ES2682980T3 - Película de múltiples capas para fabricar recipientes, método de producción de la misma y recipiente que comprende la película - Google Patents

Película de múltiples capas para fabricar recipientes, método de producción de la misma y recipiente que comprende la película Download PDF

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Abstract

Película de múltiples capas para fabricar recipientes, que comprende una capa interior de un primer material polimérico y dos capas de revestimiento acopladas a dicha capa interior desde lados opuestos entre sí para definir una lámina de múltiples capas unitaria, en la que dicho primer material polimérico es una espuma de poliestireno obtenida por extrusión de una mezcla de partida que comprende poliestireno de alto impacto (HIPS) y poliestireno de uso general (GPPS) con un porcentaje en peso menor que dicho poliestireno de alto impacto, estando hechas dichas capas exteriores ambas de poliestireno orientado (OPS) con un espesor entre 20 μm y 30 μm, preferentemente 25 μm y acopladas en caliente a dicha capa interior.

Description

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DESCRIPCION
PeKcula de multiples capas para fabricar recipientes, metodo de produccion de la misma y recipiente que comprende la pelfcula
Campo tecnico
La presente invencion encuentra su aplicacion en la industria del envasado y se refiere en particular a una pelfcula de multiples capas para fabricar recipientes adecuados en particular, pero no exclusivamente, para su uso con productos alimentarios.
La invencion tambien tiene por objetivo un metodo para fabricar la pelfcula de multiples capas y un recipiente que comprende la pelfcula de multiples capas o esta formado completamente con el mismo.
Estado de la tecnica
Se conoce el uso de pelfculas de multiples capas formadas por laminas de diferentes materiales para fabricar cajas o recipientes en general, dado que de este modo es posible llevar a cabo recipientes ligeros y baratos.
Por ejemplo, existe en el mercado una pelfcula de multiples capas producida y distribuida por Isonova con el nombre comercial Laminil®, que esta compuesta por una capa central de espuma de poliestireno revestida con dos laminas exteriores mas delgadas de material celulosico.
En general, el acoplamiento entre la capa de espuma y las laminas exteriores permite que se conforme la pelfcula de multiples capas haciendo tambien paredes en angulo recto sin formar externamente grietas visibles.
De hecho, las laminas exteriores tienen el objetivo de permitir el doblado tambien en angulo recto de la capa central de espuma que de otro modo se agrietana.
Sin embargo, soluciones similares a las que se han descrito anteriormente han limitado la aplicacion en varios campos, en particular en la industria alimentaria en la que existe una alta posibilidad de que el contenedor este en contacto con lfquidos que podnan causar dano a la capa interior de material celulosico.
Para superar al menos parcialmente dichas desventajas, se han propuesto algunas soluciones que proporcionan que la capa nucleo de espuma se acople a laminas externas tambien de material polimerico.
Por ejemplo, de los documentos de Patente JP2009256682, JPH06297537, JPH06297536 y JP2005232300 se conocen laminas de material compuesto disenado para fabricar cajas de comida y que comprenden una capa de poliestireno expandido con una densidad minima de 50 kg/m3 revestida con una pelfcula hecha tambien de poliestireno.
El proceso de fabricacion de la lamina tambien proporciona la formacion de ranuras en forma de V en los pliegues necesarios para conformar la caja.
Sin embargo, esta solucion ha demostrado no ser completamente satisfactoria tanto por la seleccion de materiales como por el hecho de que la lamina de espuma solo esta revestida internamente. El documento de Patente WO 2012/099715 A1 desvela una pelfcula de multiples capas para fabricar envases, que comprende una capa interior hecha de una espuma de poliestireno y dos capas exteriores acopladas a dicha capa interior y hechas de poliestireno.
Existe la necesidad de una pelfcula de multiples capas que se pueda usar para fabricar recipientes tambien adecuada para la conservacion de productos alimentarios y que tambien se pueda obtener por doblado en angulo recto de uno o mas bordes de la pelfcula de multiples capas.
Alcance de la invencion
El objetivo de la presente invencion es superar las desventajas mencionadas anteriormente, mediante la provision de una pelfcula de multiples capas para fabricar envases que tienen caractensticas de alta eficacia y son relativamente baratos.
Un objetivo particular es proporcionar una pelfcula de multiples capas para fabricar envases que tenga paredes en angulo recto adecuadas para el contacto con productos alimentarios tambien en presencia de lfquido y que no presente grietas o imperfecciones en las superficies exteriores.
Otro objetivo mas es proporcionar una pelfcula de multiples capas para fabricar recipientes que sea particularmente ligera y duradera y que se pueda reciclar completamente.
