ES3043459T3

ES3043459T3 - Polyol fatty acid ester carrier compositions

Info

Publication number: ES3043459T3
Application number: ES20744705T
Authority: ES
Inventors: Jonathan Spender; Michael Albert Bilodeau; Samuel Mikail
Original assignee: Greentech Global Pte Ltd
Current assignee: Greentech Global Pte Ltd
Priority date: 2019-01-25
Filing date: 2020-01-24
Publication date: 2025-11-25
Anticipated expiration: 2040-01-24
Also published as: EP3914432A1; JP2025143274A; EP3914432C0; CN113518698B; KR20210131343A; CN113518698A; AU2020210767B2; JP7784304B2; AU2020210767A1; US11987935B2; CL2021001955A1; EP3914432B1; EP3914432A4; US20220186443A1; MX2021008909A; ZA202106020B; WO2020154578A1; JP2022523905A

Abstract

La presente divulgación describe métodos para tratar materiales celulósicos fibrosos con partículas que contienen ésteres de ácidos grasos de sacarosa (sistemas portadores) que permiten modificar superficies, incluyendo la resistencia al agua y/o a aceites/grasas. Los métodos descritos permiten combinar al menos un éster de ácidos grasos de sacárido (SFAE) con un polímero (p. ej., látex) para formar partículas microcelulares y aplicar dichas partículas a sustratos que incluyen materiales fibrosos a base de celulosa (p. ej., pulpa) para formar, entre otros, productos moldeados. También se describen composiciones que comprenden combinaciones de SFAE, un látex y, opcionalmente, un mineral u otros aditivos. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0003] Composiciones de transporte de éster de ácido graso de poliol

[0005] Campo de la invención

[0007] La presente invención se refiere en general al tratamiento de sustratos que contienen fibras, y más específicamente al tratamiento de dichos sustratos con partículas que comprenden ésteres de ácidos grasos de sacáridos (SFAE) en combinación con polímeros tales como látex, y opcionalmente minerales, incluyendo composiciones que contienen dicha combinación. En particular, la presente invención se refiere a un método para producir un artículo moldeado que contiene celulosa; una composición que comprende partículas de éster de ácido graso de sacarosa que contienen uno o más materiales de carga, en donde dicha composición es preferiblemente adecuada para su uso en el método; una emulsión que comprende la composición, en donde la emulsión es preferiblemente adecuada para su uso en el método; y un artículo de fabricación producido por el método.

[0009] Información de los antecedentes

[0011] Convencionalmente, las materias primas para producir productos moldeados basados en fibra de celulosa pueden incluir trigo, paja de trigo, madera, bagazo de caña de azúcar, phragmites communis y papel rasgado. El material se hace una pasta mediante la formación de pasta hidrodinámica para formar una mezcla que puede curarse entonces en un molde metálico. Posteriormente, puede tratarse en superficie con acrílico soluble en agua, látex, resina o agente de recubrimiento que contiene EVA (acetato de etilvinilo).

[0013] En la pasada década, dichos métodos incluían (a) recoger las materias primas de paja no tóxicas, incluyendo las pajas, los granos, los residuos de desecho y las plantas ricas en almidón; (b) lavar las materias primas de paja con agua para eliminar los polvos, la suciedad y los contaminantes; (c) secar por centrifugación; (d) moler las materias primas de paja en polvo (e) mezclar el polvo con una premezcla de aditivos y agua uniformemente para formar una mezcla, conteniendo la premezcla de aditivos goma comestible especial, sal de sulfato, ácido fuerte y un agente de tratamiento, en el que la goma comestible especial está compuesta por látex, pectina y gel de proteína y el agente de tratamiento está compuesto por goma comestible especial, cloruro de calcio y alumbre; (f) formar térmicamente la mezcla en un producto; (g) extraer el producto del molde; y (h) secar (véase, por ejemplo, publicación de patente de Taiwán n.° 500746).

[0015] Los métodos recientes incluyen: (a) preparar por separado una pasta, usando un primer agente auxiliar que contiene sustancias aniónicas (por ejemplo, emulsión de silicato de aluminio y cera natural) y un segundo agente auxiliar que contiene sustancias no iónicas y catiónicas (por ejemplo, resina de la serie fluoroquímica, compuesto polimérico, poliamina alifática y copolímero alquilacrílico); (b) mezclar la pasta y el primer agente auxiliar con agua uniformemente para formar una premezcla de pasta; (c) mezclar el segundo agente auxiliar con la premezcla de pasta para formar una mezcla de pasta; y (d) formar térmicamente la mezcla de pasta para formar el material de envasado (véase, por ejemplo, publicación de EE. UU. n.° 20050211405).

[0017] Aunque el último método es eficaz para producir resistencia al agua/aceite sobre sustratos/superficies basados en fibras, más recientemente el uso de compuestos fluoroquímicos ha estado bajo un fuerte escrutinio debido a problemas ambientales y de salud. Por lo tanto, se desea usar composiciones y métodos que puedan lograr un rendimiento de barrera (por ejemplo, resistencia al agua/aceite) para sustratos moldeados basados en fibra de celulosa sin el uso de compuestos fluoroquímicos.

[0019] La patente internacional WO 2012/130611 A1 está relacionada con una composición comestible en emulsión de aceite en agua, en donde la composición comprende ésteres de ácidos grasos de sacarosa.

[0021] La patente europea EP 3 385 306 A1 está relacionada con partículas de material compuesto que incluyen celulosa, un compuesto inorgánico e hidroxipropilcelulosa.

[0023] Compendio de la invención

[0025] El problema subyacente a la presente invención se resuelve mediante la materia objeto de las reivindicaciones independientes adjuntas; pueden tomarse realizaciones preferidas de las reivindicaciones dependientes adjuntas.

[0026] Más específicamente, el problema subyacente a la presente invención se resuelve en un primer aspecto mediante un método de producción de un artículo moldeado que contiene celulosa que comprende:

[0027] añadir una emulsión o suspensión a una composición de fabricación de fibras de celulosa, en donde dicha emulsión o suspensión comprende uno o más ésteres de ácidos grasos de sacarosa y una o más partículas de transporte;

[0028] drenar la composición de fabricación a través de una o más mallas o tamices;

[0029] formar térmicamente la mezcla en un producto en un molde; y

[0030] extraer el producto del molde,

[0031] en donde un vehículo de la una o más partículas de transporte comprende un almidón sin cocer, preferiblemente una partícula de almidón sin cocer,

[0032] en donde dicha emulsión o suspensión acuosa se mezcla con la suspensión de fibras de celulosa a una concentración de entre aproximadamente 5 % a aproximadamente 50 % del peso seco total, antes de la formación en húmedo, y

[0033] en donde dicho producto presenta resistencia al agua, al aceite y/o a la grasa en comparación con un producto de celulosa no tratado con dicha emulsión o suspensión.

[0034] En una realización del primer aspecto, el vehículo de la una o más partículas de transporte comprende un almidón de maíz, almidón de arroz, almidón de trigo, almidón de patata, gránulo de almidón de tapioca, sin cocer, o una combinación de los mismos; preferiblemente una partícula de almidón sin cocer, más preferiblemente una partícula de almidón de maíz sin cocer.

[0035] En una realización del primer aspecto, el producto es un cuenco, un plato, una botella, una bolsa, un recipiente de envasado o prospecto.

[0036] En una realización del primer aspecto, un vehículo adicional de la una o más partículas de transporte se selecciona del grupo que consiste en un éster de ácido graso de sacarosa, un polímero, una perla de polímero de látex sólido, una cubierta de polímero hueca, una perla de resina, una partícula de pigmento y combinaciones de los mismos.

[0037] En una realización del primer aspecto, la partícula de pigmento se selecciona del grupo que consiste en carbonato de calcio, dióxido de titanio, arcilla de caolín, sílice, silicato, talco, mica y combinaciones de los mismos.

[0038] En una realización del primer aspecto, las partículas comprenden además almidón de maíz, almidón de arroz, almidón de trigo, almidón de patata o gránulo de almidón de tapioca, sin cocer, cáscara de avena, cáscara de arroz, cáscara de nuez molida o una combinación de los mismos.

[0039] En una realización del primer aspecto, dichas partículas se recubren con uno o más ésteres de sacarosa y se dispersan en una emulsión o suspensión acuosa.

[0040] En una realización del primer aspecto, dicha emulsión o suspensión acuosa se mezcla con la suspensión de fibras de celulosa a una concentración de entre aproximadamente 5 % a aproximadamente 50 % del peso seco total, antes de la formación en húmedo, preferiblemente a una concentración de entre 5 % y 40 % del peso seco total, antes de la formación en húmedo, y más preferiblemente a una concentración de entre aproximadamente 5 % y 40 % del peso seco total, antes de la formación en húmedo.

[0041] En una realización del primer aspecto, el vehículo es un polímero, y en donde el polímero presenta una temperatura de transición vítrea baja.

[0042] En una realización del primer aspecto, el polímero es látex.

[0043] En una realización del primer aspecto, el almidón no cocido es almidón de maíz no cocido.

[0044] En una realización del primer aspecto, el producto presenta una pegajosidad reducida.

[0045] Más específicamente, el problema subyacente a la presente invención se resuelve en un segundo aspecto mediante una composición, preferiblemente adecuada para su uso en un método según el primer aspecto, incluyendo cualquier realización de la misma, en donde la composición comprende partículas de éster de ácido graso de sacarosa que contienen uno o más materiales de carga, en donde un material de carga de uno o más materiales de carga comprende un látex.

[0046] En una realización del segundo aspecto, el látex comprende una perla de polímero de látex sólido.

[0047] En una realización del segundo aspecto, dicho uno o más materiales de carga comprenden además un material de carga seleccionado del grupo que consiste en un polímero, una perla de resina, carbonato de calcio, dióxido de titanio, arcilla de caolín, sílice, silicato, talco, mica y combinaciones de los mismos.

[0048] En una realización del segundo aspecto, la composición comprende además timol, lecitina, alquilglucósidos y combinaciones de los mismos.

[0050] En una realización del segundo aspecto, las partículas son micelas, microcápsulas o nanocápsulas.

[0052] En una realización del segundo aspecto, el éster de ácido graso de sacarosa es un mono o diéster.

[0054] En una realización del segundo aspecto, el éster de ácido graso de sacarosa comprende todos los ácidos grasos saturados o es una mezcla de ácidos grasos saturados e insaturados.

[0056] En una realización del segundo aspecto, las partículas de éster de ácido graso comprenden uno o más ésteres de ácidos grasos de sacarosa.

[0058] Más específicamente, el problema subyacente a la presente invención se resuelve en un tercer aspecto mediante una emulsión, preferiblemente adecuada para su uso en un método según el primer aspecto, incluyendo cualquier realización de la misma, en donde la emulsión comprende la composición según el segundo aspecto, incluyendo cualquier realización de la misma.

[0060] Más específicamente, el problema subyacente a la presente invención se resuelve en un cuarto aspecto mediante un artículo de fabricación producido mediante el método según el primer aspecto, incluyendo cualquier realización del mismo.

[0062] La presente invención, como se define en las reivindicaciones, se refiere a métodos para tratar superficies moldeadas con partículas de transporte que confieren, entre otras, resistencia al agua y/o resistencia al aceite/grasa a dichas superficies tratadas. Los métodos proporcionan combinar al menos un éster de ácido graso de sacárido (SFAE) con polímeros tales como látex en forma de partículas, y aplicar dichas partículas sobre sustratos que incluyen materiales basados en celulosa. Dicha composición también puede incluir minerales/pigmentos inorgánicos.

[0064] En realizaciones de la presente invención como se define en las reivindicaciones, se describe un método para producir un artículo que contiene celulosa que incluye añadir una emulsión o suspensión a una composición de fabricación de fibra de celulosa, donde la emulsión o suspensión comprende uno o más ésteres de ácidos grasos de sacarosa y una o más partículas de transporte; drenar la composición de fabricación a través de una o más mallas o tamices; formar térmicamente la mezcla en un producto en un molde; y extraer el producto del molde, donde el producto presenta resistencia al agua, al aceite y a la grasa en comparación con un producto de celulosa no tratado con dicha emulsión o suspensión. En una realización, la composición de fabricación de fibra de celulosa incluye fibras de trigo, paja de trigo, madera, bagazo de caña de azúcar, phragmites communis, papel rasgado y combinaciones de los mismos.

[0066] En una realización de la presente invención como se define en las reivindicaciones, el producto es un cuenco, un plato, una botella, una bolsa, un recipiente de envasado o prospecto. En otra realización, el vehículo incluye un éster de ácido graso de sacarosa, un polímero, una perla de polímero de látex sólido, una cubierta de polímero hueca, una perla de resina, una partícula de pigmento y combinaciones de los mismos. En una realización relacionada, la partícula de pigmento incluye carbonato de calcio, dióxido de titanio, arcilla de caolín, sílice, silicato, talco, mica y combinaciones de los mismos.

[0068] En una realización de la presente invención como se define en las reivindicaciones, las partículas comprenden además almidón de maíz, almidón de arroz, almidón de trigo, almidón de patata o gránulo de almidón de tapioca, sin cocer, cáscara de avena, cáscara de arroz, cáscara de nuez molida o una combinación de los mismos. En otra realización, las partículas se recubren con uno o más ésteres de sacarosa y se dispersan en una emulsión o suspensión acuosa.

[0070] En una realización de la presente invención como se define en las reivindicaciones, la emulsión o suspensión acuosa se mezcla con la suspensión de fibras de celulosa a una concentración de entre aproximadamente 5 % a aproximadamente 50 % del peso seco total, antes de la formación en húmedo.

[0072] En otra realización de la presente invención, como se define en las reivindicaciones, el vehículo es un polímero, y el polímero presenta una temperatura de transición vítrea baja. En una realización relacionada, el polímero es látex. En una realización adicional relacionada, el producto presenta una pegajosidad reducida.

[0074] En una realización del segundo aspecto, las moléculas de carga se seleccionan en base a la propiedad que se va a modificar. En una realización relacionada, dicha propiedad puede afinarse (por ejemplo, proporcionar un intervalo en el valor del kit de 3M y/o intervalo en el ángulo de contacto con el agua). En una realización relacionada adicional, diferentes propiedades pueden presentarse por diferentes porciones de productos hechos usando la composición seleccionando diversas moléculas de carga y/o medios para hacer dichas partículas (por ejemplo, temperaturas de calentamiento variables, tiempo de calentamiento, ciclos de calentamiento-enfriamiento, métodos de mezcla, tampones, tensioactivos, emulsionantes, composiciones de fase continua/discontinua, pH, método de emulsión, y similares).

[0076] En una realización del segundo aspecto, el uno o más materiales de carga incluyen un polímero, una perla de polímero de látex sólido, una perla de resina, carbonato de calcio, dióxido de titanio, arcilla de caolín, sílice, silicato, talco, mica y combinaciones de los mismos.

[0078] Breve descripción de los dibujos

[0080] La FIG. 1 muestra una micrografía electrónica de barrido (SEM) de papel de filtro Whatman de porosidad media, no tratado (58 aumentos).

[0082] La FIG. 2 muestra una SEM de papel de filtro Whatman de porosidad media sin tratar (1070 aumentos).

[0083] La FIG. 3 muestra una comparación lado a lado de SEM de papel hecho a partir de pasta reciclada antes (izquierda) y después (derecha) del recubrimiento con celulosa microfibrilada (MFC) (27 aumentos).

[0085] La FIG. 4 muestra una comparación lado a lado de SEM de papel hecho a partir de pasta reciclada antes (izquierda) y después (derecha) del recubrimiento con MFC (98 aumentos).

[0087] La FIG. 5 muestra la penetración de agua en papel tratado con diversas formulaciones de recubrimiento: alcohol polivinílico (PvOH), diamantes; SEFOSE® PvOH a 1:1 (v/v), cuadrados; Ethylex (almidón), triángulos; SEFOSE® PvOH a 3:1 (v/v), cruces.

[0089] La FIG.6 muestra la formación de gotas de agua sobre papel tratado con una composición acuosa que comprende 2 ésteres de ácidos grasos de sacarosa que tienen diferentes valores de HLB y carbonato de calcio precipitado.

[0091] Descripción detallada de la invención

[0093] Antes de describir la presente composición, métodos y metodologías, debe entenderse que la invención tal como se define en las reivindicaciones no se limita a composiciones, métodos y condiciones experimentales particulares descritas, ya que dichas composiciones, métodos y condiciones pueden variar. También debe entenderse que la terminología usada en la presente memoria es con fines de describir realizaciones particulares solamente, y no pretende ser limitante, ya que el alcance de la invención estará limitado solamente en las reivindicaciones.

[0095] Como se usa en esta memoria descriptiva y en las reivindicaciones adjuntas, las formas singulares "un", "una" y "el/la" incluyen referencias plurales a menos que el contexto indique claramente lo contrario. Así, por ejemplo, las referencias a "un éster de ácido graso de sacárido" incluyen uno o más ésteres de ácidos grasos de sacárido, y/o composiciones del tipo descrito en la presente memoria que resultarán evidentes para los expertos en la técnica tras leer esta descripción y así sucesivamente.

