ES3026746T3 - Filter material for food packaging - Google Patents

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ES3026746T3 ES22718694T ES22718694T ES3026746T3 ES 3026746 T3 ES3026746 T3 ES 3026746T3 ES 22718694 T ES22718694 T ES 22718694T ES 22718694 T ES22718694 T ES 22718694T ES 3026746 T3 ES3026746 T3 ES 3026746T3
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Andrew K Jordan
Denis Ingildeev
Béatrice Passerat
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Abstract

La presente invención se refiere a un material filtrante con propiedades ventajosas en términos de sostenibilidad y/o resistencia, al uso de un aglutinante no fibroso para mejorar ciertas propiedades del material filtrante, a un proceso para la producción del material filtrante y a envases para alimentos, en particular bolsitas de té, fabricados con dicho material. El material filtrante comprende fibras y al menos un aglutinante no fibroso seleccionado del grupo que consiste en ácido poliláctico, ácido poliglicólico y copolímeros. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Material filtrante para el envasado de alimentos
CAMPO DE LA INVENCIÓN
[0001] La presente invención se refiere a un material filtrante que presenta propiedades ventajosas en términos de sostenibilidad (como su origen natural y/o biodegradabilidad) y/o resistencia (en particular, resistencia a la tracción en húmedo y/o resistencia al rizado en húmedo), el uso de un aglutinante no fibroso para mejorar determinadas propiedades, más concretamente la resistencia a la tracción en húmedo y/o la resistencia al rizado en húmedo, de un material filtrante, un procedimiento para producir el material filtrante y envases para alimentos, en particular bolsas de té, fabricados a partir del material filtrante.
ANTECEDENTES
[0002] El envasado de alimentos para la preparación de bebidas calientes y frías, como las bolsas de té, generalmente contienen un aglutinante de plástico sintético para mejorar el plegado manual en el centro de las bolsas de bebidas calientes y frías que mantiene el contenido, y para mejorar otras propiedades físicas, como la retención de polvo de té y las propiedades de estiramiento de la banda de papel. Sin embargo, dicho material plástico sintético generalmente requiere muchos cientos de años para descomponerse en el medio ambiente. En los últimos años, las preocupaciones sobre la contaminación plástica del medio ambiente han creado una demanda creciente de materiales filtrantes totalmente compostables/biodegradables que se puedan utilizar adecuadamente para el envasado de alimentos, incluidas las bolsas de té.
[0003] No sólo la biodegradabilidad o compostabilidad de dicho material filtrante se convierte en un tema cada vez más importante, sino que también la finitud de los recursos fósiles crea una demanda de materiales de base biológica, como los de origen vegetal, que pueden reemplazar a los materiales plásticos convencionales a base de aceite, como el aglutinante plástico sintético típicamente utilizado en el envasado de alimentos para la preparación de bebidas calientes y frías, como se describió anteriormente.
[0004] El documento EP 3067455 A1 describe una tela no tejida para fabricar bolsitas y bolsas para infusiones, que consiste en una pluralidad de fibras de ácido poliláctico(Polylactic Acid,PLA) monocomponente y monoconstituyente para formar una tela no tejida mediante termoligado en seco; teniendo dichas fibras de ácido poliláctico(Polylactic Acid,PLA) monocomponente monoconstituyente una parte cristalina; y un polvo de PLA amorfo añadido a dichas fibras de ácido poliláctico(Polylactic Acid,PLA) monoconstituyente, teniendo dicho polvo de PLA un punto de fusión por debajo del punto de fusión de dichas fibras de PLA monocomponentes y monoconstituyentes.
[0005] El documento EP 1837363 A1 describe una película o lámina mate de una sola capa comprendiendo un relleno y una resina biodegradable (A) comprendiendo una mezcla de un poliéster biodegradable (a1) con una temperatura de transición vítrea Tg de 10 °C o inferior y un poliéster biodegradable (a2) con una temperatura de transición vítrea Tg de 30 °C o superior, donde al menos una de sus superficies tiene un determinado brillo superficial.
[0006] El documento CN 110 878488 A describe un papel desprendible para cuero comprendiendo 80-100 partes en peso de fibras de pulpa de madera blanda, 30-50 partes en peso de fibras de pulpa de madera dura, 10-15 partes en peso de polvo de alúmina, 5-10 partes en peso de polvo de carbonato cálcico, 5-10 partes en peso de tierra de diatomeas, 15-20 partes en peso de resina de poliuretano, 5-10 partes en peso de ácido poliláctico, 3-5 partes en peso de dispersante, 3-5 partes en peso de agente aglutinante, 3-5 partes en peso de estabilizador, 5-10 partes en peso de alcohol polivinílico y 15-30 partes en peso de agente desprendible.
[0007] El documento WO 2016/040754 A1 describe un producto en bolsa adaptado para desprender un componente soluble en agua, comprendiendo una bolsa exterior permeable al agua que define una cavidad que contiene una composición comprendiendo un componente soluble en agua capaz de liberarse a través de la bolsa permeable al agua y que tiene una superficie, donde la bolsa exterior permeable al agua comprende una tela no tejida comprendiendo una pluralidad de fibras aglutinantes termosellables mezcladas con una segunda pluralidad de fibras diferentes, estando la tela no tejida cardada, entrelazada por hidrosucción y unida por puntos.
[0008] Por lo tanto, puede existir la necesidad de un material filtrante para bolsas de bebidas frías y calientes o envasado de alimentos que utilicen un material aglutinante vegetal biodegradable, industrial y compostable en el hogar que cumpla los requisitos de las bolsas de bebidas frías y calientes actuales que utilizan materiales aglutinantes sintéticos existentes.
