ES3058374T3

ES3058374T3 - Procedimiento para producir una bandeja de pulpa moldeada

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Publication number: ES3058374T3
Application number: ES17768758T
Authority: ES
Inventors: Gutierrez Francisco Esgueva; Melendez Ramiro Pelayo
Original assignee: Packbenefit SL
Current assignee: Packbenefit SL
Priority date: 2016-09-14
Filing date: 2017-09-14
Publication date: 2026-03-10
Anticipated expiration: 2037-09-14
Also published as: EP3512701B1; PL3512701T3; AU2017327693A1; AU2017327693B2; WO2018050788A2; CA3036400A1; US20200181849A1; EP3512701A2; MX2019002961A; WO2018050788A3; EP3512701C0

Abstract

La presente invención resuelve los problemas técnicos mencionados anteriormente proporcionando una forma moldeada tridimensional adecuada para su uso en la fabricación de una bandeja de alimentos, comprendiendo la forma moldeada una porción de pulpa moldeada con paredes laterales y una pared inferior que comprende fibras de celulosa vírgenes o recicladas y una porción de laminado de película que comprende una película de poliéster con una capa de sellado térmico de poliéster amorfo. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Procedimiento para producir una bandeja de pulpa moldeada

[0003] Campo de la invención

[0004] La presente invención se refiere al campo de bandejas biodegradables, en particular a bandejas para alimentos biodegradables, más particularmente a una forma moldeada tridimensional adecuada para su uso en la fabricación de una bandeja para alimentos, comprendiendo la forma moldeada una porción de pulpa moldeada con paredes laterales y una pared inferior que comprende fibras de celulosa vírgenes o recicladas y una porción de laminado con película que comprende una película de poliéster con una capa de termosellado amorfa de poliéster.

[0005] Antecedentes de la invención

[0006] Los documentos WO 01/74564 A y CN 1 307 154 A divulga procedimientos para producir bandejas de pulpa moldeadas.

[0007] El siguiente análisis de los antecedentes de la invención se proporciona simplemente para ayudar al lector en la comprensión de la invención, y no se admite para describir o constituir la técnica anterior de la presente invención. El volumen de las bandejas actualmente en uso para el envasado de alimentos crudos o parcialmente preparados, tales como cortes de carne, salchichas y filetes de carne, se forman a partir de poliestireno o a partir de pulpas de madera baratas que se tratan superficialmente con diversos compuestos resistentes a la grasa. Tales bandejas tienen numerosas desventajas. En el caso de bandejas de poliestireno, no son completamente biodegradables ni son capaces de incinerarse sin producir residuos tóxicos. Aunque biodegradables, las bandejas formadas a partir de pulpa de madera carecen de suficiente capacidad de resistencia a la grasa, particularmente cuando se requiere una vida útil relativamente larga, y además a menudo contienen contaminantes tóxicos indeseables, tales como dioxinas, que se han convertido en motivo de creciente preocupación debido a sus propiedades carcinógenas.

[0008] Además, las bandejas para alimentos biodegradables actualmente en uso para el envasado de alimentos crudos o parcialmente o completamente preparados comprenden habitualmente pulpa y una barrera tal como:

[0009] - adición de productos químicos de barrera en el extremo húmedo tal como agentes fluoroquímicos no basados en telómeros libres de AKD, ASA y PFOA/PFOS;

[0010] - recubrimientos líquidos y otros tratamientos de superficie;

[0011] - recubrimiento por neblina;

[0012] - recubrimiento por inmersión y recubrimiento por inundación; y

[0013] - revestimiento con película polimérica

[0014] Aunque se han realizado esfuerzos para mejorar las bandejas de pulpa de madera existentes añadiendo algunas de las barreras anteriores, ninguna de las bandejas para alimentos actualmente en uso que sean fácilmente biodegradables y al mismo tiempo proporcionen una capacidad de resistencia a la grasa y al agua eficaz durante un periodo de tiempo prolongado son capaces de i) calentarse hasta las temperaturas usadas en hornos de cocina convencionales, sin alterar sus estructuras físicas y, por tanto, su función como bandeja para alimentos; ii) puede resistir la flexión de la bandeja y volver a su forma original debido a su flexibilidad y resistencia mecánica; y iii) proporcionar una vida útil prolongada para frutas y verduras.

[0015] Por tanto, todavía existe la necesidad de proporcionar una bandeja fácilmente biodegradable que al mismo tiempo proporcione protección contra la grasa y el agua y supere las desventajas mencionadas anteriormente de las bandejas actualmente en uso.

[0016] Breve descripción de la invención

[0017] La presente invención resuelve los problemas técnicos mencionados anteriormente proporcionando un procedimiento para producir una forma moldeada tridimensional según la reivindicación 1. También se divulga una forma moldeada tridimensional biodegradable adecuada para su uso en la fabricación de una bandeja para alimentos, comprendiendo la forma moldeada una porción de pulpa moldeada con paredes laterales y una pared inferior que comprende fibras de celulosa vírgenes o recicladas y opcionalmente una porción de laminado con película que comprende una película de poliéster con una capa de termosellado amorfa de poliéster.

[0018] En particular, esta divulgación se refiere a una forma moldeada tridimensional biodegradable adecuada para su uso en la fabricación de una bandeja para alimentos, comprendiendo la forma moldeada una porción de pulpa moldeada con paredes laterales y una pared inferior que comprende fibras de celulosa vírgenes o recicladas y una sustancia aglutinante, tal como dímero de alquilo-ceteno (un derivado de ácido graso hidrogenado que puede ser de origen animal o vegetal) en una proporción entre el 0 y el 1 %, preferiblemente entre el 0,2 y el 1 % de la pulpa seca, en donde el número total de aditivos o componentes distintos de agua o celulosa, incluyendo las sustancias aglutinantes, en la forma moldeada tridimensional no supera una proporción mayor del 1 % de la pulpa seca.

