BR112021004467A2

BR112021004467A2 - embalagem reciclável com encaixe

Info

Publication number: BR112021004467A2
Application number: BR112021004467-1A
Authority: BR
Inventors: Robert Clare; Amin Mirzadeh
Original assignee: Nova Chemicals (International) S.A.
Priority date: 2018-09-10
Filing date: 2019-09-04
Publication date: 2021-05-25
Also published as: JP2022500277A; EP3849792A1; CA3053597A1; KR20210057731A; MX2021002176A; CN112996656A; WO2020053708A1; US20200079061A1; JP7312246B2; AR116388A1; BR112021004467B1

Abstract

Uma embalagem flexível feita com um filme de polietileno de multicamadas e um encaixe integral; e um processo para preparar a embalagem flexível. A quanti-dade de polietileno usada para preparar a embalagem é de pelo menos 90% em pe-so do peso total do polímero usado para preparar a embalagem, o que permite que a embalagem seja reciclada. O encaixe é feito de polietileno linear de baixa densida-de que facilita a fabricação da embalagem.

Description

“EMBALAGEM RECICLÁVEL COM ENCAIXE” CAMPO TÉCNICO

[001]Uma embalagem flexível com encaixe integral é feita de 90 a 100% de polietileno em peso, especialmente de 95 a 100% em peso, permitindo que a emba- lagem seja reciclada.

ESTADO DA TÉCNICA ANTERIOR

[002]A preparação de embalagens flexíveis com encaixes integrais (como ca- lhas ou válvulas) é conhecida. Os encaixes podem ser instalados usando um adesivo ou selagem a quente. A quantidade de calor necessária para selar a quente o filme flexível ao encaixe é significativa e, como resultado, o filme flexível normalmente con- tém pelo menos uma camada de um polímero resistente ao calor (como poliamida ou poliéster) para garantir que o filme não falhe durante o processo de soldagem. Isso torna essas embalagens difíceis de reciclar, pois não é possível separar facilmente a camada de poliéster (ou poliamida) do polietileno nas atuais instalações de recicla- gem.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[003]Em uma modalidade, a presente invenção fornece uma embalagem fle- xível formada a partir de A) um filme de multicamadas que compreende a) uma primeira camada de revestimento consistindo em 85 a 100% em peso de um polietileno de alta densidade tendo uma densidade de 0,95 a 0,97 g/cc e um índice de fusão, I2, de 0,5 a 10 g/10 minutos; b) uma segunda camada de revestimento consistindo em 85 a 100% em peso de um primeiro polietileno linear de baixa densidade tendo uma distribuição de peso molecular Mw/Mn de 2 a 4, uma densidade de 0,88 a 0,92 g/cc e um índice de fusão, I2, de 0,3 a 5 g/10 minutos; c) um núcleo compreendendo polietileno,

com a condição de que o material polimérico usado para preparar a dita pelí- cula de multicamadas seja pelo menos 90% em peso de polietileno; e B) um encaixe que é preparado a partir de polietileno linear de baixa densi- dade com uma densidade de 0,91 a 0,93 g/cc.

[004]Em uma modalidade, cada um dos polietilenos usados para preparar o núcleo de filmes de multicamadas tem um índice de fusão, I2, de 0,5 a 10 e uma den- sidade de 0,91 a 0,94 g/cc com a condição adicional de que o material polimérico usado para preparar a dita embalagem flexível é de pelo menos 90% em peso de polietileno.

[005]Em outra modalidade, a presente invenção fornece uma embalagem fle- xível formada a partir de A) um filme de multicamadas que compreende a) uma primeira camada de revestimento consistindo em 85 a 100% em peso de um polietileno de alta densidade tendo uma densidade de 0,95 a 0,97 g/cc e um índice de fusão, I2, de 0,5 a 10 g/10 minutos; b) uma segunda camada de revestimento consistindo em 85 a 100% em peso de um primeiro polietileno linear de baixa densidade tendo uma distribuição de peso molecular Mw/Mn de 2,5 a 4,0, uma densidade de 0,88 a 0,92 g/cc e um índice de fusão, I2, de 0,3 a 5 g/10 minutos; e um Índice de diluição, Yd, maior que 0, c) um núcleo compreendendo polietileno, com a condição de que o material polimérico usado para preparar a dita pelí- cula de multicamadas seja pelo menos 90% em peso de polietileno; e B) um encaixe que é preparado a partir de polietileno linear de baixa densi- dade tendo uma densidade de 0,91 a 0,93 g/cc com a condição adicional de que o material polimérico usado para preparar a dita embalagem flexível seja pelo menos 90% em peso de polietileno.

[006]Em outra modalidade, a invenção fornece um processo para preparar as embalagens flexíveis descritas acima por selagem a quente do filme de multicamadas ao encaixe.

[007]Sacos convencionais com encaixes são normalmente feitos com um filme de multicamadas (poliéster e polietileno) que é selado a quente para um encaixe feito de polietileno de alta densidade (HDPE) ou polipropileno (PP). Essas embala- gens são difíceis de reciclar devido aos diferentes materiais de construção (PET + PE).

[008]Em um pedido de patente de propriedade conjunta, um saco “stand up pouch” feito com filme contendo pelo menos 90% de polietileno é descrito. Os esforços para selar a quente este filme em encaixes feitos de HDPE ou PP em uma máquina de embalamento convencional não tiveram sucesso - observamos selagens ruins e/ou “furo” do filme. A presente invenção mitiga esses problemas.

BREVE DESCRIÇÃO DO DESENHO

[009]A Figura 1 ilustra o uso de encaixes nos exemplos.

DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES Visão geral

[010]As embalagens desta invenção compreendem dois componentes essen- ciais, nomeadamente um filme de polietileno de multicamadas (descrita na Parte A, abaixo), e um encaixe que é feito de um polietileno linear de baixa densidade (descrito na Parte B, abaixo). PARTE A Filme de polietileno de multicamadas

[011]Em geral, o filme de polietileno de multicamadas usado para preparar as embalagens desta invenção deve incluir as seguintes características: 1) Uma camada de revestimento feita de HDPE; 2) Uma segunda camada de revestimento feita de um grau de selante de po- lietileno; 3) Pelo menos uma camada de núcleo que contém polietileno; e

4) A quantidade de polietileno contido no filme de multicamadas é pelo menos 90% em peso (preferencialmente, pelo menos 95% em peso) do peso total dos polí- meros que são usados para preparar o filme de multicamadas.

[012]Em uma modalidade, o encaixe é feito de um polietileno linear de baixa densidade com um índice de diluição, Yd, maior que 0 (especialmente maior que 0 a cerca de 7).

[013]Em uma modalidade, o polietileno da camada selante é caracterizado por ter um índice de diluição, Yd, maior que 0 (especialmente maior que 0 a cerca de 7).

[014]Em uma modalidade, tanto o encaixe quanto a camada selante são feitos de um polietileno linear de baixa densidade que tem um índice de diluição, Yd, de 0 a cerca de 7 (tal polietileno pode ser feito em um processo de reator duplo).

[015]Em uma modalidade, o filme de multicamadas é um filme laminado (Parte A.1, abaixo). Em outra modalidade, o filme de multicamadas é preparado por um pro- cesso de coextrusão (Parte A.2, abaixo). Os detalhes da construção do encaixe são discutidos na Parte B, “Encaixe,” abaixo. PARTE A.1 Estrutura do Filme Laminado

[016]Os filmes laminados ou "estruturas" que são descritos no pedido de pa- tente U.S. 2016/0229157 ("Stand Up Pouch", inventor R.H. Clare) são adequados para uso nesta invenção. Conforme descrito no dito pedido de patente, os tipos adequados de polietileno para preparar o filme incluem: 1) Polietileno de Alta Densidade (HDPE) - um homopolímero ou copolímero de polietileno tendo uma densidade de cerca de 0,95 a cerca de 0,97 g/cc; 2) Polietileno de Média Densidade (MDPE) - um copolímero de polietileno tendo uma densidade de cerca de 0,93 a cerca de 0,95 g/cc; 3) Polietileno Linear de Baixa Densidade (LLDPE) - um copolímero de polieti- leno tendo uma densidade de cerca de 0,915 a cerca de 0,93 g/cc; e 4) um polietileno selante - um material de polietileno que é adequado para a preparação de uma selagem formada por calor, especialmente um polietileno seleci- onado de 1) um copolímero de polietileno com uma densidade de cerca de 0,88 a 0,92 g/cc ("VLDPE") e 2) um polietileno de baixa densidade e alta pressão (LD) - um ho- mopolímero de polietileno preparado com um iniciador de radical livre em um processo de alta pressão, tendo uma densidade de cerca de 0,91 a cerca de 0,93 g/cc. O poli- etileno selante também possui preferencialmente um índice de fusão, I2, de 0,3 a 5, especialmente 0,3 a 3 g/10 minutos.

[017]Em algumas modalidades, a estrutura laminada é preparada usando duas membranas distintas que são laminadas juntas.