OBJETO DE LA INVENCIÓN
[0009] La presente invención tiene como objetivo superar los problemas e inconvenientes descritos anteriormente. Por lo tanto, el objeto de la presente invención es proporcionar un material filtrante donde se utiliza un material aglutinante de origen biológico y/o biodegradable que mejora determinadas propiedades, en particular la resistencia a la tracción en húmedo y/o la resistencia al rizado en húmedo, de un material filtrante adecuado para la preparación de bebidas frías y calientes, en particular para bolsas de té.
RESUMEN DE LA INVENCIÓN
[0010] Los inventores actuales han realizado estudios exhaustivos para resolver este problema y han descubierto que puede solucionarse mediante el uso de un aglutinante no fibroso (o particulado) (en particular hidrófobo) seleccionado del grupo formado por ácido poliláctico, ácido poliglicólico y copolímeros de los mismos. Normalmente, las bolsas de té utilizan un pliegue central para garantizar que no se derrame el contenido. Los inventores han descubierto en particular que estos aglutinantes específicos de base biológica y biodegradables pueden unirse firmemente a fibras (en particular celulósicas naturales), pueden ser hidrófobos y pueden evitar la entrada de agua en el área rizada, mejorando así la resistencia del rizado. Como beneficio adicional, el aglutinante puede crear un pliegue más permanente que es más difícil de abrir. Como una mejora adicional, sin desear limitarse a ninguna teoría, el aglutinante puede ayudar a modificar el material filtrante reduciendo su tamaño de poro y número, reduciendo así la transferencia del contenido de polvo a través del material filtrante y hacia el embalaje exterior.
[0011] Por consiguiente, la presente invención se refiere a un material filtrante adecuado para la preparación de bebidas calientes y frías, en particular para una bolsa de té, comprendiendo el material filtrante (a) fibras celulósicas naturales, y (b) al menos un aglutinante no fibroso (o particulado) (en particular hidrófobo) seleccionado del grupo que consiste en ácido poliláctico, ácido poliglicólico y copolímeros de los mismos (por ejemplo, poli(ácido láctico-coglicólico)).
[0012] La presente invención se refiere además al uso de un aglutinante no fibroso (en partículas) seleccionado del grupo que consiste en ácido poliláctico, ácido poliglicólico y copolímeros de los mismos para mejorar la resistencia al rizado en húmedo de un material filtrante.
[0013] Además, la presente invención se refiere a un procedimiento para producir un material filtrante adecuado para la preparación de bebidas calientes y frías, comprendiendo el procedimiento las etapas de proporcionar una banda comprendiendo fibras celulósicas naturales, y aplicando al menos un aglutinante no fibroso (en partículas) seleccionado del grupo que consiste en ácido poliláctico, ácido poliglicólico y copolímeros de los mismos a la banda.
[0014] Además, la presente invención se refiere además a un envase para alimentos, en particular una bolsa de té, comprendiendo o está hecha del material filtrante como se describe en esta invención.
[0015] Otros objetos y muchas de las ventajas concomitantes de las realizaciones de la presente invención se apreciarán fácilmente y se entenderán mejor haciendo referencia a la siguiente descripción detallada de las realizaciones y los dibujos adjuntos.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
[0016]
La Figura 1 ilustra etapas ejemplares en la formación de bolsas de doble cámara sin termosellado.
La figura 2 ilustra la formación del rizado en papel no termosellable.
La Figura 3 es una ilustración gráfica de los resultados experimentales de las mediciones de la resistencia a la tracción en seco de los materiales filtrantes.
La Figura 4 es una ilustración gráfica de los resultados experimentales de las mediciones de la resistencia a la tracción en húmedo de los materiales filtrantes.
La Figura 5 es una ilustración gráfica de los resultados experimentales de las mediciones de la resistencia al rizado en seco de los materiales filtrantes.
La Figura 6 es una ilustración gráfica de los resultados experimentales de las mediciones de la resistencia al rizado en húmedo de los materiales filtrantes.
La Figura 7 es una ilustración gráfica de los resultados experimentales de las mediciones de la subida del agua (absorción) de los materiales filtrantes.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
[0017] En lo sucesivo, se describirán los detalles de la presente invención y otras características y ventajas de la misma. Sin embargo, la presente invención no se limita a las siguientes descripciones específicas, sino que son solo con fines ilustrativos.
[0018] Cabe señalar que las características descritas en relación con una realización ejemplar o un aspecto ejemplar pueden combinarse con cualquier otra realización ejemplar o aspecto ejemplar, en particular, las características descritas con cualquier realización ejemplar de un material filtrante pueden combinarse con cualquier otra realización ejemplar de un material filtrante, con cualquier realización ejemplar del uso de un aglutinante no fibroso, con cualquier realización ejemplar de un procedimiento para producir un material filtrante o con cualquier realización ejemplar de un envasado de alimentos y viceversa, a menos que se indique específicamente lo contrario.
[0019] Cuando se usa un artículo indefinido o definido al referirse a un término singular, tal como "un", "uno", "una" o "el", "la", también se incluye un plural de ese término y viceversa, a menos que se indique específicamente lo contrario, mientras que la palabra "uno" o el número "1", como se usa en esta invención, típicamente significa "solo uno" o "exactamente uno".
[0020] La expresión "comprendiendo", como se usa en esta invención, incluye no solo el significado de "comprendiendo", "que incluye" o "que contiene", sino que también puede abarcar "que consiste esencialmente en" y "que consiste en".
