ES2784755T3

ES2784755T3 - Material laminado de envasado, recipientes de envasado fabricados a partir de este y un método para fabricar el material laminado

Info

Publication number: ES2784755T3
Application number: ES18175345T
Authority: ES
Inventors: Nils Toft; Katarina Jonasson; Peter Öhman; Andrew Horvath
Original assignee: Tetra Laval Holdings and Finance SA
Current assignee: Tetra Laval Holdings and Finance SA
Priority date: 2017-05-31
Filing date: 2018-05-31
Publication date: 2020-09-30
Anticipated expiration: 2038-05-31
Also published as: CN110678325B; MX395159B; US20200094536A1; EP3409463A1; WO2018220132A1; EP3409463B1; RU2721834C1; US10836147B2; JP2020521654A; MX2019013841A; JP7586644B2; BR112019024995B1; CN110678325A; BR112019024995A2

Abstract

Un material laminado de envasado (10a; 10b; 10c) para el envasado de alimento líquido, que comprende una capa de material de relleno a base de celulosa (11a; 11b; 11c), una capa de polímero termoplástico transparente y protectora más externa (13a; 13b; 13c) dispuesta en el exterior de la capa de material de relleno, es decir, en el lado que se debe dirigir al exterior de un recipiente de envasado fabricado a partir del material laminado, un patrón decorativo de impresión dispuesto por debajo, es decir, en el interior y visible a través de la capa de polímero termoplástico transparente y protectora más externa, una capa de polímero termoplástico, termosellable y hermética a los líquidos más interna (15a; 15b; 15c), de modo que esté en contacto directo con el alimento líquido en el recipiente de envasado, donde la capa de material de relleno es un cartón corrugado de embalaje, que se ha calandrado hasta un valor de rugosidad superficial de Bendtsen exterior menor de 200 ml de aire/min, y tiene un índice SCT mayor de 30 Nm/g en MD, según se determina de acuerdo con las normas ISO 9895 e ISO 536, y una rigidez a flexión al menos un 30% menor que la de un cartón de envasado para líquidos de un peso superficial correspondiente, excluyendo cualquier recubrimiento imprimible (recubrimiento de arcilla) de este, y donde el material laminado de envasado comprende además un papel de soporte de impresión a base de celulosa (12a; 12b; 12c), que tiene un superficie de impresión exterior (12a-1; 12b-1; 12c-1) que contiene el patrón decorativo de impresión, estando el papel de soporte de impresión adherido al lado externo de la capa de material de relleno por medio de 1-4 g/m2 de adhesivo, peso seco, y que tiene un peso superficial de 100 g/m2 o menor (ISO 536), teniendo la superficie de impresión exterior un valor de rugosidad superficial de Bendtsen menor de 100 ml de aire/min (ISO 8791-2).

Description

DESCRIPCIÓN

Material laminado de envasado, recipientes de envasado fabricados a partir de este y un método para fabricar el material laminado

Campo técnico

La presente invención se refiere a un material laminado de envasado que comprende una capa de relleno de papel o cartón de embalaje o de otro material a base de celulosa y unas capas externas de polímeros termoplásticos a ambos lados, teniendo una decoración impresa dispuesta por debajo de una de las capas externas de polímeros termoplásticos.

Asimismo, la invención se refiere a recipientes de envasado que comprenden el material laminado de envasado o que se fabrican con el material laminado de envasado, así como también a un método para la fabricación del material laminado.

Antecedentes

Los contenedores de envasado de tipo desechable de un solo uso para alimentos líquidos se producen a menudo a partir de un laminado de envasado a base de cartón o cartón de embalaje. Uno de dichos contenedores de envasado que se produce de manera habitual se comercializa bajo la marca registrada Tetra Brik Aseptic® y se emplea principalmente para el envasado aséptico de alimentos líquidos tales como la leche, los zumos de fruta, etc., que se venden para su almacenamiento a largo plazo a temperatura ambiente. El material de envasado en este recipiente de envasado conocido es normalmente un laminado que comprende una capa de relleno de papel o cartón y unas capas externas, herméticas a los líquidos, de termoplásticos. Con el fin de hacer el contenedor de envasado hermético a los gases, en particular hermético al gas oxígeno, por ejemplo, con el propósito de un envasado aséptico y el envasado de leche o zumo de frutas, el laminado en estos recipientes de envasado comprende normalmente al menos una capa adicional, de manera más habitual una lámina de aluminio.

En el interior del laminado, es decir, el lado destinado a estar orientado hacia los contenidos de alimentos de llenado de un recipiente producido a partir del laminado, hay una capa más interna, aplicada sobre la lámina de aluminio, cuya capa interior más interna puede estar compuesta por una o varias capas parciales, que comprenden polímeros termoplásticos termosellables, tales como polímeros adhesivos y/o poliolefinas. Además, en el lado exterior de la capa de relleno hay una capa de polímero termosellable más externa.

Los recipientes de envasado se producen en general por medio de modernas máquinas de envasado de alta velocidad del tipo que forman, llenan y sellan los envases a partir de una banda o a partir de piezas en bruto prefabricadas de material de envasado. Por tanto, los recipientes de envasado se pueden producir mediante la transformación de una banda del material laminado de envasado en un tubo al unir entre sí los dos bordes longitudinales de la banda en una junta superpuesta, soldando conjuntamente las capas de polímero termoplástico termosellables más interna y externa. El tubo se llena con el producto alimentario líquido previsto y acto seguido se divide en envases individuales mediante sellos transversales repetidos del tubo a una distancia predeterminada entre sí bajo el nivel de los contenidos en el tubo. Los envases se separan del tubo mediante incisiones a lo largo de los sellos transversales y se les da la configuración geométrica deseada, normalmente paralelepipédica o cuboide, mediante la formación de dobleces a lo largo de las líneas de plegado preparadas en el material de envasado.

La principal ventaja de este concepto de método de envasado continuo de formación, llenado y sellado de tubos es que la banda se puede esterilizar de manera continua justo antes de la formación del tubo, lo que facilita por tanto la posibilidad de un método de envasado aséptico, es decir, un método en donde se reduce la cantidad de bacterias en el contenido líquido a llenar, así como también en el propio material de envasado, y el recipiente de envasado lleno se produce en condiciones limpias, de modo que el envase lleno se pueda almacenar durante un tiempo prolongado, incluso a temperatura ambiente, sin el riesgo de un crecimiento de microorganismos en el producto llenado. Otra importante ventaja del método de envasado de tipo Tetra Brik® es, según se indicó anteriormente, la posibilidad de envasado continuo a alta velocidad, lo que tiene un impacto considerable en la rentabilidad.

De manera habitual, se pueden preparar muchos miles de envases por hora. Por ejemplo, la máquina Tetra Pak ® A3/speed puede fabricar aproximadamente 15000 envases por hora (recipientes de envasado de tamaño familiar de 0,9 litros y mayores), y aproximadamente 24000 recipientes de envasado por hora (envases de ración).

También se pueden producir recipientes de envasado para alimentos líquidos sensibles, por ejemplo, leche o zumo, a partir de piezas en bruto similares a láminas o piezas en bruto prefabricadas del material laminado de envasado de la invención. A partir de una pieza en bruto tubular del laminado de envasado que se dobla plana, se producen envases construyendo en primer lugar la pieza en bruto hasta formar una cápsula de recipiente tubular abierta, de la cual se cierra un extremo abierto por medio de doblado y termosellado de los paneles de extremo integrados. Por tanto, la cápsula de recipiente cerrada se llena con el producto alimentario en cuestión, por ejemplo, el zumo, a través de su extremo abierto, que acto seguido se cierra por medio de un doblado y termosellado adicional de los paneles de extremo integrados correspondientes. Un ejemplo de un recipiente de envasado producido a partir de piezas en bruto similares a láminas y tubulares es el envase convencional denominado envase gable top. También hay envases de este tipo que tienen una parte superior moldeada y/o un tapón de rosca de plástico.

El laminado de envasado conocido se produce de manera convencional a partir de una banda de papel o cartón que se desenrolla a partir de un carrete de almacenamiento, mientras que al mismo tiempo se desenrolla una banda de lámina de aluminio desde un carrete de almacenamiento correspondiente. Las dos bandas desenrolladas se juntan entre sí y las dos son guiadas a través del nip (separación) entre dos cilindros rotativos adyacentes, mientras que al mismo tiempo se extruye una capa de unión de un material de laminación, normalmente polietileno de baja densidad (LDPE), en una película de polímero o cortina de polímero fundido, que se aplica por tanto entre las bandas para adherir de manera permanente la banda de lámina de aluminio a la banda de papel o cartón. Acto seguido, se proporcionan a ambos lados de la banda de papel o cartón unos recubrimientos herméticos a los líquidos de polietileno, de manera habitual polietileno de baja densidad (LDPE), y a continuación se enrolla en carretes de envasado acabados para su posterior transporte y manipulación.

El material de envasado conocido es eficaz y cumple diversas funciones importantes en los envases producidos a partir de este, tales como proteger los alimentos frente a la entrada de sustancias y microbios desde el exterior del envase, y frente a la degradación debido a la luz o al gas de oxígeno. Hace tiempo que es la estructura de material de envasado vista con más frecuencia hoy en día en las estanterías de los comerciantes. La capa de relleno de un cartón de grado líquido permite una flexografía o impresión offset de elevada calidad de una decoración impresa atractiva con un control del color y una resolución elevados en su superficie externa. La superficie imprimible del cartón está recubierta de manera habitual con una composición blanca de recubrimiento de partículas minerales y polímeros aglutinantes, que proporciona un fondo neutro y uniforme para cualquier patrón decorativo en color impreso con las propiedades de adhesión y cohesión necesarias dentro del recubrimiento y hacia la tinta impresa y cualesquiera capas de polímero adyacentes.

La disminución adicional de los costes del material de envasado de hoy en día se puede realizar reduciendo el calibre del grosor de las capas de polímero o buscando sustituir la barrera de lámina de aluminio por una o más capas barrera diferentes. Una manera diferente de ahorrar costes, que hasta el momento no se ha considerado práctica en el sector de envasado con cartones de embalaje para líquidos, sería reducir el calibre de la capa de relleno a base de celulosa por tipo y/o cantidad de material de fibra de celulosa. Esto conduce de manera habitual a comprometer las propiedades importantes de resistencia mecánica e integridad de envasado, así como también las propiedades barrera del material, y hasta el momento ha sido una manera menos favorable de avanzar. El cartón es una parte importante del material de envasado de los cartones de embalaje para líquidos, no obstante, también representa una parte importante de los costes totales del material de envasado.

Un requisito adicional de futuros materiales laminados de envasado para recipientes de envasado de líquidos es que debería ser posible diferenciar en mayor grado el aspecto de dichos recipientes de envasado, es decir, proporcionar nuevas características decorativas o táctiles interesantes y que suscitan interés con el fin de atraer a los consumidores y comerciantes. Dichas características son, por ejemplo, efectos de fondo para los patrones decorativos impresos, tales como una metalización dorada o de otros colores brillantes diferentes, gofrar y grabar características tales como decoraciones con hologramas, efectos superficiales táctiles o de ayuda, superficies mate/satinadas, etc. El mayor deseo por dichas opciones de diferenciación es un reto, ya que la adición de características y materiales implica de manera habitual unos costes más elevados de materias primas y/o de los procesos de fabricación.

Cualquier cambio del material de cartón existente implica un desarrollo costoso para el fabricante de papel, debido a que la fabricación de cartón es un proceso muy complejo. Hasta el momento, no se ha considerado que valgan la pena los esfuerzos y los recursos, ya que aun así se elegiría que la mayor parte de los envases de cartón de embalaje para líquidos producidos tenga un fondo de recubrimiento blanco, estable y uniforme de última generación. Se observa una necesidad creciente de una mayor variación y diferenciación con respecto a los cartones de embalaje para líquidos convencionales, lo cual, no obstante, aumenta las exigencias sobre la adaptación y la flexibilidad del material de envasado producido.

El documento WO2015181281 expone un material de envasado para un recipiente de envasado de alimentos líquidos o semilíquidos que comprende en este orden, una capa decorativa de LDPE (21); un patrón impreso; una capa de papel (27) que tiene un gramaje de 100 g/m2 o menor; una capa aglutinante externa de termoplástico intermedio de LDPE (28); una capa de relleno (22); una capa de laminado de LDPE (23); una capa barrera frente al oxígeno (24); una capa de polímero adhesivo (25) y una capa termosellable (26).