[018]Em algumas modalidades, cada membrana contém pelo menos uma ca- mada de HDPE. As camadas de HDPE fornecem rigidez ao SUP. Essas camadas de HDPE são separadas por pelo menos uma camada de polietileno de densidade mais baixa (como LLDPE) e este polietileno de densidade mais baixa fornece resistência a impactos e perfurações. Além disso, ao separar as camadas de HDPE rígido, a rigidez geral e a resistência à torção do SUP são melhoradas em comparação com uma es- trutura que contém uma quantidade/espessura equivalente de HDPE em uma única camada - de uma maneira que pode ser referida como um efeito “I beam” (viga I) (por analogia com as vigas I de aço que são amplamente utilizadas para a construção de edifícios).

[019]Em outra modalidade, as propriedades ópticas são melhoradas adicio- nando um agente de nucleação ao HDPE. Em outra modalidade, as propriedades óp- ticas são melhoradas através do uso de Orientação na Direção da Máquina (MDO) da membrana externa/de impressão. Nesta modalidade, uma camada de revestimento da membrana que foi submetida à MDO torna-se uma camada de revestimento da estrutura de filme laminado. Em ainda outra modalidade, as propriedades ópticas são melhoradas pelo uso de MDO em uma membrana que contém uma camada de HDPE nucleado.

[020]Em uma modalidade, a estrutura laminada é preparada com duas mem- branas, cada uma das quais contendo pelo menos uma camada de HDPE. Pelo me- nos uma camada de HDPE na primeira membrana é separada de pelo menos uma camada de HDPE na segunda membrana por uma camada de polietileno de densi- dade mais baixa, otimizando assim a rigidez do SUP para uma determinada quanti- dade de HDPE.

[021]Em uma modalidade, as duas membranas são laminadas em conjunto.

[022]Em uma modalidade, a es0trutura laminada é impressa na interface entre as duas membranas - isto é, na superfície interna da primeira membrana ou na super- fície externa da segunda membrana.

[023]Descrições detalhadas para várias modalidades da primeira membrana (externa); várias modalidades da segunda membrana (interior); várias modalidades do adesivo e várias modalidades da impressão a seguir. Primeira membrana (externa) ou membrana “A”

[024]Uma camada de HDPE é usada como revestimento na membrana ex- terna.

[025]Em uma modalidade, a primeira membrana (externa) forma a parede ex- terna da estrutura laminada.

[026]Em uma modalidade, a estrutura laminada é impressa na interface entre a primeira membrana e a segunda membrana (interior).

[027]Porque alguém "olha através" da membrana externa a fim de ver a im- pressão, em algumas modalidades, pode ser desejável que a membrana externa te- nha baixos valores de turbidez. Além disso, em algumas modalidades, um alto "brilho" pode ser desejável, pois muitos consumidores percebem um acabamento de alto bri- lho como uma indicação de alta qualidade.

[028]Em outra modalidade, a membrana externa é submetida à Orientação na

Direção da Máquina (MDO) em uma quantidade que é suficiente para melhorar o mó- dulo (rigidez) e as propriedades ópticas da membrana.

[029]Seguem descrições adicionais dessas duas modalidades. Membrana externa de multicamadas ou membrana A

[030]Em geral, o uso de um filme de HDPE de monocamada espessa para formar a membrana externa pode fornecer uma estrutura com rigidez adequada. No entanto, uma camada espessa de HDPE pode sofrer de propriedades ópticas defici- entes. Isso pode ser resolvido imprimindo o lado externo (pele) da membrana externa para formar um SUP opaco. No entanto, este design pode não ser muito resistente a abusos, pois a impressão pode ser facilmente arranhada e danificada durante o trans- porte e manuseio do SUP.

[031]Em uma modalidade, esses problemas são mitigados pelo fornecimento de um filme de multicamadas coextrudado para a membrana externa na qual pelo menos uma camada de revestimento ("camada A.1") é preparada a partir de HDPE e pelo menos uma camada ("camada A.2") é preparado a partir de um polietileno de densidade mais baixa (como LLDPE, LD ou VLDPE).

[032]Em uma modalidade, o HDPE é caracterizado adicionalmente por ter um índice de fusão, i2, de 0,1 a 10 (especialmente de 0,3 a 3) gramas/10 minutos.

[033]em uma modalidade, o lldpe é caracterizado adicionalmente por ter um índice de fusão, i2, de 0,1 a 5 (especialmente de 0,3 a 3) gramas/10 minutos.

[034]em uma modalidade, o lldpe é caracterizado adicionalmente por ser pre- parado usando um catalisador de sítio único (como um catalisador de metaloceno) e ter uma distribuição de peso molecular, Mw/Mn (ou seja, peso molecular ponderal médio dividido pelo peso molecular numérico médio) de cerca de 2 a cerca de 4. Este tipo de LLDPE é normalmente referido como sLLDPE (onde "s" se refere ao catalisa- dor de sítio único).

[035]Em uma modalidade, o polietileno de densidade muito baixa (VLDPE) é um copolímero de etileno com uma densidade de cerca de 0,88 a 0,91 g/cc e um índice de fusão, I2, de cerca de 0,5 a 10 g/cc. Todos os materiais descritos acima são bem conhecidos e estão disponíveis comercialmente.

[036]Em outra modalidade, o LLDPE usado na membrana A é misturado com uma quantidade menor (de 0,2 a 10% em peso) de um polietileno LD com um índice de fusão, I2, de 0,2 a 5, especialmente de 0,2 a 0,8. Observou-se que certas misturas desses LLDPE e LLDPE e LD têm propriedades ópticas superiores e rigidez superior em comparação com o LLDPE sozinho (particularmente quando o LLDPE é um sLLDPE).

[037]Em algumas modalidades, observou-se que o uso de uma resina LD com um índice de fusão de cerca de 0,2 a 0,8 gramas/10 minutos é especialmente eficaz para esta finalidade (e os versados na técnica comumente referem-se a este tipo de resina LD como um “LD de fusão fracionada”).

[038]Em outra modalidade, o LLDPE usado na membrana A é misturado com uma quantidade menor (de 0,2 a 10% em peso) de uma resina de HDPE e um agente de nucleação.

[039]O termo "agente de nucleação", tal como aqui utilizado, destina-se a transmitir seu significado convencional para aqueles versados na técnica de prepara- ção de composições de poliolefina nucleada, a saber, um aditivo que altera o compor- tamento de cristalização de um polímero conforme o polímero fundido é resfriado.

[040]Exemplos de agentes de nucleação convencionais que estão comercial- mente disponíveis e em amplo uso como aditivos de polipropileno são os ésteres de dibenzilideno sorbitol (tais como os produtos vendidos sob a marca comercial MILLAD® 3988 pela Milliken Chemical e IRGACLEAR® 287 pela BASF Chemicals).

[041]Em algumas modalidades, os agentes de nucleação devem ser bem dis- persos no polietileno. Em algumas modalidades, a quantidade de agente de nucleação usado é comparativamente pequena - de 200 a 10.000 partes por milhão por peso

(com base no peso do polietileno), portanto, será apreciado por aqueles versados na técnica que algum cuidado deve ser tomado para garantir que o agente de nucleação esteja bem disperso. Em algumas modalidades, o agente de nucleação na forma fina- mente dividida (menos de 50 mícrons, especialmente menos de 10 mícrons) para o polietileno para facilitar a mistura.

[042]Exemplos de agentes de nucleação que podem ser adequados para uso incluem as estruturas orgânicas cíclicas descritas na Pat. dos EUA No. 5.981.636 (e seus sais, tais como dicarboxilato de biciclo[2,2,1]hepteno dissódico); as versões sa- turadas das estruturas descritas na Pat. dos EUA Nº 5.981.636 (como descrita na Pat. dos EUA No. 6.465.551; Zhao et al., Para Milliken); os sais de certos ácidos dicarbo- xílicos cíclicos com uma estrutura de ácido hexa-hidroftálico (ou estrutura "HHPA"), conforme descrito na Patente dos EUA No 6.599.971 (Dotson et al., Para Milliken); ésteres de fosfato, tais como os descritos na Patente dos EUA No 5.342.868 e aqueles vendidos sob os nomes comerciais NA-11 e NA-21 por Asahi Denka Kogyo e sais metálicos de glicerol (especialmente glicerolato de zinco). O sal de cálcio do ácido 1,2- ciclo-hexanodicarboxílico, sal de cálcio (número de registro CAS 491589-22-1) nor- malmente fornece bons resultados para a nucleação de HDPE. Os agentes de nucle- ação descritos acima podem ser descritos como "orgânicos" (no sentido de que con- têm átomos de carbono e hidrogênio) e para distingui-los de aditivos inorgânicos, como talco e óxido de zinco. Talco e óxido de zinco são comumente adicionados ao polietileno (para fornecer anti-bloqueio e sequestro de ácido, respectivamente) e eles fornecem alguma funcionalidade de nucleação limitada.

