BR112021011737A2

BR112021011737A2 - Filme reciclável

Info

Publication number: BR112021011737A2
Application number: BR112021011737-7A
Authority: BR
Inventors: Otacilio T. Berbert
Original assignee: Bemis Company, Inc
Priority date: 2018-12-21
Filing date: 2018-12-21
Publication date: 2021-08-31
Also published as: CN113195209A; WO2020131105A1; EP3898219A1; BR112021011737B1; CN113195209B; EP3898219A4; US11628654B2; US20220001654A1

Abstract

filme reciclável. são descritos no presente documento filmes recicláveis com uma superfície externa que compreende um polímero polar, tal como poliamida, uma superfície interna que compreende um vedante e um compatibilizador de polímero polar localizado entre o polímero polar e o vedante. de preferência, a superfície externa é uma camada externa de poliamida orientada biaxialmente e a superfície interna é um filme interno de múltiplas camadas que compreende o vedante e o compatibilizador.

Description

Relatório descritivo da patente de invenção para “FILME RECICLÁVEL”

CAMPO DA TÉCNICA

[0001] Essa divulgação refere-se a filmes que podem ser facilmente reciclados. Mais especificamente, filmes recicláveis que podem ser usados para aplicações de embalagens de alto desempenho.

ANTECEDENTES

[0002] Os materiais de embalagem de alto desempenho são projetados para lidar com muitas exigências diferentes. Espera-se que os componentes da embalagem, tais como filmes, folhas ou bandejas, forneçam proteção ao produto na forma de características físicas, tais como barreira ao oxigênio, barreira à luz, barreira à umidade, resistência à perfuração, resistência à compressão, etc. Muitos produtos são embalados em equipamento de embalagem de alta velocidade, colocando demandas adicionais sobre os materiais de embalagem quanto à capacidade de operação, frequentemente exigindo características de rigidez, resistência ao calor e vedação específicas. A embalagem, então, tem demandas de durabilidade durante a distribuição e uso do produto, exigindo que essa barreira seja mantida. Além disso, uma vez que a embalagem costuma ser a principal fonte de marketing do produto, a aparência da embalagem também é crítica.

[0003] Como resultado dessas demandas concorrentes para o desempenho dos materiais de embalagem, as estruturas muitas vezes são projetadas com uma combinação de uma variedade de materiais. Frequentemente, o exterior do laminado tem um material de alta durabilidade, como poliamida orientada ou poliéster orientado, que proporcionam durabilidade, resistência ao calor e boa aparência. A barreira é fornecida por qualquer número de materiais ou combinações de materiais, incluindo metais, polímeros, papel, não tecido e vários aditivos. A camada interna do laminado geralmente tem uma camada vedante que é capaz de processamento em alta velocidade em equipamentos de embalagem, com propriedades de COF e vedação a quente específicas.

[0004] Nos últimos anos, tem havido foco em abordar questões relacionadas à sustentabilidade, especialmente em relação a materiais de embalagem de alto desempenho. Frequentemente, o laminado que tem vários tipos de materiais é descartado em um fluxo de resíduos. O desenvolvimento de opções de sustentabilidade incluiu esforços para melhorar a biodegradação ou reciclagem. O desenvolvimento resultou em muitas variações de estruturas de embalagem, mas constatou-se que todas apresentavam grandes desafios de custo e eficiência.

[0005] Uma área de desenvolvimento inclui a adição de compatibilizantes ao processo de reciclagem a fim de criar misturas miscíveis de materiais de polímero incompatíveis de outra forma. O compatibilizador pode ser adicionado a uma coextrusão de múltiplos materiais, na porção exata necessária para atingir as características aceitáveis de processamento e produto final por meio da reciclagem. No entanto, verificou-se que essas estruturas coextrudadas ainda apresentam deficiências de desempenho e aparência quando comparadas a muitos laminados de alto desempenho.

[0006] Permanece o desejo de ter um laminado reciclável adequado para aplicações de embalagem de alto desempenho que mantenha todas as características de desempenho de laminados de embalagem de alto desempenho não recicláveis.

SUMÁRIO

[0007] A embalagem flexível de alto desempenho é projetada para oferecer velocidade, desempenho e eficiência de custos tanto no processo de fabricação do material de embalagem quanto no processo de fabricação de uma embalagem acabada. A embalagem de alto desempenho também oferece proteção para os produtos em seu interior ao mesmo tempo em que mantém uma aparência impressionante. Tipicamente, os materiais de embalagem de alto desempenho são projetados com uma combinação de materiais para atender a essas exigências. Infelizmente, essa combinação de materiais muitas vezes torna o material de embalagem difícil ou impossível de reciclar em um fluxo de reprocessamento ou reciclagem padrão. É descrito no presente documento um filme reciclável com propriedades tais que o filme possa ser usado para aplicações de embalagem de alto desempenho, sem as desvantagens frequentemente experimentadas com o filme reciclável disponível atualmente. As aplicações de embalagem de alto desempenho podem incluir itens de embalagem como, porém, sem limitação, alimentos, produtos industriais, bens de consumo, produtos de limpeza, suprimentos médicos, dispositivos médicos, produtos farmacêuticos ou produtos nutracêuticos. A embalagem pode ser adequada para varejo, atacado, uso comercial, industrial ou qualquer outra distribuição.

[0008] No presente documento são revelados filmes recicláveis que têm 1) uma superfície externa que compreende um polímero polar, 2) uma superfície interna que compreende um vedante e 3) um compatibilizador de polímero polar localizado entre a superfície externa e a superfície interna. O filme reciclável pode ter uma superfície externa que é um filme orientado e o polímero polar pode ser uma poliamida. Em algumas modalidades do filme reciclável, a superfície externa é composta essencialmente por poliamida. Algumas modalidades do filme reciclável contêm um material de barreira.

[0009] O filme reciclável pode conter essencialmente polímeros polares e polímeros de poliolefina.

[0010] Além disso, é revelada uma embalagem com o uso de uma modalidade do filme reciclável.

[0011] Também são revelados no presente documento filmes recicláveis que têm 1) um filme externo que é orientado, sendo que o filme externo tem pelo menos um polímero polar, 2) um vedante e 3) um compatibilizador de polímero polar localizado entre o filme externo e o vedante. O filme também pode ter uma camada de barreira entre o filme externo e o vedante. A camada de barreira pode conter copolímero de álcool etileno vinílico. Alternativamente, a camada de barreira pode ser adjacente ao filme externo.

[0012] O filme reciclável também pode ter símbolos impressos localizados adjacentes ao filme externo.

[0013] O filme reciclável pode ser feito de pelo menos 95% de polímeros polares e polímeros de polietileno.

[0014] Em algumas modalidades do filme reciclável, o filme externo é um filme de múltiplas camadas.

[0015] Outras modalidades do filme reciclável têm 1) um filme externo orientado com pelo menos um polímero polar e 2) um filme interno de múltiplas camadas fixado ao filme externo. O filme interno de múltiplas camadas tem pelo menos uma camada interna que compreende um vedante e uma camada de compatibilização de polímero polar.

[0016] Além disso, o filme reciclável pode ter uma camada de fixação entre o filme externo e o filme interno de múltiplas camadas e o filme interno de múltiplas camadas pode ter um material de barreira.

[0017] Alternativamente, o material de barreira pode estar entre o filme interno de múltiplas camadas e o filme externo.

[0018] Em algumas modalidades do filme reciclável, o filme externo é BON. Em outras modalidades do filme reciclável, o filme externo é OPET.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0019] A revelação pode ser mais completamente entendida tendo em conta a descrição detalhada a seguir de várias modalidades da revelação em conexão com os desenhos anexos, nos quais:

[0020] A Figura 1 é uma vista esquemática de uma modalidade de um filme reciclável;

[0021] A Figura 2 é uma vista esquemática de outra modalidade de um filme reciclável;

[0022] A Figura 3 é uma vista esquemática de outra modalidade de um filme reciclável e

[0023] A Figura 4 é uma modalidade de uma embalagem que compreende um filme reciclável.

[0024] Os desenhos mostram algumas, mas não todas as modalidades. Os elementos representados nos desenhos são ilustrativos e não estão necessariamente em escala, e os mesmos (ou semelhantes) números de referência denotam as mesmas (ou semelhantes) características em todos os desenhos.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0025] O desafio para a indústria de embalagens é melhorar a sustentabilidade dos componentes de embalagem, mantendo as características de alto desempenho das mesmas. Por um lado, os produtores de embalagens devem projetar e produzir materiais que sejam facilmente recicláveis (ou seja, todas as estruturas de polietileno). Ao contrário, os produtores de embalagens devem projetar e produzir materiais com propriedades idênticas às embalagens não recicláveis atuais, uma vez que esse material é projetado para desempenho e custo ideais. Os filmes recicláveis revelados no presente documento têm uma solução única e não reconhecida anteriormente que atende a ambas as exigências.