[0019] Se prefiere que la porción de pulpa moldeada tiene entre aproximadamente 0,2 mm y 1,5 mm de grosor en zonas planas y, preferiblemente, aproximadamente dos veces el grosor en zonas no planas o regiones curvas.

[0020] Un segundo aspecto de la divulgación se refiere a la forma moldeada tridimensional del primer aspecto de la invención, que comprende además una porción de laminado con película polimérica que comprende una película de poliéster, preferiblemente una película de poliéster biaxialmente orientada, con una capa de termosellado amorfa de poliéster.

[0021] Preferiblemente, el laminado tiene entre aproximadamente 0,02 y 0,2 mm de grosor y se aplica mediante prensa térmica encima de la porción de pulpa moldeada sin pegamento entre la porción de pulpa moldeada y el laminado. Se prefiere que el laminado de la forma moldeada tridimensional se aplique usando una temperatura de entre 140 y 250 grados centígrados, preferiblemente entre 140 ºC y 200 ºC, durante un tiempo de 5 a 60 segundos y una presión negativa, preferiblemente usando vacío.

[0022] Se prefiere que el laminado con película es al menos parcialmente reciclable, al menos parcialmente degradable, y construido de al menos el 50 % de materia prima reciclada.

[0023] La porción de pulpa moldeada se obtiene o puede obtenerse sometiendo fibras de celulosa húmedas a calor y presión, y según la invención sometiendo fibras de celulosa húmedas a una temperatura de entre 120 ºC y 180 ºC y una presión de entre 1,5 y 3 bar.

[0024] La forma moldeada tridimensional puede comprender además una película de sobreenvoltura sobre la misma o, una película opcionalmente termosellada que cubre la opción abierta superior de la forma moldeada tridimensional (no necesariamente sobreenvuelta).

[0025] El procedimiento para producir la forma moldeada tridimensional según la invención se explica e ilustra en la descripción detallada de la invención.

[0026] En particular, el procedimiento para producir la forma moldeada tridimensional comprende las siguientes etapas de: a. obtener una pulpa que comprende fibras de celulosa vírgenes o recicladas;

[0027] b. humedecer las fibras de celulosa de la etapa a) para formar una suspensión de fibras de celulosa húmedas, que tienen preferiblemente al menos el 96 % de agua y menos del 4 % de fibras de celulosa;

[0028] c. añadir una sustancia aglutinante, preferiblemente dímero de alquilo-ceteno (un derivado de ácido graso hidrogenado que puede ser de origen animal o vegetal) en una proporción entre el 0,2 y el 1 % de la pulpa seca; d. verter la preparación de celulosa con agua de la etapa c) en un recipiente en una máquina de conformado (la caja de conformado), donde se absorbe por los moldes preferiblemente por medio de presión de vacío;

[0029] e. mover el recipiente (la caja de conformado) de modo que esté posicionado orientado hacia un segundo cuerpo con moldes de forma opuesta que tienen una temperatura de superficie de contacto de entre 120 ºC y 180 ºC y con la celulosa adherida al primer recipiente (la caja de conformado), que ya tiene una forma de bandeja, y mover dicha caja de conformado hasta dicha segunda caja, de modo que ambas cajas se unen mediante pernos hasta que ejercen una presión de entre 1,5 y 3 bar en la celulosa que se encuentra entre los moldes de forma opuesta; f. opcionalmente repetir la etapa d) hasta que se seque la bandeja de celulosa moldeada y tenga una humedad de menos del 10 %, preferiblemente menos del 9 %, más preferiblemente menos del 8 %, más preferiblemente menos del 7 %, todavía más preferiblemente aproximadamente el 6 %;

[0030] g. obtener las bandejas terminadas.

[0031] Más particularmente, el procedimiento para producir la forma moldeada tridimensional comprende las siguientes etapas de:

[0032] a. obtener una pulpa que comprende fibras de celulosa vírgenes o recicladas;

[0033] b. humedecer las fibras de celulosa de la etapa a) para formar una suspensión de fibras de celulosa húmedas, que tienen preferiblemente al menos el 96 % de agua y menos del 4 % de fibras de celulosa;

[0034] c. añadir una sustancia aglutinante, preferiblemente dímero de alquilo-ceteno (un derivado de ácido graso hidrogenado que puede ser de origen animal o vegetal) en una proporción entre el 0,2 y el 1 % de la pulpa seca; d. verter la preparación de celulosa con agua de la etapa c) en un recipiente en una máquina de conformado (la caja de conformado), donde se absorbe por los moldes por medio de presión de vacío;

[0035] e. mover el recipiente (la caja de conformado) de modo que esté posicionado orientado hacia un segundo cuerpo con moldes de forma opuesta que tienen una temperatura de superficie de contacto de entre 120 ºC y 180 ºC y con la celulosa adherida al primer recipiente (la caja de conformado), que ya tiene una forma de bandeja, y mover dicha caja de conformado hasta dicha segunda caja, de modo que ambas cajas se unen mediante pernos hasta que ejercen una presión de entre 1,5 y 3 bar en la celulosa que se encuentra entre los moldes de forma opuesta;

[0036] f. separar la caja de conformado de la segunda caja y después se separan las dos cajas, permitiendo que la segunda caja entre en contacto de nuevo con la segunda caja o con una tercera caja, de modo que ambas cajas se unen mediante pernos de nuevo de modo que pueden ejercer presiones similares a temperaturas similares como en la primera prensa (véase la etapa e)), y opcionalmente repetir este procedimiento hasta que se seque la bandeja de celulosa moldeada y tenga una humedad de menos del 10 %, preferiblemente menos del 9 %, más preferiblemente menos del 8 %, más preferiblemente menos del 7 %, todavía más preferiblemente aproximadamente el 6 %; g. obtener las bandejas terminadas.