Compendio

En consecuencia, un objetivo general de la presente invención es proporcionar un material laminado de envasado a un menor coste, que tenga unas buenas propiedades mecánicas y satisfaga las necesidades de los materiales laminados de envasado de cartones de embalaje para líquidos.

Un objetivo general adicional es proporcionar un material laminado de envasado con mayor oportunidad para la diferenciación del aspecto exterior de los envases fabricados a partir del material laminado, en comparación con el material de envasado y los recipientes de envasado de última generación descritos anteriormente.

Es un objetivo adicional proporcionar un material laminado de envasado a base de celulosa con un coste reducido o que al menos se mantiene, que tenga más oportunidad para una diferenciación exterior y una resistencia mecánica y estabilidad dimensional suficientes, así como también unas buenas propiedades superficiales para la impresión, con el fin de satisfacer las necesidades de los materiales laminados de envasado de cartones de embalaje para líquidos.

Es un objetivo específico hacer posible una diferenciación rentable de las capas exteriores de dicho material laminado de envasado, es decir, la capa decorativa visible que atraerá y suscitará el interés de los consumidores, para hacer posible una posterior personalización del exterior de un recipiente de envasado en el proceso de fabricación del material de envasado, y en series más cortas de material de envasado fabricado.

Un objeto adicional es proporcionar un material laminado de envasado a base de celulosa basado en una capa central o de relleno de bajo coste y menor calibre, la cual no tiene una superficie adecuada para un patrón decorativo impreso sino una superficie áspera oscura o marrón, donde el material de envasado final aún tiene una calidad de impresión comparable a la de dichos laminados de envasado convencionales, y oportunidades para la diferenciación.

Algunos o todos estos objetivos se pueden lograr de acuerdo con la presente invención mediante el material laminado de envasado, el método de fabricación del material laminado de envasado, así como también mediante el recipiente de envasado fabricado a partir de este, según se define posteriormente en la presente y en las reivindicaciones adjuntas.

De acuerdo con un primer aspecto de la invención, se proporciona, de este modo, un material laminado de envasado de alimentos líquidos que comprende una capa de material de relleno a base de celulosa, una capa más externa transparente y protectora de polímero termoplástico dispuesta en el exterior de la capa de material de relleno, es decir, en el lado dirigido hacia el exterior de un recipiente de envasado fabricado a partir del material laminado, un patrón decorativo impreso dispuesto por debajo, es decir, en el interior y visible a través de, la capa más externa transparente y protectora de polímero termoplástico, una capa más interna de polímero termoplástico termosellable y hermética a los líquidos, de modo que esté en contacto directo con el alimento líquido en el recipiente de envasado, donde la capa de material de relleno es un cartón corrugado de embalaje, el cual se ha calandrado hasta un valor de rugosidad superficial exterior de Bendtsen menor de 200 ml de aire/min y tiene un índice SCT mayor de 30 Nm/g en MD, según se determina de acuerdo con las normas ISO 9895 e ISO 536, y una rigidez a flexión al menos un 30% menor que la de un cartón de envasado de líquidos de un peso superficial correspondiente, excluyendo cualquier recubrimiento imprimible (recubrimiento de arcilla) de este, y donde el material laminado de envasado comprende además un papel de soporte de impresión a base de celulosa, que tiene una superficie de impresión exterior que contiene el patrón decorativo impreso, estando el papel de soporte de impresión adherido al lado externo de la capa de material de relleno por medio de 1 -4 g/m2 de adhesivo, peso seco, y teniendo un peso superficial de 100 g/m2 o menor (ISO 536), teniendo la superficie de impresión exterior un valor de rugosidad superficial de Bendtsen menor de 100 ml de aire/min (ISO 8791-2).

Mediante dicha disposición, se puede utilizar una capa de material de relleno más económica en lugar del cartón de envasado de líquidos de alta calidad convencional.

Al mismo tiempo, las capas exteriores se pueden intercambiar fácilmente, de modo que se puedan laminar en el material diferentes características decorativas, visibles y/o táctiles, de acuerdo con diferentes estilos y deseos entre los clientes, consumidores y comerciantes. Dicha personalización hace posible producir series independientes más cortas de materiales de envasado a la medida y decorados de manera diferente, sin crear problemas de paradas, residuos y logística en el flujo principal de la línea de fabricación de material, es decir, facilita una personalización posterior del material de envasado. Asimismo, dicha personalización posterior hace posible elegir de una lista o catálogo de papeles y grados de cartón disponibles, con el fin de proporcionar combinaciones de capas de relleno y papeles de soporte de impresión que proporcionan una rigidez y una estabilidad dimensional mecánica deseada en un material laminado, según sea necesario para un tamaño de envase y tipo de producto alimentario particular, así como también un aspecto del fondo de impresión deseado con buenas propiedades de impresión.

Los diferentes aspectos y características del fondo de un papel de soporte de impresión podrían ser un aspecto metálico dorado y plateado u otros colores metálicos diferentes, características gofradas y grabadas, efectos superficiales táctiles o de ayuda, superficies mate/satinadas, etc. El mayor deseo por dichas opciones de diferenciación es un reto, ya que la adición de características y materiales de manera habitual implica automáticamente unos costes más elevados de las materias primas y/o de los procesos de fabricación. Al mover la parte superficial de impresión de la capa de material de cartón utilizado de manera habitual a una capa independiente, la cual tiene las propiedades mecánicas complementarias para soportar el resto de las propiedades del relleno de la capa de material de relleno restante, así como también proporciona unas características diferenciadoras y una buena superficie de impresión, se logran las mismas funcionalidades en el material laminado de envasado final que las de los materiales de envasado de la técnica anterior. Al mismo tiempo, parte de los costes empleados en diferentes papeles de soporte de impresión exteriores de alta calidad se pueden compensar con el ahorro en la capa de material de relleno.

En un segundo aspecto de la invención, se proporciona un recipiente de envasado para envasar alimento líquido que comprende el material laminado de envasado de la invención. El recipiente de envasado puede estar fabricado en su totalidad a partir del material laminado de envasado, mediante transformación por doblado de una lámina o de una pieza en bruto con forma de banda en un cuboide, en otro envase moldeado por doblado o simplemente en un envase tipo bolsa.

En un tercer aspecto de la invención, un método para fabricar el material laminado de envasado a base de celulosa para alimentos líquidos tal como el definido anteriormente comprende los pasos, en cualquier orden, de

a) proporcionar una primera banda de una capa de material de relleno a base de celulosa (A), que es un cartón corrugado de embalaje calandrado que tiene un valor de rugosidad superficial exterior de Bendtsen menor de 200 ml de aire/min, un índice SCT mayor de 30 Nm/g en MD, según se determina de acuerdo con las normas ISO 9895 e ISO 536, y una rigidez a flexión al menos un 30% menor que la de un cartón de envasado de líquidos de un peso superficial correspondiente, excluyendo cualquier recubrimiento imprimible (recubrimiento de arcilla) de este, donde exterior significa el lado dirigido al exterior de un recipiente de envasado fabricado a partir del material laminado,

b) proporcionar una segunda banda de papel de soporte de impresión a base de celulosa (B), que tiene un peso superficial de 100 g/m2 o menor (ISO 536) y una superficie de impresión exterior para llevar a cabo un patrón decorativo de impresión, con un valor de rugosidad superficial de Bendtsen menor de 100 ml de aire/min (ISO 8791 -2),

c) aplicar una composición adhesiva acuosa que comprende un polímero adhesivo en una cantidad de 1 a 4 g/m2, contenido seco, sobre al menos uno del exterior de la primera banda y el interior de la segunda banda, donde el interior significa dirigido hacia el interior de dicho recipiente de envasado,

d) enviar la primera y segunda banda, desde el paso c), hacia una zona de contacto (22) de unos rodillos de presión, de modo que se unan y laminen conjuntamente mediante la composición adhesiva acuosa intermedia mientras pasan por la zona de contacto, y mientras la composición adhesiva acuosa se absorbe parcialmente en la superficie de al menos una de la primera y segunda banda (A y B),

e) imprimir un patrón decorativo de impresión sobre la superficie de impresión del papel de soporte de impresión,

f) laminar una capa más interna de polímero termoplástico termosellable en el lado interno de la banda de la capa de material de relleno, opuesta al lado del papel de soporte de impresión, donde más interno significa en contacto con el alimento líquido en dicho recipiente de envasado,

g) laminar una capa más externa transparente y protectora de polímero termoplástico en el lado externo de la banda del papel de soporte de impresión, es decir, en la superficie de impresión exterior, opuesta al lado de la capa de material de relleno.

El paso e) se puede llevar a cabo antes de los pasos c) y d), de modo que en primer lugar se imprima el papel de soporte de impresión con la decoración sobre su superficie de impresión en una operación de impresión independiente.

De manera habitual, el papel de soporte de impresión se lamina con la capa de material de relleno antes de que se someta a una operación de impresión adicional. Algunos métodos de impresión adecuados pueden ser los métodos de impresión digital y por chorro de tinta modernos, aunque también pueden ser los métodos de impresión flexográfica tradicional y los métodos de impresión offset.

La rugosidad superficial del papel de soporte de impresión, cuando se lamina con la capa de material de relleno, será aproximadamente la misma después de la impresión del patrón decorativo de impresión que antes de la operación de impresión. De manera habitual, si se produce cualquier cambio, este debería ser hacia una mayor suavidad del papel de soporte de impresión impreso, ya que el papel puede pasar por varios rodillos de impresión y zonas de contacto antes de ser impreso en última instancia. Por tanto, la superficie de impresión exterior del papel de soporte de impresión, también cuando se lamina con la capa de material de relleno, tiene una suavidad menor de 100 ml de aire/min (Bendtsen).

Preferentemente, la capa de material de relleno se ha calandrado hasta una rugosidad superficial exterior menor de 200 ml de aire/min (Bendtsen), tal como menor de 150 ml de aire/min.

Mediante este método, es posible una personalización posterior del material, mediante la combinación posterior de la capa de material de relleno y el papel de soporte de impresión para obtener las propiedades mecánicas adecuadas dependiendo del tamaño y tipo de envase, y también es posible personalizar posteriormente lo referente a qué decoración impresa suministrar, dependiendo de la marca del cliente y del tipo de producto que debe llenar los recipientes de envasado.

Descripción detallada

Con la expresión “almacenamiento a largo plazo” en relación con la presente invención, se entiende que el recipiente de envasado debería poder preservar las calidades del producto alimentario envasado, es decir, el valor nutricional, la seguridad higiénica y el sabor, en condiciones ambiente durante al menos 1 o 2 meses, tal como al menos 3 meses, preferentemente más tiempo, tal como 6 meses, tal como 12 meses o más.

Con la expresión “integridad del envase”, se entiende en general la durabilidad del envase, es decir, resistencia frente a fugas o a la rotura de un recipiente de envasado. Esta engloba la resistencia del envase a la entrada de microbios, tales como bacterias, suciedad y otras sustancias, que pueden deteriorar el producto alimentario de llenado y acortar la vida útil esperada del envase.

Una contribución importante a la integridad de un envase de un material laminado de envasado viene proporcionada por una buena adhesión interna entre las capas adyacentes del material laminado. Otra contribución proviene de la resistencia del material frente a los defectos, tales como picaduras, roturas y similares dentro de cada una de las propias capas de material, y otra contribución adicional proviene de la resistencia de las juntas de sellado, mediante las cuales el material se sella entre sí durante la formación de un recipiente de envasado. Haciendo referencia al propio material laminado de envasado, la propiedad de integridad se centra principalmente por tanto en la adhesión de las capas de laminado respectivas a sus capas adyacentes, así como también en la calidad de las capas individuales de material. Haciendo referencia al sellado de los envases, la integridad se centra principalmente en la calidad de las juntas de sellado, la cual se garantiza mediante un buen funcionamiento de las máquinas de llenado y unas operaciones de sellado robustas en estas, lo que a su vez se garantiza mediante unas propiedades de termosellado del material laminado de envasado adaptadas de manera adecuada.

La expresión “alimento líquido” se refiere en general a productos alimentarios que tienen un contenido que fluye de viscosidad baja o elevada, que de manera opcional puede contener trozos de alimento. Lácteos y leche, soja, arroz, bebidas de cereales y semillas, zumos, néctar, bebidas sin gas, bebidas energéticas, bebidas deportivas, bebidas de café o té, agua de coco, bebidas de té, vino, sopas, tomate triturado, salsa (tal como salsa de pasta) y aceite de oliva son algunos de los ejemplos sin carácter limitante de productos alimentarios contemplados.

