ES2967139T3 - Embalaje de papel reciclable con alta barrera contra el vapor de agua y el oxígeno - Google Patents

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Abstract

Un laminado de embalaje de papel fácil de producir y apto para el reciclaje con una alta barrera al vapor de agua, oxígeno y/o aromas se caracteriza porque una película de barrera (3) comprende al menos una capa de sustrato (4), una capa de unión (5) y una barrera. capa (6), en donde la capa de unión (5) está dispuesta entre la capa de sustrato (4) y la capa de barrera (6), en que la capa de sustrato (4) se compone predominantemente de polietileno o polipropileno con una fracción de polietileno o un polipropileno fracción de al menos el 60% en peso de la capa de sustrato (4), porque al menos la al menos una capa de sustrato (4) de la película de barrera (3) está estirada, porque la proporción de la capa de papel (2) está entre 50% en peso y 90% en peso del laminado de papel para embalaje (1), y porque la película barrera (3) está unida a la capa de papel (2) mediante una capa adhesiva hidrófila (9), en donde el lado de la capa de papel (2) enfrentada a la película de barrera (3) no está recubierta. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Embalaje de papel reciclable con alta barrera contra el vapor de agua y el oxígeno
La presente invención se refiere a un laminado de embalaje de papel reciclable, que se compone de una capa de papel con un papel con un peso por unidad de superficie de 30 a 360 g/m2 y una lámina de barrera conectada a él, donde la lámina de barrera comprende al menos una capa de sustrato, capa de conexión y capa de barrera, y la capa de conexión está dispuesta entre la capa de sustrato y la capa de barrera, donde la capa de sustrato se compone principalmente de polietileno o polipropileno con una proporción de polietileno o una proporción de polipropileno de al menos el 60% en peso de la capa de sustrato, preferentemente al menos el 70% en peso y muy especialmente preferentemente al menos el 80% en peso, y donde al menos la al menos una capa de sustrato de la lámina de barrera está estirada, y la proporción de la capa de papel está entre el 50% en peso y el 90% en peso, preferentemente entre el 70% en peso y el 90% en peso del laminado de embalaje de papel y la lámina de barrera está conectada con una capa adhesiva hidrófila con la capa de papel, donde el lado de la capa de papel dirigido hacia la lámina de barrera no está recubierta. Además de la capacidad de reciclaje, el laminado de embalaje de papel contiene al mismo tiempo una alta barrera de oxígeno, vapor de agua y/o aroma. En la industria del embalaje se utilizan laminados de embalaje de papel, que deben presentar distintas propiedades dependiendo de la aplicación. Tales laminados de embalaje de papel están laminados por lo general con láminas de plástico de varias capas que se fabrican en el procedimiento de extrusión, procedimiento de coextrusión (en ambos casos tanto en el procedimiento de lámina plana como también en el procedimiento de lámina soplada) o procedimiento de laminación (unión de capas individuales por medio un adhesivo de laminado), también mezclas de los mismos. En el laminado de embalaje de papel también pueden estar integradas capas no hechas de plástico, por ejemplo, una capa de aluminio u otros papeles. El laminado de embalaje de papel presenta por lo general también una capa de sellado exterior para procesar el laminado de embalaje de papel mediante sellado térmico en un embalaje deseado, tal como, por ejemplo, una bolsa, un saco, etc.
Un requisito típico para un laminado de embalaje de papel es una función de barrera contra el vapor de agua, oxígeno y aroma. Con esta finalidad, el laminado de embalaje de papel contiene por lo general una capa de barrera de aluminio o un polímero de barrera adecuado, tal como, por ejemplo, copolímero de etileno-alcohol vinílico (EVOH) o poliamida (PA).
Del mismo modo, un laminado de embalaje de papel generalmente también contiene una capa de sellado para poder procesar el laminado de embalaje de papel formando un embalaje mediante termosellado. Una capa de sellado está realizada típicamente de una poliolefina, por lo general polipropileno (PP) o polietileno (PE) en las distintas densidades de LLDPE, LDPE, MDPE o HDPE (también como mezcla o multicapa con tipos iguales o diferentes).
Además, pueden estar contenidas otras capas para dar al laminado de embalaje de papel las propiedades deseadas, tales como tenacidad, rigidez, resistencia al desgarro, etc.
Por supuesto, para poder procesar fácilmente el laminado de embalaje de papel, el laminado de embalaje de papel tampoco se debe combar o enrollar (el llamado curling) naturalmente durante el procesado, por lo que en las láminas de plástico laminadas habitualmente se utilizan estructuras de capas simétricas.
Además, se conoce modificar las propiedades del laminado de embalaje de papel mediante una orientación monoaxial o biaxial de capas de plástico del laminado de embalaje de papel. Una orientación semejante se puede realizar mediante el proceso de extrusión, por ejemplo, en un procedimiento de extrusión de burbujas múltiples (multiple bubble process), o solo después del proceso de extrusión mediante una elongación (estirado) de la lámina de plástico en la dirección de la máquina (en la dirección longitudinal del laminado de embalaje de papel) y/o en la dirección transversal (normalmente en la dirección longitudinal). Debido a la orientación de la lámina de plástico se puede mejorar sobre todo la rigidez, la resistencia a la tracción y la tenacidad.