[043]Os agentes de nucleação "orgânicos" descritos acima podem ser melho- res (mas mais caros) agentes de nucleação do que agentes de nucleação inorgânicos. Em uma modalidade, a quantidade de agente de nucleação orgânico é de 200 a 2.000 partes por milhão (com base no peso total do polietileno na camada que contém o agente de nucleação).

[044]Em algumas modalidades, essas misturas de LLDPE/HDPE/agente de nucleação também foram encontradas para fornecer propriedades ópticas superiores e módulo mais alto (maior rigidez) do que 100% LLDPE.

[045]Em outra modalidade, a membrana externa é uma película coextrudada de três camadas do tipo A/B/A, onde A é um HDPE e B é um polietileno de densidade mais baixa, especialmente as composições LLDPE descritas acima (incluindo as com- posições LLDPE que são misturadas com LD e composições de LLDPE que são mis- turadas com HD e um agente de nucleação). Esses filmes fornecem boa rigidez. Orientação na direção da máquina (MDO) da membrana externa

[046]Em outra modalidade, a membrana externa é um filme coextrudado de multicamadas que compreende pelo menos uma camada de revestimento de HDPE e pelo menos uma camada de um polietileno de densidade mais baixa, como MDPE ou LLDPE. A estrutura está sujeita à Orientação na Direção da Máquina (ou MDO).

[047]A seguir, uma descrição de tais estruturas e a preparação das estruturas. Membrana de MDO

[048]Em algumas modalidades, a membrana de MDO é preparada a partir de um filme de multicamadas em que pelo menos uma das camadas é preparada a partir de uma composição de HDPE e pelo menos uma das camadas é preparada a partir de uma composição de polietileno com uma densidade mais baixa do que a composi- ção de HDPE.

[049]A Orientação na Direção da Máquina (MDO) é bem conhecida dos ver- sados na técnica e o processo é amplamente descrito na literatura. MDO ocorre após a formação de um filme. O filme "precursor" (ou seja, o filme como existe antes do processo de MDO) pode ser formado em qualquer processo de moldagem de filme convencional. Dois processos de moldagem de filme que estão em amplo uso comer- cial (e são adequados para preparar o filme precursor) são o processo de filme so- prado e o processo de filme fundido.

[050]Em algumas modalidades, o filme precursor é alongado (ou, alternativa- mente, esticado) no processo MDO. O estiramento é predominantemente em uma direção, ou seja, a "direção da máquina" a partir do processo de moldagem de filme inicial (isto é, em oposição à direção transversal. A espessura do filme diminui com o alongamento. Um filme precursor que tem uma espessura inicial de 10 mils e uma espessura final após o estiramento de 1 mil é descrito como tendo uma "razão de alongamento" ou razão de "estiramento" de 10:1 e um filme precursor que tem uma espessura inicial de 10 ml e uma espessura final de 2 ml com uma relação de “alon- gamento” ou “estiramento” de 2:1.

[051]Em algumas modalidades, o filme precursor pode ser aquecido durante o processo de MDO. A temperatura é tipicamente mais alta do que a temperatura de transição vítrea do polietileno e mais baixa do que a temperatura de fusão e, mais especificamente, é tipicamente de cerca de 70 a cerca de 120°C para um filme de polietileno. Rolos de aquecimento geralmente são usados para fornecer esse calor.

[052]Um processo de MDO típico utiliza uma série de rolos que operam em diferentes velocidades para aplicar uma força de alongamento em um filme. Além disso, dois ou mais rolos podem cooperar juntos para aplicar uma força de compara- ção (ou “estreitamento”) no filme.

[053]Em algumas modalidades, o filme alongado é geralmente superaquecido (isto é, mantido a uma temperatura elevada - tipicamente de cerca de 90 a 125°C) para permitir que a película alongada relaxe. B. Membrana interna (ou "Membrana selante")

[054]A membrana interna forma o interior de uma embalagem preparada a partir da estrutura laminada.

[055]A membrana interna é um filme coextrudada que compreende pelo me- nos três camadas, nomeadamente B.1) uma primeira camada (ou camada da revesti- mento de interface) que é preparada a partir de pelo menos um polietileno selecionado a partir de LLDPE e MDPE; B.2) uma camada de núcleo compreendendo uma com- posição de HDPE; e B.3) uma camada selante (ou camada de revestimento interna) que é preparada a partir de um polietileno selante.

[056]Seguem outras descrições. B.1 Camada de revestimento da interface

[057]Uma camada de revestimento da membrana interna é preparada a partir de uma composição de polietileno tendo uma densidade mais baixa do que HDPE de modo a fornecer uma camada com propriedades de impacto e resistência à ruptura aprimoradas em comparação com as camadas preparadas a partir de HDPE. Em uma modalidade, esta camada é feita predominantemente de um LLDPE, (incluindo sLLDPE) com um índice de fusão de 0,3 a 3 gramas por 10 minutos. A camada tam- bém pode ser preparada usando uma quantidade principal de LLDPE (ou sLLDPE) e uma pequena quantidade de LD (especialmente um LD fundido fracionado, como des- crito acima) ou a mistura de LLDPE + HDPE + agente de nucleação como descrito acima.

[058]Em outra modalidade, esta camada de revestimento pode ser preparada com MDPE (ou uma mistura de MDPE com uma quantidade menor de outro polieti- leno, como as misturas com LD; e as misturas com HDPE e agente de nucleação descritos acima).

[059]Em uma modalidade, esta camada de revestimento é impressa. Conse- quentemente, está dentro do escopo desta invenção incorporar qualquer uma das mo- dificações bem conhecidas no filme que facilitam o processo de impressão. Por exem- plo, a camada de revestimento pode ser submetida a um tratamento corona para me- lhorar a adesão da tinta. Em outra modalidade, a camada de revestimento pode conter um agente opacificante (tal como talco, óxido de titânio ou óxido de zinco) para me- lhorar a aparência da superfície impressa. B.2 Camada de núcleo

[060]A membrana interna compreende pelo menos uma camada de núcleo que é preparada a partir de uma composição de HDPE.

[061]HDPE é um item comum de comercialização. O HDPE disponível mais comercialmente é preparado a partir de um catalisador que contém pelo menos um metal (especialmente cromo ou um metal de transição do grupo IV - Ti, Zr ou Hf).

[062]HDPE que é feito de um catalisador de Cr normalmente contém alguma ramificação de cadeia longa (LCB). HDPE que é feito de um metal do grupo IV geral- mente contém menos LCB do que HDPE feito de um catalisador de Cr.

[063]Tal como aqui utilizado, o termo HDPE refere-se a um polietileno (ou composição de mistura de polietileno, conforme exigido pelo contexto) com uma den- sidade de cerca de 0,95 a 0,97 gramas por centímetro cúbico (g/cc). Em uma modali- dade, o índice de fusão ("I2") do HDPE é de cerca de 0,2 a 10 gramas por 10 minutos.

[064]Em uma modalidade, o HDPE é fornecido como uma composição de mis- tura compreendendo dois HDPEs com índices de fusão que são separados por pelo menos uma dezena. Seguem mais detalhes desta composição de mistura de HDPE. Composição de mistura de HDPE Componentes de mistura Componentes de mistura a)

[065]O componente de mistura a) da composição de polietileno usado nesta modalidade compreende um HDPE com um índice de fusão comparativamente alto. Conforme usado aqui, o termo "índice de fusão" se refere ao valor obtido por ASTM D 1238 (quando realizado a 190°C, usando um peso de 2,16 kg). Este termo também é referido aqui como "I2" (expresso em gramas de polietileno que fluem durante o perí- odo de teste de 10 minutos, ou "gramas/10 minutos"). Como será reconhecido pelos versados na técnica, o índice de fusão, I2, é em geral inversamente proporcional ao peso molecular. Em uma modalidade, o componente da mistura a) tem um índice de fusão comparativamente alto (ou, alternativamente, um peso molecular comparativa- mente baixo) em comparação ao componente da mistura b).

[066]O valor absoluto de I2 para o componente a) da mistura nessas misturas é geralmente maior do que 5 gramas/10 minutos. No entanto, o "valor relativo" de I2 para o componente de mistura a) é mais importante e geralmente deve ser pelo menos 10 vezes maior do que o valor de I2 para o componente de mistura b) [cujo valor de I2 para o componente de mistura b) é referido aqui como I2']. Assim, para fins de ilustra- ção: se o valor de I2' do componente da mistura b) é 1 grama/10 minutos, então o valor I2 do componente da mistura a) é preferencialmente pelo menos 10 gramas/10 minu- tos.

[067]Em uma modalidade, o componente de mistura a) pode ser caracterizado adicionalmente por: i) ter uma densidade de 0,95 a 0,97 g/cc; e ii) estar presente em uma quantidade de 5 a 60% em peso da composição total da mistura de HDPE (com o componente da mistura b) formando o equilíbrio da composição total) com quanti- dades de 10 a 40% em peso, especialmente de 20 a 40 % em peso, sendo geralmente preferido. É permitido usar mais de um polietileno de alta densidade para formar o componente da mistura a).

