ES3045368T3

ES3045368T3 - Laminated packaging material, method for manufacturing it and packaging containers comprising it

Info

Publication number: ES3045368T3
Application number: ES23186788T
Authority: ES
Inventors: Garriga Mariona Ribas; John Dahlqvist; Eric Alftren; Marlene Hellmalm; Gert Lindström; Catarina Klöfver; Dag Svärd; Anton Kjellander
Original assignee: Tetra Laval Holdings and Finance SA
Current assignee: Tetra Laval Holdings and Finance SA
Priority date: 2022-11-21
Filing date: 2023-07-20
Publication date: 2025-11-28
Anticipated expiration: 2043-07-20
Also published as: WO2024110075A1; EP4371754A1; AU2023384339A1; EP4371754C0; EP4371754B1; MX2025005866A; CN118056677A; JP2025537596A

Abstract

La presente invención se refiere a un material de envasado laminado (10) para el envasado de productos alimenticios sensibles al oxígeno y a un método para su fabricación. La invención también se refiere a envases que comprenden dicho material para el envasado de productos sensibles al oxígeno, como los productos alimenticios. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0003] Material de envasado laminado, método para su fabricación y recipientes de envasado que lo comprenden

[0004] CAMPO TÉCNICO

[0006] La presente invención se refiere a materiales de envasado laminados que comprenden una capa de masa de papel o cartón u otro material a base de celulosa y al menos una capa de barrera o parte de material barrera multicapa, y a recipientes de envasado que comprenden el material de envasado laminado, para el envasado de productos alimenticios líquidos, semilíquidos o viscosos, incluyendo el agua. La invención se refiere, además, a un método para fabricar el material de envasado laminado.

[0008] ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

[0010] Los recipientes de envasado del tipo de cartón de un único uso para producto alimenticio líquido se fabrican a menudo a partir de un laminado de envasado, basado en cartón o cartulina. Uno de estos envases de uso común se comercializa bajo la marca Tetra Brik® Aseptic y se emplea principalmente para el envasado aséptico de producto alimenticio líquido tales como leche, zumos de frutas, etc., que se comercializan para su almacenamiento a temperatura ambiente a largo plazo. El material de envasado en este envase conocido suele ser un laminado que comprende una capa central de papel, cartón u otro material a base de celulosa, y capas externas de termoplásticos estancas a los líquidos. Para que el recipiente de envasado sea estanco al gas, en particular al oxígeno, por ejemplo, para el envasado aséptico y el envasado de leche o zumo de frutas, el laminado de estos recipientes de envasado comprende normalmente al menos una capa adicional, con más frecuencia, una lámina de aluminio.

[0012] En el interior del laminado, es decir, el lado destinado a estar orientado hacia el contenido alimenticio llenado de un envase fabricado a partir del laminado, existe una capa más interna, aplicada sobre la lámina de aluminio, que puede estar compuesta por una o varias capas parciales, que comprenden polímeros termoplásticos termosellables, tales como polímeros adhesivos y/o poliolefinas. También en la parte exterior de la capa de masa, existen una capa exterior de polímero termosellable.

[0014] Por lo general, los envases se fabrican mediante modernas máquinas de envasado de alta velocidad que forman, llenan y sellan envases a partir de una banda o de piezas prefabricadas de material de envasado. Los envases pueden fabricarse reformando una banda de material de envasado laminado en un tubo, de forma que los dos bordes longitudinales de la banda se unan entre sí en una junta solapada soldando las capas de polímero termoplástico termosellable interno y más al exterior. El tubo se llena con el producto alimenticio líquido previsto y, a continuación, se divide en envases individuales mediante repetidos sellados transversales del tubo a una distancia predeterminada entre sí por debajo del nivel del contenido 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, mediante la formación de pliegues a lo largo de líneas de pliegue preparadas en el material de envasado.

[0016] La principal ventaja de este concepto de método de envasado continuo de formación de tubo, llenado y sellado es que la banda puede esterilizarse de forma continua justo antes de la formación del tubo, ofreciendo de esta forma la posibilidad de un método de envasado aséptico, es decir, un método en donde el contenido líquido que se va a llenar, así como el propio material de envasado, están reducidos de bacterias y el recipiente de envasado lleno se produce en condiciones limpias, de forma que el envase lleno pueda almacenarse durante mucho tiempo, incluso a temperatura ambiente, sin riesgo de crecimiento de microorganismos en el producto llenado. Otra ventaja importante del método de envasado de tipo Tetra Brik® es, tal como se ha indicado con anterioridad, es la posibilidad de envasado continuo a alta velocidad, lo que tiene un impacto considerable en la rentabilidad.

[0018] Los recipientes de envasado para producto alimenticio líquido sensibles, por ejemplo, leche o zumo, también pueden fabricarse a partir de láminas o piezas prefabricadas del material de envasado laminado de la invención. A partir de una pieza tubular del material laminado de envasado plegada en plano, los envases se fabrican, en primer lugar, construyendo la pieza tubular para formar una cápsula de envase tubular abierta, uno de cuyos extremos abiertos se cierra mediante el plegado y termosellado de los paneles de los extremos integrales. La cápsula contenedora así cerrada se llena con el producto alimenticio en cuestión, por ejemplo, zumo, a través de su extremo abierto, que se cierra a continuación mediante el plegado y termosellado de los correspondientes paneles finales integrales. Un ejemplo de envase fabricado a partir de láminas y tubos es el envase convencional denominado "gable-top". También existen envases de este tipo que tienen una tapa moldeada y/o un tapón de rosca de plástico.

[0020] Una capa de una hoja de aluminio en el laminado del envase proporciona propiedades de barrera a los gases bastante superiores a la mayoría de otros materiales de barrera a los gases. El laminado de envasado convencional a base de lámina de aluminio para el envasado aséptico de producto alimenticio líquido sigue siendo el material de envasado de líquidos más rentable y con menos emisiones de carbono, a su nivel de rendimiento, disponible actualmente en el mercado. Sin embargo, se está intentando sustituir la lámina de aluminio por materiales de barrera sin lámina de aluminio para reducir aún más la huella de carbono. Las barreras de lámina de aluminio para el envasado de producto alimenticio líquido en cartón suelen ser de 5 a 9 pm, siendo lo más habitual unas 6 pm.

[0021] Cualquier otro material que compita con los materiales a base de lámina de aluminio debe ser rentable en lo que respecta a las materias primas, tener propiedades comparables de conservación de los alimentos, una huella de carbono reducida y una complejidad comparativamente baja en la transformación de los materiales en un laminado de envasado acabado.

[0023] Entre los esfuerzos de desarrollo de materiales sin lámina de aluminio para envases de cartón de producto alimenticio líquido, también existe un incentivo general para desarrollar películas o láminas prefabricadas con funcionalidades de barrera altas y múltiples, que pueden sustituir al material barrera de lámina de aluminio en el material de envasado laminado convencional o combinar varias capas de barrera separadas en el material laminado y adaptarlo a los procesos convencionales de laminación y fabricación.

[0025] Estos envases laminados, “sin lámina” de aluminio pueden ser más sensibles a la tensión mecánica. Los envases y materiales a base de láminas de aluminio también pueden necesitar una solidez mecánica adicional, especialmente para la distribución y manipulación en condiciones climáticas e infraestructurales severas, o en relación con envases o formas de envase con geometrías más exigentes.

[0027] Ejemplos de estos materiales de barrera alternativos y más sostenibles desde el punto de vista medioambiental son los sustratos de papel con revestimiento de barrera obtenidos mediante revestimiento por dispersión acuosa y/o revestimiento por depósito de vapor sobre sustratos de papel fino. Los revestimientos de barrera aplicados como revestimientos de dispersión acuosa por vía húmeda o como revestimientos depositados por vapor son muy delgados, es decir, como mucho de unas pocas micras de grosor y, en este último caso, más bien en la escala de valores de 2 dígitos de nanómetros. Evidentemente, estos revestimientos tan delgados son vulnerables a las tensiones y deformaciones mecánicas y se benefician de una mayor protección mediante capas adyacentes. Además, estos revestimientos de barrera tan delgados no son tan fiables como una lámina metálica gruesa para evitar la migración o penetración de otras sustancias distintas del oxígeno. Por consiguiente, existe la necesidad de complementar dicho revestimiento de barrera con capas de polímero más sólidas en su interior en un material de envasado laminado, es decir, en la dirección hacia el producto envasado en un recipiente de envasado fabricado con el material de envasado.

[0028] Una publicación de patente anterior WO2011/003565A1 da a conocer un material de envasado laminado sin lámina de aluminio para envases de cartón de producto alimenticio líquido, que comprende un sustrato de papel recubierto por dispersión y posteriormente metalizado que funciona como material barrera y como material susceptible a la inducción, sustituyendo de este modo a una barrera tradicional de lámina de aluminio. Además, de la capa de masa de cartón rígido a la flexión, el laminado tiene así un material adicional de "barrera de papel".

[0030] Las publicaciones de patentes EP2257430A1 y US2011/278311A1 son ejemplos de película de envasado laminada para el envasado de producto alimenticio líquido.

[0032] La publicación de patente anterior WO2017/089508A1 da a conocer cómo pueden obtenerse propiedades de barrera mejoradas de manera similar a partir de un papel metalizado en un laminado de envasado similar basado en cartón, seleccionando un sustrato de papel que proporcione propiedades óptimas. Dicho sustrato de papel metalizado proporcionado no solamente mejora las propiedades de barrera, sino que también indica una mejor estabilidad de la capa metalizada a efectos de sellado por calor de inducción.

[0034] La publicación de patente WO2011/088854A1 da a conocer un material de envasado laminado diferente para envases de producto alimenticio líquido en forma de bolsas. Se basa en una capa masa de papel más delgada que está laminada para una lámina de aluminio para proporcionar, por ejemplo, propiedades de barrera a los gases y a la luz. Además, tiene una capa exterior de polímeros termoplásticos, incluyendo una película de polietileno prefabricada en la parte de la capa interna de polímero, para mejorar su solidez mecánica.

[0036] Aunque se observa un gran potencial en los materiales de envasado laminados de barrera a base de papel para sustituir a los laminados de envasado a base de lámina de aluminio para el envasado de cartón de producto alimenticio líquido y húmedo, por ejemplo, en lo que respecta al aumento de la reciclabilidad y la sostenibilidad medioambiental de los materiales utilizados, existe la necesidad de mejorar aún más dichos materiales de envasado laminados y otros similares, que tienen materiales de barrera más delicados y sensibles que el lámina de aluminio metálico, significativamente más grueso, utilizado de manera convencional.

[0038] También existe la necesidad de proporcionar un material mejorado a base de papel laminado para envases de tipo bolsa y otros formatos exigentes de envases laminados de cartón para productos alimenticios líquidos, semilíquidos y viscosos, en los que los materiales y la lámina metálica de barrera están expuestos a tensiones y deformaciones considerables porque carecen de la suficiente estabilidad dimensional en comparación con los envases convencionales de cartón para líquidos, cuboides y formados por pliegues.

[0040] DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

[0042] Es en consecuencia, un objeto de la invención proporcionar un material de envasado laminado mejorado que comprenda una capa de papel o cartón u otro material a base de celulosa y una capa de un material barrera al oxígeno, con el fin de envasar productos alimenticios líquidos sensibles al oxígeno, tales como productos alimenticios líquidos, semilíquidos o viscosos.

[0043] Otro objeto es proporcionar un material de envasado laminado sin lámina de aluminio para productos alimenticios líquidos, semilíquidos y viscosos, que en lugar de lámina de aluminio comprendan revestimientos de materiales más delgados y sensibles, al tiempo que se mantienen las buenas propiedades de barrera a los gases y de otro tipo, así como la buena solidez mecánica de los envases fabricados con el material de envasado, sin menoscabo de su capacidad de apertura, de manera que el consumidor pueda acceder con facilidad al producto alimenticio envasado. Otro objeto es proporcionar un material de envasado laminado a base de papel o cartón, en comparación con los materiales de barrera a base de lámina de aluminio, capaz de proporcionar buenas propiedades de barrera a los gases y al vapor de agua, así como de tener una mayor proporción de materiales reciclables y renovables (es decir, a base de plantas), con el fin de fabricar envases de fácil apertura para el almacenamiento aséptico a largo plazo de un producto alimenticio líquido.

[0044] Otro objeto específico es proporcionar un material de envasado laminado a base de papel mejorado para envases de tipo bolsa, que tenga buenas propiedades de barrera y buena integridad y resistencia de sellado térmico, cumpliendo de este modo los requisitos de almacenamiento a largo plazo de productos alimenticios líquidos en condiciones ambientales, pero que se pueda abrir para uso del consumidor.

[0045] Estos objetos son alcanzables según la presente invención mediante el material de envasado laminado y mediante recipientes de envasado obtenido a partir del material de envasado laminado, según se define en las reivindicaciones adjuntas.

[0046] SUMARIO DE LA INVENCIÓN

[0047] Según un primer aspecto de la invención, se proporciona un material de envasado laminado para el envasado de productos alimenticios líquidos, semilíquidos o viscosos, que comprende una capa de masa de papel, cartón u otro material a base de celulosa, una primera capa más externa, termosellable y estanca a los líquidos que comprende un polímero termoplástico, una capa de barrera o parte multicapa de barrera, que comprende al menos un material barrera a los gases y está dispuesta en el lado interno opuesto de la capa de masa, y una segunda capa más interna termosellable y estanca a los líquidos, en el lado interno de la capa de barrera o de la parte multicapa de barrera, estando la segunda capa termosellable, más interna y estanca a los líquidos, orientada hacia el interior de un recipiente de envasado que se formará a partir del material de envase, siendo la segunda capa termosellable, más interna y estanca a los líquidos, una película de polietileno prefabricada, siendo una película moldeada y orientada biaxialmente que comprende desde el 60 al 100 % de polietileno lineal de baja densidad, LLDPE, teniendo, además, la película de polietileno prefabricada:

[0048] - un espesor total de 15 a 25 pm,

[0049] - un Módulo Elástico de al menos 400 MPa en el sentido máquina, MD, y de al menos 500 MPa en el sentido transversal, CD, medido según la norma ASTM D 882-02 (2018) con una velocidad de deformación inicial de 0,1 mm/(mm*min) a una velocidad de cabeza de pistón de 10 mm/min,

[0050] - una resistencia a la tracción superior a 40 MPa, por ejemplo, superior a 50 MPa, en el MD y superior a 100 en el CD, medida según la norma ASTM D638M-14 (2017) a una velocidad de cabeza de pistón de 200 mm/min, - un alargamiento a la rotura inferior al 350 % en el MD e inferior al 100 % en el CD, medido mediante la norma ASTM D638M-14 (2017) a una velocidad de cabeza de pistón de 200 mm/min,

[0051] - una temperatura de iniciación del sellado, SIT, de 80 a 100 grados C, determinada por la norma ASTM F1921 (2018) a 2N,

[0052] - una fuerza máxima de adherencia en caliente superior a 7 N, según la norma ASTM F1921 (2018), y

[0053] - una resistencia a la perforación igual o superior a 10 N, medida según la norma ASTM F1306-16 (2016) y a una velocidad de la cabeza de pistón de 500 mm/min.