[0037] Esta divulgación también se refiere a una forma moldeada tridimensional adecuada para su uso en la fabricación de una bandeja para alimentos, que se obtiene o que puede obtenerse mediante el procedimiento del tercer aspecto de la invención o cualquiera de sus realizaciones relacionadas.

[0038] Otro aspecto la presente divulgación se refiere a una forma moldeada tridimensional para su uso en el envasado de productos alimenticios o para portar materiales orgánicos tales como productos alimenticios o para contener cualquier composición de productos alimenticios mientras se calienta hasta las temperaturas usadas en hornos de cocina convencionales.

[0039] La aplicación adicional será bien comprendida por el experto en la técnica tal como para portar pinturas o cualquier otro tipo de material orgánico o inorgánico.

[0040] Breve descripción de las figuras

[0041] Las figuras adjuntas, que se incorporan en y constituyen una parte de esta memoria descriptiva, ilustran varias realizaciones y junto con la descripción ilustran las composiciones y los métodos divulgados.

[0042] La figura 1 muestra una pulpa moldeada con un laminado con película según una realización preferida de la presente invención.

[0043] Las figuras 2 a 4 representan una representación esquemática de la formación del molde de pulpa tridimensional. La figura 5 ilustra una bandeja antes de presionar un elemento de fijación.

[0044] La figura 6 ilustra una bandeja cuando se presiona el elemento de fijación.

[0045] La figura 7 ilustra una bandeja cuando ha vuelto el elemento de fijación.

[0046] La figura 8 es un diagrama que muestra la resistencia mecánica de bandejas de plástico, rojas y verdes, y una bandeja de OWP, azul.

[0047] Descripción detallada de la invención

[0048] A menos que se especifique expresamente de otro modo, el término “que comprende” se usa en el contexto del presente documento para indicar que pueden estar presentes opcionalmente elementos adicionales además de los elementos de la lista introducida por “que comprende”. Sin embargo, se contempla como una realización específica de la presente invención que el término “que comprende” la posibilidad de que no estén presentes elementos adicionales, es decir, para el propósito de esta realización “que comprende” se entiende que tiene el significado de “que consiste en”.

[0049] Definiciones

[0050] En el contexto de la presente invención, el término “biodegradable” se entiende como la característica de un producto que es capaz de desintegrare por agentes biológicos tales como el sol, el agua, las plantas o los animales. En el contexto de la presente invención, el término “parcialmente biodegradable” se entiende como la característica de un producto que está formado por la combinación de materiales biodegradables y no biodegradables.

[0051] En el contexto de la presente invención, el término “pulpa” es un material fibroso lignocelulósico preparado separando química o mecánicamente fibras de celulosa de madera, cultivos de fibra o papel de desecho.

[0052] En el contexto de la presente invención, el término “poliéster” es una cadena larga de polímeros sintéticos que tienen enlaces éster. Los materiales de poliéster se usan como fibras, plásticos, y películas. En el contexto de la presente invención, el término “laminado con película” se refiere a una película hecha por laminación, que es la técnica de fabricación de un material en múltiples capas, de modo que el material compuesto logra una resistencia mecánica, estabilidad, aislamiento acústico, aspecto u otras propiedades mejoradas a partir del uso de diferentes materiales. En el contexto de la presente invención, el término “fibras de celulosa húmedas” se refiere a un producto formado por más del 96 % de agua y menos del 4 % de fibras de celulosa, preferiblemente más del 97 % de agua y menos del 3 % de fibras de celulosa, más preferiblemente más del 98 % de agua y menos del 2 % de fibras de celulosa, todavía más preferiblemente más del 99 % de agua y menos del 1 % de fibras de celulosa, aproximadamente más del 99,5 % de agua y menos del 0,5 % de fibras de celulosa. En el contexto de la presente invención, el término “película de sobreenvoltura” se refiere a una película que rodea o implica un objeto específico, en este caso la bandeja descrita.

[0053] En el contexto de la presente invención, el término “reciclar” se refiere al procedimiento de convertir materiales de desecho en objetos reutilizables para evitar el desecho de materiales potencialmente útiles, reducir el consumo de materias primas nuevas, el uso de energía, la contaminación del aire (a partir de la incineración) y la contaminación del agua (a partir de los vertederos) disminuyendo la necesidad de eliminación de desechos “convencional” y reduciendo las emisiones de gases de efecto invernadero en comparación con la producción de plástico.

[0054] Descripción

[0055] La presente divulgación proporciona una bandeja para alimentos desechable que combina la biodegradabilidad de la pulpa moldeada y que al mismo tiempo proporciona capacidad de resistencia a la grasa y al agua eficaz a lo largo de un periodo de tiempo prolongado y sea capaz de i) calentarse hasta las temperaturas usadas en hornos de cocina convencionales, sin alterar sus estructuras físicas y, por tanto, su función como bandeja para alimentos; ii) pueda resistir la flexión de la bandeja y volver a su forma original debido a su flexibilidad y resistencia mecánica; y iii) proporcionar una vital útil prolongada para frutas y verduras.

[0056] Determinados tipos de películas son al menos parcialmente degradables. Estos incluyen, películas de poliéster, preferiblemente biaxialmente orientadas, poli(tereftalato de etileno) (PET), polipropileno (PP), polietileno (PE) o una biopelícula como poli(ácido láctico) (PLA). El PLA es biodegradable al 100 %. Otros pueden ser parcialmente biodegradables. Por ejemplo, el PE puede aparecer como polietileno de baja densidad (LDPE) o polietileno de alta densidad (HDPE), y puede fabricarse más biodegradable añadiendo almidón durante el procedimiento de producción. En un ejemplo, se ha hallado que el laminado con película de PE con estos aditivos es biodegradable en aproximadamente el 40 % y tiene cualidades de conformación térmica (ablandamiento entre 300 y 400 grados) y alargamiento. El nailon también puede ser adecuado como material de película en determinadas situaciones. Todas estas películas pueden usarse para implementar la presente invención.