[068]A distribuição do peso molecular [que é determinada dividindo o peso molecular ponderal médio (Mw) pelo peso molecular numérico médio (Mn) onde Mw e Mn são determinados por cromatografia de permeação em gel, de acordo com ASTM D 6474-99] do componente a) é, preferencialmente, de 2 a 20, especialmente de 2 a 4. Embora não desejando estar limitado pela teoria, acredita-se que um baixo valor de Mw/Mn (de 2 a 4) para o componente a) pode melhorar a taxa de cristalização e o desempenho geral de barreira de filmes soprados e estruturas de membrana. Componente de mistura b)

[069]O componente da mistura b) é também um polietileno de alta densidade que tem uma densidade de 0,95 a 0,97 g/cc (preferencialmente de 0,955 a 0,968 g/cc).

[070]O índice de fusão do componente da mistura b) também é determinado por ASTM D 1238 a 190°C. usando uma carga de 2,16 kg. O valor do índice de fusão para o componente da mistura b) (referido aqui como I2') é inferior ao do componente da mistura a), indicando que o componente da mistura b) tem um peso molecular comparativamente mais alto. O valor absoluto de I2’ é preferencialmente de 0,1 a 2 gramas/10 minutos.

[071]A distribuição do peso molecular (Mw/Mn) do componente b) não é cru- cial para o sucesso desta invenção, embora um Mw/Mn de 2 a 4 seja preferido para o componente b).

[072]Finalmente, a razão do índice de fusão do componente b) dividido pelo índice de fusão do componente a) é preferencialmente maior do que 10/1.

[073]O componente b) da mistura também pode conter mais de uma resina de HDPE. Composição geral da mistura de HDPE

[074]A composição geral de mistura de alta densidade é formada pela mistura do componente de mistura a) com o componente de mistura b). Em uma modalidade, esta composição geral de HDPE tem um índice de fusão (ASTM D 1238, medido a 190°C. com uma carga de 2,16 kg) de 0,5 a 10 gramas/10 minutos (preferencialmente de 0,8 a 8 gramas/10 minutos).

[075]As misturas podem ser feitas por qualquer processo de mistura, como: 1) mistura física de resina particulada; 2) coalimentação de diferentes resinas de HDPE para uma extrusora comum; 3) mescla por fusão (em qualquer aparelho de mescla de polímero convencional); 4) mistura da solução; ou, 5) um processo de po- limerização que emprega 2 ou mais reatores.

[076]Uma composição de mistura de HDPE adequada pode ser preparada misturando por fusão os seguintes componentes de mistura em uma extrusora: de 10 a 30% em peso do componente a): onde o componente a) é uma resina de HDPE com um índice de fusão, I2, de 15 a 30 gramas/10 minutos e uma densidade de 0,95 a 0,97 g/cc com, de 90 a 70% em peso do componente b): onde o componente b) é uma resina de HDPE com um índice de fusão, I2, de 0,8 a 2 gramas/10 minutos e uma densidade de 0,95 a 0,97 g/cc.

[077]Um exemplo de uma resina de HDPE disponível comercialmente que é adequada para o componente a) é vendida sob a marca comercial SCLAIR® 79F, que é uma resina de HDPE que é preparada pela homopolimerização de etileno com um catalisador Ziegler Natta convencional. Tem um índice de fusão típico de 18 gra- mas/10 minutos e uma densidade típica de 0,963 g/cc e uma distribuição de peso molecular típica de cerca de 2,7.

[078]Exemplos de resinas de HDPE disponíveis comercialmente que são ade- quadas para o componente da mistura b) incluem (com índice de fusão e valores de densidade típicos mostrados entre colchetes): SCLAIR 19G (índice de fusão = 1,2 gramas/10 minutos, densidade = 0,962 g/cc); MARFLEX® 9659 (disponível na Che- vron Phillips, índice de fusão = 1 grama/10 minutos, densidade = 0,962 g/cc); e ALATHON® L 5885 (disponível na Equistar, índice de fusão = 0,9 gramas/10 minutos, densidade = 0,958 g/cc).

[079]Em algumas modalidades, a composição da mistura de HDPE é prepa- rada por um processo de polimerização em solução usando dois reatores que operam sob diferentes condições de polimerização. Isso fornece uma mistura uniforme in situ dos componentes da mistura de HDPE. Um exemplo deste processo é descrito na Patente dos EUA No 7.737.220 (Swabey et al.).

[080]Em uma modalidade, a composição de HDPE é preparada usando ape- nas homopolímeros de etileno. Este tipo de composição é especialmente adequado se for desejado otimizar (maximizar) as propriedades de barreira da estrutura.

[081]Em outra modalidade, a composição de HDPE pode ser preparada usando copolímeros, pois isso permitirá alguma melhora nas propriedades físicas, es- pecialmente resistência ao impacto. Em ainda outra modalidade, uma quantidade me- nor (menos de 30% em peso) de um polietileno de densidade mais baixa pode ser misturada na composição de HDPE (como novamente, isso pode permitir alguma me- lhora na resistência ao impacto).

[082]Em uma modalidade, a composição da mistura de HDPE descrita acima é combinada com um agente de nucleação orgânico (como descrito anteriormente) em uma quantidade de cerca de 300 a 3000 partes por milhão em peso, com base no peso da composição da mistura de HDPE. O uso de (anteriormente descrito) sal de cálcio de ácido 1,2-ciclohexanodicarboxílico, sal de cálcio (CAS 491589-22-1) é espe- cialmente adequado. É preferível usar uma composição de HDPE que é preparada com um metal de transição do grupo IV (especialmente Ti) quando a composição de HDPE contém um agente de nucleação.

[083]Observou-se que este tipo de camada de núcleo "nucleada" fornece ex- celentes propriedades de barreira (isto é, transmissão reduzida de água, gás e graxa), o que é desejável para muitas aplicações de embalagem.

[084]Em algumas modalidades, a presença do agente de nucleação foi obser- vada para melhorar o módulo da camada de HDPE (em comparação com uma ca- mada não nucleada de espessura equivalente).

[085]O uso de uma composição de mistura de HDPE nucleada do tipo descrito acima fornece uma "barreira" para a transmissão de oxigênio e água. O desempenho desta camada de barreira é adequado para muitos produtos. No entanto, será reco- nhecido por aqueles versados na técnica que um desempenho de "barreira" melho- rado pode ser alcançado através do uso de certos polímeros de "barreira", tais como álcool etileno-vinílico (EVOH); ionômeros e poliamidas. O uso de grandes quantidades dessas resinas de barreira não polietileno pode tornar muito difícil reciclar filmes/es-

truturas/SUP que são feitos com a combinação de materiais de polietileno e não poli- etileno. No entanto, ainda é possível reciclar tais estruturas se houver pequenas quan- tidades (menos de 10% em peso, especialmente menos de 5% em peso) de materiais não polietileno.

[086]Também será reconhecido por aqueles versados na técnica que, em al- gumas modalidades, o uso de certas resinas de barreira não polietileno pode exigir o uso de uma "camada de adesivo" para permitir a adesão entre a camada de barreira de não polietileno e as camadas restantes de polietileno. B.3 Camada de Selante

[087]A membrana interna tem duas camadas externas, ou camadas de "pele", ou seja, a camada de revestimento de interface (camada B.1, acima) e a camada de revestimento interna (também referida aqui como a camada selante. A camada se- lante é preparada a partir de um polietileno "selante" - isto é, um tipo de polietileno que funde prontamente e forma selagens quando submetido a condições de selagem. Os versados na técnica reconhecerão que dois tipos de polietileno são preferidos para uso como vedantes, a saber: copolímeros de polietileno tendo uma densidade de cerca de 0,88 a 0,92 g/cc; e polietileno LD (conforme descrito anteriormente).

[088]Em algumas modalidades, o uso de copolímeros de polietileno de baixa densidade é preferido. Como regra geral, o custo desses polietileno de densidade mais baixa aumenta à medida que a densidade diminui, então a resina selante de polietileno "ótima" será tipicamente o polietileno de densidade mais alta que fornece uma força da selagem satisfatória. Um polietileno com uma densidade de cerca de 0,900 a 0,912 g/cc fornecerá resultados satisfatórios para muitas aplicações.

[089]Outros exemplos de polietilenos selantes incluem etileno-acetato de vi- nila (EVA) e "ionômeros" (por exemplo, copolímeros de etileno e um comonômero ácido, com o comonômero ácido resultante sendo neutralizado por, por exemplo, só- dio, zinco ou lítio; ionômeros estão disponíveis comercialmente sob a marca comercial

SURLYN).