Sin embargo, aquí cabe señalar que en la extrusión de lámina soplada y la extrusión de lámina plana, el intersticio de extrusión (en la lámina soplada 1,5 a 2,5 mm) o el intersticio de la boquilla de extrusión es significativamente mayor que el espesor final de la lámina extruida (típicamente entre 10 y 200 |jm). Para ello, la masa fundida extruida se elonga a temperaturas claramente por encima del punto de fusión del polímero extruido, por lo que adquiere el espesor definitivo. En la extrusión de lámina soplada, por ejemplo, la masa fundida se elonga típicamente en la dirección transversal en aproximadamente el factor 2 a 3 (la llamada relación de inflado) y en la dirección longitudinal en el factor 1:10 a 1:100 (la llamada relación de extracción). Sin embargo, esta elongación durante la extrusión no se puede comparar con el estirado de una lámina de plástico, ya que el estirado se realiza habitualmente a temperaturas justo por debajo del punto de fusión (típicamente 5 °C a 20 °C por debajo) del polímero, para orientar los polímeros desordenados y las zonas parcialmente cristalinas de forma permanente a través del estirado en la dirección de estirado. En el llamado estirado MDO (solo en la dirección de la máquina), generalmente se trabaja con un intersticio de estirado (distancia de los rodillos) de 40-100 mm. En el estirado biaxial, a continuación tiene lugar un estiramiento en la dirección transversal en un horno calentado.
Especialmente por razones ecológicas, a menudo se debe utilizar papel como material de embalaje, ya que el papel es fácilmente reciclable. Sin embargo, debido a los requisitos habituales del material de embalaje, como las funciones de barrera contra el vapor de agua, el oxígeno y/o el aroma o la capacidad de sellado para producir un embalaje, el papel por sí solo no se puede utilizar como material de embalaje, ya que el papel por sí solo no presenta propiedades de barrera significativas. Por lo tanto, en el campo de los embalajes flexibles, el papel se combina la mayoría de las veces con otras capas, como capas de plástico o metal, para cumplir con los requisitos de barrera. Sin embargo, estos laminados de embalaje de papel, por ejemplo, una estructura de papel / aluminio / polietileno de uso frecuente, suelen ser difíciles o incluso no reciclables debido a los materiales utilizados.
En los últimos tiempos, cada vez más embalajes de papel se introducen en el mercado, que están equipados con solo capas de barrera y sellado delgadas, para que las proporciones extrañas/sustancias de interferencia tolerables según la norma EN 643.1 en el reciclaje de papel no superen la proporción allí mencionada de un máximo del 5% del peso total del embalaje, véase, por ejemplo, "Design Tips for Recycling" de CPI, Confederación de la Industria del Papel, www.wrap.org.uk/packaging. También debe tenerse en cuenta que algunos materiales de recubrimiento, tal como, por ejemplo, silicona y cera, y también algunas tintas de impresión se consideran críticos para el proceso de reciclaje incluso por debajo del 5%.
El documento WO 2013/086950 A1 da a conocer laminados reciclables con "ionómeros dispersables en agua" (waterdispersable-ionomers, WPI) como adhesivos, con los que se conecta un termoplástico a un material base de papel o aluminio. El laminado es reciclable ya que mediante el WPI se puede separar la capa de papel y el termoplástico, sin embargo, el paso de reciclaje requiere altas temperaturas del agua de preferiblemente 80 °C y tiempos de acción de preferiblemente 1 hora.
El documento EP 3194164 B1 describe estructuras laminadas para alimentos con papel como capa de material, aluminio como capa de barrera de gas y capas de polímero como material de laminado. Allí se aborda especialmente la mejora de la compatibilidad medioambiental mediante la eliminación del tratamiento con ozono en la modificación de la superficie de los polímeros.
El documento US 2019/0176455 A1 describe un laminado de embalaje de papel para embalajes para líquidos. El laminado de embalaje de papel comprende una capa de sustrato de papel en la que en un lado se extruye una capa de plástico y en el otro lado se extruye una capa adhesiva y una capa de barrera. Sin embargo, no se abordan las propiedades de reciclaje o una proporción de papel en el laminado de embalaje de papel.
Un objetivo de la presente invención es especificar un laminado de embalaje de papel fácil de reciclar hecho de papel con una alta barrera contra el vapor de agua, el oxígeno y/o los aromas, que se pueda producir fácilmente y que sea fácilmente reciclable.
Este objetivo se consigue porque la proporción de la capa de papel asciende a entre el 50% en peso y el 90% en peso, preferentemente entre el 70% en peso y el 90% en peso, del laminado de embalaje de papel y porque la lámina de barrera está conectada con una capa adhesiva hidrófila con la capa de papel, donde el lado de la capa de papel dirigida hacia la lámina de barrera está no recubierto. De este modo, se consiguen las funciones de barrera (alta) y reciclaje con 10 a 50% en peso, preferiblemente 10 a 30% en peso, proporción de poliolefina (PE o PP), es decir, significativamente más de lo que se consideraba necesario hasta ahora, y una proporción de papel predominante en el laminado de embalaje de papel. De este modo, se puede producir un embalaje de papel reciclable con un alto efecto de barrera contra el vapor de agua, el oxígeno y/o el aroma.
La lámina de barrera puede estar realizada de forma asimétrica con una capa de sustrato que está conectada con la capa de barrera a través de la capa de conexión. Las láminas de barrera asimétricas se pueden realizar más delgadas, con lo que se puede reducir la proporción de polímero en el laminado de embalaje de papel. En este caso, la capa de barrera está dispuesta preferentemente dirigida hacia la capa de papel y conectada a la capa de papel a través de la capa adhesiva.
Alternativamente, la lámina de barrera está realizada de forma simétrica con una capa de barrera, que está conectada en ambos lados en cada caso a través de una capa de conexión con una capa de sustrato, donde una de las capas de sustrato está conectada a través de la capa adhesiva con la capa de papel. Las láminas de barrera simétricas son más fáciles de procesar porque una lámina simétrica se curva menos. Del mismo modo, la capa de barrera está bien protegida en una estructura simétrica.
La capa de barrera puede estar realizada como un recubrimiento de barrera en forma de una metalización o recubrimiento con óxido de silicio u óxido de aluminio o como una capa de un polímero de barrera, preferentemente una poliamida o un copolímero de etileno-alcohol vinílico. Adicionalmente, la capa del polímero de barrera también puede estar provista de un recubrimiento de barrera en forma de una metalización o recubrimiento con óxido de silicio u óxido de aluminio para aumentar aún más el efecto de barrera. Esto permite adaptar muy bien el efecto de barrera a los requisitos de barrera respectivos de un laminado de embalaje de papel.