[0054] La película de polietileno prefabricada puede tener una capa central que comprenda más de un 60% en peso de m-LLDPE, una primera capa de “piel” en un lado de la capa central, que también comprenda m-LLDPE y, además, esté adaptada para el sellado térmico de la película, que los polímeros de polietileno de la capa central, y de manera opcional la película de polietileno prefabricada tenga una segunda capa superficial en el otro lado de la capa central. El material de envasado laminado así definido, según la presente invención, está especialmente bien adaptado para el envasado de cartón de líquidos en circunstancias severas, tal como cuando se debe confiar en revestimientos de barrera a los gases delgados y delicados para el rendimiento de barrera al oxígeno, en lugar de la tradicional lámina de aluminio. En general, también mejora de manera significativa la integridad del envase y el rendimiento de barrera, de modo que satisface especialmente bien las necesidades de formatos de envase más exigentes. Un ejemplo de este tipo de formato de envase más exigente son los envases de tipo bolsa para líquidos, que carecen de la estabilidad dimensional que ofrece una capa más gruesa de cartón, es decir, que comprenden solamente un papel delgado como capa de masa o central, que no tiene propiedades inherentes de rigidez a la flexión, o las tiene muy bajas. Otro ejemplo de formato de envase exigente son los envases con un volumen superior a 1 litro, tales como los envases de 2 litros o de medio galón. Otros formatos de envase exigentes pueden ser las formas de envase plegadas que implican puntos de plegado más severos con más tensión. Los envases de tipo bolsa y los envases de este tipo, grandes o con varios pliegues y llenos de líquido, están naturalmente expuestos a una mayor fuerza y tensión en la manipulación y distribución, ya que el contenido alimenticio o el líquido que fluye se desplaza independientemente del propio envase al ser transportado, levantado, descargado y desplazado.

[0056] Sin embargo, conviene señalar que la inclusión de películas prefabricadas en los laminados de envases de cartón para líquidos conlleva problemas con la capacidad de apertura de los envases formados, simplemente haciendo que el material laminado sea demasiado fuerte desde el punto de vista de la capacidad de apertura, ya sea con orificios laminados precortados para pajitas de beber o con tapones de rosca y otros dispositivos de apertura o con perforaciones de rasgado y similares. En el material de envasado laminado de la invención, las propiedades de integridad del envase y de protección de los materiales de barrera sensibles, así como la capacidad de apertura de los envases, se han mejorado más allá de las expectativas y no solamente se han optimizado y equilibrado entre sí para proporcionar un compromiso aceptable. La mejora consolidada de estas propiedades contradictorias en los envases de cartón para líquidos, ha supuesto un gran avance en el progreso y desarrollo de estos materiales de envasado laminados hacia materiales de envasado sostenibles y duraderos para el envasado aséptico y a largo plazo de un producto alimenticio líquido.

[0058] La película de polietileno prefabricada puede laminarse a la capa de barrera o a la parte multicapa de barrera mediante una segunda capa de unión de un polímero termoplástico, para proporcionar una mayor solidez mecánica y propiedades protectoras a la estructura laminada completa del material de envasado.

[0060] Un ejemplo de los materiales de envasado laminados "sin lámina" descritos con anterioridad, con los que se confía en revestimientos de barrera delgados y delicados a los gases, es un material en donde la parte multicapa de barrera comprende un sustrato de papel que tiene al menos un revestimiento de un material barrera a los gases aplicado sobre el mismo a una distancia de 2 a 5000 nm (5 pm). Este material de envasado laminado sin lámina proporciona un material de envasado más sostenible y reciclable desde el punto de vista medioambiental.

[0062] En general, el uso de un sustrato de papel recubierto de barrera, en lugar de una lámina de aluminio, en dichos materiales laminados y envases, proporciona una mayor proporción de contenido de fibra, que es a la vez de origen renovable, es decir, no fósil, y posible de redispersar y reciclar a pulpa, para el uso posterior de los materiales antiguos en la creación de nuevos productos, tal como requiere una economía circular de materiales de fibra.

[0064] Según un segundo aspecto de la invención, se proporciona un método para la fabricación del material de envasado laminado del primer aspecto, que comprende las etapas, en cualquier orden, de laminar una banda continua de una capa de masa de papel, cartón u otro material a base de celulosa a la cara exterior de una banda continua de una capa de barrera o parte multicapa de barrera que comprende al menos un material de barrera a los gases, laminación de una banda continua de una película de polietileno interior prefabricada definida como en el primer aspecto, como una segunda capa más interior termosellable, estanca a líquidos, al otro lado interior de la banda de la capa de barrera o parte multicapa de barrera, por ejemplo, mediante laminación por extrusión fundida, con una segunda capa de unión interyacente de un polímero de unión, y revestimiento por extrusión de una primera capa exterior estanca a líquidos y termosellable en el lado más exterior de la capa de masa.

[0066] Según un tercer aspecto de la invención, se proporciona también un recipiente de envasado para el envasado de productos alimenticios líquidos, semilíquidos o viscosos, que comprende el material de envasado laminado del primer aspecto. El recipiente de envasado está fabricado al menos en parte con el material de envasado laminado, y según otra forma de realización está fabricado en su totalidad con el material de envasado laminado. El recipiente de envasado formado a partir del material de envasado laminado puede sellarse parcialmente, llenarse con un producto alimenticio líquido o semilíquido y sellarse posteriormente, sellando el material de envasado a sí mismo, de manera opcional en combinación con una abertura de plástico o parte superior del envase.

[0068] DESCRIPCIÓN DETALLADA

[0070] Con el término "almacenamiento a largo plazo", en relación con la presente invención, se quiere expresar que el recipiente de envasado debe ser capaz de preservar las cualidades del producto alimenticio envasado, es decir, el valor nutricional, la seguridad higiénica y el sabor, en condiciones ambientales durante al menos 1 o 2 meses, por ejemplo, al menos 3 meses, preferiblemente más tiempo, por ejemplo 6 meses, por ejemplo 12 meses, o más.

[0071] El término "aséptico" en relación con un material de envasado y un recipiente de envasado se refiere a condiciones en las que los microorganismos son eliminados, inactivados o muertos. Ejemplos de microorganismos son las bacterias y las esporas. Por lo general, se utiliza un proceso aséptico cuando un producto se envasa asépticamente en un recipiente de envasado. Para que las condiciones asépticas continuadas se mantengan durante la vida útil del envase, las propiedades de integridad del envase son, por supuesto, muy importantes. Para la conservación a largo plazo de un producto alimenticio envasado, puede ser importante, además, que el envase tenga propiedades de barrera frente a gases y vapores, tales como, por ejemplo, frente al gas oxígeno, y para mantener intactos su sabor original y su valor nutritivo, tal como por ejemplo, su contenido en vitamina C.

[0073] Con el término "capa de masa" se entiende normalmente la capa más gruesa o la capa que contiene más material en un laminado multicapa, es decir, la capa que más contribuye a las propiedades mecánicas y a la estabilidad dimensional del laminado y a la estabilidad estructural de los envases plegados a partir del laminado, tal como un papel grueso, cartón o cartulina. También puede referirse a una capa que proporciona una mayor distancia de grosor en una estructura de tipo sándwich, que además interactúa con capas de revestimiento estabilizadoras, que tienen un módulo de Young más alto, a cada lado de la capa de masa, para lograr suficientes propiedades mecánicas, tal como la rigidez a la flexión, para lograr la estabilidad estructural de los recipientes de envases formados.

[0075] El término LLDPE abarca todos los polietilenos lineales de baja densidad, incluyendo el "ZN-LLDPE" polimerizado mediante catalizadores del tipo Ziegler-Natta, así como el "m-LLDPE" polimerizado mediante catalizadores de la denominada "geometría restringida", o catalizadores "de sitio único", tales como los catalizadores de tipo "metaloceno", y otros polietilenos lineales de baja densidad.

[0077] El término "recubrimiento por dispersión" se refiere, en este documento, a una técnica de recubrimiento en la que una dispersión, suspensión, emulsión o solución acuosa o prácticamente acuosa de un polímero se aplica a la superficie de una capa de sustrato, normalmente en forma de una banda continua, para formar una película sólida prácticamente no porosa después del secado. El término "dispersión" abarca, por tanto, también cualquier solución, suspensión, emulsión o disolución, o sus mezclas, que serían capaces de proporcionar un revestimiento de este tipo tras el secado. Los alcoholes polivinílicos (PVOH, PVAL) son polímeros típicos adecuados para el recubrimiento por dispersión, pero en la práctica pueden ser más bien soluciones poliméricas o mezclas de PVOH disperso y disuelto, por ejemplo, con altos grados de saponificación. La capa de barrera recubierta por dispersión se forma mediante técnicas de recubrimiento por dispersión, también denominadas técnicas de "recubrimiento de película líquida". Las dispersiones acuosas pueden comprender partículas poliméricas delgadas y ser un látex.

[0079] Los gramajes de papeles se determinaron según el método de ensayo oficial de la norma ISO 536:2019 mediante la unidad g/m2, mientras que el espesor y la densidad se determinaron según la norma ISO 534:2011, mediante las unidades pm (m) y kg/m3, respectivamente.

[0081] Las mediciones del espesor de las capas poliméricas recubiertas sobre papel pueden medirse y estimarse tomando muestras de sección troceadas de la estructura y estudiándolas en un microscopio SEM. El corte puede realizarse utilizando, por ejemplo, un criomicrótomo.

[0083] Con el término "integridad del envase", se entiende por lo general la estanqueidad del envase, es decir, la resistencia a las fugas o a la rotura de un recipiente de envasado. El término abarca la resistencia del envase a la intrusión de microbios, tales como bacterias, suciedad y otras sustancias, que pueden deteriorar el producto alimenticio envasado y acortar la vida útil prevista del envase.

[0085] Una contribución principal a la integridad de un envase a partir de un material de envasado laminado la proporciona una buena adherencia interna entre las capas adyacentes del material laminado. Otra contribución proviene de la resistencia del material a los defectos, tales como perforaciones y similares dentro de cada capa de material en sí mismo, y otra contribución proviene de la resistencia de las juntas de sellado, por las que el material se sella entre sí en la formación de un recipiente de envasado. En cuanto al material de envasado laminado en sí, la propiedad de integridad se centra principalmente en la adhesión de las capas laminadas respectivas a sus capas adyacentes y en la capacidad de soportar cargas térmicas y mecánicas, por ejemplo, durante el plegado y el sellado, sin fracturas ni adelgazamiento importante de los grosores del material. En cuanto al sellado de los envases, la integridad se centra principalmente en la calidad de las juntas de sellado, que se garantiza mediante operaciones de sellado sólidas y que funcionen de manera correcta en las máquinas de llenado, lo que a su vez se garantiza mediante propiedades de termosellado adecuadamente adaptadas del material de envasado laminado.

[0087] El término "alimento líquido o semilíquido" se refiere por lo general a los productos alimenticios que tienen un contenido fluido que, de manera opcional, puede contener trozos de alimentos. El término alimento líquido incluye el agua. Los productos lácteos y la leche, las bebidas a base de soja, arroz, cereales y semillas, los zumos, el néctar, las bebidas sin gas, el agua, el agua aromatizada, las bebidas energéticas, las bebidas para deportistas, las bebidas de café o té, el agua de coco, el vino, las sopas, los jalapeños, los tomates, las salsas (tal como la salsa para pasta) y el aceite de oliva son algunos ejemplos no limitativos de productos alimenticios contemplados.

[0089] De esta manera, el material de envasado laminado de la presente invención comprende una capa de masa de papel o cartulina u otro material a base de celulosa y tiene una capa de barrera o una parte de barrera multicapa laminada entre la capa de masa y la segunda capa más interna hermética a los líquidos y termosellable, que debe dirigirse al interior de un recipiente formado a partir del material de envasado laminado.

[0091] Una capa de masa de papel o cartulina adecuada puede tener un grosor de aproximadamente 100 pm hasta aproximadamente 650 pm, y un peso superficial de aproximadamente 100 a 520 g/m2, preferentemente de aproximadamente 150 a aproximadamente 300 g/m2, y puede ser un papel o cartulina convencional de calidad de envasado adecuada. La finalidad de la capa de masa en los materiales de envasado laminados de la presente invención es proporcionar estabilidad dimensional, rigidez y solidez a los recipientes de envasado, por ejemplo, para su uso en condiciones húmedas y mojadas y/o para el almacenamiento de líquidos y productos alimenticios húmedos (pesados). Una rigidez a la flexión adecuada es de 80 mN.

[0093] Para el envasado aséptico de bajo coste y a largo plazo de producto alimenticio líquido, puede utilizarse un laminado de envasado más delgado, que tenga una capa central de papel más fina. Los envases fabricados con estos laminados de envasado no se doblan, sino que se forman en bolsas flexibles en forma de almohada. Un papel adecuado para estas bolsas puede tener un peso superficial comprendido de entre 50 y 140 g/m2, preferiblemente de entre 70 y 120 g/m2, y más preferiblemente de entre 70 y 110 g/m2. Por encima de 150 g/m2, la rigidez a la flexión suele ser demasiado elevada para las bolsas.

[0095] La capa de barrera o la parte multicapa de barrera puede laminarse a la capa de masa mediante una primera capa de unión de uno o más polímeros, tales como polímeros termoplásticos, por ejemplo, poliolefinas.

[0097] La capa de barrera o parte de barrera multicapa puede, por tanto, estar unida a la capa de masa mediante un polímero adhesivo intermedio o aglutinante, o mediante un polímero termoplástico como la primera capa de unión. Según una forma de realización, la primera capa de unión es una capa de poliolefina, tal como una capa de un homopolímero, copolímero o mezcla de poliolefina a base de polietileno, que incluye en su mayoría unidades de monómero de etileno.

[0098] La primera capa de unión puede unir la capa de masa a la capa de barrera o a la parte de barrera multicapa, mediante un laminado por extrusión de masa fundida de la primera capa de polímero de unión entre una banda de la capa de masa y una banda del material o materiales de barrera, y presionando de manera simultánea los tres materiales entre sí mientras se envían como una banda laminada a través de un rodillo de laminación, proporcionando de este modo una estructura laminada por laminación por extrusión. Dicha laminación por extrusión de masa fundida es adecuada para la mayoría de las opciones de capas de barrera o partes de barrera multicapa, de forma que sea posible obtener y mantener una adhesión suficiente entre las capas de material unidas.

[0100] En otra forma de realización, en la que una parte de barrera multicapa es un sustrato a base de celulosa con revestimiento de barrera, los materiales de barrera a base de papel o celulosa se pueden unir a la capa de masa mediante la aplicación por vía húmeda de una composición de dispersión acuosa, que comprende un aglutinante de polímero adhesivo, sobre una de las superficies de la banda que se va a laminar y presionando las dos bandas entre sí mientras se envían a través de un rodillo de laminación, proporcionando de este modo una estructura laminada por laminación por vía húmeda. La humedad de la composición adhesiva acuosa se absorbe en la red fibrosa de celulosa de las dos capas de papel y se evapora de manera parcial en el transcurso del tiempo, durante los procesos de laminación posteriores. Por lo tanto, no es necesario una etapa de secado forzado. El aglutinante polimérico adhesivo puede seleccionarse de entre el grupo formado por polímeros y copolímeros acrílicos, derivados del almidón, celulosa y polisacáridos, polímeros y copolímeros de acetato de vinilo y alcohol vinílico. Para obtener el mejor perfil medioambiental y de sostenibilidad posible, en este caso, se prefieren los aglutinantes adhesivos de origen vegetal o no fósil como primera capa de unión.

