"COMPOSIÇÃO DE PELÍCULA PERFURADA, PACOTE, MÉTODO PARAFORMAR UMA COMPOSIÇÃO DE PELÍCULA PERFURADA, E MÉTODOPARA ENCHER UM PACOTE COM MERCADORIA PULVERULENTA"
Campo da invenção
A invenção refere-se a uma composição de película emcamadas perfuradas, que, em resposta a uma temperaturaelevada e uma força de compressão, forma uma barreira áumidade, por exemplo, em termos do transporte de agu emforma predominantemente líquida através das perfuraçõesda película. A composição de película pode ser usada emvárias embalagens, e em particular, em embalagensflexíveis. As embalagens formadas a partir da composiçãode película podem ser preenchidas com eficácia, emcondições pressurizadas, com materiais pulverulentos. Apresente invenção refere-se também às embalagenspreparadas a partir de tais composições de películas, aosmétodos para formar tais composições de películas e taisembalagens, e a um método para preencher tal embalagemcom mercadoria pulverulenta.
Histórico da invenção
No negócio de embalagem de pós, é crítico ter sacosrespiráveis, quando os sacos são preenchidos por arpressurizado que fluidiza as partículas de pó. 0 ararrastado deve ser removido do saco ou a pressão internado saco aumentará, e o saco romperá. Atualmente, o ararrastado é removido por perfurações em sacos plásticos.Lamentavelmente sacos perfurados não podem sertransportados por longos períodos de tempo num ambienteúmido, ou armazenados externamente, com o potencial paraexposição à chuva ou umidade elevada. Há necessidade deuma embalagem respirável de baixo custo que possa liberareficientemente o ar durante o processo de preenchimento,e depois, possa impedir que a umidade contate amercadoria no seu interior. Além disso, tal embalagemdeve ser usável rapidamente em linhas-padrão deembalagem, sem a necessidade de etapas adicionais deprocessamento, ou de alterações nas etapas originais deprocessamento.
Quando se projeta uma embalagem para mercadoriapulverulenta, o volume e ar intersticial. a carga internade produto e o calor de processo, são elementos críticosque devem ser tratados de resolver. Durante um processode preenchimento, o ar que se usa para transportar o pó,quando se enche a embalagem, e o ar intersticialremanescente no pó, devem ser removidos. Na embalagemcomum de mercadoria em pó, tal como cimento, a mercadoriaem pó é forçada para dentro da embalagem flexível usandoar pressurizado que fluidiza as partículas de pó. 0 ararrastado deve ser removido da embalagem de modocontrolado, a fim de permitir a máxima captura do pófluidizado.
As embalagens ótimas devem impedir o pó de vazar;entretanto, a retenção do pó deve ser balanceada com anecessidade de permitir que o ar escape durante oprocesso de preenchimento. Como discutido acima, ummétodo de escape de ar é perfurar a embalagem.
Entretanto, o tamanho e o número de perfurações naembalagem ditará a quantidade de pó que pode drenar parafora do saco. Outros métodos usados para reduzir a poeirapulverulenta, e permitir o escape de ar, incluem designssaco-dentro de um saco, com uma configuração deperfuração diferente em cada saco. Estes designs nãoimpedem o ingresso de umidade na mercadoria contidadentro da embalagem.
Embalagens para mercadoria pulverulenta devem ser capazesde suportar a carga da mercadoria contida, que podevariar de relativamente pequena, pacotes de 1 kg, até asbem conhecidas, por exemplo sacos de cimento de 50 kg. Acarga associada com 5 0 kg de cimento pode ser simuladausando cálculos de tensão axial. Os cálculos mostram quemesmo películas relativamente finas (-75 mícrons)produzem resistência suficiente para suportar a tensãoaxial associada com 50 kg. Da mesma forma, o polímero dacamada pelicular ou externa da embalagem deve ter umponto de fusão suficientemente alto para evitar fusãosubstancial nas temperaturas de carregamento. A questãode resistência térmica influencia.rá fortemente a seleçãode resinas individuais para a estrutura de película.
Além dos fatores acima, fatores adicionais de preocupaçãorelacionam-se com forças aplicadas externas origináriasdas etapas de processo na planta de produção. Porexemplo, pacotes carregados são transportados através daplanta de produção usando uma série de transportadores.