Preferentemente, la lámina de barrera está estirada. Esto se puede lograr, por ejemplo, coextruyendo la lámina de barrera en su conjunto y estirándola posteriormente. Adicionalmente, mediante el estirado de un polímero de barrera también se puede aumentar su efecto de barrera.
Para muchas aplicaciones de embalaje es necesaria una capa de sellado, que puede estar conectada a la lámina de barrera en el lado alejado de la capa de papel. Para aumentar la reciclabilidad del laminado de embalaje de papel, es ventajoso si la capa de sellado se compone de PE, si la capa de sustrato se compone principalmente de PE, o la capa de sellado se compone de PP, si la capa de sustrato se compone principalmente de PP. Por lo tanto, se pueden producir laminados de embalaje de papel con una proporción de polímero especialmente pura, lo que es favorable para la reciclabilidad.
De manera ventajosa, la capa de sellado también está estirada. Por un lado, por lo tanto se puede reducir el grosor de la capa de sellado. Por otro lado, de este modo la capa de sellado también se puede coextruir y estirar con la lámina de barrera, lo que simplifica la producción.
La presente invención se explica con más detalle a continuación en referencia a las figuras 1 a 3, que muestran a modo de ejemplo, esquemática y no limitativa configuraciones ventajosas de la invención. A este respecto muestra Fig. 1 una primera configuración de un laminado de embalaje de papel según la invención,
Fig.2 una realización de una lámina de barrera asimétrica y
Fig.3 una realización de una lámina de barrera simétrica.
La fig. 1 muestra un laminado de embalaje de papel 1 según la invención con una capa de papel 2 y una lámina de barrera 3 conectada a ella, que implementa el efecto de barrera requerido contra el vapor de agua, el oxígeno y/o el aroma. En el lado del laminado de embalaje de papel 1 alejado de la capa de papel 2 puede estar prevista una capa de sellado 7. La capa de papel 2 está conectada con una capa adhesiva 9 de un adhesivo de laminado hidrófilo con la lámina de barrera 3. Los espesores típicos del laminado de embalaje de papel 1 son de 50 |jm a 150 |jm.
Las capas individuales del laminado de embalaje de papel 1 se explican con más detalle a continuación.
La capa de papel 2 se compone de papel con un peso por unidad de superficie de 30 a 360 g/m2, preferiblemente en embalajes flexibles de 30 a 100 g/m2. El papel está fabricado de manera conocida de materiales fibrosos, por ejemplo, de pulpa, pasta de madera o pulpa de papel usado. En el sentido de esta solicitud, el pergamino también se entiende como papel.
La capa de papel no está cubierta en al menos un lado (el lado dirigido hacia la lámina de barrera 3 en el laminado de embalaje de papel 1). No recubierto significa que el papel en este lado está esencialmente sin tratar, en particular que ningún material plástico está aplicado sobre el papel que pueda penetrar en el papel, atravesar las fibras de papel y conectarse con las fibras de papel. Tal recubrimiento de plástico sería una aplicación conectada de forma inseparable con la capa de papel en este lado. Concretamente, este lado no está pintado, por ejemplo, con una laca de barrera, laca de sellado u otra laca, ni recubierto por extrusión con una capa de plástico. Sin embargo, las capas de silicatos laminados o minerales (recubrimiento de arcilla) que a menudo se aplican en la industria del papel pueden estar presentes, ya que generalmente no interfieren con el reciclaje del papel.
El adhesivo de laminado utilizado en el laminado de embalaje de papel 1 para la capa adhesiva 9 es hidrófilo. Un adhesivo de laminado hidrófilo tiene una fuerte interacción con el agua y generalmente (pero no necesariamente) también es soluble en agua. Un adhesivo de laminado hidrófilo utilizado en el laminado de embalaje de papel 1 según la invención pierde su adhesión debido al agua, ya sea debido a mecanismos químicos, como la ruptura de enlaces de puentes de hidrógeno, o porque el adhesivo de laminado se disuelve en agua.
El adhesivo de laminado hidrófilo puede estar producido a base de almidón, derivados de azúcar, celulosa, resina amino, (poli)acrilato, alcohol polivinílico (PVOH), acetato de polivinilo, ácido poliacrílico, copolímeros de etileno modificados con ácido maleico, metilcelulosa, carboximetilcelulosa, poliéster carboxifuncional, succcinato de polietileno, succinato de polibutileno, poliuretano ionomérico o hidrofílico.
Igualmente se pueden emplear adhesivo de laminado hidrófilo para el laminado por extrusión, tal como, por ejemplo, pero no de manera concluyente, un copolímero de etileno con comonómeros que contienen grupos polares, tal como, por ejemplo, copolímero de etileno-acetato de vinilo (EVA), acrilato de etileno-butilo (EBA), copolímero de etileno/ácido acrílico (EAA), o un polietileno/polipropileno (PE-G-Mah, PP-G-Mah) injertado con anhídrido maleico.
Por supuesto, el adhesivo de laminado se selecciona de modo que se produzca una adhesión suficiente entre la capa de papel 2 y la lámina de barrera 3 para evitar una delaminación no deseada del laminado de embalaje de papel 1 durante el uso. Con la capa adhesiva 9 se debe conseguir preferentemente una adhesión compuesta entre la capa de papel 2 y la lámina de barrera 3 de al menos 1 N/15 mm, preferentemente de al menos 1,5 N/15 mm.