[0102] En una forma de realización, un sustrato de papel revestido de barrera puede laminarse con la capa de material de masa mediante 0,5 a 5 g/m2 de una composición de unión interyacente que comprende un aglutinante seleccionado del grupo formado por polímeros y copolímeros acrílicos, almidón, derivados del almidón, derivados de la celulosa, polímeros y copolímeros de acetato de vinilo, copolímeros de alcohol vinílico y copolímeros de látex estireno-acrílico o de látex estireno-butadieno. Una cantidad tan baja de una composición de unión interyacente es posible aplicarla mediante dispersión acuosa o recubrimiento de solución de un aglutinante polimérico y no es posible aplicarla mediante recubrimiento por extrusión o laminación por extrusión de una masa fundida polimérica para lograr una unión fundida suficiente. Puesto que las superficies de las capas a unir son ambas de celulosa, dicha laminación húmeda se realiza mediante la absorción del medio acuoso en las respectivas capas de celulosa, y por tanto, la formación de una capa de unión delgada y seca en la interfaz entre las dos capas.

[0104] Por lo tanto, la laminación de la capa de masa con la capa de barrera o la parte de barrera multicapa puede realizarse aplicando por vía húmeda una dispersión acuosa de una composición adhesiva que comprende un aglutinante de polímero adhesivo sobre la banda de la capa de masa o sobre la banda de la capa de barrera o la parte de barrera multicapa en una cantidad comprendida de entre 1 a 5 g/m2 de peso en seco, y presionando las dos bandas entre sí mientras avanzan a través de un rodillo de laminación, sin secado forzado.

[0106] Las capas exteriores y más internas de polímeros termoplásticos estancas a los líquidos y las capas de laminación en el interior de la estructura laminada no añaden normalmente propiedades de barrera reconocibles a las moléculas de gas o moléculas pequeñas que migran. Su finalidad es proporcionar una barrera directa para que el agua u otros líquidos no penetren a través del material de masa a base de celulosa y otras capas sensibles, y actuar como una barrera aséptica, manteniendo la integridad del envase para proteger el contenido envasado dentro del envase. Las capas de barrera líquida también evitan que el vapor de agua migre a la celulosa hasta humedecerla, pero no son capaces de mantener el contenido de humedad de la estructura laminada en cero o en el nivel bajo del papel "seco" (que está alrededor del 7 al 8 % en un entorno a temperatura ambiente, es decir, a 23 grados C y 50 % de humedad relativa, HR). El contenido de humedad en el material de cartón laminado de un envase lleno de líquido suele ser bastante alto y se produce migración a través del material, a menos que se incluya una barrera adicional de vapor de agua, tal como una lámina de aluminio, una capa de metalización depositada por vapor, otro revestimiento depositado por vapor, una capa de material inorgánico u otra capa de material polimérico.

[0108] Los termoplásticos adecuados para la capa estanca al líquido más exterior son poliolefinas tales como homopolímeros o copolímeros de polietileno y polipropileno, preferiblemente polietilenos y más preferiblemente polietilenos seleccionados de entre el grupo constituido por polietileno de baja densidad (LDPE), LDPE lineal (LLDPE), polietilenos metalocénicos de catalizador de sitio único (m-LLDPE) y mezclas o copolímeros de los mismos. Según una forma de realización, la capa más externa estanca a los líquidos es un LDPE.

[0110] La capa más externa, estanca a los líquidos, de un polímero puede aplicarse a la capa de masa a una densidad de 5 a 15 g/m2, por ejemplo, de 8 a 15 g/m2.

[0112] Los mismos materiales termoplásticos a base de poliolefina, adecuados en la capa más externa, en particular los polietilenos, también son adecuados en las capas de unión en el interior del material laminado, es decir, entre una capa de masa o central, tal como papel o cartulina, y otra capa de barrera o película u lámina de barrera multicapa. En una forma de realización, la primera capa de unión puede ser una capa de polietileno más simple o convencional, tal como una capa de polietileno de baja densidad (LDPE). En otra forma de realización, la capa de unión interior entre la capa de masa y la capa de barrera puede tener una configuración de tres capas parciales, de las cuales la capa central es un polietileno lineal y las capas laterales son LDPE. De esta manera, las tres capas se laminan por co extrusión entre las capas de masa y de barrera, y la capa central es preferiblemente un mLLDPE polimerizado con metaloceno, mientras que las capas laterales son de LDPE.

[0114] La película de polietileno prefabricada, que constituye la segunda capa más interna, estanca a los líquidos y termosellable, puede laminarse a la capa de barrera o a la parte multicapa de barrera mediante una segunda capa de unión de un polímero termoplástico, tal como una poliolefina, como el polietileno o un copolímero de co-injerto o de base polietilénica con grupos funcionales para la unión adhesiva a las capas adyacentes en el laminado.

[0116] Las capas de unión primera y segunda adecuadas o las capas de unión adicionales en el interior del material laminado, tal como, por ejemplo, entre la capa de masa o central y el sustrato de papel recubierto de barrera, o entre la película de polietileno prefabricada y la capa o capas de barrera, pueden ser también los denominados polímeros termoplásticos adhesivos, tales como las poliolefinas adhesivas, que se basan en copolímeros de LDPE o LLDPE o en copolímeros de injerto con un grupo funcional que contiene unidades monoméricas, tales como grupos funcionales carboxílicos o glicidílicos, por ejemplo, monómeros de ácido (met)acrílico o monómeros de anhídrido maleico (MAH) (es decir, copolímero de ácido etileno acrílico (EAA) o copolímero de etileno metacrilato (EMAA)), por ejemplo, monómeros de ácido (met)acrílico o monómeros de anhídrido maleico (MAH), (es decir, copolímero de ácido etileno acrílico (EAA) o copolímero de ácido etileno metacrílico (EMAA)), copolímero de etileno-glicidil(met)acrilato (EG(M)A) o polietileno injertado con MAH (MAH-g-PE). Otros ejemplos de dichos polímeros adhesivos son los denominados ionómeros o polímeros ionómeros. De manera preferible, la poliolefina adhesiva es un copolímero de ácido etileno acrílico (EAA) o un copolímero de ácido etileno metacrílico (EMAA).

[0118] En una forma de realización alternativa, la película de polietileno prefabricada puede laminarse a una capa de barrera o a una parte de barrera multicapa mediante la denominada laminación sin disolventes, empleando capas muy delgadas de adhesivos curables. Los ejemplos de dichos adhesivos curables pueden basarse en composiciones de aglutinantes de poliéter, poliéster, acrílico o poliuretano. Pueden aplicarse como imprimaciones sobre una película de polímero o sustrato a laminar. El curado de la composición adhesiva así aplicada puede inducirse por diversos métodos, tales como la humedad del entorno o la energía del calor o la irradiación.

[0120] En una forma de realización, el material de envasado laminado comprende una capa de masa de cartulina con un gramaje de 100 a 520 g/m2, por ejemplo, de 150 a 300 g/m2, y una parte multicapa de barrera, en donde la parte multicapa de barrera comprende un sustrato de papel que tiene al menos un revestimiento de un material barrera a los gases aplicado sobre el mismo desde 2 a 5000 nm (0,002 a 5 pm), para proporcionar un material de envasado más sostenible y reciclable desde el punto de vista medioambiental.

[0122] En otra forma de realización, combinable con las anteriormente mencionadas, la película de polietileno prefabricada se lamina a la capa de barrera de la parte de barrera multicapa mediante laminación por extrusión en fusión con una película de co-extrusión interyacente de un polímero adhesivo orientada hacia la capa de barrera y una capa de polímero de polietileno de baja densidad orientada hacia la película de polietileno prefabricada. De manera preferible, la segunda capa de unión coextrusionada por fusión está formada por una capa de "unión" de ácido etileno acrílico, EAA, y una capa más gruesa de polietileno de baja densidad (LDPE). La capa de unión de EAA puede aplicarse, por ejemplo, en una cantidad de 3 a 6 g/m2, y la capa de unión de LDPE puede aplicarse en una cantidad de 10 a 20 g/m2.

[0123] En un sustrato de papel revestido de barrera a los gases, para un material de barrera a los gases en un material de envasado laminado de la invención, la superficie de la cara superior del sustrato de papel delgado tiene al menos un revestimiento de al menos un material de barrera a los gases con un espesor total de revestimiento de 2 a 5000 nm (5 pm), tal como de 2 a 4000 nm (4 pm). Estos revestimientos tan delgados no producen rechazo ni residuos cuando los materiales de envasado laminados utilizados, que comprenden dichos revestimientos, se reciclan en flujos convencionales de reciclado de fibra de celulosa y no requieren mucho material en relación con el beneficio que proporcionan.

[0125] El sustrato de papel es relativamente fino, por ejemplo, con un gramaje de 30 a 75 g/m2 y con propiedades adecuadas para llevar revestimientos delgados de barrera a los gases y otros revestimientos de barrera. Para que el revestimiento de barrera sea de buena calidad, es necesario que la cara superior que se va a revestir sea muy lisa, es decir, que la rugosidad de la superficie sea baja. Lo que antecede puede conseguirse mediante el propio papel o mediante el recubrimiento de base y/o la impregnación del sustrato de papel. Además, un sustrato de papel puede beneficiarse de tener una densidad alta, tal como 900 kg/m3 o superior.

[0127] El al menos un recubrimiento de barrera a los gases puede formarse mediante el recubrimiento y posterior secado de una dispersión o solución de una composición acuosa de al menos un material de barrera a los gases. El revestimiento de barrera a los gases así aplicado forma una capa continua e ininterrumpida de material de barrera a los gases sobre la superficie del sustrato de papel. Lo que antecede puede facilitarse mediante un sustrato de papel que esté impregnado o recubierto de base con una composición de material polimérico de impregnación o recubrimiento de base. El sustrato de papel impregnado o revestido de base puede tener una superficie más lisa y/o más densa de modo que un revestimiento de barrera a los gases aplicado posteriormente pueda aplicarse a muy bajo espesor pero aún con una alta calidad del revestimiento, para obtener una superficie y espesor uniformes así como presentar una homogeneidad en la totalidad de su espesor y extensión lateral de la capa de revestimiento continua.

[0129] Según una forma de realización, la superficie superior del sustrato de papel puede recubrirse hasta un espesor de recubrimiento en seco de 100 a 5000 nm (de 0,1 a 5 pm), por ejemplo de 100 a 4000 nm (de 0,1 a 4 pm), por ejemplo de 300 a 3500 nm (de 0,3 a 3,5 pm), por ejemplo de 300 a 2500 nm (de 0,3 a 2,5 pm), con un material de barrera a los gases que comprenda un polímero.

[0131] El material de barrera a los gases puede comprender un polímero seleccionado de entre el grupo constituido en polímeros o copolímeros de alcohol vinílico, tales como alcohol polivinílico, PVOH, o alcohol vinílico de etileno, EVOH, y polisacáridos o derivados de polisacáridos. Los polisacáridos o derivados de polisacáridos adecuados pueden seleccionarse de entre el grupo constituido en almidón, derivados del almidón, quitosano, derivados de quitosano, celulosa, derivados de celulosa y compuestos derivados de lignocelulosa. En una forma de realización, el polímero es de origen renovable (es decir, no fósil).

[0133] En una forma de realización más específica, el material de barrera a los gases puede comprender un polímero seleccionado de entre el grupo constituido por polímeros y copolímeros de alcohol vinílico, tales como de entre el grupo constituido en alcohol polivinílico, PVOH, y alcohol vinílico de etileno, EVOH, almidón y derivados del almidón, xilano, derivados del xilano, celulosa nanofibrilar / celulosa microfibrilar, NFC/MFC, celulosa nanocristalina, NNC, y mezclas de dos o más de los mismos.

[0135] Según otra forma de realización, el material barrera a los gases puede ser una poliamida o poliéster dispersable en agua, o cloruro de polivinilideno. De manera preferible, dichas poliamidas, poliésteres o cloruro de polivinilideno dispersables en agua son de base biológica y/o son capaces de proporcionar propiedades de barrera al oxígeno gaseoso con una cantidad muy baja de recubrimiento, es decir, un recubrimiento muy delgado, tal como por debajo de 1 g/m2 o por debajo de 1,5 pm, siendo el objetivo proporcionar un material barrera a los gases que sea reciclable en los flujos de reciclado de fibra de celulosa sin dejar cantidades no deseadas de material de desecho, es decir, el denominado "rechazo".

[0137] Estos recubrimientos delgados se obtienen mediante revestimiento por dispersión o solución de un material de barrera a los gases incluido en una composición acuosa de barrera a los gases y posterior secado, y no pueden aplicarse en los espesores de recubrimiento delgados mediante ningún método alternativo, tal como el recubrimiento por extrusión. Los polímeros y las sustancias pueden aplicarse como soluciones o dispersiones en disolventes orgánicos distintos del agua, pero dichos métodos no suelen ser pertinentes para el suministro de materiales de envasado sostenibles desde el punto de vista medioambiental para el futuro.

[0139] En una forma de realización preferida, se aplica un revestimiento de 0,5 a 3,5 g/m2, por ejemplo, de 1 a 3 g/m2, de PVOH en la superficie superior del sustrato de papel.

[0141] Además, cuando el recubrimiento de material barrera a los gases se forma recubriendo y secando posteriormente una dispersión o solución de una composición de barrera a los gases, puede comprender, además, un compuesto laminar, tal como una arcilla laminar nanodimensional, talco o CaCO3.

[0143] Un polímero para impregnación o revestimiento de base puede seleccionarse de entre almidón, derivados de almidón, carboximetilcelulosa, CMC, u otros éteres de celulosa, y aplicarse en una cantidad de 0,5 a 4 g/m2, tal como desde 0,5 a 3 g/m2, tal como desde 0,5 a 2 g/m2, tal como desde 0,5 a 1,5 g/m2, de peso en seco. El revestimiento de barrera a los gases puede aplicarse posteriormente sobre la cara superior del papel impregnado o revestido de base como un revestimiento continuo e ininterrumpido con un espesor total de 2 a 4000 nm (4 mm), por ejemplo, de 2 a 3000 nm (3 mm).

[0145] El sustrato de papel recubierto de barrera a los gases puede tener, en su superficie superior, un recubrimiento adicional por depósito de vapor de un material barrera a los gases seleccionado de entre metales, óxidos metálicos, óxidos inorgánicos y recubrimientos amorfos de carbono de tipo diamante. El revestimiento de depósito de vapor puede seleccionarse más específicamente de entre el grupo formado por un revestimiento de metalización de aluminio y óxido de aluminio, AlOx. De manera preferente, se trata de un revestimiento de metalización de aluminio.

[0147] El sustrato de papel revestido al que se ha aplicado un revestimiento de material barrera a los gases puede revestirse posteriormente con un revestimiento de depósito de vapor con un espesor de 2 a 200 nm, por ejemplo, de 2 a 150 nm, por ejemplo, de 2 a 100 nm, por ejemplo, de 5 a 80 nm, por ejemplo, de 5 a 50 nm, por ejemplo, de 2 a 45 nm.

[0148] Puede proporcionarse, además, un sustrato de papel revestido, en donde la cara posterior del sustrato de papel también está revestida y/o impregnada con al menos un revestimiento de al menos un material barrera a los gases tal como se define en cualquiera de las formas de realización anteriores.

[0150] El revestimiento de barrera depositado por vapor sobre la superficie superior del sustrato de papel se aplica mediante un depósito de vapor físico (PVD) o un depósito de vapor químico (CVD), por ejemplo, mediante un depósito de vapor químico mejorado por plasma (PECVD).

