invención, al proporcionar composiciones con energía superficial incrementada, resuelve el problema del seguimiento de las bandejas de plástico sobre una base individual. La baja energía superficial de muchos materiales polímeros requiere adhesivos especiales para las etiquetas y los identificadores que sin embargo pueden eliminarse con gran facilidad durante el uso y la limpieza. No se describen adecuadamente en la técnica métodos para insertar convenientemente identificadores y proteger los mismos.

La presente invención describe un contenedor de transporte de plástico que comprende una composición curable que incluye una resina curable termoendurecible, es decir, preferiblemente una resina epoxi, una resina de hidrocarburo poliolefínico totalmente pre-polimerizada sin modificar, y opcionalmente una poliolefina funcionalizada totalmente pre-polimerizada, en donde la resina epoxi curable no se expone preferiblemente a condiciones de curado (es decir, temperaturas mayores que aproximadamente 200ºC o irradiación por luz) hasta que la composición se conforma in situ, se moldea, se aplica, o se prepara de cualquier otro modo en un formato útil.

La Fig. 1 muestra una bandeja de la invención que tiene un diseño de cubierta expuesta y material de fricción en su superficie superior.

La presente invención proporciona una composición curable que comprende:

a) 1 a 49 partes en peso, preferiblemente 1 a 30, muy preferentemente 5 a 15 partes en peso, de una resina curable termoendurecible, estando basadas las partes en peso en la composición total;

b) una cantidad eficaz de un agente de curado para la resina curable termoendurecible; y

c) 51 a 99 partes en peso de al menos una de una resina de hidrocarburo poliolefínico totalmente prepolimerizada y no reticulada y una resina poliolefínica funcionalizada totalmente prepolimerizada y no reticulada, estando basado el porcentaje en peso en la composición total,

en la cual dicho hidrocarburo poliolefínico está presente en el intervalo de 25 a 99 partes en peso de la composición total y dicha poliolefina funcionalizada está presente en el intervalo de 0 a 50 partes en peso de la composición total.

Preferiblemente, la mezcla de los componentes tiene lugar a una temperatura que es inferior a la temperatura de activación térmica del catalizador. Preferiblemente, el grupo polar funcionalizado comprende al menos un átomo de O, N, S, o P.

Como se ha indicado arriba, la inclusión de resinas termoendurecibles en una fase continua de hidrocarburo poliolefínico totalmente pre-polimerizado proporciona a la poliolefina cierto número de propiedades ventajosas. Las resinas termoendurecibles incluyen epóxidos, poliolefinas curables con inclusión de etileno-propileno-dieno monómero (EPDM), caucho etileno-propileno (EPR), caucho etileno-butileno (EBR), resinas fenólicas, poliuretanos, poliésteres insaturados, furano, resinas alílicas, resinas vinílicas, siliconas, resinas alquídicas, y caucho de nitrilo con inclusión de caucho butadieno-nitrilo terminado en carboxilo (CTBN), caucho butadieno-nitrilo terminado en amina (ATBN), caucho butadieno-nitrilo terminado en hidroxilo (HTBN), y caucho butadieno-nitrilo terminado en epoxi (ETBN).

Las resinas epoxi se caracterizan por la presencia de un anillo de 3 miembros conocido como el grupo epoxi, epóxido, oxirano o etoxilina. Las resinas epoxi comerciales contienen cadenas principales alifáticas, cicloalifáticas, o aromáticas. Las más extensamente utilizadas son las resinas derivadas de epiclorhidrina y de bisfenol-A. Las características de eficiencia sobresalientes de estas resinas son conferidas por el bisfenol-A (tenacidad, rigidez, y comportamiento a temperatura elevada), los enlaces éter (resistencia química, y los grupos hidroxilo y epoxi (propiedades adhesivas y libertad de formulación, o reactividad con una gran diversidad de agentes de curado químicos).

Las resinas epoxi monómeras curables sirven para reducir la viscosidad en fusión de las poliolefinas, impartiendo manipulación y procesamiento mejorados. Las temperaturas de procesamiento reducidas permiten también la inclusión de aditivos termosensibles mejoradores de la eficiencia, tales como ciertos agentes resistentes al fuego y agentes antimicrobianos, no utilizables en caso contrario en poliolefinas de punto de fusión elevado. Las resinas epoxi de peso molecular bajo mejoran la adhesión de las semi-IPNs a diversos sustratos, debido en parte a que dichas especies de peso molecular bajo pueden migrar rápidamente a la interfase resina-sustrato para unión mejorada, quizás por humectación o reacción mejorada de la funcionalidad epoxi con los grupos funcionales de la superficie del sustrato. Estas semi-IPN's han sido descritas en la Patente U.S. No. 5.709.948.

Las resinas epoxi termoendurecibles de la invención comprenden preferiblemente compuestos que contienen uno o más éteres cíclicos 1,2-, 1,3- y 1,4-, los cuales pueden conocerse también como epóxidos 1,2-, 1,3- y 1,4-. Se prefieren los éteres cíclicos 1,2-. Tales compuestos pueden ser saturados o insaturados, alifáticos, alicíclicos, aromáticos o heterocíclicos, o pueden comprender combinaciones de los mismos. Se prefieren compuestos que contienen más de un grupo epoxi (es decir, poliepóxidos).

Están disponibles una gran diversidad de resinas epoxi comerciales, y se enumeran o describen, v.g., en el Handbook of Epoxy Resins, por Lee y Neville, McGraw-Hill Book Co., Nueva York (1967), Epoxy Resins, Chemistry and Technology, Second Edition, C. May, ed., Marcell Decker, Inc., Nueva York (1988), y Epoxy Resin Technology, P.F. Bruins, ed., Interscience Publishers, Nueva York (1968). Cualquiera de las resinas epoxi descritas en dicho lugar puede ser útil en la preparación de las semi-IPNs de la invención.

Está dentro del alcance de la presente invención incluir, como comonómero birreactivo, compuestos que tienen a la vez funcionalidad epoxi y al menos otra funcionalidad química, tal como, v.g., hidroxilo, acrilato, insaturación etilénica, ácido carboxílico, éster de ácido carboxílico, etcétera. Un ejemplo de un monómero de este tipo es Ebecryl™ 3605, disponible comercialmente de UCB Radcure, Inc., Atlanta, Ga., un monómero de tipo bisfenol-A que tiene la vez funcionalidad epoxi y acrilato.

Los agentes de curado de la presente invención pueden ser agentes de curado térmico o fotocatalizadores.

Ciertos agentes de curado para resinas epoxi activados térmicamente (v.g., compuestos que efectúan el curado y la reticulación del epóxido por entrar en reacción química con el mismo) son útiles en la presente invención. Preferiblemente, tales agentes de curado son térmicamente estables a las temperaturas a las que tiene lugar la mezcladura de los componentes.

Los agentes de curado térmico adecuados incluyen amidas primarias y secundarias alifáticas y aromáticas, v.g., di(4-aminofenil)sulfona, di(4-aminofenil)éter, y 2,2-bis-(4aminofenil)propano; aminas terciarias alifáticas y aromáticas, v.g., dimetilamino-propilamina y piridina; fluoreno-diaminas, tales como las descritas en la Patente U.S. No. 4.684.678; complejos de trifluoruro de boro tales como BF_{3}Et_{2}O y BF_{3}H_{2}NC_{2}H_{4}OH; imidazoles, tales como metilimidazol; hidrazinas, tales como adipohidrazina; y guanidinas, tales como tetrametilguanidina y diciandiamida (cianoguanidina, conocida también comúnmente como DiCy™, Air Products, Allentown, PA). Debe entenderse que tiene que realizarse una elección cuidadosa entre estos agentes de curado, dado que muchos de ellos podrían ser inadecuados para uso cuando están presentes componentes poliolefínicos de punto de fusión alto, pero los mismos pueden ser útiles en la preparación de las semi-IPNs de la invención que comprenden poliolefinas de punto de fusión bajo y resinas epoxi.

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Los agentes de curado térmicos pueden estar presentes en una cantidad tal que la relación de equivalentes de epóxido a equivalentes de agente de curado térmico está comprendida en el intervalo de 0,9:1 a 2:1.

Los catalizadores de la presente invención (conocidos también como "iniciadores", utilizándose los términos intercambiablemente en la presente invención) pueden activarse también por medios fotoquímicos. Los fotocataliza-dores conocidos son de dos tipos generales: de radicales libres y catiónicos. Los fotoiniciadores útiles en la invención pueden estar presentes en una cantidad comprendida en el intervalo de 0,01 a 10 partes en peso, preferiblemente 0,01 a 5, y muy preferiblemente 0,1 a 2 partes en peso basadas en la composición de resina total.

La resina poliolefínica prepolimerizada y no reticulada puede estar constituida por homopolímeros, copolímeros, mezclas con otras poliolefinas, mezclas con polímeros de alta resistencia al impacto tales como poli(óxido de fenileno), poli(fenileno-éter), policarbonato, poliestireno de alta resistencia al impacto, polietersulfona, polieterimidas o mezclas con cauchos/-elastómeros tales como etileno-propileno-dieno monómero, caucho etileno-propileno, caucho etileno-butileno, polibutadieno, acrilonitrilo-butadieno-estireno, estireno-butadieno-estireno, estireno-etileno-butileno-estireno, poliisopreno, poli(acrilato de butilo), y poliuretano.