[0057] Haciendo referencia a la figura 1, se divulga una bandeja para alimentos construida de pulpa moldeada virgen o reciclada y que comprende un primer lado (superior) donde se deposita la película y un segundo lado (inferior). Preferiblemente, la pulpa tiene las características paramétricas descritas en la tabla siguiente, preferiblemente es la pulpa quimiotermomecánica fabricada por Rottneros (www.rottneros.com).

[0058] Table 1. Características paramétricas de la pulpa.

[0061]

[0062] Índice de tracción kNm/kg 26 26 24 22 25 22 Índice de desgarro Nm<2>/kg 7,4 7,4 7,3 7,2 7,5 7

[0063] Contenido de astillas, Sommerville % 0,05 0,05 0,06 0,07 0,07 0,1

[0064] Se observa que la pulpa puede moldearse en dimensiones que pueden variar algo en tamaño y forma mientras que todavía realiza las funciones deseadas (como una bandeja para, por ejemplo, el envasado de verduras y frutas). En resumen, la pulpa se moldea a un grosor preferible de entre 0,2 mm y 1,5 mm en zonas planas y, preferiblemente, aproximadamente el doble de ese grosor en zonas no planas o regiones curvas, dependiendo de los requisitos estructurales en toda la bandeja. Por ejemplo, el grosor puede ajustarse para alojar tanto las porciones planas de la bandeja como cualquier porción curva de la bandeja.

[0065] Luego se lamina la bandeja de pulpa sólo en el primer lado (lado superior) con laminado con película, preferiblemente de material biodegradable o parcialmente biodegradable, hasta un grosor preferido de entre 0,02 y 0,2 mm. Esta laminación puede lograrse tal como se explica más tarde en la presente memoria descriptiva. El recubrimiento de película delgada hace que el lado superior sea sustancialmente impermeable a la humedad o grasa, por lo que la bandeja puede usarse para mantener su contenido sin perder su rigidez o deteriorarse por el contacto con el agua o por el contacto con la grasa. Pero el lado inferior todavía es capaz de absorber humedad e iniciar el proceso de degradación normal. Así, cuando el usuario termina, puede desechar la bandeja, y la pulpa comenzará a degradarse biológicamente desde el lado inferior. En un tiempo corto, el cuerpo de pulpa moldeado, que constituye la mayor parte de la masa y volumen de la bandeja, se habrá biodegradado, dejando sólo la película muy delgada y no rígida. El laminado con película residual constituirá sólo una fracción mínima de los desechos dejados por una bandeja desechable.

[0066] El beneficio resultante de una bandeja compuesta casi únicamente de fibra de pulpa moldeada es doble. Por un lado, el beneficio inmediato aparece en el momento de la compra en que la mayor parte del producto ya se ha fabricado a partir de bioproductos de desecho reciclados postconsumidor. Esto en sí mismo es una contribución importante al medio ambiente ya que cada compra es una compra menor de una bandeja de plástico no biodegradable que se considera que dura para siempre.

[0067] El segundo beneficio llega cuando el producto se desecha. A diferencia de las bandejas de plástico compuestas de plástico 100% no biodegradable, las fibras de pulpa moldeada, que componen la mayor parte del contenido de la bandeja, comienzan inmediatamente su proceso de descomposición, dejando sólo un laminado con película muy delgado, sin importancia en cuanto a su sustancia.

[0068] Es importante destacar el hecho de que el objetivo de los autores de la presente invención fue, por tanto, el desarrollo de envases de fibra moldeada que opcionalmente tuvieran una capa de plástico biodegradable delgada. Este envase debe desecharse fácilmente junto con residuos orgánicos y, por tanto, debe ser completamente degradable. Además, debe mejorar las características de las bandejas actuales producidas a partir de plástico inyectado tal como PP o plástico termoformado tal como PET o EPS, que son perjudiciales para el medio ambiente. Además, tal envase debería dar como resultado una mejora de las características de bandejas similares actualmente producidas a partir de celulosa.

[0069] Tales características deben incluir:

[0070] 1. Rigidez

[0071] 2. Elasticidad

[0072] 3. Densidad

[0073] 4. Menos del 1 % de aditivos antihumedad

[0074] 5. Microondas

[0075] 6. Puede usarse en un horno

[0076] 7. Atmósfera protectora

[0077] 8. Biodegradable en el plazo de 3 meses

[0078] 9. Renovable

[0079] 10. Reciclable

[0080] 11. Para uso alimentario

[0081] Para conseguir cada una de estas características, un aspecto clave con respecto a otros tipos de piezas de fibra moldeada se encuentra en el procedimiento de producción explicado a continuación en el presente documento tanto en términos de conformado de bandejas como de laminación.

[0082] Procedimiento de conformado

[0083] Descripción del procedimiento general

[0084] La fibra de árbol virgen se usa para la producción de bandejas, manteniendo así un alto porcentaje de lignina y del resto de las sustancias de madera.

[0085] Esta celulosa se introduce en paquetes sólidos en una cámara de despulpado de modo que puede descomponerse en una disolución acuosa por medio de un rotor que la corta a alta velocidad en el agua.

[0086] Una vez que finaliza este procedimiento, se almacena en una cámara de almacenamiento sin ningún otro tipo de aditivo, sólo agua y celulosa. Una vez que la preparación de celulosa con agua alcanza la cámara de la máquina de conformado, se diluye en un 50 % y se añade una sustancia aglutinante, es decir, dímero de alquilo-ceteno (un derivado de ácido graso hidrogenado que puede ser de origen animal o vegetal) en una proporción entre el 0,2 y el 1 % de la pulpa seca. Este porcentaje que es excepcionalmente bajo en la industria puede usarse porque el presente sistema de moldeo confiere características únicas al producto y no requiere concentraciones más altas, a diferencia de otros sistemas de producción en los que se requieren cantidades de aditivos que superan en gran medida el 1 %.