[0152] Por lo general, por debajo de 5 nm las propiedades de barrera pueden ser demasiado bajas para ser útiles y por encima de 200 nm, por ejemplo, por encima de 100 nm, por ejemplo, por encima de 50 nm, dependiendo del tipo de recubrimiento por depósito de vapor, el recubrimiento de barrera puede ser menos flexible y, por lo tanto, más propenso a agrietarse cuando se aplica sobre un sustrato flexible y también podría tener un coste superior.

[0154] Otros ejemplos de recubrimientos por depósito de vapor son los recubrimientos de óxido de aluminio (AlOx, AI2O3) y óxido de silicio (SiOx). Por lo general, los revestimientos de PVD de dichos óxidos pueden ser menos adecuados para su incorporación en materiales de envasado por laminación, mientras que las capas metalizadas tales como las que se realizan por PVD son muy adecuadas en laminados de envasado flexible.

[0156] Normalmente, una capa metalizada de aluminio tiene intrínsecamente una fina parte de superficie formada por un óxido de aluminio debido a la naturaleza del proceso de recubrimiento metalizado utilizado.

[0158] La finalidad de un revestimiento de aluminio metalizado o de un revestimiento de óxido de aluminio puede ser añadir propiedades de barrera al oxígeno. La finalidad puede ser, de manera alternativa, añadir principalmente propiedades de barrera al vapor de agua con el fin de proteger la barrera al oxígeno inherente a otros revestimientos aplicados en primer lugar. Los revestimientos aplicados como dispersiones acuosas de polímeros de barrera a los gases y su posterior secado son, a menudo, sensibles a la humedad, de forma que su barrera al oxígeno se deteriore con un aumento del contenido de humedad en las capas laminadas. Una capa de metalización sobre dicho recubrimiento sensible a la humedad protege de manera eficaz el recubrimiento de dispersión contra la migración de humedad desde el producto alimenticio húmedo o líquido en el interior del recipiente de envase. Por lo tanto, es importante que el revestimiento de metalización cubra completamente el revestimiento de barrera al oxígeno situado debajo y permanezca intacto durante las operaciones de laminación y las operaciones de plegado y formado, de modo que los envases llenos sigan teniendo propiedades de barrera eficaces contra la migración de oxígeno, así como de vapor de agua.

[0160] En una forma de realización, dicha capa metalizada de aluminio se ha aplicado a una densidad óptica (DO) de 1,8 a 4, preferiblemente de 1,9 a 3,5. Con una densidad óptica inferior a 1,8, las propiedades de barrera de la película metalizada pueden ser demasiado bajas. Por otra parte, con un espesor de metal demasiado elevado, la capa de metalización puede volverse quebradiza, y la termoestabilidad, durante el proceso de metalización, será baja debido a una mayor carga térmica al metalizar la película de sustrato durante un tiempo más prolongado. La calidad del revestimiento y la adherencia pueden verse afectadas de manera negativa. En una forma de realización, con respecto a la flexibilidad del revestimiento de metalización y con respecto a la eficacia operativa del revestimiento, el revestimiento de metalización se aplica a un espesor de 10 a 200 nm, tal como de 10 a 150 nm, tal como de 10 a 100 nm, tal como de 10 a 95 nm, tal como de 10 a 80 nm, tal como de 10 a 50 nm, que corresponde a menos del 1 - 3 % del material metálico de aluminio presente en una lámina de aluminio de espesor convencional para envasado, tal como de 6 a 9 mm.

[0162] Pueden aplicarse otros revestimientos mediante un método de depósito de vapor químico mejorado por plasma (PECVD), en donde un vapor de un compuesto se deposita sobre el sustrato en circunstancias más o menos oxidantes. Los revestimientos de óxido de silicio (SiOx) también pueden aplicarse, por ejemplo, mediante un proceso de PECVD, pudiendo obtener entonces muy buenas propiedades de barrera en determinadas condiciones de revestimiento y dosificaciones de gas.

[0164] El DLC define una clase de material de carbono amorfo (carbono similar al diamante) que muestra algunas de las propiedades típicas del diamante. Preferentemente, se utiliza un gas hidrocarburo, tal como por ejemplo, acetileno o metano, como gas de proceso en un plasma para obtener un revestimiento de carbono amorfo hidrogenado aplicado mediante un proceso de vacío PECVD, es decir, un DLC. Los recubrimientos de DLC aplicados mediante PECVD al vacío proporcionan una buena adherencia a las capas adyacentes de polímero o adhesivas en un material de envasado laminado. Se obtiene una adhesión especialmente buena a las capas poliméricas adyacentes con poliolefinas y, en particular, con polietileno y copolímeros a base de polietileno.

[0166] Pueden aplicarse otras capas de revestimiento con el fin común de mejorar la barrera al oxígeno del papel revestido con barrera, como otros revestimientos superiores o revestimientos de base para el revestimiento por depósito de vapor.

[0168] El espesor total aplicado de los revestimientos de barrera a los gases que cubren de forma continua e ininterrumpida puede ser de hasta 5 pm, como 4 pm, como 3,5 pm.

[0170] En una forma de realización diferente, el material de envasado laminado puede comprender una capa de masa que sea una capa central de papel con un gramaje de 70 a 140 g/m2, tal como de 70 a 120 g/m2, tal como de 70 a 110 g/m2, y una capa de barrera de una lámina de aluminio, con el fin de obtener envases de tipo bolsa.

[0172] En formatos de envase exigentes, tales como envases de tipo bolsa o volúmenes de envase inusualmente grandes, también una capa de barrera de una lámina de aluminio tradicional puede necesitar el soporte adicional de una película de polietileno prefabricada como capa más interna, estanca a los líquidos y termosellable.

[0174] Otras capas y materiales de barrera sensibles alternativos pueden ser materiales de barrera basados en polímeros, tales como las poliamidas y los grados de extrusión por fusión de copolímeros de alcohol vinílico, tales como los alcoholes vinílicos de etileno, EVOH. Dichos materiales de barrera poliméricos pueden aplicarse mediante extrusión por fusión como capas de barrera más gruesas, pero siguen siendo sensibles a la tensión de plegado y al deterioro debido a las operaciones de sellado térmico y similares. Por consiguiente, también en los materiales de envasado laminados que comprenden simplemente una única capa de barrera de una poliamida o un EVOH, la película de polietileno prefabricada específica como capa más interna, estanca a los líquidos y termosellable mejorará de manera significativa las propiedades del material de envasado laminado, en todos los aspectos de integridad y de apertura del envase.

[0176] Hasta ahora ha sido difícil mantener el equilibrio entre la integridad del envase y la capacidad de apertura en los mencionados materiales de envasado y en envases exigentes, y se han desarrollado soluciones engorrosas con respecto a los materiales en relación con los orificios de apertura y las perforaciones, tales como precortes y perforaciones en capas individuales u otros pretratamientos de las capas de material, con el fin de lograr una capacidad de apertura suficiente. Dichas dificultades eran siempre pronunciadas en relación con el uso de substratos de película de polímero biorientados para el soporte estable de revestimientos de barrera para gases depositados mediante vapor delgado y por lo tanto, la inclusión de estas adiciones o sin barrera relacionadas con dichas películas prefabricadas biorientadas, en los materiales laminados, no estaban bien consideradas hasta ahora. Desde hace muchos años, solamente se tenían en cuenta las películas sopladas prefabricadas mediante procesos de soplado de películas para la capa más interna o para la parte de la capa interior de polímero de los materiales laminados. La elección específica de la película para el material de envasado laminado inventivo ha supuesto un gran avance desde varios puntos de vista, incluyendo asimismo la capacidad de apertura.

[0178] Una película de polietileno prefabricada, adecuada como capa más interna para el material de envasado laminado, debe ser moldeada en lugar de soplada, y estar compuesta de un 60 a un 100 % en peso de polietileno de baja densidad lineal, LLDPE, como m-LLDPE, y estar orientada biaxialmente de forma que tenga:

[0180] - un espesor total de 15 a 25 pm,

[0182] - un módulo elástico de al menos 400 MPa en el MD, y de al menos 500 MPa en el CD, medido según la norma ASTM D 882-02 (2018) con una velocidad de deformación inicial de 0,1 mm/(mm*min),

[0184] - una resistencia a la tracción superior a 40 MPa, tal como, por ejemplo, superior a 50 MPa, en el MD y superior a 100 en el CD, medida mediante la norma ASt M D638M-14 (2017) a una velocidad de cabeza de pistón de 200 mm/min,

[0186] - un alargamiento a la rotura inferior al 350 % en el MD e inferior al 100 % en el CD, medido mediante la norma ASTM D638M-14 (2017) a una velocidad de cabeza de pistón de 200 mm/min,

[0187] - una temperatura de iniciación del sellado, SIT, de 80 a 100 grados C, determinada por la norma ASTM F1921 (2018) a 2N,

[0189] - una fuerza máxima de adherencia en caliente superior a 7 N, según la norma ASTM F1921 (2018), y

[0191] - una resistencia a la perforación de 10 N o superior, medida según la norma ASTM F1306-16 (2016) a una velocidad de cabeza de pistón de 500 mm/min.

[0193] De manera preferible, la película de polietileno prefabricada tiene una capa central que comprende más del 60 % en peso de m-LLDPE, una primera capa de tipo “piel” en un lado de la capa central, también compuesta de m-LLDPE y adaptada para el termosellado de la película más que los polietilenos de la capa central, y opcionalmente, la película de polietileno prefabricada tiene una segunda capa superficial en el otro lado de la capa central. El LLDPE de la capa superficial termosellable puede adaptarse, además, para mejorar la termosellabilidad de la película al tener un índice de fluidez (IF) más alto y una densidad más baja que el LLDPE de la capa central.

[0195] El principal polímero de LLDPE de la película de polietileno prefabricada puede ser, por tanto, un polietileno lineal de baja densidad fabricado mediante tecnología de polimerización catalítica de tipo metaloceno (geometría restringida, de sitio único), m-LLDPE. Si bien se prefiere el m-LLDPE para la capa central, otras capas, tales como las capas superficiales, pueden ser de LLDPE Ziegler-Natta.

[0197] La película de polietileno prefabricada es una película a base de polietileno, pero puede contener pequeñas cantidades de compuestos de poliolefina adicionales, tales como copolímeros de etileno y propileno para ajustar diversas propiedades de la película.

[0199] El LLDPE de una película moldeada, tal como el de la capa central de una película moldeada, puede tener una relación de fluidez en caliente/índice de fluidez en caliente (MFR/MFI) de 2 a 5 g/10min a 2,16 kg, 190 °C, medido según la norma ASTM D1238 o la norma ISO 1133. Por otro lado, la base principal de LLDPE para una película soplada tiene un índice de fluidez en caliente de 1 o inferior, para cumplir los requisitos de un proceso de fabricación de películas sopladas. Lo que antecede parece suponer una gran diferencia en las propiedades para su idoneidad como polímero en una película pre-fabricada termosellable para la capa más interna, lo que hace que las películas fundidas y orientadas biaxialmente sean más adecuadas para dichas películas termosellables. Lo que antecede también puede reflejarse en el hecho de que las películas sopladas normalmente requieren que se apliquen otras capas de polietileno recubiertas por extrusión en la parte más interna, es decir, en el interior de una película soplada, para poder sellarse térmicamente y estar en contacto con un producto alimenticio envasado.

[0201] Ejemplos de LLDPE adecuados para la capa central son los que tienen índices de fusión de 1 a 4 g/10 min (medidos en condiciones de 190°C y 2,13 kg), densidades de 0,915 o inferiores a 0,930 g/cm3, y picos de fusión dentro de un intervalo comprendido de entre 90 a 138°C.

[0203] El LLDPE de la primera capa superficial (del lado del sellante) y de la capa de unión puede tener un índice de fusión más alto y una densidad más baja que el LLDPE de la capa central y/o de la segunda capa superficial y de las capas de unión opcionales, con el fin de mejorar las propiedades de termosellado de las capas del lado del sellante y evitar distorsiones visuales y defectos reológicos causados por el sellado.

[0205] Adaptando aún más la piel termosellable para preservar y proporcionar a la película una baja temperatura de inicio del sellado y una alta fuerza de adhesión en caliente, se puede optimizar la capacidad de sellado de la película. Puesto que el proceso de soplado de la película y el tipo de polímeros utilizados para ello dan lugar a capas de película cuyo grosor varía bastante dentro del plano de extensión de la película, las películas sopladas deben ser bastante gruesas para que sus propiedades de termosellado sean suficientes y fiables. Puesto que la conformidad del grosor de la película es mejor en las películas fundidas biorientadas, dicha película, incluyendo la capa superficial termosellable, también puede hacerse más delgada, por ejemplo, mediante una mayor orientación de las capas de la película. De este modo, la parte o capa termosellable de la película solamente necesita ser una capa delgada, denominada capa de “piel", de un grosor de 0,5 a 3 pm, tal como por ejemplo, de 1 a 3 pm, y el grosor total de la película puede ser tan bajo como de 16 a 20 pm.

[0207] De manera preferible, la película de polietileno prefabricada tiene una relación de estiramiento de 5 a 7 en sentido máquina, MD, y de 7 a 10 en sentido transversal, CD. El grado de orientación, es decir, de estiramiento de los polímeros en la película es, por tanto, muy alto, en comparación con las películas sopladas en particular, pero también en comparación con muchas películas fundidas, orientadas biaxialmente, e inusualmente alto en el CD frente al grado de orientación en el MD. Dichos grados de estiramiento son alcanzables en un equipo tenter-frame o marco de tensión. El alto grado de estiramiento se refleja en las propiedades de la película, por ejemplo, por la resistencia a la tracción significativamente mayor y el menor alargamiento a la rotura en el CD. Dichas películas también pueden fabricarse, por ejemplo, en una línea de biorientación, tal como la descrita en la patente estadounidense n° 8080294.

[0209] De manera preferible, la película de polietileno prefabricada tiene un grosor total de 16 a 23 pm, tal como de 16 a 20 mm. Es importante para la capacidad de apertura de un material de envasado laminado que la película biorientada no sea demasiado gruesa mientras pueda seguir proporcionando buenas propiedades mecánicas, tal como se ha enumerado con anterioridad.

[0211] En una forma de realización, la capa central de la película de polietileno prefabricada tiene un grosor de 10 a 18 mm, por ejemplo, de 10 a 16 mm, por ejemplo, de 10 a 14 mm.

[0213] De manera preferible, la capa central comprende de 80 a 100 % en peso de polímero LLDPE, tal como m-LLDPE, más preferiblemente de 90 a 100 % en peso, como más de 90 % en peso de LLDPE, como preferiblemente m-LLDPE.

[0214] En otra forma de realización, el espesor de la primera capa superficial y de la segunda capa superficial opcional es de 0,5 a 3, por ejemplo, de 1 a 3, por ejemplo, de 2 a 3 mm. De manera preferible, la película tiene una capa superficial a cada lado de la capa central, para una estabilidad y simetría mecánica óptimas de la película, evitando de este modo fenómenos tales como el rizado de la película, etc. No es necesario que el polímero de la capa superficial opcional esté especialmente adaptado a ninguna propiedad, pero preferiblemente debe coincidir con las propiedades mecánicas y las propiedades de procesabilidad por fusión del núcleo y de la capa superficial termosellable. Puede comprender un polímero de LDPE y, de manera opcional, polímeros de LLDPE del mismo o diferente tipo que los comprendidos en la capa central. La superficie de la capa superficial opcional puede adaptarse o tratarse para optimizar las propiedades adhesivas o funcionales, a modo de ejemplo.