[0021] En un primer aspecto, la presente invención se refiere a un material filtrante.
[0022] El término "material filtrante", como se usa en esta invención, puede significar en particular un producto fibroso que posee características de filtración o infusión hasta cierto punto. El material filtrante puede incluir una red no tejida (que también puede denominarse "tela" o "papel"), tal como una red de fibras individuales que están entrelazadas, pero no de manera regular como en una tela tejida o de punto.
[0023] El material filtrante es adecuado para la preparación de bebidas calientes y frías. En otras palabras, el material filtrante exhibe características de filtración o infusión que permiten la preparación de bebidas calientes y frías (infusión), como té o café. En particular, el material filtrante debe cumplir con todas las normas de la legislación alimentaria para bebidas frías y calientes.
[0024] En una realización, el material filtrante es adecuado para una bolsa de té, tal como una bolsa de té de doble cámara, en particular una bolsa de té de doble cámara no termosellable. En la Figura 1 se muestran ejemplos de etapas en la formación de bolsas de doble cámara sin termosellado. Además, la Figura 2 ilustra la formación de rizos de papel no termosellable.
[0025] En una realización, el material filtrante no es termosellable. Típicamente, el material filtrante no termosellable no comprende sustancialmente ninguna fibra termosellable (o termoplástica) o, en otras palabras, el material filtrante no termosellable está compuesto sustancialmente por fibras no termosellables. El material filtrante no termosellable puede ser particularmente adecuado para la producción de bolsas de té de doble cámara. Sin embargo, en una realización alternativa, el material filtrante también puede ser un material filtrante termosellable, es decir, puede comprender fibras termosellables, tales como fibras termoplásticas.
[0026] El material filtrante comprende fibras.
[0027] Las fibras comprenden fibras celulósicas naturales, tales como pulpa de madera, fibras de madera, fibras de cáñamo, fibras de manila, fibras de yute, fibras de sisal, fibras de abacá, pulpa kraft o mezclas de las mismas. El término "fibras naturales (celulósicas)", como se usa en esta invención, puede significar en particular que las fibras (celulósicas) son de origen natural y no han sido modificadas (sintéticamente), en contraste con las fibras sintéticas o semisintéticas (celulósicas), tales como fibras de celulosa regeneradas (por ejemplo, viscosa o lyocell).
[0028] En una realización, las fibras celulósicas naturales se seleccionan del grupo que consiste en fibras de madera, fibras de cáñamo, fibras de manila, fibras de yute, fibras de sisal, fibras de abacá, pulpa kraft o mezclas de las mismas. Dichas fibras son particularmente ventajosas en vista de su biodegradabilidad y/o porque son de base biológica. Las fibras pueden comprender además fibras de celulosa regeneradas.
[0029] El término "biodegradable" que también puede denominarse "compostable", como se usa en esta invención, puede significar en particular que el material en cuestión, tal como las fibras, el aglutinante no fibroso o todo el material filtrante, cumple al menos con los requisitos de compostabilidad industrial, por ejemplo, según al menos una de las normas EN 13432, EN 14995, ASTM D5988-18, ASTM D6400-19 y ASTM D6868-19, y preferiblemente también con los requisitos de compostabilidad doméstica, por ejemplo, según el borrador prEN 17427, y preferiblemente también puede ser biodegradable marino, por ejemplo, según ASTM D6691 -17.
[0030] El término "de base biológica" (que también puede denominarse "derivado biológico"), como se usa en esta invención, puede significar en particular que el material en cuestión, como las fibras, el aglutinante no fibroso o todo el material filtrante, puede derivarse de material de origen biológico o natural, en particular de plantas u otras entidades renovables.
[0031] En una realización, el material filtrante comprende (según el peso total de las fibras):
del 10 a 100 % en peso de fibras celulósicas naturales, tal como del 10 al 90 % en peso de fibras celulósicas naturales, en particular del 20 al 80 % en peso de fibras celulósicas naturales;
del 0 al 40 % en peso de fibras de celulosa regeneradas (artificiales), tal como del 5 al 30 % en peso de fibras de celulosa regeneradas, en particular del 10 al 20 % en peso de fibras de celulosa regeneradas; y
del 0 al 40 % en peso de fibras termoplásticas biodegradables, tal como del 5 al 30 % en peso de fibras termoplásticas biodegradables, en particular del 10 al 20 % en peso de fibras termoplásticas biodegradables.
[0032] Las fibras celulósicas naturales se pueden seleccionar de fibras celulósicas de madera, tales como pulpa de madera (madera blanda y/o madera dura), y fibras celulósicas (largas) (por ejemplo, de plantas anuales) que tienen una longitud de fibra promedio de 1 mm a 10 mm, tal como de 2 mm a 8 mm, en particular fibras de abacá y/o sisal. La pulpa de madera puede indicar en particular un material fibroso (lignocelulósico) preparado separando química o mecánicamente fibras de celulosa de madera, tal como mediante un procedimiento kraft (procedimiento de sulfato). La pulpa de madera kraft puede incluir kraft de madera blanda blanqueada del norte(Northern Bleached Softwood Kraft,NBSK) y kraft de madera blanda blanqueada del sur(Southern Bleached Softwood Kraft,SBSK), así como sus variantes sin blanquear.