[0097] A menos que se defina lo contrario, todos los términos técnicos y científicos usados en la presente memoria tienen el mismo significado que entiende comúnmente un experto en la técnica a la que pertenece esta invención como se define en las reivindicaciones. Cualquier método y material similar o equivalente a los descritos en la presente memoria puede usarse en la práctica o prueba de la invención como se define en las reivindicaciones, ya que se entenderá que las modificaciones y variaciones están incluidas dentro del espíritu y alcance de la invención como se define en las reivindicaciones.

[0099] Como se usa en la presente memoria, "aproximadamente", "sustancialmente" y "significativamente" se entenderán por un experto en la técnica y variarán en cierta medida dependiendo del contexto en el que se usan. Si hay usos del término que no están claros para los expertos en la técnica dado el contexto en el que se usa, "alrededor" y "aproximadamente" significará más o menos <10 % del término particular y "sustancialmente" y "significativamente" significará más o menos >10 % del término particular. "Que comprende" y "que consiste esencialmente en" tienen su significado habitual en la técnica.

[0101] Los recubrimientos de barrera sobre superficies funcionan normalmente para evitar que los externos (por ejemplo, líquidos/gases) pasen a través de superficies, o para reducir la salida de dichos externos. Diversos materiales que constituyen el recubrimiento pueden mejorar el rendimiento de un componente base particular. Por ejemplo, el látex es un formador de película muy bueno, que puede servir como componente principal de un recubrimiento base para sellar una lámina base porosa, a la que se puede añadir un recubrimiento superior para mejorar el rendimiento del recubrimiento base. En tal construcción de base y capa superior, el látex funciona como una barrera física, donde se pueden añadir polímeros, por ejemplo, para mejorar las métricas de rendimiento tales como los valores de Cobb.

[0103] Aunque no es un polímero per se como se enseña en la presente memoria, se ha descubierto que los SFAE ayudan a modificar los valores de Cobb de sustratos que contienen recubrimientos de barrera que comprenden látex. Aunque no están limitados por la teoría, las películas de látex pueden dejar poros para que el agua/vapor de agua se desplace hacia los intersticios de un sustrato poroso tal como papel: los SFAE pueden llenar los poros, y debido a que los SFAE poseen superficies hidrófobas, el agua/vapor de agua se repele de los poros, dando como resultado valores de Cobb mejorados. La combinación funciona bien y permite valores de Cobb bajos sin comprometer la calidad del producto, incluyendo proporcionar un nivel aumentado de rendimiento.

[0104] Además, como se pueden añadir pigmentos inorgánicos, una mezcla de partículas inorgánicas, látex y SFAE ofrece la mejora del ajuste fino de las diversas propiedades de una lámina. Por ejemplo, dichas láminas pueden contener fibra de madera e incluir una fibra bioplástica junto con combinaciones impermeables/resistentes a la grasa de dicha lámina. Las combinaciones previstas permitirían que el uso de materiales más baratos y comunes, tales como pasta mecánica o reciclada, fuera un mayor porcentaje de la masa de la lámina. En tal caso, la adición de, por ejemplo, una mezcla de carbonato de calcio-látex-SFAE ofrecería la mejora de permitir el control de la densidad de la lámina.

[0106] En realizaciones de la presente invención como se define en las reivindicaciones, el método para producir un artículo que contiene celulosa que tiene resistencia al agua y/o al aceite y la grasa incluye añadir una emulsión o suspensión que contiene uno o más ésteres de ácidos grasos de sacarosa y una o más partículas de transporte a la composición de fabricación de fibra de celulosa y drenar la composición de fabricación a través de una o más mallas o tamices, por lo que el artículo de fibra de celulosa moldeado en húmedo se calentaría después para expulsar el agua restante y producir un artículo acabado, tal como cuenco, plato o recipiente de envasado o prospecto.

[0108] En una realización relacionada de la invención como se define en las reivindicaciones, la partícula de transporte puede incluir, pero no se limita a, una perla de polímero de látex sólido, una cubierta de polímero hueca, una perla de resina, o una partícula de pigmento tal como un carbonato de calcio, dióxido de titanio, arcilla de caolín, sílice o silicato, talco, o mica. En una realización relacionada adicional, la partícula también puede ser una partícula orgánica tal como un almidón de maíz, almidón de arroz, almidón de trigo, almidón de patata o gránulo de almidón de tapioca, sin cocer, cáscara de avena, cáscara de arroz, cáscara de nuez molida u otra partícula similar o combinación de los mismos.

[0110] En realizaciones de la invención como se define en las reivindicaciones, la partícula puede recubrirse con uno o más ésteres de ácidos grasos de sacarosa y dispersarse en una emulsión o suspensión acuosa. En una realización relacionada, la emulsión o suspensión acuosa puede mezclarse después con la suspensión de fibra de celulosa, a una concentración de entre aproximadamente 5 % a aproximadamente 10 %, de aproximadamente 10 % a aproximadamente 20 %, de aproximadamente 20 % a aproximadamente 30 %, de aproximadamente 30 % a aproximadamente 40 %, o de aproximadamente 40 % a aproximadamente 50 % del peso seco total, antes de la formación en húmedo. Aunque no está limitado por la teoría, el éster de ácido graso de sacarosa supera el problema de adherencia encontrado con el uso de muchas partículas poliméricas, tales como látex. Esto es particularmente cierto para el caso de polímeros, o látex, que tienen una temperatura de transición vítrea baja.

[0112] En una realización relacionada, el tamaño y la dispersión de las partículas recubiertas pueden elegirse por el experto en la materia de modo que puedan migrar hacia la superficie del artículo durante el proceso de formación. Aunque no está limitado por la teoría, esto aumenta la concentración de las partículas recubiertas sobre la superficie en comparación con el volumen del artículo, mejorando el beneficio de coste de añadir las partículas recubiertas. En una realización adicional relacionada, la concentración aumentada de las partículas recubiertas permite la formación de película y fusión de los ésteres de ácidos grasos de sacarosa y/o polímeros en la superficie del artículo durante el proceso de calentamiento y secado, y también permite que se inicien catalizadores o reacciones químicas con aditivos opcionales para unirse con los sustratos de celulosa, reticular los constituyentes, o modificar químicamente de otro modo la superficie del artículo para desarrollar resistencia al agua, al aceite, y/o a la grasa.

[0114] En una realización adicional relacionada, las propiedades de liberación del uno o más ésteres de ácidos grasos de sacarosa permiten el uso de aditivos potencialmente adhesivos o pegajosos en esta composición, superando los inconvenientes de la técnica anterior mientras contribuyen a las propiedades de barrera del artículo.

[0116] El uso de esta invención, como se define en las reivindicaciones, elimina, o reduce en gran medida, la necesidad de recubrir, sumergir o pulverizar materiales adicionales sobre la superficie del artículo para impartir resistencia al agua, al aceite y/o a la grasa.

[0118] En realizaciones de la invención como se define en las reivindicaciones, el uno o más ésteres de ácidos grasos de sacarosa pueden formar micelas/microcápsulas/nanocápsulas, y pueden usarse como vehículos en sí mismos, vehículos que pueden combinarse con timol, lecitina, alquilglucósidos para encapsular una perla de polímero de látex sólido, una perla de resina o una partícula de pigmento tal como un carbonato de calcio, dióxido de titanio, arcilla de caolín, sílice o silicato, talco o mica. Además, la variación en el tamaño de partícula puede efectuarse usando grupos alifáticos más largos (es decir, micelas/microcápsulas/nanocápsulas se vuelven más compactas con grupos acilo más largos). Además, para DS más altos, se pueden formar estructuras bicapa similares a las membranas celulares.

[0119] En realizaciones de la invención como se define en las reivindicaciones, la presente invención muestra que tratando sustratos basados en fibra de celulosa con combinaciones de vehículos de la presente invención,supra,el material resultante, entre otros, puede hacerse fuertemente resistente al aceite/grasa, hidrófobo y presentar bajos valores de Cobb. Además, estos ésteres de ácidos grasos de sacáridos, por ejemplo, una vez eliminados por enzimas bacterianas, se digieren fácilmente como tales. La superficie derivatizada muestra una gran cantidad de resistencia al calor, pudiendo soportar temperaturas tan altas como 250 °C y puede ser más impermeable a los gases que el sustrato base situado debajo. El material es por lo tanto una solución ideal para el problema de derivatizar la superficie hidrófila de celulosa, en cualquier realización en la que se puedan emplear materiales de celulosa.

[0120] Las ventajas de los productos y métodos de la invención como se definen en las reivindicaciones incluyen que la composición de recubrimiento se fabrica a partir de recursos agrícolas renovables - sacáridos y aceites vegetales; tiene un perfil de baja toxicidad y es adecuada para el contacto con alimentos; se puede ajustar para reducir el coeficiente de fricción de la superficie del papel/cartón (es decir, no hace que el papel sea demasiado resbaladizo para el procesamiento posterior o uso final), incluso a altos niveles de resistencia al agua; se puede o no usar con equipo de emulsificación especial o agentes de emulsificación; y es compatible con programas de reciclaje de papel tradicionales: es decir, no plantea impacto adverso en las operaciones de reciclaje, como hacen el polietileno, el ácido poliláctico o los papeles recubiertos de cera. Además, el uso extendido de compuestos inorgánicos, tales como PCC/GCC, aprovecha la propiedad inherente de la carga (por ejemplo, menos abrasiva).

[0121] Otras ventajas para las formulaciones de recubrimiento incluyen:

[0122] - relativamente fáciles de fabricar;

[0123] - los recubrimientos de base funcionan bien a altas velocidades a pesos de recubrimiento objetivo;

[0124] - sin bloqueo de los rodillos;

[0125] - sin problemas con la limpieza;

[0126] - Los recubrimientos pueden funcionar entre 60-75 % de sólidos con viscosidades que pueden ajustarse al lado bajo para el recubrimiento con cuchilla: 220-350 cps;

[0127] - Los sólidos altos apuntan a menores costes del secador, incluyendo que los SFAE no afectaron negativamente a la viscosidad;

[0128] - elimina, o reduce en gran medida, la necesidad de recubrir, sumergir, o pulverizar materiales adicionales sobre la superficie del artículo para impartir resistencia al agua, al aceite, y/o a la grasa.

[0129] Como se usa en la presente memoria, "de base biológica" significa un material fabricado intencionadamente a partir de sustancias derivadas de organismos vivos (o que estuvieron vivos alguna vez). En una realización relacionada, el material que contiene al menos aproximadamente 50 % de dichas sustancias se considera de base biológica.

[0130] Como se usa en la presente memoria, "unir", incluyendo variaciones gramaticales de la misma, significa unir o provocar que se una esencialmente como una única masa.

[0131] Como se usa en la presente memoria, "vehículo" significa una sustancia usada para soportar o transportar otra sustancia tal como un polímero, pigmento o catalizador.

[0132] Como se usa en la presente memoria, "carga" significa sustancia o material suministrado por un vehículo. Como se usa en la presente memoria, "composición de fabricación" significa la mezcla predeterminada de materiales fibrosos y no fibrosos como cargas, encolado y colorantes en una suspensión acuosa a partir de la cual se fabrica papel.

[0133] Como se usa en la presente memoria, "celulósico" significa materiales naturales, sintéticos o semisintéticos que pueden moldearse o extruirse en objetos (por ejemplo, bolsas, láminas) o películas o filamentos, que pueden usarse para fabricar dichos objetos o películas o filamentos, que es estructural y funcionalmente similar a la celulosa, por ejemplo, recubrimientos y adhesivos (por ejemplo, carboximetilcelulosa). En otro ejemplo, la celulosa, un carbohidrato complejo (C6Hi0O5)n que está compuesto por unidades de glucosa, que forma el constituyente principal de la pared celular en la mayoría de las plantas, es celulósico.

[0135] Como se usa aquí, "cápsula" significa una sustancia o material que encierra otra sustancia o material (por ejemplo, receptáculo cerrado). En una realización relacionada, micro y nano se refieren a escalas de unidad micrométrica y nanométrica.

[0137] Como se usa en la presente memoria, "peso de recubrimiento" es el peso de un material (húmedo o seco) aplicado a un sustrato. Se expresa en libras por resma especificada o gramos por metro cuadrado.

[0139] Como se usa en la presente memoria, "valor de Cobb" significa la absorción de agua (en peso de agua por área unitaria) de una muestra. El procedimiento para determinar el "valor de Cobb" se realiza de acuerdo con la norma TAPPI 441 -om. El valor de Cobb se calcula restando el peso inicial de la muestra del peso final de la muestra y luego dividiendo por el área de la muestra cubierta por el agua. El valor reportado representa gramos de agua absorbida por metro cuadrado de papel.

[0141] Como se usa en la presente memoria, "compostable" significa que estos productos solidos son biodegradables en el suelo.

[0143] Como se usa en la presente memoria, "absorción por el borde (edge wicking)" significa la sorción de agua en una estructura de papel en el límite exterior de dicha estructura por uno o más mecanismos que incluyen, pero no se limitan a, penetración capilar en los poros entre fibras, difusión a través de fibras y enlaces, y difusión superficial en las fibras. En una realización relacionada de la invención como se define en las reivindicaciones, el recubrimiento que contiene éster de ácido graso de sacárido como se describe en la presente memoria evita la absorción por el borde en productos tratados. Puede existir un problema similar con grasa/aceite que entre en dobleces que pueden estar presentes en papel o productos de papel. Dicho "efecto de doblado de la grasa" puede definirse como la sorción de grasa en una estructura de papel que se crea plegando, presionando o triturando dicha estructura de papel.

[0145] Como se usa en la presente memoria, "efecto", incluyendo variaciones gramaticales del mismo, significa impartir una propiedad particular a un material específico.

[0147] Como se usa en la presente memoria, "hidrófobo" significa una sustancia que no atrae agua. Por ejemplo, las ceras, colofonias, resinas, ésteres de ácidos grasos de sacáridos, dicetenos, goma laca, acetatos de vinilo, PLA, PEI, aceites, grasas, lípidos, otros productos químicos repelentes del agua o combinaciones de los mismos son hidrófobos.

[0149] Como se usa en la presente memoria, "hidrofobicidad" significa la propiedad de ser repelente al agua, tender a repeler y no absorber agua.

[0151] Como se usa en la presente memoria, "resistencia a lípidos" o "lipofobicidad" significa la propiedad de ser repelente de lípidos, tender a repeler y no absorber lípidos, grasa, sebos y similares. En una realización relacionada, la resistencia a la grasa puede medirse mediante una prueba "3M KIT" o una prueba de kit TAPPI T559.

[0153] Como se usa en la presente memoria, "micela", incluyendo variaciones gramaticales de la misma, significa un agregado de moléculas en una disolución coloidal.

[0155] Como se usa en la presente memoria, "emulsión" significa una mezcla de dos o más relacionada, una emulsión puede ser una emulsión de agua en aceite (w/o), aceite en agua (o/w) o doble emulsión (por ejemplo, w/o/w).

[0156] Como se usa en la presente memoria, "material que contiene celulosa" o "material basado en celulosa" significa una composición que consiste esencialmente en celulosa. Por ejemplo, dicho material puede incluir, pero no se limita a, papel, hojas de papel, cartón, pasta de papel, una caja de cartón para almacenamiento de alimentos, papel de pergamino, cartón para pasteles, papel de carnicero, papel/recubrimiento desprendible, una bolsa para almacenamiento de alimentos, una bolsa de la compra, una bolsa de envío, cartón para beicon, material aislante, bolsas de té, contenedores para café o té, una bolsa de compostaje, utensilio para comer, contenedor para contener bebidas calientes o frías, taza, una tapa, un plato, una botella para almacenamiento de líquido carbonatado, tarjetas de regalo, una botella para almacenamiento de líquido no carbonatado, película para envolver alimentos, un contenedor de eliminación de basuras, un implemento para la manipulación de alimentos, una fibra de tela (por ejemplo, mezclas de algodón o algodón), un implemento de almacenamiento y transporte de agua, bebidas alcohólicas o no alcohólicas, una cubierta o pantalla exterior para bienes electrónicos, un mueble interno o externo, una cortina y tapicería.

[0158] Como se usa en la presente memoria, "papel de liberación" significa una hoja de papel usada para evitar que una superficie pegajosa se adhiera prematuramente a un adhesivo o una masilla. En una realización, los recubrimientos pueden usarse para reemplazar o reducir el uso de silicio u otros recubrimientos para producir un material que tiene una baja energía superficial. La determinación de la energía superficial puede lograrse fácilmente midiendo el ángulo de contacto (por ejemplo, tensiómetro óptico y/o cámara de alta presión; Dyne Testing, Staffordshire, Reino Unido) o mediante el uso de plumas o tintas de prueba de energía superficial (véase, por ejemplo, Dyne Testing, Staffordshire, Reino Unido).