[0216] La película de polietileno prefabricada puede comprender otras capas delgadas para unir más estrechamente la capa o capas superficiales a la capa central, las denominadas capas de unión, del mismo tipo de polímeros o de tipos diferentes de los utilizados en la capa central. El grosor de la capa de unión suele oscilar entre 0,50 y 25 mm.

[0218] La película de polietileno prefabricada puede contener, además, aditivos u otros compuestos poliméricos, tales como agentes antibloqueo (por ejemplo, zeolita o silicato) y agentes antideslizantes (por ejemplo, erucamida, goma de silicona o PMMA) y resinas de hidrocarburo para mejorar aún más las cualidades y la procesabilidad de la película. La capa superficial del lado del sellador puede contener una mayor concentración de agentes antibloqueo que otras capas.

[0220] En otra forma de realización, la segunda capa superficial opcional puede incluir un polímero adhesivo, tal como un polímero a base de etileno con grupos carboxílicos funcionales, tal como un copolímero de etileno con ácido (met)acrílico o similar, para mejorar la adhesión y la unión a una capa adyacente, laminada o recubierta posteriormente. Con una película de este tipo, la laminación por presión de calor a una capa de lámina metálica puede ser posible, sin aplicar ningún material de unión entre las superficies de la capa superficial y la capa de metal.

[0222] En una forma de realización, la película de polietileno prefabricada tiene una temperatura de iniciación de sellado, SIT, de 80 a 95 grados C, tal como de 80 a 90 grados C, según determina la norma ASTM F1921 (2018) a 2N. Lo que antecede se consigue, al menos en parte, mediante una capa superficial termosellable adaptada, orientada hacia el interior de un recipiente de envasado fabricado con el material de envasado laminado, destinado a estar en contacto con el producto envasado. La capa superficial termosellable comprende un polímero que proporciona las importantes propiedades de termosellabilidad de una elevada fuerza de adherencia en caliente y una baja temperatura de iniciación del sellado, atribuibles, por ejemplo, a los tipos de polietileno m-LLDPE.

[0224] En otra forma de realización, la película de polietileno prefabricada tiene una fuerza máxima de adhesión en caliente superior a 8 N, según las mediciones de la norma ASTM F1921 (2018). La combinación de una baja temperatura de inicio del sellado y una elevada fuerza máxima de adhesión en caliente a baja temperatura garantiza una operación de sellado rápida e inmediata, lo que permite máquinas de llenado rápidas y una fuerza de sellado fiable en los recipientes de envasado llenos.

[0226] En otra forma de realización, la película de polietileno prefabricada tiene una resistencia a la perforación de 10 N o superior, medida según la norma ASTM F1306-16 (2016) a una velocidad de cabeza de pistón de 500 mm/min, y presenta un alargamiento a la perforación (es decir, a la carga máxima) inferior a 10 mm. Esta propiedad es importante para la capacidad de la película para soportar la penetración y ruptura de la película por el impacto rápido de una protuberancia en la superficie, es decir, la resistencia de la película al "impacto puntiagudo". Lo que antecede puede ser una propiedad de utilidad en envases llenos que dependan de un material barrera al oxígeno a base de papel u otros materiales menos flexibles, o en envases sometidos a impactos o fuerzas repentinas. El alto valor de resistencia a la perforación de 10 N o superior garantiza que dicho impacto o fuerza tiene que ser bastante alto antes de que se produzca algún daño en la película.

[0228] En el documento US2018/361722A de Jindal Films Americas LLC se describen películas prefabricadas adecuadas. Una película de polietileno prefabricada preferida es SealTOUGH 18XE400, fabricada por Jindal Films. Se pueden realizar pequeños ajustes en las cantidades de aditivos, por ejemplo, para la seguridad alimentaria.

[0230] Las mediciones del módulo E se realizaron con una muestra de 100 mm de longitud. La velocidad de deformación se ajustó a esta longitud de la muestra utilizando una velocidad de separación de la pinza de 10 mm/min, según la norma ASTM D 882-18. En consecuencia, la velocidad de deformación inicial fue de 0,1 mm/(mm*min).

[0232] Las mediciones de espesor se realizaron de conformidad con la norma ASTM E252-06.

[0234] La resistencia a la tracción se midió de conformidad con la norma ASTM D638M-14 (2017) a una velocidad de cabeza de pistón de 200 mm/min.

[0236] El alargamiento a la rotura se midió según la norma ASTM D638M-14 (2017) a una velocidad de cabeza de pistón de 200 mm/min.

[0238] La temperatura de inicio de sellado, SIT, de 80 a 100 grados C se determinó mediante la norma ASTM F1921 (2018) en 2N.

[0240] La fuerza máxima de adherencia en caliente se midió según la norma ASTM F1921 (2018).

[0242] La resistencia a la perforación se midió según la norma ASTM F1306-16 (2016) a una velocidad de cabeza de pistón de 500 mm/min.

[0244] Ejemplos y descripción de formas de realización preferidas

[0246] A continuación, se describirán formas de realización preferidas de la invención con referencia a los dibujos, de los cuales:

[0248] la Figura 1 muestra, de manera esquemática, en sección transversal, una forma de realización de un material de envasado laminado según la invención,

[0250] la Figura 2 muestra otra forma de realización de un material de envasado laminado según la invención,

[0251] la Figura 3a muestra, de manera esquemática, un método de recubrimiento por dispersión de una composición acuosa de barrera sobre un sustrato de papel,

[0253] la Figura 3b muestra, de manera esquemática, un método para laminar dos bandas juntas mediante laminación por extrusión fundida,

[0255] la Figura 3c muestra, de manera esquemática, un método para recubrir por (co)extrusión en fusión una o varias capas de un polímero termoplástico termosellable y estanco a los líquidos sobre un sustrato de banda, para formar las capas más internas y más externas de un laminado de envasado de la invención,

[0257] la Figura 4 muestra una vista diagramática de una planta de recubrimiento por depósito de vapor físico (PVD), mediante el uso de una pieza de evaporación de metal sólido, sobre un sustrato o película de papel,

[0259] las Figuras 5a, 5b, 5c y 5d muestran ejemplos típicos de envases obtenidos a partir del material de envasado laminado según la invención,

[0261] la Figura 6 muestra el principio de fabricación de envases tales como los de las Figuras 5a y 5b a partir del laminado de envasado en un proceso continuo de formado, llenado y sellado,

[0263] la Figura 7 es un diagrama que muestra cómo se mejora la integridad de los envases de tipo bolsa de papel para resistir el transporte y la manipulación brusca mediante un material laminado según la invención,

[0265] Las Figuras 8a, 8b y 8c muestran diagramas esquemáticos que representan la fuerza frente a la deformación durante la apertura de un envase para beber con una pajita, de un material de envasado laminado según la invención, así como de un material de envasado laminado comparativo,

[0267] las Figuras 9a y 9b muestran otros diagramas relacionados con la energía total requerida para la apertura de un recipiente de envasado para beber con una pajita, de un material de envasado laminado según la invención, así como de un material de envasado laminado comparativo, y

[0269] las Figuras 10a y 10b muestran diagramas relacionados con la reducción de la resistencia al desgarro de los materiales de envasado laminados según la invención.

[0271] En la Figura 1, se muestra una sección transversal de una forma de realización de un material de envasado laminado 10 para envases de cartón para líquidos, en donde el material laminado comprende una capa de masa 11 de cartón, que tiene una fuerza de flexión de 80 mN y un peso en gramos de aproximadamente 200 g/m2, y que comprende, además, una capa protectora 12 transparente más externa 12, en este caso una capa de poliolefina estanca a los líquidos y termosellable aplicada en el exterior de la capa de masa 11, cuyo lado está orientado hacia el exterior de un recipiente de envasado obtenido a partir del laminado de envasado. La capa 12 es transparente para mostrar hacia el exterior el motivo decorativo impreso 13, aplicado sobre la capa de masa de papel o cartón, informando así sobre el contenido del envase, la marca del envase y otra información orientada a los consumidores en establecimientos minoristas y tiendas de alimentación. La poliolefina de la capa exterior 12 es un polietileno de baja densidad (LDPE) convencional de calidad termosellable, pero también puede incluir otros polímeros similares, tales como polietilenos lineales y/o de mayor densidad, tales como LLDPE o HDPE o MDPE. Se aplica una capa de LDPE de unos 12 g/m2.

[0272] En el lado opuesto de la capa de masa 11 se dispone una película de polietileno prefabricada 14, estanca a los líquidos y termosellable, que se dirige hacia el interior de un recipiente de envasado fabricado a partir del laminado de envasado, es decir, la película 14 estará en contacto directo con el producto envasado. La película de polietileno prefabricada 14, destinada a formar fuertes sellados térmicos transversales de un recipiente de envasado de líquidos obtenido a partir del material de envasado laminado, comprende una película orientada biaxialmente que comprende LLDPE en su mayor parte. Tiene un grosor de 18 pm y presenta las propiedades mecánicas de la película de la Tabla 1 y cumple los requisitos de la reivindicación 1.

[0274] La capa de masa 11 está laminada a un sustrato de papel recubierto de barrera 15 mediante una capa de unión intermedia 16 de polietileno de baja densidad (LDPE). La capa de unión intermedia 16 se forma mediante extrusión de polímero fundido como una fina cortina de polímero fundido entre las dos bandas de papel, laminando de este modo la capa de masa y el sustrato de papel con un revestimiento de barrera entre sí, a medida que las tres capas pasan a través de una boquilla de rodillo de prensa enfriada. El gramaje de la capa intermedia de unión 16 es de 12 a 20 g/m2, por ejemplo, de 14-16 g/m2. La capa intermedia de unión puede estar formada por un único polímero de polietileno de baja densidad LDPE, o por dos o más capas parciales de polietilenos diferentes para adaptar la adhesión entre las capas de masa y de barrera. En una forma de realización preferida, la capa de unión intermedia 16 consta de tres capas parciales, con una capa intermedia de polietileno lineal de baja densidad polimerizado con metaloceno, mLLDPE, y capas adyacentes de LDPE. El gramaje de cada una de las tres capas es de unos 5 g/m2. De esta manera, las capas de LDPE son directamente adyacentes y están unidas a la capa de masa 11 y a la barrera de papel 15, respectivamente.

[0276] La barrera de papel comprende un sustrato de papel delgado 15a con un gramaje de unos 40 g/m2. Puede recubrirse o impregnarse la base 15a con una composición polimérica para proporcionar una superficie lisa y/o densa en el sustrato de papel, con el fin de mejorar la calidad de los recubrimientos de barrera a los gases aplicados posteriormente. Sin embargo, en este caso, el sustrato de papel se ha recubierto simplemente con dos capas 15a, 15b de PVOH. El PVOH, que es un polímero con elevadas propiedades de barrera a los gases, se aplica mediante recubrimiento por dispersión acuosa y posterior secado de cada una de las dos capas hasta un gramaje en seco de 1,5 g/m2, es decir, proporcionando una cantidad total de aproximadamente 3 g/m2 de PVOH. Los recubrimientos de barrera a los gases 15a y 15b se recubren, además, y posteriormente con una capa de metalización 15c, tanto para proporcionar a la barrera de papel la protección del recubrimiento polimérico de barrera a los gases como para proporcionar a la barrera de papel propiedades de barrera al vapor de agua, además, de algunas propiedades adicionales de barrera al oxígeno. La capa de metalización 15d se aplica a una densidad óptica de aproximadamente 2. La barrera de papel 15 se fabrica previamente antes de ser laminada en el material de envasado laminado completo, es decir, se lamina mediante extrusión por fusión de las capas intermedias de unión 16 a la capa de masa 11 como una unidad de barrera 15 prefabricada.

[0278] La película más interna 14, orientada biaxialmente y termosellable, está bien adherida a la superficie de la capa de depósito de barrera metalizada 15d por una capa intermedia de polímero coextruido o adhesivo 17a, por ejemplo, de copolímero de ácido etileno acrílico (EAA), que se coextruye junto con otra capa interna de unión principal 17b de un polietileno de grado de extrusión, tal como el LDPE. Esta configuración de las capas poliméricas internas proporciona una protección fuerte y sólida de la barrera de papel sensible 15. Las capas de unión 17a y 17b pueden aplicarse a una densidad de 5 a 7 g/m2 y de 5 a 20 g/m2, respectivamente, dependiendo del tamaño y del tipo de envase que se vaya a fabricar. En esta forma de realización, las capas de unión interiores se aplicaron a 6 y 13 g/m2, respectivamente.

[0279] De mamera alternativa, la capa de masa 11 puede laminarse con el sustrato de papel revestido de barrera 15 mediante laminación por vía húmeda con una capa de unión intermedia 16b de una capa delgada de polímero adhesivo, obtenida aplicando una dispersión acuosa de, por ejemplo, PVOH, almidón o un adhesivo de acetato de polivinilo sobre una de las superficies que deben adherirse entre sí y presionando posteriormente en un rodillo de presión. Gracias a la capa de masa absorbente de una estructura de celulosa comparativamente gruesa, esta etapa de laminación puede realizarse en una eficiente etapa de laminación en frío o a temperatura ambiente a velocidad industrial sin operaciones de secado que consuman energía y que normalmente son necesarias para acelerar la evaporación del agua. La cantidad seca aplicada de la capa de unión intermedia 16b es de unos pocos g/m2 solamente, como por ejemplo de 2 a 6 g/m2, de manera que no exista la necesidad de secado y de evaporación.

[0281] De este modo, la cantidad de polímero termoplástico puede reducirse de manera significativa en esta capa de laminación, en comparación con la capa de unión laminada por extrusión fundida convencional de polietileno 16.

[0282] En la Figura 2 se muestra una forma de realización diferente de un material de envasado laminado 20 según la invención, para el envasado de bolsas de papel para líquidos, en el que el material laminado comprende una capa central de papel 21, que tiene una fuerza de flexión de 0 mN y un peso en gramos de aproximadamente 72 g/m2, y que comprende, además, una capa exterior estanca a los líquidos y termosellable 22 de poliolefina aplicada en el exterior de la capa de masa 21, cuyo lado se dirige hacia el exterior de un recipiente de envasado obtenido a partir del material de envasado laminado. La poliolefina de la capa exterior 22 es un polietileno de baja densidad (LDPE) convencional de calidad termosellable y se ha aplicado en una cantidad de 12 g/m2. La capa 22 es transparente para mostrar el modelo decorativo impreso 23, aplicado sobre la capa de masa de papel 21.

[0284] La capa central de papel 21 se lamina, además, con una lámina de aluminio que constituye una capa de barrera 24, que proporciona diversas propiedades de barrera al laminado de envasado, sobre todo propiedades de barrera al oxígeno y a la luz. La capa de barrera 24 está unida a la capa central de papel 21 por una capa de unión de polímero termoplástico 25, mediante laminación por extrusión en fusión del polímero termoplástico. El polímero termoplástico de la capa de unión intermedia 25 es LDPE y se aplica como una sola capa en una cantidad de 15 g/m2.