[0033] El término "fibras de celulosa regeneradas", como se usa en esta invención, puede denotar en particular fibras de celulosa artificiales obtenidas por un procedimiento de hilatura con disolvente. En una realización, las fibras de celulosa regeneradas pueden seleccionarse del grupo que consiste en viscosa (rayón) o lyocell (tencel). La viscosa es un tipo de fibra hilada con disolvente producida según el procedimiento de viscosa que implica típicamente una disolución intermedia de celulosa como xantato de celulosa y posterior hilado a fibras. Lyocell es un tipo de fibra hilada con disolvente producida según el procedimiento de aminoácidos que generalmente implica la disolución de celulosa en N-metilmorfolina N-óxido y su posterior hilado para obtener la fibra.
[0034] El término "fibras termoplásticas biodegradables", como se usa en esta invención, puede indicar en particular fibras biodegradables que se ablandan y/o se funden parcialmente y/o totalmente cuando se exponen al calor y son capaces de unirse entre sí o a otras fibras no termoplásticas, tales como fibras de celulosa, al enfriarse y resolidificarse. Por ejemplo, la fibra biodegradable termoplástica puede seleccionarse del grupo que consiste en un ácido poliláctico(Polylactic Acid,PLA), un succinato de polibutileno(Polybutylene Succinate,PBS), un tereftalato de adipato de polibutileno(Polybutylene Adipate Terephthalate,PBAT), un polihidroxialcanoato(Polyhydroxyalkanoate,PHA) y copolímeros de PHA, y otras fibras hechas de polímeros termoplásticos biodegradables. También se pueden aplicar combinaciones de dos o más de los mismos.
[0035] En una realización, la fibra termoplástica biodegradable comprende una fibra multicomponente, en particular una fibra bicomponente, como las fibras bicomponentes del tipo vaina-núcleo. Las fibras bicomponentes se componen de dos clases de polímeros que tienen diferentes características físicas y/o químicas, en particular diferentes características de fusión. Una fibra bicomponente del tipo vaina-núcleo típicamente tiene un núcleo de un componente de punto de fusión más alto y una vaina de un componente de punto de fusión más bajo.
[0036] En una realización, sustancialmente todas las fibras comprendidas en el material filtrante pueden ser fibras biodegradables. En otras palabras, puede ser ventajoso que el material filtrante no comprenda sustancialmente ninguna otra fibra que las fibras biodegradables o que el material filtrante esté sustancialmente libre de fibras no biodegradables. Con respecto a las realizaciones comprendiendo "sustancialmente ninguna otra fibra que no sean fibras biodegradables" o que están "sustancialmente libres de fibras no biodegradables", otras fibras que no sean fibras biodegradables, si las hay, pueden estar presentes en cantidades relativamente menores de hasta 10, hasta 5, hasta 3, hasta 2 o hasta 1 % en peso según el peso total de la tela no tejida. Las fibras no biodegradables pueden estar presentes siempre que cumplan con los requisitos de la certificación final.
[0037] El grosor de las fibras no está especialmente limitado. Normalmente, las fibras pueden tener una grosor de entre 0,3 y 3,5 dtex, por ejemplo, de 0,6 a 2,5 dtex.
[0038] El material filtrante comprende al menos un aglutinante no fibroso.
[0039] El término "no fibroso", que también puede denominarse sinónimamente o indistintamente "particulado", como se usa en esta invención, puede indicar en particular que el aglutinante está en forma de partículas (caracterizado por ejemplo por un tamaño de partícula promedio), en lugar de en forma de fibras (caracterizado por ejemplo por una longitud o diámetro de fibra). El término "no fibroso" en particular sirve para diferenciar el aglutinante no fibroso según la presente invención de una fibra aglutinante, ya que a veces se usa en un material filtrante para mejorar la resistencia a la tracción.
[0040] El término "aglutinante", como se usa en esta invención, puede indicar en particular un compuesto que es capaz de unirse (por ejemplo, formando enlaces covalentes, por interacciones iónicas o similares) a dos o más fibras, interconectando así las fibras, dando como resultado una mayor resistencia a la tracción de la red o tela.
[0041] El al menos un aglutinante no fibroso se selecciona del grupo que consiste en ácido poliláctico(Polylactic Acid,PLA), ácido poliglicólico(Polyglycolic Acid,PGA) y copolímeros de estos (por ejemplo, poli(ácido láctico-coglicólico)). En particular, el ácido poliláctico ha demostrado ser particularmente adecuado para mejorar la resistencia a la tracción en húmedo y/o la resistencia al rizado en húmedo de un material filtrante. El ácido poliláctico se puede seleccionar típicamente del grupo que consiste en ácido poli-D-láctico(Poly-D-Lactic Acid,PDLA), ácido poli-L-láctico(Poly-L-Lactic Acid,PLLA) y ácido poli-D,L-láctico(Poly-D,L-Lactic Acid,<p>D<l>LA).
[0042] En una realización, el al menos un aglutinante no fibroso es hidrófobo, lo que puede ser ventajoso en términos de una resistencia al rizado en húmedo mejorada. Sin desear limitarse a ninguna teoría, los presentes inventores asumen que un aglutinante no fibroso hidrófobo puede suprimir la entrada de agua en el área rizada, mejorando así la resistencia del rizado incluso en condiciones húmedas.
[0043] En una realización, el al menos un aglutinante no fibroso puede tener una estructura amorfa, que puede ser ventajosa en términos de biodegradabilidad (más rápida).