[0026] Os filmes recicláveis revelados no presente documento podem ser utilizados com vantagem como filmes de embalagem de alto desempenho, entre outros usos. Os mesmos são particularmente úteis para substituir os filmes não recicláveis atuais, ganhando reciclabilidade em um fluxo de produto de polietileno ao mesmo tempo em que mantêm características importantes como rigidez, resistência ao calor, proteção e durabilidade do produto. Em comparação com os filmes recicláveis disponíveis atualmente, os filmes recicláveis revelados no presente documento podem ser processados em equipamentos de embalagem de alta velocidade com pouca ou nenhuma alteração nas configurações, mantendo a eficiência da embalagem. Além disso, os filmes recicláveis são projetados de forma que os produtores de filmes (isto é, conversores) não percam a eficiência ou identifiquem aumentos no consumo de material ao trocar a produção de filmes não recicláveis por filmes recicláveis.

[0027] Os filmes recicláveis compreendem a) um polímero polar, b) um vedante e c) um compatibilizador de polímero polar localizado entre o polímero polar e o vedante. Conforme mostrado na Figura 1, o filme reciclável 10 tem uma superfície externa 12, sendo que a superfície externa 12 inclui um polímero polar. A superfície externa 12 pode ser um filme externo

20. O filme reciclável 10 tem uma superfície interna 14, sendo que a superfície interna 14 inclui um vedante 30. O filme reciclável 10 tem um compatibilizador de polímero polar 40 localizado entre o polímero polar e o vedante. Como mostrado na Figura 1, o compatibilizador de polímero polar 40 pode estar em uma camada localizada entre o filme externo 20 e o vedante 30. Também, como mostrado na Figura 1, o compatibilizador de polímero polar 40 está localizado entre a superfície externa 12 e a superfície interna 14. De preferência, o compatibilizador de polímero polar 40 não faz parte nem da superfície externa 12 nem da superfície interna 14. O filme reciclável pode ser processado em um processo de reciclagem de polietileno.

[0028] Os filmes recicláveis descritos no presente documento podem ser reciclados após a conclusão de seu uso primário. Em geral, o termo reciclável significa que o produto é adequado para reutilização. Um exemplo de um contexto específico de reciclável é a reutilização de uma sacola plástica de supermercado pela segunda vez para conter alguns outros itens. A sacola plástica foi reutilizada e reciclada. Em um contexto ligeiramente diferente, reciclável significa que o produto é adequado para reutilização após ser convertido em um novo produto. Conforme usado no presente documento, o termo "reciclável" ou "filme reciclável" se destina a indicar que o filme pode ser convertido em um novo item útil por meio de reprocessamento em um fluxo de resíduos de polietileno. O reprocessamento pode envolver lavagem, separação, fusão e conformação, entre muitas outras etapas. Tipicamente, quando a embalagem de plástico é reprocessada, o material é mecanicamente cortado em pequenos pedaços e então derretido para ser reformado no novo produto. Se vários materiais incompatíveis estiverem presentes na embalagem, ocorrem interações durante o reprocessamento, que provocam géis, material quebradiço, aparência ruim e geralmente produtos inutilizáveis ou de baixa qualidade. Usar o termo “reciclável” indica que essas desvantagens geralmente não estão presentes. A qualificação como material reciclável não é regulamentada por nenhuma agência específica, mas pode ser obtida de grupos específicos, tais como Association of Plastic Recyclers (APR) e How2Recycle™. Os filmes recicláveis revelados no presente documento podem ser adequados para fluxos de reciclagem de "Entrega na Loja". Esses fluxos podem aceitar o seguinte: Sacos, envoltórios e filmes 100% de polietileno; sacos envoltórios e embalagens de transporte à base de polietileno aprovadas pela How2Recycle muito perto de 100% de polietileno, com ou sem tecnologia de compatibilizador. A introdução de um filme reciclável em qualquer uma dessas vias de reciclagem por reprocessamento não deve exigir compatibilizador adicional.

[0029] Os filmes recicláveis revelados anteriormente contendo polímeros polares e poliolefinas usaram compatibilizadores localizados especificamente em estreita proximidade com as camadas de polímero polares. Esses filmes têm camadas contendo polímeros polares, como

EVOH ou poliamida e camadas contendo os compatibilizantes, dentro da mesma porção do filme reciclável. Desta forma, como o filme é processado por meio de um sistema de reciclagem (fusão e mistura), o compatibilizador fica criticamente localizado muito próximo ao polímero polar. Esses tipos de filmes podem ser difíceis de converter devido às grandes diferenças nas características de polímero que são combinadas em um único filme. Especificamente, pode ser difícil extrudar e orientar uma camada de polímero polar, como poliamida, e uma camada contendo compatibilizador de índice de fusão relativamente baixo, juntos no mesmo filme.

[0030] Surpreendentemente, constatou-se que o polímero polar e o compatibilizador podem ser separados de forma mais distante dentro do filme reciclável e ainda ser processados de forma eficaz por meio da reciclagem de polietileno. Vantajosamente, os filmes recicláveis revelados no presente documento têm o compatibilizador separado do polímero polar (ou polímeros polares). Em algumas modalidades, os polímeros polares e o compatibilizador "separados de forma distante" por estarem localizados em filmes separados (ou seja, filmes externos e internos, respectivamente), que são então ligados para formar o filme reciclável. Em algumas modalidades, o compatibilizador e os polímeros polares podem ser adjacentes um ao outro, mas não são coextrudados juntos (ou seja, não estão ambos no filme externo), qualquer um deve ser ligado ao outro por algum outro meio, tal como adesivo. A separação desses materiais na estrutura de filme reciclável permite um processamento menos complicado, menor custo e características de alto desempenho.

[0031] Também foi surpreendente constatar que os polímeros polares orientados podiam ser reciclados com o mesmo sucesso que os polímeros polares não orientados. A orientação induz cristalinidade dentro dos polímeros, o que pode atrasar o tempo necessário para fundir novamente o polímero durante a reciclagem. A maior parte da reciclagem é feita em temperaturas e velocidades específicas, permitindo fusão e mistura limitadas. Foi constatado que os filmes recicláveis descritos no presente documento são recicláveis em um processo de reciclagem de polietileno padrão, apesar dos polímeros orientados (que exigem mais tempo de aquecimento) e maior separação entre os polímeros polares e o compatibilizador (que exige mais mistura).

[0032] O filme reciclável tem uma superfície externa que é exposta ao meio ambiente. Quando usado em uma aplicação de embalagem, a superfície externa do filme reciclável pode ser exposta a várias superfícies do equipamento de embalagem e, em alguns casos, em contato direto com barras aquecidas usadas para formar e vedar a embalagem. A superfície externa do filme reciclável pode ser exposta a quaisquer objetos e condições ambientais que possam ser experimentados durante a vida da embalagem, tais como, mas não exclusivamente, outras embalagens, embalagens secundárias (ou seja, caixas de papelão ondulado), prateleiras ou umidade. Como resultado, a superfície externa é submetida a uma quantidade significativa de abusos. Quando usado em aplicações de embalagem, a superfície externa do filme reciclável é direcionada para longe do produto embalado em seu interior.

[0033] A superfície externa do filme reciclável compreende um polímero polar. Conforme usado no presente documento, o termo "superfície" inclui o material aproximado à localização da superfície. Em outras palavras, a superfície de um filme inclui o material do filme que está na superfície ou adjacente à mesma. Conforme usado no presente documento, o termo "polímero polar" é usado para denotar um polímero formado a partir de pelo menos um monômero que compreende pelo menos um heteroátomo, tal como oxigênio (O), nitrogênio (N), fósforo (P) ou enxofre (S). Exemplos não limitantes de polímeros polares que são tipicamente usados em aplicações de embalagem são poliamida, poliésteres e copolímeros de álcool etileno vinílico (EVOH). Vantajosamente, os polímeros polares podem fornecer melhor barreira ao oxigênio, maior rigidez e maior resistência ao calor. Além disso, essas propriedades podem ser aprimoradas mediante orientação, como será discutido abaixo.

[0034] Em algumas modalidades do filme reciclável, a superfície externa é orientada. Algumas modalidades do filme reciclável têm uma superfície externa que compreende poliamida e a superfície externa pode ser composta essencialmente por poliamida.

[0035] A superfície externa do filme reciclável pode ser um filme externo, que pode ser de monocamada ou de múltiplas camadas. O termo "camada", tal como usado no presente documento, se refere a um bloco de construção de filmes que é uma estrutura de um tipo único de material ou uma mistura homogênea de materiais. Uma camada pode ser um polímero único, uma mistura de materiais dentro de um tipo único de polímero ou uma mistura de vários polímeros, pode conter materiais metálicos e pode ter aditivos. As camadas podem ser contínuas com o filme ou podem ser descontínuas ou padronizadas. Em qualquer forma, as modalidades do filme reciclável que têm um filme externo têm um polímero polar incluído no filme externo. De preferência, o polímero polar do filme externo é localizado na superfície externa do filme reciclável.