[0286] En el lado opuesto de la capa de barrera 24 se dispone una capa termosellable y estanca a los líquidos 26 más interna que es una película de polietileno prefabricada, que se orientará hacia el interior de un recipiente de envasado obtenido a partir del laminado de envasado. De este modo, la película 26 estará en contacto directo con el producto envasado. La película de polietileno prefabricada 26, es la misma que la película orientada biaxialmente 14 del laminado de envasado 10 de la figura 1, que comprende una proporción mayoritaria de LLDPE. La película orientada biaxialmente 26 está bien adherida a la superficie de la lámina de barrera de aluminio 24 por una capa intermedia de polímero coextruido o adhesivo 27, por ejemplo, de copolímero de ácido etileno acrílico (EAA), que está coextruido junto con otra capa interior de unión principal 28 de LDPE. Esta configuración de las capas poliméricas interiores proporciona una protección fuerte y sólida de la lámina de aluminio, así como una integridad mejorada de los envases de bolsa llenos y sellados térmicamente. Las capas de unión 27 y 28 pueden aplicarse a una densidad de 5 a 7 y de 5 a 20 g/m2, respectivamente, dependiendo del tamaño y del tipo de envase de bolsa que se vaya a obtener. En esta formación de realización, las capas de unión interiores se aplicaron a 6 y 13 g/m2, respectivamente.

[0288] En la Figura 3a, se muestra un proceso de recubrimiento por dispersión acuosa 30a, que puede utilizarse para aplicar un recubrimiento de barrera a los gases 12 a partir de una composición acuosa de barrera a los gases sobre un sustrato, o una composición adhesiva acuosa para laminar, por vía húmeda, dos bandas juntas, de las cuales al menos una banda tiene una superficie fibrosa de celulosa. La banda de sustrato de papel 31a (por ejemplo, el sustrato de papel 15a de la figura 1) se envía a la estación de recubrimiento por dispersión 32a, en donde la composición acuosa de dispersión se aplica mediante rodillos sobre la superficie superior del sustrato. La composición acuosa tiene un contenido acuoso del 80 al 99% en peso, y habrá mucha agua en el sustrato recubierto húmedo que debe secarse por calor y evaporarse para formar un recubrimiento continuo, que sea homogéneo y tenga una calidad uniforme con respecto a las propiedades de barrera y a las propiedades superficiales, es decir, uniformidad y humectabilidad. El secado se realiza mediante un secador de aire caliente 33a, que también permite que la humedad se evapore y se elimine de la superficie del sustrato de papel. La temperatura del sustrato, a medida que pasa por el secador, se mantiene constante a una temperatura de 60 a 80 °C. De manera alternativa, el secado puede ser parcialmente asistido por calor de irradiación de lámparas infrarrojas IR, en combinación con secado por convección de aire caliente.

[0289] La banda de sustrato de papel con revestimiento de barrera 34a resultante se enfría y se enrolla en una bobina para su almacenamiento intermedio y posterior recubrimiento por depósito de vapor de un revestimiento de barrera sobre el sustrato de papel 34a.

[0291] La Figura 3b muestra un método para laminar por extrusión en fusión por vía húmeda dos bandas juntas, como un material barrera 31b formado, por ejemplo, por el método 30a de la Figura 3a, o una barrera de lámina de aluminio 24, tal como se muestra en la Figura 2, y una capa de papel o de cartón de masa 34b; 11; 21. De este modo, las dos bandas se desenrollan y se transportan desde carretes de almacenamiento intermedios no mostrados, y se unen entre sí en un rodillo de laminación 35b, mientras que una cortina de polímero termoplástico 33b se extruye a través de un bloque de alimentación y de una matriz 32b entre las dos bandas que se van a unir. La cortina fundida se solidifica al entrar en contacto con las dos bandas frías y se presiona para formar un denominado sándwich laminado entre las bandas. Un rodillo de la boquilla actúa como rodillo de prensado, mientras que el rodillo de yunque puede ser un rodillo de acero refrigerado por agua, que de este modo favorece la rápida solidificación del polímero de la cortina de masa fundida en una capa de unión gruesa y estable, uniendo las capas laminadas del material 36b.

[0293] La Figura 3c muestra un proceso (30c) para las etapas finales de laminación en la fabricación de un material de envasado laminado, tal como las referencias 10 o 20, de las Figuras 1 y 2, respectivamente, después de que la capa de masa 11, 21 se haya laminado primero a una capa de barrera 15, 24. El cartón de la capa de masa puede haber sido laminado al sustrato de papel revestido de barrera mediante laminación adhesiva húmeda en dispersión en frío, o mediante laminación por extrusión de masa fundida, tal como se ha descrito con anterioridad.

[0295] La banda de papel prelaminado resultante 31c, 36b se envía desde un carrete de almacenamiento intermedio, o directamente desde la estación de laminación para laminar el papel prelaminado. El lado no laminado de la capa de masa 11; 21, es decir, su lado de impresión, se une en una boquilla de rodillo refrigerada 63 a una cortina de polímero fundido 33c de LDPE, que formará la capa más externa 12; 22 del material laminado, siendo extruido el LDPE desde un bloque de alimentación y una matriz de extrusión 32c.

[0297] Posteriormente, la banda prelaminada de papel, que ahora tiene la capa más externa 12; 22 revestida en su lado impreso, es decir, el exterior, pasa por un segundo bloque de alimentación y matriz de extrusión 35c y una boquilla de laminación 37c, en donde una cortina de polímero fundido 36c se une y se reviste en el otro lado del prelaminado, es decir, en el lado revestido de barrera del sustrato de papel, al mismo tiempo que está laminando la película de polietileno prefabricada 38c en el interior de la capa de barrera 15, 24. De este modo, la película biaxialmente orientada 14; 26 termosellable más interna se (co)lamina por extrusión a la cara interna de la banda prelaminada 31c de barrera de masa, para formar el material de envasado laminado acabado 39c, que finalmente se enrolla en una bobina de almacenamiento, no ilustrada.

[0299] Estas dos etapas de co-extrusión en los rodillos de laminación 34c y 37c pueden realizarse de manera alternativa como dos etapas consecutivas en orden opuesto.

[0301] La Figura 4 es una vista en diagrama de un ejemplo de una planta 40 para el depósito por vapor físico, PVD, de por ejemplo, un revestimiento metálico de aluminio o un revestimiento de óxido de aluminio, sobre un sustrato de banda según la invención. El sustrato de papel 43, revestido o sin revestir, se somete, por su lado prerrevestido, a un depósito por evaporación continua 41, de aluminio vaporizado, para formar una capa metalizada de aluminio o, de manera alternativa, a una mezcla de oxígeno con vapor de aluminio, para formar un revestimiento de barrera depositado de óxido de aluminio. El revestimiento se proporciona con un espesor de 5 a 200 nm, tal como de 5 a 100 nm, tal como de 10 a 50 nm, de modo que se forme un sustrato de papel revestido de barrera 44 según la invención. El vapor de aluminio puede formarse a partir del bombardeo iónico de una fuente de evaporación de una pieza sólida de aluminio en la referencia 41. Para el recubrimiento de óxido de aluminio, también puede inyectarse algo de gas oxígeno en la cámara de plasma a través de los orificios de entrada.

[0303] La Figura 5a muestra una forma de realización de un recipiente de envasado 50a obtenido a partir de un laminado de envasado según la invención. El recipiente de envasado es especialmente adecuado para bebidas, salsas, sopas o similares.

[0305] En condiciones normales, dicho envase tiene un volumen de aproximadamente 100 a 1000 ml. Puede tener cualquier configuración, pero preferiblemente tiene forma de ladrillo, con juntas longitudinales y transversales 51a y 52a, respectivamente, y de manera opcional, un dispositivo de apertura 53. En otra forma de realización, no mostrada, el envase puede tener forma de cuña. Para obtener dicha "forma de cuña", solamente se dobla la parte inferior del envase, de manera que el termosellado transversal de la parte inferior quede oculto bajo las solapas triangulares de las esquinas, que están dobladas y selladas contra la parte inferior del envase. El precinto transversal de la parte superior se deja desplegado. De este modo, el envase plegado solamente parcialmente sigue siendo fácil de manipular y suficientemente estable para colocarlo en un estante de la tienda de alimentación o en cualquier superficie plana.

[0306] La Figura 5b muestra un ejemplo alternativo de un recipiente de envasado 50b obtenido a partir de un laminado de envasado alternativo según la invención. El laminado de envasado alternativo es más delgado que para los envases del tipo mostrado en la Figura 5a al tener una capa de papel de masa más delgada, y por lo tanto, el cartón no es suficientemente rígido a la flexión para formar un envase de envasado paralelepipédico o en forma de cuña dimensionalmente estable. No está formado por pliegues después del sellado transversal 52b, y por lo tanto, no está provisto de líneas de pliegue. El recipiente de envasado seguirá siendo un recipiente de tipo bolsa con forma de almohada después del sellado transversal y se distribuirá y comercializará de esta forma.

[0308] La Figura 5c muestra un envase de tapa abatible 50c, que se dobla a partir de una lámina precortada o en blanco, a partir del material de envasado laminado que comprende una capa de masa de cartulina y el sustrato de papel con revestimiento de barrera según la invención. También pueden formarse envases de parte superior plana a partir de piezas brutas de material similares.

[0310] La Figura 5d muestra un envase de tipo botella 50d, que es una combinación de un manguito 54 formado a partir de una pieza en bruto precortada del material de envasado laminado según la invención, y una parte superior 55, que se forma 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, bajo los nombres comerciales de Tetra Top® y Tetra Evero®. Estos envases se forman uniendo la parte superior moldeada 55 con un dispositivo de apertura en posición cerrada, a un manguito tubular 54 del material de envasado laminado, esterilizando la cápsula con tapa de botella así formada, llenándola con el producto alimenticio y, por último, plegando la parte inferior del envase y sellándola.

[0312] La Figura 6 muestra el principio descrito en la introducción de la presente solicitud, es decir, una banda de material de envasado se forma en un tubo 61 solapando los bordes longitudinales 62a, 62b de la banda y sellándolos térmicamente entre sí, para formar de este modo una junta solapada 63. El tubo se llena de forma continua 64 con el producto alimenticio líquido que se va a envasar y se divide en envases individuales llenos mediante sellados transversales dobles repetidos 65 del tubo a una distancia predeterminada entre sí por debajo del nivel del contenido lleno en el tubo. Los envases 66 se separan cortando entre los sellos transversales dobles (sello superior y sello inferior) y por último, se les da la forma geométrica deseada mediante la formación de pliegues a lo largo de las líneas de pliegue preparadas en el material. Los correspondientes envases de tipo bolsa pueden obtenerse siguiendo el mismo principio, pero omitiendo las etapas finales de plegado tras la separación del tubo en envases de tipo bolsa individuales.

[0313] La invención no está limitada por las formas de realización ilustradas y descritas con anterioridad, sino que puede variarse dentro del ámbito de las reivindicaciones. Además, conviene señalar que las proporciones físicas de los objetos y artículos ilustrados en los dibujos meramente ilustrativos no reflejan necesariamente las proporciones reales de dichos objetos y artículos en la vida real.

[0315] Ejemplos

[0317] Tabla 1: Propiedades de las películas de polietileno prefabricadas

[0319]

[0322] Ejemplo 1

[0324] Laminado inventivo 1:

[0326] Se fabricó un material laminado con la siguiente estructura principal:

[0328] /LDPE/ cartón //LDPE/mLLDPE/LDPE/ co-extrusión// sustrato de papel/ PVOH/ metalización/ adhesivo EAA/ LDPE/ película de LLDPE orientada biaxialmente BO-F/

[0330] La película orientada biaxialmente BO-F era una película prefabricada (SealTOUGH 18XE400 fabricada por Jindal Films) principalmente de LLDPE y LDPE, con LLDPE como componente polimérico principal en más del 60% en peso, moldeada por extrusión y posteriormente orientada tanto en MD como en CD, es decir, por orientación biaxial. La película tenía un grosor de solamente 18 pm con una capa superficial termosellable de unas pocas micras de grosor en su lado de superficie libre (hacia el interior de un recipiente de envasado) que comprendía m-LLDPE, siendo el grado de orientación alto tanto en el MD como en el CD. La película tenía una capa superficial coorientada también en su otra cara, con una composición polimérica diferente de la capa central. Esta otra capa superficial no es necesaria para la invención, sino que está presente sobre todo para la simetría de la capa, para facilitar en el moldeo por extrusión y las posteriores operaciones de orientación biaxial. No existen capas de unión presentes.

[0332] Los métodos de medición estándar de esta aplicación son diferentes de los métodos de medición internos de Jindal especificados en la ficha técnica de SealTOUGH, lo que significa que los valores no se corresponden exactamente.

[0333] La capa de masa, es decir, la cartulina, se laminó con el sustrato de papel delgado revestido de barrera mediante laminación por extrusión fundida húmeda con una capa de unión interyacente de PEBD de 15 g/m2 o mediante una configuración de co-extrusión de tres capas de PEBD/ mLLDPE/ PEBd/ con 5 g/m2 en cada capa. La película de LLDPE orientada biaxialmente BO-F se laminó, además, al otro lado del sustrato de papel recubierto con barrera mediante laminación por extrusión en fusión de una co-extrusión de una capa de unión de 6 g/m2 de polímero adhesivo EAA junto con unos 13 g/m2 de una capa de unión de LDPE, para formar una parte de capa de unión interyacente, con el EAA adyacente al papel recubierto con barrera y el LDPE adyacente a la película de LLDPE orientada biaxialmente BO-F.

[0335] Laminado comparativo 1A:

[0337] Se obtuvo un material laminado que tenía la misma estructura principal que el laminado inventivo 1, excepto por el uso de una película de LLDPE pre-fabricada y soplada A/:

[0339] /LDPE/ cartón //LDPE/mLLDPE/LDPE/ co-extrusión// sustrato de papel/ PVOH/ metalización/ adhesivo EAA/ LDPE/ película soplada de LLDPE A /

[0340] La película de LLDPE soplada A se prefabricó mediante un proceso de soplado de película tal como una película monocapa de 22 pm de grosor y que contenía aproximadamente un 80 % en peso de LLDPE y un 20 % en peso de LDPE.

[0341] La misma cartulina se laminó al mismo sustrato de papel delgado revestido de barrera, tal como en el laminado inventivo 1, mediante laminación por co-extrusión en fusión con una parte de capa de unión interyacente de una configuración de tres capas de /LDPE/ mLLDPE/ LDPE/ a 5 g/m2 cada una. La película soplada A se laminó, además, a la otra cara del sustrato de papel revestido de barrera mediante laminación por extrusión en fusión de una co extrusión de 6 g/m2 de polímero adhesivo EAA junto con unos 13 g/m2 de LDPE, para formar una parte de capa de unión interyacente con el EAA adyacente al papel revestido de barrera y el LDPE adyacente a la película soplada de LLDPE A.

[0342] Laminado comparativo 1B:

[0343] Se produjo un material laminado que tenía la misma estructura principal que el laminado inventivo 1, excepto por el uso de una película de LLDPE soplada prefabricada B/:

[0344] /LDPE/ cartulina/ LDPE/ papel/ PVOH/ metalización/ adhesivo EAA/ LDPE/ Película soplada de LLDPE B /

[0345] La película B de LLDPE soplada se prefabricó mediante un proceso de soplado de película en una película de tres capas de 25 pm de grosor, principalmente de LLDPE y LDPE, con LLDPE como principal componente polimérico en más de un 60% en peso, y con una capa de un polímero adhesivo de copolímero de ácido etileno acrílico, EAA, cuya capa central comprendía aproximadamente un 80% en peso de LLDPE.