Estes transportadores podem envolver superfíciesinclinadas (de inclinação e de declinação), muitas vezesnuma variedade de ângulos, e muitas texturas superficiaisdiferentes (cilindros metálicos, transportadores deborracha, transportadores de pano, etc.). Os pacotescarregados devem mover-se ao longo dos transportadoressem deslizar ou escapulir. A estabilidade de um pacotenuma linha de transportador se relacionará com aestrutura superficial do pacote (incluindo o coeficientede atrito potencial), bem como com a pressão interna dosaco.
Além disso, durante a paletização dos pacotes e oempilhamento das paletas, tipicamente, se empilham 45sacos por paleta, por máquina de paletização automática.As paletas são então empilhadas, três paletas de altura,com os pacotes próximos da parte inferior das pilhasexperimentando tensão significativa da carga de topo.Nesta situação, o potencial de resistência à deformaçãopode resultar na deformação dos pacotes próximos à parteinferior da pilha, e o escape de mercadoria.
A GB 1 265 547 divulga um processo para embalar produtosparticulados e pulverulentos em meio de acondicionamentoconfeccionado de material plástico laminado. Estareferência divulga um recipiente confeccionado dematerial plástico laminado orientado, e provido comperfurações tendo um diâmetro menor que o tamanho médiode partícula do produto, para se usar como um meio deacondicionamento. Carrega-se o recipiente com o produto,se limpa após ter sido carregado, e depois se aquece atése fecharem as perfurações. Para aliviar o materialplástico laminado da pressão exercida pelo produto.,enquanto o material laminado estiver sendo aquecido,pode-se aplicar uma força externa no recipientecarregado, antes das perfurações se fecharem, paragarantir o fechamento das perfurações. Aplica-se a forçanuma direção paralela ao plano formado pela parteperfurada do material plástico laminado, que atua contraa força de tração exercida sobre o material laminadoperfurado pela pressão do produto. A patente U.S. n°4.332.845 descreveu sacos, em que pelo menos parte domaterial constituinte do saco, e em que se sela umabsorvedor de oxigênio, é composto de uma folha laminada,na qual uma folha permeável a gás é laminada num ou ambosos lados de uma película micro-porosa para prover umalaminação. As duas camadas externas da laminação têmdiferentes pontos de amolecimento, com a camada tendo umponto de amolecimento menor constituindo a superfícieinterna do saco. 0 saco pode ser produzido numa altavelocidade usando uma máquina de vedação térmica comum.
A patente U.S. n° 4.743.123 divulga um saco plástico dematerial poliolefínico, para materiais a serem embalados,compreendendo partículas menores que 50 μτη. Esta patentetambém divulga um saco fechado contendo tais materiaiscom aberturas de ventilação com bordas lisas, obtidas porradiação laser, e tendo um tamanho máximo de 50-100 μιτι. Adistância entre as perfurações de ventilação é tal que, olimite de resistência à tração da película ésubstancialmente o mesmo limite de resistência â traçãoda película não perfurada semelhante. Esta patente tambémdivulga sacos contendo uma película de polietileno debaixa densidade, e sacos contendo duas camadaspeliculares perfuradas, com perfurações escalonadas. Apatente U.S. n° 4.672.684 divulga um saco termoplásticopara transporte tendo uma camada interna termoplástica,compreendendo uma malha, que permite o acondicionamentode materiais finamente pulverizados, sem liberar níveisinaceitáveis de pós para atmosfera, durante o após oenchimento. As paredes do saco podem conter multiplascamadas, e as camadas e o forro de malha podem serconfeccionados de materiais diferentes. Os sacos podemser usados, sem modificação significativa, nos sistemasde acondicionamento existentes, usados para encher eprocessar sacos para embarque de múltiplas paredes.
A patente U.S. n° 3.085.608 divulga um saco ou uma folhaplástica permeável ao ar, e substancialmente impermeávelà água, e que contém uma pluralidade de orifícios naforma de diminutas válvulas de chapeleta, que resultamperfurando o material do saco, sem remover o material dasperfurações. A pressão em qualquer lado do saco causa aabertura da pluralidade válvulas diminutas, permitindo apassagem de ar através delas, e as perfurações são tãopequenas que a água, por exemplo, no exterior do saco nãopasse através das pequenas perfurações, devido ao efeitode tensão superficial. Esta patente também divulga umafolha ou saco de polietileno, que é perfurado num padrãomais ou menos regulado, com uma miríade de perfurações,espaçadas numa distância predeterminada. A patente U.S.n° 5.888.597 divulga uma embalagem compreendendo umapelícula termoplástica baseada num polímero contendoblocos de poliamida e blocos de poliéter. 0 polímero épermeável ao vapor d'água, ao etileno, ao CO2 e aooxigênio, e sua permeabilidade ao CO2 é muito maior quesua permeabilidade ao oxigênio.