Más particularmente, las poliolefinas homopolímeras útiles en la invención incluyen polietileno, polipropileno, poli-1-buteno, poli-1-penteno, poli-1-hexeno, poli-1-octeno y poliolefinas afines. Poliolefinas homopolímeras preferidas incluyen polietileno (v.g., Dow HDPE™, disponible de Dow Chemical Co., Midland, Mich.) y polipropileno (v.g., Shell DS5D45™, disponible de Shell Chemicals, Houston, Tex., o ExxonMobil Escorene™ 3445 y 3505G, disponibles de Exxon Chemicals, Houston, Tex.). Son útiles también los copolímeros de estas alfa-olefinas, que incluyen poli(etileno-co-propileno) (v.g., SRD7™-462, SRD7-463 y DS7C50™, todos los cuales están disponibles de Shell Chemicals), poli(propileno-co-1-buteno) (v.g., SRD6™-328, disponible también de Shell Chemicals), y copolímeros afines. Copolímeros preferidos son poli(etileno-co-propileno). También es útil la serie de poliolefinas Vestoplast™, disponible de Huls America Inc., Piscataway, N.J.

Las semi-IPNs de la invención comprenden también poliolefinas funcionalizadas, es decir, poliolefinas que tienen grupos funcionales químicos adicionales, obtenidas por copolimerización de un monómero olefínico con un monómero funcional o por copolimerización de injerto subsiguiente a la polimerización de la olefina. Típicamente, tales grupos funcionalizados incluyen O, N, S, o P. Dichos grupos reactivos funcionalizados incluyen ácido carboxílico, hidroxilo, amida, nitrilo, o anhídrido de ácido carboxílico. Están disponibles comercialmente muchas poliolefinas funcionalizadas. Por ejemplo, materiales copolimerizados incluyen copolímeros etileno-acetato de vinilo, tales como la serie Elvax™, disponible comercialmente de DuPont Chemicals, Wilmington, Del., la serie Elvamide™ de copolímeros etileno-poliamida, disponible también de DuPont, y Abcite™ 1060WH, un copolímero basado en polietileno que comprende aproximadamente 10% en peso de grupos funcionales ácido carboxílico, disponible comercialmente de Union Carbide Corp., Danbury, Conn. Ejemplos de poliolefinas funcionalizadas copolimerizadas por injerto incluyen polipropileno injertado con anhídrido maleico, tal como la serie Epolene™ de ceras disponibles comercialmente de Eastman Chemical Co., Kingsport, Tenn. y Questron™, disponible comercialmente de Himont U.S.A., Inc., Wilmington, Del.

La presente invención proporciona un proceso para producir una espuma, con inclusión de una espuma microalveolar, que incluye una cantidad de nivel medio de un agente de soplado. Las espumas microalveolares pueden producirse por técnicas de procesamiento de polímeros típicas tales como extrusión, moldeo por inyección y moldeo por soplado. Las espumas exhiben propiedades mecánicas excelentes y pueden conformarse en un amplio intervalo de densidades en numerosos contenedores de transporte de plástico alveolares diferentes. Este proceso se describe en el documento de Patente PCT No. WO 0123462.

La espuma estructural como producto plástico tiene una piel integral y un núcleo alveolar. La combinación de la piel, que es normalmente compacta, es decir, sin huecos o celdillas, y el núcleo alveolar, produce una relación relativamente alta de resistencia a peso. Cuando la espuma estructural se encuentra en la forma de una bandeja, la misma tiene típicamente rigidez para soportar y transportar una carga.

La Patente U.S. No. 3.268.636 y el documento WO 0123462 describen el proceso básico para fabricar artículos estructurales de espuma por fusión de una resina termoplástica e introducir por fuerza la misma en un molde en presencia de un agente de soplado para moldear el artículo. Después de la entrada de la resina fundida en el molde, el agente de soplado transforma la resina en espuma para crear el núcleo alveolar del artículo moldeado. El molde se mantiene a una temperatura inferior a la temperatura de reblandecimiento o de fusión de las resinas a fin de que la rápida solidificación resultante de la resina que entra en contacto con la superficie de la superficie del molde se mantenga suficientemente fluida en el molde para permitir su transformación en espuma por el agente de soplado. Espumas híbridas termoplásticas/termoendurecibles se describen en el documento de patente WO 0123462. Se prepararon espumas utilizando un agente de soplado que se empleó como agente de hinchamiento y plastificante para una matriz de polímero termoplástica y como disolvente que permite que el material termoendurecible se introduzca en la matriz termoplástica.

Puede utilizarse cualquiera de una gran diversidad de agentes de soplado físicos y químicos conocidos por quienes poseen experiencia ordinaria en la técnica tales como hidrocarburos, clorofluorocarbonos, nitrógeno, dióxido de carbono y análogos en conexión con esta realización de la invención. Los agentes de soplado que se encuentran en el estado de fluido supercrítico en un extrusor son especialmente preferidos, en particular dióxido de carbono supercrítico y nitrógeno supercrítico. Éstos se describen en el documento de patente PCT WO 0123462.

Las espumas microalveolares tienen tamaños de celdilla menores y densidades de celdilla mayores que las espumas de polímero convencionales. Típicamente, las espumas microalveolares se definen por tener tamaños medios de celdilla menores que 100 micrómetros y una densidad de celdillas mayor que 10^{6} celdillas/cm^{3} de plástico sólido. En un proceso continuo típico para formación de espuma microalveolar (v.g., extrusión), la presión sobre una solución monofásica de agente de soplado y polímero se hace descender rápidamente para formar núcleos en las celdillas.

Debe entenderse que la formulación y el proceso arriba descritos no son limitantes. Pueden hacerse modificaciones, bien conocidas en la técnica, para la formulación y el proceso en diversas realizaciones de la invención.

Pueden añadirse también diversos adyuvantes a las composiciones de la invención para alterar las características físicas del semi-IPN curado. Incluidos entre los adyuvantes útiles se encuentran agentes tixotrópicos tales como sílice de combustión; colorantes y pigmentos para intensificar los tonos de color tales como óxido férrico, negro de carbono y dióxido de titanio; cargas tales como mica, sílice, wollastonita acicular, carbonato de calcio, sulfato de magnesio y sulfato de calcio; arcillas tales como bentonita; perlas y burbujas de vidrio, materiales reforzantes tales como telas unidireccionales tejidas y no tejidas de fibras orgánicas e inorgánicas tales como poliéster, poliimida, fibras de vidrio, poliamidas tales como poli(p-fenileno-tereftalamida), fibras de carbono, y fibras cerámicas, estabilizadores UV, antioxidantes, y mildiucidas. Pueden utilizarse cantidades hasta aproximadamente 200 partes de adyuvante por 100 partes de composición poliolefina-epoxi.

Más particularmente, se ha encontrado deseable utilizar ciertos polifosfatos de amonio como agente resistente al fuego para las resinas semi-IPN de las composiciones de la presente invención. Son también adecuados como aditivos agentes resistentes al fuego para esta invención compuestos que contienen enlaces fósforo-nitrógeno, tales como cloruro fosfonitrílico, éster-amidas de fósforo, amidas de ácido fosfórico, óxido de tris(aziridinil)-fosfina, fosfatos cíclicos, o cloruro de tetraquis(hidroximetil)-fosfonio. Estos aditivos resistentes al fuego están disponibles
comercialmente.

Las semi-IPNs de la presente invención proporcionan sinérgicamente la posibilidad de añadir agentes resistentes al fuego, dado que muchos agentes resistentes al fuego no pueden sobrepasar 204ºC sin activación. Las temperaturas de proceso en la técnica pueden ser tan altas como 260ºC o más. La reducción de viscosidad permite temperaturas de procesamiento reducidas, lo cual hace posible a su vez la incorporación de aditivos resistentes al fuego. Las formulaciones semi-IPN mejoran la resistencia al fuego de tal modo que se requieren cantidades menores de aditivos resistentes al fuego. Esto evita la pérdida de propiedades y los costes añadidos de materias primas costosas.

El agente resistente al fuego puede estar presente en al menos la cantidad mínima necesaria para impartir cierto grado de retardo de la llama a la composición a fin de cumplir con los requerimientos del protocolo UL 2335 para bandejas. La cantidad particular variará, dependiendo del peso molecular del fosfato orgánico, la cantidad de la resina inflamable presente y posiblemente otros ingredientes normalmente inflamables, que pueden incluirse también en la composición.

Pueden incluirse preferiblemente aditivos mejoradores de la eficiencia en una cantidad de 0 a 70 partes en peso de la composición total. Muy preferiblemente, pueden añadirse agentes resistentes al fuego en una cantidad de 0-25 partes en peso, cargas (particuladas y fibrosas) en cantidad de 0-20 partes en peso, agentes espumantes o de soplado (químicos y físicos) en cantidad de 0-5 partes en peso, y otros (colorantes, estabilizadores UV, etc.) en cantidad de 0-5 partes en peso, basados todos ellos en 100 partes en peso de la composición total. Las cargas en las espumas de polímero se añaden típicamente en cantidades de al menos 20 partes en peso de material polímero, y en muchos casos más de 30 partes en peso, basadas en la composición total, para reforzar la espuma de polímero.