La adhesión compuesta se determina con un ensayo de pelado. En un ensayo de pelado, se separa una tira de prueba del laminado de embalaje de papel 1 en los extremos libres de la capa de papel 2 y de la lámina de barrera 3. A este respecto, los extremos libres se sujetan en una máquina de tracción y se separan en un ángulo de extracción predeterminado (por ejemplo, 90°) y, a este respecto, se mide la fuerza. Con una anchura de la tira de prueba de 15 mm, se obtiene la indicación de la adhesión compuesta con x N/15 mm. La indicación de la adhesión compuesta es el valor de pelado casi constante (valor de peeling) y no el valor de rasgado máximo que aparece como pico de fuerza al comienzo del ensayo de pelado. Por lo general, para determinar la adhesión compuesta también se llevan a cabo un número de ensayos de pelado y se determina la adhesión compuesta buscada como valor medio a partir de las mediciones individuales. El ensayo de pelado se lleva a cabo, por ejemplo, de acuerdo con la norma ASTM F904.
Debido al uso de papel en el laminado de embalaje de papel 1, para la producción de la capa adhesiva 9 entre la capa de papel 2 y la lámina de barrera 3 se puede utilizar un adhesivo de laminado líquido, en particular un adhesivo de laminado disuelto en agua o un disolvente adecuado. Después de la aplicación del adhesivo de laminado líquido y después de la unión de la capa de papel 2 y la capa de barrera 3, el adhesivo de laminado se seca, donde el agua o el disolvente pueden difundirse a través del papel. Después del secado, la capa adhesiva 9 permanece estableciendo una conexión entre la capa de papel 2 y la lámina de barrera 3. Pero, para la producción de la capa adhesiva 9 también se pueden utilizar adhesivos de laminado no líquidos, siempre que estos sean hidrófilos.
Asimismo, es concebible una laminación por extrusión, en la que el adhesivo de laminado fundido se extruye sobre la capa de papel 2 o la lámina de barrera 3, o también sobre ambas, en estado fundido a altas temperaturas por encima de 180 °C y a continuación se unen la capa de papel 2 y la lámina de barrera 3. Después de la solidificación del adhesivo de laminado, este forma la capa adhesiva 9.
La lámina de barrera 3 se compone de al menos una capa de sustrato estirada 4 de preferentemente polietileno (PE) o preferentemente polipropileno (PP), una capa de conexión 5 y una capa de barrera 6 (fig. 2). El grosor de la lámina de barrera 3 es típicamente de 10 a 40 |jm.
La lámina de barrera 3 puede estar realizada de forma asimétrica (como en la fig. 2) con una capa de sustrato 4, una capa de barrera 6 y una capa de conexión 5 dispuesta entre ellas, donde la capa de conexión 5 está conectada directamente con la capa de sustrato 4 y la capa de barrera 6. En una lámina de barrera asimétrica 3, la capa de barrera 6 está dispuesta en el laminado de embalaje de papel 1 preferentemente dirigida hacia la capa de papel 2 y conectada con la capa adhesiva 9 directamente con el lado no recubierto de la capa de papel 2, pero también puede estar dirigida hacia la capa de sellado 7. Pero la lámina de barrera 3 también puede estar realizada de forma simétrica (como en la fig. 3). En este caso, la capa de barrera 6 estaría conectada en ambos lados a través de respectivamente una capa de conexión 5 con respectivamente una capa de sustrato 4 (que también puede ser diferente). En una realización simétrica, el lado no recubierto de la capa de papel 2 está conectado directamente con una capa de sustrato 4 de la lámina de barrera 3 a través de la capa adhesiva 9.
En una configuración posible, la capa de barrera 6 es un recubrimiento de barrera aplicado sobre la capa de conexión 5 en forma de una metalización, por ejemplo, con aluminio, o un recubrimiento de óxido de silicio (SiOx) u óxido de aluminio (AlOx). Esta configuración se utiliza preferiblemente en una lámina de barrera asimétrica 3. Mediante el recubrimiento de barrera se configura sobre la capa de conexión 5 una capa de barrera 6 delgada de solo unos pocos nanómetros (típicamente de 10 a 50 nm). La metalización se puede realizar, por ejemplo, mediante una metalización al vacío conocida. El recubrimiento de SiOx o AlOx se puede aplicar, por ejemplo, con un proceso químico de deposición en fase gaseosa o mediante evaporación al vacío. Naturalmente, también son posibles otros procedimientos para la producción del recubrimiento de barrera. El recubrimiento de barrera también se puede revestir adicionalmente con un barniz protector como protección contra el microcraqueo, lo que puede afectar a la función de barrera. Con un recubrimiento de barrera de este tipo, se puede lograr una baja permeabilidad al oxígeno (oxygen transmission rate, OTR) de menos de 2 cm3/m2/d (a 23 °C, 75% de humedad relativa en ambos lados) y una baja permeabilidad al vapor de agua (water vapour transmission rate, WVTR) de menos de 3 cm3/m2/d (a 38 °C, 90% de humedad relativa en ambos lados), donde d significa día, es decir, 24 horas.
En otra configuración posible, la capa de barrera 6 es una capa de un polímero de barrera (utilizado tanto en láminas de barrera 3 asimétricas como simétricas), es decir, un polímero con una propiedad de barrera suficiente, en particular contra oxígeno y/o aroma. El polímero de barrera es preferentemente una poliamida (PA) o un copolímero de alcohol de etileno-alcohol vinílico (EVOH). Preferiblemente se utiliza EVOH como polímero de barrera. El polímero de barrera tiene un espesor de como máximo el 20%, preferentemente del 5 al 10%, del espesor total de la lámina de barrera 3, es decir, por ejemplo, como máximo 2 a 8 jm con un espesor de la lámina de barrera de 10 a 40 jm. Con un polímero de barrera como capa de barrera 6, no solo se puede lograr una baja permeación de vapor de agua (similar o mejor que la anterior), sino que también se puede lograr una baja permeabilidad al oxígeno (oxygen transmission rate, OTR) de menos de 2 cm3/m2/d (a 23 °C, 75% de humedad relativa en ambos lados) y una alta barrera de aroma. Para la barrera aromática no hay una medida objetiva, sino que el efecto como barrera de aroma se determina subjetivamente mediante pruebas olfativas.