A patente U.S. n° 5.891.376 divulga uma película depermeabilidade controlada e processo para produzir amesma, sendo que a película inclui: um polímeropoliolefínico formador de película; e uma carga porosainerte, numa quantidade eficaz, para reduzir a razão dapermeabilidade ao dióxido de carbono e permeabilidade àágua para a permeabilidade ao oxigênio da película. Estapatente divulga submeter a película a uma "etapamodificadora de permeabilidade", que pode incluir umtratamento por pressão, um tratamento térmico, umtratamento por estiramento, ou uma combinação dos mesmos.Películas adicionais estão descritas em EP 0 500 93IAl;EP 0 391 66IA; patente U.S. n° 5.807.630; WO 2004/106392;EP 0 060 599; EP 0 368 632; e GB 1 248 731. A referênciaDE 3 8 32 673A1 divulga um tipo não tecido de tubo para oenchimento de mercadoria pulverulenta.
Entretanto, nenhuma das referências acima discutidas,divulga uma película perfurada, de multicamadas (pelomenos três) , em que o núcleo e as camadas externas têmpropriedades térmicas diferentes, e que são projetadaspara formar um saco tenaz que permitirá que o ar escapedurante um. processo de enchimento, e que possa seraquecido e tratado por compressão para formar umabarreira â umidade melhorada para impedir o ingresso deda maior parte da umidade contida na mercadoria, semprejudicar a integridade estrutural do saco.Conseqüentemente, há necessidade de pacotes perfuradosresistentes à umidade que permitirão que o ar escapedurante o processo de enchimento, e depois, formarão umabarreira melhorada à umidade contra o transporte de águaatravés das perfurações. Além disso, há necessidade de umpacote que possa manter integridade estrutural emtemperaturas elevadas e sob tensões aplicadas durante oprocesso de acondicionamento, e durante a armazenagem.
Estes e outros problemas foram satisfeitos pela invençãoseguinte.
Sumário da invenção
A invenção provê uma embalagem em camadas respiráveis(perfuradas) que pode ser preenchida de modo eficaz, sobcondições pressurizadas, com materiais pulverulentos, eque em resposta à exposição a uma temperatura elevada e auma força de compressão, forma uma barreira à umidade. Aembalagem é formada por uma composição em multicamadasperfurada que é respirável durante a carga de materiaispulverulentos e que pode ser aquecida durante a carga ouapós a carga, a uma temperatura elevada, suficiente parafundir pelo menos uma camada interna, mas não suficientepara prejudicar a integridade estrutural de pelo menosduas camadas externas, situadas em superfícies opostas dacamada interna. Em resposta à aplicação de uma forçacompressiva, sela-se um número suficiente de perfuraçõesna camada interna para conferir uma barreira à umidadeaumentada à composição de película.
Assim, a invenção provê também uma composição de películaperfurada, compreendendo pelo menos três camadas, e sendoque pelo menos uma camada é uma camada interna com umatemperatura de amolecimento e/ou fusão menor, comparadacom as respectivas temperaturas de amolecimento e/oufusão de pelo menos duas camadas externas, situadas emsuperfícies opostas da camada interna, e onde, quando seexpõe a composição de película a uma temperatura elevada,pelo menos uma camada interna amolece ou funde até umponto em que em resposta a uma força de compressão sela-se um número suficiente de perfurações na camada interna,para conferir uma barreira à umidade melhorada àcomposição de película. As perfurações através de cadacamada têm um centro comum. A barreira à umidade dacomposição de película é maior que a barreira à umidadeda composição de película antes da exposição àtemperatura elevada e à força de compressão. 