[0036] O filme externo do filme reciclável pode ser orientado. A orientação pode ser monodirecional (direção da máquina ou direção transversal), ou alongamento bidirecional do filme, que aumenta a dimensão na direção da máquina e/ou na direção transversal e, subsequentemente, diminui a espessura do material. A orientação bidirecional pode ser transmitida ao filme simultânea ou sucessivamente. O alongamento em qualquer uma ou em ambas as direções é submetido ao filme na fase sólida a uma temperatura logo abaixo da temperatura de fusão dos polímeros no filme. Dessa forma, o alongamento faz com que as cadeias poliméricas se

“orientem”, alterando as propriedades físicas do filme. Ao mesmo tempo, o alongamento afina o filme. Os filmes resultantes são mais finos e podem ter mudanças significativas nas propriedades mecânicas, tais como tenacidade, resistência ao calor, rigidez, resistência ao rasgo e barreira. É importante que essas características sejam mantidas em filmes recicláveis (em comparação com filmes não recicláveis), pois muitas vezes são críticas para o sucesso da conversão da embalagem (ou seja, o processo pelo qual as embalagens são formadas). O filme não orientado muitas vezes sofre de baixa resistência ao calor e pode não ser capaz de operar em altas velocidades de linha em equipamentos de embalagem. Vantajosamente, algumas modalidades dos filmes recicláveis usam polímeros polares orientados. Vantajosamente, algumas modalidades dos filmes recicláveis usam filmes externos orientados.

[0037] A quantidade de orientação transmitida a um filme pode afetar as propriedades do mesmo. Constatou-se que, no caso de um filme externo orientado na direção da máquina, o alongamento de pelo menos 2X (2 vezes) leva a propriedades de filme ideais, tais como rigidez e aparência. No entanto, o filme pode ser alongado a um nível inferior a 2X. Os filmes orientados biaxialmente podem ser alongados em níveis semelhantes aos filmes mono-orientados, por meio de um processo de râmula (matriz plana) ou um processo de bolha (matriz tubular).

[0038] Também é importante para as propriedades de um filme orientado o processo de recozimento. Após a orientação, os filmes têm uma tensão incorporada. Ao aquecer o filme, essa tensão pode ser liberada, fazendo com que os filmes retraiam de volta ao seu tamanho original de pré- orientação. Isso pode ser problemático ao aplicar calor ao filme durante o processo de vedação a quente do filme reciclável em uma aplicação de embalagem. A retração do filme orientado nesse ponto resultará em uma aparência insatisfatória na área de vedação térmica da embalagem. Além disso, um filme que apresenta retração sob condições de calor será muito difícil de imprimir (ou seja, aplicar símbolos impressos), uma vez que esse processo geralmente usa altas temperaturas para a secagem. O processo de recozimento pode ajudar a aliviar a tensão embutida causada pela orientação e o filme será "termoendurecido" de modo a não retrair de volta ao tamanho original em temperaturas operacionais mais baixas.

[0039] O filme externo pode ser orientado e recozido em linha. O filme externo pode ser orientado biaxialmente e recozido em linha com o uso de processos conhecidos, como o processo de bolha tripla. O filme externo pode ser coextrudado em um sistema de matriz plana com orientação na direção da máquina e recozimento em linha. O filme externo pode ser coextrudado em um sistema de matriz plana e alongado na direção da máquina seguida por alongamento na direção transversal (isto é, processo de orientação de râmula) e recozimento em linha. Alternativamente, os processos de orientação e recozimento podem ser feitos em processos separados.

[0040] Como afirmado, o processo de orientação muitas vezes induz maior cristalinidade em um polímero do que estaria presente sem orientação. Embora a fusão de um filme orientado de um determinado polímero ocorra à mesma temperatura que um filme não orientado do mesmo polímero (Tm permanece o mesmo), o processo de fusão pode levar um período de tempo mais longo, pois os cristais perdem sua ordem. Surpreendentemente, foi constatado que a orientação dos polímeros polares dentro do filme reciclável não inibia a reciclabilidade do filme.

[0041] O filme reciclável tem uma superfície interna que fica exposta ao ambiente. Quando usado em uma aplicação de embalagem, a superfície interna do filme reciclável pode ser exposta a várias superfícies do equipamento de embalagem e, por fim, pode entrar em contato direto com o produto dentro da embalagem.

[0042] A superfície interna do filme reciclável compreende um vedante. Conforme usado no presente documento, uma “vedação” é um material, camada ou filme que permite que o filme reciclável seja ligado a si mesmo ou a outros componentes da embalagem, formando uma embalagem. Um vedante pode formar uma ligação sob a influência de pressão ou calor ou uma combinação dessas condições. Um vedante pode ser na forma de um filme ou de uma camada revestida e pode ser contínua ou descontínua (padronizada). As modalidades do filme reciclável podem incluir quaisquer vedações conhecidas, tais como, porém, sem limitação, materiais adesivos, fundidos a quente, de vedação a frio, filmes de vedação a quente e revestimentos de vedação a quente.

[0043] A superfície interna do filme reciclável pode ser um filme interno, que pode ser de monocamada ou de múltiplas camadas. O vedante do filme reciclável pode ser um filme de base polimérica, fabricado em um processo separado e subsequentemente aderido ao filme externo. Alternativamente, um filme vedante pode ser extrudado e simultaneamente fixado ao filme externo em uma operação do tipo revestimento de extrusão. Os filmes vedantes podem ser de monocamada ou de múltiplas camadas e podem ser produzidos por quaisquer processos conhecidos. Idealmente, o filme vedante não foi orientado e não tem nenhuma tensão embutida (ou seja, o filme vedante tem retração livre zero ou quase zero). Alternativamente, o vedante pode ser orientado, bem como total ou parcialmente recozido.

[0044] De qualquer forma, as modalidades do filme reciclável que têm um filme interno têm um vedante incluído no filme interno. De preferência, o vedante do filme interno está localizado na superfície interna do filme reciclável.

[0045] O vedante pode ser qualquer tipo de material, ou mistura de materiais, que permitirá a ligação durante uma operação de produção de embalagem. Os materiais vedantes precisam ser escolhidos com base no processo a ser usado para vedação e no material/componente ao qual o filme reciclável será vedado. Os materiais típicos usados para vedação a quente incluem polietileno linear de baixa densidade, ionômeros e copolímeros de etileno vinil acetato, mas podem ser escolhidos dentre uma ampla variedade de materiais vedantes conhecidos.

[0046] Certas modalidades do filme reciclável incluem um filme interno de múltiplas camadas que incorpora outras camadas, tais como camadas de barreira, camadas de massa, camadas de resistência mecânica, camadas pigmentadas, etc. O filme vedante pode até mesmo incluir polímeros polares e camadas de compatibilizador.

[0047] Os filmes recicláveis também compreendem um compatibilizador de polímero polar que pode auxiliar na incorporação de materiais polares em um fluxo de reprocessamento ou reciclagem de polímeros não polares. O compatibilizador de polímero polar geralmente aumenta a estabilidade do material polar disperso, fornecendo locais que permitem que os dois materiais (polares e não polares) interajam, aumentando a miscibilidade. O uso de um compatibilizador em uma mistura de materiais polares e não polares geralmente cria uma mistura mais homogênea, evitando géis e outros problemas que causam problemas de qualidade de propriedade visual ou mecânica.

[0048] Um exemplo de um compatibilizador que pode ser usado como o compatibilizador de polímero polar é o Retain 3000, disponível na The Dow Chemical Company. Os detalhes desse material e o uso do mesmo como um compatibilizador para materiais polares são descritos no documento de patente WO16109023, Parkinson et al. (isto é, '023), que é incorporado ao presente documento a título de referência. No entanto, os filmes revelados em '023, não incluem qualquer forma de filmes orientados, carecendo, portanto, de estabilidade dimensional e rigidez necessárias para muitas aplicações de embalagem de alto desempenho. Além disso, os filmes revelados em '023 incorporam os polímeros polares e o compatibilizador de polímero polar dentro do mesmo filme, próximos um do outro.

[0049] Em algumas modalidades do filme reciclável, o compatibilizador de polímero polar é uma mistura de polietileno e um anidrido de baixo peso molecular ou polietileno funcionalizado com ácido carboxílico.

[0050] Embora os exemplos e a descrição de polímeros polares no presente documento incluam poliamida, poliéster e EVOH, os polímeros polares do filme reciclável não devem ser restritos a esses materiais. Embora os exemplos e a descrição dos compatibilizadores incluam materiais que compatibilizam poliamida, poliéster e EVOH em fluxos de reciclagem de polímero não polar, os compatibilizadores do filme reciclável não devem ser restritos a esses materiais. Outro polímero polar pode ser usado junto com um compatibilizador funcional adequado para esse polímero polar e ainda está dentro do espírito desta revelação.

