ES2202190T3 - Pelicula multicapa hermeticamente sellable. - Google Patents
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Abstract
Una película multicapa para hacer cierres herméticos en envases, que comprende: (a) una capa A de un copolímero de polipropileno con una fluidez en estado fundido de más de 1, o un polietileno lineal de alta densidad con un índice de fusión de más de 1; (b) una capa B de polipropileno orientado; (c) una capa C de un copolímero al azar deformable que es suficientemente deformable en condiciones de cierre por calor, copolímero al azar deformable que se selecciona entre copolímeros de etileno-propileno, terpolímeros de etileno-propileno-buteno-1, copolímeros de propileno- buteno, y mezclas de ellos; y (d) una capa D de un polímero cerradizo por calor, con un punto de fusión igual o inferior al del polímero de la capa C, polímero cerradizo por calor que se selecciona entre copolímeros de etileno-propileno, terpolímeros de etileno-propileno-buteno-1, copolímeros de propileno- buteno, y mezclas de ellos, en la que la capa C es más gruesa que la capa D, estando la capa D cargada con un agenteantibloqueante que comprende partículas de polímero orgánico, no deformables, que tienen un tamaño medio de partícula mayor que 6 m, y en la que el orden de las capas de la película es A/B/C/D.
Description
Película multicapa herméticamente sellable.
La presente invención se refiere a la técnica del
envasado usando películas multicapas y, en particular, a una nueva
película compuesta multicapas para proporcionar cierres herméticos a
envases de películas multicapas.
La tecnología del envasado ha requerido a lo
largo de los años el desarrollo de muchas disciplinas. Actualmente,
las tecnologías del envasado integran elementos de ingeniería,
química, ciencia alimentaria, metalurgia y otras tecnologías con el
fin de proporcionar al consumidor productos alimentarios sanos,
frescos. En los casos en los que los envases se preparan de película
multicapas, es deseable ser capaces de proporcionar un cierre
hermético, esto es, un cierre que no permita el paso de gases tales
como aire.
Durante los últimos años, predominan en el
mercado recipientes producidos de película flexible multicapas,
tales como bolsas y sacos. Con el fin de utilizar película continua
multicapas flexible, por lo general la industria emplea técnicas de
envasado de conformación/llenado/cierre. El tipo de producto
envasado dicta si la técnica incluirá o no el envasado horizontal de
conformación/llenado/cierre (HFFS) o el envasado vertical de
conformación/llenado/cierre (VFFS).
Es importante para el técnico envasador ser capaz
de seleccionar una película multicapas que tenga óptimas propiedades
de barrera para el almacenamiento de productos alimentarios y tener
la confianza de que se proporciona un cierre de alta calidad usando
aparatos de envasado a alta velocidad. Por ejemplo, es conocido que
el polipropileno estereorregular, por ejemplo, polipropileno
orientado, es muy útil para producir envases de películas flexibles.
Usando polipropileno orientado como capa núcleo, se añaden capas
adicionales en forma de revestimientos, coextruidos, laminados y
combinaciones de ellos para mejorar las propiedades de barrera de la
película. En ciertos casos, se pueden preparar películas que impiden
el paso de humedad y oxígeno pero permiten el paso de luz. En otros
casos, es también importante impedir el paso de luz a través de la
barrera de la película. Las propiedades de barrera también se pueden
modificar y/o intensificar mediante tratamientos tales como
tratamiento por calor y a la llama, descarga electrostática,
tratamientos químicos, tratamiento con halógenos, con luz
ultravioleta, y combinaciones de ellos.
Una preocupación importante al diseñar películas
para envasado es la de asegurar que se puedan procesar con
maquinaria de conformación/llenado/cierre de alta velocidad. Los
aparatos de conformación/llenado/cierre operan desenrollando la
película continua de las bobinas, a lo que sigue la conformación de
la película en bolsas, el llenado de las bolsas y, finalmente, el
cierre de la bolsa. Por tanto, la película debe tener suficiente
flexibilidad para poder experimentar el plegado por la máquina desde
la orientación plana a la condición de plegada y ser sometida a la
operación de cierre, que corresponde a una parte del aparato de
envasado a alta velocidad. La preocupación principal es la de
seleccionar la mejor película multicapas en cuanto a propiedades de
barrera, desenrollado y plegado a alta velocidad. Un aspecto
adicional muy importante del procedimiento de envasado es, sin
embargo, la capacidad de cerrar efectivamente la bolsa después de
haberla llenado con el producto.
Los aparatos horizontales y los verticales de
conformación/llenado/cierre a alta velocidad incluyen la función de
cierre en varias etapas del proceso de envasado. En un aparato
horizontal de conformación/llenado/cierre, las bolsas individuales
se forman plegando a la mitad la película multicapas, a lo que sigue
el cosido vertical de cierre a lo largo de la banda plegada y la
separación de las bolsas a lo largo de las costuras hechas al cerrar
verticalmente. (Opcionalmente, también se puede cerrar el fondo de
las bolsas). Después de haber llenado la bolsa así formada, se
cierra la parte de arriba de la bolsa.