El curado térmico y fotoquímico del componente epoxi puede producirse antes y/o después de la fabricación del contenedor. Antes de la fabricación del contenedor, el curado puede tener lugar en el extrusor durante la preparación de la composición del epóxido con poliolefina y aditivos o durante el proceso de moldeo por inyección para fabricar el contenedor. El curado fotoquímico requiere pre-irradiación de la mezcla con radiación tal como UV o luz visible. La preparación de la composición y las condiciones de moldeo deben elegirse de tal manera que no tenga lugar un curado significativo antes de la fabricación del contenedor dado que esto planteará problemas de procesamiento y limpieza del equipo. El curado del componente epóxido después de la fabricación del contenedor puede tener lugar a una temperatura constante en un horno o autoclave. La temperatura de curado post-fabricación debería seleccionarse de tal modo que se obtenga un alto grado de curado mientras se mantiene la forma del contenedor. Asimismo, debería proporcionarse un tiempo de curado suficiente. Para contenedores gruesos, se prefiere el curado térmico al fotocurado durante la etapa de curado post-fabricación.

Los contenedores de transporte de plástico, con inclusión de las bandejas, de la presente invención pueden tener una diversidad de formas y construcciones, como se conoce en la técnica. Cualquiera de las construcciones y los procesos convencionales de conformación de plásticos conocidos en la técnica (por ejemplo, las Patentes U.S. Núms. 4.597.338, 6.006.677, 3.938.448, 4.316.419, 4.879.956, 4.843.976, 4.550.830, 4.427.476 y 4.428.306) pueden utilizarse con las formulaciones, materiales e innovaciones de esta invención. Los contenedores de la presente invención pueden producirse por una diversidad de técnicas de procesamiento en fusión tales como moldeo por inyección, termoconformación, extrusión, co-extrusión, etcétera. Aquéllos pueden producirse en una sola pieza o en una pluralidad de piezas que pueden cerrarse por estampación, fusionarse, o fijarse unas a otras o de cualquier otro modo.

Un diseño típico para un contenedor de transporte de plástico de la presente invención se muestra en la Fig. 1, en la cual la bandeja de plástico 10 tiene un diseño de cubierta expuesta de acuerdo con una realización preferida y que comprende dos miembros horizontales moldeados por separado que incluyen una cubierta superior 4 y una cubierta inferior 2. Preferiblemente, el contenedor comprende una formulación semi-IPN y cumple los requerimientos de UL 2335. Asimismo, se incluyen en la invención bandejas que tienen diseños de cubierta cerrada.

Las cubiertas superior e inferior (4 y 2) tienen superficies sólidas que están interrumpidas por una serie de orificios 6 de cualquier tamaño o dimensión adecuados, y que reducen el peso de las cubiertas y permiten el drenaje en el supuesto de que la bandeja llegue a mojarse.

Cuatro soportes de esquina 8 se proyectan hacia arriba desde la cubierta inferior 2 en las esquinas de la misma. Cuatro soportes intermedios 12 se proyectan hacia arriba desde la cubierta inferior 2. Un soporte central (no representado) se proyecta hacia arriba desde el centro de la cubierta inferior 2. Cada soporte es preferiblemente hueco.

Las resinas sintéticas utilizadas para formar la bandeja pueden tener un acabado más bien resbaladizo cuando la bandeja es nueva. Esto es indeseable en ciertas áreas, a saber, la parte superior de la cubierta superior 4, la parte inferior de la cubierta inferior 2, y el lado inferior de la cubierta superior 4 en las regiones comprendidas entre los soportes, que pueden apoyarse sobre las horquillas de un elevador de horquilla.

De acuerdo con la invención, cualquiera de las superficies de la bandeja puede estar provista de material de fricción, que comprende, por ejemplo, tiras de inserción-moldeo de materiales de fricción superficiales 14, preferiblemente un polímero termoplástico (aunque puede utilizarse también un polímero termoendurecible) tal como un copolímero etileno/ácido metacrílico reticulado iónicamente (v.g., Surlyn™, disponible de DuPont, Wilmington, DE) que tiene partículas de cuarzo, material cerámico, u otras partículas minerales incrustadas parcialmente o al descubierto en o sobre la superficie del polímero. El material de fricción puede comprender un agente anti-resbalamiento inorgánico u orgánico que proporciona a la superficie protegida del contenedor un coeficiente de fricción estática comprendido en el intervalo de 0,60 a 1,20, v.g., materiales inorgánicos que incluyen óxidos inorgánicos tales como sílice o alúmina, materiales cerámicos, u otras partículas minerales, así como materiales orgánicos tales como perlas de polímero abrasivas, todos los cuales pueden estratificarse en el molde, o que pueden aplicarse o adherirse uniformemente, o de una manera aleatoria o conforme a una plantilla. Preferiblemente, las partículas del agente anti-resbalamiento están exentas de caucho, debido a que el coeficiente de fricción del caucho tiende a disminuir en presencia de aceites y humedad, y a medida que el caucho se endurece (por el envejecimiento y las temperaturas bajas). El polímero del material de fricción tiene preferiblemente una composición diferente del de la bandeja o el contenedor.

Las inserciones de fricción pueden ser, por ejemplo, partículas o fibras de fricción incorporadas en o sobre una superficie de polímero, superficies de polímero microrreplicadas o embutidas, partículas o fibras impregnadas en una tela, etcétera. Las inserciones de fricción resuelven los problemas de resbalamiento por controlar el coeficiente de fricción de la superficie de los contenedores de transporte de plástico. Uno de los mayores obstáculos para el uso de las bandejas de plástico y otros contenedores de transporte es su bajo coeficiente de fricción. Es sabido que las cargas pueden caerse de las bandejas, las bandejas pueden caerse de las carretillas de horquilla elevadora y las pilas de bandejas pueden volcarse. La temperatura, la humedad, los requerimientos de durabilidad, y la necesidad de aptitud de reciclo han dificultado los esfuerzos para resolver por completo estos problemas. Esta invención proporciona la posibilidad de incluir superficies de fricción diseñadas para los contenedores implicados, en las zonas de los contenedores que presentan problemas; proporciona la posibilidad de reciclar los contenedores, y proporciona también la aptitud de incorporar el material de fricción en la fabricación del contenedor de plástico propiamente dicho. Los aditivos para la inserción de fricción pueden incluir gránulos que contienen propiedades antimicrobianas.

Se requiere compatibilidad de los materiales y el proceso así como reciclabilidad en las construcciones. La superficie de fricción resiste deseablemente la fusión y la pérdida de su coeficiente de fricción durante el procesamiento. La fusión puede ser suficiente para promover la unión pero sin cubrir las superficies texturizadas expuestas del material de fricción. Las formulaciones de contenedores semi-IPN proporcionan de modo sinérgico presiones y temperaturas reducidas que minimizan la pérdida de fricción. La superficie de fricción es deseablemente compatible con el contenedor de plástico de tal modo que la misma puede unirse al contenedor o preferiblemente estratificarse al mismo en el molde y reciclarse junto con el contenedor. Las formulaciones semi-IPN proporcionan de modo sinérgico mejor susceptibilidad de unión por aumento de la energía superficial. Las formulaciones semi-IPN unen de modo sinérgico los materiales de fricción reciclables en la matriz de material compuesto de resina de los contenedores sin adhesión de adhesivo alguno. Deseablemente, la superficie de fricción no deteriora las herramientas. En una realización preferida, las partículas pueden ser gránulos redondeados que son menos abrasivos (tales como arena lavada). Las partículas o gránulos de fricción tienen preferiblemente una forma y una dureza que minimizan el deterioro de las herramientas y pueden ser eliminadas fácilmente por filtración durante el reciclado. En otra realización preferida, la superficie de fricción puede cubrirse antes de insertar la pieza moldeada para proteger las herramientas. Los métodos de recubrimiento incluyen, pero sin carácter limitante, cinta de enmascaramiento, cintas de lámina delgada de aluminio, cintas de espuma, y recubrimientos solubles en agua. Partículas de fricción útiles tienen un tamaño medio de aproximadamente 5 a 6550 micrómetros o más (correspondiente a las mallas de Grado American National Standards Institute (ANSI) de aproximadamente 900 a 3), preferiblemente 50 a 5000 micrómetros, más preferiblemente 100 a 500 micrómetros. Ejemplos de partículas de fricción útiles incluyen óxido de aluminio fundido (con inclusión de alúmina-óxido de circonio fundidos), óxido de aluminio cerámico, óxido de aluminio, carburo de silicio (con inclusión de carburo de silicio crudo), óxido de silicio, granate, diamante, nitruro de boro cúbico, carburo de boro, óxido crómico, dióxido de cerio, escoria de carbón, cuarzo, esferas cerámicas, y combinaciones de los mismos. Ejemplos de partículas que no sólo proporcionan fricción sino que proporcionan también reflectividad son partículas de vidrio y partículas cerámicas tales como perlas y burbujas. Las partículas de este tipo que tienen un diámetro de aproximadamente 30 a 850 micrómetros son particularmente útiles. Para producir un material conductor, pueden incorporarse partículas de metal, negro de carbono, grafito, o análogos y utilizarse por sus propiedades antiestáticas o disipadoras de la electricidad estática.

Partículas termoplásticas y termoendurecibles, por ejemplo de poliéster y nailon, así como de melamina-formaldehído y fenol-formaldehído, pueden utilizarse también como las partículas de fricción, pero debe tenerse cuidado de evitar condiciones de procesamiento tales como temperaturas elevadas que podrían fundir o degradar estas partículas. Estas partículas de polímero pueden incluir cargas tales como grafito o negro de carbono o cualesquiera otras cargas.

Las partículas de fricción útiles en la presente invención pueden ser irregulares o estar conformadas de modo preciso. Las partículas de forma irregular se fabrican, por ejemplo, por trituración del material precursor. Ejemplos de partículas conformadas incluyen varillas (que tienen cualquier área de sección transversal adecuada), pirámides, y partículas labradas finamente que tienen caras poligonales. Partículas conformadas y métodos de fabricación de las mismas se describen, por ejemplo, en las Patentes U.S. Núms. 5.090.968 y 5.201.916. Las perlas esféricas de vidrio o de polímeros pueden ser partículas de fricción útiles y se han utilizado para aplicaciones de marcación de calzadas. Las partículas de polímero pueden ser de cualquier forma, sea irregular o conformada (por ejemplo, cubos, esferas, discos, etc.).