[0087] Máquina de conformado

[0088] La máquina usada para producir las bandejas de la presente invención se ilustra en las figuras 2 y 3, y se realiza en cuatro etapas tal como se explica a continuación:

[0089] ETAPA 1

[0090] ● Se vierte una preparación de celulosa con agua en un recipiente en la propia máquina de conformado, donde se absorbe por los moldes por medio de una fuerte presión de vacío. Puesto que los moldes se cubren mediante una malla que actúa como un tamiz, la celulosa que se adhiere a dicha malla se separa del agua.

[0091] ETAPA 2

[0092] ● Una vez que la caja de conformado ha recogido el agua con pulpa del recipiente y dicha agua se ha separado de la celulosa por medio del filtro de malla, se gira rápidamente de modo que está posicionada orientada hacia el segundo cuerpo con moldes de forma opuesta que tienen una temperatura de superficie de contacto de entre 120 ºC y 180 ºC.

[0093] Con la celulosa adherido a la malla del molde de caja de conformado, que ya tiene una forma de bandeja, pero con una humedad del 70 %, dicha caja de conformado se mueve cerca de la segunda caja, ambas cajas se unen mediante pernos por medio de cuatro pernos de modo que puede soportar la fuerte presión ejercida por cuatro cilindros sin moverse, hasta que la celulosa que se encuentra entre moldes de forma opuesta es capaz de soportar una presión de entre 1,5 y 3 bar.

[0094] Dicho de otro modo, los moldes están calientes y ejercen una gran presión, lo que es una diferencia significativa con respecto a lo que se está usando actualmente en la industria.

[0095] Unos pocos segundos más tarde, los cilindros dejan de ejercer presión, se retiran los pernos, liberando las cajas. Antes de separar ambas cajas, las bandejas se transfieren desde la caja de conformado hasta la segunda caja, luego se separan inmediatamente las dos cajas, permitiendo que la segunda caja rote alrededor de su eje, girando los moldes hasta la posición en la que irán entrando los moldes de la tercera caja.

[0096] ETAPA 3

[0097] Inmediatamente después de girar la segunda caja, la tercera caja se mueve cerca de la segunda caja, y ambas cajas se unen mediante pernos de manera similar con cuatro pernos de modo que otros cuatro cilindros pueden ejercer presiones similares a temperaturas similares como en la primera prensa, hasta que la bandeja de celulosa moldeada está prácticamente seca y tiene una humedad de aproximadamente el 6 %.

[0098] ETAPA 4

[0099] Una vez que las bandejas están secas, los cuatro cilindros también paran de ejercer presión, se retiran los cuatro pernos, se separan la segunda y tercera cajas y se extraen las bandejas terminadas por medio de un manipulador que coloca las bandejas en una línea transportadora que las porta hasta la zona de laminación.

[0100] El procedimiento de conformado descrito anteriormente es diferente de cualquier otro procedimiento tal como se detalla a continuación:

[0101] B. En primer lugar, se prensa la celulosa y se calienta inmediatamente después de su absorción y separación de una fracción grande de agua. La ventaja consiste en que se extrae la humedad restante en ambas direcciones de los moldes, inicialmente en forma de agua, como resultado del goteo provocado por la presión, pero en forma de vapor inmediatamente después, donde el procedimiento comienza a una temperatura muy baja debido a la fuerte presión de vacío (entre 100 mbar y 400 mbar).

[0102] C. Se realiza un segundo prensado inmediatamente después en el que se completa el secado de las bandejas con la misma presión de vacío, presión entre moldes (entre 1,5 y 3 bar) y temperaturas (entre 120 ºC y 180 ºC en la superficie de contacto) (véase la figura 4).

[0103] Moldes

[0104] Como resultado de usar tales altas presiones y temperaturas (presión entre moldes (entre 1,5 y 3 bar) y temperaturas (entre 120 ºC y 180 ºC en la superficie de contacto), se desarrollaron moldes específicos para impedir que se produzca la extracción de vapor de una manera repentina y ser capaces de romper cualquier enlace que esté formándose entre las fibras de celulosa mientras que se está extrayendo humedad (denominado en el presente documento gestión de ventilación de vapor eficiente). Estos moldes se colocan en la máquina en todas las fases excepto en la inicial donde está dispuesto un molde no calentado con una malla).

[0105] Los moldes deben tener las siguientes características para cumplir los requisitos anteriores:

[0106] 1. Ambos moldes (hembra y macho, o cóncavo-convexo) tienen una superficie lisa en lugar de una malla u otras soluciones con superficies rugosas. Esto permite una transmisión de temperatura mejor y más eficiente para alcanzar de ese modo la temperatura de extracción de vapor en el tiempo más corto posible.

[0107] 2. Tienen varios orificios que permiten la extracción de vapor lo más cerca posible del punto donde se genera. Dichos orificios se hacen más grandes justo detrás de la superficie de contacto para ralentizar la velocidad de ventilación de vapor, impidiendo el efecto Venturi que aceleraría la ventilación de vapor, logrando una extracción de vapor más moderada y natural.

[0108] 3. Las resistencias que calientan los moldes están dispuestas en el interior de los mismos para que la temperatura de extracción de humedad se alcance lo antes posible y con la menor pérdida por disipación posible. Esto es particularmente importante en el molde macho o convexo y en los lados de los moldes hembra o cóncavos, dado que la distancia a la base del molde, es decir, a la superficie caliente, es mayor y, por tanto, el retraso en el calentamiento es más pronunciado.

[0109] El procedimiento de conformado descrito anteriormente comprende las siguientes características:

[0110] ● El prensado se realizó desde el principio

[0111] ● Calentamiento rápido a bajas temperaturas por medio de resistencias

[0112] ● Extracción de vapor a bajas temperaturas por medio de vacío

[0113] ● Extracción de vapor progresiva y moderada

[0114] Tal característica proporciona los siguientes efectos técnicos:

[0115] ● Los enlaces formados en las bandejas son muy fuertes debido a la extracción de humedad progresiva manteniendo la presión. Esto permite lograr una rigidez excepcional, con una masa muy ligera.