El término “aséptico” en relación con un material de envasado y un recipiente de envasado se refiere a unas condiciones en las que se eliminan, desactivan o matan los microorganismos. Algunos ejemplos de microorganismos son las bacterias y las esporas. En general, se utiliza un proceso aséptico cuando un producto se envasa de manera aséptica en un recipiente de envasado. Para un mantenimiento continuado de la asepsia durante la vida útil del envase, obviamente son muy importantes las propiedades de integridad del envase. Para una vida útil a largo plazo de un producto alimentario de llenado también puede ser importante que el envase tenga unas propiedades barrera frente a gases y vapores, tales como frente al gas de oxígeno, con el fin de mantener su sabor y valor nutricional original, tal como, por ejemplo, su contenido de vitamina C.

De manera habitual, con la expresión “capa de relleno” se sobreentiende la capa mas gruesa o la capa que contiene la mayor parte del material en un laminado multicapa, es decir, la capa que contribuye más a las propiedades mecánicas y a la estabilidad dimensional del laminado y de los recipientes de envasado doblados a partir del laminado, tal como cartón o cartón de embalaje. También se puede sobreentender una capa que proporciona una mayor distancia del grosor en una estructura tipo sándwich, que interactúa además con las capas vistas de estabilización, que tienen un módulo de Young más elevado, a cada lado de la capa de relleno, con el fin de lograr dichas propiedades mecánicas y de estabilidad dimensional adecuadas.

Por tanto, una “capa de separación” es una capa que crea una distancia o un espacio entre capas de material significativamente más delgadas en una construcción tipo sándwich, que tiene una densidad y un módulo de Young más elevados, tal como una película orientada, una lámina metálica o una capa, lámina o película de papel con una rigidez a tracción elevada y una densidad elevada, dispuesta a cada lado de la capa de separación, es decir, capas que proporcionan rigidez y estabilidad, denominadas capas vistas. La capa de separación puede tener una rigidez a flexión inherente menor o reducida y por tanto no contribuye mucho, de manera directa, por sí misma a la rigidez a flexión de un material laminado de envasado. No obstante, esta puede contribuir mucho de manera indirecta mediante la interacción con capas adyacentes o laminadas a ambos lados, teniendo algunas de las capas un módulo de Young más elevado, aunque un grosor menor en comparación con la capa de separación. En una construcción tipo sándwich, es importante que exista al menos una de dichas capas vistas, o capa de aumento de la rigidez a cada lado de la capa de separación. Por tanto, una “capa de relleno” puede comprender una “capa de separación” y una capa combinada adicional dentro del relleno, aunque también puede coincidir con la capa de separación.

El término “termosellado” se refiere al proceso de soldadura de una superficie de un material termoplástico con otra superficie termoplástica. Un material termosellable debería poder generar, sometido a las condiciones adecuadas, tal como una aplicación suficiente de calor y presión, una unión hermética cuando se presiona contra, y en contacto con, otro material termoplástico adecuado. Se puede lograr un calentamiento adecuado mediante calentamiento por inducción o calentamiento por ultrasonidos u otro medio de calentamiento convencional por contacto o convección, p. ej., calentamiento con aire caliente o por impulsos. Tras el calentamiento, aumenta la movilidad de las cadenas de polímeros en las superficies del material diseñadas para sellarse entre sí, de modo que las cadenas se desenredan, se mueven y se vuelven a enredar con cadenas de polímeros de la superficie de sellado opuesta. Tras el enfriamiento se crean enlaces fuertes de cadenas de polímeros enredados en toda la interfaz de sellado, lo que une por tanto las dos superficies de material entre sí. La operación de termosellado se debe producir en fracciones de segundo y la duración de las distintas fases, tal como el calentamiento, la fusión parcial, la unión y el enfriamiento, se cuenta en milisegundos, en máquinas de envasado que producen miles de envases por hora.

El término “interno” al definir una posición, o el lado de una capa, en un material laminado de envasado tiene el significado “dirigido hacia el interior de un recipiente de envasado formado a partir del material de envasado”, y el término “externo” define la dirección hacia el exterior o hacia fuera de un recipiente de envasado formado a partir del material de envasado.

La “más interna” significa la capa que está en contacto con el producto envasado en un recipiente de envasado formado a partir del material de envasado.

La “más externa” significa la capa que proporciona la superficie externa, exterior de un recipiente de envasado formado a partir del material de envasado.

La superficie de impresión del papel de soporte de impresión puede tener un valor de absorción de Cobb, medido según la normal ISO 535, de 22 a 28, tal como de 24 a 27, tal como de 24 a 26 g/m2 de agua. Es necesario aprestar la composición celulósica del papel de soporte de impresión de modo que se oponga a la entrada de líquido por los bordes, es decir, de modo que resista la absorción de agua o líquido en los bordes de papel expuestos de una estructura laminada cortada, y de modo que resista una absorción excesiva de agua desde la composición de adhesivo acuoso en la operación de laminación. laminando el papel de soporte de impresión con la capa de material de relleno. Un valor de Cobb por encima de 30 implicaría que el papel absorbe demasiado de la composición acuosa, lo que da como resultado un enlace más débil de la laminación con absorción de adhesivo acuoso. Los bordes cortados del laminado también absorben la composición acuosa de modo que el material laminado se hincha y se deslamina a lo largo de las áreas de borde expuestas. Por otra parte, para valores de Cobb demasiado bajos, tal como por debajo de 20, puede haber problemas a la hora de adherir una tinta impresa al papel de soporte de impresión y para recubrir posteriormente el papel impreso con una capa de polímero termoplástico. Por tanto, los valores de Cobb preferidos en el papel de soporte de impresión van de 25 a 26 g/m2 de agua, de modo que se equilibren las propiedades de absorción frente a adhesión.

De manera conveniente, el apresto es un apresto doble interno, es decir, se añaden dos clases de agentes de apresto a la pulpa de celulosa en la fabricación del papel a partir de la pulpa. De manera conveniente, dichos agentes duales de apresto son dímero de alquilcetena (AKD) junto con la colofonia (Hartz). Como alternativa, el AKD se puede utilizar como un agente de apresto individual. Otro posible agente de apresto es el anhídrido alquilensuccínico (ASA).

El apresto se realiza añadiendo de 1 a 4 kg/t, tal como de 2 a 4 kg/ton de agente(s) de apresto a la pulpa de celulosa, es decir, de 0,1 (0,2) a 0,4 % en peso.

La superficie de impresión puede tener un valor de rugosidad superficial de Bendtsen por debajo de 80 ml de aire/min, tal como por debajo de 70 ml de aire/min, tal como por debajo de 60 ml de aire/min, tal como por debajo de 50 ml de aire/min. A mayor suavidad mejor calidad de impresión resultante. Asimismo, el papel de soporte de impresión puede tener un peso superficial menor de 80 g/m2, tal como menor de 70 g/m2.

El papel de soporte de impresión puede tener un índice de resistencia a tracción (GM) de al menos 40 Nm/g, para soportar mejor las fuerzas aplicadas en los procesos de laminación. Por otra parte, con esta finalidad, este puede tener un índice de resistencia al desgarro de al menos 6 mNm2/g.

De manera más específica, el papel de soporte de impresión puede tener una densidad mayor de 650 kg/m3, un peso superficial de 100 g/m2 o menor (ISO 536), un índice de resistencia a tracción (GM) de al menos 40 Nm/g, un índice de resistencia al desgarro (GM) de al menos 6,0 mNm2/g y que comprende al menos un agente de apresto de 0,1 a 0,4 % en peso, teniendo la superficie de impresión exterior un valor de rugosidad superficial de Bendtsen menor de 100 ml de aire/min (ISO 8791 -2) y un valor de Cobb mayor de 20 g/m2 y menor de 30 g/m2 (agua).

Por tanto, el papel de soporte de impresión puede ser un papel que tenga una superficie imprimible suave seleccionada del grupo que está compuesto por papel MG (satinado a máquina), papel MF (acabado a máquina), papel LWC (de recubrimiento ligero), papel de envasado flexible, papel base metalizado, papel para impresión digital, papel de copia y papel para impresión por inyección de tinta.

El papel MG es un papel que tiene un acabado muy satinado en un lado, producido al permitir que la banda de papel húmeda se seque contra un cilindro metálico muy pulido, también denominado un cilindro Yankee o secador Yankee, de una máquina papelera. El papel MG puede ser papel Kraft MG, y pueden ser papeles muy delgados utilizados con frecuencia como papeles para envolver y pósteres. La rugosidad superficial de Bendtsen puede ir de 40 a 150 ml de aire/min. Para la presente invención, se seleccionarían los papeles MG de rugosidad superficial menor de 100 ml/min.

El papel MF tiene una superficie suave similar a los papeles MG aunque se obtiene mediante calandrado en una máquina papelera con un tratamiento de suavizado final en los rodillos de la máquina.

El papel LWC es una categoría de papel, reconocida en la industria papelera, que tiene un recubrimiento blanco delgado y está basado parcialmente en pulpa mecánica y utilizado, por ejemplo, para revistas semanales.

El papel de envasado flexible es otra categoría de papeles adecuada, reconocida en la industria papelera, que tiene una superficie suave y que solo contiene pulpa química. De manera habitual, es un papel Kraft delgado recubierto en un lado, aunque como alternativa puede no estar recubierto. Con frecuencia, esta clase de papel se utiliza, p. ej., para envasado de alimentos. Un ejemplo de un nombre de producto adecuado es Lennoflex de Feldmuehle. El término “flexible” distingue el tipo de papel de un cartón de embalaje no flexible (modo de flexión). La rugosidad superficial de los papeles de envasado flexibles puede ser tan baja como de aproximadamente 15 ml de aire/min.

El papel base metalizado se fabrica y se recubre previamente para proporcionar una superficie suave para metalizar. Dichos papeles se pueden utilizar en la presente invención como papeles de soporte de impresión metalizados y como papeles de soporte de impresión no metalizados. Algunos ejemplos de productos de papeles base metalizados adecuados son “Lennovac” y “Metalvac”.

El papel para impresión digital, los papeles para inyección de tinta y los papeles de copia tienen todos tratamiento superficial en ambos lados para proporcionar una superficie suave, adaptada de modo que reciba las diversas tintas de impresión mediante los distintos procesos de impresión.

La superficie del papel de soporte de impresión puede tener cualquier color, color o patrón de metalización o ser blanca, para servir como fondo a una decoración impresa posterior. En una realización, el papel de soporte de impresión es marrón natural, es decir, papel marrón sin blanquear.

En una realización, el papel de soporte de impresión es metalizado, es decir, contiene un recubrimiento delgado nanométrico de metalización. Haciendo referencia a los papeles de soporte de impresión metalizados, la superficie metalizada es sensible al ser laminada con una superficie áspera en la parte posterior, de modo que se altera el aspecto suave, especular y de brillo metálico de la superficie metalizada, y a su vez se deteriora o altera por consiguiente una impresión decorativa impresa posteriormente sobre la superficie. Por lo tanto, es importante que los papeles de soporte de impresión metalizados sean laminados con una superficie lo suficientemente suave, por debajo del papel de soporte de impresión, es decir, en el lado opuesto al recubrimiento de metalización. Especialmente para papeles de soporte de impresión metalizados, la rugosidad superficial de Bendtsen de la superficie subyacente de la capa de material de relleno debería ser menor de 150 ml de aire/min, de modo que la rugosidad de la superficie resultante del papel de soporte de impresión y la capa de material de relleno laminados se pueda reducir hasta por debajo de 50 ml de aire/min.

Normalmente, aún es deseable una superficie de impresión blanca, y un soporte de impresión adecuado que tiene dicha superficie sería un papel de impresión delgado adecuado para impresión digital, impresión con chorro de tinta o para impresión flexográfica.

La capa de material de relleno puede tener un peso superficial de 100 a 300 g/m2, tal como de 100 a 200 g/m2.