0 aumento nabarreira à umidade se deve ao fechamento de perfurações,que pó sua vez, diminui a quantidade de área superficialde película através da qual a água pode passar. O aumentona barreira à umidade pode ser medido usando um teste depressão de água, tal como um teste de pressão hidráulicade coluna d'água. Num aspecto, as diferenças em barreirasà umidade são determinadas usando o teste de pressãohidráulica de coluna d'água ISO 1420 Al. Noutro aspectoda invenção, a exposição à temperatura elevada e aexposição à força de compressão ocorrem simultaneamente.Noutro aspecto, as perfurações são de tamanhos que,individualmente, são maiores ou iguais a 100 mícrons.Noutro aspecto, as perfurações são de tamanhos que,individualmente, são menores ou iguais a 1000 mícrons.Noutro aspecto da invenção, a pelo menos uma camadainterna compreende uma resina termoplástica tendo umponto de amolecimento Vicat de 2O0C a 150°C. Noutroaspecto, a resina termoplástica é selecionada do grupoconsistindo de interpolímeros de propileno/a-olefina,interpolimeros de etileno/a-olefina, e misturas dosmesmos. Num aspecto adicional, a resina termoplástica éum interpolímero de etileno/a-olefina ou uma mistura domesmo. Em outro aspecto ainda, o interpolímero deetileno/a-olefina, ou mistura do mesmo, compreende umcopolímero formado de monômeros selecionados do grupoconsistindo de etileno e 1-octeno, etileno e 1-buteno,etileno e 1-hexeno, etileno e 1-penteno, etileno e 1-hepteno, etileno e propileno, etileno e 4-metil-1-pentenoe misturas dos mesmos. Em outro aspecto ainda, ointerpolímero de etileno/a-olefina, ou mistura do mesmo,tem um índice de fusão (I2) de 1 g/10 min a 100 g/10 min.Noutro aspecto adicional, o interpolímero de etileno/a-olefina tem um índice de fusão de 1 a 50 gramas/10minutos, uma densidade de 0,86 a 0,920 g/cm3, e umadistribuição de peso molecular, Mw/Mn, de 2 a 10.Noutro aspecto da invenção, pelo menos uma camada externaé uma resina termoplástica, selecionada do grupoconsistindo de homopolímeros de propileno, interpolímerosde propileno, homopolímeros de etileno, interpolímeros deetileno, e misturas dos mesmos.
Num aspecto adicional, a resina termoplástica é uminterpolímero de etileno/a-olefina, ou uma mistura domesmo. Num aspecto adicional, o etileno/a-olefina, oumistura do mesmo, compreende um copolímero formado apartir de monômeros selecionados do grupo consistindo deetileno e 1-octeno, etileno e 1-buteno, etileno e 1-hexeno, etileno e 1-penteno, etileno e 1-hepteno, etilenoe propileno, etileno e 4-metil-l-penteno e misturas dosmesmos. Em outro aspecto ainda, o interpolímero deetileno/a-olefina, ou mistura do mesmo, tem um índice defusão (I2) de 0,1 g/10 min a 100 g/10 min. Num aspectoadicional, o interpolímero de etileno/a-olefina tem umíndice de fusão de 0,2 a 50 gramas/10 minutos, umadensidade de 0,900 a 0,940 g/cm3, e uma distribuição depeso molecular, Mw/Mn, de 1,5 a 5.
Noutro aspecto da invenção, a composição de películacompreende ainda uma camada, compreendendo GPPS, HIPS,ABS, SAN, náilon, copolímeros em blocos de estireno, ouuma mistura dos mesmos. Noutro aspecto, a camada internacompreende um agente de transferência de calor.
Num aspecto da invenção, cada uma das camadas externas dacomposição de película é adjacente à superfície da camadainterna. Noutra incorporação, uma ou ambas as camadasexternas são separadas da camada interna por uma ou maiscamadas intermediárias. Noutra incorporação, a composiçãode película contém somente três camadas. Noutraincorporação, a composição de película contém somentecinco camadas. Já em outra incorporação, a composição depelícula contém mais que cinco camadas.
Noutro aspecto, a camada interna tem um ponto deamolecimento Vicat que é pelo menos 20°C menor que osrespectivos pontos de amolecimento das pelo menos duascamadas externas. Noutro aspecto, a camada interna tem umponto de amolecimento Vicat que é pelo menos 30°C menorque os respectivos pontos de amolecimento das pelo menosduas camadas externas. Já em outro aspecto, a barreira àumidade é mantida numa pressão de 10 a 21,5 mbar,determinada por um teste de pressão hidráulica de colunad'água (ISO 1420 Al).
A invenção provê também composições de películas eembalagens que são perfuradas em áreas designadas, e/ouque contêm gradientes de perfuração e/ou configurações deperfurações particulares. Num aspecto, a embalagem contémduas ou mais costuras, e a embalagem contém perfuraçõesem uma ou mais áreas designadas dentro da superfície daembalagem. Noutro aspecto, as perfurações se localizam emuma ou mais áreas designadas que experimentam uma forçade compressão máxima, recebida de um dispositivo queexerce uma força de compressão sobre a superfície daembalagem. Num aspecto adicional., o dispositivo é um parde cilindros posicionados verticalmente. Já em outroaspecto, o dispositivo é uma série se dois ou mais paresde cilindros posicionados verticalmente.