Análogamente, en un aparato vertical de
conformación/llenado/cierre, la banda continua se conforma en torno
a un tubo e inmediatamente se une consigo misma mediante una mordaza
de presión de cierre longitudinal formando una costura de cierre a
solape o de aleta. En la patente U.S. nº. 5.888.648 se describen
costuras de cierre a solape y de aleta.
En la configuración de VFFS está presente una
segunda función de cierre que consiste en una combinación de cierre
de la parte de arriba y del fondo (con un dispositivo intermedio de
corte y separación de las bolsas). En la operación de cierre de la
parte de arriba se cierra el fondo de una bolsa vacía que está
suspendida del tubo que forma la bolsa, en tanto que en la operación
de cierre del fondo se cierra la parte de arriba de la bolsa
llena.
Con el fin, por tanto, de proporcionar una
película multicapas con cierres herméticos, que sea una potente
barrera, deben considerarse varios factores. Es importante
proporcionar una capacidad de cierre a una temperatura lo más baja
posible con el fin de retener, entre otras cosas, la
estereorregularidad impartida durante la orientación, la ausencia, o
mínima presencia, de arrugas en la película, las propiedades
aditivas de la película y/u otras químicas, y una capacidad
permanente para lograr cierres de alta calidad. Además, la película
debe tener unas características de superficie que permitan su uso en
máquinas de alta velocidad. Por ejemplo, el coeficiente de fricción
debe ser tal, que la película pueda desenrollarse de una bobina
voluminosa y se pueda hacerla pasar a través de la máquina de
envasado. Unas indeseables características de pegajosidad o fricción
pueden causar defectos en las bolsas y una interrupción del
procesamiento a alta velocidad. Además, las costuras formadas en el
procedimiento deben tener una buena resistencia de cierre.
Más recientemente, el técnico envasador ha tenido
que ocuparse de proporcionar cierres de una calidad que haga que se
conserve la calidad del contenido y simultáneamente suministrar al
consumidor un recipiente retornable que se pueda abrir con
facilidad. Las innovaciones hasta el momento se han referido
principalmente a los componentes del material de cierre. Por
ejemplo, la patente U.S. nº. 3.202.528 describe una película de
polipropileno orientado que tiene un revestimiento adherente,
cerradizo por calor, que incluye un material del grupo consistente
en copolímeros de cloruro de vinilideno y acrilonitrilo, copolímeros
de cloruro de vinilo y acetato de vinilo, cauchos clorados,
nitrocelulosa y poliamida, que funde a menos de 160ºC, y un material
ácido que se proporciona en una cantidad de aproximadamente 20 a
aproximadamente 60% en peso del material que forma la película. Este
adhesivo reviste la película y se seca sobre ella. La patente U.S.
nº. 4.020.228 describe una composición de gel que proporciona una
superficie cerradiza por calor a materiales laminares olefínicos o
celulósicos. La patente U.S. nº. 4.121.956 describe un adhesivo
ionómero que se adhiere a una superficie exterior ionómera de una
envoltura de envase para aplicar etiquetas.
La patente U.S. nº. 4.218.510 describe una
película multicapa que se puede cerrar herméticamente por calor y
que tiene una capa de poliéster unida químicamente en la interfaz a
una capa poliolefínica que contiene de 250 a 750 partes por millón
de una amida de ácido graso.
La patente U.S. nº. 4.292.882 describe una
película antiestática de polipropileno, cerradiza por calor,
producida aplicando a la superficie de una película base de
polipropileno un polímero olefínico cerradizo por calor que contiene
entre 0,2 y 10% en peso de un sulfonato de hidrocarbilo aniónico.
Andrews y otros indican que, para facilidad de manipulación, también
se puede incorporar un agente de deslizamiento.
La patente U.S. nº. 4.389.450 describe una
película multicapas para envasado en la que las capas polímeras
externas cooperan para proporcionar un coeficiente de fricción
diferencial relativamente constante. Esto aumenta la aptitud de la
película para usarla en el procesamiento a alta velocidad para
formar cierres a solape y de aleta.
La patente U.S. nº. 5.049.436 describe una
película multicapas que es cerradiza herméticamente por calor en un
amplio intervalo de temperaturas. Esta patente describe una capa
cerradiza herméticamente por calor que incluye un copolímero de
etileno-propileno y/o un terpolímero de
etileno-propileno-buteno con un
agente inorgánico antibloqueante y una amida de ácido graso.