[090]O uso de EVA e/ou ionômeros é menos preferido porque eles podem causar dificuldades quando o SUP é reciclado (no entanto, como observado anterior- mente, algumas instalações de reciclagem aceitarão um SUP que contenha até 10% de EVA ou ionômero e reciclarão o SUP como se fosse construído em 100% de poli- etileno). Processo de impressão

[091]Conforme observado anteriormente, em algumas modalidades, a estru- tura laminada pode ser impressa na interface entre as duas membranas. Os proces- sos adequados incluem as bem conhecidas técnicas de impressão flexográfica e ro- togravura, que normalmente usam nitrocelulose ou tintas à base de água. Processo de laminação/fabricação

[092]Uma etapa na fabricação da estrutura laminada requer a laminação da primeira membrana na segunda membrana. Existem muitas técnicas disponíveis co- mercialmente para a etapa de laminação, incluindo o uso de uma cola líquida (que pode ser à base de solvente, sem solvente ou à base de água); cola quente e colagem térmica.

[093]Em uma modalidade, a membrana interna B tem uma espessura total que é cerca de duas vezes aquela da membrana externa A.

[094]Por exemplo, a membrana externa A pode ter uma espessura de cerca de 1 a cerca de 1,4 mils e a membrana interna pode ter uma espessura de cerca de 2 a cerca de 3 mils.

[095]Em uma modalidade específica, a membrana externa consiste em uma camada de revestimento externa feita de HDPE (tendo uma espessura de, por exem- plo, cerca de 0,8 mils) e uma camada de LLDPE tendo uma espessura de, por exem- plo, cerca de 0,4 mils. Nesta modalidade, a camada interna pode ser uma estrutura A/B/C onde a camada A é feita de LLDPE (tendo uma espessura de, por exemplo,

cerca de 0,4 mils; a camada B é HDPE nucleado (tendo uma espessura de, por exem- plo, cerca de 1,5 mils) e a camada C é a resina selante (tal como VLDPE) com uma espessura de, por exemplo, cerca de 0,3 mils.

[096]Será reconhecido por aqueles versados na técnica que a espessura acima descrita pode ser facilmente modificada para alterar as propriedades físicas do SUP. Por exemplo, a espessura das camadas de HDPE pode ser aumentada (se for desejado produzir um SUP mais rígido) ou a espessura da(s) camada(s) de LLDPE pode ser aumentada para melhorar a resistência ao impacto.

[097]A espessura total da estrutura laminada (isto é, membrana externa e membrana interna) é de cerca de 3 a cerca de 4 mils em uma modalidade. PARTE A.2 Estrutura do Filme Coextrudado

[098]Em uma modalidade, o filme de multicamadas que é usado para preparar a embalagem é preparado por um processo de coextrusão. A estrutura de filme lami- nado descrita na Parte A.1 acima e as estruturas de filme coextrudado geralmente usam os mesmos (ou muito semelhantes) materiais de construção, com a principal diferença entre os dois tipos de estruturas de filme sendo que as estruturas "coextru- dadas" não requerem uma etapa de laminação - em vez disso, todas as camadas de filme são coextrudadas. Os filmes “laminados” podem fornecer melhor qualidade de impressão e maior resistência a arranhões. No entanto, os filmes coextrudados não requerem a etapa de "laminação" e, portanto, são geralmente mais baratos de prepa- rar do que os filmes laminados. Além disso, a espessura total da estrutura do filme coextrudado pode ser essencialmente igual à espessura total da estrutura laminada (e a espessura das camadas em ambas as estruturas pode ser essencialmente a mesma). Parte BEncaixe de LLDPE B.1 Forma

[099]Esta invenção não se destina a ser limitada ao uso de qualquer tamanho ou forma particular de encaixe. Em geral, embalagens flexíveis com encaixes integrais tendem a ter faixas de tamanho de algumas dezenas de milímetros na extremidade menor a cerca de 30 litros na extremidade grande. O tamanho do encaixe geralmente é proporcional ao tamanho da embalagem - ou seja, encaixes menores são usados com embalagens menores e encaixes maiores são usados com embalagens maiores. O tamanho da abertura do encaixe (que permite que o conteúdo da embalagem seja removido dela) também será geralmente proporcional ao tamanho da embalagem - embora também seja bem conhecido o uso de aberturas maiores para embalagens que contêm sólidos e/ou líquidos viscosos ou pastas (em comparação com encaixes de menor diâmetro que podem ser usados com líquidos não viscosos, como refrige- rantes).

[0100]O encaixo pode conter uma válvula para controlar o fluxo de um líquido do saco. Mais comumente, o encaixe terá uma conexão roscada que coopera com uma tampa ou fecho roscado.

[0101]O encaixe pode ser projetado para melhorar a capacidade de selagem do encaixe ao filme e/ou a resistência do encaixe. Exemplos comuns de tais encaixes incluem “ombros” em torno da abertura do encaixe - e “nervuras” ao longo da profun- didade do encaixe. Um tipo de encaixe é referido como “canoa” porque uma vista superior do encaixe se assemelha ao formato de uma canoa - o uso desse tipo de encaixe é ilustrado nos exemplos.

[0102]Um encaixe de "canoa com nervuras" tem duas ou mais nervuras que percorrem o comprimento externo da canoa - com as nervuras situando-se em dife- rentes profundidades do topo da canoa. Exemplos não limitativos de encaixes são descritos nas Patentes dos EUA 9.963.270; 9.957.148; 9.771.174; 9.688.447;

8.613.548; e 9.635.965. B.2 Materiais de construção

[0103]O encaixe desta invenção deve ser feito de LLDPE com uma densidade de 0,88 a 0,93 g/cc - especialmente de 0,91 a 0,93 g/cc. O índice de fusão, I2, do LLDPE usado para preparar o encaixe pode ser de 0,2 a cerca de 150. Em geral, o I2 do LLDPE usado para preparar o encaixe pode ser maior do que o I2 dos polietilenos usados para preparar o filme. Em uma modalidade, o LLDPE usado para preparar o encaixe pode ter um índice de fusão, I2, de 0,2 a 50 (especialmente de 0,2 a 20) g/10 minutos. Tal LLDPE pode ser preparado pela copolimerização de etileno com pelo menos um comonômero de alfa olefina (especialmente buteno-1; hexeno-1 e/ou oc- teno-1). O LLDPE pode ter uma distribuição de ramificação "homogênea" (isto é, tendo um SCBDI de 70 a 100) ou uma distribuição de ramificação "heterogênea" (isto é, tendo um SCBDI de menos de 70).

[0104]Em uma modalidade, o LLDPE tem um Índice de Diluição, Yd, maior que 0 (especialmente maior que 0 a 7). Tal LLDPE pode ser preparado em um pro- cesso de polimerização de reator duplo, conforme descrito na Patente dos EUA

9.512.282 (Li et al. para NOVA Chemicals). O método para determinar/medir o Índice de Diluição, Yd, é descrito nas Patentes dos EUA 9.512.282 e 10.035.906. B.3 Soldando o filme ao encaixe

[0105]A presente invenção não se destina a ser limitada ao uso de qualquer técnica de soldagem (selagem a quente) particular. As técnicas comuns/convencio- nais, tais como as descritas nas Patentes dos EUA referidas na Parte B.1 acima, são geralmente adequadas. Além disso, podem ser utilizadas técnicas de selagem por ultrassom e laser. B.4 Fabricação de encaixes

[0106]Os encaixes desta invenção devem ser feitos de um polietileno linear de baixa densidade (LLDPE) com uma densidade de 0,91 a 0,93 g/cc. Este tipo de LLDPE é um item bem conhecido de comércio. O LLDPE típico disponível comercial- mente é um copolímero de etileno e um comonômero de alfa olefina selecionado do grupo que consiste em buteno-1; hexeno-1 e octeno-1 (e também é conhecido o uso de misturas de mais de um desses comonômeros para preparar LLDPE).

[0107]Em uma modalidade, o LLDPE tem um índice de fusão, "I2", (conforme determinado pela ASTM D1923 a 190°C com uma carga de 2,16 kg) de 0,2 a 20 gra- mas por 10 minutos).

[0108]Em geral, o LLDPE pode ser preparado em qualquer tipo de processo de polimerização (como um processo em fase gasosa; pasta; ou solução) usando qualquer tipo adequado de catalisador, incluindo catalisadores "homogêneos" (tam- bém referidos como catalisadores de "sítio único") ou catalisadores heterogêneos.

[0109]Os catalisadores de metalocenos são catalisadores "homogêneos" bem conhecidos. Os catalisadores Ziegler Natta são catalisadores heterogêneos bem co- nhecidos. O LLDPE resultante pode ter uma incorporação de comonômero "homogê- neo" (conforme indicado por ter um Índice de Distribuição de Ramificação de Cadeia Curta, ou SCBDI, de mais de 70%) ou uma distribuição de comonômero "heterogê- nea". É também conhecido como preparar LLDPE em um processo de multirreatores no qual um catalisador homogêneo é usado em um reator e um catalisador heterogê- neo é usado em outro - e tal LLDPE é adequado para uso nesta invenção.