[0160] Como se usa en la presente memoria, "liberable" con referencia a SFAE significa que el recubrimiento de SFAE, una vez aplicado, puede retirarse del material a base de celulosa (por ejemplo, extraíble manipulando las propiedades físicas). Como se usa en la presente memoria "no liberable" con referencia a los SFAE significa que el recubrimiento de SFAE, una vez aplicado, está unido sustancialmente de manera irreversible al material basado en celulosa (por ejemplo, extraíble por medios químicos).

[0162] Como se usa en la presente memoria, "esponjoso" significa un material sólido, aireado que tiene la apariencia de algodón crudo o un cacahuete de poliestireno extruido. En realizaciones de la invención como se define en las reivindicaciones, el material esponjoso puede estar hecho de fibras de nanocelulosa (por ejemplo, MFC), nanocristales de celulosa y/o filamentos de celulosa y ésteres de ácidos grasos de sacáridos, donde las fibras o filamentos o cristales resultantes son hidrófobos (y dispersables), y pueden usarse en materiales compuestos (por ejemplo, hormigones, plásticos y similares).

[0164] Como se usa en la presente memoria, "fibras en disolución" o "pasta" significa un material fibroso lignocelulósico preparado separando química o mecánicamente fibras de celulosa de la madera, cultivos de fibras o papel usado. En una realización relacionada de la invención como se define en las reivindicaciones, donde las fibras de celulosa se tratan mediante los métodos de la invención como se define en las reivindicaciones, las propias fibras de celulosa contienen ésteres de ácidos grasos de sacáridos unidos como entidades aisladas, y donde las fibras de celulosa unidas tienen propiedades separadas y distintas de las fibras libres (por ejemplo, material unido de éster de ácido graso de sacárido a pasta o fibra de celulosa o nanocelulosa o celulosa microfibrilada- no formaría enlaces de hidrógeno entre fibras tan fácilmente como las fibras no unidas).

[0166] Como se usa en la presente memoria, "repulpable" significa hacer un producto de papel o cartón adecuado para triturar en una masa blanda, sin forma para reutilizar en la producción de papel o cartón.

[0168] Como se usa en la presente memoria, "afinable", incluyendo variaciones gramaticales del mismo, significa ajustar o adaptar un proceso para lograr un resultado particular.

[0170] Como se usa en la presente memoria, "ángulo de contacto con el agua" significa el ángulo medido a través de un líquido, donde una interfase líquido/vapor se encuentra con una superficie sólida. Cuantifica la humectabilidad de la superficie sólida por el líquido. El ángulo de contacto es un reflejo de la fuerza con la que las moléculas líquidas y sólidas interactúan entre sí, respecto a la fuerza con la que cada una interactúa con su propia clase. En muchas superficies altamente hidrófilas, las gotitas de agua presentarán ángulos de contacto de 0° a 30°. Generalmente, si el ángulo de contacto con el agua es mayor de 90°, la superficie sólida se considera hidrófoba. El ángulo de contacto con el agua puede obtenerse fácilmente usando un tensiómetro óptico (véase, por ejemplo, Dyne Testing, Staffordshire, Reino Unido).

[0172] Como se usa en la presente memoria, "permeabilidad al vapor de agua" significa transpirabilidad o la capacidad de un tejido para transferir humedad. Existen al menos dos métodos de medición diferentes. Uno, la prueba MVTR (Velocidad de Transmisión de Vapor de Humedad) de acuerdo con la norma ISO 15496, describe la permeabilidad al vapor de agua (WVP) de un tejido y, por lo tanto, el grado de transporte de transpiración al aire exterior. Las mediciones determinan cuantos gramos de humedad (vapor de agua) pasan a través de un metro cuadrado de tela en 24 horas (cuanto mayor es el nivel, mayor es la transpirabilidad).

[0174] En una realización de la invención como se define en las reivindicaciones, se puede usar la prueba de encolado de Hércules TAPPI T 530 (es decir, la prueba de encolado para papel mediante resistencia a la tinta) para determinar la resistencia al agua. La resistencia a la tinta por el método de Hércules se clasifica mejor como una prueba de medición directa para el grado de penetración. Otros lo clasifican como una prueba de velocidad de penetración. No hay una mejor prueba para "medir el encolado". La selección de la prueba depende del uso final y de las necesidades de control de la fábrica. Este método es especialmente adecuado para su uso como prueba de encolado de control de la fábrica para detectar con precisión cambios en el nivel de encolado. Ofrece la sensibilidad de la prueba de flotación de tinta al tiempo que proporciona resultados reproducibles, tiempos de prueba más cortos y determinación automática del punto final.

[0176] El encolado, como se mide por la resistencia a la permeación a través de o absorción en el papel de líquidos acuosos, es una característica importante de muchos papeles. Son típicos de éstos los tipo, cartón para envases, envoltura de carnicero, escritura y algunas clases de impresión.

[0178] Este método puede usarse para monitorizar la producción de papel o cartón para usos finales específicos siempre que se haya establecido una correlación aceptable entre los valores de prueba y el rendimiento de uso final del papel. Debido a la naturaleza de la prueba y el agente penetrante, no necesariamente se correlacionará suficientemente para ser aplicable a todos los requisitos de uso final. Este método mide el encolado por la velocidad de penetración. Otros métodos miden el encolado por contacto superficial, penetración superficial o absorción. Las pruebas de encolado se seleccionan en base a la capacidad de simular los medios de contacto o absorción de agua en el uso final. Este método también se puede usar para optimizar los costes de uso químico de encolado.

[0180] Como se usa en la presente memoria, "permeabilidad al oxígeno" significa el grado al que un polímero permite el paso de un gas o fluido. La permeabilidad al oxígeno (Dk) de un material es una función de la difusividad (D) (es decir, la velocidad a la que las moléculas de oxígeno atraviesan el material) y la solubilidad (k) (o la cantidad de moléculas de oxígeno absorbidas, por volumen, en el material). Los valores de permeabilidad al oxígeno (Dk) caen normalmente dentro del intervalo de 10-150 x 10-11 (cm2 ml O<2>)/(s ml mmHg). Se ha demostrado una relación semilogarítmica entre el contenido de agua del hidrogel y la permeabilidad al oxígeno (Unidad: Unidad Barrer). La Organización Internacional de Normalización (ISO) ha especificado la permeabilidad usando la unidad de SI hectopascal (hPa) para la presión. Por lo tanto, Dk = 10-11 (cm2 ml O<2>) /(s ml hPa). La unidad de Barrer se puede convertir en la unidad de hPa multiplicándola por la constante 0,75.

[0182] Como se usa en la presente memoria, "biodegradable", incluyendo variaciones gramaticales de los mismos, significa que puede descomponerse especialmente en productos inocuos por la acción de organismos vivos (por ejemplo, por microorganismos).

[0184] Como se usa en la presente memoria, "reciclable", incluyendo variaciones gramaticales del mismo, significa un material que es tratable o que puede procesarse (con artículos usados y/o de desecho) para hacer que dicho material sea adecuado para su reutilización.

[0186] Como se usa en la presente memoria, "látex" significa una dispersión estable (emulsión) de micropartículas de polímero en un medio acuoso. Se encuentra en la naturaleza, pero los látex sintéticos se pueden preparar polimerizando un monómero tal como estireno que se ha emulsionado con tensioactivos. El látex, tal como se encuentra en la naturaleza, es un fluido lechoso que se encuentra en el 10 % de todas las plantas con flores (angiospermas). Es una emulsión compleja que consiste en proteínas, alcaloides, almidones, azúcares, aceites, taninos, resinas y gomas que coagulan al exponerse al aire.

[0188] Como se usa en la presente memoria, "carga" significa mineral blanco (o pigmentos) finamente dividido añadido a las pastas para fabricación de papel para mejorar las propiedades ópticas y físicas de la lámina. Las partículas sirven para rellenar los espacios y grietas entre las fibras, produciendo así una lámina con luminosidad, opacidad, suavidad, brillo y capacidad de impresión aumentados, pero generalmente, menor resistencia a la unión y al desgarro. Las cargas comunes para la fabricación de papel incluyen arcilla (caolín, bentonita), carbonato de calcio (tanto GCC como PCC), talco (silicato de magnesio) y dióxido de titanio.

[0190] Como se usa en la presente memoria, "pegajosidad" significa la calidad o tendencia de un material a permanecer unido a una superficie que entra en contacto con dicho material. Puede medirse mediante la norma ASTM D4501.

[0192] Como se usa en la presente memoria, "segundo Gurley" o "número Gurley" es una unidad que describe el número de segundos requeridos para que 100 centímetros cúbicos (decilitros) de aire pasen a través de 6,45 centímetros cuadrados (1,0 pulgadas cuadradas) de un material dado a un diferencial de presión de 12,40 centímetros de agua (1,21 kPa) (4,88 pulgadas de agua (0,176 psi)) (norma ISO 5636-5:2003) (Porosidad). Además, para la rigidez, el "número de Gurley" es una unidad para una pieza de material sujeto verticalmente que mide la fuerza requerida para desviar dicho material una cantidad dada (1 miligramo de fuerza). Dichos valores pueden medirse en un dispositivo de Gurley Precision Instruments (Troy, Nueva York).

[0194] HLB - El equilibrio hidrófilo-lipófilo de un tensioactivo es una medida del grado al que es hidrófilo o lipófilo, determinado calculando valores para las diferentes regiones de la molécula.

[0196] El método de Griffin para tensioactivos no iónicos como se describió en 1954 funciona como sigue:

[0198] H L B=

20<*>Mh/ M

[0200] donde Mh es la masa molecular de la porción hidrófila de la molécula, y M es la masa molecular de la molécula completa, dando un resultado en una escala de 0 a 20. Un valor de HLB de 0 corresponde a una molécula completamente lipófila/hidrófoba, y un valor de 20 corresponde a una molécula completamente hidrófila/lipófila.

[0201] El valor de HLB puede usarse para predecir las propiedades tensioactivas de una molécula:

[0203] <10: Liposoluble (insoluble en agua)

[0204] >10: soluble en agua (insoluble en lípidos)

[0206] 1,5 a 3: agente antiespumante

[0208] 3 a 6: emulsionante W/O (agua en aceite)

[0210] 7 a 9: agente humectante y dispersante

[0212] 13 a 15: detergente

[0214] 12 a 16: emulsionante O/W (aceite en agua)

[0216] 15 a 18: solubilizante o hidrótropo

[0218] En algunas realizaciones de la invención como se define en las reivindicaciones, los valores de HLB para los ésteres de ácidos grasos de sacárido (o la composición que comprende dicho éster) pueden estar en el intervalo inferior. En otras realizaciones, los valores de HLB para los ésteres de ácidos grasos de sacárido (o la composición que comprende dicho éster) pueden estar en los intervalos de medio a superior. En realizaciones de la invención como se define en las reivindicaciones, se puede usar mezclar SFAE con diferentes valores de HLB.

[0220] Como se usa en la presente memoria, "SEFOSE®" indica un éster de ácido graso de sacarosa preparado a partir de aceite de soja (soyato) que está disponible comercialmente en Procter & Gamble Chemicals (Cincinnati, OH) con el nombre comercial SEFOSE 1618U (véase el polisoyato de sacarosa a continuación), que contiene uno o más ácidos grasos que están insaturados. Como se usa en la presente memoria, "OLEAN"®" indica un éster de ácido graso de sacarosa que está disponible en Procter & Gamble Chemicals que tiene la fórmula Cn+12H2n+22O13, donde todos los ácidos grasos están saturados. Además, los SFAE se pueden adquirir de Mitsubishi Chemicals Foods Corporation (Tokio, JP), que ofrece una variedad de dichos SFAE.

[0222] Como se usa en la presente memoria, "soyato" significa una mezcla de sales de ácidos grasos a partir de aceite de soja.

[0224] Como se usa en la presente memoria, "ácidos grasos de semilla oleaginosa" significa ácidos grasos de plantas, que incluyen, pero no se limitan a, soja, cacahuetes, colzas, cebada, canola, semillas de sésamo, semillas de algodón, granos de palma, semillas de uva, aceitunas, cártamos, girasoles, copra, maíz, cocos, linaza, avellanas, trigo, arroz, patatas, mandioca, legumbres, semillas de camelina, semillas de mostaza y combinaciones de los mismos.

[0226] Como se usa en la presente memoria, "resistencia en húmedo" significa la medida de lo bien que la red de fibras que mantiene el papel unido puede resistir una fuerza de ruptura cuando el papel está húmedo. La resistencia en húmedo se puede medir usando un dispositivo de resistencia en húmedo Finch de Thwing-Albert Instrument Company (West Berlin, NJ). Cuando la resistencia en húmedo se efectúa normalmente mediante aditivos de resistencia en húmedo tales como cimeno, resinas glioxiladas catiónicas, resinas de poliamidoamina-epiclorhidrina, resinas de poliamina-epiclorhidrina, incluyendo resinas epoxídicas. En las realizaciones, el material basado en celulosa recubierto con SFAE efectúa dicha resistencia en húmedo en ausencia de dichos aditivos.

[0228] Como se usa en la presente memoria "húmedo" significa cubierto o saturado con agua u otro líquido.

[0230] En realizaciones de la invención como se define en las reivindicaciones, el proceso incluye mezclar un látex con una partícula inorgánica (por ejemplo, arcilla, talco, carbonato de calcio) para formar una suspensión, combinar la suspensión con un éster de ácido graso de sacárido para formar un recubrimiento acuoso y aplicar dicho recubrimiento a un material celulósico, donde dicho proceso comprende opcionalmente exponer el material basado en celulosa en contacto al calor, radiación, un catalizador o una combinación de los mismos durante un tiempo suficiente para unir el recubrimiento al material basado en celulosa. En una realización relacionada, dicha radiación puede incluir, pero no se limita a UV, IR, luz visible, o una combinación de los mismos. En otra realización relacionada, la reacción se puede llevar a cabo a temperatura ambiente (es decir, 25 °C) a aproximadamente 150 °C, de aproximadamente 50 °C a aproximadamente 100 °C, o de aproximadamente 60 °C a aproximadamente 80 °C. Además, la superficie resultante del material celulósico presentará un valor de Cobb más bajo en comparación con una superficie de material celulósico no tratado de este modo.

[0232] Según la presente invención como se define en las reivindicaciones, los ésteres de ácidos grasos de todos los sacáridos, incluyendo mono-, disacáridos y trisacáridos, son adaptables para uso respecto a la invención como se define en las reivindicaciones. En una realización relacionada, el éster de ácido graso de sacárido puede ser un mono-, di-, tri-, tetra-, penta-, hexa-, hepta- u octaéster, y combinaciones de los mismos, incluyendo que los restos de ácido graso pueden ser saturados, insaturados o una combinación de los mismos.

[0233] Aunque no está limitado por la teoría, la interacción entre el éster de ácido graso de sacárido y el material basado en celulosa puede ser por interacción iónica, hidrófoba, de van der Waals o enlace covalente, o una combinación de los mismos. En una realización relacionada de la invención como se define en las reivindicaciones, el éster de ácido graso de sacárido que se une al material basado en celulosa puede ser sustancialmente irreversible (por ejemplo, usando un SFAE que comprende una combinación de ácidos grasos saturados e insaturados).

[0235] Además, a una concentración suficiente, la unión del éster de ácido graso de sacárido solo es suficiente para hacer hidrófobo al material basado en celulosa: es decir, se logra la hidrofobicidad en ausencia de la adición de ceras, colofonias, resinas, dicetenos, goma lacas, acetatos de vinilo, PLA, PEI, aceites, otros productos químicos repelentes del agua o combinaciones de los mismos (es decir, hidrófobos secundarios), incluyendo otras propiedades tales como, entre otras, el fortalecimiento, el endurecimiento y el aumento de volumen del material basado en celulosa se logra mediante la unión de éster de ácido graso de sacárido solo.

[0237] Una ventaja de la invención como se define en las reivindicaciones es que múltiples cadenas de ácidos grasos son reactivas con la celulosa, y con las dos moléculas de sacárido en la estructura, por ejemplo, los ésteres de ácidos grasos de sacarosa dan lugar a una red de reticulación rígida, lo que conduce a mejoras de la resistencia en redes fibrosas tales como papel, cartón, telas no tejidas tendidas al aire y tendidas en húmedo, y tejidos, por lo tanto pueden superar los efectos indeseados potenciales de algunas cargas (por ejemplo, carbonatos de calcio y menor resistencia a la unión y desgarro). Esto no se encuentra normalmente en otras químicas de tratamiento de encolado o hidrófobo. Los ésteres de ácidos grasos de sacáridos también generan/aumentan la resistencia en húmedo, una propiedad ausente cuando se usan muchas otras químicas resistentes al agua.

[0238] Otra ventaja es que los ésteres de ácidos grasos de sacáridos suavizan las fibras, aumentando el espacio entre ellas, aumentando así el volumen sin aumentar sustancialmente el peso. Además, las fibras y el material basado en celulosa modificado pueden volver a hacerse pasta. Además, por ejemplo, el agua no puede "empujarse" fácilmente más allá de la barrera de baja energía superficial en la lámina.