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Otro objetivo mas es proporcionar una pelfcula de multiples capas que permita producir recipientes que tengan caractensticas de alto aislamiento termico, resistencia mecanica, flexibilidad, y que se puedan fabricar en cualquier color.
Un objetivo adicional es proporcionar un metodo para fabricar la pelfcula de multiples capas anterior que sea economico y rapido y que permita aumentar la resistencia de la pelfcula en las areas de doblado para permitir que el recipiente experimente mecanizacion mecanica muy fuerte de embuticion.
Estos objetivos, as^ como otros que se volveran mas evidentes en lo sucesivo en el presente documento, se obtienen mediante una pelfcula de multiples capas para fabricar recipientes que, de acuerdo con la reivindicacion 1, comprende una capa interior de un primer material polimerico y dos capas de revestimiento acopladas a dicha capa interior desde lados opuestos entre sf para definir una lamina de multiples capas unitaria, en la que dicho primer material polimerico es una espuma de poliestireno obtenida por extrusion de una mezcla de partida que comprende poliestireno de alto impacto (HIPS) y poliestireno de uso general (GPPS) en un porcentaje en peso menor que dicho poliestireno de alto impacto, siendo dichas capas exteriores ambas poliestireno orientado (OPS) con un espesor comprendido entre 20 pm y 30 pm, preferentemente 25 pm y que estan unidas en caliente con dicha capa interior.
Gracias a esta combinacion particular de caractensticas, las pelfculas tendran alta resistencia y al mismo tiempo alta flexibilidad y ligereza para doblarse y conformarse en forma de un recipiente que tenga paredes que forman un angulo recto.
Ademas, la presencia de los revestimientos de poliester hara la pelfcula adecuada para fabricar recipientes para productos alimentarios adecuados para contacto con lfquidos sin riesgo de dano.
Preferentemente, dicha mezcla de partida puede comprender poliestireno de alto impacto (HIPS) en un porcentaje entre un 60 % y un 70 % del peso total, poliestireno de uso general (GPPS) en un porcentaje comprendido entre un 15 % y un 30 % del peso total, un material polimerico regranulado en un porcentaje comprendido entre un 10 % y un 20 % del peso total y gas en un porcentaje entre un 1 % y un 5 % del peso total.
De este modo, la pelfcula, y por lo tanto los recipientes hechos con la misma, sera completamente reciclable.
De acuerdo con un aspecto adicional de la invencion, se proporciona un metodo para fabricar la pelfcula de multiples capas que comprende las etapas de introducir dicha mezcla a una temperatura cercana a 110 °C en el cabezal de una extrusora de tipo tandem, extruir dicha mezcla a una temperatura cercana a 90 °C y con una densidad entre 30 kg/m3 y 100 kg/m3 y preferentemente a 50 kg/m3, inyectar un gas a una presion de inyeccion predeterminada para obtener una espuma de poliestireno, curar dicha espuma de poliestireno para promover la difusion de aire en el interior de la misma durante un tiempo suficiente para llevar la presion interna hasta un valor final mayor que dicha presion de inyeccion, deformar mecanicamente dicha espuma para obtener dicha capa interior, unir termicamente una capa de revestimiento hecha de poliestireno orientado (OPS) sobre cada una de las caras de dicha capa interior.
De este modo, y en particular gracias a la etapa de curado, la espuma aumentara su espesor antes de la etapa de deformacion mecanica necesaria para su conformacion posterior en la forma deseada para el recipiente, siendo capaz de ese modo de experimentar una termoformacion o relieve mas fuerte que permita que sea mas espesa y duradera en zonas localizadas en las que se doblana la pelfcula.
Se obtienen realizaciones ventajosas de la invencion de acuerdo con las reivindicaciones dependientes.
Mejor modo de llevar a cabo la invencion
De acuerdo con una realizacion preferente, pero no exclusiva, de la invencion, una pelfcula para fabricar uno o mas recipientes o cajas se puede hacer de una capa interior de un primer material polimerico acoplado externamente a dos capas de revestimiento situadas en lados opuestos entre sf para definir una lamina de multiples capas unitaria.
En particular, el primer material polimerico es una espuma de poliestireno obtenida por extrusion de una mezcla de partida que comprende poliestireno de alto impacto (HIPS) y poliestireno de uso general (GPPS) con un porcentaje menor que el poliestireno de alto impacto (HIPS).
En particular, la espuma se obtendra partiendo de un material de partida de poliestireno que tiene una densidad de 1050 kg/m3 adecuado anadido, extruido y expandido.
En general, el material de partida comprende poliestireno de alto impacto (HIPS) en un porcentaje entre un 60 % y un 70 % del peso total, poliestireno de uso general (GPPS) en un porcentaje comprendido entre un 15 % y un 30 % del peso total, un material polimerico regranulado, preferentemente tambien poliestireno, en un porcentaje entre un 10 % y un 20 % del peso total y gas en un porcentaje entre un 1 % y un 5 % del peso total.