[0044] En una realización, el al menos un aglutinante no fibroso tiene un tamaño medio de partícula inferior a 100 |jm, en particular inferior a 2,5 jm. El tamaño de partícula promedio del aglutinante no fibroso puede determinarse, por ejemplo, mediante observación microscópica visual con un aumento apropiado, por ejemplo, mediante el uso de un microscopio óptico, un microscopio electrónico (como un microscopio electrónico de transmisión(Transmission Electrón Microscope,TEM) o un microscopio electrónico de barrido de alta resolución(Scanning Electrón Microscope,SEM)) y seleccionando aleatoriamente un número apropiado de partículas de aglutinante no fibroso y calculando el promedio (como una media aritmética) de los tamaños individuales.
[0045] En una realización, el al menos un aglutinante no fibroso está contenido en una cantidad de entre el 0,1 y el 30 % en peso, por ejemplo, en una cantidad de entre el 0,5 y el 25 % en peso. -%, como en una cantidad de entre el 1 y el 20 % en peso, como en una cantidad de entre el 5 y el 18 % en peso, como en una cantidad de entre el 10 y el 15 % en peso, en particular en una cantidad de aproximadamente el 12 % en peso, basada en el material filtrante total.
[0046] En una realización, el al menos un aglutinante no fibroso (particulado) está presente en sustancialmente toda una superficie (o ambas superficies) del material filtrante. Por ejemplo, al menos el 95 %, en particular al menos el 98 %, tal como el 100 %, de una o ambas áreas superficiales del material filtrante puede estar provisto del al menos un aglutinante no fibroso (en partículas). En particular, el al menos un aglutinante no fibroso (en partículas) puede estar presente en una parte rizada (área rizada) de una bolsa de té formada a partir del material filtrante.
[0047] En una realización, el material filtrante comprende una red de una sola capa o de múltiples capas. Por ejemplo, el material filtrante puede fabricarse como una banda de una sola capa o de múltiples capas donde el al menos un aglutinante no fibroso puede agregarse a un producto de una sola capa o a cualquier capa en un producto de múltiples capas y a la superficie superior o la superficie inferior de la banda de la banda de una sola capa o de múltiples capas.
[0048] En una realización, el material filtrante puede comprender además un agente de resistencia en húmedo. El término "agente de resistencia en húmedo", como se usa en esta invención, puede indicar en particular un agente que mejora la resistencia a la tracción del material filtrante en estado húmedo, por ejemplo, formando enlaces covalentes. Los ejemplos adecuados del agente de resistencia en húmedo pueden incluir una resina de melaminaformaldehído o una resina de poliamina-poliamida-epiclorhidrina. El agente de resistencia a la humedad puede estar presente en una cantidad de entre el 0,1 y el 3 % en peso, por ejemplo, en una cantidad de entre el 0,2 y el 2 % en peso, por ejemplo, en una cantidad de entre el 0,35 y el 1,5 % en peso, por ejemplo, en una cantidad de entre el 0,5 y el 1 % en peso, basada en el peso total del material filtrante.
[0049] El gramaje o peso base del material filtrante según la presente invención no está particularmente limitado. Típicamente, el material filtrante tiene un gramaje de 8 a 120 g/m2, en particular de 9 a 50 g/m2, tal como de 10 a 30 g/m2. El gramaje puede determinarse según TAPPI T 410 (om-19).
[0050] En una realización, el material filtrante es biodegradable. En una realización, el material filtrante cumple con los requisitos de EN 13432 y preferiblemente con las condiciones de compostabilidad doméstica.
[0051] En una realización, el material filtrante tiene una resistencia a la tracción en húmedo en MD (dirección de la máquina) de al menos 20 g/50 mm, por ejemplo, hasta 30 g/50 mm, tal como de 22 a 28 g/50 mm. La resistencia a la tracción en húmedo se puede determinar según TAPPI T 494 (om-13).
[0052] En una realización, el material filtrante tiene una resistencia al rizado en húmedo de al menos 80 g/50 mm, por ejemplo, hasta 120 g/50 mm, tal como de 90 a 110 g/50 mm. La resistencia al rizado en húmedo se puede determinar mediante un procedimiento de prueba basado en TAPPI T 494, como se explica con más detalle en la parte experimental a continuación.
[0053] En una realización, el material filtrante no exhibe sustancialmente absorción (aumento capilar, efecto capilar), tal como una subida de agua de no más de 5 mm/min, preferentemente no más de 2 mm/min, más preferentemente 0 mm/min. La absorción (aumento capilar) puede determinarse según ISO 8787, NWSP 010.1.R0 (20) o T431 (cm-10).
[0054] En una realización, el material filtrante es particularmente adecuado para la filtración de bebidas calientes o frías, así como para la filtración a una cierta presión. El material filtrante puede procesarse y llenarse con materiales infusibles, como té o café, mediante máquinas de envasado convencionales, lo que lo hace muy adecuado para artículos producidos en masa, como bolsas de té.
[0055] En una realización, el material filtrante puede obtenerse mediante un procedimiento como se describe en esta invención.
[0056] En un segundo aspecto, la presente invención se refiere al uso de un aglutinante no fibroso (particulado) seleccionado del grupo que consiste en ácido poliláctico, ácido poliglicólico y copolímeros de los mismos para mejorar la resistencia al rizado en húmedo (preferiblemente sin absorción) de un material filtrante.
[0057] En un tercer aspecto, la presente invención se refiere a un procedimiento para producir un material filtrante adecuado para la preparación de bebidas calientes y frías.
[0058] El procedimiento comprende las etapas de:
proporcionar una banda comprendiendo fibras celulósicas naturales, y
aplicar al menos un aglutinante no fibroso (en partículas) seleccionado del grupo que consiste en ácido poliláctico, ácido poliglicólico y copolímeros de los mismos a la banda.