[0051] O compatibilizador de polímero polar está localizado entre o polímero polar e o vedante. O compatibilizador de polímero polar pode estar localizado entre o filme externo e o vedante. O compatibilizador de polímero polar pode estar localizado entre o filme externo e o filme interno. O compatibilizador de polímero polar pode estar localizado dentro (ou seja, ser parte) do filme interno de múltiplas camadas.

[0052] Vantajosamente, o compatibilizador de polímero polar não está localizado dentro (isto é, é parte) do filme externo. Mesmo que o compatibilizador de polímero polar seja separado do polímero polar da superfície externa, constatou-se que o compatibilizador ainda é capaz de funcionar corretamente através de um processo de reciclagem de polietileno típico, permitindo a incorporação do polímero polar no resto do material à base de poliolefina. Além disso, a incorporação do compatibilizador de polímero polar em uma porção do filme reciclável que não é o filme externo permite economia geral de material e melhor desempenho do filme. A incorporação do compatibilizador em uma porção do filme, tal como o filme interno, cria um filme reciclável que é mais semelhante aos filmes de embalagem de alto desempenho não recicláveis atuais. Os filmes recicláveis revelados no presente documento são mais fáceis e econômicos para os conversores de filme produzirem devido à semelhança com os filmes atuais. Os filmes recicláveis revelados no presente documento são mais fáceis de serem processados pelos conversores de embalagem devido à semelhança das propriedades do filme com os filmes não recicláveis que os mesmos processam atualmente.

[0053] Algumas modalidades do filme reciclável incorporam um filme externo e um filme interno. Uma modalidade específica desse filme reciclável 10 é mostrada na Figura 2, que mostra um filme externo 20 fixado a um filme interno 60 por uma camada de fixação 50.

[0054] O filme externo pode ser um filme de monocamada, tal como poliamida orientada biaxialmente (BON), poliéster orientado (OPET) ou copolímero de álcool etileno vinílico orientado (EVOH). O filme externo pode ser um filme de múltiplas camadas de qualquer número de camadas, incluindo, porém, sem limitação, camadas que incluem poliamida, poliéster e EVOH. O filme externo deve ter alta resistência ao calor e boa durabilidade.

[0055] Uma escolha particularmente boa para o filme externo é BON, pois tem excelente resistência ao calor, excelente durabilidade e barreira moderada. Conforme discutido, é preferível que o filme externo seja orientado e recozido. Isso dá ao filme de polímero melhores propriedades, incluindo excelente estabilidade dimensional. Um filme orientado, como BON, pode ser impresso com registro com tolerâncias de repetição restritas, conforme exigido para a maioria das aplicações de embalagem de alto desempenho.

[0056] É particularmente vantajoso utilizar BON ou OPET como filme para a superfície externa do filme reciclável. Esses filmes são frequentemente usados em estruturas de filme de embalagem de alto desempenho não recicláveis e o equipamento de embalagem costuma ser projetado especificamente para funcionar muito bem com esses tipos de materiais. As características de resistência ao calor e de superfície desses filmes permitem altas velocidades de linha e eficiência de embalagem. Filmes que usam esses materiais como superfície externa também têm uma aparência de alta qualidade em comparação com a maioria dos materiais de poliolefina que podem sofrer desgaste, retração e baixo brilho. A aparência da embalagem pode ser crítica para o sucesso de mercado de muitos produtos embalados. Além disso, BON e OPET são considerados materiais básicos e muitas vezes têm um custo mais baixo do que um filme especial que incorpora um compatibilizador.

[0057] A orientação da camada externa é vantajosa para o filme reciclável no geral, pois permite que um polímero menos polar seja usado ao mesmo tempo em que mantém as propriedades de alto desempenho devido ao fortalecimento do filme durante a orientação. As reduções de material não são apenas reconhecidas porque menos polímero polar é necessário, mas menos compatibilizador de polímero polar é necessário.

[0058] Uma vez que se deseja ter o filme externo orientado, também pode ser vantajoso não incorporar o compatibilizador de polímero polar no filme externo. Tipicamente, o polímero polar e o compatibilizador de polímero polar têm características físicas muito diferentes, como temperatura de fusão, temperatura de amolecimento, características reológicas, etc. Isso pode dificultar o controle de um processo de orientação para um filme que contém ambos os materiais. Os materiais podem ter exigências concorrentes para o processo de orientação. Embora possa ser possível incorporar um polímero polar e um compatibilizador de polímero polar em uma manta de orientação única, isso é mais difícil, menos eficiente e provavelmente mais caro.

[0059] O filme interno pode ser um filme de monocamada que compreende um material ou mistura de materiais vedante, ou um filme de múltiplas camadas que contém qualquer número de camadas. Em qualquer modalidade do filme reciclável que tem um filme interno, a superfície interna do filme interno compreende um vedante.

[0060] Um filme interno de múltiplas camadas pode compreender o compatibilizador de polímero polar. Esse é um local vantajoso para o compatibilizador de uma perspectiva de conversão de filme. Tipicamente, o filme interno não é orientado e um compatibilizador de quase qualquer composição pode ser incorporado em uma camada do filme interno, auxiliado através do processo de extrusão por outros polímeros e outras camadas do filme de múltiplas camadas. Além disso, é muito comum que os filmes internos de filmes de embalagem tenham muitas camadas (ou seja, 7, 9 e 11 camadas são comuns), portanto, o compatibilizador pode ser facilmente incorporado junto com muitas outras camadas conforme possa ser necessário para qualquer aplicação.

[0061] Um filme interno de múltiplas camadas pode conter outras camadas, tais como, porém, sem limitação, camadas de barreira de oxigênio, camadas de barreira de umidade, camadas de ligação e camadas de massa, como é conhecido na técnica. Cada camada pode ser uma mistura de materiais poliméricos e pode incorporar quaisquer aditivos típicos. As camadas do filme interno podem conter conteúdo reciclado, como reciclado pós-consumo ou reciclado pós-industrial. Especificamente, uma camada do filme interno pode conter refugo reprocessado, tal como apara de borda, da produção do filme interno ou o próprio filme reciclável (isto é, reciclagem industrial de circuito fechado). O filme interno pode até incluir camadas polares adicionais juntamente com camadas de compatibilizador adicionais.

[0062] O filme externo e o filme interno podem ser fixados um ao outro por qualquer meio conhecido, incluindo, porém, sem limitação, laminação, ligação térmica ou outra ligação à base de energia. Em alguns casos, o filme externo e o filme interno serão conectados por uma camada de fixação que compreende um adesivo. Os adesivos típicos são polímeros do tipo polietileno ou adesivos reativos de dois componentes. Qualquer outro material ou técnica de ligação pode ser usado para fixar o filme externo ao filme interno.

[0063] A Figura 2 mostra um exemplo não limitante de um filme reciclável 10. Nesse caso, o filme externo 20 é um filme de monocamada, que tem uma superfície externa 12. A filme externo 20 pode compreender qualquer polímero polar, tal como, porém, sem limitação, poliamida. O filme externo pode ser orientado. Além disso, o filme externo pode ser otimizado em termos de custo e desempenho por ser um filme de monocamada de poliamida.

[0064] O filme externo pode compreender essencialmente poliamida. O filme externo pode ser um filme de BON. A filme externo também pode ter símbolos impressos 70 localizados em qualquer uma das superfícies principais. O filme externo 20 é conectado a um filme interno 60 por uma camada de fixação 50. A filme interno 60 compreende muitas camadas, incluindo uma camada interna 61, uma camada externa 62 e várias camadas interiores. A camada interna 61 compreende um vedante 30 na superfície interna 14 do filme reciclável. Duas das camadas interiores 64 são camadas de massa e compreendem o compatibilizador de polímero polar 40. Duas das camadas interiores 66 são camadas de ligação e contêm agentes de ligação poliméricos. A camada interior central 68 do filme interno 60 é uma camada de barreira que contém um material de barreira de copolímero de álcool etileno vinílico (EVOH). O compatibilizador de polímero polar foi incorporado facilmente nas camadas de massa do filme interno, mas ainda é capaz de fornecer a funcionalidade adequada para permitir a incorporação dos polímeros polares do filme externo e o EVOH do filme interno no processo de reciclagem de polietileno.

[0065] A Figura 3 mostra um exemplo não limitante de um filme reciclável 10. Nesse caso, o filme externo 20 é um filme de múltiplas camadas que tem uma camada externa 22, uma camada interna 26 e uma camada interna 24. Conforme usado no presente documento, uma "camada interior" é uma camada de um filme que tem ambas as superfícies principais em contato com outra camada do filme. O filme externo do filme reciclável pode ter qualquer número de camadas. A superfície externa 12 do filme reciclável compreende um polímero polar. Em algumas modalidades, o filme externo é orientado. Em algumas modalidades do filme reciclável, o filme externo é orientado e recozido. Um exemplo de um filme externo de múltiplas camadas tem uma estrutura de poliamida/EVOH/poliamida e é orientado biaxialmente.