Preferentemente, la capa de material de relleno tiene una suavidad de la superficie exterior menor de 200 ml de aire/min, tal como menor de 150 ml de aire/min (Bendtsen). El cartón corrugado de embalaje que tiene dicha superficie suave no se puede encontrar comercializado, sino que se debe preparar mediante un proceso de calandrado. Algunos procesos de calandrado adecuados son el calandrado con cinta metálica y el calandrado con rodillos calefactados. El hecho de que un cartón corrugado de embalaje, tal como un cartón de revestimiento, se haya calandrado antes de transformarlo mediante laminación en un material laminado de envasado, se puede detectar mediante el hecho de que la superficie del cartón corrugado de embalaje tenga “llamas” con un sombreado diferente al color superficial y/o textura superficial del cartón corrugado de embalaje. Por tanto, es visible, cuando se deslamina dicho material laminado, que la superficie del cartón corrugado de embalaje se ha tratado mediante presión y calor elevado.

Cuando se utiliza un papel de soporte de impresión que tiene un peso superficial determinado, los materiales laminados para distintos tamaños de recipientes de envasado y los distintos requisitos referentes a las propiedades mecánicas se pueden obtener simplemente intercambiando la capa de material de relleno, la cual se puede escoger por tanto a partir de los distintos grados comerciales de cartón para envasado de líquidos. Por ejemplo, cuando se utiliza un papel de soporte de impresión de 70 g/m2, un laminado de envasado adecuado para los envases más pequeños, denominados de ración, de un tamaño de 250 o 300 ml o menores, se pueden obtener mediante laminación con un cartón LPB de 30 Nm. El laminado resultante de papeles adquiere una rigidez a flexión de 80 Nm, es decir, al mismo nivel que los grados LPB disponibles comercialmente en la actualidad que tienen como objetivo el mismo tipo de envases de ración más pequeños. Si por el contrario se lamina el mismo papel de soporte de impresión con un cartón LPB de 80 Nm, el material laminado resultante puede ser adecuado para recipientes de envasado ligeramente mayores que de manera habitual requieren un cartón LPB de 150 Nm, o para algunos envases que requieren un tipo de 260 Nm de cartón para envasado de líquidos. Cuando en su lugar se lamina el mismo papel de soporte de impresión a un cartón LPB de 150 Nm, el material laminado resultante puede ser adecuado para el envasado de recipientes que normalmente requieren un cartón LPB de 260 Nm, es decir, para los denominados envases familiares con volúmenes de 750 ml a 1000 ml. Mediante dicha disposición, se pueden lograr las propiedades mecánicas deseadas, tal como, en particular, la rigidez a flexión deseada, en el material laminado de envasado final, de modo que sean adecuadas para los distintos tamaños y tipos de envases mediante la combinación de únicamente unos pocos tipos de papeles posibles y unos pocos cartones para envasado de líquidos. Además, se puede lograr la ventaja de poder cambiar entre distintos papeles de soporte de impresión exteriores, es decir, entre distintos aspectos exteriores de los envases. Una superficie de impresión blanca se puede sustituir fácilmente por una superficie de impresión metalizada, o una superficie de impresión marrón natural, o una superficie de cualquier color de un tipo similar al papel de soporte de impresión, es decir, de la misma densidad, peso superficial y otras propiedades mecánicas (resistencia a tracción, resistencia al desgarro) y valor de Cobb.

Otro ejemplo de un material adecuado para una capa de material de relleno es el denominado cartón corrugado de embalaje, que de manera habitual tiene una densidad bastante elevada, aunque una rigidez a flexión inherente menor, así como otras diferencias en las propiedades mecánicas, en comparación con el cartón para envasado de líquidos convencional, de modo que la estabilidad dimensional y mecánica, y por tanto las propiedades de integridad y barrera de los envases fabricados a partir de un laminado que tenga una capa de relleno de dicho material empeorarían cuando se fabriquen como laminados de envasado con cartón de embalaje convencional.

Por tanto, el cartón corrugado de embalaje tiene una rigidez a flexión inherente sustancialmente menor comparada con un cartón para envasado de líquidos, LPB, o con un material laminado de envasado adecuado para envasado de líquidos.

La rigidez a flexión no se mide normalmente en materiales de cartón corrugado de embalaje, ya que en cualquier caso estos fueron diseñados para la fabricación de cartón de embalaje ondulado, aunque se ha medido que dichos materiales tienen una rigidez a flexión de al menos un 30%, tal como al menos un 40%, tal como al menos un 50% menor, que la rigidez a flexión de un cartón para cartón de embalaje de líquidos con un peso superficial correspondiente cuando se excluye el peso superficial de recubrimiento imprimible (recubrimiento de arcilla). No obstante, el cartón corrugado de embalaje aun así contribuye a las propiedades mecánicas y a la rigidez a flexión totales de un material laminado de envasado, al proporcionar a su vez una capa de separación, o capa de distanciamiento, en una construcción tipo sándwich entre las capas vistas, que tienen un módulo de Young mayor, y al tener unas propiedades de resistencia a compresión mayor en el plano (x-y) de la capa, que el cartón LPB convencional. Dichas capas vistas adecuadas pueden ser papeles delgados (tal como el papel de soporte de impresión) y, por ejemplo, una lámina metálica de aluminio.

El cartón corrugado de embalaje también es conocido como material ondulado para cajas (CCM), y los materiales necesarios en un cartón corrugado de embalaje o material ondulado para cajas son un medio ondulado (o medio acanalado) que está, cuando se utiliza, acanalado (estriado) y se dispone en su estado bien conformado mediante pegado entre dos cartones de revestimiento o medios de revestimiento planos. Dicha construcción ondulada proporciona una elevada rigidez a flexión a la estructura tipo sándwich debido al acanalamiento de la capa intermedia, la cual actúa como una capa de distanciamiento o de separación entre las dos capas de revestimiento relativamente más delgadas. Por tanto, los dos tipos de papeles que componen el cartón corrugado de embalaje son material de cartón de revestimiento, también denominado de manera habitual revestimiento Kraft o revestimiento Test, y el material acanalado (o medio ondulado).

En general, los materiales acanalados tienen una rigidez a flexión mayor por peso superficial que los materiales del cartón de revestimiento.

Debido a que el cartón corrugado de embalaje se fabrica principalmente de fibras naturales de celulosa sin blanquear, es en general marrón o beis, aunque su sombreado puede variar dependiendo del tipo de celulosa. No obstante, existen también cartones de revestimiento superiores blancos, que tienen una capa superior blanca en una superficie y que de manera habitual son materiales más costosos.

De manera habitual, el cartón de revestimiento tiene una densidad menor de 850 kg/m3, tal como menor de 835 kg/m3, es marrón o beis y comprende principalmente fibras de madera blanda, tales como fibras de abeto y pino. La pulpa de la fibra a partir de la cual se fabrica un cartón de revestimiento es una pulpa química.

El acanalado es el producto de papel utilizado de manera habitual como medio ondulado en cartones ondulados para recipientes, teniendo una densidad de 600 a 750 kg/m3, tal como de 600 a 700 kg/m3, de manera habitual aproximadamente 650 kg/m3. El papel acanalado es marrón o beis y contiene en su mayor parte fibras cortas, y en general es como un cartón de revestimiento, un papel de baja calidad y muy bajo coste, que en sí mismo no es adecuado para la fabricación de envases de cartón para líquidos. No obstante, cuando se utiliza como capa de separación en una estructura tipo sándwich, este puede ser eficaz para la finalidad, y a un precio sustancialmente más bajo, si es de una clase aprobada y se combina de la manera correcta con las capas correctas en dicho laminado de envasado.

No obstante, el medio acanalado en esta invención formaría una capa de separación, que no estaría acanalada, al tener un material fibroso de menor rigidez y menor coste que puede proporcionar una distancia suficiente en una construcción tipo sándwich para un material laminado de envasado de cartón de embalaje para líquidos. Las capas de separación acanaladas, es decir, las capas de separación bien conformadas no se encuentran dentro del alcance de la presente invención. Los materiales de cartón de embalaje ondulado plantearían unas implicaciones y unos requisitos técnicos diferentes a los materiales laminados de envasado de cartón de embalaje para líquidos y, por tanto, se encuentra fuera del alcance.

En general, las fibras utilizadas en la fabricación de materiales de cartón corrugado de embalaje se pueden clasificar, grosso modo, en dos tipos principales, fibras recicladas y fibras nuevas, es decir, vírgenes. Las propiedades del papel dependen de las características estructurales de las diversas fibras que componen la lámina. En general, a mayor contenido de fibras vírgenes mayor será la resistencia y la rigidez (mayor resistencia a compresión) del material acanalado o de revestimiento. El abedul es una materia prima óptima para el acanalamiento. Su estructura contiene concentraciones elevadas de lignina y hemicelulosa. El proceso de pulpado preserva la lignina altamente hidrofóbica de forma natural y modifica la hemicelulosa restante de modo que el núcleo de celulosa suave y flexible de la fibra esté protegido. Esto proporciona una mayor rigidez y resistencia a la fluencia. Cuando se utilizan para el envasado de líquidos, los materiales acanalados disponibles en el mercado se deben complementar con uno o más agentes de apresto adicionales durante el pulpado o la fabricación de la banda de celulosa, para hacer frente a las condiciones líquidas y de humedad elevada de esta nueva utilización y aplicación. Se pueden utilizar tecnologías y productos químicos de apresto convencionales (AKD, ASA, colofonia, etc.) para que el material acanalado cumpla los requisitos necesarios para el producto específico.

El cartón de revestimiento fabricado con fibras vírgenes se denomina revestimiento Kraft, mientras que el cartón de revestimiento de fibras recicladas se conoce como revestimiento test. Con una finalidad de envasado de alimentos líquidos, se prefieren las fibras vírgenes. Se pueden tener mezclas de fibras vírgenes y recicladas. Los cartones de revestimiento Kraft deben tener al menos un 80% en peso y preferentemente un 100% en peso de fibras vírgenes. Las fibras utilizadas para el cartón de revestimiento son más largas que las utilizadas en el material acanalado y, dado que el cartón de revestimiento está originalmente destinado a las capas de revestimiento externas de un material de cartón de embalaje, ya están aprestadas con agentes de apresto para soportar diferentes grados de humedad y condiciones húmedas.

Los materiales de cartón corrugado de embalaje tienen una menor rigidez a la flexión, que es al menos un 30% menor (cuando se excluye el peso superficial del recubrimiento imprimible (recubrimiento de arcilla)) que los correspondientes cartones para envasado de líquidos. Por otra parte, tienen un índice SCT mayor, es decir, un valor SCT mayor por unidad de peso superficial en la dirección de la máquina (MD), que un material de cartón para envasado de líquidos normal, o que otros materiales de papel o celulosa que serían adecuados en este contexto. En general, los materiales acanalados tienen una mayor rigidez a flexión por peso superficial que los materiales de cartón de revestimiento.

El valor SCT es una propiedad medida por la norma internacional ISO9895, en la que se basa la comparación de diferentes materiales de cartón corrugado para embalaje entre sí. El ensayo SCT o de compresión en corto mide la resistencia a compresión interna de las fibras de papel, es decir, la resistencia a compresión en el plano de un papel, en CD y MD. Esta propiedad varía con el peso superficial del papel específico medido. El peso superficial de los productos de papel se mide de acuerdo con la norma ISO 536.

Los envases fabricados con un material que tiene un índice SCT mayor tienen una mejor apilabilidad, y por tanto es una medida de la resistencia a compresión por peso superficial en el plano (plano x-y) de un material de cartón de embalaje. Los materiales de cartón corrugado para embalaje de manera habitual tienen un índice SCT de más de 30 Nm/g en MD, y por tanto proporcionarían, entre otras cosas, las propiedades de resistencia a compresión y apilabilidad necesarias a un laminado de cartón para líquidos. No es necesario optimizar las propiedades relacionadas con la rigidez a flexión, ya que solo se utilizarán como capas de separación (no acanaladas) en materiales laminados para envasado con cartón de embalaje para líquidos. Por tanto, mientras que los materiales de cartón de revestimiento originalmente están pensados para capas vistas en una estructura tipo sándwich de cartón de embalaje ondulado, para la presente invención se utilizarán como la capa de separación en una estructura laminada, que tiene capas vistas laminadas adicionales a cada lado de esta, para proporcionar las propiedades de rigidez a flexión necesaria en materiales laminados de cartón de embalaje para líquidos.