La patente U.S. nº. 5.376.437 describe una
película de tres capas, cerradiza por calor, que tiene una capa base
de polipropileno cristalino, orientada biaxialmente, una capa de
amortiguamiento de un polímero olefínico de un punto de fusión
inferior al de la capa base, y una capa de un polímero olefínico
cerradizo por calor. Las varias capas de esta película tienen grados
particulares de orientación en la superficie.
La patente U.S. nº. 5.376.608 describe una
película multicapas orientada biaxialmente, cerradiza por calor, que
tiene un sustrato núcleo de un homopolímero poliolefínico. Sobre una
superficie del sustrato núcleo hay una capa de un copolímero de
bloque de etileno y propileno que tiene una relación de fluidez en
estado fundido (MFR) de 1 a 10. Sobre la otra superficie del
sustrato núcleo se puede poner una capa de polietileno de alta
densidad y, sobre la capa de copolímero de bloque, se puede poner
una capa cerradiza por calor. La capa cerradiza por calor se puede
hacer de un terpolímero de etileno, propileno y
buteno-1, un copolímero al azar de etileno y
propileno, un copolímero al azar de propileno y
buteno-1 o mezclas de ellos.
La patente U.S. nº. 5.888.648 describe una
película multicapas que se puede cerrar herméticamente. El sustrato
principal de la película puede ser polipropileno orientado que
opcionalmente tiene una capa de polietileno de alta densidad sobre
una superficie del polipropileno. Sobre la superficie de la cara
opuesta al polipropileno, la capa de polietileno de alta densidad
hay una capa intermedia de homopolímeros, copolímeros y
terpolímeros, nailon amorfo, ionómeros o mezclas de ellos. Un
polímero preferido para la capa intermedia es polietileno de baja
densidad. Sobre la superficie exterior de la capa intermedia hay una
capa de cierre de, por ejemplo, homopolímeros, copolímeros y
terpolímeros de polietileno, nailon amorfo, ionómeros o mezclas de
ellos.
Aunque hay una variedad de películas multicapas
que se pueden cerrar herméticamente, sigue habiendo necesidad de
tales películas de esta clase que se puedan conformar a alta
velocidad como envases, formándose a pesar de ello unos cierres
suficientemente herméticos, especialmente en un amplio intervalo de
temperaturas de cierre.
La presente invención proporciona películas
multicapas mejoradas que se pueden conformar como envases a altas
velocidades a la vez que se forman cierres suficientemente
herméticos, en especial dentro de un amplio intervalo de
temperaturas de cierre.
Se proporciona una película multicapas para
formar cierres herméticos en envases, que comprende:
(a) una capa A de un copolímero de polipropileno
con una fluidez en estado fundido de más de 1, o un polietileno
lineal de alta densidad con un índice de fusión de más de 1;
(b) una capa B de polipropileno orientado;
(c) una capa C de un copolímero al azar
deformable que es suficientemente deformable en condiciones de
cierre por calor, copolímero al azar deformable que se selecciona
entre copolímeros de etileno-propileno, terpolímeros
de
etileno-propileno-buteno-1,
copolímeros de propileno-buteno, y mezclas de
ellos; y
(d) una capa D de un polímero cerradizo por
calor, con un punto de fusión igual o inferior al del polímero de la
capa C, polímero cerradizo por calor que se selecciona entre
copolímeros de etileno-propileno, terpolímeros de
etileno-propileno-buteno-1,
copolímeros de propileno-buteno, y mezclas de
ellos,
en la que la capa C es más gruesa que la capa D,
estando la capa D cargada con un agente antibloqueante que comprende
partículas de polímero orgánico, no deformables, que tienen un
tamaño medio de partícula mayor que 6 \mum, y en la que el orden
de las capas de la película es A/B/C/D.
La presente invención proporciona una película
multicapas y un método para mejorar películas multicapas con los que
se pueden obtener cierres herméticos sencilla y eficientemente,
lográndose unas excelentes características de cierre.
La presente invención incluye una capa núcleo B
de polipropileno orientado. Se hace notar que esta capa de
polipropileno B sola (sin capas adicionales) tiene,
característicamente, una rigidez o módulo que impide, o reduce
significativamente, la capacidad de coser consigo misma la película
cuando ésta se dobla para formar solapes o aletas. En una
realización preferente, la película en capas tiene buenas
propiedades de barrera y puede incluir una capa de película
metalizada. Por ejemplo, la película en capas puede incluir una o
varias capas seleccionadas entre el grupo constituido por
polipropileno orientado, copolímeros de
etileno-propileno, poli(tereftalato de
etileno), poliamida, copolímero de poliacrilonitrilo,
poli(cloruro de vinilideno), fluoropolímeros, copolímeros de
alcohol etílico vinílico, y mezclas de ellos. Otras capas pueden ser
resinas barrera, resinas de selladura, película metalizada, película
con depósito cerámico (por ejemplo, SiO4), película con depósito
químico depositado con plasma en fase vapor, y con depósito de
metal, cerámica por plasma en fase vapor.