[0240] Los SFAE saturados son normalmente sólidos a temperaturas de procesamiento nominales, mientras que los SFAE insaturados son normalmente líquidos. Esto permite la formación de dispersiones uniformes y estables de SFAE saturados en recubrimientos acuosos sin interacciones o incompatibilidades significativas con otros componentes del recubrimiento, que son normalmente hidrófilos. Además, esta dispersión permite preparar altas concentraciones de SFAE saturados sin afectar negativamente a la reología del recubrimiento, la aplicación uniforme del recubrimiento o las características de rendimiento del recubrimiento. La superficie de recubrimiento se hará hidrófoba cuando las partículas de SFAE saturado se fundan y se extiendan tras el calentamiento, secado y consolidación de la capa de recubrimiento. En realizaciones de la invención como se define en las reivindicaciones, el método produce estructuras fibrosas voluminosas que conservan resistencia incluso cuando se exponen al agua. Generalmente, las suspensiones fibrosas que se secan forman estructuras densas que se descomponen fácilmente tras la exposición al agua. Los productos de fibra formada hechos usando el método de la invención como se define en las reivindicaciones pueden incluir platos de papel, soportes de bebidas (por ejemplo, tazas), tapas, bandejas para alimentos y envases que serían de peso ligero, fuertes y resistentes a la exposición al agua y otros líquidos.

[0242] En realizaciones de la invención como se define en las reivindicaciones, los ésteres de ácidos grasos de sacáridos se pueden mezclar con alcohol polivinílico (PvOH) para producir agentes de encolado para recubrimientos resistentes al agua. Como se enseña en la presente memoria, se ha demostrado una relación sinérgica entre ésteres de ácidos grasos de sacáridos y PvOH, incluyendo que con mezclas inorgánicas, puede reducirse la cantidad de PvOH. Aunque se sabe en la técnica que el PvOH es en sí mismo un buen formador de película, y forma fuertes enlaces de hidrógeno con la celulosa, no es muy resistente al agua, particularmente al agua caliente. En una realización de la invención como se define en las reivindicaciones, el uso de PvOH ayuda a emulsionar los ésteres de ácidos grasos de sacáridos en un recubrimiento acuoso. En una realización, el PvOH proporciona una fuente rica en grupos OH para reticular los ésteres de ácidos grasos sacáridos a lo largo de las fibras, lo que aumenta la resistencia del papel, por ejemplo, particularmente la resistencia en húmedo, y la resistencia al agua más allá de lo que es posible con PvOH solo. Para ésteres de ácidos grasos de sacáridos saturados con hidroxilos libres en el sacárido, también puede usarse un agente de reticulación tal como un dialdehído (por ejemplo, glioxal, glutaraldehído y similares).

[0244] En realizaciones de la invención como se define en las reivindicaciones, los ésteres de ácidos grasos de sacáridos comprenden o consisten esencialmente en ésteres de sacarosa de ácidos grasos. Se conocen muchos métodos y están disponibles para preparar o proporcionar de otro modo los ésteres de ácidos grasos de sacáridos de la presente invención como se define en las reivindicaciones, y se cree que todos estos métodos están disponibles para su uso dentro de la invención como se define en las reivindicaciones. Por ejemplo, en ciertas realizaciones de la invención como se define en las reivindicaciones puede preferirse que los ésteres de ácidos grasos se sinteticen esterificando un sacárido con uno o más restos de ácidos grasos obtenidos de semillas oleaginosas que incluyen, pero no se limitan a, aceite de soja, aceite de girasol, aceite de oliva, aceite de canola, aceite de cacahuete y mezclas de los mismos.

[0245] En realizaciones de la invención como se define en las reivindicaciones, los ásteres de ácidos grasos de sacárido comprenden un resto sacárido, que incluye, pero no se limita a, un resto sacarosa, que se ha sustituido por un resto áster en uno o más de sus hidrógenos hidroxilo. En una realización relacionada, los ásteres de disacáridos tienen la estructura de Fórmula I.

[0248]

[0251] donde "A" es hidrógeno o de la estructura I siguiente:

[0253] E s t r u c t u r a I

[0255]

[0258] donde "R" es un resto alifático o aromático lineal, ramificado o cíclico, saturado o insaturado, de aproximadamente ocho a aproximadamente 40 átomos de carbono, y donde al menos un "A", es al menos uno, al menos dos, al menos tres, al menos cuatro, al menos cinco, al menos seis, al menos siete y los ocho restos "A" de la fórmula están de acuerdo con la estructura I. En una realización relacionada, los ásteres de ácidos grasos de sacárido como se describen en la presente memoria pueden ser mono-, di-, tri-, tetra-, penta-, hexa-, hepta- u octaásteres, y combinaciones de los mismos, donde los grupos alifáticos pueden ser todos saturados o pueden contener grupos saturados y/o insaturados o combinaciones de los mismos.

[0260] Los grupos “R” adecuados incluyen cualquier forma de resto alifático, incluyendo aquellos que contienen uno o más sustituyentes, que pueden darse en cualquier carbono del resto. También se incluyen restos alifáticos que incluyen grupos funcionales dentro del resto, por ejemplo, un éter, áster, tio, amino, fosfo o similares. También se incluyen restos alifáticos oligómeros y polímeros, por ejemplo restos sorbitán, polisorbitán y polialcohol. Los ejemplos de grupos funcionales que pueden unirse al resto alifático (o aromático) que comprende el grupo "R" incluyen, pero no se limitan a, halógenos, grupos funcionales alcoxi, hidroxi, amino, áter y áster. En una realización de la invención como se define en las reivindicaciones, dichos restos pueden tener funcionalidades de reticulación. En otra realización de la invención como se define en las reivindicaciones, el SFAE puede reticularse a una superficie (por ejemplo, partículas de arcilla/pigmento activadas). En otra realización de la invención como se define en las reivindicaciones, los dobles enlaces presentes en el SFAE pueden usarse para facilitar reacciones sobre otras superficies.

[0262] Disacáridos adecuados incluyen rafinosa, maltodextrosa, galactosa, sacarosa, combinaciones de glucosa, combinaciones de fructosa, maltosa, lactosa, combinaciones de manosa, combinaciones de eritrosa, isomaltosa, isomaltulosa, trehalosa, trehalulosa, celobiosa, laminaribiosa, quitobiosa y combinaciones de las mismas.

[0264] En realizaciones de la invención como se definen en las reivindicaciones, el sustrato para la adición de ácidos grasos puede incluir almidones, hemicelulosas, ligninas o combinaciones de los mismos.

[0266] En realizaciones de la invención como se definen en las reivindicaciones, una composición comprende un áster de ácido graso de almidón, donde el almidón puede derivarse de cualquier fuente adecuada tal como almidón de maíz dentado, almidón de maíz ceroso, almidón de patata, almidón de trigo, almidón de arroz, almidón de sagú, almidón de tapioca, almidón de sorgo, almidón de batata y mezclas de los mismos.

[0268] Con más detalle, el almidón puede ser un almidón no modificado, o un almidón que se ha modificado mediante una modificación química, física o enzimática.

[0270] La modificación química incluye cualquier tratamiento de un almidón con un producto químico que da como resultado un almidón modificado (por ejemplo, material plastarch). Dentro de la modificación química se incluyen, pero no se limitan a, despolimerización de un almidón, oxidación de un almidón, reducción de un almidón, eterificación de un almidón, esterificación de un almidón, nitrificación de un almidón, desengrasado de un almidón, hidrofobización de un almidón y similares. Los almidones químicamente modificados también pueden prepararse usando una combinación de cualquiera de los tratamientos químicos. Los ejemplos de almidones modificados químicamente incluyen la reacción de anhídrido alquenilsuccínico, particularmente anhídrido octenilsuccínico, con almidón para producir un almidón esterificado hidrófobo; la reacción de cloruro de 2,3-epoxipropiltrimetilamonio con almidón para producir un almidón catiónico; la reacción de óxido de etileno con almidón para producir hidroxietilalmidón; la reacción de hipoclorito con almidón para producir un almidón oxidado; la reacción de un ácido con almidón para producir un almidón despolimerizado ácido; el desgrasado de un almidón con un disolvente tal como metanol, etanol, propanol, cloruro de metileno, cloroformo, tetracloruro de carbono y similares, para producir un almidón desgrasado.

[0272] Los almidones físicamente modificados son cualquier almidón que se trate físicamente de cualquier manera para proporcionar almidones físicamente modificados. Dentro de la modificación física se incluyen, pero no se limitan a, tratamiento térmico del almidón en presencia de agua, tratamiento térmico del almidón en ausencia de agua, fracturación del gránulo de almidón por cualquier medio mecánico, tratamiento a presión del almidón para fundir los gránulos de almidón y similares. Los almidones físicamente modificados también pueden prepararse usando una combinación de cualquiera de los tratamientos físicos. Los ejemplos de almidones físicamente modificados incluyen el tratamiento térmico del almidón en un ambiente acuoso para hacer que los gránulos de almidón se hinchen sin ruptura de gránulos; el tratamiento térmico de gránulos de almidón anhidro para provocar la reorganización del polímero; la fragmentación de los gránulos de almidón por desintegración mecánica; y el tratamiento a presión de gránulos de almidón por medio de una extrusora para provocar la fusión de los gránulos de almidón.

[0274] Los almidones modificados enzimáticamente son cualquier almidón que se trate enzimáticamente de cualquier manera para proporcionar almidones modificados enzimáticamente. Dentro de la modificación enzimática se incluyen, pero no se limitan a, la reacción de una alfa amilasa con almidón, la reacción de una proteasa con almidón, la reacción de una lipasa con almidón, la reacción de una fosforilasa con almidón, la reacción de una oxidasa con almidón y similares. Los almidones modificados enzimáticamente pueden prepararse usando una combinación de cualquiera de los tratamientos enzimáticos. Los ejemplos de modificación enzimática de almidón incluyen la reacción de enzima alfa-amilasa con almidón para producir un almidón despolimerizado; la reacción de enzima de desramificación de alfa-amilasa con almidón para producir un almidón desramificado; la reacción de una enzima proteasa con almidón para producir un almidón con contenido de proteína reducido; la reacción de una enzima lipasa con almidón para producir un almidón con contenido de lípido reducido; la reacción de una enzima fosforilasa con almidón para producir un almidón fosfatado modificado con enzima; y la reacción de una enzima oxidasa con almidón para producir un almidón oxidado con enzima.

[0276] Los ésteres de ácidos grasos de disacáridos pueden ser ésteres de ácidos grasos de sacarosa de acuerdo con la fórmula I en la donde los grupos "R" son alifáticos y son lineales o ramificados, saturados o insaturados y tienen entre aproximadamente 8 y aproximadamente 40 átomos de carbono.

[0278] Como se usa en la presente memoria, los términos "ésteres de ácidos grasos de sacárido" y "éster de ácidos grasos de sacarosa" incluyen composiciones que poseen diferentes grados de pureza, así como mezclas de compuestos de cualquier nivel de pureza. Por ejemplo, el compuesto éster de ácido graso de sacárido puede ser un material sustancialmente puro, es decir, puede comprender un compuesto que tiene un número dado de grupos "A" sustituidos por solo una especie de resto de estructura I (es decir, todos los grupos "R" son iguales y todos los restos de sacarosa están sustituidos en un grado igual). También incluye una composición que comprende una mezcla de dos o más compuestos de éster de ácido graso de sacárido, que difieren en sus grados de sustitución, pero en donde todos los sustituyentes tienen la misma estructura de grupo "R". También incluye composiciones que son una mezcla de compuestos que tienen diferentes grados de sustitución del grupo "A", y en donde los restos sustituyentes del grupo "R" se seleccionan independientemente de dos o más grupos "R" de estructura I. En una realización relacionada, los grupos "R" pueden ser iguales o pueden ser diferentes, incluyendo que dichos ésteres de ácidos grasos de sacáridos en una composición pueden ser iguales o pueden ser diferentes (es decir, una mezcla de diferentes ésteres de ácidos grasos de sacáridos).

[0280] Para composiciones de la presente invención como se definen en las reivindicaciones, la composición puede estar comprendida por compuestos de éster de ácido graso de sacárido que tienen un alto grado de sustitución. En realizaciones, el éster de ácido graso de sacárido es un polisoyato de sacarosa.

[0281]

[0284] Los ásteres de ácidos grasos de sacáridos pueden prepararse por esterificación con ácidos grasos sustancialmente puros mediante procesos conocidos de esterificación. También se pueden preparar por transesterificación usando sacáridos y ásteres de ácidos grasos en forma de glicáridos de ácidos grasos derivados, por ejemplo, de fuentes naturales, por ejemplo, los encontrados en aceite extraído de semillas oleaginosas, por ejemplo aceite de soja. Las reacciones de transesterificación que proporcionan ésteres de ácidos grasos de sacarosa usando glicéridos de ácidos grasos se describen, por ejemplo, en las patentes de EE. UU. n.23,963,699; 4,517,360; 4,518,772; 4,611,055; 5,767,257; 6,504,003; 6,121,440; y 6,995,232 y la patente internacional WO1992004361 A1.

[0286] Además de preparar ásteres de sacarosa hidrófobos por medio de transesterificación, se pueden lograr propiedades hidrófobas similares en artículos fibrosos celulósicos haciendo reaccionar directamente cloruros de ácido con polioles que contienen estructuras de anillo análogas a la sacarosa.

[0288] Como se menciona anteriormente, los ásteres de ácidos grasos de sacarosa pueden prepararse mediante transesterificación de sacarosa a partir de materias primas de ásteres metílicos que se han preparado a partir de glicáridos derivados de fuentes naturales (véase, por ejemplo, la patente 6,995,232). Como una consecuencia de la fuente de ácidos grasos, la materia prima usada para preparar el áster de ácido graso de sacarosa contiene una gama de ásteres metílicos de ácidos grasos saturados e insaturados que tienen restos de ácidos grasos que contienen entre 12 y 40 átomos de carbono. Esto se reflejará en los ásteres de ácidos grasos de sacarosa productos preparados a partir de dicha fuente en que los restos de sacarosa que comprenden el producto contendrán una mezcla de sustituyentes de restos áster, en donde, con referencia a la estructura I anterior, los grupos "R" serán una mezcla que tiene entre 12 y 26 átomos de carbono con una relación que refleja la materia prima usada para preparar el áster de sacarosa. Además para ilustrar este punto, los ásteres de sacarosa derivados del aceite de soja serán una mezcla de especies, que tienen estructuras de grupo "R" que reflejan que el aceite de soja comprende un 26 % en peso de triglicáridos de ácido oleico (R<3>C-CH2]7-CH=CH-[CH2]7-C(O)OH), 49 % en peso de triglicáridos de ácido linoleico (H3C-[CH2]3-[-CH2-CH=CH]2-[-CH2-]7-C(O)OH), 11 % en peso de triglicáridos de ácido linolánico (H3C-[-CH2-CH=CH-]3-[-CH2-]7-C(O)OH), y, 14 % en peso de triglicáridos de diversos ácidos grasos saturados, como se describe en la séptima edición del índice Merck. Todos estos restos de ácido graso están representados en los grupos "R" de los sustituyentes en el producto áster de ácido graso de sacarosa. Por consiguiente, cuando se hace referencia a un áster de ácido graso de sacarosa en la presente memoria como el producto de una reacción que emplea una materia prima de ácido graso derivada de una fuente natural, por ejemplo, soyato de sacarosa, el término pretende incluir todos los diversos constituyentes que se encuentran normalmente como consecuencia de la fuente a partir de la cual se prepara el áster de ácido graso de sacarosa. En una realización relacionada, los ásteres de ácidos grasos de sacáridos pueden presentar baja viscosidad (por ejemplo, entre aproximadamente 10 a 2000 centipoise a temperatura ambiente o bajo presión atmosférica estándar). En otra realización, los ácidos grasos insaturados pueden tener uno, dos, tres o más dobles enlaces.

[0290] En realizaciones de la invención como se definen en las reivindicaciones, el áster de ácido graso de sacárido, y en una realización, el éster disacárido, se forma a partir de ácidos grasos que tienen más de aproximadamente 6 átomos de carbono, de aproximadamente 8 a 16 átomos de carbono, de aproximadamente 8 a aproximadamente 18 átomos de carbono, de aproximadamente 14 a aproximadamente 18 átomos de carbono, de aproximadamente 16 a aproximadamente 18 átomos de carbono, de aproximadamente 16 a aproximadamente 20 átomos de carbono, y de aproximadamente 20 a aproximadamente 40 átomos de carbono, de media.