Se pueden usar varias calidades de poliestireno que tienen un mdice de viscosidad (mdice de flujo en estado
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fundido) variable de 1,5 g/10min a 3 g/10min. El numero atomico medio del poliestireno vana de 220.000 a 400.000. La resistencia en estado fundido (MS) del fundido a aproximadamente 150 °C vana entre 0,3 N y 0,4 N. El modulo de la resistencia a la traccion del primer material de poliestireno es 37 MPa, el modulo elastico de traccion es 3200 MPa, la proporcion de estiramiento en la ruptura (BSR), funcion de la temperatura y la derivada de la velocidad, vana entre 20 y 80 en la ventana de trabajo del material.
De acuerdo con una composicion preferente, pero no limitante, la mezcla tiene la siguiente composicion:
64 % de poliestireno de alto impacto (HIPS);
17,5 % de poliestireno de uso general (GPPS);
15 % de material polimerico regranulado;
3 % de gas;
0,5 % de talco magistral.
La mezcla dosificada de ese modo se alimenta a una extrusora de dos etapas o en tandem, por ejemplo una extrusora en tandem 90/120, con un cilindro principal que tiene un diametro de 90 mm y un perfil de temperatura de aproximadamente 200 °C, un cilindro secundario con un diametro de 120 mm y un perfil de temperatura de aproximadamente 130 °C y una proporcion longitud/diametro de husillo de aproximadamente 30/1.
La presion neumatica en el cabezal del cilindro principal sera preferentemente de aproximadamente 150 bar, mientras que la presion en el cabezal del cilindro secundario sera de aproximadamente 90 bar. La presion en la cadena de suministro sera aproximadamente 70 bar.
La mezcla se introduce en el cabezal del tandem de la extrusora en tandem a una temperatura cercana a 110 °C y se extruye a una temperatura cercana a 90 °C.
En la etapa de mezcla, la espuma se expandira por inyeccion de un gas o una mezcla de gases, tal como isobutano, butano y propano comerciales, cuya presion en el interior de las celdas del material polimerico sera igual a 0,3 bar.
La espuma que sale de la extrusora tiene una densidad entre 30 kg/m3 y 100 kg/m3 y preferentemente cercana a 50 kg/m3.
La espuma obtenida de ese modo sale al curado para estimular la circulacion de aire en el interior de la misma durante un tiempo suficiente para llevar la presion interior hasta un valor final mayor que la de inyeccion del gas, y en particular cercana a 1,3 bar
La mezcla emerge de la extrusora a traves de una hilera circular que genera un tubo de espuma que se ajusta a cilindros de acero adecuados para calibrar el ancho de la misma. Despues de la calibracion, la lamina de espuma se puede cortar longitudinalmente para obtener una placa disenada para calandrarse o tambien se podna enrollar en una bobina que tenga una longitud de varios cientos de metros.
El ancho de la lamina de espuma se puede ajustar cambiando los calibradores que pueden tener diametros que vanan de 750 mm a 1050 mm. Tambien es posible recortar la lamina en lmea con cuchillas de corte longitudinal.
El poliestireno es completamente reciclable y por lo tanto todos los retales de procesamiento se pueden reprocesar, por ejemplo moler, extruir y regranular, para obtener un material reciclado/regranulado muy similar al material de partida que se puede reintegrar en el ciclo de produccion.
Durante esta etapa, el espesor de la lamina de espuma se puede ajustar para que este entre 1,5 mm y 10 mm.
La lamina de espuma se somete a mecanizacion por deformacion mecanica y termoformacion que puede comprender el paso de la lamina de espuma a traves de rodillos de presion adaptados para ajustar el espesor de la misma, obteniendo posiblemente un mayor espesor en areas en las que sera necesaria una mayor resistencia, calentando la espuma de poliestireno hasta una temperatura por encima del punto de fusion para obtener el ablandamiento de la misma.
Se acoplara una capa de revestimiento caliente respectiva de poliestireno orientado (OPS) que tiene un espesor comprendido entre 20 pm y 30 pm, preferentemente 25 pm, a cada cara de la lamina de espuma para llevar a cabo una lamina de multiples capas que tiene una densidad final comprendida preferentemente entre 80 kg/m3 y 120 kg/m3 e incluso mas preferentemente entre 90 kg/m3 y 100 kg/m3.
Las capas de revestimiento tambien pueden prepararse por extrusion sobre un cabezal de extrusion especial.
Tambien se pueden proporcionar etapas adicionales de corte con troquel, embuticion, plegado para llevar a cabo las lmeas de doblado necesarias para formar el recipiente.
A partir de lo expuesto anteriormente, es evidente que la pelfcula y el metodo de acuerdo con la invencion alcanzan
el objetivo pretendido.
La pelfcula y el metodo de acuerdo con la invencion son susceptibles de numerosas modificaciones y variaciones, estando todas ellas dentro del concepto de la invencion expresado en las reivindicaciones acompanantes. Por lo 5 tanto, todos los detalles se pueden reemplazar por otros elementos tecnicamente equivalentes, y los materiales pueden ser diferentes segun los requisitos, sin apartarse del alcance de proteccion de la presente invencion.