A la película en capas puede añadirse una lámina
superficial A obteniéndose bandas exteriores adicionales, como de
polipropileno orientado (OPP), poli(tereftalato de etileno
(PET), poliamida, polietileno y otras películas monocapa o
multicapas. También se puede metalizar la capa A y luego aplicarse
como lámina, obteniéndose otras películas tales como películas
multicapas de polipropileno orientadas biaxialmente.
Las capas C y D proporcionan la función de cierre
y están unidas a la capa B. Estas capas incluyen una capa intermedia
C que está directamente unida a la capa B, y una capa D unida a la
capa intermedia C.
Como se sugiere en la patente U.S. nº. 5.888.648,
la capa intermedia debe tener un espesor suficiente y debe tener una
propiedad de fluidez en las condiciones de cierre suficiente para
deformarse y acomodarse a todo el espacio vacío entre las mordazas
de costura durante la operación de cierre. El término
"acomodarse" significa que es forzada fácil e inelásticamente a
ocupar todo el espacio vacío que queda entre las mordazas de costura
mientras que las mordazas están en la condición de cierre o costura.
Para uso en la capa intermedia C se consideran copolímeros y
terpolímeros de polietileno o polipropileno. El material de la capa
C debe fluir en las condiciones de calor y presión impuestas por las
mordazas de aparatos comerciales de cierre para ocupar todo el
espacio entre las mordazas.
La capa de cierre D puede contener un componente
que forma fácilmente una costura en las condiciones de calor y
presión de cierre. Entre tales componentes están incluidos
polietileno o polipropileno, copolímeros y terpolímeros, y mezclas
de ellos.
La capa de cierre D está cargada con un agente
antibloqueante que comprende partículas no deformables de un
polímero orgánico, que tienen un tamaño de partícula mayor que 6
\mum. Este polímero orgánico no deformable del agente
antibloqueante puede ser un copolímero de metacrilato de metilo y
trimetacrilato de propilideno. El tamaño de partícula de este
polímero orgánico no deformable puede ser de 6 \mum a 15 \mum,
preferiblemente de 8 \mum a 12 \mum, en particular de 10 \mum.
Un ejemplo particular de este polímero no deformable es Epostar
1010, vendido por Nippon Shokubai, que está compuesto por
copolímeros esféricos, reticulados, de metacrilato de metilo y
trimetacrilato de propilideno con un tamaño de partícula (esto es,
diámetro medio) de 7-11 \mum.
Por "no deformable" debe entenderse que las
partículas retienen esencialmente su forma (preferiblemente esférica
o esencialmente esférica) a lo largo del proceso de conformación de
la película, incluso extrusión y estiramiento. Por tanto, el grupo
de partículas orgánicas polímeras preferidas incluye las que
esencialmente no funden en las condiciones de formación de la
película. Los ejemplos de tales partículas polímeras orgánicas
incluyen polímeros reticulados tales como polímeros acrílicos
reticulados. Tales polímeros acrílicos reticulados pueden incluir
comonómeros no acrílicos, tales como estireno. En la patente U.S.
nº. 5.639.537 se describen ejemplos de agentes antibloqueantes
hechos de polímeros reticulados.
La carga de partículas orgánicas no deformables
en la capa de cierre D puede ser de 1.000 ppm a 20.000 ppm,
preferiblemente de 3.000 ppm a 15.000 ppm, en particular de 5.000
ppm a 10.000 ppm.
El agente antibloqueante de la capa D puede
comprender además partículas inorgánicas, tales como óxidos sólidos,
que tienen un tamaño medio de partícula de más de 2 \mum. Estas
partículas inorgánicas de la capa de cierre D pueden estar
compuestas por sílice (SiO_{2}), carbonatos metálicos (incluidos
carbonatos de metales alcalinotérreos, tales como carbonato
cálcico), silicatos metálicos (incluidos silicatos de metales
alcalinotérreos tales como silicato magnésico, y otros silicatos
metálicos, como silicato de aluminio), fosfatos metálicos (incluidos
fosfatos de metales alcalinotérreos, tales como fosfato cálcico),
arcillas, talco, tierra de diatomeas, vidrio y otros materiales
similares.
Los ejemplos de materiales inorgánicos
antibloqueantes incluyen los Syloids, adquiribles de W.R. Grace
Davison Company, geles de sílice sintética amorfa que tienen una
composición de 99,7% de SiO_{2} y un tamaño de partícula de
2-4 \mum, en particular Syloid 244, que tiene un
tamaño de partícula de 2,0 \mum.