[0116] ● Además, tales enlaces no se dañan de ninguna manera por una ventilación de vapor moderada. En este sentido, se mantienen las características de rigidez en toda la celulosa moldeada.

[0117] ● Además, una vez formados y consolidados, dichos enlaces entre moléculas de celulosa se estiran, puesto que las fibras tienden a encogerse y agruparse entre sí fuertemente a medida que se pierde humedad, pero la presión y la forma del molde impiden que esto suceda, permitiendo de ese modo que la estructura de la bandeja permanezca en tensión. Esto genera una elasticidad que supera con creces a cualquier otra bandeja.

[0118] Las bandejas así obtenidas son totalmente degradables, teniendo menos del 1 % de aditivos antihumedad y proporcionan excelentes bandejas para alimentos desechables que combinan la biodegradabilidad de la pulpa moldeada y que al mismo tiempo proporcionan una capacidad de resistencia a la grasa y al agua eficaz a lo largo de un periodo de tiempo prolongado y son capaces de i) calentarse hasta las temperaturas usadas en hornos de cocina convencionales, sin alterar sus estructuras físicas y, por tanto, su función como bandeja para alimentos; ii) pueden resistir la flexión de la bandeja y volver a su forma original debido a su flexibilidad y resistencia mecánica; y iii) proporcionar una vital útil prolongada para frutas y verduras.

[0119] Además, las bandejas de la presente invención pueden laminarse opcionalmente tal como se explica a continuación. Procedimiento de laminación

[0120] Descripción del procedimiento general

[0121] Este procedimiento consiste en introducir el grupo de bandejas de cartón de la máquina de conformado en un grupo de moldes en los que encajan las bandejas. Dichas cavidades tienen poros o están perforadas para permitir el paso de aire a su través.

[0122] La lámina de plástico pasa por debajo de las resistencias que emiten calor o de lámparas de infrarrojos, y por encima de las bandejas de cartón que se han introducido en el molde.

[0123] Dicha lámina se calienta lo más cerca posible de la temperatura de reblandecimiento de modo que esté lista para el termoformado sobre las bandejas de cartón.

[0124] El termoformado tiene lugar por medio de una fuerte presión de vacío generada a través de los orificios de las cavidades de los moldes, que también atraviesa los poros del cartón, atrayendo fuertemente el laminado plástico a las bandejas. Al estar la lámina cerca de su temperatura de reblandecimiento, se estira y se adapta a la forma de la bandeja o el molde, y además en ese punto de temperatura, se adhiere a la superficie del cartón, ayudado por la presión de vacío.

[0125] Las bandejas se extraen de las cavidades un momento después mediante un ligero soplado, de modo que el conjunto, es decir, la banda de plástico con bandejas de cartón adheridas avanza un par de etapas hasta el punto de troquelado.

[0126] Por medio de troquelado, la bandeja de cartón con plástico termoformado se separa de la estructura principal plástica que constituye el remanente generado.

[0127] Las bandejas de cartón ya laminadas se extraen de la máquina por medio de transportadores o eyectores y el remanente se enrolla al final de la línea.

[0128] Una vez laminadas, las bandejas están listas para su uso.

[0129] En relación con el procedimiento de laminación, la película se proporciona preferiblemente en un grosor de 0,02 a 0,2 mm. Normalmente se calentará en la máquina de laminación, luego usando una prensa de troquel (tal como aplicando presión negativa), se prensa térmicamente para dar el producto moldeado. La prensa térmica (presión negativa incluida) puede calentarse normalmente desde 150 ºC hasta 200 ºC durante 5 a 60 segundos. El estiramiento de la película antes del moldeo puede ayudar a proporcionar cobertura en los picos y valles de la forma moldeada.

[0130] El procedimiento actual permite que el laminado con película se retire fácilmente de la bandeja de fibras de pulpa moldeada para reciclar (junto con cualquier contenido alimenticio). Esto puede conseguirse usando una película adecuada, tal como las expuestas como se detalla anteriormente o preferiblemente como las mencionadas específicamente al final de la descripción a continuación.

[0131] Con la unión térmica adecuada y sin pegamento, la bandeja u otro recipiente tiene un laminado que se adhiere suficientemente a la pulpa moldeada para evitar que caiga fuera en la manipulación normal o bajo la influencia de la gravedad. Pero debido a que no se usa pegamento, con el uso de la película polimérica apropiada y el termosellado tal como se ha expuesto anteriormente, puede retirarse fácilmente la película de la bandeja terminada, como por los bordes a lo largo de la pestaña.

[0132] Aunque se ha descrito y divulgado una bandeja de papel, el nuevo producto y método del solicitante también puede usarse en otros productos residenciales industriales, incluyendo: bandeja para recortes, recogedor de gotas, bandeja para lodo, bandeja de pintura, bandeja de arena para gatos, maceta y bandeja de aceite, para cualquier uso que implique calentar la bandeja y su contenido hasta las temperaturas usadas habitualmente en hornos de cocina. Cualquiera de estas puede producirse con un grosor de pulpa moldeada de 1 a 2 mm, y opcionalmente un grosor de laminado de 0,02 mm a 0,2 mm.