[0110]O índice de diluição, Yd, é baseado em medições reológicas. Além de ter pesos moleculares, distribuições de peso molecular e estruturas de ramificação, as misturas de polímeros de etileno podem exibir uma estrutura hierárquica na fase de fusão. Em outras palavras, os componentes do polímero de etileno podem ser, ou não, homogêneos até o nível molecular, dependendo da miscibilidade do polímero e da história física da mistura. Espera-se que tal estrutura física hierárquica no fundido tenha um forte impacto no fluxo e, portanto, no processamento e conversão; bem como as propriedades de uso final dos artigos manufaturados. A natureza desta es- trutura física hierárquica entre polímeros de etileno pode ser caracterizada por Yd. A determinação do Índice de Diluição, Yd, é descrita na Patente dos EUA 9.512.282 (“Índice de Diluição”). Valores de Yd maiores que 0, especialmente maiores que 0 a

7, são usados em uma modalidade.

[0111]A distribuição de ramificação em copolímeros de etileno pode ser defi- nida usando o denominado índice de distribuição de ramificação de cadeia curta (SCBDI). Os copolímeros de polietileno que são preparados com um catalisador de metaloceno geralmente têm uma distribuição de ramificação estreita (que corresponde a um alto valor de SCBDI). O SCBDI é definido como a % em peso do polímero que tem um teor de comonômero com 50% do teor mediano de comonômero do polímero. O SCBDI é determinado de acordo com o método descrito na Patente dos EUA No

5.089.321 (Chum et al.). O SCBDI de cerca de 70 a cerca de 100, pode ser usado para definir/descrever uma "distribuição de ramificação estreita" em um copolímero de etileno.

EXEMPLOS

[0112]Esses exemplos ilustram embalagens feitas de um filme de polietileno de multicamadas e um encaixe feito de LLDPE. Em todos os casos, a película de polietileno de multicamadas tinha: 1) uma camada de revestimento feita de HDPE: 2) uma segunda camada de revestimento feita de um grau de selante de po- lietileno; 3) uma camada de núcleo compreendendo polietileno; e 4) a quantidade de polietileno usada no filme de multicamadas era maior do que 90% em peso do peso total do polímero usado para preparar o filme de multica- madas.

[0113]Será reconhecido por aqueles versados na técnica que as embalagens flexíveis convencionais com um encaixe integral são normalmente feitas por selagem a quente de uma película de polímero flexível ao encaixe e que o encaixe é tipica- mente feito de HDPE ou polipropileno. O uso de HDPE ou polipropileno para preparar os encaixes é desejável porque esses polímeros são comparativamente baratos e porque têm alta rigidez (o que ajuda os encaixes a resistir à deformação durante o processo de selagem a quente). No entanto, nossas tentativas de fundir a quente os filmes de multicamadas descritos acima em um encaixe feito de HDPE não tiveram sucesso. Exemplo comparativo

[0114]Um filme de polietileno de multicamadas (como descrito acima) foi usado neste exemplo. Foram feitas tentativas de selar este filme a um encaixe feito de HDPE em uma máquina convencional.

[0115]Diferentes intervalos de tempo de selagem, temperatura e pressão fo- ram usados. Em geral, duas falhas diferentes foram observadas: a) uma falha em formar uma selagem entre o filme - acredita-se que esse tipo de falha seja o resultado de i) uma temperatura de selagem muito baixa ii) um tempo de selagem muito baixo; iii) uma pressão de selagem muito baixa ou alguma combi- nação de i) - iii); b) uma falha do filme que é referida pelos versados na técnica como “furo” - acredita-se que esse tipo de falha seja o resultado de i) uma temperatura de selagem muito alta; ii) tempo de selagem muito longo; iii) uma pressão de selagem que é muito alta, ou alguma combinação de i) - iii). Exemplos inventivos Filme de multicamadas (ou filme reciclável)

[0116]O filme de multicamadas usado nos exemplos (também referido como filme "reciclável" por conveniência) é um filme laminado que foi preparado de acordo com técnicas conhecidas/publicadas. O filme tem uma membrana externa que é lami- nada a uma membrana selante. As composições das membranas são descritas abaixo. A membrana externa tem 3 camadas com espessura total de 1,15mil (0,4mil de PE1/0,35mil de PE1/0,4mil de PE2

A membrana do selante tem 3 camadas com espessura total de 2,35mil (0,4mil de PE2/1,5mil de PE3/0,45mil de PE4)

[0117]Para maior clareza, a espessura total da membrana externa é 1,15 mils e é feita de três camadas (com espessura respectiva de 0,4 mils, 0,35 mils e 0,4 mils). Esta membrana externa foi feita por coextrusão das três camadas.

[0118]A membrana selante também foi feita por uma coextrusão de três ca- madas - com a espessura da membrana selante sendo 2,35 mils (e as camadas tendo valores de espessura de 0,4; 1,5 e 0,45 mils, respectivamente). O filme laminado foi feito laminando as duas membranas acima juntas usando um adesivo convencional. Foram utilizados os seguintes tipos de polietileno (nas quantidades e locais indicados acima).

[0119]PE1 = homopolímero de polímero; índice de fusão I2 = 1 g/10 minutos; densidade = 0,958 g/cc (vendido como SCLAIR 19C pela NOVA Chemicals);

[0120]PE2 = copolímero de etileno-hexeno; índice de fusão I2 - 0,8 g/10 minu- tos; densidade = 0,954 g/cc (vendido como NOVAPOL® 534 pela NOVA Chemicals);

[0121]PE3 = mistura nucleada de homopolímeros de etileno; índice de fusão I2 = 1,2 g/10 minutos; densidade = 0,967 g/cc (vendido como SURPASS® HPs 167 por NOVA Chemicals);

[0122]PE4 = copolímero de etileno-octeno; índice de fusão = 0,9 g/10 minutos; densidade = 0,914g/cc; Índice de diluição, Yd, = 3,4; (preparado em um processo de reator duplo, vendido como SURPASS VPsk914 pela NOVA Chemicals) Encaixe

[0123]A Figura 1 ilustra o encaixe que foi usado nesses exemplos. O encaixe pode ser descrito como tendo a forma de "canoa", para empregar um termo que é comumente usado por aqueles versados na técnica. O comprimento do encaixe é de 35 mm; a largura do encaixe (na parte mais larga da “canoa”) é de 14,15 mm; a es- pessura é de 9,2 mm e o orifício circular no encaixe tem um diâmetro de 9 mm.

[0124]Encaixes feitos de LLDPE foram preparados. Os LLDPEs usados têm as seguintes características: LLDPE1: índice de fusão = 20 g/10 minutos; densidade = 0,92 g/cc; (NOVAPOL PI 2024) LLDPE2: índice de fusão = 52 g/10 minutos; densidade = 0,92 g/cc. (SCLAIR 2114) sLLDPE1: índice de fusão 4 g/10 minutos; densidade 0,912 g/cc. (Resina sLLDPE Ex-VPS412) sLLDPE2: índice de fusão 4,5 g/10 minutos; densidade 0,917 g/cc. (Resina FPS417 sLLDPE) sLLDPE3: índice de fusão 0,85 g/10 minutos; densidade 0,913 g/cc. (Resina VPsK914 sLLDPE) sLLDPE4: índice de fusão 0,85 g/10 minutos; densidade 0,921 g/cc. (Resina SPsK919 sLLDPE) HDPE1: índice de fusão = 51 g/10 minutos; densidade 0,95 g/cc (para fins de comparação). (SCLAIR 2714) HDPE2: índice de fusão = 17,2 g/10 minutos; densidade 0,95 g/cc (para fins de comparação). (SCLAIR 2710) O LLPDE1 é vendido com o nome NOVAPOL 2024; HDPE2 é vendido com o nome SCLAIR 2710 e ambos estão disponíveis comercialmente na NOVA Chemicals Corporation.

[0125]Esses encaixes foram então selados a quente ao filme de multicamadas previamente descrito em uma máquina de selagem que permite que a temperatura e o tempo de selagem sejam variados. A pressão de selagem foi mantida constante em 3 bar para esses experimentos. A Tabela 1 fornece um resumo dos tempos e tempe- raturas de selagem necessários para produzir boas selagens entre o filme e o encaixe de LLDPE. Para maior clareza: A Tabela 1 mostra que uma boa resistência de sela- gem foi obtida usando um tempo mínimo de selagem de 5 segundos a 120°C ou para um tempo mínimo de selagem de 2 segundos a 140°C ou para um tempo mínimo de selagem de 0,75 segundos a 160 1°C a 3 bars de pressão. No entanto, temperaturas mais altas (acima de 160°C) causaram amolecimento excessivo da estrutura do filme em menos de 1 segundo, levando a embalagens inaceitáveis (marcadas com o sím- bolo “*”). A resistência de selagem aceitável não pode ser alcançada entre o filme e o encaixe de HDPE a 120°C ou a 140°C e menos de 8 segundos de tempo de selagem ou 160°C a 4 segundos. Novamente, a alta temperatura e/ou o alto tempo de vedação levam ao amolecimento excessivo da estrutura do filme, causando a falha da emba- lagem.