Si en la lámina de barrera 3 está prevista una capa de barrera 6 de un polímero de barrera, la capa de barrera 6 puede estar recubierta adicionalmente en una lámina de barrera 3 asimétrica o simétrica con un recubrimiento de barrera, en particular metalizada, por ejemplo, con aluminio, o con un recubrimiento de óxido de aluminio u óxido de silicio. Por lo tanto, el efecto de barrera de la lámina de barrera 3 se puede aumentar aún más, en particular, OTR y WVTR se pueden reducir significativamente aún más, es decir, a menos de respectivamente 1 cm3/m2/d. También en esta realización, el recubrimiento de barrera se podría revestir adicionalmente con un barniz protector.
La capa de sustrato 4 está fabricada principalmente de un polietileno (PE) o polipropileno (PP), en cada caso con una proporción de polietileno o una proporción de polipropileno de al menos el 60% en peso de la capa de sustrato 4, preferentemente al menos el 70% en peso y muy especialmente preferentemente al menos el 80% en peso. Cuanto mayor sea la proporción de polietileno o proporción de polipropileno (es decir, cuanto más pura sea la capa de sustrato 4), tanto mejor será la reciclabilidad. El grosor de una capa de sustrato 4 es preferentemente de 5 a 35 |jm, donde en una lámina de barrera simétrica 3 también se pueden utilizar capas de sustrato 4 de diferente grosor y/o de diferente estructura. Sin embargo, en una estructura simétrica están realizadas preferentemente ambas capas de sustrato 4 con el mismo componente principal, PE o PP. A la capa de sustrato 4 se pueden añadir aditivos habituales (tales como aditivos de deslizamiento, aditivos antibloqueo, cargas, etc.). En la capa de sustrato 4 también se pueden utilizar distintos tipos de polietileno o tipos de polipropileno, respectivamente como mezcla o coextruido. Del mismo modo, la capa de sustrato 4 puede comprender, además del respectivo componente principal PE o PP, un respectivo material de poliolefina compatible con el mismo.
Como tipos de polietileno en la capa de sustrato 4 entran en consideración, por ejemplo, HDPE (polietileno de alta densidad con una densidad entre 0,94-0,97g/cm3), MDPE (polietileno de densidad media), LDPE (polietileno de baja densidad con una densidad entre 0,915-0,935g/cm3), LLDPe (polietileno lineal de baja densidad con una densidad entre 0,87-0,94 g/cm3) o mLLDPE (polietileno metaloceno lineal de baja densidad). Se usa preferiblemente HDPE o MDPE. Como tipos de polipropileno en la capa de sustrato 4 entran en consideración, por ejemplo, un PP atáctico, sindiotáctico o isotáctico.
Como material de poliolefina compatible entran en consideración básicamente todo tipo de polietilenos, en particular también copolímeros de etileno, tal como, por ejemplo, copolímero de etileno-acetato de vinilo (EVA), éster de etil metacrilato (EMA), copolímero de etileno/ácido acrílico (EAA) o copolímero de etileno-acrilato de butilo (EBA). Asimismo, como material de poliolefina compatible con PE también se puede utilizar polipropileno (PP) o un copolímero de cicloolefina (COC) en la medida de como máximo un 20 % en peso. En el caso del PP se utiliza preferentemente un copolímero aleatorio de polipropileno con etileno como comonómero (habitualmente un 5 a 15 %), un copolímero de polipropileno con etileno o un homopolímero de polipropileno que es suficientemente compatible con tipos de PE lineales, tal como mLLDPE, LLDPE o HDPE, para lograr una capacidad de reciclaje al menos limitada.
Como material de poliolefina compatible con PP, entran en consideración los copolímeros de PP, como los copolímeros aleatorios y los copolímeros de bloque. La adición de hasta el 20% de polietileno no afecta apenas a la reciclabilidad. Si en la capa de sustrato 4 están contenidos materiales de poliolefina compatibles con PE o PP, entonces la proporción del componente principal de polietileno (PE) o polipropileno (PP) en la capa de sustrato 4 es preferentemente de al menos un 60 % en peso (referido a la capa de sustrato 4), preferentemente al menos un 70 % en peso y muy especialmente preferentemente al menos un 80 % en peso, para mejorar la capacidad de reciclaje. El PE o PP y el respectivo material de poliolefina a este compatible pueden estar presentes a este respecto en la capa de sustrato 4 como mezcla.
Sin embargo, la capa de sustrato 4 también puede estar construida en varias capas (de forma extruida o coextruida) con una (o también varias) capa(s) de PE o PP y una (o también varias) capa(s) del material de poliolefina compatible. Al componente principal de PE o PP de la capa de sustrato 4 también puede ser un agente de cavitación, donde el agente de cavitación se añade en una cantidad de un 5 - 30 % en peso, preferentemente un 15 - 25 % en peso, de la capa de sustrato 4. Como agente de cavitación entra en consideración un polímero incompatible con PE o PP (es decir, un polímero que permanece aislado en la matriz de PE o PP), por ejemplo, poliamidas (PA), poliéster (por ejemplo, PET o PBT), poliláctidos (PLA). Asimismo, se puede utilizar preferiblemente un agente de cavitación mineral, tal como, por ejemplo, carbonato de calcio o mica. El agente de cavitación está presente habitualmente como polvo fino, que antes de la extrusión se embebe como masterbatch en una matriz de PE o PP y se mezcla con el granulado de PE o PP.