Las partículas de fricción utilizadas en la presente invención pueden encontrarse en forma de un aglomerado, es decir, partículas múltiples unidas entre sí para formar un aglomerado. Aglomerados abrasivos útiles se describen adicionalmente en las Patentes U.S. Núms. 4.311.489, 4.652.275, 4.799.939, 5.039.311, y 5.500.273.

Se contempla también aplicar un recubrimiento superficial sobre las partículas de fricción. Los recubrimientos superficiales pueden utilizarse para aumentar la adhesión del polímero del material de fricción a la partícula, alterar las características de fricción de las partículas, o para otros propósitos. Ejemplos de recubrimientos superficiales útiles sobre partículas abrasivas se exponen, por ejemplo, en las Patentes U.S. Núms. 4.997.461, 5.011.508, 5.131.926, 5.213.591 y 5.474.583. Agentes de acoplamiento tales como silanos, titanatos, y circonatos son recubrimientos comunes utilizados sobre partículas para aumentar su adhesión a materiales orgánicos, y son útiles en la presente invención. Un agente de acoplamiento particularmente útil es 3-aminopropil-trimetoxisilano (un silano bajo la designación de marca comercial "A-1100" de Union Carbide Corp., Danbury, CT).

Esta invención proporciona un método eficaz en costes para incrustar superficies de fricción en contenedores de plástico a fin de proporcionar una superficie de fricción y/o protectora de diseño. En una realización preferida, el material de fricción puede comprender una película o sustrato que incluye partículas de fricción impregnadas en un polímero similar al del contenedor de plástico a fin de que el material de fricción pueda unirse después térmicamente al contenedor de plástico. Las partículas sobresalen de la superficie a fin de proporcionar las propiedades de fricción deseadas a la misma. El sustrato impregnado con las partículas puede formarse o producirse por numerosos métodos, con inclusión de los descritos en las Patentes U.S. Núms. 6.024.824 y 5.152.917.

Otros materiales de fricción adecuados incluyen telas impregnadas con partículas descritas en las Patentes U.S. Núms. 6.024.824 y 6.258.201, telas microrreplicadas descritas en las Patentes U.S. Núms. 5.897.930 y 5.152.917 y en la publicación PCT WO 0064296.

Alternativamente, la superficie de fricción puede estar constituida por superficies microrreplicadas curadas como las reseñadas en el documento WO 0064296. Sin embargo, el material de fricción tiene preferiblemente una composición distinta del contenedor de plástico. El contenedor de plástico con el material de fricción incrustado o fijado a las superficies deseadas puede formarse o producirse por numerosos métodos que incluyen moldeo por inyección del estratificado en el molde, moldeo por compresión, moldeo por soplado, apilamiento térmico, y termoconformación.

En una realización preferida de la invención, una película o cinta anti-resbalamiento puede estratificarse a una bandeja de plástico. La bandeja está hecha preferiblemente de poliolefina debido a que dicho material es económico. Sin embargo, las poliolefinas son normalmente difíciles de fijar los objetos debido a su baja energía superficial. Las mezclas de polímeros que contienen poliolefina de la presente invención proporcionan adhesión mejorada (debido a su energía superficial incrementada), procesabilidad mejorada debido a su viscosidad menor que la de la poliolefina base sola, y retardo inherente del fuego. Preferiblemente, el polímero del metal de fricción se selecciona de tal manera que tenga una composición que sea susceptible de pegarse bien al polímero de la bandeja (por ejemplo, la película puede estar hecha de SURLYN™), y que por consiguiente no requiera la incorporación de un adhesivo en su cara posterior para conseguir la estratificación. Dicha estratificación sin adhesivos se conoce también como estratificación "en el molde". La composición de película se elige también de tal modo que la misma retenga eficazmente las partículas anti-resbalamientos sin dejar que las mismas lleguen a desprenderse o a enterrarse cuando se fabrica la película, durante la estratificación en el molde, o durante el uso de la bandeja. Polímeros útiles en el material de fricción incluyen, pero sin carácter limitante, un material termoplástico, termoplástico-elastómero, termoendurecible, o combinaciones de los mismos. Si se trata de combinaciones, se prefiere que la mezcla sea homogénea. No obstante, en algunos casos puede ser preferible que la hoja de material polímero que comprende el material de fricción tenga áreas de material diferente, dependiendo de las propiedades deseadas. Preferiblemente, la hoja de polímero es un elastómero o un termoplástico-elastómero. Materiales termoplásticos adecuados incluyen polietileno, poliésteres, poliestirenos, policarbonatos, polipropileno, poliamidas, poliuretanos, poli(cloruro de vinilo), nailons, poli-alfa-olefinas, olefinas funcionalizadas, y combinaciones de los mismos. Materiales polímeros termoplásticos particularmente útiles incluyen SURLYN™, un copolímero etileno/ácido metacrílico reticulado iónicamente, NUCREL™, un copolímero etileno-ácido (disponibles ambos de DuPont, Wilmington, DE), y polipropileno (disponible por ejemplo como 3365™ de Fina Inc., Dallas, TX). Ejemplos de materiales termoendurecibles ademados incluyen resinas fenólicas, cauchos, acrilatos, ésteres vinílicos, poliésteres insaturados, y epóxidos.

Preferiblemente, las superficies de fricción no se tratan con un agente antimicrobiano antes del moldeo de la bandeja. Alternativamente, la superficie de fricción puede estratificarse a una película antimicrobiana, o puede incorporarse un agente antimicrobiano en todo el cuerpo de la bandeja. El aditivo antimicrobiano seleccionado es con preferencia esencialmente insoluble en agua para prevenir cualquier lixiviación del compuesto durante el uso. En el uso, el agente antimicrobiano migra a través del material polímero hacia la superficie expuesta del mismo desde las zonas amorfas del polímero hasta que se alcanza el equilibrio de la presión de vapor interna. Si la sustancia antimicrobiana en la superficie de la bandeja o la superficie de fricción se elimina por fricción, u otros medios, el agente antimicrobiano se desplaza hacia la superficie hasta que la presión de vapor interna del agente alcanza una vez más el equilibrio.

Los agentes antimicrobianos tales como mildiucidas, antisépticos, desinfectantes, higienizadores, germicidas, algicidas, limicidas, agentes antiensuciamiento, o conservantes se emplean típicamente para eliminar microbios de un área y prevenir su recurrencia. El uso de antimicrobianos en el control o la prevención del crecimiento microbiano requiere un contacto efectivo entre el agente antimicrobiano y el microbio. Un problema en la consecución de un control efectivo y de larga duración del crecimiento microbiano ha sido la facilidad con la cual las composiciones antimicrobianas disponibles comercialmente pueden ser lavadas de la mayoría de los sustratos por la aplicación de volúmenes moderados de agua. En los ambientes húmedos tales como una preparación alimentaria, por ejemplo, las bandejas experimentan a menudo la exposición diaria a volúmenes importantes de agua. Esta exposición diaria al agua lava los antimicrobianos convencionales de las superficies a las cuales se aplican los mismos, requiriendo una reaplicación frecuente para retener un nivel deseado de acción antimicrobiana. En el caso de la presente invención, la adición de compuestos epoxídicos mejora la química superficial de las superficies de baja energía superficial tales como poliolefinas y hace posible que los agentes antimicrobianos permanezcan sobre un sustrato durante un período de tiempo prolongado haciendo innecesaria la reaplicación frecuente.

Un aditivo antimicrobiano puede incorporarse en forma de concentrado de resina en las zonas amorfas de la estructura molecular del polímero a partir del cual se moldean por inyección los contenedores, incorporando de este modo el agente antimicrobiano en el contenedor. El método preferido de asociación del agente antimicrobiano con una bandeja consiste en incorporar el agente antimicrobiano en una carga madre sintética de polímero antes de la formación del cuerpo de la bandeja.

En la forma más básica de la presente invención, la bandeja puede incluir un agente antimicrobiano de amplio espectro asociado con ella para inhibir el crecimiento de bacterias, hongos, virus y otros gérmenes patógenos. La bandeja puede tener una cubierta superior con un diseño de cubierta expuesta, una pluralidad de superficies de fricción de polímero fijadas a la bandeja, y un agente antimicrobiano asociado íntegramente con la bandeja. Preferiblemente, se asocia o incorpora un agente antimicrobiano en el material polímero del que está hecha la bandeja. De este modo, se incorpora en ella una cantidad eficaz de una sustancia antimicrobiana (v.g., 5-cloro-2-(2,4-diclorofenoxi)fenol). Los niveles de ingredientes activos o sustancia antimicrobiana están comprendidos preferiblemente entre 1000 y 5000 partes por millón (ppm) en peso. Estos niveles pueden ser sustancialmente mayores que los que serían necesarios en caso contrario para la eficacia antimicrobiana a fin de mejorar la migración desde el cuerpo de la bandeja hasta las superficies de fricción.