Como comparación, los materiales de cartón para líquidos actuales tienen un índice SCT menor, de aproximadamente 25 Nm/g, pero además están optimizados en lo referente a todas las demás propiedades, ya que se confía en ellos como el principal proveedor de estabilidad dimensional en los materiales laminados de envasado de cartón de embalaje para líquidos. Cuando se sustituye el actual cartón para líquidos optimizado por una capa de separación de bajo coste en una estructura tipo sándwich en un laminado, es necesario que una capa de separación de este tipo tenga un índice SCT mayor, por encima de 30 Nm/g, para compensar la pérdida de propiedades al retirar el cartón de la última generación.

Haciendo referencia a la resistencia a la humedad, estos materiales pueden tener un valor de adsorción de agua de Cobb menor de 35 g/m2, para ser más eficaces en un laminado de envasado de cartón de embalaje para líquidos. El valor de Cobb se mide de acuerdo con la norma ISO 535, y ya lo cumplen la mayoría de los materiales de cartón de revestimiento, mientras que algunos materiales acanalados pueden necesitar un apresto adicional para ser utilizados como una capa de separación no acanalada en un laminado de envasado de cartón de embalaje para líquidos. En consecuencia, un material de cartón corrugado de embalaje en una capa de relleno comprende al menos un aditivo de apresto.

Dado que la nueva capa de separación se laminará a otras capas vistas en una configuración tipo sándwich en una estructura laminada, no es necesario proporcionar una superficie de impresión blanca o suave (p. ej., recubierta de arcilla) en la propia capa de separación. También a ese respeto, los materiales de cartón corrugado de embalaje son materiales adecuados por tanto para una capa de separación de este tipo.

Por otra parte, los materiales de cartón corrugado de embalaje tienen propiedades superficiales muy ásperas, y los valores de rugosidad superficial de Bendtsen son de al menos 500 ml de aire/min (Bendtsen).

Cuando se lamina una capa de fibra celulósica tan áspera como el cartón corrugado de embalaje a un papel de soporte de impresión delgado, la rugosidad superficial del cartón corrugado de embalaje, específicamente el cartón de revestimiento, se transferirá a través del papel de soporte de impresión, de modo que la superficie externa imprimible del papel de soporte de impresión también se volverá muy áspera como para facilitar una impresión de alta calidad de la decoración exterior en el material de envasado, incluso si el papel de soporte de impresión en sí es suave. Para un grosor razonable de un papel de soporte de impresión es por tanto difícil producir una superficie de impresión suave y de buena funcionalidad, si el material de la capa de relleno es un cartón corrugado de embalaje, tal como el cartón de revestimiento. La elevada rugosidad superficial provoca una mala calidad de impresión tanto cuando se imprime por primera vez en el papel de soporte de impresión en una operación independiente antes de laminarlo al cartón de revestimiento, como cuando se imprime después de haber laminado el papel de soporte de impresión al material de relleno del cartón de revestimiento.

En consecuencia, el cartón corrugado de embalaje o el cartón de revestimiento se deberían modificar para obtener una superficie más suave en el lado externo, que se dirige hacia el exterior del material laminado de envasado. Una modificación adecuada es calandrar el cartón corrugado de embalaje, tal como el cartón de revestimiento, mediante presión elevada a una temperatura superficial elevada de la superficie. De manera habitual, el calandrado se realiza mediante un calandrado con cinta metálica o mediante un calandrado con rodillos calefactados. Una presión de la zona de contacto adecuada para suavizar el material de cartón de revestimiento que tiene una rugosidad superficial de Bendtsen de más de 600 ml de aire/min, tal como aproximadamente 650 ml de aire/min, hasta por debajo de 200 ml de aire/min, tal como por debajo de 150 ml de aire/min, es de 80 a 120 kN/m, tal como aproximadamente 100 kN/m y una temperatura adecuada de la superficie hasta el suavizado de aproximadamente 200 °C o mayor, a una velocidad de funcionamiento de la calandria de 500 a 1200, tal como aproximadamente 1000 m/min. El área de la zona de contacto y la velocidad de funcionamiento se ajustan para aplicar una presión suficiente sobre el cartón corrugado de embalaje, durante un tiempo suficiente, para obtener una superficie más lisa de este.

En general, a mayor presión y/o temperatura durante un tiempo determinado (velocidad de calandrado), se obtendrá como resultado una superficie más suave y brillante.

Un método alternativo para modificar un cartón de revestimiento sería recubrirlo con un recubrimiento imprimible (recubrimiento de arcilla) para proporcionar la superficie suave imprimible. Dichos cartones de revestimiento blancos y recubiertos, que tienen una rugosidad superficial de Bendtsen de 150 a 250 ml de aire/min, están disponibles comercialmente, aunque naturalmente son más caros.

El polímero termoplástico de la capa termosellable más interna puede ser una poliolefina, tal como el polietileno.

Algunos polímeros termoplásticos adecuados para las capas herméticas a los líquidos termosellables más externa y más interna en el material laminado de envasado de la invención son las poliolefinas, tales como homopolímeros o copolímeros de polietileno y polipropileno, preferentemente polietilenos y más preferentemente polietilenos seleccionados del grupo que está compuesto por polietileno de baja densidad (LDPE), LDPE lineal (LLDPE), polietilenos catalizados por metaloceno en una sola ubicación (m-LLDPE) y sus mezclas o copolímeros. De acuerdo con una realización preferida, la capa hermética a los líquidos y termosellable más externa es un LDPE, mientras que la capa hermética a los líquidos termosellable más interna es una composición de mezcla de m-LLDPE y LDPE para unas propiedades de laminación y termosellado óptimas. Las capas de polímeros termoplásticos más externas e internas se pueden aplicar mediante recubrimiento por extrusión (conjunta) del polímero fundido a un grosor deseado. Las capas herméticas a los líquidos y termosellables más externas y/o más internas se pueden aplicar, como alternativa, en forma de películas prefabricadas, orientadas o no orientadas. De acuerdo con otra realización, la capa de polímero termoplástico protectora, hermética a los líquidos y termosellable más externa se puede aplicar por medio de un recubrimiento de dispersión acuoso de un polímero termoplástico, tal como cuando solo se desea un grosor bajo de dicha capa más externa, o cuando se prefiere dicho proceso por otras razones.

Una película o lámina de barrera frente al gas que comprende una capa o recubrimiento de barrera frente al oxígeno se puede laminar en el lado interior de la capa de material de relleno, entre la capa de material de relleno y la capa de polímero termoplástico más interna.

Esta se puede laminar mediante la laminación por extrusión con fusión de una capa de unión intermedia de un polímero termoplástico entre una banda de la capa de material de relleno y una banda de la película o lámina de barrera frente al gas y presionándolas entre sí en una zona de contacto de los rodillos de laminación. Como alternativa, se puede laminar mediante la aplicación de una composición acuosa de un polímero adhesivo sobre una de las bandas, antes de presionarlas juntas en una zona de contacto de los rodillos de laminación, de modo que la composición adhesiva migre parcialmente a la superficie de celulosa de la capa de material de relleno y adhiera las dos superficies de banda entre sí.

Una lámina de barrera típica en el sector de los materiales laminados de envasado de cartón de embalaje para líquidos es la lámina de aluminio. Esta puede tener un espesor de 5 a 9 gm, tal como de 5 a 6,5 gm.

Como alternativa, se puede laminar un soporte de película de polímero que tenga un recubrimiento de barrera, tal como un recubrimiento de barrera recubierto por dispersión o recubierto por película líquida, o un recubrimiento de barrera depositada por vapor entre estas.

Por tanto, las propiedades de barrera frente al oxígeno se pueden proporcionar mediante recubrimientos de película delgada para líquidos, por ejemplo, polímeros de barrera que están recubiertos en forma de una dispersión o solución en un medio líquido o solvente, sobre un soporte, tal como un papel o un soporte de película de polímero, y posteriormente se secan en recubrimientos de barrera delgada. Es importante que la dispersión o solución sea homogénea y estable para obtener un recubrimiento uniforme con propiedades de barrera uniformes. Algunos ejemplos de polímeros adecuados para dichas composiciones de película líquida acuosa con propiedades de barrera son los alcoholes de polivinilo (PVOH), los alcoholes de vinilo etileno dispersables en agua (EVOH) o polímeros a base de polisacáridos dispersables o solubles en agua. Dichas capas recubiertas por dispersión, o denominadas capas recubiertas de película líquida (LFC), se pueden fabricar muy delgadas, hasta por debajo de décimas de gramo por m2, y pueden proporcionar capas homogéneas de alta calidad, siempre que la dispersión o solución sea homogénea y estable, es decir, esté bien preparada y mezclada. El PVOH tiene excelentes propiedades de barrera frente al oxígeno en condiciones secas y proporciona muy buenas propiedades de barrera frente a los olores, es decir, la capacidad de impedir que las sustancias olorosas entren en el recipiente de envasado desde el entorno circundante, por ejemplo, en un frigorífico o en una sala de almacenamiento, capacidad que se vuelve importante en el almacenamiento a largo plazo de los envases. Además, dichas capas de polímero recubiertas con películas líquidas de polímeros dispersables o solubles en agua proporcionan con frecuencia una buena adhesión interna a las capas adyacentes, lo que contribuye a la buena integridad del recipiente de envasado final.

Convenientemente, el polímero se selecciona del grupo que está compuesto por polímeros a base de alcohol de vinilo, tales como el PVOH o el EVOH dispersable en agua, polímeros a base de ácido acrílico o metacrílico (PAA, PMAA), polisacáridos tales como, por ejemplo, almidón o derivados del almidón, nanofibrillas de celulosa (CNF), celulosa nanocristalina (NCC), chitosan, hemicelulosa u otros derivados de la celulosa, cloruro de polivinilideno dispersable en agua (PVDC) o poliésteres dispersables en agua, o combinaciones de dos o más de estos.

Más preferentemente, el polímero aglutinante se selecciona del grupo compuesto por PVOH, EVOH dispersable en agua, polisacáridos tales como, por ejemplo, almidón o derivados de almidón, chitosan u otros derivados de la celulosa, o combinaciones de dos o más de estos.

Por tanto, dichos polímeros de barrera se aplican convenientemente por medio de un proceso de recubrimiento de película líquida, es decir, en forma de una dispersión o solución acuosa o basada en disolvente que, cuando se aplica, se extiende en una capa delgada y uniforme en el soporte y posteriormente se seca.

La composición líquida puede además comprender inorgánicos para mejorar aún más las propiedades de barrera frente al gas de oxígeno.

El material aglutinante polimérico se puede mezclar, por ejemplo, con un compuesto inorgánico de forma laminar o conformado como escamas. Mediante la disposición estratificada de las partículas inorgánicas en forma de escamas, se fuerza a una molécula de gas de oxígeno a migrar un camino más largo, a través de una trayectoria tortuosa, a través de la capa de barrera frente al oxígeno, que la trayectoria recta normal a través de una capa de barrera.

El compuesto laminar inorgánico puede ser un compuesto denominado nanopartículas dispersadas en un estado exfoliado, es decir, las laminillas del compuesto inorgánico estratificado se separan unas de otras por medio de un medio líquido. Por tanto, el compuesto estratificado se puede hinchar o dividir preferentemente mediante la dispersión o solución de polímero, donde la dispersión ha penetrado la estructura estratificada del material inorgánico. También se puede hinchar mediante un disolvente antes de ser añadido a la solución de polímero o a la dispersión de polímero, o exfoliado por métodos físicos tal como ultrasonidos. Por tanto, el compuesto laminar inorgánico se dispersa a un estado deslaminado en la composición de barrera líquida frente al gas y en la capa de barrera seca. Hay muchos minerales nanoarcillosos químicamente adecuados, pero las nanopartículas preferidas son las de la montmorillonita, tales como la montmorillonita purificada o la montmorillonita con intercambio de sodio (Na-MMT). El compuesto inorgánico laminar de tamaño nano o el mineral de arcilla tienen preferentemente una relación de aspecto de 50-5000 y un tamaño de partícula de hasta aproximadamente 5 gm en el estado exfoliado.

Preferentemente, la capa de barrera incluye de aproximadamente un 1% a aproximadamente un 40% en peso, más preferentemente de aproximadamente un 1% a aproximadamente un 30% en peso y más preferentemente de aproximadamente un 5% a aproximadamente un 20% en peso, del compuesto laminar inorgánico en función del peso del recubrimiento seco. Preferentemente, la capa de barrera incluye de aproximadamente un 99% a aproximadamente un 60% en peso, más preferentemente de aproximadamente un 99% a aproximadamente un 70% en peso y más preferentemente de aproximadamente un 95% a aproximadamente un 80% en peso del polímero en función del peso del recubrimiento seco. Se puede incluir un aditivo, tal como un estabilizador de dispersión o similar, en la composición de barrera frente al gas, preferentemente en una cantidad de no más de aproximadamente un 1% en peso en función del recubrimiento seco. El contenido seco total de la composición es preferentemente de un 5% a un 15% en peso, más preferentemente de un 7% a un 12% en peso.