Cuando se utiliza una capa de PE o PP cavitada en la capa de sustrato 4, esta está rodeada preferentemente por uno o ambos lados por una capa de PE o PP no cavitada. Una estructura concebible de la capa de sustrato 4 de la capa de laminado 3 sería, por ejemplo, una capa de PE cavitada que está conectada en un lado con una capa de PE no cavitada (por ejemplo, coextruida), donde la capa de PE cavitada en el laminado de embalaje de papel 1 estaría dirigida hacia la capa de papel 2. Otra estructura preferida de la capa de sustrato 4 sería, por ejemplo, una capa de PE cavitada, que está conectada en ambos lados con una capa de PE no cavitada (por ejemplo, coextruida). Asimismo, resultan tales superestructuras con PP como componente principal de la capa de sustrato 4. El uso de una capa cavitada en la capa de sustrato 4 también puede mejorar las propiedades de sellado del laminado de embalaje de papel 1.
Por supuesto, la suma de PE o PP, agente de cavitación, posibles aditivos y posibles materiales de poliolefina compatibles en la capa de sustrato 4 solo puede dar como resultado en conjunto un 100 % en peso. A este respecto es determinante la proporción del componente principal de polietileno o polipropileno, a la que se deben dirigir las otras proporciones.
Al menos la capa de sustrato 4 en la lámina de barrera 3 es unidireccional o bidireccional, es decir, en la dirección de la máquina (MDO) (por lo general la dirección longitudinal o de extrusión) y/o en la dirección transversal (TDO) (90° girado con respecto a la dirección de la máquina). Cuando se utiliza un polímero de barrera como capa de barrera 6 en la lámina de barrera 3, se estira preferiblemente toda la lámina de barrera 3. En el caso de un recubrimiento de la capa de conexión 5 o de la capa de barrera 6, se estira antes del recubrimiento. El grado de estirado en la dirección de la máquina y en la dirección transversal no tiene que ser el mismo. A este respecto, el grado de estirado en la dirección de la máquina es preferentemente de al menos 4:1 a 8:1. A este respecto, el grado de estirado en la dirección transversal es preferentemente de al menos 5:1 a 10:1. Se prefiere un estiramiento MDO unidireccional porque un estiramiento unidireccional es más fácil que un estiramiento bidireccional.
Al estirar la lámina de barrera 3 o al menos la capa de sustrato 4 de la lámina de barrera 3, la proporción en peso de la poliolefina (PE o PP) en el laminado de embalaje de papel 1 se puede mantener baja, ya que solo mediante el estirado se puede generar una lámina delgada pero rígida.
Como se sabe, al estirar un polímero de barrera también se puede aumentar significativamente el efecto de barrera. Mediante el estirado del polímero de barrera, en comparación con los polímeros de barrera homogéneos no estirados, se consiguen valores de barrera aumentados aproximadamente de tres a cuatro veces, por lo que se puede utilizar polímero de barrera menos costoso con el mismo efecto de barrera. De este modo, los costes del laminado de embalaje de papel 1 también se pueden reducir significativamente.
La capa de conexión 5 sirve para unir la capa de barrera 6 y la capa de sustrato 4. En este caso se debe lograr una adherencia de compuesto suficiente, en particular para evitar de forma segura una delaminación indeseada de la lámina de barrera 3. Las capas de compuesto polares 5 adecuadas se componen preferentemente de polímeros con una polaridad elevada, por ejemplo, a base de poliolefinas injertada con anhídrido maleico (tal como PE o PP), copolímero de etileno-acetato de vinilo (EVA), copolímero de etileno/ácido acrílico (EAA), copolímero de etilenoacrilato de butilo (EBA) o copolímeros de poliolefina similares. El material de la capa de conexión 5 se selecciona preferentemente de acuerdo con el componente principal de la capa de sustrato 4. El grosor de la capa de conexión 5 asciende a como máximo el 10% del grosor total de la lámina de barrera 3, por ejemplo, de 1 a 5 |jm para un grosor de la lámina de barrera 3 de 10 a 40 jm.
La capa de sellado 7 es preferentemente un polietileno, por ejemplo, LLDPE, LDPE, MDPE o HDPE, si el componente principal de la capa de sustrato 4 es un PE. También son concebibles mezclas de diferentes tipos de PE en la capa de sellado 7, así como una capa de sellado multicapa 7 de los mismos o diferentes tipos de P<e>. Si el componente principal de la capa de sustrato 4 es un polipropileno, entonces la capa de sellado 7 es preferentemente un polipropileno, por ejemplo, un PP (CPP) no estirado. En este caso, la capa de sellado 7 también puede ser una mezcla de diferentes PP y/o estar construida en varias capas. El grosor de la capa de sellado 7 debe ser lo más bajo posible en el sentido de una mejor reciclabilidad, en particular menos de 50 jm, preferiblemente menos de 30 jm.
También entre la lámina de barrera 3 y la capa de sellado 7 puede estar prevista, en caso necesario, una capa de conexión 8 (indicada en la fig. 3), por ejemplo, como se ha mencionado anteriormente, para mejorar la adhesión. Para que el laminado de embalaje de papel 1 sea fácilmente reciclable, la proporción de polímero del laminado de embalaje de papel 1 (esencialmente lámina de barrera 3 y, si está presente, capa de sellado 7) debe representar entre el 10% y el 50% en peso del laminado de embalaje de papel 1, preferentemente como máximo el 30% en peso, especialmente preferentemente como máximo el 20% en peso. Por lo tanto, el laminado de embalaje de papel 1 de acuerdo con la invención adopta un enfoque diferente al de la recomendación en el estado de la técnica, en el que se exige mantener la proporción de polímeros por debajo del 5% en peso. Para lograr a pesar de ello una buena reciclabilidad, la capa de papel 2 en el lado dirigido hacia la lámina de barrera 3 no está recubierta y está conectada con la lámina de barrera 3 con una capa adhesiva hidrófila 9.