[0346] La misma cartulina se laminó de nuevo al mismo sustrato de papel delgado revestido de barrera, tal como en el laminado inventivo 1, mediante laminación por co-extrusión en fusión con una parte de capa de unión interyacente de una configuración de tres capas de LLDPE/ m-LLDPE/ LDPE/ a 5 g/m2 cada una. La película soplada B se laminó, además, con el otro lado del sustrato de papel revestido de barrera mediante laminación por extrusión en fusión de una co-extrusión de 6 g/m2 de polímero adhesivo EAA junto con unos 13 g/m2 de LDPE, para formar una parte de capa de unión interyacente con el EAA adyacente al papel revestido de barrera y el LDPE adyacente a la película soplada de LLDPE B.

[0347] La estructura detallada de los materiales laminados que anteceden se muestra en la Tabla 2.

[0348] Tabla 2

[0350]

[0352] Los materiales de envasado a modo de ejemplo de la Tabla 2 son, por tanto, materiales de envasado sin lámina para envases de cartón para líquidos, que tienen revestimientos de barrera al oxígeno delgados y delicados, y que son por lo general más vulnerables a la tensión y al esfuerzo, que los materiales laminados similares con una lámina de aluminio como barrera al oxígeno.

[0353] Integridad del envase y del material de envasado

[0354] Los envases se obtuvieron a partir de los laminados de envasado de la Tabla 2 y se llenaron con agua en una máquina de llenado Tetra Pak® A3/CompactFlex. Este tipo de máquina de llenado tiene la capacidad de llenar envases de parte a una velocidad de 9000 envases/hora y una flexibilidad que permite el cambio rápido entre diferentes formatos de envase. Los envases tenían el formato de Tetra Brik® con un volumen de 200 ml. Posteriormente, se vaciaron los envases, se desplegaron y se estudiaron las zonas del interior del laminado que estuvieron expuestas a la máxima tensión mecánica durante las operaciones de llenado y formado. En estas zonas, el material laminado se ha visto sometido a fuertes tensiones debido al plegado múltiple, y un ejemplo de este tipo de ubicación de un envase Tetra Brik® se encuentra en las solapas de las esquinas inferiores.

[0356] La(s) capa(s) de polímero en el interior del revestimiento de metalización, es decir, en el lado orientado hacia el producto envasado, se estudiaron mediante tomografía de rayos X en estas zonas de cada envase. La tomografía de rayos X es una técnica de imagen que permite distinguir entre las distintas capas del laminado, lo que significa que podemos resolver y cuantificar el grosor de las películas de polietileno prefabricadas y de las capas poliméricas internas en conjunto.

[0358] De este modo, las zonas de doble plegado se evaluaron en uno de los tres niveles en función de la frecuencia media y del tamaño de los pequeños debilitamientos e imperfecciones, las denominadas iniciaciones de defectos, en las capas poliméricas internas. Aunque en ninguno de los laminados y envases estudiados se observaron defectos reales en las capas poliméricas internas, la evaluación de las iniciaciones, es decir, de los defectos potenciales que aparecen más tarde tras una mayor tensión y deformación de los envases llenos, proporciona una visión general del riesgo potencial de que se produzcan fugas o falta de estanqueidad. Los niveles de evaluación fueron:

[0360] 1 = Aprobado, bajo nivel de adelgazamiento del polímero e iniciación de defectos visible mediante análisis de rayos X, ("OK").

[0362] 2 = Nivel aprobado más alto de adelgazamiento del polímero e iniciación de defectos visibles mediante análisis de rayos X, aún dentro del margen de seguridad para evitar posibles defectos reales ("Aceptable").

[0364] 3 = Nivel no aprobado de adelgazamiento de polímeros e iniciación de defectos visible mediante análisis de rayos X, es decir, no dentro del margen de seguridad para evitar que se desarrollen posibles defectos reales en circunstancias graves ("No aceptable").

[0366] Tabla 3

[0368]

[0371] Además, el revestimiento de metalización de la estructura de barrera de papel se evaluó mediante inspección visible de las zonas de doble pliegue con ayuda de un instrumento de aumento. Para esta evaluación se utilizó un instrumento Peak N2044 con un aumento de 16 veces, que proporciona una resolución y precisión de 0,1 mm. La tabla 4 muestra la evaluación de líneas de defectos muy delgadas o inicios de grietas, en la metalización.

[0373] Tabla 4

[0375]

[0378] De esta manera, puede concluirse que el material laminado de la presente invención tiene una solidez mecánica mejorada, de manera que existe un mayor margen de seguridad para la integridad del envase, lo que significa que las capas poliméricas interiores permanecerán intactas y protegerán el contenido envasado durante el almacenamiento, la distribución y la vida útil de los envases. Esta solidez mejorada de las capas poliméricas interiores también parece proteger mejor los revestimientos de barrera sensibles del material barrera de papel.

[0380] Prueba de apertura por desgarro

[0382] La resistencia al desgarro según ISO 1974 (la prueba Elmendorf) es la fuerza necesaria para continuar el desgarro iniciado por un corte inicial en un trozo de una lámina de muestra que se va a probar y se expresa en mN. La medición se adapta normalmente a los ensayos de papel y cartulina, pero puede utilizarse también para materiales laminados que comprenden papel o cartulina, en lo que respecta a la medición de la fuerza de desgarro requerida.

[0384] De este modo, los resultados de la prueba de resistencia al desgarro según ISO 1974 (la prueba Elmendorf) del laminado inventivo 1 frente a los laminados comparativos 1A y 1B son los que se muestran en el diagrama de la Figura 10a (en el MD y CD, respectivamente). El diagrama muestra los valores relativos frente al valor medido más alto para los laminados objeto de prueba y, por tanto, refleja la diferencia relativa de propiedades entre el laminado de la invención (laminado inventivo 1) y los laminados comparativos 1A y 1B.

[0386] El laminado inventivo 1 mostró una resistencia al desgarro significativamente menor que el laminado comparativo 1A y el laminado comparativo 1B, tanto en el sentido MD como en el sentido CD.

[0388] Lo que antecede confirma los resultados de las pruebas de paneles de consumidores sobre la capacidad de apertura por desgarro de estos materiales, es decir, la capacidad de apertura al desgarrar el material, como en el caso de envases con una muesca de debilitamiento u otro debilitamiento tal como una perforación de apertura por desgarro. De este modo, el laminado inventivo 1 también se percibió como más fácil de abrir que el laminado comparativo 1A y el laminado comparativo 1B.

[0390] Energía total de penetración de un orificio precortado laminado con una pajita para beber

[0392] Durante las operaciones de fabricación y transformación, los materiales laminados sometidos a ensayo se dotaron de orificios precortados y laminados para la pajita, uno por cada unidad de envase. De este modo, la capa de masa de papel o de cartulina se precortó a intervalos para obtener un pequeño orificio por unidad de envase, con un diámetro de 6 mm, adecuado para una abertura para una pajita para beber. En las operaciones de laminado posteriores, para formar los laminados que fueron objeto de prueba en este documento, estos orificios para la pajita se sobrelaminaron, es decir, se cubrieron con todas las demás capas del laminado. Dentro de la zona de los orificios de cartulina, la capa más externa de LDPE se adhiere a la capa de laminado de LDPE, formando así una membrana laminada junto con la barrera de papel y las capas poliméricas interiores, incluida también la película de polietileno prefabricada más interna.

[0393] En un experimento interno, se utilizó una máquina de ensayos de compresión estándar (Zwick Roell) para evaluar la energía total necesaria para abrir la membrana por penetración con una pajita metálica de corte oblicuo, de dimensiones similares a las pajitas de plástico y papel que utilizan normalmente los consumidores para abrir los envases de porciones. El objetivo de la prueba con una pajita metálica era eliminar la influencia de las variaciones de las puntas de corte oblicuo blandas y más flexibles de las pajitas para beber de un solo uso. Se observó que se necesitaba aproximadamente la misma energía total (la zona total bajo la curva de fuerza medida) para el laminado inventivo 1 y el laminado comparativo 1A. Sin embargo, como las pruebas anteriores del panel de consumidores habían indicado más claramente una mejor capacidad de apertura de la pajita para el laminado inventivo 1, se siguió investigando para medirla.

[0395] De este modo se observó que la forma trazada de la fuerza de penetración requerida, es decir, el aspecto de las curvas de deformación, eran diferentes entre los dos laminados, tanto en MD como en CD del material laminado inventivo.

[0397] Tal como se muestra en los diagramas de las Figura 8b y 8c, la fuerza trazada alcanza su máximo antes de la penetración mucho más rápidamente en el laminado inventivo 1 que en el laminado comparativo 1A (Figura 8a). Lo que antecede puede explicar los resultados del panel de prueba, es decir, que era más fácil abrir el orificio de la pajita con la misma pajita, en el laminado inventivo 1. Se cree que el hecho de que la pajita empuje más claramente la membrana del orificio, lo que ocurre directamente al presionar la pajita contra la membrana, proporciona esta experiencia de apertura, aunque la fuerza total necesaria en el momento de la penetración puede ser igual de alta o incluso mayor. Sin embargo, en el CD se midió que la fuerza necesaria era menor con el laminado inventivo 1. Lo que antecede queda ilustrado en el diagrama de la Figura 9a, en donde se mide la energía necesaria para alcanzar la fuerza máxima, "F-max", es decir, la fuerza medida justo antes de la penetración de la membrana, y en el diagrama de la Figura 9b, en donde se mide el incremento dL de la fuerza hasta "F-max", que es más pronunciado con el laminado inventivo 1, lo que proporciona una sensación de penetración y apertura más rápida y de "respuesta" más directa. Los diagramas muestran los valores relativos frente al valor más alto medido para ambos laminados y, por tanto, reflejan la diferencia relativa de propiedades entre el laminado de la invención (laminado inventivo 1) y el laminado comparativo 1A.

[0399] Para concluir, también en el caso de un mecanismo de apertura de pajita o de penetración de membrana con orificio precortado, la capacidad de apertura mejora significativamente con el laminado de la invención 1, a pesar de que la película de polietileno prefabricada específica también mejora mucho la integridad del envase y la solidez mecánica del material laminado.

[0400] Ejemplo 2

[0401] Laminado inventivo 2:

[0402] Se fabricó un material de envasado laminado que tenía la estructura:

[0403] /LDPE/ papel para envasado en bolsa laminado, (0 mN) 72 g/m2/ LDPE/ lámina de aluminio/ adhesivo EAA/ LDPE/ película interna de polietileno orientada biaxialmente BO-F/

[0404] La película de polietileno orientada biaxialmente BO-F era la misma película prefabricada descrita en el Ejemplo 1 que antecede.

[0405] Una capa de masa diferente, es decir, un papel de unos 72 g/m2, sin rigidez inherente a la flexión y destinado a la producción de envases de tipo bolsa de papel en lugar de envases cuboides formados por pliegues como en el Ejemplo 1, se laminó para la lámina de aluminio mediante laminación por extrusión en fusión con una capa de unión interyacente de PEBD de 15 g/m2. La película de polietileno de baja densidad orientada biaxialmente BO-F se laminó, además, a la otra cara interna de la lámina de aluminio, mediante laminación por co-extrusión en fusión de una capa de unión de polímero adhesivo EAA de 6 g/m2 junto con unos 13 g/m2 de una capa de unión de polietileno de baja densidad LDPE, para formar una parte de capa de unión interyacente, con el EAA adyacente a la lámina de aluminio y el polietileno de baja densidad adyacente a la película de polietileno de baja densidad orientada biaxialmente BO-F. Laminado comparativo 2:

[0406] Se produjo un material laminado que tenía la estructura:

[0407] /LDPE/ papel 72 g/m2/ LDPE/ lámina de aluminio/ película de polietileno soplado B/ polímero adhesivo EAA/ mezcla interna de 70 % en peso de mLLDPE 30 % en peso de LDPE/

[0408] La película de polietileno de baja densidad soplada B era la misma que en el Ejemplo 1, en el laminado comparativo 1B.

[0409] La misma capa de masa, es decir, el papel de unos 72 g/m2, se laminó con la misma lámina de aluminio que en el laminado inventivo 2, mediante laminación por extrusión de masa fundida con una capa de unión interyacente de LDPE de unos 15 g/m2. La película soplada B se laminó simultáneamente a la otra cara de la lámina de aluminio mediante laminación por presión de calor de la lámina a la película, que tiene una capa de unión de EAA orientada hacia la lámina de aluminio. Una co-extrusión posterior sobre la otra cara de la película, de 6 g/m2 de polímero adhesivo EAA junto con unos 19 g/m2 de una mezcla de 70 % en peso de mLLDPE y 30 % en peso de LDPE para formar una capa más interna, calienta la parte de la capa interna más y durante más tiempo, de forma que la adhesión de la película soplada a la lámina de aluminio mejora aún más.

[0410] La estructura detallada de los materiales laminados anteriores se muestra en la Tabla 5.

[0411] Tabla 5

[0413]

[0415] La estructura según el laminado comparativo 2, ha sido el estado de la técnica durante años y se considera el laminado de envasado más sólido y mecánicamente fuerte para el material de envasado de bolsas de papel. Con el tiempo se probaron otras láminas y configuraciones prefabricadas, pero no se encontró nada mejor. El esfuerzo y la tensión sobre el material de envasado para dichos envases de tipo bolsa (comercializados como Tetra Fino® Aseptic) es extraordinario, mientras que el concepto de envase está orientado a economías emergentes y segmentos de bajo coste.

[0417] Por lo tanto, los envases de tipo bolsa se produjeron con los materiales laminados de la Tabla 5, en una máquina de llenado Tetra Pak® A1. Este tipo de máquina de llenado tiene capacidad para llenar parte de los envases de tipo bolsa a una velocidad de unos 12000 envases/hora. Los envases tenían el formato de Tetra Fino® Aseptic, con un volumen de 250 ml.

[0419] Prueba de transporte

[0421] Se utilizó una prueba de vibración y transporte adaptada con el fin de evaluar cómo estos envases de tipo bolsa pueden soportar el transporte, la manipulación y la distribución. De este modo, el método de prueba de vibración simula el transporte y la distribución de los envases. La prueba de vibración se realiza de conformidad con la norma ASTM D 4728-17: "Método de ensayo normalizado para la prueba de vibración aleatoria de recipientes de transporte marítimo" y sigue un programa de ciclo de vibración estándar "Nivel 1" que dura 45 minutos. Antes de la prueba, los envases de tipo bolsa se embalaron en envases de cartón secundarios de forma normalizada, con 24 bolsas en cada envase de cartón secundario. Los envases de cartón de distribución así embalados se acondicionaron en conjunto en una cámara climática hasta que se alcanzó una temperatura y humedad estables y, a continuación, se colocaron en un palé de distribución de una manera normalizada adicional, contando con 7 capas de envases de cartón secundarios apilados unos encima de otros.

[0423] Los defectos surgen especialmente en los paneles laterales del material laminado durante la transformación de un tubo cilíndrico a envases con forma de bolsa de almohada. Esta transformación no puede llevarse a cabo geométricamente sin la formación de algunas deformaciones o arrugas. Estas deformaciones son puntos débiles iniciales para la propagación de la fatiga durante la distribución y la manipulación, y existe un riesgo de que acaben transformándose en defectos en las capas de barrera y en los cierres de los envases.