[0066] Na modalidade da Figura 3, o filme externo 20 é fixado ao vedante 30 por uma camada de fixação 50. A camada de fixação 50 também compreende o compatibilizador de polímero polar 40. A ligação do filme externo e do vedante pode ser feita por uma técnica conhecida na arte como laminação de polietileno. Nesse caso, o laminado de polietileno é a camada de fixação 50 e fornece um local conveniente para incorporar o compatibilizador de polímero polar. Novamente, mesmo se o compatibilizador não estiver no mesmo filme externo que o polímero polar, constatou-se que o mesmo é funcional para permitir que o polímero polar seja incorporado no polietileno durante a reciclagem.

[0067] Um filme reciclável, tal como as modalidades mostradas nas Figuras 2 e 3, pode ser composto de poliolefinas, tais como polipropileno ou polietileno, polímeros polares e pequenas quantidades de aditivos e componentes adicionais exigidos para processar o filme. O filme reciclável pode compreender essencialmente polímeros polares e polímeros de poliolefina. O filme reciclável pode compreender pelo menos 95% de materiais de polímero polar e polietileno.

[0068] A maior parte do filme reciclável compreende materiais de polietileno. Polietileno é o nome de um polímero cuja estrutura básica é caracterizada pela cadeia —(CH2—CH2—)n. Conforme usado no presente documento, o termo "polietileno" inclui homopolímeros e copolímeros de etileno.

[0069] Além do filme externo e do filme interno descritos anteriormente, o filme reciclável pode conter outros filmes ou camadas. Um "filme interior" pode estar presente entre a superfície externa e a superfície interna. Quaisquer filmes adicionais podem ser conectados aos componentes de filme já descritos por qualquer meio conhecido. O filme reciclável pode ter qualquer número de filmes ou camadas.

[0070] Conforme mencionado anteriormente, o filme reciclável pode incluir um material de barreira para diminuir a taxa de transmissão de gases ou outros vapores através da estrutura do filme. Muitas estruturas de embalagem de alto desempenho incluem materiais de barreira tais como EVOH, folha, filmes metalizados, PVdC, poliamida ou filmes revestidos de óxido para atingir as baixas taxas de transmissão necessárias para estender a vida útil do produto embalado. Muitos alimentos e produtos farmacêuticos embalados (bem como outros produtos) são sensíveis ao ambiente e exigem uma taxa de transmissão muito limitada através dos componentes da embalagem. Tipicamente, os materiais de barreira ou camadas de barreira são ajustados para baixa transmissão de oxigênio ou umidade. Um material de barreira pode ser incorporado ao filme reciclável em qualquer local.

[0071] Pode haver uma camada de barreira localizada dentro do filme externo do filme reciclável. Um exemplo não limitante é um filme externo com pelo menos uma camada polar contendo EVOH. O EVOH tem excelente capacidade de barreira ao oxigênio, que é aprimorada com a orientação. EVOH no filme externo poderia fornecer um efeito melhorado de boa capacidade de barreira, boa resistência ao calor, boa estabilidade térmica, capacidade de impressão e boa aparência.

[0072] Em algumas modalidades, pode haver uma camada de barreira dentro do filme interno ou outro filme interior do filme reciclável. Os materiais de embalagem de alto desempenho não recicláveis tradicionais muitas vezes usam materiais de barreira extrudáveis, tais como EVOH ou poliamida em filmes de múltiplas camadas. Esse tipo de estrutura de filme também pode ser incorporado aos filmes recicláveis, se houver compatibilizador suficiente no filme reciclável para permitir a reciclagem do filme na corrente de reciclagem de polietileno sem a necessidade de compatibilizador adicional.

[0073] Em algumas modalidades do filme reciclável, pode haver uma camada de barreira localizada entre o filme externo e o vedante. Um filme externo orientado fornece uma excelente oportunidade para aplicar revestimentos, pois tem a resistência ao calor adequada, baixa retração e estabilidade térmica para suportar os processos necessários para a aplicação do material de barreira. Por exemplo, um filme externo orientado e recozido poderia passar por um processo de metalização que depositaria uma camada fina de alumínio em uma camada externa ou interna. Em algumas modalidades, o filme externo pode ter símbolos impressos aplicados seguidos por um revestimento de barreira. Alternativamente, o filme externo pode ter uma camada de barreira aplicada primeiro, seguida por uma aplicação opcional de símbolos impressos. Os revestimentos de barreira podem ser qualquer produto químico conhecido, tais como acrilatos reticulados ou polímeros acrílicos parcialmente neutralizados. Camadas finas de deposições ou revestimentos podem ser úteis para os filmes recicláveis, uma vez que a quantidade de material usado pode ser facilmente incorporada no fluxo de reciclagem sem a necessidade de compatibilizadores.

[0074] Conforme indicado anteriormente, o filme reciclável pode incorporar símbolos impressos. Os símbolos podem ser incorporados ao filme reciclável por qualquer processo conhecido. A embalagem de alto desempenho é tipicamente convertida em processos de alta velocidade, como impressão em rotogravura, impressão flexográfica ou impressão digital. Para muitas aplicações, os símbolos impressos aplicados ao filme são registrados com tolerâncias de repetição restritas (ou seja, cada impressão de impresso deve ser quase idêntica em tamanho). A estabilidade dimensional dos filmes externos orientados e recozidos a temperaturas elevadas, conforme descrito no presente documento, é útil para esses tipos de processos de impressão. O filme externo pode ter uma impressão de alta qualidade (ou seja, símbolos impressos) aplicada em um ou ambos os lados. Conforme mostrado na Figura 2, os símbolos impressos podem estar localizados entre o filme externo e o vedante, protegendo os símbolos de abusos externos, como arranhões.

[0075] O filme externo pode ter uma base aplicada ou outro tratamento (ou seja, tratamento corona) antes da impressão, revestimento ou laminação para facilitar um bom umedecimento e adesão. Os símbolos impressos aplicados à superfície externa do filme reciclável também podem incluir uma camada protetora ou outra camada para criar um efeito visual ou tátil. Os símbolos impressos podem ser incorporados como uma camada contínua ou aplicados como um padrão ou vinheta (uma imagem criada por pontos). Os símbolos impressos podem ser contínuos com o filme reciclável ou cobrir apenas uma pequena parte do filme. Os símbolos impressos podem ser visíveis de um ou de ambos os lados do filme reciclável.

[0076] Embora o objetivo do filme reciclável proposto seja criar um material que possa ser usado em aplicações de embalagem de alto desempenho e reciclado após o uso, o filme também pode conter materiais que foram reciclados. Materiais reciclados, como embalagens usadas anteriormente (reciclagem pós-consumo) ou resíduos de aparas de conversão de filme (reciclagem pós-industrial), podem ser incorporados em qualquer porção do filme reciclável. O material pode não exigir compatibilizador ou um compatibilizador pode ser adicionado no ponto de incorporação.

[0077] O filme externo, filme interno, filme interior, camada de fixação, vedante ou qualquer outra porção do filme reciclável pode incorporar quaisquer outros aditivos conhecidos para serem usados em filmes de embalagem. Esses aditivos podem incluir, porém, sem restrição, agentes de nucleação, auxiliares de processamento, pigmentos, deslizamento ou antibloqueio. Os aditivos também podem ser “ativos” na natureza, com a finalidade pretendida de interagir com o meio ambiente. Um exemplo de aditivo ativo é um absorvedor de oxigênio.

[0078] O filme reciclável pode ter qualquer espessura total conforme necessário para a aplicação em que será empregado. Os filmes recicláveis para aplicações de embalagem podem ter uma espessura de 1 mil (25,4 mícrons) a 20 mil (508 mícrons). A espessura do filme reciclável pode ser de 1,5 mil (38,1 mícrons) a 10 mil (254 mícrons), ou de 2 mil (51,7 mícrons) a 5 mil (127 mícrons).

[0079] A rigidez do filme reciclável é um atributo importante dos filmes recicláveis descritos no presente documento. O filme externo orientado fornece rigidez aprimorada em relação às mantas de embalagem recicláveis descritas anteriormente. Algumas modalidades que incorporam um filme externo que tem duas camadas polares separadas por uma camada não polar exibem características de rigidez especialmente boas. A rigidez do filme reciclável pode ser crítica para a conversão bem-sucedida do filme em equipamentos de embalagem usados atualmente. Dessa forma, a adoção do filme reciclável nas aplicações de embalagem atuais pode ser feita sem custos mais elevados ou ineficiências de processo. Além disso, a rigidez de um filme usado como embalagem pode proporcionar uma percepção de maior qualidade e é valorizada pelos consumidores.