Al reciclar el laminado de embalaje de papel 1, este se empapa en agua a una temperatura de agua determinada y durante un tiempo determinado (proceso de pulpeo), generalmente después de una trituración mecánica. Debido a las propiedades del laminado de embalaje de papel 1 de acuerdo con la invención, la capa de papel 2 puede desprenderse de la lámina de barrera 3 durante el proceso de pulpeo durante el reciclaje, junto con todas las capas de interferencia potenciales para el reciclaje de papel. La capa adhesiva hidrófila 9 reacciona con el agua durante el proceso de pulpeo y pierde las propiedades adhesivas o se disuelve completamente en agua, de modo que la capa de papel 2 se separa de la lámina de barrera 3. La capa de papel 2 se puede disolver en el agua y formar una pulpa a partir de la cual se puede producir papel reciclado. Para el reciclaje del laminado de embalaje de papel 1 es ventajoso que la capa adhesiva 9 a una temperatura de agua de 40 °C en un plazo máximo de 20 minutos, preferentemente un máximo de 10 minutos, en particular preferentemente un máximo de 5 minutos, pierda suficientemente la adherencia o se disuelva, de modo que se separen fácilmente la capa de papel 2 y la lámina de barrera 3 con la capa de sellado 7.
Dado que la metalización (si está prevista) permanece en la lámina de barrera 3 desprendida después de la separación durante el proceso de pulpeo en el reciclaje de papel, no se produce un agrisado del papel reciclado, lo que ocurriría forzosamente en el caso de una metalización de barrera de una superficie de papel.
La lámina de barrera 3 separada de la capa de papel 2 en el reciclaje de papel, eventualmente con la capa de sellado 7, se puede alimentar a un proceso de reciclaje adicional para poder reciclar la poliolefina contenida en ella (componente principal PE o PP). Mediante la realización lo más pura posible de la lámina de barrera 3 y de la capa de sellado 7 con el componente principal PE o PP y materiales compatibles con los mismos, también la lámina de barrera 3, eventualmente con la capa de sellado 7, se puede reciclar de forma sencilla y económica con métodos habituales en el reciclaje mecánico. Debido al pequeño grosor de la capa de barrera 6 en la lámina de barrera 3 (si está previsto), la facilidad de reciclaje de la corriente de poliolefina derivada de la pulpa del reciclaje de papel no se ve afectada. La lámina de barrera 3 se produce por coextrusión, ya que esto permite una fabricación especialmente sencilla y económica. Preferentemente se utiliza el conocido procedimiento de extrusión de lámina soplada o lámina plana. En este caso, las capas individuales de una estructura de capas simétrica o asimétrica como se ha descrito anteriormente (es decir, capa(s) de sustrato 4 y capa(s) de conexión 5 y, dado el caso, también capa de barrera 6 de polímero de barrera) de la lámina de barrera 3, se coextruyen a excepción de un posible recubrimiento, preferentemente en una pasada. Este laminado se estira unidireccionalmente o bidireccionalmente después de la coextrusión. Después del estirado, también se puede aplicar un recubrimiento de barrera, ya sea como capa de barrera 6 sobre la capa de conexión 5 o sobre el polímero de barrera de la capa de barrera 6.
La lámina de barrera 3 también se puede coextruir en una pasada con la capa de sellado 7. En este caso, la capa de sellado 7 también se estira con la lámina de barrera 3. Alternativamente, la capa de sellado 7 se puede conectar con la lámina de barrera estirada 3, ya sea mediante laminación por extrusión (extrusión de la capa de sellado 7 sobre la lámina de barrera 3) o en un procedimiento de laminación (conexión de la lámina de barrera 3 con la capa de sellado 7 con un adhesivo de laminado). Al laminar la capa de sellado 7, también se puede utilizar una capa de sellado 7 estirada.
De manera especialmente preferida, la capa de sellado 7 se integra durante la producción en el lado de la lámina de barrera 3 opuesto a la capa de barrera 6 directamente en la lámina de barrera 3, por ejemplo, mediante coextrusión. De este modo, la capa de sellado 7 se puede realizar más delgada y la proporción total de polímero en el laminado de embalaje de papel 1 es menor que en una capa de sellado 7 aplicada posteriormente. Aparte de esto, también se simplifica la producción.
A este respecto, el estirado de la lámina de barrera 3 (eventualmente con la capa de sellado 7) se puede realizar en línea (es decir, inmediatamente después de la coextrusión) o fuera de línea (es decir, en un momento posterior después de la coextrusión). A este respecto, en el estirado bidireccional en primer lugar se puede estirar en la dirección de la máquina y a continuación en la dirección transversal, o asimismo es concebible estirar al mismo tiempo en ambas direcciones. El estirado tiene lugar típicamente aprox. 10 °C a 30 °C, típicamente aprox. 20 °C, por debajo de la temperatura de fusión más baja de un plástico en la lámina de barrera 3 o, dado el caso, también en la capa de sellado 7 (en el caso del HDPE aprox. a 128 °C y 130 °C). El estirado tiene lugar en cualquier caso antes de un posible recubrimiento de la capa de barrera 6 y/o de la capa de conexión 5.
Mediante el estirado unidireccional o bidireccional, en el caso de un PE o PP cavitado en la capa de sustrato 4 se producen microcavidades en el PE o PP de una manera conocida debido al agente de cavitación. A este respecto se ha determinado que a través de las microcavidades se podía reducir significativamente la densidad de la capa de sustrato 4, a valores entre 0,4 - 0,85 g/cm3. Por lo tanto, la lámina de barrera 3 se puede hacer más ligera, lo que reduce aún más la proporción de polímero.
La capa de papel 2 se lamina con la lámina de barrera 3, eventualmente con la capa de sellado 7. Para ello, el adhesivo de laminado hidrófilo se puede aplicar ya sea sobre la capa de papel 2 o la lámina de barrera 3, o también sobre ambas, en forma líquida, por ejemplo, por medio de aplicación por rodillo o de impresión o mediante pulverización. A continuación, la capa de papel 2 y la lámina de barrera 3 se presionan una contra otra, por ejemplo, entre dos rodillos, para producir el laminado de embalaje de papel 1. Si es necesario, el adhesivo de laminado se puede secar para configurar la capa de adhesivo 9, por ejemplo, mediante paso a través de un túnel de calor.