También son útiles Super Floss, de Word Minerals,
una tierra de diatomeas de la composición 92% de SiO_{2}, 44% de
Al_{2}O_{3}, 1,2% de Fe_{2}O_{3}, que tiene un tamaño medio
de partícula de 5,5 \mum; y silicatos sintéticos precipitados
tales como Sipernat 44, adquirible de Degussa Corporation de Akron,
Ohio, que tiene una composición de 42% de SiO_{2}, 36% de
Al_{2}O_{3}, 22% de Na_{2}O, y que tiene un tamaño medio de
partícula de 3,5 \mum.
El tamaño de partícula de las opcionales
partículas inorgánicas del agente antibloqueante puede ser de 1
\mum a 15 \mum, preferiblemente de 2 \mum a 8 \mum, en
particular de aproximadamente 4 \mum.
La carga de partículas inorgánicas en la capa de
cierre D puede ser de 600 ppm a 5.000 ppm, preferiblemente de 1.000
ppm a 3.000 ppm, en particular de 1.500 ppm a 2.500 ppm.
El polipropileno de la capa B puede ser el
homopolímero Fina 3371, vendido por Fina Oil Company. El
polipropileno de la capa B puede ser un homopolímero o un
copolímero. Entre los homopolímeros de propileno para la capa B
están incluidos polipropileno isotáctico, preferiblemente
80-100% de polipropileno isotáctico, muy
preferiblemente 95% de polipropileno isotáctico. Los homopolímeros
de propileno preferiblemente tienen una fluidez en estado fundido
(medida de acuerdo con el método de la norma ASTM D1238) que varía
de 1,2 a 10 g/10 min, muy preferiblemente de 2,5 a 6 g/10 min. En el
grupo de copolímeros particulares de propileno están incluidos los
copolímeros de propileno/etileno
(98-93)/(2-7).
El polietileno lineal de alta densidad puede
tener una densidad de más de 0,94/cm^{3}, por ejemplo de 0,941 a
0,965 g/cm^{3}. Es bien sabido que la densidad del polietileno
disminuye al copolimerizar etileno con otras olefinas, especialmente
con las que tienen 4 o más átomos de carbono. Por tanto, se
entenderá que los polietilenos lineales de alta densidad preferidos
están exentos, o sustancialmente exentos, de otros comonómeros.
También es bien sabido que los polietilenos lineales de alta
densidad se pueden preparar con varios catalizadores del tipo de
coordinación.
Como se describe en la patente U.S. nº.
5.929.128, el polietileno lineal de alta densidad está esencialmente
exento de ramificación de cadena larga.
El copolímero de polipropileno de la capa A puede
ser un copolímero de propileno con una o varias olefinas, tales como
etileno y \alpha-olefinas
C_{4-10}. Tales copolímeros de polipropileno
pueden incluir como mínimo 80% en moles de propileno.
El espesor de la capa C puede ser de 3 \mum a
15 \mum, preferiblemente de 5 \mum a 12 \mum, en particular de
7 \mum a 10 \mum.
El espesor de la capa D puede ser menor que 4
\mum, preferiblemente de 1 \mum a 4 \mum, en particular de 1
\mum a 2 \mum.
El espesor de la capa B puede ser de 8 \mum a
25 \mum, preferiblemente de 10 \mum a 20 \mum, en particular
de 11 \mum a 17 \mum.
El espesor de la capa A puede ser de 0,5 \mum a
5 \mum, preferiblemente de 1 \mum a 2 \mum, en particular de
0,5 \mum a 1 \mum.
La película multicapas que comprende las capas A,
B, C y D puede estar orientada uniaxial o biaxialmente.
Las capas C y D pueden tener un espesor de 15% a
70% del espesor total de las capas A, B, C y D, por ejemplo de 20% a
60% de este espesor total.
El espesor de la capa intermedia C puede ser de
10% a 90% del espesor total de las capas C y D, por ejemplo de 40% a
80% de este espesor total.
La presente invención proporciona una película
multicapas que se puede cerrar herméticamente y un método para
mejorar las características del cosido de cierre de películas
multicapas que son herméticamente cerradizas en máquinas de envasado
de alta velocidad. Con el fin de que los envases formados con
películas multicapas tengan un cierre hermético, se debe cuidar de
proporcionar un medio de cierre que se acomode a la naturaleza de la
película de barrera usada para el envase, esto es, su módulo o
rigidez, el espesor, su capacidad de resistir a la temperatura y
presión impuestas por las condiciones de cierre, etc. "Cierres
herméticos", tal como se usa aquí, significa cierres, tanto que
se pueden pelar como que no se pueden pelar, que proporcionan unas
propiedades de barrera hermética, esto es, que no permiten el paso
de un gas.
Como se indica en la patente U.S. nº. 5.888.648,
se pueden usar dos capas separadas para desempeñar la función de
cierre. Cada capa está diseñada principalmente para satisfacer una
de las funciones de cierre requeridas y se pueden evitar ciertas
imperfecciones de las costuras herméticas de cierre normalmente
asociadas al envasado con película a alta velocidad.