[0059] Una banda (no tejida) puede proporcionarse (prepararse), por ejemplo, mediante un procedimiento de fabricación de papel convencional usando una máquina de tendido en húmedo, es decir, mediante un procedimiento de tendido en húmedo, en particular por medio de una máquina de fabricación de papel de alambre inclinado, como se describe, por ejemplo, en el documento US 3,785,922, cuya descripción se incorpora en esta invención como referencia o una máquina de papel Fourdrinier. Alternativamente, la banda (no tejida) puede proporcionarse (prepararse), por ejemplo, mediante un procedimiento de fabricación no tejida tendida al aire de formación en seco, descrito, por ejemplo, en el documento US 3,905,864, cuya descripción se incorpora en esta invención como referencia.
[0060] Posteriormente, el al menos un aglutinante no fibroso (en partículas) se aplica a la banda. En una realización, la etapa de aplicar el al menos un aglutinante no fibroso comprende aplicar un líquido (tal como una dispersión, emulsión o suspensión, por ejemplo, en agua) comprendiendo el al menos un aglutinante no fibroso, en particular, donde el líquido se aplica por medio de una prensa de encolado y/o mediante al menos una técnica seleccionada del grupo que consiste en impregnación, recubrimiento, impresión y pulverización. En una realización preferida de la invención, el al menos un aglutinante no fibroso puede aplicarse por medio de una prensa de encolado. Al tomar esta medida, puede ser posible aplicar el al menos un aglutinante no fibroso de una manera muy eficiente en sustancialmente toda una superficie (o ambas superficies) o dentro de toda la estructura del material filtrante.
[0061] En una realización, el procedimiento comprende además una etapa de secado del material filtrante, en particular si la banda se ha preparado por medio de un procedimiento de tendido en húmedo.
[0062] En una realización, el procedimiento comprende además, después de la etapa de aplicar el al menos un aglutinante no fibroso (y opcionalmente secar el material filtrante), una etapa de calentar el material filtrante, en particular a una temperatura de al menos 125 °C, preferentemente al menos 150 °C, en particular a una temperatura suficiente para fundir o curar el aglutinante y unirlo a las fibras.
[0063] En una realización, el procedimiento puede ser adecuado para producir un material filtrante como se describe en esta invención.
[0064] En un cuarto aspecto, la presente invención se refiere a envases de alimentos (como bolsas), en particular una bolsa de té, comprendiendo o está hecha del material filtrante.
[0065] En una realización, el envase de alimentos es una bolsa de té, donde el al menos un aglutinante no fibroso está presente en todo el material filtrante (sobre toda el área o superficie del material filtrante), en particular en una parte rizada (área rizada) de la bolsa de té.
[0066] La presente invención se describe adicionalmente mediante los siguientes ejemplos, que tienen únicamente el propósito de ilustrar realizaciones específicas, y no se interpretan como limitantes del alcance de la invención de ninguna manera.
Ejemplos
[0067] Los materiales filtrantes que tienen una composición como se indica a continuación se han preparado y probado para propiedades específicas, en particular la resistencia a la tracción en seco y en húmedo, la resistencia al rizado en seco y en húmedo, así como la subida al agua (elevación capilar vertical, absorción).
[0068] Como sustrato base para todos los materiales filtrantes evaluados, se utilizó un papel de madera de abacá no termosellable convencional que contenía un agente de resistencia en húmedo pero no aglutinantes y que tenía un peso base de 12,7 g/m2 (designado a continuación como "estándar base 612"). A este estándar base 612, se aplicaron varios aglutinantes como se indica a continuación por medio de una prensa de encolado y el curado se llevó a cabo durante 10 segundos a 200 °C en un horno de laboratorio. Como ejemplo de referencia, una muestra del estándar base 612 se prensó en tamaño con agua (es decir, que no contenía aglutinante) y se trató de otro modo, de la misma manera que las muestras donde se aplicó un aglutinante.
[0069] Los aglutinantes sintéticos, tales como los aglutinantes de acrilato de metilo, están disponibles, por ejemplo, en BTC Europe GmbH (BASF SE), Clariant AG o Rohm and Haas (Dow Chemical). Los aglutinantes de succinato de polibutileno(Polybutylene Succinate,PBS) están disponibles, por ejemplo, en Mitsubishi Chemical Corporation o Ueno Fine Chemicals Industry, Ltd. Los aglutinantes de ácido poliláctico(Polylactic Acid,PLA) están disponibles, por ejemplo, en SK Chemicals o Unitika Ltd.
Ejemplos comparativos
[0070]
- 612 estándar base (sin tamaño prensado)
- 612 base (tamaño prensado con agua)
- 612 base 1,5 % CMC (carboximetilcelulosa; aglutinante de base biológica; cumple con EN 13432)
- 612 base 6 % de aglutinante de acrilato de metilo sintético; no biodegradable
- 612 base 12 % de aglutinante de acrilato de metilo sintético; no biodegradable
- 612 base 6 % de succinato de polibutileno; aglutinante biodegradable
- 612 base 12 % de succinato de polibutileno; aglutinante biodegradable
Ejemplos según la invención
[0071]
- 612 base 6 % aglutinante PLA tipo A
- 612 base 12 % aglutinante PLA tipo A
- 612 base 6 % aglutinante PLA tipo B
- 612 base 12 % aglutinante PLA tipo B
- 612 base 6 % aglutinante PLA tipo C
- 612 base 12 % aglutinante PLA tipo C
Procedimientos de prueba:
Resistencia a la tracción en seco y en húmedo:
[0072] Las resistencias a la tracción en seco y en húmedo de los materiales filtrantes se determinaron según TAPPI T 494 (om-13) Propiedades de tracción de papel y cartón utilizando un aparato de velocidad de alargamiento constante. "Tracción en seco MD" significa la resistencia a la tracción en seco en la dirección de la máquina y "tracción en húmedo MD" significa la resistencia a la tracción en húmedo en la dirección de la máquina.