De acuerdo con una realización preferida diferente, las partículas inorgánicas están compuestas principalmente por partículas de talco laminares que tienen una relación de aspecto de 10 a 500. Preferentemente, la composición comprende una cantidad de un 10% a un 50% en peso, más preferentemente de un 20% a un 40% en peso de las partículas de talco, en función del peso seco. Por debajo de un 20% en peso, no hay un aumento significativo de las propiedades de barrera frente al gas, mientras que por encima de un 50% en peso, la capa recubierta puede ser más frágil y rompible porque hay menos cohesión interna entre las partículas en la capa. El aglutinante polimérico parece estar en una cantidad demasiado baja como para rodear y dispersar las partículas y laminarlas entre sí dentro de la capa. El contenido seco total de una composición de barrera líquida de este tipo de PVOH y partículas de talco puede estar entre un 5% y un 25% en peso.

Preferentemente, la capa de barrera frente al gas de oxígeno se aplica en una cantidad total de 0,1 a 5 g/m2, preferentemente de 0,5 a 3,5 g/m2, más preferentemente de 0,5 a 2 g/m2, de peso seco. Por debajo de 0,1 g/m2, no se lograrán propiedades de barrera frente al gas en absoluto, mientras que por encima de 5 g/m2, la capa recubierta no aportará rentabilidad al laminado de envasado, debido al elevado coste de los polímeros de barrera en general y al elevado coste de la energía para la evaporación del líquido. Un nivel reconocible de barrera frente al oxígeno se logra con el PVOH a 0,5 g/m2 y por encima y un buen equilibrio entre las propiedades de barrera y los costes se logra entre 0,5 y 3,5 g/m2.

La capa de barrera frente al gas de oxígeno se puede aplicar en dos etapas consecutivas con un secado intermedio, como dos capas parciales. Cuando se aplica como dos capas parciales, cada capa se aplica de manera adecuada en cantidades de 0,1 a 2,5 g/m2, preferentemente de 0,5 a 1 g/m2, y permite una capa total de mayor calidad a partir de una menor cantidad de composición de barrera líquida frente al gas. Más preferentemente, cada una de las dos capas parciales se aplica en una cantidad de 0,5 a 2 g/m2, preferentemente de 0,5 a 1 g/m2 cada una.

De acuerdo con una realización diferente, se puede aplicar un recubrimiento de barrera por medio de la deposición física de vapor (PVD) o la deposición química de vapor (CVD) sobre la superficie de soporte de un material de película. El propio material de soporte también puede contribuir con algunas propiedades, pero sobre todo debe tener unas propiedades superficiales apropiadas, adecuadas para recibir un recubrimiento por deposición de vapor, y debe funcionar de manera eficiente en un proceso por deposición de vapor.

Las capas delgadas de vapor depositadas tienen normalmente un grosor simplemente nanométrico, es decir, tienen un espesor de un orden de magnitud nanométrico, por ejemplo, de 1 a 500 nm (50 a 5000 Á), preferentemente de 1 a 200 nm, más preferentemente de 1 a 100 nm y de la manera más preferente de 1 a 50 nm.

Un tipo habitual de recubrimiento por deposición de vapor, que con frecuencia tiene algunas propiedades de barrera, tales como las propiedades de barrera frente al vapor de agua, son las denominadas capas de metalización, por ejemplo, los recubrimientos por deposición física de vapor (PVD) de aluminio metálico.

Dicha capa depositada de vapor, que está compuesta esencialmente por metal de aluminio, puede tener un grosor de 5 a 50 nm, que se corresponde con menos de un 1% del material de metal de aluminio presente en una lámina de aluminio de grosor convencional para envasado, es decir, 6,3 gm. Los recubrimientos metálicos por deposición de vapor requieren considerablemente menos material metálico y de manera habitual proporcionan un menor nivel de propiedades de barrera frente al oxígeno.

Otros ejemplos de recubrimientos por deposición de vapor son los recubrimientos de óxido de aluminio (AlOx) y óxido de silicio (SiOx). En general, dichos recubrimientos son más frágiles y menos adecuados para su incorporación a los materiales de envasado por laminación.

Se pueden aplicar otros recubrimientos para materiales laminados de envasado por medio de un método de deposición química de vapor mejorada por plasma (PECVD), donde se deposita un vapor de un compuesto sobre el soporte en condiciones oxidantes. Los recubrimientos de óxido de silicio (SiOx) mediante recubrimiento PECVD pueden obtener, por ejemplo, muy buenas propiedades de barrera bajo ciertas condiciones de recubrimiento y fórmulas de gas.

Como alternativa, el recubrimiento por deposición de vapor puede ser una capa de barrera de carbono hidrogenado amorfo aplicada mediante un proceso por deposición química de vapor mejorado con plasma, PECVD, el denominado carbono como diamante (DLC). El DLC define una clase de material de carbono amorfo que presenta algunas de las propiedades típicas del diamante. Preferentemente, se utiliza un gas de hidrocarburo, tal como, por ejemplo, acetileno o metano, como gas de proceso en el plasma para producir el recubrimiento.

Los mismos materiales termoplásticos a base de poliolefinas, en particular, los polietilenos, que se han citado con anterioridad al hacer referencia a las capas más externa e interna, también pueden ser adecuados a la hora de unir las capas interiores del material laminado, p. ej., entre la capa de material de relleno y la película o lámina de barrera.

Otros polímeros adhesivos adecuados para la laminación por extrusión de capas de unión interiores del material laminado, p. ej., como la capa de unión intermedia entre una capa termosellable más interna y una película o lámina de barrera, pueden ser los denominados polímeros termoplásticos adhesivos, tales como las poliolefinas modificadas a base principalmente de copolímeros de LDPE o LLDPE o copolímeros de injerto con un grupo funcional que contenga unidades monoméricas, tales como grupos funcionales carboxílicos o glicidílicos, p. ej., monómeros de ácido (met)acrílico o monómeros de anhídrido maleico (MAH), (es decir, copolímero de ácido acrílico y etileno (EAA) o copolímero de ácido metacrílico y etileno (EMAA)), copolímero de etileno-glicida-(met)acrilato (EG(M)A) o polietileno injertado MAH (MAH-g-PE). Otro ejemplo de dichos polímeros modificados o polímeros adhesivos se denominan ionómeros o polímeros de ionómeros.

También pueden ser útiles los adhesivos termoplásticos a base de polipropileno modificado o las capas de unión correspondientes, dependiendo de los requisitos de los recipientes de envasado acabados.

Dichas capas de polímero adhesivo o capas de "enlace" se pueden aplicar junto con la capa termosellable exterior respectiva, tal como una capa de polímero termoplástico más interna, o junto con otras capas de unión intermedias entre la capa de material de relleno y la lámina de metal de aluminio en una operación de recubrimiento por extrusión conjunta.

Los polímeros adhesivos EAA o EMAA proporcionan, por ejemplo, la mejor adhesión posible como una capa de polímero de adhesión para unir una capa de polietileno adyacente a una lámina de aluminio.

Por tanto, la película o lámina de barrera frente al gas se puede laminar a la capa de material de relleno mediante al menos una capa de unión intermedia de una poliolefina, tal como el polietileno, tal como el polietileno de baja densidad (LDPE), o de un polímero adhesivo, tal como un polímero a base de poliolefina modificado con grupos funcionales carboxílicos o hidroxílicos, o de una mezcla de estos.

Como alternativa, la película o lámina de barrera frente al gas se puede laminar a la capa de relleno mediante un adhesivo de unión de un copolímero de polietileno modificado con acrílico, aplicado en una cantidad de 0,5 a 4 g/m2, tal como de 1-2 g/m2, de contenido seco. Por tanto, la película o lámina de barrera se puede laminar a la capa de material de relleno con solo una cantidad muy baja de una composición adhesiva acuosa con un contenido seco de un 20% a un 50% en peso, tal como por ejemplo de un 30% a un 50% en peso. La composición adhesiva acuosa se absorbe parcialmente en la red de fibras de la superficie de celulosa del material de relleno, de tal manera que se aplica una baja cantidad de polímero adhesivo, aunque aun así las superficies se laminan juntas.

Ejemplos y descripción de los dibujos

A continuación, se describirán realizaciones de la invención haciendo referencia a los dibujos, en los cuales:

la figura 1a muestra una vista esquemática de una sección transversal de un primer material laminado de envasado de acuerdo con la invención,

la figura 1b muestra una vista esquemática de una sección transversal de una realización adicional de un material laminado de envasado de acuerdo con la invención,

la figura 1 c muestra una vista en sección transversal, esquemática de otra forma de realización de un material laminado de envasado de acuerdo con la invención,

la figura 2a muestra de manera esquemática un paso de un método, de acuerdo con la invención, para laminar una banda de papel de soporte de impresión a una banda de una capa de material de relleno,

la figura 2b muestra de manera esquemática un ejemplo preferido de un método para laminar una película o lámina de barrera a una capa de relleno de acuerdo con la invención,

la figura 2c muestra de manera esquemática un paso del método adicional para laminar una capa de polímero termoplástico más interna a una banda que comprende la capa laminada de material de relleno, p. ej., la banda laminada que resulta del paso del método descrito en la Fig. 2a. Como alternativa, la figura 2c puede describir un paso del método adicional para laminar una capa de polímero termoplástico más externa a la cara externa de una banda que comprende el papel de soporte de impresión con una decoración impresa en este, de acuerdo con la invención,

las figuras 3a, 3b, 3c, 3d muestran ejemplos típicos de recipientes de envasado producidos a partir del material laminado de envasado de acuerdo con la invención,

la figura 4 muestra el principio de cómo se pueden fabricar recipientes de envasado a partir del laminado de envasado en un proceso continuo, de alimentación por rollos, de conformado, de llenado y sellado, y

la figura 5 muestra cómo se puede reducir la rugosidad superficial elevada de una capa de material de relleno de un cartón de revestimiento para soportar una buena superficie de impresión del material laminado de envasado final.

Métodos de ensayo

El gramaje o peso superficial (en (g/m2) se determina de acuerdo con la norma ISO 536.

La rugosidad superficial de Bendtsen se puede medir sujetando una pieza de ensayo entre una placa de vidrio plana y un cabezal metálico circular y midiendo la velocidad del flujo de aire en ml/minuto entre el papel y el cabezal. La técnica de Bendtsen está diseñada para trabajar en el rango de 30-1500 ml/minuto. Los métodos de ensayo aplicables son BS 4420, ISO 8791/2, DIN 53108 y SCAN P21.

El ensayo de Cobb se utiliza para determinar la absorción de agua del papel, el cartón y el cartón corrugado de embalaje. El ensayo Cobb se lleva a cabo de acuerdo con las siguientes normas: ISO 535, En 20535 y TAPPI T 441. Una unidad de Cobb es de 1 g/m2 (de agua) absorbido sobre la superficie en 60 segundos mientras está expuesta al agua. El valor de Cobb de un papel o cartón depende en gran medida de su grado de apresto. Otros factores pueden desempeñar una función, tal como el grado de batido de las fibras en la pulpa, etc. En los papeles de soporte de impresión que son adecuados para la presente invención, el valor de Cobb refleja principalmente el grado de apresto del papel. Se puede realizar una versión rápida del ensayo de Cobb en la mitad del tiempo de absorción anterior, es decir, en 30 segundos. En ese caso, se deben ajustar los valores para que sean comparables, es decir, duplicados, pero por lo demás, el ensayo es esencialmente el mismo.

La resistencia a tracción se mide de acuerdo con la norma ISO 1924-3, siendo la unidad de medida kN/m y se presenta como un valor de media geométrica (GM) entre los valores de la dirección de la máquina (MD) y la dirección transversal (CD). El índice de resistencia a tracción de un material de celulosa será su resistencia a tracción normalizada por su peso superficial. Por tanto, el índice de resistencia a tracción se presenta mediante la unidad Nm/g (GM).

La resistencia al desgarro se mide de acuerdo con la norma ISO 1974:2012, siendo la unidad kN, también presentada como valor GM. El índice de resistencia al desgarro es el valor normalizado por el peso superficial de la muestra de ensayo, y se presenta mediante la unidad mNm2/g.