Noutro aspecto, a composição de película da embalagem temuma permeabilidade ao ar de pelo menos cerca de 2 0 m3/h.Noutro aspecto, a composição de película tem umaespessura de 50 mícrons a 250 mícrons. Noutro aspecto, aembalagem tem um capacidade de 1 kg a 100 kg.Noutro aspecto, a embalagem compreende uma ou mais áreasdesignadas localizadas dentro de uma ou mais superfíciesplanas horizontalmente da embalagem. Num aspectoadicional, as perfurações são espaçadas por igual dentrode uma ou mais áreas designadas. Noutro aspecto, asperfurações estão numa densidade maior ao longo do pontomédio longitudinal de cada uma ou mais áreas designadas.Noutro aspecto, cada da uma ou mais áreas designadas selocalizam ao longo do ponto médio longitudinal dasuperfície da embalagem, e cada área tem uma largura queé menor que metade da largura da embalagem.A invenção prove também um método para formar umacomposição de película perfurada compreendendo pelo menostrês camadas, o dito método compreendendo: (a) selecionarum polímero termoplástico ou mistura poliméricaapropriada para cada camada; (b) formar uma películavazada ou expandida dos polímeros termoplásticos oumisturas, onde a película vazada ou expandida compreendepelo menos três camadas; (c) perfurar a dita películavazada ou expandida para formar uma composição depelícula perfurada; e onde pelo menos uma camada napelícula é uma camada interna com uma temperatura deamolecimento e/ou fusão menor, comparada com asrespectivas temperatura de amolecimento e/ou fusão depelo menos duas camadas externas, localizadas emsuperfícies opostas da camada interna e onde as camadasda película têm perfurações com um centro comum; e quandose expõe a película a uma temperatura elevada, a pelomenos uma camada interna amolece ou funde até um ponto.,que em resposta à exposição a uma força de compressão,sela-se um número suficiente de perfurações na camadainterna, para conferir uma barreira à umidade aumentadana composição de película.
Além disso, a invenção prove um método para encher umpacote com mercadoria pulverulenta, compreendendo: (a)adicionar a mercadoria pulverulenta numa embalagem decapacidade apropriada, para formar uma embalagemcarregada, e onde a embalagem é formada de uma composiçãode película perfurada, compreendendo pelo menos trêscamadas, e onde pelo menos uma camada é uma camadainterna com uma temperatura de amolecimento e/ou fusãomenor, quando comparada com as respectivas temperaturasde amolecimento e/ou fusão de pelo menos duas camadasexternas, localizadas em superfícies opostas da camadainterna, e onde as camadas da composição de película têmperfurações com um centro comum; (b) submeter a embalagema uma temperatura suficiente para amolecer ou fundirparcialmente a pelo menos uma camada interna; (c)submeter a embalagem carregada a uma força de compressão.Noutro aspecto, as perfurações se localizam em uma oumais áreas designadas da embalagem, e sendo que a uma oumais áreas designadas experimentam uma força decompressão máxima, recebida de um dispositivo que exerceuma força de compressão sobre a superfície da embalagem.Noutro aspecto, a embalagem carregada é ainda selada apósse submeter a embalagem a uma força de compressão.
Num aspecto adicional, o método de carregar compreendeprender o saco inventivo num cano de carregamento. Já numaspecto adicional, um tubo feito de um não tecido, talcomo descrito em DE 3832673A1 (aqui incorporada porreferência) , pode ser usado para facilitar a remoção dear durante o processo de enchimento.
A invenção provê também películas compreendendo umacombinação de dois ou mais aspectos ou incorporações aquidescritos.
A invenção prove também embalagens compreendendo umacombinação de dois ou mais aspectos ou incorporações aquidescritos.
A invenção provê também métodos para formar películas ouembalagens compreendendo uma combinação de dois ou maisaspectos ou incorporações aqui descritos.
A invenção provê também métodos para carregar umaembalagem compreendendo uma combinação de dois ou maisaspectos ou incorporações aqui descritos.
Breve descrição dos desenhos
A Figura 1 é um esquema da seção transversal de umacomposição de película contendo três camadas antes e apósaplicação de aumento de temperatura e pressão. Aespessura relativa de cada camada de película "antes" e"após" pode variar daquela representada na Figura 1.
A Figura 2 é um gráfico de permeabilidade de Gurley(segundos) contra a área de orifício total(mi Crometros2/polegadas2) de películas de poliolefinaperfuradas, em comparação com um saco de papel poroso.