[0080] Os filmes recicláveis descritos no presente documento têm resistência ao calor, de modo que podem ser usados como filmes de embalagem de alto desempenho. A superfície externa é configurada para suportar as altas temperaturas que o filme de embalagem pode encontrar, tais como, porém, sem limitação, calor da conversão do filme, unidades de vedação a quente de alta temperatura, processamento de alta temperatura, como carga ou retorta a quente, ou uso do consumidor à alta temperatura tal como micro-ondas. A resistência ao calor é evidente pela baixa retração, entre outras propriedades. Ao experimentar um ambiente de alto calor, o filme reciclável não deve retrair ou distorcer de outra forma. Por exemplo, as áreas vedadas a quente em uma embalagem de alto desempenho devem ser lisas e limpas, sem avaria ou qualquer indicação de retração ou enrugamento.

[0081] Os filmes recicláveis revelados no presente documento são superiores aos filmes recicláveis desenvolvidos anteriormente. Filmes que utilizam apenas materiais de polietileno ou filmes que usam materiais de poliolefina como superfície externa estão sujeitos a riscos e problemas de durabilidade. Os filmes que utilizam materiais polares, como a poliamida, aumentaram a resistência ao calor e a durabilidade, mas ainda podem ficar aquém dos filmes não recicláveis disponíveis atualmente. No entanto, os filmes recicláveis descritos no presente documento têm resistência ao calor e durabilidade que imita filmes não recicláveis que têm camadas externas de BON ou OPET. As modalidades que empregam filmes externos orientados e recozidos com camadas externas de materiais polares são especialmente vantajosos para obter filmes recicláveis que podem ser usados como embalagens de alto desempenho que podem ser convertidas e distribuídas enquanto mantêm uma aparência muito boa.

[0082] A seleção de material e as condições de processamento reveladas no presente documento são críticas para alcançar um material de baixa retração resistente ao calor. O uso de polímeros polares, como poliamida, no filme externo, em combinação com orientação e recozimento nas condições adequadas, cria um filme que exibe baixa retração e boa estabilidade térmica nas condições de interesse. Uma abordagem analítica para testar a adequação de materiais para aplicações de embalagens de alto desempenho é isenta de retração. “Isenta de retração” é definido como sendo valores obtidos pela medição da retração sem restrições a 90 ° C por cinco segundos. São cortadas cinco amostras de teste de 10 cm na direção da máquina por 10 cm na direção transversal. Cada amostra é completamente imersa por pelo menos 5 segundos em banho-maria a 90 ° C. A distância entre as extremidades da amostra retraída é medida. A diferença na distância medida para a amostra retraída e os 10 cm originais é multiplicada por dez para obter a porcentagem de contração do corpo de prova em cada direção. A retração na direção da máquina para as cinco amostras é ponderada para o valor de retração na direção da máquina da amostra de filme fornecida, e a retração na direção transversal para as cinco amostras é ponderada para o valor de retração na direção transversal.

[0083] O filme externo pode ter uma taxa de retração na direção da máquina de 10% ou menos que 10% mediante aplicação de calor menor ou igual a 90 ° C; ou menos de 9%, menos de 8%, menos de 7%, menos de 6%, menos de 5%, menos de 4%, menos de 3%, menos de 2% ou menos de 1%. O filme externo pode ter uma taxa de retração na direção transversal de 10% ou menos que 10% mediante aplicação de calor menor ou igual a 90 ° C; ou menos de 9%, menos de 8%, menos de 7%, menos de 6%, menos de 5%, menos de 4%, menos de 3%, menos de 2% ou menos de 1%. De preferência, o filme externo tem uma taxa de retração na direção da máquina inferior a 7% e uma taxa de retração na direção transversal inferior a 1%,

quando exposto ao calor inferior ou igual a 90 ° C. De preferência, o filme externo tem uma taxa de retração na direção da máquina inferior a 5% e uma taxa de retração na direção transversal inferior a 5%, quando exposto ao calor inferior ou igual a 90 ° C. O filme externo pode ter uma taxa de retração inferior a 2% na direção da máquina e 0% na direção transversal quando exposto ao calor de 90 ° C. O filme externo pode ter uma taxa de retração de menos de 1% na direção da máquina e 0% na direção transversal quando exposto ao calor de 90 ° C.

[0084] De forma semelhante, o filme reciclável pode ter uma taxa de retração na direção da máquina de 10% ou menos que 10% mediante aplicação de calor menor ou igual a 90 ° C; ou menos de 9%, menos de 8%, menos de 7%, menos de 6%, menos de 5%, menos de 4%, menos de 3%, menos de 2% ou menos de 1%. O filme reciclável pode ter uma taxa de retração na direção transversal de 10% ou menos que 10% mediante aplicação de calor menor ou igual a 90 ° C; ou menos de 9%, menos de 8%, menos de 7%, menos de 6%, menos de 5%, menos de 4%, menos de 3%, menos de 2% ou menos de 1%. De preferência, o filme reciclável tem uma taxa de retração na direção da máquina inferior a 7% e uma taxa de retração na direção transversal inferior a 1%, quando exposto ao calor inferior ou igual a 90 ° C. De preferência, o filme reciclável tem uma taxa de retração na direção da máquina inferior a 5% e uma taxa de retração na direção transversal inferior a 5%, quando exposto ao calor inferior ou igual a 90 ° C. O filme reciclável pode ter uma taxa de retração inferior a 2% na direção da máquina e 0% na direção transversal quando exposto ao calor de 90 ° C. O filme reciclável pode ter uma taxa de retração de menos de 1% na direção da máquina e 0% na direção transversal quando exposto ao calor de 90 ° C.

[0085] Como foi discutido, o filme reciclável pode conter uma camada ou material de barreira. O filme reciclável pode apresentar alta capacidade de barreira ao oxigênio ou umidade, conforme exigido pelas aplicações de embalagem. As camadas de barreira também podem proteger os filmes/camadas externas da migração do conteúdo da embalagem (por exemplo, óleos e similares). O filme reciclável pode ter níveis de transmissão de oxigênio inferiores a 1000 cm3/m2/24 horas quando testado a 0% de UR e 23 °C seguindo a norma ASTM F1927. O filme reciclável pode ter níveis de transmissão de oxigênio inferiores a 100, inferiores a 10, inferiores a 5 ou inferiores a 1 cm3/m2/24 horas. O filme reciclável pode ter níveis de transmissão de umidade inferiores a 100 g/m2/24 horas quando testado a 90% de UR e 23 °C seguindo a norma ASTM F1249. O filme reciclável pode ter níveis de transmissão de umidade inferiores a 10, inferiores a 5 ou inferiores a 1 g/m2/24 horas.

[0086] Para aplicações de embalagem de alto desempenho, o filme reciclável pode ter cerca de 100% de capacidade de barreira à luz visível (opaco à luz), ou pelo menos 50% de capacidade de barreira à luz visível. Esse tipo de filme reciclável seria apropriado para aplicações de embalagem em que uma visão do produto não fosse desejável ou quando a luz fosse prejudicial à vida útil do produto.

[0087] Alternativamente, o filme reciclável pode ter alta transmissão de luz e clareza, como muitas vezes é desejável para aplicações de embalagem quando é desejável visualizar o produto através do material de embalagem. O filme reciclável pode ter uma clareza de mais de 80%, 85% ou 90%. Idealmente, o filme reciclável deve ter uma clareza de pelo menos 95%, pelo menos 95,5%, pelo menos 96%, pelo menos 96,5%, pelo menos 97%, pelo menos 97,5%, pelo menos 98%, pelo menos 98,5%, pelo menos 99%, pelo menos 99,5% ou 100%, e todos os valores entre os mesmos, quando medidos de acordo com as instruções e ensinamentos da norma ASTM D-1003. A clareza é definida como a porcentagem de luz transmitida que se desvia da luz incidente em menos de 2,5 graus. A clareza do filme externo pode ser afetada pela seleção de material e pelas condições de orientação, como é conhecido na técnica.

[0088] Como já foi discutido, a aparência do material de embalagem é um critério crítico de desempenho para muitas aplicações de embalagem de alto desempenho. Além de alta clareza e símbolos impressos de alta qualidade, muitas vezes é desejável ter um exterior de alto brilho. O filme externo pode ter níveis de brilho maiores que 50, 60, 70 ou mesmo 80 (brilho de 45 ˚, unidades, ASTM D2457). Esse tipo de brilho é superior aos filmes de embalagens recicláveis contendo superfícies externas à base de materiais de polietileno.

[0089] Quando usado como um filme de embalagem, o filme reciclável pode ser vedado a si mesmo, ou a um filme semelhante, ou a um ou mais componentes de embalagem. Outros componentes de embalagem podem incluir, porém, sem limitação, zíperes, acessórios, copos ou bandejas. A embalagem também pode incluir outros componentes, tais como adesivos, forros, luvas ou rótulos. A embalagem pode incluir pontos, perfurações ou linhas de fraqueza para funcionalidade, tais como, mas não exclusivamente, ventilação ou abertura. A embalagem pode ser formada por um, dois, três ou mais componentes de embalagem diferentes.