La bandeja que tiene el agente antimicrobiano incorporado en ella presenta una resistencia incrementada al crecimiento de hongos, levaduras, virus y bacterias gram-positivas y gram-negativas que incluyen S. aureus, E. coli, K. Pneumoniae, y Salmonella. La sustancia antimicrobiana, que es no tóxica y está exenta de metales pesados, puede ser un fenol clorado (v.g., 5-cloro-2-(2,4-diclorofenoxi)fenol). Un agente antimicrobiano alternativo es hidrocloruro de polihexametileno-biguanida (PHMB). Otros compuestos químicos que tienen características antimicrobianas conocidas pueden utilizarse también en la presente invención.

En una realización preferida, puede incorporarse 5-cloro-2-(2,4-diclorofenoxi)fenol en forma concentrada en resina en las zonas amorfas de los polímeros a partir de los cuales pueden moldearse por inyección las bandejas. Materiales polímeros utilizados para el material de fricción son preferiblemente un ionómero, tal como Surlyn™. Más preferiblemente, el material de fricción es Surlyn 1705. El Surlyn utilizado para producir la fricción es un material que no se presta fácilmente a la incorporación de agentes antimicrobianos en él, debido a las altas temperaturas asociadas con la producción y conformación de Surlyn y los gránulos abrasivos. En una realización preferida de la presente invención, los agentes antimicrobianos pueden incorporarse en el cuerpo de la bandeja y migrar al material de fricción. El agente antimicrobiano incorporado en el cuerpo de la bandeja se caracteriza porque dicho agente se desplaza desde las áreas de concentraciones altas de agente a las de concentraciones bajas de agente. El aditivo antimicrobiano seleccionado puede ser esencialmente insoluble en agua, lo cual puede impedir cualquier lixiviación del compuesto durante el uso del mismo.

Por control de la cantidad de agente antimicrobiano incorporado en el cuerpo de la bandeja, se consigue la migración del agente antimicrobiano desde el cuerpo de la bandeja hacia el material de fricción en tanto que se mantiene la estructura integral del cuerpo de la bandeja. Sorprendentemente, incluso cuando se utilizan materiales polímeros diferentes para las superficies de fricción y el cuerpo de la bandeja, el agente antimicrobiano seleccionado migra a través de la interfase entre el cuerpo de la bandeja y la superficie de fricción hacia la superficie de fricción cuando se incorpora utilizando el método descrito en esta memoria. La incorporación de una cantidad apropiada de agente antimicrobiano en el cuerpo de la bandeja es importante. Concentraciones altas de agente antimicrobiano incorporadas en la bandeja pueden dar como resultado la degradación de las propiedades físicas del polímero que compone el cuerpo de la bandeja. Concentraciones bajas de agente antimicrobiano incorporadas en la bandeja minimizan la migración del agente antimicrobiano hacia el material de fricción. El intervalo apropiado de concentración del agente antimicrobiano en el cuerpo de la bandeja se selecciona con cuidado para proporcionar eficazmente una protección antimicrobiana no tóxica a la bandeja sin sacrificar las propiedades físicas deseables del polímero utilizado para formar el cuerpo de la bandeja.

La incorporación del agente antimicrobiano en el polímero durante la fabricación de la bandeja requiere cuidado debido a las altas temperaturas y los parámetros físicos variables implicados. Los agentes antimicrobianos orgánicos tienen típicamente un punto de vaporización menor que las temperaturas implicadas durante la fabricación del polímero. Por ejemplo, el 5-cloro-2-(2,4-diclorofenoxi)fenol tiene un intervalo de fase líquida desde aproximadamente 57ºC a aproximadamente 74ºC y un punto de vaporización de aproximadamente 204ºC, en tanto que las temperaturas asociadas con la conformación del plástico son típicamente superiores a 204ºC. Si el agente antimicrobiano se introdujera en el polímero durante la fabricación, el agente se vaporizaría típicamente y no quedaría incorporado en el polímero. Alternativamente, el agente antimicrobiano podría reticularse con el polímero. La reticulación del agente antimicrobiano con el polímero es indeseable debido a que pueden degradarse las propiedades físicas del polímero. Adicionalmente, la reticulación impide la migración del agente antimicrobiano a través del polímero del cuerpo de la bandeja y eventualmente hasta las superficies de fricción a través de la interfase del cuerpo de la bandeja. El agente antimicrobiano en forma de pelets concentrados puede añadirse como un componente a la mezcla que comprende el material polímero sintético en una relación que dé como resultado una concentración final de ingrediente activo comprendida entre aproximadamente 0,005 partes y aproximadamente 2,0 partes en peso. El agente biocida o biostático antimicrobiano activo comprende de modo preferible desde aproximadamente 0,15 partes a aproximadamente 0,25 partes en peso del polímero sintético en el cual se incorpora el agente. La formulación semi-IPN proporciona de modo sinérgico la posibilidad de reducir las temperaturas durante la fabricación o la producción de tal modo que los biocidas pueden incorporarse en el contenedor de transporte de plástico.

Por combinación de pelets del agente antimicrobiano procedentes de una producción de mezcla madre con otros pelets de polímero, el polímero resultante en el cuerpo de la bandeja que se forma tiene una concentración conocida de agente antimicrobiano. Se prefiere un intervalo que va desde aproximadamente 0,1 partes a aproximadamente 0,5 partes en peso de agente antimicrobiano en el polímero resultante. El intervalo preferible de agente antimicrobiano incorporado en el polímero es de aproximadamente 0,15 partes a 0,25 partes en peso, basado en el peso de la composición total. Debido a la encapsulación del agente antimicrobiano en forma de pelets, el agente antimicrobiano puede sobrevivir al proceso de calentamiento y puede incorporarse en las zonas amorfas del polímero. Las características del agente antimicrobiano permiten que el agente migre a través del polímero hasta la superficie del cuerpo de la bandeja desde las zonas amorfas hasta que se alcanza el equilibrio de presión de vapor interna del agente. A medida que el agente antimicrobiano existente en la superficie de la bandeja se elimina por fricción u otros medios, más agente antimicrobiano se desplazará a la superficie hasta que la presión de vapor interna del agente se encuentra una vez más en equilibrio. Normalmente el agente antimicrobiano funde a aproximadamente 66ºC, y pierde sus propiedades biocidas a temperaturas altas.

La presente invención proporciona composiciones antimicrobianas de base acuosa susceptibles de aplicación como recubrimiento, que pueden aplicarse a un contenedor de plástico adecuado para proporcionar protección de larga duración contra el crecimiento de cualquiera de una diversidad de microbios tales como moho, mildiu, algas, hongos, etcétera. Las composiciones antimicrobianas de la invención se pueden aplicar como un líquido sobre un contenedor de plástico y, una vez secadas, formarán recubrimientos de polímero protectores y adherentes que liberan lentamente biocida al sustrato circundante durante períodos de tiempo prolongados. Los recubrimientos de polímero de la invención pueden separarse fácilmente del sustrato (v.g., por lavado alcalino) pero son capaces de permanecer sobre el sustrato incluso después de exposición a lavado importante e incluso continuo con agua caliente durante períodos de tiempo prolongados. La formulación semi-IPN proporciona sinérgicamente la aptitud para aumentar la energía superficial de tal modo que pueden aplicarse eficazmente los biocidas como recubrimiento sobre los contenedores de transporte de plástico.

Los mildiucidas son conocidos en la técnica y se describen en la Patente U.S. No. 5.585.407.

Debe entenderse que las composiciones y los procesos arriba descritos no son limitantes. Pueden hacerse modificaciones en cuanto a la formulación y el proceso en diversas realizaciones de la invención.

Debe entenderse que cualesquiera de las realizaciones arriba descritas pueden combinarse convenientemente entre sí. La presente invención da a conocer la incorporación simultánea, utilizando gases inertes, de monómeros termoendurecibles en termoplásticos y su transformación en espuma. Estos monómeros pueden reticularse en cualquier momento durante el procesamiento o posteriormente, para mejorar las propiedades de la estructura convertida en espuma, actuando el material termoplástico como la fase continua o matriz. Los autores de la invención han encontrado que es ventajoso el uso de agentes de soplado físicos susceptibles de descomponerse térmicamente y orgánicos en algunos sistemas termoplástico/termoendurecibles. Otros efectos o propiedades deseables encontrados son el refuerzo de la espuma con monómeros reticulados, la miscibilidad incrementada del monómero en la matriz, el efecto de microencapsulación observado y la compatibilidad superficial incrementada con otras espumas, capas de piel, adhesivos, revestimientos o sustratos. Estas espumas termoplásticas/termo-endurecibles pueden ser ventajosas tanto en estado curado como en estado sin curar.

Objetos y ventajas de esta invención se ilustran adicionalmente por los ejemplos que siguen, pero los materiales particulares y las cantidades de los mismos citadas en estos ejemplos, así como otras condiciones y detalles, no deben interpretarse como indebidamente limitantes de la presente invención.

Efecto del componente epoxi sobre el comportamiento viscosidad de cizallamiento - Tasa de cizallamiento

Los datos reológicos que se muestran a continuación en la Tabla 1 se obtuvieron utilizando un reómetro capilar Instron (Instron Corp., Canton, MA) para demostrar la influencia del material epoxídico sin curar sobre la viscosidad. El capilar tenía una longitud de 2,032 centímetros y un diámetro de 0,055 centímetros con una relación de dimensiones de la boquilla L/D de 37. El experimento se condujo a 195ºC a velocidades de variaban desde 0,127 centímetros por minuto a 20,32 centímetros por minuto. Los datos se corrigieron utilizando el factor de corrección de Rabinowitsch para tener en cuenta el gradiente de velocidad en la pared de la boquilla para fluidos no newtonianos. No se tuvo en cuenta un efecto de entrada en la boquilla (corrección de Bagley). Este efecto era insignificante debido a la gran relación de dimensiones de la boquilla.