[0292] En realizaciones de la invención como se definen en las reivindicaciones, el éster de ácido graso de sacárido puede estar presente en diferentes concentraciones para lograr hidrofobicidad dependiendo de la forma del material basado en celulosa. En una realización, cuando un éster de ácido graso de sacárido (SFAE) se une como recubrimiento sobre el material basado en celulosa, el SFAE está presente en un peso de recubrimiento de al menos aproximadamente 0,1 g/m2 a aproximadamente 1,0 g/m2, aproximadamente 1,0 g/m2 a aproximadamente 2,0 g/m2, aproximadamente 2 g/m2 a aproximadamente 3 g/m2 sobre una superficie del material basado en celulosa. En una realización relacionada, puede estar presente de aproximadamente 3 g/m2 a aproximadamente 4 g/m2, aproximadamente 4 g/m2 a aproximadamente 5 g/m2, aproximadamente 5 g/m2 a aproximadamente 10 g/m2, aproximadamente 10 g/m2 a aproximadamente 20 g/m2. En otra realización, cuando el material basado en celulosa es una disolución que contiene fibra de celulosa, el SFAE está presente a una concentración de al menos aproximadamente 0,025 % (p/p) de la fibra total presente. En una realización relacionada, puede estar presente de aproximadamente 0,05 % (p/p) a aproximadamente 0,1 % (p/p), de aproximadamente 0,1 % (p/p) a aproximadamente 0,5 % (p/p), de aproximadamente 0,5 % (p/p) a aproximadamente 1,0 % (p/p), de aproximadamente 1,0 % (p/p) a aproximadamente 2,0 % (p/p), de aproximadamente 2,0 % (p/p) a aproximadamente 3,0 % (p/p), de aproximadamente 3,0 % (p/p) a aproximadamente 4,0 % (p/p), de aproximadamente 4,0 % (p/p) a aproximadamente 5,0 % (p/p), de aproximadamente 5,0 % (p/p) a aproximadamente 10 % (p/p), de aproximadamente 10 % (p/p) a aproximadamente 50 % (p/p) de la fibra total presente. En una realización relacionada adicional, la cantidad de SFAE puede ser igual a la cantidad de fibra presente. En algunas realizaciones de la invención como se definen en las reivindicaciones, el SFAE puede recubrir toda la superficie exterior de un material basado en celulosa (por ejemplo, recubrir toda una pieza de papel o artículo que contiene celulosa).

[0294] En otras realizaciones de la invención como se definen en las reivindicaciones, un recubrimiento puede comprender entre aproximadamente el 0,9% y aproximadamente el 1,0%, aproximadamente el 1,0% y aproximadamente el 5,0%, aproximadamente el 5,0 y aproximadamente el 10%, aproximadamente el 10% y aproximadamente el 20%, aproximadamente el 20% y aproximadamente el 30%, aproximadamente el 40% y aproximadamente el 50% de éster de ácido graso de sacárido en peso del recubrimiento (p/p). En una realización relacionada, el recubrimiento puede contener entre aproximadamente el 25% y aproximadamente el 35% de éster de ácido graso de sacárido en peso del recubrimiento (p/p).

[0296] En realizaciones de la invención como se definen en las reivindicaciones, el material basado en celulosa incluye, pero no se limita a, papel, cartón, hojas de papel, pasta de papel, tazas, cajas, bandejas, tapas, papeles/forros de liberación, bolsas de compostaje, bolsas de la compra, bolsas de envío, cartón de beicon, bolsas de té, material aislante, recipientes para café o té, tuberías y conductos de agua, cubiertos, placas y botellas desechables de calidad alimentaria, pantallas para TV y dispositivos móviles, ropa (por ejemplo, algodón o mezclas de algodón), vendajes, etiquetas sensibles a la presión, cinta sensible a la presión, productos femeninos y dispositivos médicos para usar en el cuerpo o dentro de él, tales como anticonceptivos, dispositivos de administración de fármacos, recipientes para materiales farmacéuticos (por ejemplo, píldoras, comprimidos, supositorios, geles, etc.) y similares. Además, la tecnología de recubrimiento de la invención tal como se define en las reivindicaciones puede usarse en muebles y tapicería, equipos de acampada al aire libre y similares.

[0298] En una realización de la invención como se define en las reivindicaciones, los recubrimientos como se describen en la presente memoria son resistentes al pH en el intervalo de entre aproximadamente 3 a aproximadamente 9. En una realización relacionada, el pH puede ser de aproximadamente 3 a aproximadamente 4, de aproximadamente 4 a aproximadamente 5, de aproximadamente 5 a aproximadamente 7, de aproximadamente 7 a aproximadamente 9.

[0300] En realizaciones de la invención como se definen en las reivindicaciones, un método para tratar una superficie de un material que contiene celulosa (o celulósico) incluye aplicar a la superficie una composición que contiene un derivado de ácido alcanoico que tiene la fórmula (II) o (III):

[0302] R-CO-X Fórmula (II)

[0304] X-CO-R-CO-X<1>Fórmula (III),

[0306] donde R significa un resto hidrocarbonado alifático de cadena lineal, de cadena ramificada o cíclico que tiene de 6 a 50 átomos de carbono, y donde X y X<1>son independientemente Cl, Br, R-COO-R u O(CO)OR, donde cuando el derivado de ácido alcanoico comprende la fórmula (III) X o X<1>es igual o es diferente, donde el SFAE es un vehículo, y donde el método no requiere una base orgánica, HCl gaseoso, VOC o catalizador.

[0307] En realizaciones de la invención como se definen en las reivindicaciones, un derivado de ácido alcanoico se mezcla con un éster de ácido graso de sacárido para formar una emulsión, donde la emulsión se usa para tratar el material basado en celulosa.

[0309] En realizaciones de la invención como se definen en las reivindicaciones, el éster de ácido graso de sacárido puede ser un agente emulsionante y puede comprender una mezcla de uno o más mono-, di-, tri-, tetra-, penta-, hexa-, hepta- u octaésteres. En otra realización, el resto de ácido graso del éster de ácido graso de sacárido puede contener grupos saturados, grupos insaturados o una combinación de los mismos. En una realización, la emulsión que contiene éster de ácido graso de sacárido puede contener proteínas, polisacáridos y/o lípidos, que incluyen, pero no se limitan a, proteínas de la leche (por ejemplo, caseína, proteína de suero de leche y similares), glútenes de trigo, gelatinas, prolaminas (por ejemplo, zeína de maíz), aislados de proteína de soja, almidones, polisacáridos acetilados, alginatos, carragenanos, quitosanos, inulinas, ácidos grasos de cadena larga, ceras y combinaciones de los mismos.

[0311] En realizaciones de la invención como se definen en las reivindicaciones, los emulsionantes de éster de ácido graso de sacárido pueden usarse para llevar recubrimientos u otros productos químicos usados para la fabricación de papel que incluyen, pero no se limitan a, agalita, ésteres, diésteres, éteres, cetonas, amidas, nitrilos, compuestos aromáticos (por ejemplo, xilenos, toluenos), haluros de ácido, anhídridos, dímero de alquilceteno (AKD), alabastro, ácido algánico, alumbre, albarina, colas, carbonato de bario, sulfato de bario, dióxido de cloro, dolomita, pentaacetato de dietilentriamina, EDTA, enzimas, ácido sulfúrico de formamidina, goma guar, yeso, cal, bisulfato de magnesio, leche de cal, leche de magnesia, alcohol polivinílico (PvOH), colofonias, jabones de colofonia, satenes, jabones/ácidos grasos, bisulfato de sodio, carbonato de sodio, titania, tensioactivos, almidones, almidones modificados, resinas hidrocarbonadas, polímeros, ceras, polisacáridos, proteínas, látex y combinaciones de los mismos. En realizaciones, la mezcla puede contener uno o más SFAE y una o más de las siguientes partículas inorgánicas: arcilla (caolín, bentonita), carbonato de calcio (tanto GCC como PCC), talco (silicato de magnesio) y dióxido de titanio.

[0313] En realizaciones de la invención como se definen en las reivindicaciones, el material que contiene celulosa generado por los métodos de la invención como se define en las reivindicaciones presenta mayor hidrofobicidad o resistencia al agua respecto al material que contiene celulosa sin el tratamiento. En una realización relacionada, el material que contiene celulosa tratado presenta mayor lipofobicidad o resistencia a la grasa respecto al material que contiene celulosa sin el tratamiento. En una realización relacionada adicional, el material que contiene celulosa tratado puede ser biodegradable, compostable y/o reciclable. En una realización, el material que contiene celulosa tratado es hidrófobo (resistente al agua) y lipófobo (resistente a la grasa).

[0314] En realizaciones de la invención como se definen en las reivindicaciones, el material que contiene celulosa tratado puede tener propiedades mecánicas mejoradas en comparación con el mismo material no tratado. Por ejemplo, las bolsas de papel tratadas por la invención como se define en las reivindicaciones muestran resistencia a la rotura, número de Gurley, resistencia a la tracción y/o energía de carga máxima aumentadas. En una realización, la resistencia a la rotura se aumenta en un factor de entre aproximadamente 0,5 a 1,0 veces, entre aproximadamente 1,0 y 1,1 veces, entre aproximadamente 1,1 y 1,3 veces, entre aproximadamente 1,3 a 1,5 veces. En otra realización, el número de Gurley aumentó en un factor de entre aproximadamente 3 a 4 veces, entre aproximadamente 4 a 5 veces, entre aproximadamente 5 a 6 veces y aproximadamente 6 a 7 veces. En otra realización más, la deformación por tracción aumentó en un factor de entre aproximadamente 0,5 a 1,0 veces, entre aproximadamente 1,0 a 1,1 veces, entre aproximadamente 1,1 a 1,2 veces y entre aproximadamente 1,2 a 1,3 veces. Y en otra realización, la energía de la carga máxima aumentó en un factor de entre aproximadamente 1,0 a 1,1 veces, entre aproximadamente 1,1 a 1,2 veces, entre aproximadamente 1,2 a 1,3 veces, y entre aproximadamente 1,3 a 1,4 veces.

[0316] En realizaciones de la invención como se definen en las reivindicaciones, el material que contiene celulosa es un papel base que comprende celulosa microfibrilada (MFC) o nanofibra de celulosa (CNF) como se describe, por ejemplo, en la publicación de EE. UU. n.° 2015/0167243, donde la MFC o CNF se añade durante el proceso de formación y el proceso de fabricación de papel y/o se añade como un recubrimiento o una capa secundaria a una capa de formación anterior para disminuir la porosidad de dicho papel base. En una realización relacionada, el papel base se pone en contacto con el éster de ácido graso de sacárido como se describe anteriormente. En una realización relacionada adicional, el papel base puesto en contacto se pone en contacto adicionalmente con un alcohol polivinílico (PvOH). En realizaciones de la invención como se definen en las reivindicaciones, el papel base puesto en contacto resultante es resistente al agua y a los lípidos de manera ajustable. En una realización relacionada, el papel base resultante puede presentar un valor de Gurley de al menos aproximadamente 10-15 (es decir, resistencia al aire de Gurley (s/100 cc, 20 oz.cyl.)), o al menos aproximadamente 100, al menos aproximadamente 200 a aproximadamente 350. En una realización, el recubrimiento de éster de ácido graso de sacárido puede ser un laminado para una o más capas o puede proporcionar una o más capas como laminado o puede reducir la cantidad de recubrimiento de una o más capas para lograr el mismo efecto de rendimiento (por ejemplo, resistencia al agua, resistencia a la grasa y similares). En una realización relacionada, el laminado puede comprender un sello o adhesivo térmico biodegradable y/o compostable.

[0317] En realizaciones de la invención como se definen en las reivindicaciones, los ásteres de ácidos grasos de sacárido pueden formularse como emulsiones, donde el agente emulsionante de elección y la cantidad empleada vienen dictadas por la naturaleza de la composición y la capacidad del agente para facilitar la dispersión del áster de ácido graso de sacárido. En una realización, los agentes emulsionantes pueden incluir, pero no se limitan a, agua, tampones, alcohol polivinílico (PvOH), carboximetilcelulosa (CMC), látex, proteínas de la leche, glútenes de trigo, gelatinas, prolaminas, aislados de proteína de soja, almidones, polisacáridos acetilados, alginatos, carragenanos, quitosanos, inulinas, ácidos grasos de cadena larga, ceras, agar, alginatos, glicerol, gomas, lecitinas, poloxámeros, mono-, digliceroles, fosfatos monosódicos, monoestearato, propilenglicoles, detergentes, alcohol cetílico y combinaciones de los mismos. En otra realización, las relaciones áster de sacárido:agente emulsionante pueden ser de aproximadamente 0,1:99,9, de aproximadamente 1:99, de aproximadamente 10:90, de aproximadamente 20:80, de aproximadamente 35:65, de aproximadamente 40:60 y de aproximadamente 50:50. Será evidente para un experto en la técnica que las relaciones pueden variarse dependiendo de la(s) propiedad(es) deseada(s) para el producto final.

[0319] En realizaciones de la invención como se definen en las reivindicaciones, los ásteres de ácidos grasos de sacáridos pueden combinarse con uno o más componentes de recubrimiento para el encolado interno y superficial (solos o en combinación), que incluyen, pero no se limitan a, ligantes (por ejemplo, almidón, proteína de soja, emulsiones polimáricas, PvOH, látex) y aditivos (por ejemplo, glioxal, resinas glioxaladas, sales de circonio, estearato de calcio, oleato de lecitina, emulsión de polietileno, carboximetilcelulosa, polímeros acrílicos, alginatos, gomas de poliacrilato, poliacrilatos, microbiocidas, desespumantes basados en aceite, desespumantes basados en silicona, estilbenos, colorantes directos y colorantes ácidos). En una realización relacionada, dichos componentes pueden proporcionar una o más propiedades, que incluyen, pero no se limitan a, construir una estructura porosa fina, proporcionar una superficie de dispersión de luz, mejorar la receptividad de tinta, mejorar el brillo, unir partículas de pigmento, unir recubrimientos al papel, reforzar la lámina base, rellenar poros en la estructura del pigmento, reducir la sensibilidad al agua, resistir la captación en húmedo en la impresión por chorro de tinta, evitar el rayado con cuchilla, mejorar el brillo en el supercalandrado, reducir la formación de polvo, ajustar la viscosidad del recubrimiento, proporcionar retención de agua, dispersar pigmentos, mantener la dispersión del recubrimiento, evitar el deterioro del color del recubrimiento/recubrimiento, controlar la formación de espuma, reducir el aire arrastrado y los cráteres del recubrimiento, aumentar la blancura y el brillo, y controlar el color y el tono. Será evidente para un experto en la técnica que las combinaciones pueden variarse dependiendo de la(s) propiedad(es) deseada(s) para el producto final.

[0321] En realizaciones de la invención como se definen en las reivindicaciones, los métodos que emplean dichos ásteres de ácidos grasos de sacárido pueden usarse para reducir el coste de aplicaciones de recubrimiento primario/secundario (por ejemplo, capa basada en silicona, capa basada en almidón, capa basada en arcilla, capa de PLA, Bio-PBS, capa de PEI y similares) proporcionando una capa de material que presenta una propiedad necesaria (por ejemplo, resistencia al agua, baja energía superficial y similares), reduciendo de ese modo la cantidad de capa primaria/secundaria necesaria para lograr esa misma propiedad. En una realización, los materiales pueden recubrirse sobre la parte superior de una capa de SFAE (por ejemplo, agentes termosellables). En realizaciones, la composición está libre de fluorocarbono y silicona.

[0323] En realizaciones de la invención como se definen en las reivindicaciones, las composiciones aumentan la estabilidad tanto mecánica como térmica del producto tratado. En una realización, el tratamiento superficial es termoestable a temperaturas entre aproximadamente -100 °C a aproximadamente 300 °C. En una realización adicional relacionada, la superficie del material basado en celulosa presenta un ángulo de contacto con el agua de entre aproximadamente 60° a aproximadamente 120°. En otra realización relacionada, el tratamiento superficial es químicamente estable a temperaturas de entre aproximadamente 200 °C a aproximadamente 300 °C.

[0325] El sustrato que puede secarse antes de la aplicación (por ejemplo, a aproximadamente 80-150 °C), puede tratarse con la composición modificadora mediante inmersión, por ejemplo, y permitiendo que la superficie se exponga a la composición durante menos de 1 segundo. El sustrato puede calentarse para secar la superficie, después de lo cual el material modificado está listo para su uso. En una realización de la invención como se define en las reivindicaciones, el sustrato puede tratarse mediante cualquier proceso de recubrimiento/encolado adecuado normalmente llevado a cabo en una fábrica de papel (véase, por ejemplo, Smook, G., Surface Treatments in Handbook for Pulp & Paper Technologists, (2016), 4a ed., capítulo 18, páginas 293-309, TAPPI<Press, Peachtree Corners, GA>E<e>.<UU.).>

[0327] No es necesaria una preparación especial del material en la práctica de la invención como se define en las reivindicaciones, aunque para algunas aplicaciones, el material puede secarse antes del tratamiento. En realizaciones de la invención como se definen en las reivindicaciones, los métodos pueden usarse en cualquier superficie basada en celulosa, que incluyen, pero no se limitan a, una película, un recipiente rígido, fibras, pasta, una tela o similares. En una realización de la invención como se define en las reivindicaciones, los ésteres de ácidos grasos de sacáridos o agentes de recubrimiento pueden aplicarse mediante una prensa de encolado estándar (vertical, inclinada, horizontal), una prensa de encolado estucadora de rodillos, una prensa de encolado de medición, una aplicación de encolado con calandria, encolado de tubos, en máquina, fuera de máquina, recubridor de una sola cara, recubridor de doble cara, de estancia corta, recubridor de dos caras simultáneas, recubridor de cuchilla o varilla, recubridor de grabado, impresión de grabado, impresión flexográfica, impresión por chorro de tinta, impresión láser, supercalandrado y combinaciones de los mismos.