En la figura 1a, se muestra por tanto una primera realización de un material laminado de envasado, 10a, de la invención. Este comprende una capa de material de relleno 11a de un cartón de revestimiento, que tiene un peso superficial de aproximadamente 220 g/m2, una densidad de 780 kg/m3, un índice SCT MD de 34 Nm/g, un valor de Bendtsen de 900 ml de aire/min, aún sin calandrar. Mediante calandrado con cinta metálica a una temperatura superficial de aproximadamente 200 °C y a presión elevada en la zona de contacto de la cinta metálica, la rugosidad superficial se redujo a 200 ml/min.

En el lado exterior de la capa de material de relleno 11a, el material de envasado comprende una capa independiente de un papel de soporte de impresión 12a. El papel de soporte de impresión tiene una superficie externa para recibir y contener una decoración de tinta impresa 12a-1, que debe proporcionar la decoración del recipiente de envasado final fabricado a partir del material de envasado. En esta realización, el papel de la superficie de impresión es un papel marrón natural (sin blanquear) MG (satinado a máquina) que tiene un peso superficial de 40 g/m2, una densidad de 650 kg/m3, un valor de Cobb de 27 g/m2 de agua, un índice de resistencia a tracción GM de 49 Nm/g y un índice de resistencia al desgarro de 6 mNm2/g.

La decoración impresa está protegida hacia el entorno exterior del envase mediante una capa transparente y hermética a los líquidos más externa 13a de un LDPE, que se recubre por extrusión sobre el papel de soporte de impresión 12a impreso, es decir, se proporciona al papel de soporte de impresión un patrón decorativo impreso 12a-1.

El papel de soporte de impresión 12a se lamina al cartón de relleno mediante una cantidad baja de adhesivo de almidón 16a de entre 1 y 4 g/m2.

En la cara interna de la capa de material de relleno 11a, cuyo lado se debe dirigir hacia el interior de un recipiente de envasado conformado a partir del material laminado, el material laminado comprende una lámina de metal de aluminio 14a. La lámina de metal de aluminio tiene un espesor de 6,3 gm. La lámina de metal de aluminio se lamina a la capa de material de relleno mediante una capa de unión 17a de 20 g/m2 de LDPE, que se adhiere y por tanto entra en contacto con el cartón del material de relleno.

Aunque la capa de material de relleno, es decir, el cartón de revestimiento es una capa económica y más voluminosa que un cartón LPB convencional, y que proporciona menos soporte dimensional al material de envasado, esta puede proporcionar, cuando se lamina entre el papel de soporte de impresión externo y la lámina de aluminio interior, una contribución a las capas del sándwich, de modo que el laminado resultante tenga una rigidez a flexión elevada y fiable y además una resistencia a compresión elevada.

En el lado interno opuesto de la lámina de metal de aluminio hay una capa termoplástica termosellable más interna 15a, que también es la capa del laminado de envasado que estará en contacto directo con el producto alimentario de llenado en un recipiente de envasado final. La capa de polímero termosellable más interna 15a se recubre mediante extrusión conjunta por fusión sobre la lámina de aluminio junto con una capa intermedia de polímero adhesivo de EAA 18a.

La laminación de la capa de material de relleno 11a y la lámina de metal de aluminio 14a mediante la laminación por extrusión de la capa de unión de LDPE 17a se realizó antes del paso de recubrimiento por extrusión conjunta de la capa de polímero termoplástico más interna 15a y la capa de polímero adhesivo 18a sobre la lámina de metal de aluminio.

La capa de polímero termoplástico más interna es un polímero termosellable seleccionado de las poliolefinas, tales como los polietilenos, tales como en este caso una composición que comprende una mezcla de un polietileno lineal de baja densidad catalizado por metaloceno (m-LLDPE) y un polietileno de baja densidad (LDPE). Como alternativa, o adicionalmente, el material termosellable en el lado más interno del material laminado de envasado se puede dividir en dos capas parciales de diferentes clases de polietilenos, p. ej., puede haber una primera capa intermedia de LDPE en contacto con la capa de polímero adhesivo y una segunda capa más interna de la mezcla anterior de mLLDPE y LDPE.

En la figura 1b, se muestra una segunda realización de un material laminado de envasado similar, 10b. El material laminado es básicamente el mismo que el material de la figura 1a. Un papel de soporte de impresión 12b, que es un papel blanco blanqueado MG que tiene una densidad de 785 kg/m3, un peso superficial de 70 g/m2, un valor de Cobb de 24 g/m2 y una rugosidad superficial en su lado externo de 100 ml de aire/min (Bendtsen), un índice de resistencia al desgarro GM de 7 mNm2/g y un índice de resistencia a tracción de 60 Nm/g, que se debe imprimir con una decoración impresa 12b-1, se lamina en el exterior de la capa de material de relleno 11b mediante un adhesivo de almidón de entre 1 y 4 g/m2.

La capa de material de relleno es el mismo cartón de revestimiento al utilizado en relación con la figura 1a, en el cual se redujo la rugosidad superficial a 200 ml/min mediante calandrado.

La capa de barrera frente al gas 14b es una película de soporte 14b-1 de un tereftalato de polietileno orientado biaxialmente (BOPET) que ha sido recubierta con un recubrimiento continuo de grosor nanométrico 14b-2 de un recubrimiento de carbono amorfo como diamante (DLC) por medio de deposición química de vapor mejorada por plasma. El recubrimiento DLC se gira de modo que esté en el lado externo de la película de BOPET y se une a la capa de material de relleno mediante una capa de unión intermedia 17b de polietileno. En su lado interno, la película de BOPET tiene un imprimador o recubrimiento que promueve la adhesión (no mostrado) para hacer su superficie de PET más compatible con las capas a base de poliolefinas recubiertas por extrusión. La película de BOPET imprimada o tratada así se recubre por extrusión conjunta en su lado interno con una capa más interna 15b de una mezcla de un mLLDPE y un LDPE y una capa adhesiva intermedia 18b de EAA.

Aunque la capa de material de relleno, es decir, el cartón de revestimiento es una capa económica y más voluminosa que un cartón LPB convencional, y que proporciona menos soporte dimensional al material de envasado, esta puede proporcionar, cuando se lamina entre el papel de soporte de impresión externo y las capas internas, una contribución a las capas del sándwich, de modo que el laminado resultante tenga , de todas maneras, una rigidez a flexión elevada y fiable y además una resistencia a compresión elevada.

La figura 1c muestra una tercera realización de un material laminado de envasado de acuerdo con la invención, 10c. El material laminado de envasado tiene la misma capa de relleno de cartón de revestimiento 11c que en la figura 1a y las mismas capas de polímero termoplástico más externa e interna 13c y 15c, según se describió en las figuras 1a y 1b, pero no tiene una capa de barrera frente al gas adicional en el lado interno de la capa de material de relleno.

Dichos laminados son adecuados, por ejemplo, para productos lácteos refrigerados que no necesitan propiedades de barrera frente al gas muy exigentes del material de envasado.

Por tanto, los materiales laminados de envasado 10a, 10b y 10c ofrecen a la industria láctea y las envasadoras de alimentos, la oportunidad de diferenciar fácilmente los productos y las marcas de alimentos entre sí, gracias al aspecto exterior intercambiable de distintos papeles de soporte de impresión que tienen distintos efectos de fondo de impresión.

La figura 2a muestra cómo una primera banda de la capa de material de relleno A, que es un cartón de calidad para alimentos líquidos, se lamina a una segunda banda del papel de soporte de impresión B mediante laminación en frío por absorción de adhesivo acuoso. Una cantidad baja de una solución adhesiva acuosa se aplica sobre la superficie no impresa de la banda del papel de soporte de impresión B en una operación de aplicación del adhesivo 21. La banda recubierta húmeda del papel de soporte de impresión se lamina a la primera banda del cartón A en la operación de laminación 22 en una zona de contacto de los dos rodillos de laminación, absorbiéndose entonces la solución adhesiva acuosa en una o ambas de las dos superficies del papel mientras se presionan y se adhieren entre sí, enviando simultáneamente las bandas a través de la zona de contacto de laminación 22.

En la figura 2b se muestra cómo la banda obtenida de las capas de laminado AB en la figura 2a se envía posteriormente a otra zona de contacto de los rodillos de laminación para la laminación 25 a una tercera banda C que comprende una capa de barrera frente al gas, tal como la lámina de aluminio de las figuras 1a, 14a, o la película recubierta por DLC de las figuras 1b, 14b. Por tanto, la banda del laminado AB parcial y la banda C, que comprende la capa de barrera frente al gas, se envían a una zona de contacto de los rodillos de laminación, mientras que al mismo tiempo una cortina fundida del polímero termoplástico de unión 23 se extruye 24 en la zona de contacto de los rodillos de laminación y se enfría mientras se presionan las dos bandas entre sí, de modo que se obtenga una adhesión suficiente entre las superficies de las dos bandas AB y C, es decir, entre la superficie interna de la capa de material de relleno y la superficie externa de la lámina o película de barrera, para formar una banda laminada 26.

Como alternativa, un método de laminación en frío por absorción de adhesivo acuoso, según se describe en la figura 2a, se puede utilizar cuando se lamina la capa de material de relleno AB a la banda C.

El paso del método de la figura 2b no es necesario en el caso del material de envasado de la figura 1c, el cual en cambio se enrolla en un carrete para su almacenamiento o transporte intermedio en un instante o a un lugar diferentes, donde pueden tener lugar los pasos finales de laminación y acabado.

En la figura 2c se muestra principalmente cómo una banda del papel de soporte de impresión laminado y la capa de relleno AB, o una banda ABC de la capa de material de relleno, el papel de soporte de impresión y la película o lámina de barrera frente al gas, resultantes de las figuras 2a o 2b, respectivamente, se envían a una operación adicional de laminación 27 en una zona de contacto de los rodillos. En la zona de contacto de los rodillos, una cortina fundida 28 de las capas poliméricas interiores, es decir, la capa polimérica adhesiva 18a; 18b; opcionalmente 18c, y la capa más interior 15a; 15b; 15c, son extruidas conjuntamente 29 en la zona de contacto de los rodillos de laminación, y son enfriadas para ser recubiertas como un recubrimiento de película multicapa sobre el lado interno de la banda AB o ABC, presionando y solidificando las capas poliméricas 18, 19 a la superficie interna. El laminado 30 resultante se puede enviar a una operación de laminación similar adicional para la laminación del recubrimiento por extrusión de la capa exterior 13a, 13b, 13c de LDPE sobre el lado externo opuesto del papel de soporte de impresión 12a, 12b, 12c o, si esto ya se ha hecho antes de los pasos de laminación anteriores, a una estación de bobinado con el fin de enrollarlo en un carrete, para el posterior transporte y almacenamiento del laminado de envasado.

La figura 3a muestra una realización de un recipiente de envasado 30a producido a partir del laminado de envasado 10a; 10b; 10c de acuerdo con la invención. El recipiente de envasado es particularmente adecuado para bebidas, salsas, sopas o similares. De manera habitual, un envase de este tipo tiene un volumen de aproximadamente 100 a 1000 ml. Puede adoptar cualquier configuración, aunque preferentemente tiene forma de ladrillo, con unas juntas longitudinales y transversales 31a y 32a, respectivamente, y opcionalmente un dispositivo de apertura 33. En otra realización, no mostrada, el recipiente de envasado puede tener forma de cuña. Con el fin de obtener dicha "forma de cuña", únicamente la parte inferior del envase se conforma mediante doblado, de modo que el termosellado transversal del fondo queda oculto bajo las solapas triangulares de las esquinas, que se doblan y sellan contra el fondo del envase. La junta transversal de la sección superior se deja desplegada. De esta manera, el recipiente de envasado medio doblado aún sigue siendo fácil de manipular y dimensionalmente estable cuando se coloca en una estantería de la tienda de alimentación o en una mesa o similar.

La figura 3b muestra un ejemplo alternativo y preferido de un recipiente de envasado 30b producido a partir de un laminado de envasado alternativo de acuerdo con la invención. El laminado de envasado alternativo es más delgado al tener una capa de relleno de celulosa más delgada, y por tanto no es lo suficientemente estable dimensionalmente como para formar un recipiente de envasado cuboide, paralelepipédico o en forma de cuña, y no se conforma por doblado después del sellado transversal 32b. Por tanto, continuará siendo un recipiente similar a una bolsa con forma de almohada y se distribuirá y venderá de esta manera.