Específicamente, una "capa intermedia" principalmente satisface
el requerimiento de "acomodación" del volumen entre las
superficies de las mordazas de costura del aparato de envasado a
alta velocidad durante la función de cierre. La "capa de
cierre", por otra parte, satisface principalmente el
requerimiento de proporcionar una adherencia alta en las condiciones
de la operación de cierre. Teniendo en cuenta que las condiciones de
la operación de cierre incluyen una temperatura y una presión
elevadas sobre la capa de cierre, tanto la capa intermedia como la
de cierre participarán en ambas funciones de cierre, esto es,
acomodación y adherencia. No obstante, la función principal de la
capa intermedia es proporcionar la acomodación, mientras que la
responsabilidad principal de la capa de cierre es proporcionar
adherencia. Así, la composición de la capa intermedia usualmente es
diferente de la composición de la capa de cierre.
Dado que la función principal de la capa
intermedia es la acomodación entre las mordazas de costura, la capa
intermedia debe tener dos atributos para cumplimentar su función, un
espesor suficiente y una propiedad de fluidez para acomodarse al
espacio entre las mordazas.
"Acomodación" significa, en el contexto de
la presente descripción, la capacidad para deformarse fácilmente y
no elásticamente para llenar y acomodarse a la totalidad del espacio
entre las superficies de cierre de una mordaza de costura. Las
mordazas de costura pueden funcionar a una temperatura de 120ºC a
190ºC, y normalmente ejercen sobre el material que se envasa una
presión de 0,83 MPa a 1,24 MPa.
En la patente U.S. nº. 5.888.648 se ilustran y
describen mordazas de costura. Las mordazas de costura pueden ser
planas o, en muchos casos, están provistas de dientes. Junto con una
mordaza de costura se usa una mordaza complementaria de manera que
los dientes de la mordaza de costura se acoplen a los valles la
mordaza complementaria. Las superficies de las mordazas se cierran
en la posición de costura sobre las películas multicapas, con lo que
cosen las películas que están entre ellas. Para formar un cierre
hermético, el volumen entre las superficies debe estar completamente
lleno durante la operación de cierre. Éstas son las condiciones
normales de selladura en las que la capa intermedia debe ser capaz
de acomodarse.
La capa intermedia debe tener suficiente material
para acomodarse sin dejar un hueco. Por tanto, el espesor de la capa
intermedia debe ser tal que se proporcione un material continuo en
el espacio entre las superficies de la mordaza de costura. La
propiedad de fluidez de la capa intermedia debe ser tal que, a la
temperatura y presión ejercidas durante el cierre, el material
mantenga una viscosidad que conduce a se deforme fácilmente pero que
se mantenga una masa sin solución de continuidad en el espacio entre
las superficies de cierre.
Los autores de la invención han encontrado que
los copolímeros al azar de etileno y propileno o un terpolímero al
azar de etileno-propileno-butileno
(EPB) son excelentes componentes para la capa intermedia C. Estos
componentes son baratos y tienen los requerimientos de acomodación
correctos para la capa intermedia C. Estos componentes pueden usarse
solos o en combinación con otros componentes tales como polietileno
lineal de baja densidad.
A su vez, la capa de cierre D tiene
principalmente la finalidad de proporcionar adherencia. Por ello,
los componentes de la capa de cierre D deben seleccionarse en cuanto
a su capacidad de proporcionar al cierre una buena adherencia, esto
es, para que la costura de cierre tenga una adecuada resistencia a
tracción. Se ha encontrado que los copolímeros al azar de
etileno-propileno, terpolímeros al azar de
etileno-propileno-buteno y
copolímeros de propileno-buteno son excelentes para
uso como componente principal de la capa de cierre D. La capa de
cierre D está cargada con antibloqueantes orgánicos y, opcionalmente
inorgánicos, para facilitar la aptitud de mecanizado de la
película.
Se prepara una estructura laminar partiendo de
una película coextruida de 4 capas, orientada biaxialmente, que
tiene las capas A, B, C y D. La capa A de la película de 4 capas es
una lámina pegada con adhesivo al producto de la película de
polipropileno orientada biaxialmente (Mobil's 80 MB400). La película
de 4 capas tiene la estructura A/B/C/D, en la que la capa exterior A
de la película es de HDPE de 0,8 \mum de espesor, la capa núcleo B
de la película es de polipropileno de un espesor de 11 \mum,, la
capa intermedia C de la película tiene un espesor de 9 \mum y está
hecha de un terpolímero de
etileno-propileno-buteno-1
que tiene un punto de fusión DSC a 131ºC, y la capa exterior de
cierre D de la película tiene un espesor de 1 \mum y está hecha de
un terpolímero de
etileno-propileno-buteno-1
con un punto de fusión DSC a 126ºC, cargada con 2400 ppm de
SiO_{2} (tamaño de partícula 4 \mum) y 6000 ppm de Epostar 1010,
adquirible de Shokubai Co., Ltd., que es un copolímero reticulado de
metacrilato de metilo y trimetacrilato de propilideno, con un tamaño
medio de partícula de 10 \mum.