[0328] Dependiendo de la fuente, la celulosa puede ser papel, cartón, pasta, fibra de madera blanda, fibra de madera dura, o combinaciones de los mismos, nanocelulosa, nanofibras de celulosa, filamentos o microfibrillas, algodón o mezclas de algodón microfibriladas, , otras fibras no de madera, (tales como sisal, yute o cáñamo, lino y paja), nanocristales de celulosa, o celulosa nanofibrilada.

[0330] En realizaciones de la invención como se definen en las reivindicaciones, la cantidad de recubrimiento de éster de ácido graso de sacárido aplicada es suficiente para cubrir completamente al menos una superficie de un material que contiene celulosa. Por ejemplo, en unas realizaciones, el recubrimiento de éster de ácido graso de sacárido puede aplicarse a la superficie externa completa de un recipiente, la superficie interna completa de un recipiente, o una combinación de las mismas, o uno o ambos lados de un papel base. En otras realizaciones, la superficie superior completa de una película puede cubrirse por el recubrimiento de éster de ácido graso de sacárido, o la superficie inferior completa de una película puede cubrirse por el recubrimiento de éster de ácido graso de sacárido, o una combinación de los mismos. En algunas realizaciones, la luz de un dispositivo/instrumento puede estar cubierta por el recubrimiento o la superficie exterior del dispositivo/instrumento puede estar cubierta por el recubrimiento de éster de ácido graso de sacárido, o una combinación de los mismos. En una realización, la cantidad de recubrimiento de éster de ácido graso de sacárido aplicada es suficiente para cubrir parcialmente al menos una superficie de un material que contiene celulosa. Por ejemplo, solo aquellas superficies expuestas a la atmósfera ambiente están cubiertas por el recubrimiento de éster de ácido graso de sacárido, o solo aquellas superficies que no están expuestas a la atmósfera ambiente están cubiertas por el recubrimiento de éster de ácido graso de sacárido (por ejemplo, enmascaramiento). Como será evidente para un experto en la técnica, la cantidad de recubrimiento de éster de ácido graso de sacárido aplicado puede depender del uso del material que se va a cubrir. En una realización de la invención como se define en las reivindicaciones, una superficie puede recubrirse con un éster de ácido graso de sacárido y la superficie opuesta puede recubrirse con un agente que incluye, pero no se limita a, proteínas, glútenes de trigo, gelatinas, prolaminas, aislados de proteína de soja, almidones, almidones modificados, polisacáridos acetilados, alginatos, carragenanos, quitosanos, inulinas, ácidos grasos de cadena larga, ceras y combinaciones de los mismos. En una realización relacionada, el SFAE puede añadirse a una composición de fabricación, y el material resultante sobre la red puede estar provisto de un recubrimiento adicional de SFAE.

[0332] Se puede usar cualquier proceso de recubrimiento adecuado para administrar cualquiera de los diversos recubrimientos y/o emulsiones de ésteres de ácidos grasos de sacáridos aplicados en el curso de la práctica de la invención como se define en las reivindicaciones. En realizaciones de los mismos, los procesos de recubrimiento de éster de ácido graso de sacárido incluyen inmersión, pulverización, pintura, impresión y cualquier combinación de cualquiera de estos procesos, solos o con otros procesos de recubrimiento adaptados para poner en práctica los métodos.

[0334] Al aumentar la concentración de éster de ácido graso de sacárido, por ejemplo, la composición de la invención como se define en las reivindicaciones puede reaccionar más ampliamente con la celulosa que se está tratando con el resultado neto de que se presentan de nuevo características de resistencia a lípidos/repelentes de agua mejoradas. Sin embargo, pesos de capa más altos no se traducen necesariamente en una resistencia al agua aumentada. En una realización, diversos catalizadores podrían permitir un "curado" más rápido para ajustar con precisión la cantidad de éster de ácido graso de sacárido para cumplir aplicaciones específicas.

[0336] Será evidente para un experto en la técnica que la selección de celulosa a tratar, el éster de ácido graso de sacárido, la temperatura de reacción y el tiempo de exposición son parámetros de proceso que pueden optimizarse mediante experimentación rutinaria para adaptarse a cualquier aplicación particular para el producto final.

[0338] Los materiales derivatizados tienen propiedades físicas alteradas que pueden definirse y medirse usando pruebas apropiadas conocidas en la técnica. Para la hidrofobicidad, el protocolo analítico puede incluir, pero no se limita a, la medición del ángulo de contacto y la captación de humedad. Otras propiedades incluyen, rigidez, WVTR, porosidad, resistencia a la tracción, falta de degradación del sustrato, propiedades de rotura y desgarro. Un protocolo estandarizado específico a seguir está definido por la Sociedad americana de pruebas y materiales (protocolo ASTM D7334-08).

[0340] La permeabilidad de una superficie a diversos gases tales como vapor de agua y oxígeno también puede alterarse mediante el proceso de recubrimiento de éster de ácido graso de sacárido a medida que se potencia la función de barrera del material. La unidad estándar que mide la permeabilidad es la Barrer y los protocolos para medir estos parámetros también están disponibles en el dominio público (normas ASTM estándar F2476-05 para vapor de agua y ASTM estándar F2622-8 para oxígeno).

[0342] En realizaciones de la invención como se definen en las reivindicaciones, los materiales tratados según el procedimiento descrito en la presente presentan una biodegradabilidad completa como se mide por la degradación en el entorno bajo ataque por microorganismos.

[0344] Están disponibles diversos métodos para definir y probar la biodegradabilidad, incluyendo el método de matraz agitado (norma ASTM E1279 - 89 (2008)) y la prueba de Zahn-Wellens (OECD TG 302 B).

[0346] Están disponibles diversos métodos para definir y probar la compostabilidad que incluyen, pero no se limitan a, la norma ASTM D6400.

[0348] Los materiales adecuados para el tratamiento mediante la invención como se definen en las reivindicaciones incluyen diversas formas de celulosa, tales como fibras de algodón, fibras vegetales tales como lino, fibras de madera, celulosa regenerada (rayón y celofán), celulosa parcialmente alquilada (éteres de celulosa), celulosa parcialmente esterificada (rayón acetato), y otros materiales de celulosa modificada que tienen una porción sustancial de sus superficies disponibles para la reacción/unión. Como se indica anteriormente, el término "celulosa" incluye todos estos materiales y otros de estructura de polisacárido similar y que tienen propiedades similares. Entre estos, el material relativamente novedoso de celulosa microfibrilada (nanofibra de celulosa) (véanse, por ejemplo, la patente de EE. UU. US4,374,702 y las publicaciones de EE. UU. 2015/0167243 y 2009/0221812) es particularmente adecuado para esta aplicación. En otras realizaciones de la invención como se definen en las reivindicaciones, las celulosas pueden incluir, pero no se limitan a, triacetato de celulosa, propionato de celulosa, propionato de acetato de celulosa, butirato de acetato de celulosa, nitrocelulosa (nitrato de celulosa), sulfato de celulosa, celuloide, metilcelulosa, etilcelulosa, etilmetilcelulosa, hidroxietilcelulosa, hidroxipropilcelulosa, nanocristales de celulosa, hidroxietilmetilcelulosa, hidroxipropilmetilcelulosa, etilhidroxietilcelulosa, carboximetilcelulosa y combinaciones de los mismos.

[0350] La modificación de la celulosa de acuerdo con la invención como se define en las reivindicaciones, además de aumentar su hidrofobicidad, también puede aumentar su resistencia a la tracción, flexibilidad y rigidez, ampliando adicionalmente de este modo su espectro de uso. Todos los productos biodegradables y parcialmente biodegradables hechos a partir de o usando la celulosa modificada descrita en esta solicitud están dentro del alcance de la invención como se define en las reivindicaciones, incluyendo productos reciclables y compostables.

[0351] Entre las posibles aplicaciones de la tecnología de recubrimiento, dichos artículos incluyen, pero no se limitan a, recipientes para todo propósito tales como papel, cartón, pasta de papel, tazas, tapas, cajas, bandejas, papeles/láminas antiadherentes, bolsas de compostaje, bolsas de la compra, tuberías y conductos de agua, cubiertos, placas y botellas desechables de calidad alimentaria, pantallas para televisores y dispositivos móviles, ropa (por ejemplo, mezclas de algodón o algodón), vendajes, etiquetas sensibles a la presión, cinta sensible a la presión, productos femeninos y dispositivos médicos que se van a usar en el cuerpo o dentro de él, tales como anticonceptivos, dispositivos de administración de fármacos y similares. Además, la tecnología de recubrimiento de la invención como se define en las reivindicaciones puede usarse en muebles y tapicería, equipos de acampada al aire libre y similares.

[0353] Ejemplos

[0355] Ejemplo 1. Formulaciones de éster de ácido graso de sacárido

[0357] SEFOSE® es un líquido a temperatura ambiente y todos los recubrimientos/emulsiones que contienen este material se aplicaron a temperatura ambiente usando un dispositivo de reducción de sobremesa. El tipo y tamaño de las varillas se variaron para crear un intervalo de pesos de recubrimiento.

[0359] Formulación 1

[0361] Se añadieron 50 ml de SEFOSE® a una disolución que contenía 195 ml de agua y 5 gramos de carboximetilcelulosa (FINNFIX® 10; CP Kelco, Atlanta, GA). Esta formulación se mezcló usando un homogeneizador Silverson ajustado a 5000 rpm durante 1 minuto. Esta emulsión se recubrió sobre una lámina base de 50 gramos hecha de pasta de madera dura blanqueada y una lámina de 80 gramos compuesta de madera blanda sin blanquear. Ambos papeles se colocaron en un horno (105 °C) durante 15 minutos para secarlos. Tras la retirada del horno, se colocaron las láminas en el banco de laboratorio y se aplicaron 10 gotas de agua (temperatura ambiente) mediante pipeta a cada lámina. Las láminas base seleccionadas para esta prueba absorberían una gota de agua inmediatamente, mientras que las láminas recubiertas con cantidades variables de SEFOSE® mostraron niveles crecientes de resistencia al agua a medida que aumentaba el peso de la capa (véase la tabla 1).

[0362] Tabla 1. Resultados de la lámina base con SEFOSE®

[0365]

[0367] Se observó que la resistencia al agua era menor en la lámina más pesada y no se logró resistencia al agua a menos que la lámina estuviera seca.

[0368] Formulación 2

[0369] Adición de SEFOSE® a la pasta para vasos: (obsérvese que es una materia prima para una sola capa sin tratamiento con MFC. 110 gramos de cartón hecho de pasta de eucalipto). Se añadieron 50 gramos de SEFOSE® a 200 gramos de almidón etilado cocido al 5 % (Ethylex 2025) y se agitó usando un molino Kady de sobremesa durante 30 segundos. Las muestras de papel se recubrieron y se colocaron en el horno a 105 °C durante 15 minutos. Se colocaron 10-15 gotas de prueba en el lado recubierto del cartón y se midió el tiempo de retención de agua y se registró en la tabla a continuación. La penetración de agua en el control de cartón sin tratar fue instantánea (véase la tabla 2).

[0370] Tabla 2. Penetración de agua caliente para materia prima de taza tratada con SEFOSE®

[0373]

[0375] Formulación 3

[0376] Se calentó SEFOSE® puro a 45 °C y se colocó en una botella de pulverización. Se aplicó una pulverización uniforme a la materia prima de papel enumerada en el ejemplo anterior, así como a un trozo de aglomerado y una cantidad de tela de algodón. Cuando se colocaron gotas de agua en las muestras, la penetración en el sustrato ocurrió en 30 segundos, sin embargo, después del secado en el horno durante 15 minutos a 105 °C, las perlas de agua evaporadas antes de ser absorbidas en el sustrato.

[0377] La investigación continuada se refiere a si SEFOSE® podría ser compatible con compuestos usados para recubrimientos resistentes al aceite y a la grasa. SEFOSE® es útil para mejoras de la resistencia al agua así como de la rigidez. Se usaron 240 gramos de materia prima de cartón para realizar las pruebas de rigidez. La tabla 3 muestra los resultados. Estos datos se obtuvieron a un peso de una sola capa: 5 gramos/metro cuadrado, informándose de una media de 5 muestras. Los resultados se dan en unidades de rigidez Taber registradas con nuestro medidor de rigidez Taber V-5 Modelo 150-E.

[0378] Tabla 3. Prueba de rigidez

[0381]

[0383] Ejemplo 2. Unión de éster de sacárido a sustrato celulósico

[0384] En un esfuerzo por determinar si SEFOSE® Se unió reversiblemente a un material celulósico, SEFOSE® puro se mezcló con celulosa pura en una relación de 50:50. El SEFOSE® se dejó reaccionar durante 15 min a 148,89 °C (300 °F) y la mezcla se extrajo con cloruro de metileno (disolvente no polar) o agua destilada. Las muestras se sometieron a reflujo durante 6 horas, y se llevó a cabo el análisis gravimétrico de las muestras.

[0385] Tabla 4. Extracción de SEFOSE® del material celulósico

[0388]

[0391] Ejemplo 3. Examen de superficies celulósicas

[0393] Las imágenes de microscopio electrónico de barrido de papeles de base con y sin MFC ilustran cómo una base menos porosa tiene potencial para requerir muchos menos agentes impermeabilizantes que reaccionen a la superficie. Las FIGs. 1-2 muestran papel de filtro Whatman de porosidad media, no tratado. Las FIGs. 1 y 2 muestran el área superficial relativamente alta expuesta para que un agente derivatizante reaccione; sin embargo, también muestra una lámina altamente porosa con gran cantidad de espacio para que el agua escape. Las FIGs. 3 y 4 muestran una comparación lado a lado de papel hecho con pasta reciclada antes y después del recubrimiento con MFC. (Son dos aumentos de las mismas muestras, sin MCF obviamente en el lado izquierdo de la imagen). La prueba muestra que la derivatización de una lámina mucho menos porosa muestra una mayor promesa para el rendimiento de barrera de agua/vapor a largo plazo. Las dos últimas imágenes se toman solo cerca de un "poro" medio en una lámina de papel de filtro, así como un aumento similar del papel recubierto con CNF con fines de contraste.

[0395] Los datos anteriores demuestran un punto crítico: que la adición de más material da como resultado un aumento correspondiente en el rendimiento. Aunque no está limitado por la teoría, la reacción parece ser más rápida con papeles sin blanquear, sugiriendo que la presencia de lignina puede acelerar la reacción.

[0397] El hecho de que un producto como el SEFOSE® sea un líquido, puede emulsionarse fácilmente, lo que sugiere que puede adaptarse fácilmente para trabajar en equipos de recubrimiento comúnmente usados en fábricas de papel.

[0399] Ejemplo 4. "Phluphi"

[0401] Se mezcló SEFOSE® líquido y se hizo reaccionar con fibra de madera dura blanqueada para generar una variedad de maneras de crear una hoja de prueba impermeable. Cuando el éster de sacarosa se mezcló con pasta antes de la formación de la lámina, se encontró que la mayoría de él se retuvo con la fibra. Con suficiente calentamiento y secado, se formó una hoja de prueba quebradiza, esponjosa pero muy hidrófoba. En este ejemplo, se mezclaron 0,25 gramos de SEFOSE® con 4,0 gramos de fibra de madera dura blanqueada en 6 litros de agua. Esta mezcla se agitó a mano y el agua se drenó en un molde de hoja de prueba estándar. La estera de fibras resultante se retiró y se secó durante 15 minutos a 162,78 °C (325 °F). La lámina producida presentó una hidrofobicidad significativa, así como una unión de hidrógeno muy reducida entre las propias fibras. (Se observó que el ángulo de contacto con el agua era mayor de 100 grados). Se puede añadir un emulsionante. SEFOSE® a la fibra puede ser de aproximadamente 1:100 a 2:1.

[0403] Las pruebas posteriores muestran que el talco es solo un espectador en esto y se dejó fuera de las pruebas adicionales.

[0405] Ejemplo 5. Efectos ambientales sobre las propiedades de recubrimiento de SEFOSE®

[0407] En un esfuerzo por comprender mejor el mecanismo de la reacción de ésteres de sacarosa con fibra, se aplicaron recubrimientos de baja viscosidad a una lámina kraft de blanqueo que tenía añadida resina de resistencia en húmedo, pero no resistencia al agua (sin encolado). Los recubrimientos eran todos menores a 250 cps como se mide usando un viscosímetro Brookfield a 100 rpm.