La figura 3c muestra un envase de tipo gable top 30c, que se conforma mediante doblado a partir de una lámina o pieza en bruto cortada previamente, a partir del material laminado de envasado que comprende una capa de relleno de cartón y la película de barrera duradera de la invención. También se pueden conformar envases con la parte superior plana a partir de piezas en bruto de material similares.

La figura 3d muestra un envase similar a una botella 30d, que es una combinación de una manga 34 formada a partir de piezas en bruto cortadas previamente del material laminado de envasado de la invención, y una parte superior 35, que se conforma mediante moldeo por inyección de plásticos en combinación con un dispositivo de apertura, tal como un tapón de rosca o similar. Este tipo de envases se comercializan, por ejemplo, con los nombres comerciales de Tetra Top® y Tetra Evero®. Estos envases en particular se conforman uniendo la parte superior moldeada 35 con un dispositivo de apertura que se fija en una posición cerrada a una manga tubular 34 del material laminado de envasado, esterilizando la cápsula superior de la botella conformada de este modo, llenándola con el producto alimentario y por último conformando por doblado el fondo del envase y sellándolo.

La figura 4 muestra el principio según se describe en la introducción de la presente solicitud, es decir, una banda de material de envasado se transforma en un tubo 41 mediante la unión entre sí de los bordes longitudinales 42 de la banda en una unión solapada 43. El tubo se llena 44 con el producto alimentario líquido previsto y se divide en envases individuales mediante juntas transversales 45 repetidas del tubo a una distancia predeterminada entre sí por debajo del nivel de los contenidos llenados en el tubo. Los envases 46 se separan mediante incisiones en las juntas transversales y se les da la configuración geométrica deseada mediante la conformación de pliegues a lo largo de líneas de pliegue preparadas en el material.

La figura 5 muestra los valores de rugosidad superficial (ml de aire/min Bendtsen) de los distintos materiales a base de celulosa empleados en la invención. Un cartón de revestimiento típico (revestimiento Kraft SCA) que tiene un peso superficial de 135 g/m2 y un valor de SR de 640 ml de aire/min, se lamina a un papel de soporte de impresión que es un papel de envasado flexible (Lennoflex de Feldmuehle) con un peso superficial de 70 g/m2 y una rugosidad superficial original medida de la superficie de impresión de aproximadamente 15 (comercializado como 20) ml de aire/min. La laminación se lleva a cabo por medio de una composición adhesiva acuosa que comprende almidón, aplicada en húmedo para obtener una cantidad seca de aproximadamente 1,4 g/m2. El contenido seco de la composición acuosa es de un 16% en peso. La rugosidad superficial resultante, después de la laminación de la superficie de impresión del papel de soporte de impresión laminado, se reduce en este caso a 146 ml de aire/min, que sin embargo se considera demasiado elevada para ser aceptable.

En un experimento adicional, el cartón de revestimiento anterior se calandra en una calandra con cinta metálica para una carga en la zona de contacto de 100 kN/m y una temperatura superficial de aproximadamente 200 °C. La rugosidad superficial resultante en el lado de la cinta metálica es de 141 ml de aire/min, es decir, aproximadamente la misma que la del laminado de cartón de revestimiento descrito anteriormente. Cuando en lugar de laminar este cartón de revestimiento calandrado (el cartón de revestimiento pierde algo de peso superficial en el calandrado debido a la pérdida de humedad, es decir, en lugar de tener un peso superficial de 125 g/m2) al mismo papel de soporte de impresión de la misma manera, la superficie resultante adquiere un valor de rugosidad de solo 42 ml de aire/min, es decir, mucho menos de la mitad del valor máximo aceptable para un papel de soporte de impresión, es decir, 100 ml de aire/min, aunque el valor inicial de rugosidad superficial del papel de soporte de impresión es el mismo en ambos experimentos. En consecuencia, es posible obtener una superficie de impresión que sea similar, o incluso más suave, que la del cartón convencional de envasado para líquidos, tal como un LPB Duplex recubierto de arcilla, mediante el calandrado de un cartón de revestimiento rugoso antes de laminarlo a un papel de soporte de impresión. Además, es posible obtener una superficie de impresión suficientemente lisa del papel de soporte de impresión laminado y de la capa de material de relleno del cartón de revestimiento, como para garantizar que la superficie metalizada pueda mantener su aspecto suave y especular y que no se vea afectada negativamente por la rugosidad de la capa de material de relleno diferente.

La figura 6 muestra el principio de una operación de calandrado con cinta metálica. El cartón corrugado de embalaje 61, tal como un cartón de revestimiento, se envía a una zona de contacto 62 entre una cinta metálica 63 y un rodillo metálico 64, mientras se aplica una fuerza de presión mediante un rodillo de presión 65 y al tiempo que se suministra calor a la zona de contacto y a la superficie del cartón de revestimiento, mediante el rodillo metálico calefactado 64. En el calandrado con rodillos calefactados, aplicado de manera habitual directamente en línea después de la línea de fabricación del papel (no se muestra en la presente), el cartón pasa simplemente por una serie de zonas de contacto de rodillos calefactados bajo una presión elevada.

La invención no está limitada por las realizaciones mostradas y descritas anteriormente, sino que se puede modificar dentro del alcance de las reivindicaciones. Como observación general, las proporciones entre los grosores de las capas, las distancias entre las capas y el tamaño de otras características y su tamaño relativo en comparación con los demás, no se deben considerar que son como los mostrados en las figuras, que se limitan a ilustrar el orden y el tipo de las capas en relación con todas las demás características que se deben sobreentender según se describen en la memoria descriptiva del texto.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un material laminado de envasado (10a; 10b; 10c) para el envasado de alimento líquido, que comprende una capa de material de relleno a base de celulosa (11a; 11b; 11c), una capa de polímero termoplástico transparente y protectora más externa (13a; 13b; 13c) dispuesta en el exterior de la capa de material de relleno, es decir, en el lado que se debe dirigir al exterior de un recipiente de envasado fabricado a partir del material laminado, un patrón decorativo de impresión dispuesto por debajo, es decir, en el interior y visible a través de la capa de polímero termoplástico transparente y protectora más externa, una capa de polímero termoplástico, termosellable y hermética a los líquidos más interna (15a; 15b; 15c), de modo que esté en contacto directo con el alimento líquido en el recipiente de envasado, donde la capa de material de relleno es un cartón corrugado de embalaje, que se ha calandrado hasta un valor de rugosidad superficial de Bendtsen exterior menor de 200 ml de aire/min, y tiene un índice SCT mayor de 30 Nm/g en MD, según se determina de acuerdo con las normas ISO 9895 e ISO 536, y una rigidez a flexión al menos un 30% menor que la de un cartón de envasado para líquidos de un peso superficial correspondiente, excluyendo cualquier recubrimiento imprimible (recubrimiento de arcilla) de este, y donde el material laminado de envasado comprende además un papel de soporte de impresión a base de celulosa (12a; 12b; 12c), que tiene un superficie de impresión exterior (12a-1; 12b-1; 12c-1) que contiene el patrón decorativo de impresión, estando el papel de soporte de impresión adherido al lado externo de la capa de material de relleno por medio de 1 -4 g/m2 de adhesivo, peso seco, y que tiene un peso superficial de 100 g/m2 o menor (ISO 536), teniendo la superficie de impresión exterior un valor de rugosidad superficial de Bendtsen menor de 100 ml de aire/min (ISO 8791 -2).

2. El material laminado de envasado según se reivindica en la reivindicación 1, donde una película o lámina de barrera frente al gas (14a; 14b), que comprende una capa o recubrimiento de barrera frente al oxígeno, se lamina en el lado interno de la capa de material de relleno, entre la capa de material de relleno y la capa de polímero termoplástico más interna.

3. El material laminado de envasado según se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, donde la capa de material de relleno (11a; 11b; 11c) se ha calandrado hasta una rugosidad superficial exterior menor de 150 ml de aire/min (Bendtsen), antes de laminarla al papel de soporte de impresión.

4. El material laminado de envasado según se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la superficie de impresión exterior (12a-1; 12b-1; 12c-1) tiene un valor de rugosidad superficial de Bendtsen por debajo de 80, tal como por debajo de 70, tal como por debajo de 60, tal como por debajo de 50 ml de aire/min.

5. El material laminado de envasado según se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el papel de soporte de impresión (12a; 12b; 12c) tiene un peso superficial menor de 80 g/m2, tal como menor de 70 g/m2.

6. El material laminado de envasado según se reivindica en la reivindicación 1, donde la superficie de impresión exterior (12a-1; 12b-1; 12c-1) tiene un valor de Cobb de 20 a 30, tal como de 22 a 28, tal como de 24 a 27, tal como de 24 a 26 g/m2 de agua (ISO 535).

7. El material laminado de envasado según se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el papel de soporte de impresión (12a; 12b; 12c) tiene una densidad mayor de 650 kg/m3, un peso superficial de 100 g/m2 o menor (ISO 536), un índice de resistencia a tracción (GM) de al menos 40 Nm/g y un índice de resistencia al desgarro (GM) de al menos 6,0 mNm2/g, y que comprende al menos un agente de apresto de 0,1 a 0,4% en peso, teniendo la superficie de impresión exterior (12a-1; 12b-1; 12c-1) un valor de rugosidad superficial de Bendtsen menor de 100 ml de aire/min (ISO 8791 -2) y un valor de Cobb mayor de 20 g/m2 y menor de 30 g/m2 de agua (ISO 535).

8. El material laminado de envasado según se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el papel de soporte impreso (12a; 12b; 12c) es un papel seleccionado del grupo compuesto por papel MG (satinado a máquina), papel MF (acabado a máquina), papel LWC (de recubrimiento ligero), papel de envasado flexible, papel para impresión digital y papel para impresión por inyección de tinta.

9. El material laminado de envasado según se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la superficie de impresión exterior (12a-1; 12b-1; 12c-1) del papel de soporte de impresión (12a; 12b; 12c) está metalizada y tiene una rugosidad superficial menor de 100 ml de aire/min (Bendtsen), tal como menor de 50 ml de aire/min.

10. El material laminado de envasado según se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la superficie de impresión exterior (12a-1; 12b-1; 12c-1) del papel de soporte de impresión (12a; 12b; 12c) es marrón natural.

11. Un recipiente de envasado de alimentos líquidos (30a; 30b; 30c; 30d) que comprende el material laminado de envasado según se define en una cualquiera de las reivindicaciones 1-10.

12. Un método para fabricar un material laminado de envasado con el fin de envasar alimento líquido, que comprende los pasos, en cualquier orden, de

c) aplicar (21) una composición adhesiva acuosa que comprende un polímero adhesivo en una cantidad de 1 a 4 g/m2, contenido seco, sobre al menos uno del exterior de la primera banda y el interior de la segunda banda, donde el interior significa dirigido hacia el interior de dicho recipiente de envasado,

f) laminar (27) una capa más interna de polímero termoplástico termosellable en el lado interno de la banda de la capa de material de relleno, opuesta al lado del papel de soporte de impresión, donde más interno significa en contacto con el alimento líquido en dicho recipiente de envasado,

g) laminar (27’) una capa más externa transparente y protectora de polímero termoplástico en el lado externo de la banda del papel de soporte de impresión, es decir, en la superficie de impresión exterior, opuesta al lado de la capa de material de relleno.

13. El método según se reivindica en la reivindicación 12, donde el paso e) se lleva a cabo antes de los pasos c) y d), de modo que el papel de soporte de impresión se imprima en primer lugar con la decoración impresa sobre su superficie de impresión (12a-1; 12b-1; 12c-1) en una operación de impresión independiente.

14. El método según se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones 12 o 13, donde una película o lámina de barrera frente al gas (14a; 14b), que comprende una capa o recubrimiento de barrera frente al oxígeno, se lamina en el lado interno de la capa de material de relleno, entre la capa de material de relleno y la capa de polímero termoplástico más interna.

15. El método según se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones 12-14, donde la capa de material de relleno (11a; 11b; 11c) se calandra hasta una rugosidad superficial exterior menor de 200, tal como menor de 150 ml de aire/min (Bendtsen), en un paso independiente antes del paso a) con una carga en la zona de contacto de 80 a 120 kN/m y una temperatura superficial por encima de 200 °C, para una velocidad de calandrado de 500 a 1200 m/min.