[0425] La prueba de vibración se eligió para causar un cierto nivel de fallo en los envases de tipo bolsa, es decir, de fuga del contenido de agua de relleno. El número de envases con fugas se contó después de la prueba de vibración así aplicada. Además, los envases dañados pueden clasificarse dentro de dicha prueba en diferentes niveles de gravedad de los daños, y estudiarse más a fondo con respecto a los detalles y la naturaleza de los daños. A efectos de la presente invención, se evaluó el porcentaje de envases con fugas.

[0427] El resultado de comparar los envases fabricados con el laminado inventivo 2 y con el laminado comparativo 2 se muestra en el diagrama de la Figura 7. Muestra que ahora se ha desarrollado un material de envasado significativamente mejorado, que puede reducir las fugas de 3,5 a 1,75 envases con fugas por cada 100, es decir, una reducción del 50 %.

[0429] Este resultado es realmente sorprendente, ya que el material de envasado no tuvo que hacerse más grueso al mismo tiempo por la adición de más polímero, sino más bien al contrario.

[0431] Prueba de apertura por desgarro

[0433] La resistencia al desgarro se midió también en muestras de los laminados de la Tabla 5, de la misma manera que se hizo con los laminados objeto de prueba en el Ejemplo 1, pero como el material laminado en este caso era más delgado, la prueba se realizó sobre un total de cuatro capas de los laminados de la Tabla 5. La resistencia al desgarro es la fuerza necesaria para continuar un desgarro iniciado por un pequeño corte en una probeta de muestra, medida según el ensayo Elmendorf, ISO 1974, y se expresa en mN.

[0435] Los resultados de la comparación del laminado inventivo 2 con el laminado comparativo 2 se muestran en el diagrama de la Figura 10b.

[0437] Dichos resultados muestran que, al mismo tiempo que el laminado inventivo 2 se ha hecho significativamente más sólido para soportar la integridad de los envases de tipo bolsa llenados y sellados con el mismo, también se ha hecho mucho más fácil de abrir, tal como se muestran en las pruebas de aperturas de desgarro, evaluadas de la misma manera que se ha descrito con anterioridad en relación con el Ejemplo 1. Los diagramas muestran valores relativos frente a un valor medido más alto para ambos laminados objeto de prueba y, por tanto, reflejan la diferencia relativa de propiedades entre el laminado de la invención (laminado inventivo 2) y el laminado comparativo 2.

[0439] El laminado inventivo 2 mostró una resistencia al desgarro significativamente menor que el laminado comparativo 2 tanto en el sentido MD como en el sentido CD.

[0441] Lo que antecede también confirma los resultados de las pruebas con paneles de consumidores que evaluaron la capacidad de apertura de los envases de tipo bolsa según la presente invención y según el estado de la técnica. Dichas evaluaciones habían establecido que las bolsas del laminado comparativo 2 no se podían abrir por desgarro, ni siquiera con la ayuda de una muesca en el material, sino que había que cortarlas con tijeras, mientras que las bolsas del laminado inventivo 2 se abrían fácilmente por desgarro.

[0442] Conclusiones de los ejemplos

[0444] Los materiales de envasado laminados de los ejemplos presentan varias ventajas.

[0446] Mostraron una integridad del envase significativamente mejorada, en el sentido de que la barrera laminada y las capas interiores permanecen más que suficientemente intactas, a pesar de los múltiples pliegues y de las fuertes tensiones en el plegado para formar envases llenos y termosellados, y en el sentido de que soportan las duras pruebas de simulación de transporte y vibración para envases de tipo bolsa. Al mismo tiempo, la capacidad de apertura significativamente mejorada de los materiales de envasado laminados se demostró mediante pruebas de resistencia al desgarro y pruebas relativas al comportamiento de energía total al abrirse con una pajita para beber.

[0448] Es un verdadero logro mejorar propiedades tan fundamentalmente contradictorias, tal como la resistencia e integridad del envase por un lado, y la capacidad de apertura del envase por otro, en un laminado de cartón líquido. Lo que antecede va más allá del trabajo normal de optimización, que normalmente implicaría algún tipo de compensación y compromiso, con respecto a un tipo de propiedad o a la otra, o a ambas a la vez.

[0450] Por lo general, estas propiedades contradictorias mejoradas permiten, además, una mayor explotación de formatos de envase más exigentes, tales como envases de gran tamaño, envases de tipo bolsa, envases formados por pliegues que implican puntos de plegado más severos y otros más. Se trata de una ventaja importante, ya que las diferentes necesidades de los consumidores pueden reflejarse en envases más personalizados para diferentes propósitos y deseos.

[0452] Se ha garantizado la protección de las propiedades de barrera a los gases en materiales laminados plegables a base de cartón sin necesidad de utilizar láminas metálicas gruesas, tal como la lámina de aluminio convencional, lo que permite disponer de materiales de envasado sostenibles, mecánicamente sólidos y de alto rendimiento para el almacenamiento aséptico, a temperatura ambiente y a largo plazo de productos alimenticios líquidos.

[0454] Dichos materiales son más sostenibles para el medio ambiente y el clima al requerir menos dióxido de carbono en los procesos de fabricación, y al simplificar los procesos de reciclado, ya que solamente se utiliza un tipo de polímero (poliolefina/polietileno), además, de las fibras de celulosa. De este modo, habrá una cantidad mínima de rechazo que comprenda otros materiales distintos del polietileno y la celulosa. La simplificación de los procesos de reciclado es un requisito previo para una economía sostenible y circular de los materiales.

[0456] Como observación final, la invención no está limitada por las formas de realización ilustradas y descritas con anterioridad, sino que puede variarse dentro del ámbito de las reivindicaciones.

Claims

1. REIVINDICACIONES

1.Material de envasado laminado para el envasado de producto alimenticio líquido, que comprende una capa de masa (11; 21) de papel, cartón u otro material a base de celulosa, una primera capa más externa, termosellable y estanca a los líquidos (12; 22) que comprende un polímero termoplástico, una capa de barrera o parte multicapa de barrera (15; 24), que comprende al menos un material barrera a los gases, dispuesta en el lado opuesto, interno, de la capa de masa (11; 21), y una segunda capa más interna, estanca a los líquidos y termosellable (15), en el lado interno de la capa de barrera o parte multicapa de barrera, estando la segunda capa más interna, estanca a los líquidos y termosellable (14; 26) orientada hacia el interior de un recipiente de envasado que se formará a partir del material de envasado, en donde la segunda capa más interna estanca a los líquidos y termosellable (14; 26) es una película de polietileno prefabricada (14; 26) que es una película moldeada y orientada biaxialmente que comprende desde un 60 a un 100 % de polietileno lineal de baja densidad (LLDPE), preferentemente desde un 80 a un 100 % de LLDPE, más preferentemente desde un 90 a un 100 % de LLDPE, teniendo, además, la película de polietileno prefabricada: - un espesor total de 15 a 25 pm,

- un módulo elástico de al menos 400 MPa en el sentido máquina, MD, y de al menos 500 MPa en el sentido transversal, CD, medido según la norma ASTM D 882-02 (2018) con una velocidad de deformación inicial de 0,1 mm/(mm*min),

- una resistencia a la tracción superior a 40 MPa, preferiblemente superior a 50 MPa en el MD y superior a 100 en el CD, medida mediante la norma ASTM D638M-14 (2017) a una velocidad de cabeza de pistón de 200 mm/min, - un alargamiento a la rotura inferior al 350 % en el MD e inferior al 100 % en el CD, medido mediante la norma ASTM D638M-14 (2017) a una velocidad de cabeza de pistón de 200 mm/min,

- una temperatura de iniciación del sellado, SIT, de 80 a 100 grados C, determinada por la norma ASTM F1921 (2018) a 2N,

- una fuerza máxima de adherencia en caliente superior a 7 N, según la norma ASTM F1921 (2018), y

- una resistencia a la perforación igual o superior a 10 N, medida según la norma ASTM F1306-16 (2016) a una velocidad de cabeza de pistón de 500 mm/min.

2.Material de envasado laminado según la reivindicación 1, en donde el LLDPE de la película de polietileno prefabricada (14; 26) tiene una relación de fluidez en caliente/índice de fluidez en caliente (MFR/MFI) de 2 a 5 g/10min a 2,16 kg, 190 °C, medido según la norma ASTM D1238 o ISO 1133.

3.Material de envasado laminado según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en donde la película de polietileno prefabricada (14; 26) comprende desde un 60 a un 100 % de m-LLDPE, preferentemente desde un 80 a un 100 % de m-LLDPE, más preferentemente desde un 90 a un 100 % de m-LLDPE.

4.Material de envasado laminado según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la película de polietileno prefabricada (14; 26) tiene una capa central que comprende más de un 60% en peso de m-LLDPE, una primera capa de “piel” en un lado de la capa central, que también comprende LLDPE, preferentemente m-LLDPE y, además, está adaptada para el sellado térmico de la película que los polietilenos de la capa central, y de manera opcional la película de polietileno prefabricada tiene una segunda capa piel en el otro lado de la capa central.

5.Material de envasado laminado según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la película de polietileno prefabricada (14; 26) tiene un espesor total de 16 a 23 pm, tal como de 16 a 20 pm.

6.Material de envasado laminado según la reivindicación 4, en donde la capa central de la película de polietileno prefabricada (14; 26) tiene un espesor de 10 a 16 pm, tal como de 10 a 14 pm.

7.Material de envasado laminado según una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 6, en donde el espesor de la primera capa superficial, y de la segunda capa superficial opcional, es de 1 a 3, tal como de 2 a 3 pm.

8.Material de envasado laminado según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la película de polietileno prefabricada (14; 26) tiene una temperatura de iniciación de sellado, SIT, de 80 a 95 grados C, tal como de 80 a 90 grados C, determinada por la norma ASTM F1921 (2018) en 2N.

9.Material de envasado laminado según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la película de polietileno prefabricada (14; 26) tiene una fuerza máxima de pegado en caliente superior a 8 N, según la norma ASTM F1921 (2018).

10.Material de envasado laminado según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la película de

polietileno prefabricada (14; 26) tiene una resistencia a la perforación igual o superior a 10 N, medida según la norma ASTM F1306-16 (2016) a una velocidad de cabeza de pistón de 500 mm/min, y presenta un alargamiento a la perforación (es decir, a carga máxima) inferior a 10 mm.

11.Material de envasado laminado según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la parte multicapa de barrera (15) comprende un sustrato de papel (15a) que tiene al menos un revestimiento (15b-15d) de un material barrera a los gases aplicado sobre el mismo.

12.Material de envasado laminado según la reivindicación 11, en donde el revestimiento o revestimientos (15b-15d) comprenden un polímero de barrera a los gases y/o un revestimiento por depósito de vapor de un material barrera a los gases seleccionado de entre metales, óxidos metálicos, óxidos inorgánicos y revestimientos amorfos de carbono de tipo diamante.

13.Material de envasado laminado según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la capa de barrera o la parte multicapa de barrera (14; 26) está laminada a la capa de masa (11; 21) mediante una primera capa de unión (16; 25) de uno o más polímeros.

14.Material de envasado laminado según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la película de polietileno prefabricada (14; 26) está laminada a la capa de barrera o a la parte multicapa de barrera (15; 24) mediante una segunda capa de unión (17b; 28) de un polímero termoplástico.

15.Material de envasado laminado según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la película de polietileno prefabricada (14; 26) tiene una relación de estiramiento de 5 a 7 en sentido máquina, MD, y de 7 a 10 en sentido transversal, CD.

16.Material de envasado laminado según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende una capa de masa de cartón (11) que tiene un gramaje de 100 a 520 g/m2, tal como de 200 a 300 g/m2, y una parte multicapa de barrera (15), en donde la parte multicapa de barrera (15) comprende un sustrato de papel (15a) que tiene al menos un revestimiento (15b-15d) de un material barrera a los gases aplicado sobre el mismo preferentemente de 2 a 5000 nm (5 pm), para proporcionar un material de envasado más sostenible y reciclable desde el punto de vista medioambiental.

17.Material de envasado laminado según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, que comprende una capa de masa que es una capa central de papel (21) que tiene un gramaje de 50 a 140 g/m2, tal como de 70 a 120 g/m2, tal como de 70 a 110 g/m2, y una capa de barrera (24) de una lámina de aluminio, con el fin de fabricar envases de tipo bolsa.

18.Método para la fabricación de un material de envasado laminado (10; 20), según se define en una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende las etapas, en cualquier orden, de:

a) laminar (30b,35b) una banda continua de una capa de masa (11; 21; 34b) de papel, cartón u otro material a base de celulosa con el lado exterior de una banda continua de una capa de barrera o parte multicapa de barrera (15; 24; 31b) que comprende al menos un material barrera a los gases,

b) laminar (35c,37c) una banda continua de una película interna prefabricada de polietileno (14; 26; 38c), como segunda una capa interna estanca a los líquidos y termosellable, a la otra cara interna de la banda de la capa de barrera o de la parte multicapa de barrera (15; 24; 31b), por ejemplo, mediante laminación por extrusión fundida, con una segunda capa de unión interyacente (17a, 17b; 27, 28; 36c) de un polímero de unión, y

c) recubrimiento por extrusión (32c, 34c) de una primera capa más externa, estanca a los líquidos y termosellable (12; 22; 33c) en el lado exterior de la capa de masa (11; 21; 31c; 34b), en donde la película de polietileno prefabricada (14; 26; 38c) es una película de polietileno moldeada y orientada biaxialmente que comprende desde el 60 al 100 % de polietileno lineal de baja densidad (LLDPE), preferiblemente desde el 80 al 100 % de LLDPE, más preferiblemente desde el 90 al 100 % de LLDPE, teniendo, además, la película de polietileno prefabricada:

- un espesor total de 15 a 25 pm,

- un módulo elástico de al menos 400 MPa en el MD, y de al menos 500 MPa en el CD, medido según la norma ASTM D 882-02 (2018) a una velocidad de cabeza de pistón de 10 mm/min,

- una resistencia a la tracción superior a 40 MPa, preferiblemente superior a 50 MPa, en el MD y superior a 100 en el CD, medida mediante la norma ASTM D638M-14 (2017) a una velocidad de cabeza de pistón de 200 mm/min,

- un alargamiento a la rotura inferior al 350 % en el MD e inferior al 100 % en el CD, medido mediante la norma ASTM D638M-14 (2017) a una velocidad de cabeza de pistón de 200 mm/min,

- una temperatura de iniciación del sellado, SIT, de 80 a 100 grados C, determinada por la norma ASTM F1921 (2018) en 2N,

- una fuerza máxima de adherencia en caliente superior a 7 N, según la norma ASTM F1921 (2018),

19.Método según la reivindicación 18, en donde la etapa a) se realiza mediante la aplicación por vía húmeda una dispersión acuosa de una composición adhesiva que comprende un aglutinante polimérico adhesivo sobre la banda de la capa de masa (11; 21) o sobre la banda de la capa de barrera o parte de barrera multicapa (15; 24) en una cantidad de 1 a 5 g/m2 de peso en seco, y presionando las dos bandas entre sí mientras se hacen avanzar a través de una separación de los rodillos de laminación, sin secado forzado.

20.Recipiente de envasado (50a; 50b; 50c; 50d) para el envasado de productos alimenticios sensibles al oxígeno, tales como productos alimenticios líquidos, semilíquidos o viscosos o agua, que comprende el material de envasado laminado (10; 20) según se define en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17.