[0090] O filme reciclável é vedado ou conectado, a si mesmo, ou a outros componentes de embalagem para criar uma embalagem hermeticamente vedada. As vedações podem ser feitas por adesivos, vedação a quente, vedação ultrassônica, vedação a frio, soldagem por RF ou qualquer outro método de ligação conhecido. A embalagem hermética é crítica para uma ampla variedade de produtos, incluindo alimentos, bebidas, produtos farmacêuticos, bens de consumo e outros produtos sensíveis. A embalagem hermética pode ajudar a prevenir danos ao produto. Para muitos produtos, obter boas vedações térmicas para criar embalagens herméticas consistentemente é altamente crítico. Uma vantagem dos filmes recicláveis revelados no presente documento é que os mesmos têm características quase idênticas aos filmes de embalagem não recicláveis (ou seja, boa resistência ao calor, alta rigidez, boa durabilidade, etc.) e, portanto, podem ser formados em embalagens herméticas em uma base mais confiável. A combinação da alta resistência ao calor do filme externo e das camadas de vedante que fornecem vedações de qualidade é uma vantagem importante para os filmes apresentados no presente documento.

[0091] Também é uma vantagem de algumas modalidades dos filmes recicláveis revelados no presente documento que os mesmos sejam dotados de vedantes que obtêm vedações destacáveis quando vedados por calor a outros componentes de embalagem. As embalagens podem ser abertas pelos consumidores de várias maneiras, incluindo a destacadas manualmente. Vedações destacáveis são aquelas que podem ser destacadas pelo consumidor manualmente, sem o uso de outra ferramenta. Um consumidor pode segurar duas partes de uma embalagem e puxar a embalagem para abri-la em uma vedação a quente. As vedações destacáveis permitem que o produto dentro da embalagem seja facilmente acessado pelo consumidor. Em alguns casos, as vedações destacáveis também podem ser novamente fechadas e vedadas manualmente. Além disso, os filmes recicláveis podem ter vedações térmicas destacáveis para permitir a separação fácil dos componentes da embalagem. Isso permite vantajosamente o descarte adequado dos componentes de embalagem em outros fluxos de reciclagem ou fluxos de resíduos. Cada componente de embalagem incluído na embalagem hermeticamente fechada pode ser reciclável no mesmo fluxo que o filme reciclável, reciclável em um fluxo diferente ou não reciclável de forma alguma.

[0092] O filme reciclável pode ser usado em qualquer tipo de formato de embalagem hermética, incluindo, porém, sem limitação, bolsas, sacos, embalagem contínua, bandeja/tampa, embutidos, saco a granel e blisters. Um exemplo de uma embalagem 80 com o uso de um filme reciclável

10 é mostrado na Figura 4, onde a embalagem é uma bolsa autoportante. O filme reciclável pode ser usado para embalar qualquer tipo de produto, incluindo, porém, sem limitação, alimentos secos, líquidos, carnes, queijos, alimentos frescos, alimentos congelados, bebidas, produtos farmacêuticos, nutracêuticos, cosméticos, produtos difíceis de segurar, produtos de limpeza, produtos químicos, lenços umedecidos, produtos médicos, dispositivos eletrônicos, alimentos/guloseimas para animais de estimação, produtos a granel, etc.

[0093] Algumas modalidades de embalagens que usam os filmes recicláveis revelados no presente documento estão no formato de uma bolsa, saco ou sachê. Nesse formato, o filme reciclável é usado como em pelo menos uma das paredes laterais da embalagem, ou em alguns casos, todas as paredes laterais. Uma bolsa ou saco pode ser vedado em uma configuração de vedação de aleta ou vedação de bainha. Um sachê pode ter vedações laterais e vedações de extremidade. Acessórios ou outros fechos podem ser vedados em qualquer parte do filme reciclável.

[0094] Idealmente, a embalagem é configurada de modo que, após o conteúdo ter sido esvaziado, a embalagem possa ser totalmente aberta e os componentes da embalagem separados conforme necessário, para um esvaziamento ideal (remoção do produto), enxágue e reciclagem. A remoção completa do produto significa que a embalagem está livre de quantidades significativas de produto que contaminariam o processo de reciclagem. A remoção completa do produto pode ser determinada por inspeção visual. A remoção completa do produto pode ser realizada enxaguando-se os componentes da embalagem aberta com água até que a maior parte ou todo o produto tenha sido removido.

[0095] A separação dos componentes da embalagem pode ser facilitada pelas vedações destacáveis mencionadas anteriormente ou por qualquer outro meio, como linhas enfraquecidas ou perfurações que podem ser rasgadas. Em alguns casos, o filme reciclável e os outros componentes de embalagem são projetados para serem facilmente rasgados ou cortados para facilitar a abertura. Em algumas modalidades, os componentes da embalagem permanecem fixados ao filme reciclável e podem ser reciclados no mesmo fluxo de reciclagem.

[0096] O tamanho da embalagem em que o filme reciclável é usado é ilimitado. A embalagem pode ser muito pequena (alguns centímetros quadrados) ou muito grande, como é o caso dos revestimentos de recipientes a granel. Um revestimento a granel pode ser produzido de um filme reciclável e, em algumas modalidades, um revestimento a granel pode ser produzido de várias camadas de filme reciclável. Os revestimentos a granel podem ter acessórios fixados em qualquer uma das superfícies.

[0097] Em algumas modalidades, o filme reciclável tem a forma de uma tampa que é fixada a uma bandeja ou copo. A bandeja ou copo pode ser flexível, semirrígido ou rígido e pode ser produzido de qualquer material incluindo, porém, sem limitação, poliéster, polietileno, poliestireno, polipropileno, papel, metal, vidro ou cerâmica.

[0098] Os filmes recicláveis descritos no presente documento também podem ser usados para aplicações não relacionadas a embalagens.

[0099] A menos que definido de outra forma, todos os termos técnicos e científicos usados no presente documento têm os mesmos significados como comumente entendidos por alguém versado na técnica à qual esta invenção pertence. Todas as publicações e patentes especificamente mencionadas no presente documento estão incorporadas a título de referência para todos os propósitos.

[0100] Os exemplos a seguir são oferecidos apenas para fins ilustrativos e não se destinam a limitar o escopo da presente invenção de qualquer forma. De fato, várias modificações da invenção, além daquelas mostradas e descritas no presente documento, tornar-se-ão evidentes para as pessoas versadas na técnica a partir da descrição acima e dos exemplos a seguir, e estão dentro do escopo das reivindicações anexas.

EXEMPLOS E DADOS TESTE DE EMBALAGEM

[0101] Um teste foi executado em uma máquina de embalagem que usa filme rollstock para criar uma bolsa autoportante moldada contendo 400 ml de um produto de limpeza. A estrutura não reciclável atual tem um filme externo de poliéster orientado, um filme interior de poliamida orientada e um filme interno de vedação à base de polietileno (OPET/BON/PE). Esse filme é impresso com registro com os gráficos da bolsa na superfície do OPET entre o OPET e o BON e as três camadas de filme são laminadas com adesivo. A velocidade normal da linha de embalagem é de 40 ciclos por minuto.

[0102] Duas estruturas de filme de teste foram preparadas, cada uma atendendo à exigência de que o filme seja reciclável no fluxo de reciclagem de polietileno.

[0103] A primeira estrutura de filme de teste, Filme 1, era uma modalidade dos filmes recicláveis descritos no presente documento. O Filme 1 tinha um filme externo de poliamida orientada (BON) e um filme interno vedante à base de polietileno incluindo uma camada de compatibilizador de polímero polar. O compatibilizador usado foi o Retain 3000, disponível na Dow Chemical Co. O Filme 1 foi impresso na superfície do BON entre o BON e o filme interno e os filmes foram laminados com adesivo.

[0104] A segunda estrutura de filme de teste, Filme 2, era uma estrutura de filme toda de polietileno, impressa na superfície externa com tinta e verniz de cobertura. Durante a conversão do Filme 2, encontrou-se dificuldade para imprimir adequadamente o material com as tolerâncias de repetição de impressão exigidas e a impressão geralmente teve uma aparência insatisfatória. Isso foi atribuído ao fato de que o Filme 2 tem estabilidade dimensional insatisfatória.

[0105] O Filme 1 foi passado na linha de embalagem sem nenhuma alteração significativa nas configurações da máquina. As embalagens foram formadas na mesma velocidade de ciclo do material não reciclável de alto desempenho. As embalagens finais passaram no teste de queda sem falhas. Em comparação, o Filme 2 não funcionou bem na linha de embalagem. O filme 2 era difícil de vedar devido à falta de resistência ao calor. Como resultado, muitas das embalagens produzidas a partir do Filme 2 falharam no teste de queda devido a vedações fracas. Além disso, o equipamento de embalagem não operou bem com o Filme 2 porque a tolerância de impressão não era precisa o suficiente.