[0126]O sLLDPE1 produziu a selagem adequada usando um tempo de sela- gem de 2 segundos a 120°C ou em menos de 1 segundo a 140°C. Exemplos inventivos Parte 2

[0127]Os exemplos inventivos descritos acima ilustram que boas selagens po- dem ser produzidas entre o filme de multicamadas reciclável e um encaixe feito de LLDPE. Este é um resultado altamente desejável porque permite a fabricação de uma embalagem flexível "reciclável" com um encaixe (e, como observado, as tentativas anteriores de soldar a cabeça do filme reciclável desta invenção a um encaixe feito de HDPE em uma máquina de embalamento comercial foram sem sucesso).

[0128]O exemplo ilustra um conjunto de experimentos que foram realizados para desenvolver um modelo de resposta de superfície que descreve a resistência da selagem. O software Convencional Design of Experiments (DOE) foi usado para es- colher os experimentos e as condições de selagem. Por conveniência, uma placa plana (a amostra do módulo de flexão) foi usada como substituto (substrato) para o encaixe - isto é, selagens a quente foram formadas entre o filme reciclável usado nos experimentos e placas planas que foram feitas a partir dos LLDPEs mencionados acima (em vez de encaixes feitos dos mesmos LLDPEs). O uso de uma placa plana é conveniente porque simplifica a maquinaria de selagem e porque facilita o teste de força da selagem. As amostras seladas foram então testadas quanto à resistência da selagem usando uma máquina de teste universal.

[0129]A Tabela 3 ilustra os dados que descrevem as selagens formadas entre o filme reciclável e o LLDPE1 (NOVAPOL 2024).

[0130]A Tabela 4 ilustra os dados que descrevem as selagens que foram for- madas entre o filme reciclável e LLDPE2 (SCLAIR 2114). A Tabela 5 ilustra os dados que descrevem as selagens que foram formadas entre o filme reciclável e sLLDPE1 (Resina Ex-VPS412 sLLDPE).

[0131]A Tabela 6 ilustra os dados que descrevem as selagens formadas entre o filme reciclável e o sLLDPE2 (Resina FPS417 sLLDPE).

[0132]A Tabela 7 ilustra os dados que descrevem as selagens formadas entre o filme reciclável e o sLLDPE3 (Resina VPsK914 sLLDPE).

[0133]A Tabela 8 ilustra os dados que descrevem as selagens formadas entre o filme reciclável e o LLDPE4 (Resina SPsK919 sLLDPE).

[0134]A Tabela 9 ilustra os dados que descrevem as selagens formadas entre o filme reciclável e o HDPE1 (SCLAIR 2714).

[0135]A Tabela 10 ilustra os dados que descrevem as selagens formadas en- tre o filme reciclável e o HDPE1 (SCLAIR 2710). TABELA 1 Tempo de selagem necessário para ter uma boa resistência de selagem entre o filme e o encaixe Temperatura En- Encaixe encaixe caixe de de de LLDPE sLLDPE HDPE 1 1 1 120˚C N/A 5 (s) 2 (s) 140˚C 8 (s) 2(s) 1 (s) 160˚C 4 (s) 0,75 (s) <0,75 170˚C (amolecimento excessivo da estrutura do 2 (s) < <<0,75 filme)* 0,75(s) 180˚C (amolecimento excessivo da estrutura do 2 (s) < <<0,75 filme)* 0,75(s) 190˚C (amolecimento excessivo da estrutura do 2 (s) < <<0,75 filme)* 0,75(s) 200˚C (amolecimento excessivo da estrutura do 1,5 (s) < <<0,75 filme)* 0,75(s) Representação Simbólica dos Dados na TABELA 1 Status da selagem entre o encaixe substituto e o filme (: Selagem adequada, X: selagem incorreta). Temperatura 0,75 1 1,5 2 3 4 5 6 7 8 10 15 (s) (s) (s) (s) (s) (s) (s) (s) (s) (s) (s) (s) 120˚C X X X          (sLLDPE1) 140˚C X            (sLLDPE1) 160˚C             (sLLDPE1) 120˚C X X X X X X       (LLDPE1) 140˚C X X X          (LLDPE1) 160˚C             (LLDPE1) 120˚C(HDPE1) X X X X X X X X X X X X 140˚C(HDPE1) X X X X X X X X X    160˚C(HDPE1) X X X X X        170˚C(HDPE1) X X X          * 180˚C(HDPE1)* X X X          190˚C(HDPE1)* X X X          200˚C(HDPE1)* X X          

[0136]Os modos de falha de selagem também foram relatados para calcular a "pontuação de selagem" em diferentes condições de selagem para cada resina. TABELA 2 Modo de falha Valor do modo de fa- lha Descolagem uniforme (modo de falha indesejável na indús- 0,1 tria) Descolagem e alongamento 1 Falha de tração (modo de falha mais desejável na indústria) 2

[0137]Com base nos valores definidos na Tabela 2, os dados de pontuação de selagem foram calculados usando a seguinte equação; 𝑝𝑜𝑛𝑡𝑢𝑎çã𝑜 𝑑𝑒 𝑠𝑒𝑙𝑎𝑔𝑒𝑚 = (𝑃 × 0.1 + 𝑆 × 1 + 𝑇 × 2) 𝑞𝑢𝑎𝑛𝑑𝑜 𝑃 + 𝑆 + 𝑇 = 5

[0138]Onde P é o número de amostras que falharam no "modo de descolagem uniforme", S é o número de amostras que falharam no "modo de descolagem e alon- gamento" e T é o número de amostras que falharam no "modo de falha de tração” São desejáveis pontuações de selagem mais altas. Os dados de pontuação de selagem também são relatados nas Tabelas 3-10. TABELA 3 Força de selagem e pontuação de selagem da resina de LLDPE1 Exe- Tempera- Pressão Temp Re- Força média de Pontuação de cução tura (˚C) (psi) o (s) sina selagem (N) selagem 1 160 40 1,5 LLD 7,06 0,5 PE1 2 160 40 2,5 LLD 23,56 7 PE1 3 165 20 1,5 LLD 9,52 0,5 PE1 4 165 20 2,5 LLD 23,7 8 PE1 5 165 40 2 LLD 23 6 PE1 6 170 40 1,5 LLD 18,02 2,3 PE1 7 170 40 2,5 LLD 24,6 10 PE1 8 170 20 2 LLD 24,66 8 PE1 9 175 20 2,5 LLD 20,48 10 PE1 10 175 20 1,5 LLD 24,36 7 PE1 11 175 40 2 LLD 22,46 10 PE1 TABELA 4 Força de selagem e pontuação de selagem da resina de LLDPE2 Exe- Tempera- Pressão Temp Re- Força média de Pontuação de cução tura (˚C) (psi) o (s) sina selagem (N) selagem 1 160 40 1,5 LLD 7,26 0,5 PE2

2 160 40 2,5 LLD 24,68 5 PE2 3 165 20 1,5 LLD 8,9 0,5 PE2 4 165 20 2,5 LLD 25 6 PE2 5 165 40 2 LLD 22,54 5 PE2 6 170 40 1,5 LLD 22,54 8 PE2 7 170 40 2,5 LLD 22,96 10 PE2 8 170 20 2 LLD 23,5 5 PE2 9 175 20 2,5 LLD 21,08 10 PE2 10 175 20 1,5 LLD 22,36 5 PE2 11 175 40 2 LLD 23,34 10 PE2

TABELA 5 Força de selagem e pontuação de selagem da resina de HDPE2 Exe- Tempera- Pressão Temp Re- Força média de Pontuação de cu-ção tura (˚C) (psi) o (s) sina selagem (N) selagem 1 160 40 1,5 HDP 1,22 0,5 E2 2 160 40 2,5 HDP 4,92 0,5 E2 3 165 20 1,5 HDP 2,7 0,5 E2 4 165 20 2,5 HDP 14,94 0,5 E2 5 165 40 2 HDP 8,7 0,5 E2 6 170 40 1,5 HDP 7,12 0,5 E2 7 170 40 2,5 HDP 15,66 2,4 E2 8 170 20 2 HDP 12,1 0,5 E2 9 175 20 2,5 HDP 19,34 8 E2 10 175 20 1,5 HDP 9,34 0,5 E2

11 175 40 2 HDP 17,8 8 E2

TABELA 6 Força de selagem e pontuação de selagem da resina de HDPE1 SCLAIR Exe- Tempera- Pressão Temp Re- Força média de Pontuação de cução tura (˚C) (psi) o (s) sina selagem (N) selagem 1 160 40 1,5 HDP 1,54 0,5 E1 2 160 40 2,5 HDP 7,6 0,5 E1 3 165 20 1,5 HDP 1,7 0,5 E1 4 165 20 2,5 HDP 8,88 0,5 E1 5 165 40 2 HDP 7,94 0,5 E1 6 170 40 1,5 HDP 5,5 0,5 E1 7 170 40 2,5 HDP 19,04 7 E1 8 170 20 2 HDP 15,26 0,5 E1 9 175 20 2,5 HDP 19,74 10 E1 10 175 20 1,5 HDP 10,18 0,5 E1 11 175 40 2 HDP 18,4 7 E1