La película laminar se evalúa usando una máquina
de conformación, llenado y cierre en vertical, Fuji FW7700, a la
velocidad de 55 envases por minuto. Se cierran bolsas vacías de un
tamaño de 12,7 cm x 19,05 cm, llenas de aire, a las temperaturas
especificadas para la costura de aleta en el reverso de la bolsa y
la costura fruncida en ambos extremos de la bolsa. Las bolsas se
someten a un vacío bajo agua de 33,86 kPa). Si no se observan
burbujas, el cierre selladura se considera hermético o sin escapes.
La combinación de temperaturas de cierre fruncido y de aleta se
obtienen datos para obtener el intervalo de cierre hermético (esto
es, no hay escapes en este intervalo de temperaturas). El intervalo
de cierre hermético para la estructura laminar anterior se observa
cuando la temperatura de cierre de aleta es de 127ºC a 138ºC y la
temperatura de cierre fruncido es de 127ºC a 143ºC.
Se prepara una estructura laminar de película con
una película coextruida de 4 capas, orientada biaxialmente, que
tiene las capas A, B, C y D. La capa A de la película de 4 capas es
una lámina de polietileno unida a una película de polipropileno
(Mobil's 80 MB400). La película coextruida de 4 capas, orientada
biaxialmente, tiene la misma estructura que la del Ejemplo 1. La
película laminar se hace pasar por la misma máquina de envasado y a
la misma velocidad que en el Ejemplo 1. El intervalo de cierre
hermético para la estructura laminar se observa cuando la
temperatura de cierre de aleta es de 121ºC a 143ºC y la temperatura
de cierre fruncido es de 127ºC a 143ºC.
Se prepara una estructura laminar de película con
una película coextruida de 4 capas, orientada biaxialmente, que
tiene las capas A, B, C y D. La capa A de la película de 4 capas es
una lámina de polietileno unida a una película de polipropileno
(Mobil's 70 SWP-L). La película coextruida de 4
capas, orientada biaxialmente, tiene la misma estructura que la del
Ejemplo 1.La película laminar se evalúa usando una máquina de
conformación, llenado y cierre en vertical, Hayssen Ultimum II, a la
velocidad de 55 envases por minuto. Se sellan bolsas vacías de un
tamaño de 12,7 cm x 19,05 cm, llenas de aire, a las temperaturas
especificadas para el cierre de aleta en el reverso de la bolsa y el
cierre fruncido en ambos extremos de la bolsa. Se observa un cierre
hermético cuando la temperatura de cierre a solape es de 127ºC a
165,5ºC y la temperatura de cierre fruncido es de 154ºC, y cuando la
temperatura de cierre a solape es de 138ºC a 165,5ºC y la
temperatura de cierre fruncido es de 149ºC.
Se evalúa una película coextruida metalizada de 4
capas, orientada biaxialmente. Se deposita en vacío aluminio sobre
la capa superficial A de la estructura A/B/C/D, que es la misma
estructura de película coextruida de 4 capas, orientada
biaxialmente, del Ejemplo 1. La película metalizada se imprime con
tinta en la parte de arriba de la capa de aluminio y la capa de
tinta se reviste con una laca resistente al calor. La estructura
final de las capas es (laca resistente al calor)//
tinta//HDPE//polipropileno// terpolímero de EPB (I)//terpolímero de
EPB (II), siendo el terpolímero de EPB (I) un terpolímero de
etileno-propileno-buteno-1
de 9 \mum de espesor que tiene un punto de fusión DSC a 131ºC, y
el terpolímero de EPB (II) un terpolímero de
etileno-propileno-buteno-1
de 1 \mum de espesor que tiene un punto de fusión DSC a 126ºC,
cargado con 2400 ppm de SiO_{2} (tamaño 4 \mum) y 6000 ppm de
Epostar 1010, adquirible de Nippon Shoukubai Co., Ltd., que se un
copolímero reticulado de metacrilato de metilo y trimetacrilato de
propilideno con un tamaño de partícula de 10 \mum. Esta película
lacada, con impresión de tinta y metalizada, se hace pasar a través
de una máquina horizontal de conformación, llenado y sellado Doboy a
la velocidad de 26,2 m/min o 173 envases por minuto. Se producen
bolsas vacías llenas con aire. El procedimiento de evaluación del
intervalo de cierre hermético es el mismo del Ejemplo 1. Se observa
un intervalo de cierre hermético cuando la temperatura de cierre con
fruncido es de 115,5ºC a 160ºC y la temperatura de cierre de aleta
se fija en 160ºC.