TABLA 1 Datos de intensidad de cizallamiento - Viscosidad de cizallamiento

1

La Tabla 1 muestra que en la región de intensidad de cizallamiento 100-1000 s^{-1}, que se encuentra normalmente durante la composición de termoplásticos por extrusión, la adición del componente epoxi reducía la viscosidad de cizallamiento de la poliolefina (PP1). Así pues, una de las ventajas de procesamiento de las presentes formulaciones de bandejas era la disminución de viscosidad durante la preparación de la composición en un equipo estándar de mezcladura tal como los extrusores de tornillo. La reducción de la viscosidad hacia posible la incorporación de aditivos tales como agentes resistentes al fuego, cargas, agentes de soplado, etc. a temperaturas reducidas, lo cual puede reducir tanto los costes de procesamiento de los materiales como los de energía.

Proceso para moldeo por inyección de composiciones polímeras curables

Se utilizó una máquina de moldeo por inyección (Engel, Guelph, Ontario, Canadá) para fabricar especímenes de placas, barras, y discos para medidas de las propiedades mecánicas. La máquina de moldeo por inyección incluía una prensa de 136 toneladas métricas (máquina de moldeo) con una unidad de inyección de 30 mm junto con controladores de la temperatura del molde Sterlco (Sterling, Inc., Milwaukee, WI) y un molde con cavidades múltiples. El molde tenía un sistema de suministro de masa fundida con canal frío. Se utilizaron para todas las muestras condiciones de procesamiento estándar. La temperatura media de la masa fundida se ajustó a 199ºC, mientras que los puntos de ajuste de temperatura del barril eran 199ºC, 199ºC, 199ºC, y 177ºC en la zona posterior. El tamaño de la granalla se ajustó a 57,9 mm. La velocidad de inyección se ajustó a 100 milímetros por segundo con conmutación para retener en posición a 8 milímetros. La presión de llenado resultante se registró a 3,31 x 10^{6} kilogramos por metro y por segundo, presión hidráulica. La presión de retención (hidráulica) se ajustó a 1,38 x 10^{6} kilogramos por metro y por segundo. El tiempo de retención se ajustó a 3,0 segundos con un tiempo de enfriamiento del molde de 30 segundos. El tiempo de llenado transcurrido se registró a 0,61 segundos. La contrapresión se ajustó a 3,45 x 10^{5} kilogramos por metro y por segundo con la velocidad del tornillo ajustada a 40 por ciento de la velocidad del sistema. El valor medio del tiempo de recuperación del tornillo era 15,6 segundos. El tiempo de ciclo total se registró a 41,5 segundos.

Ejemplos

Ejemplos 1-7 y Ejemplos Comparativos C1 y C2

Formulación de composiciones de polímero curables

Se prepararon composiciones de polímero curables para bandejas y contenedores en un extrusor de tornillos gemelos co-rotativos de 33 mm (Sterling Extruder Corporation, Plainfield, New Jersey) utilizando los componentes y cantidades (partes en peso) que se muestran en la Tabla 2. El extrusor tenía una relación de longitud a diámetro (L/D) de 24:1, aberturas de alimentación múltiples, y era capaz de preparar composiciones de plásticos/aditivos en la forma de pelets y polvos y salida en forma de cordones de película o pelets en un solo paso. Se utilizaron dos alimentadores volumétricos (Accurate Dry Materials Feeders, Whitewater, Wisconsin) para alimentar los aditivos al extrusor. Los líquidos tales como el líquido epoxi sin curar se alimentaron por separado por medio de una bomba de velocidad variable (Zenith Pumps, Sanford, North Carolina). El intervalo de temperatura de la preparación de la composición desde la tolva a la boquilla era 50ºC a 200ºC. La velocidad del tornillo era 250 revoluciones por minuto. La capacidad de producción era 5897 gramos por hora. El material extruido que salía de la boquilla se redujo a pelets y se secó durante varios días a la temperatura ambiente.

TABLA 2 Composiciones de polímero

2

La Tabla 2 anterior muestra composiciones de contenedores plásticos típicas en partes en peso. La información de materiales detallada se da a continuación:

PP1 (en forma de pelets): copolímero aleatorio propileno-etileno que tiene un contenido bajo de etileno (disponible como ESCORENE™ PP7033N de ExxonMobil Chemical, Houston, TX)

PP2 (en forma de pelets): copolímero aleatorio propileno-etileno que tiene un contenido alto de etileno (disponible como ESCORENE™ PP7032N de ExxonMobil Chemical, Houston, TX)

Epoxi (en forma líquida): Glicidil-éter sin curar de bisfenol-A (disponible como EPON™ 828 de Shell Chemicals, Houston, TX)

FR (en forma de polvo): Agente resistente al fuego basado en nitrógeno/fósforo (disponible como EXOLIT™ AP750 de Clariant, Charlotte, NC)

MPP (en forma de pelets): polipropileno martillado (disponible como EPOLENE™ G3003 de Eastman Chemicals, Kingsport, TN)

Carga (en forma de polvo): mica (aluminosilicato) que tiene un tamaño medio de partícula de 5 micrómetros (disponible de Micro-Lite, Inc., Chanute, Kansas)

BA (en forma de pelets): agente de soplado de azodi carbonamida en base de polietileno (30% en peso), disponible de Ampacet, Cincinnati, OH).

Baja: Activación del agente de soplado (BA) a la temperatura ambiente (200ºC)

Alta: Activación de BA a la temperatura alta (220ºC)

* El agente de curado para el epóxido era sal hexafluoroantimoniato de triarilsulfonio activada por radiación (disponible como SarCat™ SR1010 de Sartomer Company, Exton, PA), excepto para el Ejemplo 7, en el cual el agente de curado era diciandiamida activada térmicamente (DiCy™, disponible de Air Products and Chemicals, Allentown, PA).

Ejemplos 8-14 y Ejemplos Comparativos C3 y C4

Evaluaciones de expansión y contracción térmicas

Se prepararon especímenes moldeados de acuerdo con el proceso de moldeo por inyección anterior utilizando las composiciones de la Tabla 2 y se evaluaron respecto a expansión y contracción térmicas de acuerdo con el Método Estándar de Ensayo ASTM E831-93 para expansión y contracción térmica lineal utilizando un analizador termo-mecánico (Perkin Elmer Corporation, Norwalk, Connecticut). Para las evaluaciones de expansión, los especímenes se calentaron a 10ºC por minuto desde -50ºC a 100ºC. Para las evaluaciones de contracción, las muestras se enfriaron a 10ºC por minuto desde 100ºC a -50ºC. La fuerza aplicada fue 50 x 10^{-3} kilogramos por metro y por segundo utilizando helio gaseoso como gas de purga. Para cada formulación, se evaluaron cinco muestras a fin de obtener datos del coeficiente de expansión medio/expansión total y el coeficiente de contracción medio/contracción total. Los resultados se muestran en la Tabla 3.

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(Tabla pasa a página siguiente)

3

Como muestran los datos de la Tabla 3, las composiciones de los Ejemplos 8-14 (las composiciones de los Ejemplos 1-6) tenían valores inferiores tanto para expansión como para contracción con relación a los Ejemplos Comparativos C3 y C4 (Ejemplos Comparativos C1 y C2 (poliolefinas solas)). En algunas composiciones tales como los Ejemplos 3 y 4, la diferencia entre los valores de expansión y contracción era prácticamente cero. La ventaja de la expansión/contracción térmica reducida era que se aseguraba la estabilidad en el equipo de moldeo por inyección automático. Asimismo, puede mantenerse la integridad dimensional de cualquier contenedor o bandeja fabricado a partir de estas composiciones.

Evaluaciones de los módulos de flexión

Barras moldeadas por inyección (de 12,7 centímetros de longitud por 1,27 centímetros de anchura por 0,635 centímetros de espesor) fabricadas como se ha descrito arriba se evaluaron respecto a módulos de flexión utilizando el Método de Ensayo I ASTM D790-89 (sistema de carga en tres puntos utilizando carga central sobre una vigueta apoyada en los extremos). Para la evaluación, se utilizó una Máquina de Ensayos Computerizada Sintec 20 (MTS Corporation, Eden Prairie, Minnesota). La celda de carga utilizada era de 45,26 kilogramos, mientras que la velocidad del cabezal era 0,279 centímetros por minuto. Los datos de modo de flexión resultantes se muestran en la
Tabla 4.

TABLA 4 Módulo de flexión de las composiciones moldeadas

Ejemplo	8	9	10	11	14	C3	C4
Ejemplo de composición	1	2	3	4	7	C1	C2
Módulo de flexión (MPa)	1,66	1,62	2,09	2,10	1,73	1,42	1,06

Los datos de la Tabla 4 muestran los módulos de flexión medios obtenidos. Los resultados muestran que la presencia de epoxi curado, agente resistente al fuego, y carga, mejoraba la resistencia a la flexión de los especímenes moldeados de los Ejemplos 8-14 (fabricados a partir de las composiciones de los Ejemplos 1-7) con relación a los Ejemplos Comparativos C3 y C4 (realizados a partir de las composiciones de los Ejemplos Comparativos C1 y C2 con poliolefinas solamente). Las muestras de los Ejemplos 12 y 13 (fabricadas a partir de los Ejemplos de Composición 5 (baja) y 6 (alta)) no se evaluaron en lo referente a módulo de flexión.