[0409] Se emulsionó SEFOSE® con Ethylex 2025 (almidón) y se aplicó al papel mediante un rodillo de huecograbado. Para comparación, también se emulsionó SEFOSE® con PvOH 9050 de Westcote. Como se muestra en la FIG.

[0410] 5, la oxidación de los dobles enlaces en SEFOSE® se potencia por la presencia de calor y ambientes químicos adicionales que potencian la química oxidativa (véase también la tabla 5).

[0411] Tabla 5. Efectos ambientales sobre SEFOSE® (Minutos hasta el fallo)

[0414] SEFOSE®

[0415] Tiempo PVOH -PVOH Ethylex 3:1

[0417] 0 0,08 0,07 0,15 2

[0419] 1 0,083 0,11 0,15 1,8

[0421] 2 0,08 0,18 0,13 1,8

[0423] 5 0,09 0,25 0,1 1,3

[0425] 10 0,08 0,4 0,1 0,9

[0427] 30 0,08 1,1 0,08 0,8

[0429] 60 0,08 3,8 0,08 0,8

[0431] 120 0,08 8 0,08 0,7

[0433] 500 0,07 17 0,07 0,4

[0435] Ejemplo 6. Efecto de cadenas de ácidos grasos insaturados frente a saturados

[0437] Se hizo reaccionar SEFOSE® con pasta de madera blanda blanqueada y se secó para formar una lámina. Posteriormente, se llevaron a cabo extracciones con CH<2>Cl<2>, tolueno y agua para determinar el grado de la reacción con pasta. Las extracciones se realizaron durante al menos 6 horas usando material de vidrio de extracción Soxhlet. Los resultados de las extracciones se muestran en la tabla 6.

[0439] Tabla 6. Extracción de pasta ligada a SEFOSE®

[0442]

[0445] Los datos indican que esencialmente todo el SEFOSE® permanece en la lámina. Para verificar esto adicionalmente, se llevó a cabo el mismo procedimiento sobre la pasta sola, y los resultados muestran que se obtuvieron aproximadamente 0,01 g por 10 g de pasta. Aunque no está limitado por la teoría, esto podría tenerse en cuenta fácilmente como productos químicos de fabricación de pasta residuales o más probablemente productos extractivos que no se habían eliminado completamente.

[0447] Se usaron fibras puras de celulosa (por ejemplo, a-celulosa de Sigma Aldrich, St. Louis, MO), y se repitió el experimento. Siempre que los niveles de carga de SEFOSE® permanecieran por debajo de aproximadamente el 20 % de la masa de las fibras, más del 95 % de la masa de SEFOSE® Se retuvo con las fibras y no fue extraíble con disolventes polares o no polares. Aunque no está limitado por la teoría, optimizar el tiempo y la temperatura de horneado puede mejorar aún más los ésteres de sacarosa que quedan con las fibras.

[0449] Como se muestra, los datos demuestran una incapacidad general para extraer SEFOSE® del material después del secado. Por otra parte, cuando se usan los ácidos grasos que contienen todas las cadenas de ácidos grasos saturados en lugar de SEFOSE® (por ejemplo, OLEAN® disponible de Procter & Gamble Chemicals (Cincinnati, OH)), casi el 100 % del material puede extraerse usando agua caliente (a o por encima de 70 °C). OLEAN® es idéntico a SEFOSE® siendo el único cambio que hay ácidos grasos saturados unidos (OLEAN®) en lugar de ácidos grasos insaturados (SEFOSE®).

[0451] Otro aspecto notable es que múltiples cadenas de ácidos grasos son reactivas con la celulosa, y con las dos moléculas de sacárido en la estructura, el SEFOSE® da lugar a una red rígida de reticulación que conduce a mejoras de resistencia en redes fibrosas tales como papel, cartón, telas no tejidas tendidas al aire y tendidas en húmedo, y tejidos.

[0453] Ejemplo 7. Adiciones de SEFOSE® para lograr resistencia al agua

[0455] Se fabricaron hojas de prueba de 2 y 3 gramos usando pastas kraft tanto de madera dura como de madera blanda. Cuando se añadió SEFOSE® a la suspensión de pasta al 1 % a un nivel del 0,1 % o mayor y se drenó el agua formando la hoja de prueba, SEFOSE® se retuvo con las fibras, donde impartió resistencia al agua. De 0,1 % a 0,4 % de SEFOSE®, el agua se roció sobre la superficie durante unos pocos segundos o menos. Después de SEFOSE® la carga fue superior al 0,4 %, el tiempo de resistencia al agua aumentó rápidamente a minutos y luego a horas para niveles de carga mayores que 1,5 %.

[0457] Ejemplo 8. Producción de material fibroso voluminoso

[0459] La adición de SEFOSE® a la pasta actúa para ablandar las fibras, aumentar el espacio entre ellas aumentando el volumen. Por ejemplo, se drenó una suspensión al 3 % de pasta de madera dura que contenía 125 g (seca) de pasta, se secó y se encontró que ocupaba un volumen de 18,2 centímetros cúbicos. Se añadieron 12,5 g de SEFOSE® a la misma suspensión de pasta de madera dura al 3 % que contenía un equivalente de 125 g de fibra seca. Tras el drenaje del agua y el secado, la estera resultante ocupaba 45,2 centímetros cúbicos. Se pulverizaron 30 g de una pasta kraft de madera dura blanqueada estándar (producida por Old Town Fuel and Fiber, LLC, Old Town, ME) con SEFOSE® que se había calentado a 60 °C. Esto 4,3 cm3 se colocó en un desintegrador a 10.000 rpm y esencialmente se volvió a reducir a pasta. La mezcla se vertió a través de un molde de hoja de prueba y se secó a 105 °C. La pasta hidrófoba resultante ocupaba un volumen de 8,1 cm3. Se cortó un cuadrado de 5,08 centímetros (2 pulgadas) de este material y se colocó en una prensa hidráulica con 50 toneladas de presión aplicadas durante 30 segundos. El volumen del cuadrado se redujo significativamente pero aún ocupaba un 50 % más de volumen que el mismo corte cuadrado de 5,08 centímetros (2 pulgadas) para el control sin aplicar presión.

[0460] Es significativo que no sólo se observa un aumento en el volumen y la suavidad, sino que una estera reducida de nuevo a pasta a la fuerza cuando se drenó el agua dio como resultado una estera de fibra donde se retuvo toda la hidrofobicidad. Esta cualidad, además de las observaciones de que el agua no puede "empujarse" fácilmente más allá de la barrera de baja energía superficial hacia la lámina, es de valor. La unión de cadenas simples hidrófobas de ácidos grasos no muestra esta propiedad.

[0461] Aunque no está limitado por la teoría, esto representa evidencia adicional de que SEFOSE® está reaccionando con la celulosa y que los grupos OH de la superficie de las fibras de celulosa ya no están disponibles para participar en enlaces de hidrógeno posteriores. Otros materiales hidrófobos interfieren con el enlace de hidrógeno inicial, pero al volver a reducir a pasta este efecto se invierte y los grupos OH en la celulosa están libres para participar en el enlace de hidrógeno al volver a secar.

[0462] Ejemplo 9. Datos de prueba del papel de bolsa

[0463] La siguiente tabla (Tabla 7) ilustra las propiedades impartidas por el recubrimiento de 5-7 g/m2 con una mezcla de SEFOSE® y alcohol polivinílico (PvOH) sobre un material de bolsa kraft sin blanquear (control). También se incluyen como referencia bolsas comerciales.

[0464] Tabla 7. Pruebas de papel de bolsa

[0467]

[0469] Como puede verse en la tabla, la tracción y el estallido aumentan con el recubrimiento del papel base de control con SEFOSE® y PvOH.

[0470] Ejemplo 10. Resistencia a la tracción en húmedo/seco

[0471] Se fabricaron hojas de prueba de 3 gramos a partir de pasta blanqueada. Lo siguiente compara la resistencia a la tracción en húmedo y en seco a diferentes niveles de adición de SEFOSE®. Obsérvese que con estas hojas de prueba SEFOSE® no se emulsionó en ningún recubrimiento, simplemente se mezcló en la pasta y se drenó sin añadir ninguna otra química (véase la tabla 8).

[0472] Tabla 8. Resistencia a la tracción en húmedo/seco

[0475]

[0477] Obsérvese también que la adición del 5 % para la resistencia en húmedo no está muy por debajo de la resistencia en seco del control.

[0478] Ejemplo 11. Uso de ésteres que contienen menos de 8 ácidos grasos saturados

[0479] Se llevaron a cabo un número de experimentos con ésteres de sacarosa producidos que tienen menos de 8 ácidos grasos unidos al resto de sacarosa. Muestras de SP50, SP10, SP01 y F20W (de Sisterna, Países Bajos) que contienen 50, 10, 1 y esencialmente 0 % de monoésteres, respectivamente. Aunque estos productos disponibles comercialmente se preparan haciendo reaccionar sacarosa con ácidos grasos saturados, relegando así los menos útiles para reticulación adicional o químicas similares, han sido útiles para examinar las propiedades de emulsificación y repelencia al agua.

[0481] Por ejemplo, se mezclaron 10 g de SP01 con 10 g de glioxal en una disolución de PvOH cocida al 10 %. La mezcla se "coció" a 93,33 °C (200 °F) durante 5 minutos y se aplicó mediante reducción a un papel base poroso hecho de kraft de madera dura blanqueado. El resultado fue un recubrimiento ceroso reticulado sobre la superficie del papel que presentó buena hidrofobicidad. Cuando se aplicó un mínimo de 3 g/m2 el ángulo de contacto resultante fue mayor que 100°. Puesto que el glioxal es un cristalizador bien conocido usado sobre compuestos que tienen grupos O<h>, este método es un medio potencial para fijar ésteres de sacarosa bastante no reactivos a una superficie uniendo grupos alcohol sobrantes sobre el anillo de sacarosa con un grupo alcohol puesto a disposición en el sustrato u otros materiales de recubrimiento.

[0483] Ejemplo 12. Datos de HST y absorción de humedad

[0485] Para demostrar que SEFOSE® solo proporciona las propiedades impermeabilizantes observadas, se trató papel base poroso de Twins River (Matawaska, ME) con diversas cantidades de SEFOSE (y PvOH o Ethylex 2025 para emulsionar, aplicar por reducción) y se ensayó por prueba de encolado de Hércules. Los resultados se muestran en la tabla 9.

[0487] Tabla 9. Datos de HST con SEFOSE®.

[0490]

[0493] Como puede verse en la tabla 9, el aumento de SEFOSE® aplicado a la superficie del papel conduce a una resistencia al agua aumentada (como se muestra por HST aumentada en segundos).

[0495] Esto también puede observarse usando recubrimientos de un producto de éster de sacarosa saturado. Para este ejemplo particular, el producto, F20W (disponible de Sisterna, Países Bajos) se describe como un monoéster de muy bajo % con la mayoría de las moléculas en el intervalo de sustitución 4-8. Obsérvese que la captación de producto F20W es sólo el 50 % del recubrimiento total, ya que se emulsionó con PvOH usando partes iguales de cada una para preparar una emulsión estable. Por lo tanto, cuando la captación se etiqueta "0,5 g/m2" también hay la misma captación de PvOH dando una captación total de 1,0 g/m2. Los resultados se muestran en la tabla 10.

[0497] Tabla 10. Datos de HST de F20W.

[0500]

[0503] Como puede verse en la tabla 10, de nuevo, el aumento de F20W aumenta la resistencia al agua de la lámina porosa. Por lo tanto, el propio éster de ácido graso de sacarosa aplicado está haciendo que el papel sea resistente al agua.

[0505] Puesto que la resistencia al agua no se debe simplemente a la presencia de un ácido graso que forma un enlace éster con la celulosa, se cargaron hojas de prueba de madera blanda (kraft de madera blanda blanqueado) con SEFOSE® y se añadió directamente ácido oleico a la pasta, donde el ácido oleico forma un enlace éster con la celulosa en la pasta. La masa en el tiempo cero representa la masa "completamente seca" de las hojas de prueba extraídas del horno a 105 °C. Las muestras se colocaron en una sala de humedad controlada mantenida a 50 % de HR. El cambio de masa se anota a lo largo del tiempo (en minutos). Los resultados se muestran en las tablas 11 y 12.

[0506] Tabla 11. absorción de humedad de SEFOSE®.

[0509]

[0511] Tabla 12. Captación de humedad de ácido oleico.

[0514]

[0516] Obsérvese aquí que la diferencia donde se añade directamente ácido oleico a la pasta formando un enlace éster ralentiza en gran medida la absorción de humedad. Por el contrario, sólo el 2 % de SEFOSE® ralentiza la captación de humedad, a concentraciones más altas, SEFOSE® no lo hace. Como tal, aunque no está limitado por la teoría, la estructura del material unido a SEFOSE® no puede explicarse simplemente por la estructura formada por ésteres de ácidos grasos simples y celulosa.

[0517] Ejemplo 13. SFAE saturados

[0518] La clase saturada de ésteres son sólidos cerosos a temperatura ambiente que, debido a la saturación, son menos reactivos con la matriz de muestra o por sí mismos. Usando temperaturas elevadas (por ejemplo, al menos 40 °C y para todos los probados por encima de 65 °C) estos materiales funden y pueden aplicarse como un líquido que después se enfría y solidifica formando un recubrimiento hidrófobo. Alternativamente, estos materiales pueden emulsionarse en forma sólida y aplicarse como un recubrimiento acuoso para impartir características hidrófobas.

[0519] Los datos mostrados aquí representan lecturas de HST (prueba de encolado de Hércules) obtenidas de papeles recubiertos con cantidades variables de SFAE saturados.

[0520] Se usó una lámina kraft de madera dura, blanqueada, 18,14 kg (45 libras) obtenida de papel Turner Falls para recubrimientos de prueba. La porosidad de Gurley midió aproximadamente 300 segundos, representando una lámina base bastante ajustada. S-370 obtenido de Mitsubishi Foods (Japón) se emulsionó con goma xantana (hasta el 1% de la masa de formulación de SFAE saturada) antes del recubrimiento.

[0521] Peso de la capa de la formulación de SFAE saturada (libras por tonelada) HST (media de 4 mediciones por muestra).

[0522] Tabla 13

[0525]

[0527] Los datos de laboratorio generados también apoyan que cantidades limitadas de SFAE saturado pueden mejorar la resistencia al agua de los recubrimientos que están diseñados para otros fines/aplicaciones. Por ejemplo, se combinó SFAE saturado con recubrimientos basados en almidón Ethylex y alcohol polivinílico y se observó una mayor resistencia al agua en cada caso.

[0529] Los ejemplos posteriores se recubrieron sobre una base reciclada blanqueada, 22,68 kg (50 libras) con una porosidad de Gurley de 18 segundos.

[0531] Se cocieron 100 gramos de Ethylex 2025 al 10 % de sólidos (volumen de 1 litro) y se añadieron 10 gramos de S-370 en caliente y se mezclaron usando un homogeneizador Silverson. El recubrimiento resultante se aplicó usando un dispositivo de reducción de mesa común y los papeles se secaron bajo lámparas de calor.

[0533] A 136,01 kg (300 libras)/tonelada de peso de capa, el almidón solo tenía una HST media de 480 segundos. Con el mismo peso de capa de la mezcla de almidón y SFAE saturado, la HST aumentó a 710 segundos.

[0534] Se disolvió suficiente alcohol polivinílico (Selvol 205S) en agua caliente para lograr una disolución al 10 %. Esta disolución se recubrió sobre el mismo papel 22,68 kg (50 libras) descrito anteriormente y tenía una HST media de 225 a 68,04 kg (150 libras)/tonelada de peso de capa. Usando esta misma disolución, se añadió S-370 para lograr una mezcla en la que contenía 90 % de PVOH/10 % de S-370 en una base seca (es decir, 90 ml de agua, 9 gramos de PvOH, 1 gramo de S-370): la HST media aumentó a 380 segundos.

[0536] Los SFAE saturados son compatibles con las prolaminas (específicamente, zeína; véase patente de EE. UU. n.° 7,737,200). Puesto que una de las principales barreras para la producción comercial de la materia objeto de dicha patente es que la formulación es soluble en agua: la adición de SFAE saturados ayuda de esta manera.

[0537] Ejemplo 14. Otros SFAE saturados

[0539] Las evaluaciones de prensa de encolado de recubrimientos basados en SFAE saturados se realizaron en una lámina de peso ligero blanqueada (aprox. 15,87 kg (35 libras)) que no tenía encolado y una formación relativamente pobre. Todas las evaluaciones se realizaron usando PvOH Exceval HR 3010 cocido para emulsionar el SFAE saturado. Se añadió suficiente SFAE saturado para explicar el 20 % de los sólidos totales. El foco estuvo en evaluar las muestras S-370 frente a C-1800 (disponibles de Mitsubishi Foods, Japón). Ambos de estos ésteres funcionaron mejor que el control, algunos de los datos clave se muestran en la tabla 14:

[0541] Tabla 14

[0544]

[0547] Obsérvese que los compuestos saturados parecen dar un aumento en el kit, con tanto S-370 como C-1800 produciendo un aumento de ~ 100 % en HST.