[0073] Los resultados de las mediciones de la resistencia a la tracción en seco MD de los materiales filtrantes probados se muestran en la Figura 3 y los resultados de las mediciones de la resistencia a la tracción en húmedo MD de los materiales filtrantes probados se muestran en la Figura 4.
Resistencia al rizado en seco y en húmedo:
[0074] Las resistencias al rizado en seco y en húmedo de los materiales filtrantes se determinaron mediante un procedimiento de prueba basado en el procedimiento de prueba de resistencia a la tracción TAPPI T 494, tasa constante de alargamiento, como se explica con más detalle a continuación:
Resistencia al engarce en seco:
- Se dobló una hoja una vez por la mitad en la dirección MD. En el borde opuesto al pliegue, se pliega una tira estrecha de 1 mm que contiene los 2 bordes. A continuación, este pliegue inicial se pliega dos veces más, asegurando que los pliegues estén apretados y no aumenten el ancho de la tira estrecha plegada a más de 2 mm. - El borde 3 veces plegado del papel se ejecuta a través de un aparato de rueda engastadora compuesto por 2 ruedas dentadas moleteadas. La rueda base es de 3 mm de ancho, compuesta por 104 dientes y un diámetro de 28 mm. La rueda superior tiene 1 mm de ancho y 82 dientes y tiene un diámetro de 25 mm. Se cortan 8 muestras de la tira rizada, de 50 mm de ancho.
- El borde plegado original se corta en cada muestra para dar 2 colas que se sujetan en las mordazas de una máquina de prueba de tracción.
- Los rizos formados de 50 mm de ancho se separan a una velocidad de 50 mm/min y la carga máxima resultante se expresa en g/50 mm.
Resistencia al rizado en húmedo:
- Las muestras rizadas se forman como se indica anteriormente y se montan en las mordazas del probador de tracción. Se pulveriza agua a 20 °C sobre el rizado inmediatamente antes de separar el rizado a 50 mm/min. La carga máxima resultante se expresa en g/50 mm.
[0075] Los resultados de las mediciones de la resistencia al rizado en seco de los materiales filtrantes probados se muestran en la Figura 5 y otros resultados de la medición de la resistencia al rizado en húmedo de los materiales filtrantes probados se muestran en la Figura 6.
Subida de agua (subida capilar vertical, absorción):
[0076] La subida de agua de los materiales filtrantes se determinó mediante un procedimiento de prueba similar al papel y cartón ISO 8787, procedimiento de subida capilar - Klemm, como se explica con más detalle a continuación: 1 INTRODUCCIÓN
[0077] Este procedimiento se utiliza para determinar el grado de hidrofobicidad del papel a través de la velocidad a la que se absorbe el agua por acción capilar.
2.0 APARATO
[0078]
Regla
Agua
Vaso de precipitación de vidrio de 250 ml
Plantilla o guillotina de 25 mm de ancho
Cronómetro
Clips para bulldog
Soporte y abrazadera.
3.0 DETALLES EXPERIMENTALES
[0079]
3.1 Corte una tira de muestra de 25 mm de ancho y un mínimo de 180 mm de largo.
3.2 Con un lápiz, marque la tira de papel con dos líneas rectas a través de su ancho a 50 mm (Posición A) y 60 mm (Posición B) de un extremo.
4 PROCEDIMIENTO
[0080]
4.1 Coloque un clip de bulldog en cada extremo de la tira de papel y cuélguelo verticalmente de la abrazadera/soporte. El extremo inferior de la tira se sumerge en un vaso de agua y la altura de la abrazadera se ajusta de modo que la línea de lápiz más baja (Posición A) sea paralela a la superficie del agua.
4.2 Si el papel no es completamente hidrófobo, el agua comenzará a subir por la tira de papel. Cuando la última parte de la línea húmeda cruce la segunda línea de lápiz (Posición B), inicie el cronómetro.
4.3 Cuando hayan transcurrido 10 minutos, marque la posición en la tira del punto más bajo de la línea húmeda (Posición C)
4.4 Retire la tira de la abrazadera y los clips bulldog y colóquela sobre una superficie oscura. Mida la distancia desde la posición B hasta la posición C en mm.
5.0 RESULTADOS
[0081] La velocidad de absorción es la distancia medida en 4,4 y se cotiza en unidades de mm/10 minutos.
[0082] Los resultados de las mediciones de la subida húmeda de los materiales filtrantes probados se muestran en la Figura 7.
Conclusiones:
[0083] Como es evidente a partir de los resultados mostrados en las Figuras 3 y 4, los materiales filtrantes según la presente invención que usan un aglutinante de PLA biodegradable y de base biológica son superiores en resistencia a la tracción tanto en estado seco como en particular también en estado húmedo sobre aglutinantes de base biológica, tales como CMC, y otros aglutinantes biodegradables, tales como PBS, e incluso sobre aglutinantes sintéticos convencionales, tales como aglutinantes de acrilato de metilo. Por lo tanto, los materiales filtrantes según la presente invención pueden cumplir completamente con los requisitos de una bolsa de bebida caliente y fría actual que utiliza materiales aglutinantes sintéticos existentes.