Evaluaciones de la resistencia al impacto Izod y de dardo descendente

Barras moldeadas por inyección fabricadas como se ha descrito arriba se evaluaron en cuanto a resistencia al impacto Izod y de dardo descendente. El ensayo de impacto Izod fue realizado por Aspen Research Corporation, White Bear Lake, Minnesota. Las muestras fueron entalladas de acuerdo con ASTM D256 por Aspen Research Corporation. Antes de la evaluación, las muestras entalladas se acondicionaron durante 40 horas a 23ºC y 59% de humedad relativa de acuerdo con el método de ensayo. Las muestras se pasaron en la escala de péndulo mínima, que era igual a 0,2883 metros kilogramo de escala total. Para la evaluación del impacto por dardo descendente, los métodos de ensayo de referencia fueron ASTM D5628-96 y D3763-99. El ensayo se realizó utilizando Sistemas de Ensayo de Impacto Dynatup (Dynatup General Research Corporation, Santa Barbara, California). La carga usada fue 27,7 kilogramos, mientras que el diámetro de la maza era 0,127 centímetros. Las muestras tenían la forma de placas moldeadas por inyección de dimensiones 10,16 centímetros de longitud por 10,16 centímetros de anchura y por 0,64 centímetros de espesor. Los datos de resistencia al impacto resultantes se muestran en la Tabla 5.

TABLA 5 Resistencia al impacto Izod con entalladura y resistencia al impacto por dardo descendente de las composiciones moldeadas

Ejemplo	8	9	10	11	14	C3	C4
Ejemplo de composición	1	2	3	4	7	C1	C2
Resistencia al impacto Izod con	35,8	46,8	52,3	71,8	36,6	87,0	145,7
entalladura (J/m)
Resistencia al impacto por dardo	48,2	47,6	44,2	56,2	47,4	87,8	88,4
descendente (J)

Las resistencias medias al impacto que se muestran en la Tabla 5 confirmaron que las resistencias al impacto de los Ejemplos 8-14 (realizados a partir de las composiciones de los Ejemplos 1-7) eran inferiores a las de los Ejemplos Comparativos C3 y C4 (realizados a partir de los Ejemplos Comparativos de composición C1 y C2 con poliolefinas solamente), lo cual estaba de acuerdo con los resultados del módulo de flexión en la Tabla 4. Típicamente, cuando el módulo de flexión es mayor, es de esperar que la resistencia al impacto sea menor. Las resistencias al impacto en los Ejemplos 8-14 eran aceptables, y era de esperar que la modificación en las relaciones de mezcla aumentase las resistencias al impacto. Las muestras de los Ejemplos 12 y 13 (realizados a partir de los ejemplos de composición 5 (baja) y 6 (alta)) no se evaluaron en lo referente a resistencia al impacto.

Evaluaciones de la resistencia al fuego

Para la evaluación, se siguió el Método de Ensayo Estándar ASTM E1354-97 en lo referente a desprendimiento de calor y humo visible para materiales y productos que utiliza un calorímetro de consumo de oxígeno conocido comúnmente como calorímetro de cono. el desprendimiento de calor y humo visible eran parámetros útiles para la evaluación de los riesgos de incendio. Los procedimientos seguidos fueron como se describe en el método de ensayo. Para cada composición moldeada preparada como se ha descrito arriba, se evaluaron cinco muestras diferentes, todas ellas de dimensiones 10,16 centímetros de longitud por 10,16 centímetros de anchura por 0,64 centímetros de espesor. La orientación de los especímenes era horizontal, con dispositivo de encendido por chispa utilizando exposición de 35 x 10^{3} vatios por metro cuadrado. Los datos de evaluación de la resistencia al fuego resultantes se muestran en la Tabla 6.

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(Tabla pasa a página siguiente)

4

Los datos de la Tabla 6 muestran que los Ejemplos 8, 9, 10, 11, y 14 (realizados a partir de las composiciones de los Ejemplos 1, 2, 3, 4, y 7) se comportaban óptimamente en lo referente a la reducción del riesgo en una situación de incendio cuando se comparaban con los Ejemplos Comparativos C3 y C4 (realizados a partir de las composiciones de los Ejemplos Comparativos C1 y C2 con poliolefinas solamente) dado que el desprendimiento de calor total era una medida directa de la intensidad del fuego. Estos resultados indicaban que un contenedor fabricado con estas composiciones pasaría satisfactoriamente el protocolo UL 2335. No se dispuso de muestras de los Ejemplos 12 y 13 (realizados a partir de las composiciones de los Ejemplos 5 (baja) y 6 (alta)) para el ensayo de resistencia al fuego.

Evaluaciones de las propiedades de tracción

Composiciones moldeadas preparadas como se ha descrito arriba se fabricaron en una forma de pesa estándar de gimnasia con las dimensiones de 3,81 centímetros de longitud por 1,59 centímetros de anchura en los extremos y por 0,48 centímetros de anchura en el centro por 0,32 centímetros de espesor. Los módulos de tracción se determinaron siguiendo el Método de Ensayo ASTM D638-99. Para las evaluaciones, se utilizó un Sistema de Ensayo Automático Serie X de Instron Corporation (Canton, Massachusetts), con una velocidad de cabezal de 5,08 centímetros por minuto a 23ºC y 41% de humedad relativa. Para cada composición moldeada, se evaluaron cinco muestras para obtener un módulo medio. Los resultados se muestran en la Tabla 7.

TABLA 7 Módulos de tracción de las composiciones moldeadas

Ejemplo	8	9	10	11	12	13	14	C3	C4
Ejemplo de composición	1	2	3	4	5 (baja)	6 (alta)	7	C1	C2
Módulo de tracción (MPa)	1156,9	1273,7	1506,4	1372,5	1080,2	987,4	1184,6	1136,7	931,9

Los datos muestran que se obtuvo un módulo mayor para los Ejemplos 8-14 (realizados a partir de las composiciones de los Ejemplos 1-7) con relación a los Ejemplos Comparativos C3 y C4 (realizados a partir de las composiciones de los Ejemplos Comparativos C1 y C2 con poliolefina solamente).

Evaluaciones de la resistencia al cizallamiento con solapamiento

Las propiedades superficiales de las composiciones de contenedores moldeados con respecto al calor y la unión de adhesivos se evaluaron por determinación de las resistencias al cizallamiento con solapamiento. Para ambos ensayos de unión, se utilizaron barras moldeadas de 12,7 centímetros de longitud por 1,27 centímetros de anchura y por 0,32 centímetros de espesor, preparadas como se ha descrito arriba. Antes de la unión, las superficies de las barras se limpiaron por frotamiento con una pieza de paño seco. Pares de muestras se unieron por calentamiento a 200ºC utilizando una plancha caliente, o bien se unieron mediante adhesivo utilizando el Adhesivo de Ciano-acrilato CA-4 (disponible de 3M, St. Paul, MN). Se fabricó para cada muestra un área de unión de 2,54 cm de longitud y 1,27 cm de anchura. Por mantenimiento de las muestras unidas a presión durante al menos un día antes de la medida del cizallamiento con solapamiento se aseguraron uniones uniformes y firmes. Las muestras se evaluaron con el Sistema de Ensayo Automático Serie X de Instron Corporation (Canton, Massachusetts). Se evaluaron un total de cinco muestras para obtener un valor medio de la resistencia al cizallamiento con solapamiento para cada composición. Los resultados se muestran en la Tabla 8.

TABLA 8 Resistencias al cizallamiento con solapamiento (unión por adhesivo y unión térmica) de las composiciones moldeadas

Ejemplo	8	9	10	11	12	13	14	C3	C4
Ejemplo de composición	1	2	3	4	5 (baja)	6 (alta)	7	C1	C2
Unión por calentamiento (MPa)	1,92	1,87	1,99	2,31	1,74	1,77	2,06	2,61	2,4
Unión por adhesivo (MPa)	1,25	1,36	0,47	0,47	0,4	0,33	1,33	0,17	0,42

Los datos de la Tabla 8 muestran que se obtuvieron fuerzas de unión mediante adhesivo comparables a las fuerzas de unión por calentamiento para los Ejemplos 8, 9 y 14. Esto sugería que pueden utilizarse adhesivos estándar para adherir las etiquetas de identificación y seguimiento a los contenedores así como para unir entre sí los componentes de los contenedores cuando se utiliza la composición moldeada de la presente invención.

Ejemplos 15-19 y Ejemplos Comparativos C5 y C6

Determinación del coeficiente de fricción estática

Se deseaban superficies de fricción en las bandejas debido a que las cargas pueden caer de las bandejas, las pilas de bandejas pueden volcarse, y las bandejas pueden caerse de las carretillas de horquilla elevadora en ausencia de una fricción suficiente en sus superficies. Se determinaron los valores del coeficiente de fricción estática de varios materiales de fricción útiles en la presente invención, así como los de polipropileno comparativo en forma de película y una bandeja de madera de pino. La película se preparó por extrusión de la composición del Ejemplo Comparativo C1 en una forma de película de 0,36 mm de espesor. La bandeja de madera era una bandeja disponible comúnmente. El material de fricción (película anti-resbalamiento) se insertó en el molde y a continuación se inyectó en el molde la composición de polímero curable que contenía epóxido del Ejemplo 1 como se ha descrito arriba. Este proceso de adición secuencial del material de fricción durante el proceso de moldeo por inyección era un proceso de estratificación en el molde. La viscosidad reducida proporcionada por la composición que contenía epóxido facilitaba el proceso de estratificación del material de fricción por a) minimización de la probabilidad de que el material de fricción pudiera desplazarse durante el proceso de moldeo por inyección, y b) por minimización de la tendencia de las partículas de fricción a quedar incrustada en el sustrato, lo cual podría reducir la efectividad del material de fricción. El material de fricción evaluado para el Ejemplo 15 se preparó de la misma manera que el Ejemplo 2 de la Patente U.S. No. 6.258.201. Partículas de óxido de aluminio con un tamaño medio de partícula de 400 micrómetros (Grado ANSI 46) se hicieron pasar a través de un pulverizador térmico y se incrustaron en una película extruida de Surlyn de 0,356 mm de espesor. El material de fricción evaluado para el Ejemplo 16 se preparó de la misma manera que el Ejemplo 2 de la Patente U.S. No. 6.258.201 excepto que se incrustaron partículas de cuarzo de tamaño de partícula 400 micrómetros (malla 50, obtenidas de US Silica Company, Berkely Springs, WV) en la película de Surlyn. El material de fricción para el Ejemplo 17 se preparó también de la misma manera que el Ejemplo 2 de la Patente U.S. No. 6.258.201, excepto que se incrustaron esferas cerámicas de tamaño de partícula 1000 micrómetros (Carbo Prop™ 20/40, obtenidas de Carbo Ceramics, Irving, TX) en la película de Surlyn.