[0549] Ejemplo 15. Aditivo de resistencia en húmedo

[0551] La prueba de laboratorio ha mostrado que la química de los ésteres de sacarosa puede ajustarse para lograr una variedad de propiedades, incluyendo el uso como aditivo de resistencia en húmedo. Cuando los ésteres de sacarosa se preparan uniendo grupos saturados a cada funcionalidad alcohol en la sacarosa (u otro poliol), el resultado es una sustancia cerosa hidrófoba que tiene baja miscibilidad/solubilidad en agua. Estos compuestos pueden añadirse a materiales celulósicos para impartir resistencia al agua bien internamente o como un recubrimiento, sin embargo; puesto que no reaccionan químicamente entre sí o con ninguna parte de la matriz de muestra, son susceptibles de eliminación por disolventes, calor y presión.

[0553] Cuando se desean impermeabilización y niveles más altos de resistencia al agua, se pueden preparar y añadir ésteres de sacarosa que contienen grupos funcionales insaturados al material celulósico con el objetivo de lograr oxidación y/o reticulación que ayuda a fijar el éster de sacarosa en la matriz y hacerlo altamente resistente a la eliminación por medios físicos. Al ajustar el número de grupos insaturados así como el tamaño de los ésteres de sacarosa, se obtiene un medio para la reticulación para impartir resistencia, pero con una molécula que no es óptima para impartir resistencia al agua.

[0555] Los datos mostrados aquí se toman añadiendo SEFOSE® a una lámina kraft blanqueada a niveles variables y obteniendo datos de tracción en húmedo. Los porcentajes mostrados en la tabla representan el porcentaje de éster de sacarosa del papel blanqueado de 31,75 kg (70 libras) tratado (véase la tabla 15).

[0556] Tabla 15

[0559]

[0561] Los datos ilustran una tendencia en que la adición de ásteres de sacarosa insaturados a los papeles aumenta la resistencia en húmedo a medida que aumenta el nivel de carga. La tracción en seco muestra la resistencia máxima de la lámina como punto de referencia.

[0562] Ejemplo 16. Método para producir ásteres de sacarosa usando cloruros de ácido.

[0563] Además de preparar ásteres de sacarosa hidrófobos por transesterificación, se pueden lograr propiedades hidrófobas similares en artículos fibrosos haciendo reaccionar directamente cloruros de ácido con polioles que contienen estructuras de anillo análogas a la sacarosa.

[0564] Por ejemplo, se mezclaron 200 gramos de cloruro de palmitoilo (CAS 112-67-4) con 50 gramos de sacarosa y se mezclaron a temperatura ambiente. Después de mezclar, la mezcla se llevó a 37,78 °C (100 °F) y se mantuvo a esa temperatura durante la noche (presión ambiente). El material resultante se lavó con acetona y agua desionizada para eliminar cualquier material no reaccionado o hidrófilo. El análisis del material restante usando RMN C-13 mostró que se había realizado una cantidad significativa de áster de sacarosa hidrófobo. Aunque se ha demostrado (mediante BT3 y otros) que la adición de cloruros de ácidos grasos a materiales celulósicos podría impartir propiedades hidrófobas, la reacción en sí misma es indeseable in situ ya que el subproducto liberado, el HCl gaseoso, crea una serie de problemas que incluyen la corrosión de los materiales circundantes y es peligroso para los trabajadores y el entorno circundante. Un problema adicional creado por las producciones de ácido clorhídrico es que a medida que se forma más, es decir, se hacen reaccionar más sitios del poliol, más débil se vuelve la composición fibrosa. El cloruro de palmitoilo se hizo reaccionar en cantidades crecientes con materiales de celulosa y algodón y a medida que aumentaba la hidrofobicidad, la resistencia del artículo disminuyó.

[0565] La reacción anterior se repitió varias veces usando 200 gramos de cloruro de R-CO hecho reaccionar con 50 gramos de cada uno de otros polioles similares, incluyendo almidón de maíz, xilano de abedul, carboximetilcelulosa, glucosa y hemicelulosas extraídas.

[0566] Ejemplo 17. Prueba de pelado

[0567] La prueba de pelado utiliza una rueda entre las dos mordazas del medidor de tracción para medir la fuerza necesaria para pelar la cinta de la superficie de los papeles como un ángulo reproducible (norma ASTM D1876; por ejemplo, medidor de pelado modular de la serie 100, TestResources, Shakopee, MN).

[0568] Para este trabajo, se usó papel kraft blanqueado con Gurley alto (600 segundos) de papel Turner Falls (Turner's Falls, MA). Esta hoja de 22,68 kg (50 libras) representa una lámina bastante ajustada, pero bastante absorbente. Cuando el papel de 22,68 kg (50 libras) se recubrió con 15 % de almidón Ethylex como control, la fuerza media (sobre 5 muestras) que se necesitó fue de 0,098 kg/cm (0,55 libras/pulgada). Cuando se trató con el mismo recubrimiento pero con SEFOSE® sustituyó al 25 % del almidón Ethylex (de modo que el 25 % de captación es SEFOSE®, el 75 % sigue siendo Ethylex) la fuerza media disminuyó a 0,014 kg/cm (0,081 libras/pulgada). Con una sustitución del 50 % de SEFOSE® por el Ethylex, la fuerza necesaria disminuyó a menos de 0,005 kg/cm (0,03 libras por pulgada).

[0569] La preparación de este papel es de acuerdo con el método estándar 404 de TAPPI para determinar la resistencia a la tracción de los papeles.

[0570] Finalmente, se usó el mismo papel con S-370 a una velocidad de carga de 340,19 kg (750 libras) por tonelada, que llena eficazmente todos los vertidos en la lámina creando una barrera física completa. Esto pasa de hecho un kit TAPPI 12 sobre el plano. Este breve experimento muestra que es posible obtener resistencia a la grasa usando variedades de SFAE saturadas.

[0571] Ejemplo 18 Partículas de SFAE saturado e inorgánicas (cargas)

[0572] Los ésteres de ácidos grasos de sacarosa saturados varían de hidrófilos a hidrófobos dependiendo del número de cadenas de ácidos grasos (y la longitud de cadena) unidas a la molécula de sacarosa. Estos no se considera que sean compuestos altamente reactivos.

[0573] Se ha investigado una gama de SFAE sustituidos, siendo las cadenas laterales de 16 o 18 carbonos de longitud. Los materiales examinados son sólidos cerosos con un punto de fusión por debajo de 150 °C. Cuando se recubren sobre papel, los ésteres altamente sustituidos imparten niveles significativos de resistencia al agua dependiendo del peso de la capa y la porosidad de la lámina. Finalmente, se usó el mismo papel con S-370 a una velocidad de carga de 340,19 kg (750 libras) por tonelada, que llena eficazmente todos los vertidos en la lámina creando una barrera física completa. Se encontró que el papel tratado de este modo poseía un kit TAPPI 12. Este breve experimento muestra que es posible obtener resistencia a la grasa usando variedades de SFAE saturadas. Observaciones:

[0574] Los ésteres más hidrófobos tienden a agregarse en emulsiones/dispersiones acuosas y, por lo tanto, los recubrimientos uniformes sobre el papel se vuelven desafiantes.

[0575] El bajo punto de fusión de varias de estas moléculas da como resultado que el recubrimiento "se funda" en la lámina.

[0576] Si se mezclan SFAE hidrófobos con polímeros para ayudar a estabilizar la dispersión, estos polímeros (es decir, látex, almidón, alcohol polivinílico) tienden a rodear estos ésteres de una manera que silencia las propiedades hidrófobas deseadas.

[0577] Cuando se mezcla con carbonato de calcio (por ejemplo, carbonato de calcio precipitado) hay una atracción que es inesperada. El SFAE no se funde en el papel en las mismas condiciones de secado.

[0578] El carbonato de calcio parece ayudar en la dispersión del SFAE y la adherencia es tal que el SFAE actúa como ligante para unir las partículas de carbonato de calcio a la superficie de papeles recubiertos. Se cree que esta dispersión uniforme da como resultado una resistencia al agua mejorada para una cantidad dada de éster. Ejemplo 18. Formulaciones de recubrimiento pigmentadas

[0579] Métodos

[0580] El análisis de SEFOSE® con varias muestras de MALLARD CREEK (TYKOTE® 1019, 1004, 6160, 1005, 6152) así como DOW 620® y algunas muestras de BASF (Epotal NX 4430, Epotal s440) parece apoyar que los látex son compatibles con SEFOSE® desde un punto de vista químico. El orden de adición no parece importar y la viscosidad no parece cambiar apreciablemente.

[0581] Materia prima de papel para tazas

[0582] Se combinó MALLARD CREEK TYKOTE® 1019 con suspensión de arcilla IMERYS LX®. Se combinó SEFOSE® en esta mezcla siendo la relación resultante látex: 70 %, arcilla LX®: 20 %, SEFOSE®: 10 % (capa superior) o 75 %, GCC: 75 %; SEFOSE®: 3 %; TYKOTE® 1019: 21,5 % (capa base). La combinación de capa base tenía un pH de aproximadamente 7,6, una viscosidad de 215 cps y un 60-70 % de sólidos. La capa superior tenía un pH de 7,8 aproximadamente 57 % de sólidos, una viscosidad de aproximadamente 240 cps. El peso de capa reportado fue de aproximadamente 8 g/m2 cuando se aplica mediante cuchilla al cartón prerrecubierto. Los rollos de materia prima de copa calientes, materia prima de copa fríos y materia prima de fondo de copa se hicieron con 2 recubrimientos diferentes.

[0583] La Tabla 16 muestra el efecto del curado de SEFOSE® en una formulación de recubrimiento pigmentada con valores de Cobb.

[0584] Tabla 16. Tiempo de curado frente al valor de Cobb

[0587]

[0589] Como puede verse a partir de la tabla, el cartón recubierto con látex, que tenía un valor de Cobb de 39 vio ese número reducido a 3 con la adición de SEFOSE® (10 % en peso) al recubrimiento.

[0590] No parece que SEFOSE® sea un formador de película tan eficaz como el látex, y por lo tanto, sin estar limitado por la teoría, se hipotetizó que el látex forma una película de barrera y el SEFOSE® actúa sinérgicamente añadiendo hidrofobicidad a cualquier hueco/orificio en la película de látex.

[0592] Sustrato plástico

[0594] Para comprender mejor el efecto Cobb, el sustrato plástico se recubrió con látex DOW 620®, se secó (sobre el sustrato plástico) y se midió Cobb (valor de Cobb = 10,5). Este punto de datos refleja el hecho de que las lecturas de Cobb están influenciadas no solo por el agua que penetra en el propio papel, sino que también refleja que el agua se está empapando o absorbiendo en el propio recubrimiento. Cuando se repitió este experimento con SEFOSE® al 10 % añadido al látex (de nuevo recubierto sobre un sustrato plástico) el valor de Cobb disminuyó hasta 3,8, reflejando hidrofobicidad en la propia película.

[0596] Ejemplo 19. Encapsulación con SFAE de perlas de polímero de látex sólido y adición a fibras de celulosa

[0597] Se mezcla SFAE con látex en propilenglicol acuoso mediante un método de ciclo de temperatura que comprende calentar a 90 °C durante 20 min, enfriar a 21 °C durante 1 minuto, calentar de nuevo a 90 °C durante 5 min más y enfriar a 21 °C. El SFAE se puede amasar junto con el látex.

[0599] Las partículas se dispersan en una emulsión o suspensión acuosa y la emulsión o suspensión acuosa se mezcla después con la suspensión de fibras de celulosa a una concentración de aproximadamente 5 % a aproximadamente 50 % del peso seco total, antes de la formación en húmedo. La emulsión puede amasarse con la suspensión de fibras. La suspensión de fibras se aplica después a una máquina que comprende una malla o tamiz para eliminar el agua, con calentamiento opcional. El material de fibras resultante se aplica después a un molde y se calienta hasta que se seca. Una vez secado, el producto resultante se retira del molde.

Claims

1. REIVINDICACIONES

1. Un método para producir un artículo moldeado que contiene celulosa, que comprende:

añadir una emulsión o suspensión a una composición de fabricación de fibras de celulosa, en donde dicha emulsión o suspensión comprende uno o más ésteres de ácidos grasos de sacarosa y una o más partículas de transporte;

drenar la composición de fabricación a través de una o más mallas o tamices;

formar térmicamente la mezcla en un producto en un molde; y

extraer el producto del molde,

en donde un vehículo de la una o más partículas de transporte comprende un almidón sin cocer, preferiblemente una partícula de almidón sin cocer,

en donde dicha emulsión o suspensión acuosa se mezcla con la suspensión de fibras de celulosa a una concentración de entre aproximadamente 5 % a aproximadamente 50 % del peso seco total, antes de la formación en húmedo, y

en donde dicho producto presenta resistencia al agua, al aceite y/o a la grasa en comparación con un producto de celulosa no tratado con dicha emulsión o suspensión.

2. El método según la reivindicación 1, en donde el vehículo de la una o más partículas de transporte comprende un almidón de maíz, almidón de arroz, almidón de trigo, almidón de patata, gránulo de almidón de tapioca, sin cocer, o una combinación de los mismos; preferiblemente una partícula de almidón sin cocer, más preferiblemente una partícula de almidón de maíz sin cocer.

3. El método según la reivindicación 1, en donde el producto es un cuenco, un plato, una botella, una bolsa, un recipiente de envasado o prospecto.

4. El método según la reivindicación 1, en donde un vehículo adicional de la una o más partículas de transporte se selecciona del grupo que consiste en un éster de ácido graso de sacarosa, un polímero, una perla de polímero de látex sólido, una cubierta de polímero hueca, una perla de resina, una partícula de pigmento y combinaciones de los mismos.

5. El método según la reivindicación 4, en donde la partícula de pigmento se selecciona del grupo que consiste en carbonato de calcio, dióxido de titanio, arcilla de caolín, sílice, silicato, talco, mica y combinaciones de los mismos.

6. El método según la reivindicación 1, en donde las partículas comprenden además almidón de maíz, almidón de arroz, almidón de trigo, almidón de patata o gránulo de almidón de tapioca, sin cocer, cáscara de avena, cáscara de arroz, cáscara de nuez molida o una combinación de los mismos.

7. El método según la reivindicación 1, en donde dichas partículas se recubren con uno o más ésteres de sacarosa y se dispersan en una emulsión o suspensión acuosa.

8. El método según las reivindicaciones 1 y 7, en donde dicha emulsión o suspensión acuosa se mezcla con la suspensión de fibras de celulosa a una concentración de entre aproximadamente 5 % a aproximadamente 50 % del peso seco total, antes de la formación en húmedo, preferiblemente a una concentración de entre 5 % y

40 % del peso seco total, antes de la formación en húmedo, y más preferiblemente a una concentración de entre aproximadamente 5 % y 40 % del peso seco total, antes de la formación en húmedo.

9. El método según la reivindicación 1, en donde el vehículo es un polímero, y en donde el polímero presenta una temperatura de transición vítrea baja.

10. El método según

reivindicación 9, en donde el polímero es látex.

11. El método según

reivindicación 1, en donde el almidón sin cocer es almidón de maíz sin cocer.

12. El método según

reivindicación 1, en donde el producto presenta una pegajosidad reducida.

13. Una composición, preferiblemente adecuada para su uso en un método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en donde la composición comprende partículas de éster de ácido graso de sacarosa que contienen uno o más materiales de carga, en donde un material de carga del uno o más materiales de

carga comprende un látex.

14. La composición según la reivindicación 13, en donde el látex comprende una perla de polímero de látex sólido.

15. La composición según la reivindicación 13, en donde dicho uno o más materiales de carga comprende además un material de carga seleccionado del grupo que consiste en un polímero, una perla de resina, carbonato de calcio, dióxido de titanio, arcilla de caolín, sílice, silicato, talco, mica y combinaciones de los mismos.

16. La composición según la reivindicación 13, que comprende además timol, lecitina, glucósidos de alquilo y combinaciones de los mismos.

17. La composición según la reivindicación 13, en donde las partículas son micelas, microcápsulas o nanocápsulas.

18. La composición según la reivindicación 13, en donde el éster de ácido graso de sacarosa es un mono- o diéster.

19. La composición según la reivindicación 13, en donde el éster de ácido graso de sacarosa comprende todos los ácidos grasos saturados o es una mezcla de ácidos grasos saturados e insaturados.

20. La composición según la reivindicación 13, en donde las partículas de éster de ácido graso comprenden uno o más ésteres de ácidos grasos de sacarosa.

21. Una emulsión, preferiblemente adecuada para su uso en un método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, que comprende la composición según una cualquiera de las reivindicaciones 13 a 20.

22. Un artículo de fabricación producido por el método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12.