Claims (10)

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    REIVINDICACIONES
    1. Pelmula de multiples capas para fabricar recipientes, que comprende una capa interior de un primer material polimerico y dos capas de revestimiento acopladas a dicha capa interior desde lados opuestos entre sf para definir una lamina de multiples capas unitaria, en la que dicho primer material polimerico es una espuma de poliestireno obtenida por extrusion de una mezcla de partida que comprende poliestireno de alto impacto (HIPS) y poliestireno de uso general (GPPS) con un porcentaje en peso menor que dicho poliestireno de alto impacto, estando hechas dichas capas exteriores ambas de poliestireno orientado (OPS) con un espesor entre 20 pm y 30 pm, preferentemente 25 pm y acopladas en caliente a dicha capa interior.
  2. 2. La pelfcula de multiples capas de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizada por que dicha mezcla de partida comprende poliestireno de alto impacto (HIPS) en un porcentaje entre un 60 % y un 70 % del peso total, poliestireno de uso general (GPPS) en un porcentaje entre un 15 % y un 30 % del peso total, un material polimerico regranulado en un porcentaje entre un 10 % y un 20 % del peso total y gas en un porcentaje entre un 1 % y un 5 % del peso total.
  3. 3. La pelfcula de multiples capas de acuerdo con la reivindicacion 2, caracterizada por que dicha mezcla tiene la siguiente composicion:
    64 % de poliestireno de alto impacto (HIPS);
    17,5 % de poliestireno de uso general (GPPS);
    15 % de material polimerico regranulado;
    3 % de gas;
    0,5 % de talco magistral.
  4. 4. La pelfcula de multiples capas de acuerdo con la reivindicacion 2 o 3, caracterizada por que dicho material polimerico es poliestireno regranulado.
  5. 5. La pelfcula de multiples capas de acuerdo con la reivindicacion 2 o 3, caracterizada por que dicha mezcla tiene una densidad en la salida de la extrusora entre 30 kg/m3 y 100 kg/m3 y preferentemente cerca de 50 kg/m3, teniendo dicha lamina de multiples capas una densidad final comprendida preferentemente entre 80 kg/m3 y 120 kg/m3 y mas preferentemente entre 90 kg/m3 y 100 kg/m3.
  6. 6. Metodo para fabricar una pelfcula de multiples capas para recipientes, en el que la pelfcula esta de acuerdo con una o mas de las reivindicaciones precedentes, que comprende las siguientes etapas:
    a) introducir dicha mezcla a una temperatura cercana a 110 °C en el cabezal de una extrusora de tipo tandem;
    b) extruir dicha mezcla a una temperatura cercana a 90 °C y con una densidad entre 30 kg/m3 y 100 kg/m3 y preferentemente cerca de 50 kg/m3;
    c) inyectar un gas con una presion de inyeccion predeterminada para obtener una espuma de poliestireno;
    d) curar dicha espuma de poliestireno para promover la difusion de aire en el interior de la misma durante un tiempo suficiente para llevar la presion interna hasta un valor final mayor que dicha presion de inyeccion;
    e) deformar mecanicamente dicha espuma para obtener dicha capa interior;
    f) unir termicamente una capa de revestimiento hecha de poliestireno orientado (OPS) sobre cada una de las caras de dicha capa interior.
  7. 7. El metodo de acuerdo con la reivindicacion 6, caracterizado por que dicha presion de inyeccion de gas esta cerca de 0,3 bar y dicha presion interna final esta cerca de 1,3 bar.
  8. 8. El metodo de acuerdo con la reivindicacion 6, caracterizado por que dicha etapa de deformacion mecanica comprende una etapa de corte con troquel de dicha lamina de multiples capas para la realizacion de lmeas de doblado.
  9. 9. El metodo de acuerdo con la reivindicacion 6, caracterizado por que dicha etapa de deformacion mecanica comprende una etapa de corte con troquel de dicha lamina de multiples capas para la realizacion de lmeas de doblado.
  10. 10. Recipiente para alimentos que comprende una pelmula de multiples capas de acuerdo con una o mas de las reivindicaciones 1 a 5 y hecho con un metodo de acuerdo con una o mas de las reivindicaciones 6 a 9.
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