El material de fricción evaluado para el Ejemplo 18 se preparó por microrreplicación de una hoja termoplástica de caucho con vástagos cilíndricos que tenía una densidad de vástagos de 50 vástagos por centímetro cuadrado, un espesor de sustrato de 0,127 mm, una altura de vástago de aproximadamente 0,94 mm, un diámetro de vástago de 0,44 mm, y una separación de vástagos de 1,4 mm. El material de fricción estaba constituido por el material de la capa de vástago resultante (descrito en el documento WO 9732805, pero sin formación de ninguna de las capas de sujeción mecánicas). El material de la capa de vástago se formó a partir de resina de copolímero de impacto disponible de Shell Polypropylene Company, Houston, Texas bajo la designación SRD7-560™.

El material de fricción evaluado para el Ejemplo 19 se preparó por microrreplicación de una hoja Surlyn de 0,356 mm de espesor que tenía forma piramidal (fabricada de acuerdo con la Patente U.S. No. 5.897.930 y la Patente U.S. No. 5.152.917). En particular, se extruyó Surlyn sobre un dispositivo reseñado en la Fig. 18 de la Patente U.S. No. 5.152.917.

Se determinaron los valores del coeficiente de fricción estática en condiciones húmedas, secas, y aceitosas. El aceite utilizado era aceite vegetal.

Se evaluaron los siguientes materiales de fricción: en el Ejemplo 15, película de Surlyn de 0,356 mm de espesor recubierta con partículas de óxido de aluminio de 400 micrómetros de diámetro medio (fabricadas de acuerdo con la Patente U.S. No. 6.258.201); en el Ejemplo 16, película de Surlyn de 0,356 mm de espesor recubierta con partículas de cuarzo de 400 micrómetros de diámetro medio (fabricadas de acuerdo con la Patente U.S. No. 6.258.201); en el Ejemplo 17, película de Surlyn de 0,356 mm de espesor recubierta con esferas cerámicas de 1000 micrómetros de diámetro medio (fabricadas de acuerdo con la Patente U.S. No. 6.258.201); en el Ejemplo 18, hoja termoplástica de caucho de 1,02 mm con superficie microrreplicada de forma cilíndrica (fabricada de acuerdo con el documento WO 9732805); y en el Ejemplo 19, superficie microrreplicada de Surlyn de 0,356 mm de espesor, de forma piramidal (producida de acuerdo con la Patente U.S. No. 5.897.930 y la Patente U.S. No. 5.152.917). Los valores del coeficiente de fricción estática se determinaron en condiciones húmedas, secas, y aceitosas. El método de ensayo utilizado fue ASTM C1028-89. El equipo utilizado fue el Medidor de Resbalamiento American ASM 725 (disponible de American Slip Meter, Inc., Englewoods, Florida) con zapatas NEOLITE™ (suela de caucho sintético disponibles como CROWN NEOLITE de Goodyear Tire & Rubber Co.). Éste era un tipo de medidor de arrastre horizontal, que medía la fuerza horizontal cuando la unidad se desplazaba a través de la superficie de la muestra. Los resultados se presentan en la Tabla 9.

TABLA 9 Coeficientes de fricción estática de las superficies para contenedores de transporte y almacenamiento

5

Los datos de la Tabla 9 muestran que el coeficiente de fricción era ajustable de tal manera que un contenedor de transporte que tuviera estas superficies no era tan abrasivo como para deteriorar por abrasión o dañar los contenidos situados sobre o en el interior del contenedor de transporte. Por ejemplo, el óxido de aluminio era más abrasivo que el cuarzo, el cual era más abrasivo que las esferas cerámicas. Eran útiles las mezclas de tamaño de partícula, forma, durabilidad, y abrasividad. Debe indicarse que era preferible contar con un material de fricción compatible con el reciclado, con inclusión de la compatibilidad de materiales y aptitud del equipo (es decir, que no deteriore el equipo por acción abrasiva). Es una realización preferida el hecho de que las partículas tienen un tamaño tal (típicamente mayor que 100 micrómetros y hasta 5000 micrómetros o mayores aún) que las mismas pueden ser fácilmente capturadas aguas arriba (por ejemplo, por filtración durante el reciclado) en la secuencia de proceso para prevenir el deterioro de los barriles, tornillos, boquillas, y/o herramientas, y prevenir la contaminación de la composición reciclada, que podría causar una pérdida en la resistencia o durabilidad.

Estos materiales y métodos pueden ser utilizados por los expertos en la técnica para fabricar contenedores y bandejas utilizando procedimientos convencionales de conformación de plásticos tales como moldeo por inyección, extrusión, termoconformación, moldeo por soplado, moldeo rotacional, etcétera.

Diversas modificaciones y alteraciones de esta invención resultarán evidentes para los expertos en la técnica sin apartarse del alcance de esta invención tal como se define en las reivindicaciones, y debe entenderse que esta invención no está limitada indebidamente por las realizaciones ilustrativas expuestas en esta memoria.

Claims

1. Una bandeja de plástico (10) que comprende una composición de polímero que comprende:

una o más de resinas poliolefínicas o mezclas de las mismas, y

una o más de resinas termoendurecibles,

estando dicha(s) resina(s) poliolefínicas y dicha(s) resina(s) termoendurecible(s) exenta(s) de halógeno, en donde dicha composición de polímero comprende adicionalmente un agente resistente al fuego no halogenado.

2. La bandeja de plástico (10) de acuerdo con la reivindicación 1 que comprende adicionalmente una cantidad eficaz de uno o más de aditivos mejoradores del comportamiento seleccionados del grupo constituido por aditivos antimicrobianos, mildiucidas, agentes espumantes, materiales de fricción presentes en al menos una superficie de la bandeja, y cargas.

3. La bandeja de plástico (10) de acuerdo una o ambas de las reivindicaciones 1 y 2, que comprende adicionalmente marcadores de identificación por radiofrecuencia (RFID).

4. La bandeja de plástico (10) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1, 2, y 3, que comprende adicionalmente un adyuvante seleccionado de perlas de vidrio, burbujas y fibras de vidrio.

5. La bandeja de plástico (10) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en la cual dicha composición comprende

: 1 a 49 partes en peso de resina curable termoendurecible, basándose las partes en la composición total, y

: 51 a 99 partes en peso de al menos una de una resina de hidrocarburo poliolefínico totalmente prepolimerizada y no reticulada y una resina poliolefínica funcionalizada totalmente prepolimerizada y no reticulada, basándose las partes en peso en la composición total, en donde dicho hidrocarburo poliolefínico está presente en el intervalo de 25 a 99 partes en peso de la composición total y dicha poliolefina funcionalizada está presente en el intervalo de 0 a 50 partes en peso de la composición total.

6. La bandeja de plástico (10) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en la cual dicha resina termoendurecible es una resina epoxi.

7. La bandeja de plástico (10) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en la cual dicha resina poliolefínica se selecciona del grupo constituido por alfa-olefinas, copolímeros de dichas alfa-olefinas, y poliolefinas funcionalizadas en las cuales los grupos funcionalizados incluyen uno o más de átomos O, N, S y P.

8. La bandeja de plástico (10) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en la cual dicha composición comprende adicionalmente al menos uno de un catalizador fotoactivable y un agente de curado térmico.

9. La bandeja de plástico (10) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en la cual dicha composición comprende una estructura alveolar.

10. La bandeja de plástico (10) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en la cual dicha composición está curada, siendo opcionalmente dicha composición una red de polímero semi-interpenetrante.

11. Un método para producir la bandeja de plástico (10) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, que comprende los pasos de

proporcionar una mezcla fundida que incluye una resina epoxi curable, una cantidad eficaz de un agente de curado para la resina epoxi curable, siendo dicho agente de curado estable a la temperatura de mezcla, y al menos una de una resina de hidrocarburo poliolefínico totalmente prepolimerizada y no reticulada y una resina poliolefínica funcionalizada totalmente prepolimerizada y no reticulada, y una cantidad eficaz de un agente resistente al fuego no halogenado,

someter dicha mezcla fundida a una técnica de procesamiento en fusión, y

en cualquier momento subsiguiente, activar el agente de curado para producir una red de polímero semi-interpenetrante, comprendiendo opcionalmente dicha técnica de procesamiento en fusión el paso de aplicar dicha mezcla fundida a un molde, estando precedido dicho paso por aplicación de material de fricción en el molde.