Alternativamente, la capa de papel 2 y la lámina de barrera estirada 3 se pueden conectar con un procedimiento de laminación por extrusión con el uso de un adhesivo de laminado adecuado. Durante el laminado por extrusión, el adhesivo laminado fundido se extruye sobre la capa de papel 2 o la lámina de barrera 3, o también sobre ambas, y luego se presiona la capa de papel 2 y la lámina de barrera 3, por ejemplo, entre dos rodillos, para producir el laminado de embalaje de papel 1. Luego, el adhesivo de laminado puede enfriarse, lo que generalmente puede ser ayudado por rodillos refrigerados.
Una capa de sellado 7 del laminado de embalaje de papel 1 también podría ser laminada después del laminado de la capa de papel 2 y de la lámina de barrera 3.
En una configuración a modo de ejemplo, se utiliza una lámina de barrera 3 con un espesor de 10 - 40 |jm con una capa de sustrato 4 con componente principal PE (al menos 60% en peso de proporción de PE), preferentemente HDPE, que representa al menos el 60% del espesor de la lámina de barrera estirada 3. Como capa de conexión 5 se utiliza un material polar de PE o PP (dependiendo del componente principal de la capa de sustrato 4). A la capa de conexión 5 está conectada una capa de barrera 6 de EVOH (polímero de barrera). La lámina de barrera 3 se coextruye y luego se estira unidireccional o bidireccionalmente. Además, el polímero de barrera puede estar recubierto después del estirado con un recubrimiento de barrera (metalización, SiOx o AlOx). En una configuración alternativa, se aplica un recubrimiento de barrera sobre la capa de sustrato estirada 4 con la capa de conexión 5. La lámina de barrera 3 estirada, al menos parcialmente, está conectada con una capa adhesiva 9 de un adhesivo de laminado hidrófilo con una capa de papel 2. Adicionalmente, en el lado del laminado de embalaje de papel 1 alejado de la capa de papel puede estar prevista una capa de sellado 7 de un material PE.

Claims (10)

  1. REIVINDICACIONES
    I. Laminado de embalaje de papel reciclable que se compone de una capa de papel (2) con un papel con un peso por unidad de superficie de 30 a 360 g/m2 y una lámina de barrera (3) conectada a él, donde la lámina de barrera (3) comprende al menos una capa de sustrato (4), capa de conexión (5) y capa de barrera (6), donde la capa de conexión (5) está dispuesta entre la capa de sustrato (4) y la capa de barrera (6), donde la capa de sustrato (4) se compone principalmente de polietileno o polipropileno con una proporción de polietileno o una proporción de polipropileno de al menos el 60% en peso de la capa de sustrato (4), preferentemente al menos el 70% en peso y muy especialmente preferentemente al menos el 80% en peso, donde al menos la al menos una capa de sustrato (4) de la lámina de barrera (3) está estirada,caracterizada porquela proporción de la capa de papel (2) está entre el 50% en peso y el 90% en peso, preferentemente entre el 70% en peso y el 90% en peso del laminado de embalaje de papel (1) yporquela lámina de barrera (3) está conectada con una capa adhesiva hidrófila (9) con la capa de papel (2), donde el lado de la capa de papel (2) dirigido hacia la lámina de barrera (3) no está recubierta.
  2. 2. Laminado de embalaje de papel reciclable según la reivindicación 1, caracterizado porquela lámina de barrera (3) está realizada de forma asimétrica con una capa de sustrato (4) que está conectada a la capa de barrera (6) a través de la capa de conexión (5).
  3. 3. Laminado de embalaje de papel reciclable según la reivindicación 2, caracterizado porquela capa de barrera (6) está dispuesta dirigida hacia la capa de papel (2) y está conectada a través de la capa adhesiva (9) con la capa de papel (2).
  4. 4. Laminado de embalaje de papel reciclable según la reivindicación 1, caracterizado porquela lámina de barrera (3) está realizada de forma simétrica con una capa de barrera (6), que está conectada en ambos lados respectivamente a través de una capa de conexión (5) con una capa de sustrato (4) y una de las capas de sustrato (4) está conectada a través de la capa adhesiva (9) con la capa de papel (2).
  5. 5. Laminado de embalaje de papel reciclable según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porquela capa de barrera (6) está realizada como recubrimiento de barrera en forma de una metalización o recubrimiento con óxido de silicio u óxido de aluminio.
  6. 6. Laminado de embalaje de papel reciclable según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porquela capa de barrera (6) está realizada como una capa de un polímero de barrera, preferentemente una poliamida o un copolímero de etileno-alcohol vinílico.
  7. 7. Laminado de embalaje de papel reciclable según la reivindicación 6, caracterizado porquela capa del polímero de barrera está provista de un recubrimiento de barrera en forma de una metalización o recubrimiento con óxido de silicio u óxido de aluminio.
  8. 8. Laminado de embalaje de papel reciclable según la reivindicación 6, caracterizado porquela lámina de barrera (3) está estirada.
  9. 9. Laminado de embalaje de papel reciclable según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porquela lámina de barrera (3) está conectada con una capa de sellado (7) en el lado alejado de la capa de papel (2).
  10. 10. Laminado de embalaje de papel reciclable según la reivindicación 9, caracterizado porquela capa de sellado (7) se compone de polietileno, si la capa de sustrato (4) se compone principalmente de polietileno, o la capa de sellado (7) se compone de polipropileno, si la capa de sustrato (4) se compone principalmente de polipropileno. I I . Laminado de embalaje de papel reciclable según la reivindicación 9 o 10, caracterizado porquela capa de sellado (7) está estirada.
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