A Figura 3 é um esquema de três embalagens (la, lb, lc),cada uma contendo uma configuração de perfuraçãodiferente (3a, 3b, 3c) numa área designada (2a, 2b, 2c).
A Figura 4 é um esquema representando a aplicação de umaforça compressiva usando um par de cilindros (1,2) numaembalagem (3) formada de uma composição de película dainvenção.
Descrição detalhada da invenção
A invenção provê uma composição de película em camadasrespirável que pode ser carregada de modo eficaz, emcondições pressurizadas, com materiais pulverulentos, eque, em resposta a temperatura elevada e força decompressão aplicada, forma uma barreira à umidade. Aembalagem da invenção baseia-se numa composição depelícula perfurada, contendo pelo menos três camadas (oucapas), e onde pelo menos uma camada interna tem umatemperatura de amolecimento e/ou fusão menor, quandocomparada com as respectivas temperaturas de amolecimentoe/ou fusão de pelo menos duas camadas externas,localizadas em superfícies opostas da camada interna. Ascamadas das composições de películas têm perfurações comum centro comum. Numa incorporação, cada uma destascamadas externas é adjacente a uma respectiva superfícieda camada interna.
Em resposta à exposição a uma temperatura elevada, estacamada interna amolece a um ponto suficiente, que emresposta à exposição a uma força de compressão, sela umnúmero suficiente de perfurações na camada interna, paraconferir um aumento na barreira à umidade da composiçãode película total. Esta mudança na configuração depelícula está representada na Figura 1. O aumento nabarreira à umidade, devido ao fechamento de perfurações,ajuda a impedir que água, predominantemente em formalíquida, passe do exterior da composição de película parao interior da composição de película, e vice-versa. 0aumento em barreira à umidade pode ser medido usando umteste de pressão de água, tal como um teste de pressãohidráulica de coluna d'água. Numa incorporação, asdiferenças em barreiras à umidade são determinadas usandoo teste de pressão hidráulica de coluna d'água ISO 1420 Al.
A camada interna tratada termicamente flui em resposta àaplicação de uma força de compressão, para selarperfurações abertas. Esta "capacidade de fluir" domaterial dependerá, em parte, da temperatura aplicada, dapressão aplicada, da espessura da camada interna, datemperatura de amolecimento e/ou temperatura de fusão dacamada interna, e/ou das propriedades de fluxo da camadainterna. Numa incorporação, a composição de película podemanter sua barreira à umidade e sua integridadeestrutural numa pressão de 10 mbar a 21,5 mbar, de acordocom um teste de pressão hidráulica de coluna d'água (ISO1420 Al), após ser submetida a tratamento térmico e a umaforça de compressão.
A exposição à temperatura elevada e ã exposição à forçade compressão podem ocorrer simultaneamente, ouseqüencialmente, com a exposição à temperatura ocorrendoantes da exposição à força de compressão. Numaincorporação preferida, se expõe a composição de películaa uma temperatura de 90 0C ou maior, e a uma força decompressão de 30-60 kPa. Noutra incorporação, a camadainterna tem um ponto de amolecimento Vicat pelo menos20°C menor que os respectivos pontos de amolecimento depelo menos duas camadas externas. Noutra incorporação, acamada interna tem um ponto de amolecimento Vicat pelomenos 30°C menor que os respectivos pontos deamolecimento de pelo menos duas camadas externas.Esta invenção pode ser aplicada, usando composições depelículas diferentes, dependendo da rigidez e da cargamáxima necessárias na aplicação. 0 uso de polímeros dedesempenho INSPIRE™ (The DOW Chemical Company), como umacamada externa, provê películas finais de maior rigidez,enquanto que o uso de polímeros de polietileno DOWLEX ,polímeros de polietileno ELITE™ e polímeros depolipropileno INSPIRE™ (todos de The DOW ChemicalCompany), como uma camada externa, provê maiorflexibilidade na película final.
Embalagens formadas das composições de películas dainvenção podem encerrar mercadoria pulverulenta de váriostamanhos. Numa incorporação, o tamanho de partícula detal mercadoria pode variar de 1 μπι a 100 μτη. AS partículapode ser de qualquer forma, tal como esférica ou de formairregular e não uniforme.