[0133] El contenido típico de un producto estará compuesto por al menos el 95 %, preferiblemente el 96, el 97, el 98, y más preferiblemente el 99 % de fibra de pulpa reciclada biodegradable usada en la fabricación del artículo moldeado, que tiene menos del 1 % de aditivos antihumedad. Un laminado con película representaría normalmente el 5 % o menos en peso. Los laminados preferidos particulares para poner en práctica la presente invención son los denominados productos Mylar. En particular, Mylar, también conocido como BoPET (poli(tereftalato de etileno) orientado biaxialmente) es una película de poliéster hecha de poli(tereftalato de etileno) estirado (PET) y se usa por su alta resistencia a la tracción, estabilidad química y dimensional, transparencia, reflectividad, propiedades de barrera frente a gases y aromas, y aislamiento eléctrico. Las fórmulas estructurales asociadas a estos tipos de productos Mylar son las siguientes

[0136]

[0138] Estructura química de poli(tereftalato de etileno)

[0139] La película laminar podría comprender así preferiblemente una superficie de PET tal como la descrita anteriormente y otra superficie de, por ejemplo, un PET amorfo co/extruido que tiene capacidad de termosellado y adhesión de impresión de modo que pueda calentarse para sellarse a sí mismo y a otros sustratos diferentes, tales como bandejas de APET/CPET y tableros recubiertos de APET, PVdC, PVC, papel y láminas de aluminio. Además, tal película (polimérica) laminar podría reciclarse preferiblemente para dar fibras de poliéster o quemarse en un incinerador con residuos normales o podría enterrarse como un material relativamente inerte en un vertedero. También debe ser capaz de soportar temperaturas de entre 180 y 240 ºC (tales como las usadas en hornos y microondas convencionales). Un ejemplo de tal película laminar sería Mylar 850 (www.gepack.fr). Otro ejemplo sería la película biodegradable al 100 % conocida como Naturflex 30NK, que podría adquirirse en Futamura.

[0140] Todas las películas mencionadas anteriormente deben estar aprobadas preferiblemente para estar en contacto con alimentos según la legislación europea y/o la FDA.

[0141] El procedimiento de laminación descrito anteriormente comprende las siguientes características:

[0142] D. Una de las características que diferencian el presente procedimiento de laminación de otras soluciones existentes para la producción de plástico mediante termoformado se basa en el cuidado que se tiene al usar preferiblemente plásticos biodegradables producidos a base de sustancias orgánicas, teniendo en cuenta que se usan plásticos de 40 y 50 micrómetros en el presente procedimiento, mientras que los plásticos usados habitualmente en las fabricaciones de bandejas de 90 a 300 micrómetros, dependiendo de si se laminan o producen directamente bandejas de plástico termoformadas.

[0143] E. La clave del procedimiento se encuentra en el sistema de calentamiento que se usa para ablandar el plástico antes del termoformado. Se usan preferiblemente lámparas de tungsteno que emiten una radiación IR. La longitud de onda de dichas lámparas se cambia según la potencia instantánea aplicada.

[0144] F. Esta posibilidad de cambiar instantáneamente la potencia de calentamiento aplicada al plástico permite controlar perfectamente el momento de reblandecimiento, el momento de termoformado y el momento en el que el plástico debe adherirse fuertemente a la bandeja de celulosa una vez que se ha termoformado sobre dicha bandeja. La siguiente acción consiste en enfriar la misma para extraerla de los moldes sin deformar el plástico.

[0145] G. Esta manera de gestionar la potencia de calentamiento aplicada al plástico en el procedimiento de laminación es vital para plásticos compostables de este tipo que no tienen ninguna capa de plástico resistente o capa de plástico adhesiva.

[0146] H. La laminación se realiza habitualmente usando resistencias a la radiación con una inercia térmica muy alta, por lo que es imposible ajustar la potencia de calentamiento en cualquier momento durante la laminación. Por ello se requieren plásticos complejos, muy gruesos, que resistan estas temperaturas en todo momento.

[0147] En resumen, el procedimiento de laminación de bandejas de celulosa moldeadas con plásticos compostables proporciona los siguientes efectos técnicos:

[0148] ● Este método permite producir bandejas de celulosa recubiertas con plásticos muy delgados, hechos con materiales orgánicos renovables. Estas bandejas se reciclan después de su uso, puesto que se compostan junto con los residuos orgánicos del alimento que se está envasando.

[0149] ● Estas bandejas producidas con este sistema de calentamiento tienen una adhesión de plástico-celulosa adecuada. Además, puesto que se tiene cuidado en cuanto al estiramiento del plástico durante el termoformado, se impide la formación de perforaciones en las partes que experimentan mayor alargamiento debido a la temperatura y el estiramiento excesivos.

[0150] Aunque la invención se ha descrito en relación con la realización preferida, no se pretende limitar la forma particular de la invención expuesta, sino que, por el contrario, se pretende cubrir tales alteraciones, modificaciones, y equivalencias que pueden incluirse en el alcance de la invención tal como se define en las reivindicaciones adjuntas.

[0151] Ejemplos

[0152] Ejemplo 1. Elaboración del producto de pulpa.

[0153] El producto de pulpa puede obtenerse según la siguiente descripción:

[0154] PROCEDIMIENTO DE CONFORMADO

[0155] El uso de calor y presión intensos durante el procedimiento de fabricación de las bandejas de la invención permite la provisión de bandejas que tienen las características especificadas a través de la descripción detallada de la invención. Tal uso de calor y presión intensos sólo es posible gracias al diseño de moldes específicos que proporcionan una trayectoria para que escape el vapor resultante.

[0156] Tal uso de calor y presión intensos facilita la unión y tensión de las fibras mientras están atrapadas entre las herramientas, siendo el éxito un producto con un factor de memoria, mayor resistencia mecánica, menos peso, más denso y repetibilidad exacta, algo que no se encuentra en los procedimientos comparativos.

[0157] En este sentido, los autores de la presente invención han hallado de manera interesante que cuando las fibras húmedas se someten a calor y presión altos, las fibras individuales mejorarán su unión entre sí en los puntos de contacto. A este respecto, para lograr tales características de unión mejoradas, inicialmente se deberían aplicar presión y calor a las fibras húmedas. En este sentido, ejercer presión sobre las fibras para alcanzar las fuerzas necesarias para producir una unión fuerte de fibras es relativamente fácil, sin embargo, el problema surge cuando, aparte de ejercer presión, también se aplica calor alto, porque entonces cualquier agua restante en el producto hervirá y se evaporará lo más probablemente de manera inmediata. Esto, por supuesto, crea vapor que se expande a una velocidad incontrolada, más de 1.700 veces en volumen. Tal vapor de expansión debe encontrar una trayectoria de escape, ya que, si no, entonces la única trayectoria de escape será a través de la red de fibras rompiendo así la bandeja y los enlaces creados. Dicho de otro modo, en tales condiciones, el producto “explotará” entre los moldes.