Claims (11)
1. Una película multicapa para hacer cierres
herméticos en envases, que comprende:
(a) una capa A de un copolímero de polipropileno
con una fluidez en estado fundido de más de 1, o un polietileno
lineal de alta densidad con un índice de fusión de más de 1;
(b) una capa B de polipropileno orientado;
(c) una capa C de un copolímero al azar
deformable que es suficientemente deformable en condiciones de
cierre por calor, copolímero al azar deformable que se selecciona
entre copolímeros de etileno-propileno, terpolímeros
de
etileno-propileno-buteno-1,
copolímeros de propileno-buteno, y mezclas de
ellos; y
(d) una capa D de un polímero cerradizo por
calor, con un punto de fusión igual o inferior al del polímero de la
capa C, polímero cerradizo por calor que se selecciona entre
copolímeros de etileno-propileno, terpolímeros de
etileno-propileno-buteno-1,
copolímeros de propileno-buteno, y mezclas de
ellos,
en la que la capa C es más gruesa que la capa D,
estando la capa D cargada con un agente antibloqueante que comprende
partículas de polímero orgánico, no deformables, que tienen un
tamaño medio de partícula mayor que 6 \mum, y en la que el orden
de las capas de la película es A/B/C/D.
2. La película de acuerdo con la reivindicación
1, en la que el agente antibloqueante de la capa D comprende,
además, partículas inorgánicas que tienen un tamaño medio de
partícula mayor que 2 \mum.
3. La película de acuerdo con la reivindicación
2, en la que el polímero orgánico no deformable del agente
antibloqueante es un copolímero reticulado de metacrilato de metilo
y trimetacrilato de propilideno, y en la que el tamaño medio de
partícula de las partículas de polímero orgánico no deformable es de
6 \mum a 15 \mum.
4. La película de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en la que la carga de las partículas
de polímero orgánico no deformable de la capa D es de 1.000 ppm a
20.000 ppm, y en la que el tamaño medio de partícula de las
partículas de polímero orgánico no deformable es de 5 \mum a 12
\mum.
5. La película de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en la que el espesor de la capa C es
de 3 \mum a 15 \mum, en la que el espesor de la capa D es
inferior a 4 \mum, en la que el espesor de la capa B es de 8
\mum a 25 \mum y en la que la carga de las partículas de
polímero orgánico no deformable de la capa D es de 3.000 ppm a
15.000 ppm.
6. La película de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en la que el espesor de la capa C es
de 5 \mum a 12 \mum, en la que el espesor de la capa D es de 1
\mum a 4 \mum, y en la que el espesor de la capa B es de 10
\mum a 20 \mum.
7. La película de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en la que la película está orientada
uniaxialmente o biaxialmente.
8. La película de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en la que la película se puede cerrar
herméticamente en una máquina para hacer bolsas de envasado con una
combinación de una costura de cierre de aleta y costuras de cierre
con fruncido o una combinación de una costura de cierre de solape y
costuras de cierre con fruncido.
9. La película de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en la que la película está
metalizada.
10. La película de cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en la que el espesor de la capa C es
de 7 \mum a 10 \mum, en la que el espesor de la capa D es de 1
\mum a 2 \mum y en la que el espesor de la capa B es de 11
\mum a 17 \mum.
11. Una bolsa multicapas para envasado, con una
combinación de una costura de cierre de aleta y costuras de cierre
con fruncido, o una combinación de una costura de cierre de solape y
costuras de cierre con fruncido, que comprende:
(a) una capa A de copolímero de polipropileno con
una fluidez en estado fundido de más de 1, o un polietileno lineal
de alta densidad con un índice de fusión de más de 1;
(b) una capa B de polipropileno orientado;
(c) una capa C de un copolímero al azar
deformable que es suficientemente deformable en condiciones de
cierre por calor, copolímero al azar deformable que se selecciona
entre copolímeros de etileno-propileno, terpolímeros
de
etileno-propileno-buteno-1,
copolímeros de propileno-buteno, y mezclas de
ellos; y
(d) una capa D de polímero cerradizo por calor,
con un punto de fusión igual o inferior al del polímero de la capa
C, polímero cerradizo por calor que se selecciona entre copolímeros
de etileno-propileno, terpolímeros de
etileno-propileno-buteno-1,
copolímeros de propileno-buteno, y mezclas de
ellos,
en la que la capa C es más gruesa que la capa D;
estando la capa D cargada con un agente antibloqueante que comprende
partículas orgánicas no distorsionables que tienen un tamaño medio
de partícula mayor que 6 \mum, y en la que el orden de las capas
de la película es A/B/C/D.
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