A composição de película da presente invenção pode serusada para embalar qualquer tipo de mercadoria, incluindomercadoria particulada, em pó, granular e a granel, e, emparticular, embalar mercadoria sensível à umidade, emercadoria pulverulenta sensível à umidade. Uma embalagemformada da composição de película da invenção éespecialmente útil para embalar mercadoria pulverulenta,tais como cimento, cal, talco, pó de talco, poli(cloretode vinila), gesso, cacau, farinha de milho, farinha detrigo e açúcar em pó.
A embalagem preparada a partir da composição de películada invenção pode ser tratada termicamente oumecanicamente com etapas de processamento adicionais,quando exigido para as necessidades particulares deacondicionamento. Entretanto, a invenção provê umacomposição de película que pode ser transformada emresposta a calor e tensão durante etapas de processo deacondicionamento de pó de rotina, sem a necessidade deuma etapa de processamento adicional, ou a alteração deuma etapa de processamento. No processo de carregamentode pó típico, o calor gerado durante o carregamento de umsaco pode aumentar a temperatura do saco até 100°C. Alémdisso, no processo de carregamento típico, os sacoscarregados são imediatamente prensados numa série decilindros para liberar o ar. Igualmente, uma embalagempode ser submetida simultaneamente tanto à temperaturaelevada como à força de compressão via cilindros deremoção de ar que são aquecidos até uma temperaturaespecificada. Estas etapas de processamento podem efetuara mudança desejada na configuração de película, tal comorepresentado na Figura 1.
A composição de película é depois respirável durante oprocesso de enchimento, e pode ser usada como umaembalagem flexível para cargas pulverulentas difíceis.Após enchimento, a composição de película pode seraquecida até uma temperatura suficiente para amolecere/ou fundir pelo menos uma camada interna, mas nãosuficiente para prejudicar a integridade estrutural depelo menos duas camadas externas, cada uma localizadanuma superfície oposta da camada interna.
Um aumento na temperatura da composição de película podeser executado por vários mecanismos de aquecimentoincluindo, mas não limitados a, aquecimento por contato,tal como cilindros aquecidos; aquecimento por convecção,tal como ar quente; e fontes alternativas de aquecimento,tais como infravermelho (IR), microondas (MW), freqüênciade rádio (RF) e aquecimento por impulso. Alguns destesmecanismos de aquecimento podem requerer um ou maiscomponentes receptores em uma ou mais camadas, epreferivelmente na camada interna. Estes receptores ouagentes de transferência de calor servem para absorver etransferir calor para a matriz polimérica circundante.Tais materiais podem incluir substâncias polares oupolímeros (polímeros de vinila, polímeros ECO, siloxanos)ou outras substâncias/partículas (metal, negro de fumo),ou combinações dos mesmos.
A composição de película deve ser submetida a umatemperatura elevada suficiente para amolecer ou fundirparcialmente a camada interna, e depois submetê-la a umaforça de compressão subseqüente para forçar a resinaamolecida através das perfurações abertas. A força decompressão pode ser aplicada alimentando a películaatravés de um par de cilindros ou a uma série decilindros (vide Figura 4). Os cilindros podem sermantidos em temperatura ambiente ou aquecidos a umadeterminada temperatura, dependendo da aplicação. Nofinal de tal processo, uma porção significativa, ou todasas perfurações, na camada interna são seladas, conferindouma barreira resistente à umidade aumentada à composiçãode película.
Numa incorporação da invenção, a embalagem pode sersubmetida ainda a um tratamento térmico após aplicação daforça de compressão para reduzir o volume da embalagem.Noutra incorporação da invenção, a composição de películapode ser projetada pra permitir a reabertura deperfurações seladas, por exemplo, em resposta a umatensão interna resistente à tração, ou em resposta àrelaxação de um material de núcleo orientado.
Já noutra incorporação, se pode adicionar um materialabsorvedor de água na camada interna para inchar a camadainterna devido a exposição à umidade. 0 intumescimento dacamada interna selará ainda as perfurações na camadainterna.
Já em outra incorporação da invenção, a camada internapode conter um grupo reticulador, tal como um agente desilano ou polímero enxertado com silano, e, além disso,pode conter um promotor de cura. Em resposta a exposiçãoà umidade, a camada interna reticulará para selaradicionalmente as perfurações na camada interna.
As perfurações no interior das camadas de películas podemser de qualquer tamanho ou forma, incluindo, mas nãolimitado a, orifícios de graus varáveis de circularidade,várias formas triangulares, várias formar retangulares eoutras formas poligonais, formas irregulares e fendas.Numa incorporação da invenção, as camadas (ou capas) têmperfurações do mesmo tamanho ou gradiente de tamanho.