TABELA 7 Força de selagem e pontuação de selagem da resina de sLLDPE4 Exe- Tem- Pressão Temp Re- Força média de se- Pontuação de cução pera- (psi) o (s) sina lagem (N) selagem tura (˚C) 1 160 40 1,5 sLLD 19,4 3,2 PE4 2 160 40 2,5 sLLD 28,6 6 PE4 3 165 20 1,5 sLLD 27,5 5 PE4 4 165 20 2,5 sLLD 27 8 PE4 5 165 40 2 sLLD 30,1 6 PE4

6 170 40 1,5 sLLD 29,3 7 PE4 7 170 40 2,5 sLLD 27,2 10 PE4 8 170 20 2 sLLD 28,2 9 PE4 9 175 20 2,5 sLLD 30 10 PE4 10 175 20 1,5 sLLD 31,3 6 PE4 11 175 40 2 sLLD 28,4 9 PE4

TABELA 8 Força de selagem e pontuação de selagem da resina de sLLDPE3 Exe- Tem- Pressão Temp Re- Força média de se- Pontuação de cução pera- (psi) o (s) sina lagem (N) selagem tura (˚C) 1 160 40 1,5 sLLD 21,5 5 PE3 2 160 40 2,5 sLLD 30,04 7 PE3 3 165 20 1,5 sLLD 26,54 5 PE3 4 165 20 2,5 sLLD 28,24 9 PE3 5 165 40 2 sLLD 29,74 6 PE3 6 170 40 1,5 sLLD 27,94 7 PE3 7 170 40 2,5 sLLD 27,5 9 PE3 8 170 20 2 sLLD 29,22 8 PE3 9 175 20 2,5 sLLD 28,72 10 PE3 10 175 20 1,5 sLLD 30,58 7 PE3 11 175 40 2 sLLD 26,64 10 PE3

TABELA 9 Força de selagem e pontuação de selagem da resina de sLLDPE1

Exe- Tem- Pressão Temp Re- Força média de se- Pontuação de cução pera- (psi) o (s) sina lagem (N) selagem tura (˚C) 1 160 40 1,5 sLLD 28,12 7 PE1 2 160 40 2,5 sLLD 32,18 9 PE1 3 165 20 1,5 sLLD 32,04 5 PE1 4 165 20 2,5 sLLD 29,1 10 PE1 5 165 40 2 sLLD 35,92 7 PE1 6 170 40 1,5 sLLD 31,7 7 PE1 7 170 40 2,5 sLLD 29,56 7 PE1 8 170 20 2 sLLD 32,12 8 PE1 9 175 20 2,5 sLLD 29,54 7 PE1 10 175 20 1,5 sLLD 31,025 9 PE1 11 175 40 2 sLLD 30,18 10 PE1

TABELA 10 Força de selagem e pontuação de selagem da resina de sLLDPE2 Exe- Tempera- Pressão Temp Re- Força média de Pontuação de cução tura (˚C) (psi) o (s) sina selagem (N) selagem 1 160 40 1,5 sLLD 23,56 3,2 PE2 2 160 40 2,5 sLLD 30,26 9 PE2 3 165 20 1,5 sLLD 23,92 4,2 PE2 4 165 20 2,5 sLLD 32,32 9 PE2 5 165 40 2 sLLD 30,4 9 PE2 6 170 40 1,5 sLLD 28,68 6 PE2 7 170 40 2,5 sLLD 29,86 10 PE2 8 170 20 2 sLLD 32,52 9 PE2

9 175 20 2,5 sLLD 30,06 10 PE2 10 175 20 1,5 sLLD 35,8 5 PE2 11 175 40 2 sLLD 30,02 10 PE2

[0139]Os dados da Parte 2 dos Experimentos Inventivos foram obtidos de um conjunto de experimentos planejados. Isso permitiu que os dados fossem usados para modelar alguns “mapas de resposta de superfície” para descrever o comportamento esperado da selagem entre o encaixe e o filme sob diferentes condições de selagem.

[0140]Alguns experimentos comparativos também foram realizados usando o mesmo filme flexível de multicamadas usado nos experimentos da invenção. Foram feitas tentativas para selar este filme a placas planas feitas de dois HDPEs diferentes (um HDPE, vendido sob o nome SCLAIR 2710 tinha um índice de fusão, I2 de 17,2 e uma densidade de 0,95 g/cc; o outro HDPE tinha um I2 de 51 e uma densidade de 0,95). Será apreciado que é fácil formar uma selagem entre um filme e uma placa plana (em comparação com um encaixe curvo). No entanto, foi observado que apenas selagens muito fracas foram formadas entre o filme de multicamadas flexível e as placas feitas a partir desses HDPEs.

APLICABILIDADE INDUSTRIAL

[0141]As embalagens desta invenção são adequadas para uma ampla varie- dade de produtos fluidos, especialmente líquidos como bebidas. As embalagens po- dem ser recicladas mais facilmente do que embalagens semelhantes que são prepa- radas com uma mistura de polímeros.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Embalagem flexível CARACTERIZADA pelo fato de que é formado por A) um filme de multicamadas que compreende a) uma primeira camada de revestimento consistindo em 85 a 100% em peso de um polietileno de alta densidade tendo uma densidade de 0,95 a 0,97 g/cc e um índice de fusão, I2, de 0,5 a 10 g/10 minutos; b) uma segunda camada de revestimento consistindo em 85 a 100% em peso de um primeiro interpolímero linear de baixa densidade tendo uma distribuição de peso molecular Mw/Mn de 2 a 4, uma densidade de 0,88 a 0,92 g/cc e um índice de fusão, I2, de 0,3 a 5 g/10 minutos; c) um núcleo compreendendo polietileno, com a condição de que o material polimérico usado para preparar a dita pelí- cula de multicamadas seja pelo menos 90% em peso de polietileno; e B) um encaixe que é preparado a partir de polietileno linear de baixa densi- dade com uma densidade de 0,91 a 0,93 g/cc.

2.Embalagem flexível de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que o dito núcleo compreende polietileno linear tendo uma densidade de 0,91 a 0,94 g/cc e um índice de fusão, I2, de 0,5 a 10 g/10 minutos.

3.Embalagem flexível de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que o dito núcleo contém uma camada de EVOH, com a condição de que o peso do dito EVOH seja de 0,5 a 8% em peso do peso total do material polimérico usado para preparar a dita película de multicamadas.

4.Embalagem flexível de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADA pelo fato de que a dita segunda camada de revestimento tem uma densidade de 0,905 a 0,917 g/cc.

5.Embalagem flexível de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que tem 3 a 11 camadas.

6.Embalagem flexível de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que o dito primeiro polietileno linear de baixa densidade tem uma distri- buição de peso molecular, Mw/Mn, de 2,5 a 4,0 e um Índice de Diluição, Yd, maior que

0.

7.Embalagem flexível de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADA pelo fato de que o dito primeiro interpolímero linear de baixa densidade é sintetizado em um sistema de polimerização de multirreatores usando pelo menos uma formula- ção de catalisador de sítio único e pelo menos uma formulação de catalisador hetero- gênea.

8.Embalagem flexível de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que o dito encaixe é preparado a partir de polietileno linear de baixa den- sidade tendo um índice de fusão, I2, de 0,2 a 20 gramas/10 minutos.

9.Processo para fazer uma embalagem flexível CARACTERIZADA pelo fato de que é formado a partir de A) um filme de multicamadas que compreende a) uma primeira camada de revestimento consistindo em 85 a 100% em peso de um polietileno de alta densidade tendo uma densidade de 0,95 a 0,97 g/cc e um índice de fusão, I2, de 0,5 a 10 g/10 minutos; b) uma segunda camada de revestimento consistindo em 85 a 100% em peso de um primeiro interpolímero linear de baixa densidade tendo uma distribuição de peso molecular Mw/Mn de 2 a 4, uma densidade de 0,88 a 0,92 g/cc e um índice de fusão, I2, de 0,3 a 5 g/10 minutos; c) um núcleo compreendendo polietileno, com a condição de que o material polimérico usado para preparar a dita pelí- cula de multicamadas seja pelo menos 90% em peso de polietileno; e B) um encaixe que é preparado a partir de polietileno linear de baixa densi- dade com uma densidade de 0,91 a 0,93 g/cc.

10.Processo de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito primeiro polietileno linear de baixa densidade tem uma distribuição de peso molecular, Mw/Mn, de 2,5 a 4,0 e um Índice de Diluição, Yd, maior que 0.

11.Processo de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito encaixe é preparado a partir de polietileno linear de baixa densidade tendo um índice de fusão, I2, de 0,2 a 20 gramas/10 minutos.