[0158] Los moldes ilustrados en la descripción detallada de la invención proporcionan una trayectoria de escape al vapor producido durante el procedimiento de producción ilustrado en la descripción detallada de la invención. Mediante el uso de estas herramientas, puede aplicarse inicialmente un calor y presión altos a las fibras húmedas sin temer explosiones de producto. Además, al poder usar calor y presión altos, la producción de bandejas forma enlaces fuertes debido a la extracción de humedad progresiva manteniendo la presión. Esto permite conseguir una rigidez excepcional, con una masa muy ligera. Además, tales enlaces no se dañan de ninguna manera por una ventilación de vapor moderada. En este sentido, se mantienen las características de rigidez en toda la celulosa moldeada. Además, una vez formados y consolidados, dichos enlaces entre moléculas de celulosa se estiran, ya que las fibras tienden a encogerse y a agruparse fuertemente a medida que se pierde humedad, pero la presión y la forma del molde impiden que esto suceda, permitiendo así que la estructura de la bandeja permanezca en tensión. Esto genera una elasticidad que supera con creces a cualquier otra bandeja. Tales características se ilustran parcialmente en las figuras 5 a 7, en donde se muestra claramente cómo los productos mantienen su rigidez después de la deformación. Además, tal como se ilustra en la figura 8 y la tabla 1 a continuación, las bandejas de la invención muestran mayor resistencia mecánica que las bandejas de plástico.

[0159] Tabla 1. Resistencia mecánica de los productos sometidos a prueba.1 kg = N x 0,981

[0161]

[0162] Tal como se ha mencionado anteriormente, las fibras se contraen al secarse. Sin embargo, cuando estas mismas fibras están atrapadas entre dos herramientas muy calientes, no pueden encogerse debido a la presión ejercida sobre ellas. Como resultado de esto, las fibras se estiraron. Tal estiramiento aumenta considerablemente la resistencia mecánica de las fibras y proporciona memoria. Significando que, en la flexión o el pandeo, volverá después a su forma original. La mayoría de los otros productos de cartón moldeado cuando se curvan, permanecen curvados. Por tanto, este efecto de memoria de “recuperación” tiene enormes implicaciones para un producto que se usará muchas veces en su ciclo de vida normal. El motivo de esta memoria en el producto es debido al hecho de que las fibras se mantienen en tensión. Tales efectos permiten, entre otras cosas, evitar el uso de aditivos aglutinantes, proporcionando así un producto completamente biodegradable, ya que tales aditivos habitualmente no son fácilmente biodegradables.

[0163] Todas estas características avanzadas de las bandejas provocan dos características esenciales:

[0164] 1. un grosor muy bajo de aproximadamente 0,6-0,7 mm; y

[0165] 2. la necesidad de cantidades muy bajas de aditivos para mejora el rendimiento mecánico del producto en condiciones extremas de humedad.

Claims

1. REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para producir una forma moldeada tridimensional adecuada para su uso en la fabricación de una bandeja para alimentos, comprendiendo el procedimiento las siguientes etapas de:

a. obtener una pulpa que comprende fibras de celulosa vírgenes o recicladas;

b. humedecer las fibras de celulosa de la etapa a) para formar una suspensión de fibras de celulosa húmedas;

c. añadir una sustancia aglutinante, preferiblemente un dímero de alquilo-ceteno, en una proporción entre el 0,2 y el 1 % de la pulpa seca;

d. verter la preparación de celulosa con agua de la etapa c) en un recipiente en una máquina de conformado, donde se absorbe por moldes preferiblemente por medio de presión de vacío; e. mover el recipiente de modo que esté posicionado orientado hacia un segundo cuerpo con moldes de forma opuesta que tienen una temperatura de superficie de contacto de entre 120 ºC y 180 ºC y con la celulosa adherida al recipiente, que ya tiene una forma de bandeja, y mover dicho recipiente hasta dicho segundo cuerpo, de modo que ambos se unen mediante pernos hasta que ejercen una presión de entre 1,5 y 3 bar en la celulosa que se encuentra entre los moldes de forma opuesta, en el que ambos moldes tienen varios orificios que permiten la extracción de vapor de una manera progresiva a medida que ambas cajas se unen mediante pernos hasta que ejercen una presión de entre 1,5 y 3 bar en la celulosa que se encuentra entre los moldes de forma opuesta;

f. opcionalmente repetir la etapa e) hasta que se seque la bandeja de celulosa moldeada y tenga una humedad de menos del 7 %; y

g. obtener las bandejas terminadas;

en el que los moldes se caracterizan por:

1. tener una superficie lisa;

2. tener varios orificios que se hacen más grandes justo detrás de la superficie de contacto para ralentizar la velocidad de ventilación de vapor, impidiendo el efecto Venturi que aceleraría la ventilación de vapor, logrando una extracción de vapor más moderada y natural; y 3. tener resistencias que calientan los moldes dispuestas en el interior de los mismos.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, que comprende además aplicar un laminado con película a las bandejas terminadas, mediante una prensa calentada a una temperatura de entre 140 y 200 grados centígrados durante un tiempo de 5 a 60 segundos, en el que el laminado con película comprende una película con una capa de termosellado.

3. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, en el que la suspensión de fibras de celulosa húmedas de la etapa b) tiene al menos el 96 % de agua y menos del 4 % de fibras de celulosa.

4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la preparación de celulosa con agua de la etapa c) se vierte, según la etapa d), en un recipiente en una máquina de conformado donde se absorbe por los moldes por medio de presión de vacío.