TESTE DE RECICLAGEM

[0106] O teste também foi concluído para entender a compatibilidade dos filmes recicláveis no fluxo de reciclagem de polietileno. Para esse teste, um filme de controle feito quase inteiramente de materiais de polietileno foi comparado com um filme reciclável que tem um filme externo de BON (Filme de Teste). As estruturas para esses filmes estão resumidas na Tabela 1 e mais detalhadas abaixo. TABELA 1: TESTES DE ESTRUTURAS DE RECICLABILIDADE Filme de 1 mil de PE MDO/tinta/adesivo/3,5 mil de PE Controle Filme de Teste 48 ga de BON/tinta/adesivo/3,5 mil de PE, compatibilizador e EVOH

[0107] A porção de PE MDO (orientada na direção da máquina) do filme de controle era um filme de três camadas de polietileno de alta densidade/polietileno de média densidade/polietileno de alta densidade e incluía aditivos antibloqueio e de deslizamento padrão. A tinta era uma tinta à base de poliuretano/nitrocelulose, padrão para embalagens flexíveis. O adesivo era um adesivo à base de poliuretano de 2 componentes, também padrão para embalagens flexíveis. O PE de 3,5 mil era um filme de três camadas. A camada próxima ao adesivo era uma mistura de 86% de polietileno linear de baixa densidade, 10% de polietileno de baixa densidade e o restante lote mestre de aditivos à base de polietileno. A camada do meio era 100% de polietileno de alta densidade. A camada de vedante era 94% de polietileno linear de baixa densidade catalisado por metaloceno e o restante lote mestre de aditivos à base de polietileno.

[0108] As tintas e o adesivo do Filme de Teste eram idênticos àqueles usados no Filme de Controle. O filme de PE de 3,5 mil do Filme de teste tinha a estrutura de 7 camadas listada na Tabela 2. TABELA 2: ESTRUTURA DO VEDANTE DO FILME DE TESTE Camada Componentes 1 73% de polietileno de baixa densidade, 25% de polietileno linear de baixa densidade, 2% de lote mestre à base de polietileno* 2 63% de polietileno de baixa densidade, 22% de polietileno linear de baixa densidade, 15% de compatibilizador de etileno/alfa-olefina funcionalizado com anidrido 3 92% de polietileno de alta densidade e 8% de compatibilizador de etileno/alfa-olefina funcionalizado com anidrido 4 100% de EVOH (% 38 moles) 5 92% de polietileno de alta densidade e 8% de compatibilizador de etileno/alfa-olefina funcionalizado com anidrido 6 70% de polietileno linear de baixa densidade, 15% de polietileno de baixa densidade, 15% de compatibilizador de etileno/alfa-olefina funcionalizado com anidrido 7 (vedante) 78% de polietileno linear de baixa densidade, 16% de polietileno de baixa densidade, 6% de lote mestre à base de polietileno* * O lote mestre à base de polietileno listado no presente documento contém doses altas de componentes deslizantes, antibloqueio e/ou auxiliares de processamento, como é comum para filmes coextrudados. Esses aditivos são fornecidos em uma base de polietileno.

[0109] O Filme de Controle foi processado por meio de uma unidade de reciclagem de polietileno típica, onde foi fundido, misturado e extrudado em péletes. Durante o processo de extrusão, foi registrada uma pressão de extrusão de 7,58 MPa (1099 psi). Em seguida, uma mistura de 75% de filme de controle e 25% de filme de teste foi processada e resultou em uma pressão de extrusão de 6,75 MPa (979 psi). Finalmente, uma mistura de 50% de filme de controle e 50% de filme de teste foi processada e resultou em uma pressão de extrusão de 7,18 Mpa (1042 psi). Uma vez que a pressão de extrusão dos materiais misturados estava abaixo de um aumento de 25% em relação ao Filme de Controle sozinho, constatou-se que as misturas incluindo o Filme de Teste são aceitáveis. Esta é uma boa indicação de que o material de BON no filme de teste está sendo incorporado (isto é, compatibilizado) adequadamente na corrente de reciclagem de polietileno.

[0110] Além disso, os péletes produzidos a partir desse teste de reciclagem foram testados por DSC (Calorimetria Exploratória Diferencial). Constatou-se que os péletes produzidos a partir da mistura de 75%/25% Controle/Teste não exibiam quaisquer picos associados à fusão da poliamida. Constatou-se que os péletes produzidos a partir da mistura 50%/50% Controle/Teste exibiram picos muito menores associados à poliamida, mas foram mínimos e não foram considerados preocupantes. Ambas as misturas do Filme de Teste passaram no teste de reciclagem.

MODALIDADES

[0111] Modalidade A: Um filme reciclável que compreende

[0112] a. uma superfície externa que compreende um polímero polar,

[0113] b. uma superfície interna que compreende um vedante, e

[0114] c. um compatibilizador de polímero polar localizado entre a superfície externa e a superfície interna.

[0115] Modalidade B: O filme reciclável de acordo com a Modalidade A, em que a superfície externa é um filme orientado.

[0116] Modalidade C: O filme reciclável de acordo com a Modalidade A ou B, em que o polímero polar é uma poliamida.

[0117] Modalidade D: O filme reciclável de acordo com a Modalidade C, em que a superfície externa é composta essencialmente por poliamida.

[0118] Modalidade E: O filme reciclável de acordo com qualquer uma das Modalidades A - D, em que o filme reciclável compreende adicionalmente um material de barreira.

[0119] Modalidade F: O filme reciclável de acordo com qualquer uma das Modalidades A - F, em que o filme reciclável é constituído essencialmente por polímeros polares e polímeros de poliolefina.

[0120] Modalidade G: Um filme reciclável que compreende

[0121] a. um filme externo que compreende pelo menos um polímero polar,

[0122] b. um vedante, e

[0123] c. um compatibilizador de polímero polar localizado entre o filme externo e o vedante,

[0124] em que o filme externo é orientado.

[0125] Modalidade H: O filme reciclável de acordo com a

Modalidade G, que compreende adicionalmente uma camada de barreira entre o filme externo e o vedante.

[0126] Modalidade I: O filme reciclável de acordo com a Modalidade H, em que a camada de barreira compreende um copolímero de álcool etileno vinílico.

[0127] Modalidade J: O filme reciclável de acordo com a Modalidade H, em que a camada de barreira é adjacente ao filme externo.

[0128] Modalidade K: Um filme reciclável que compreende

[0129] a. um filme externo que compreende pelo menos um polímero polar, e

[0130] b. um filme interno de múltiplas camadas que compreende

[0131] i. uma camada interna que compreende um vedante, e

[0132] ii. uma camada de compatibilização de polímero polar,

[0133] em que o filme externo é orientado e o filme externo é fixado ao filme interno de múltiplas camadas.

[0134] Modalidade L: O filme reciclável da Modalidade K que compreende adicionalmente uma camada de fixação entre o filme externo e o filme interno de múltiplas camadas.

[0135] Modalidade M: O filme reciclável da Modalidade K ou L, em que o filme interno de múltiplas camadas compreende adicionalmente um material de barreira.

[0136] Modalidade N: O filme reciclável da Modalidade K ou L, em que o filme reciclável compreende adicionalmente um material de barreira entre o filme interno de múltiplas camadas e o filme externo.

[0137] Modalidade O: O filme reciclável, de acordo com qualquer uma das Modalidades G - N, em que o filme externo é um filme de múltiplas camadas.

[0138] Modalidade P: O filme reciclável de qualquer uma das

Modalidades G - O em que o filme externo é BON.

[0139] Modalidade Q: O filme reciclável de qualquer uma das Modalidades G - O em que o filme externo é OPET.

[0140] Modalidade R: O filme reciclável de acordo com qualquer uma das Modalidades A - Q ou S, que compreende adicionalmente símbolos impressos localizados adjacentes ao filme externo.

[0141] Modalidade S: O filme reciclável de acordo com qualquer uma das Modalidades A - R, em que pelo menos 95% do filme reciclável são de polímeros polares e polímeros de polietileno.

[0142] Modalidade T: Uma embalagem que compreende o filme reciclável de acordo com qualquer Modalidade anterior.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Filme reciclável caracterizado pelo fato de que compreende: a. um filme externo que compreende pelo menos um polímero polar e b. um filme interno de múltiplas camadas que compreende i. uma camada interna que compreende um vedante e ii. uma camada de compatibilização de polímero polar, em que o filme externo é orientado e o filme externo é fixado ao filme interno de múltiplas camadas.

2. Filme reciclável, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma camada de fixação entre o filme externo e o filme interno de múltiplas camadas.

3. Filme reciclável, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o filme interno de múltiplas camadas compreende adicionalmente um material de barreira.

4. Filme reciclável, de acordo com a reivindicação 1, sendo que o filme reciclável é caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um material de barreira entre o filme interno de múltiplas camadas e o filme externo.

5. Filme reciclável, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o filme externo é BON.

6. Filme reciclável, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o filme externo é OPET.