[0084] Como es evidente a partir de los resultados mostrados en las Figuras 5 y 6, mientras exhiben una resistencia al rizado en seco comparable a la de algunos de los aglutinantes convencionales o como materiales filtrantes sin aglutinante, los materiales filtrantes según la presente invención que usan un aglutinante de PLA biodegradable y de base biológica exhiben una resistencia al rizado en húmedo ampliamente mejorada con respecto a los aglutinantes de base biológica, tales como CMC, y otros aglutinantes biodegradables, tales como PBS, e incluso con respecto a los aglutinantes sintéticos convencionales. Por lo tanto, los materiales filtrantes según la presente invención pueden prevenir eficazmente o reducir significativamente las rupturas en la parte rizada (área rizada) de una bolsa de té en el estado húmedo, evitando así las fugas de partículas de té sólido durante la preparación.
[0085] Además, como es evidente a partir de los resultados mostrados en la Figura 7, los materiales filtrantes según la presente invención que usan un aglutinante de PLA de base biológica y biodegradable no muestran sustancialmente ningún efecto de absorción, en contraste con varios de los Ejemplos Comparativos, lo que es indicativo de que los materiales filtrantes según la presente invención tienen un alto grado de hidrofobicidad que implica una resistencia al rizado en húmedo mejorada debido a la supresión de la entrada de agua en el área rizada.

Claims (15)

  1. REIVINDICACIONES
    I. Un material filtrante adecuado para la preparación de bebidas calientes y frías, comprendiendo el material filtrante:
    (a) fibras celulósicas naturales; y
    (b) al menos un aglutinante no fibroso seleccionado del grupo que consiste en ácido poliláctico, ácido poliglicólico y copolímeros de los mismos.
  2. 2. El material filtrante según la reivindicación 1, donde las fibras celulósicas naturales se seleccionan del grupo que consiste en fibras de madera, fibras de cáñamo, fibras de manila, fibras de yute, fibras de sisal, fibras de abacá, pulpa kraft o mezclas de las mismas.
  3. 3. El material filtrante según la reivindicación 1 o 2, donde el material filtrante comprende:
    del 10 al 100 % en peso de fibras celulósicas naturales, en particular seleccionadas de pulpa de madera y fibras celulósicas que tienen una longitud de fibra promedio de 1 mm a 10 mm;
    del 0 al 40 % en peso de fibras de celulosa regeneradas, en particular viscosa y/o lyocell;
    del 0 al 40 % en peso de fibras biodegradables termoplásticas.
  4. 4. El material filtrante según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el al menos un aglutinante no fibroso comprende ácido poliláctico.
  5. 5. El material filtrante según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el al menos un aglutinante no fibroso tiene un tamaño de partícula promedio inferior a 100 pm, en particular inferior a 2,5 pm.
  6. 6. El material filtrante según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el al menos un aglutinante no fibroso está contenido en una cantidad de 0,1 a 30 % en peso con base en todo el material filtrante.
  7. 7. El material filtrante según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el material filtrante comprende además un agente de resistencia en húmedo, en particular en una cantidad de 0,1 a 3 % en peso basado en todo el material filtrante.
  8. 8. El material filtrante según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el material filtrante cumple al menos una de las siguientes propiedades:
    - el material filtrante es biodegradable, en particular cumple con los requisitos de EN 13432;
    - el material filtrante tiene una resistencia a la tracción en húmedo de al menos 20 g/50 mm;
    - el material filtrante tiene una resistencia al rizado en húmedo de al menos 80 g/50 mm;
    - el material filtrante no exhibe sustancialmente capilaridad.
  9. 9. Uso de un aglutinante no fibroso seleccionado del grupo que consiste en ácido poliláctico, ácido poliglicólico y copolímeros de los mismos para mejorar la resistencia al rizado en húmedo de un material filtrante.
  10. 10. Un procedimiento para producir un material filtrante adecuado para la preparación de bebidas calientes y frías, comprendiendo el procedimiento las etapas de
    proporcionar una banda comprendiendo fibras celulósicas naturales, y
    aplicar al menos un aglutinante no fibroso seleccionado del grupo que consiste en ácido poliláctico, ácido poliglicólico y copolímeros de los mismos a la banda.
  11. I I . El procedimiento según la reivindicación 10, donde la etapa de proporcionar la banda comprende formar la banda mediante un procedimiento de tendido en húmedo, en particular por medio de una máquina de fabricación de papel de alambre inclinado o una máquina de papel Fourdrinier.
  12. 12. El procedimiento según la reivindicación 10 u 11, donde la etapa de aplicar el al menos un aglutinante no fibroso comprende aplicar un líquido comprendiendo el al menos un aglutinante no fibroso, en particular donde el líquido se aplica por medio de una prensa de encolado y/o mediante al menos una técnica seleccionada del grupo que consiste en impregnación, recubrimiento, impresión y pulverización.
  13. 13. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, comprendiendo además, después de la etapa de aplicar el al menos un aglutinante no fibroso, una etapa de calentar el material filtrante, en particular a una temperatura de al menos 125 °C.
  14. 14. Un envasado de alimentos, en particular una bolsa de té, comprendiendo el material filtrante según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8.
  15. 15. El envasado de alimentos según la reivindicación 14, donde el envasado de alimentos es una bolsa de té, donde el al menos un aglutinante no fibroso está presente en todo el material filtrante, en particular en una parte rizada de la bolsa de té.
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