A composição de película pode também conter pelo menosuma outra camada de película compreendendo fitas depelículas tecidas (incluindo trançadas) confeccionadascom uma poliolefina (por exemplo, polipropileno RAFFIA),ou podem também conter pelo menos uma estrutura depelícula com cavidades. A composição de película podeconter uma camada polimérica externa que serve como umfiltro para facilitar a liberação de ar durante oprocesso de enchimento.
Numa incorporação, a composição de película tem,preferivelmente, uma permeabilidade ao ar de pelo menos20 m3/h, e preferivelmente um número de permeabilidade deGurley (método de teste ISO 5636/5 intitulado "Paper andBoard - Determination of Air Permeance (médium range) -
Part 5: Método de Gurley") menor que 3 5 segundos. Apelícula pode ter uma densidade de perfuração de pelomenos 350.000 mí crons2/polegada2, pref erivelmente, depelo menos 500.000 mícrons2/polegada2.
A composição de película pode ter uma densidade numéricamédia de perfurações ou orifícios de 6 a 50orifícios/polegada2, e, preferivelmente, uma área deorifício individual média de 10.000 mícrons2 a 70.000microns2. 0 tamanho das perfurações variará, dependendodo tamanho da mercadoria contida. 0 tamanho de perfuraçãopode variar de 10 μτη a 100 μπι, de 50 μπι a 1000 μτπ, oumaior. Todos os valores individuais e subfaixas de 10 μπ\a 1000 μτη aqui estão incluídos e especificamentedivulgados aqui.
As composições de películas da invenção podem ter,tipicamente, uma espessura de 50 μπι (mícron) a 1000 μπι,preferivelmente de 40 μπι a 300 μπι, mais preferivelmentede 50 μπι a 250 μιτι. Todos os valores individuais esubfaixas de 25 μπι a 1000 μτπ aqui estão incluídos eespecificamente divulgados aqui. As composições depelículas também podem ter uma espessura maior que 1000μπι.
Numa incorporação, embalagens preparadas com a composiçãode película da invenção pode encerrar um peso de 1 kg a0 kg, preferivelmente de 1 kg a 50 kg, ou de 1 kg a 25kg.
Tipicamente, a composição de película contém um polímerotermoplástico. A quantidade de polímero termoplástico nacomposição de película variará dependendo daspropriedades desejadas, por exemplo, propriedades deresistência pelicular, dos outros componentes dapelícula, e do tipo ou tipos de polímeros empregados.
Geralmente, a quantidade de poliolefina na película é depelo menos 40 por cento, preferivelmente de pelo menos 50por cento, mais pref erivelmente de pelo menos 60 porcento em peso do peso total da composição.
As composições de películas da invenção podem ser usadasem outras aplicações, além da de conter mercadoriapulverulenta. Por exemplo, as composições de películaspodem ser usadas película protetora de uma superfície oude uma porção, que permite o ar escapar facilmente, edepois prove uma camada de película protegida apóstratamento térmico e de pressão. As composições depelículas da invenção também podem permitir vedação pó,pontual, quando a camada de núcleo passa através depontos de construção de perfuração. Isto pode ser usadopara projetar uma composição de resistência de vedação de2 platôs, perfurando um lado da película,· ou porlaminação de tal película numa película não perfurada. Aspelículas da invenção também podem ser usadas como umalaminação com uma estrutura não tecida para atingircapacidade de respirar ar mais bloquear umidade,dependendo da temperatura. As composições de películastambém podem conter películas de multicamadas comdiferentes pontos de fusão para uma composição degradiente de temperatura.
Podem ser adicionados estabilizadores e antioxidantesnuma formulação de resina para proteger a resina dedegradação causada por reações com oxigênio, que sãoinduzidas por coisas tais como calor, luz ou catalisadorresidual de matérias-primas. Os antioxidantes sãoobteníveis comercialmente de Ciba-Geigy, situada emHawthorn, N.Y., e incluem IRGANOX® 565, 1010 e 1076, quesão antioxidantes fenólicos impedidos. Estes sãoantioxidantes primários que agem como expurgadores deradicais livres, e podem ser usados sozinhos ou juntosoutros antioxidantes, tais como antioxidantes de fosfito,como IRGAFO S ® 168, obtenível de Ciba-Geigy. Osantioxidantes de fosfito são considerados antioxidantessecundários, geralmente não são usados sozinhos, e sãousados principalmente como decompositores de peróxido.
Outros antioxidantes obteníveis incluem, mas não selimitam a, CYANOX® LTDP, obtenível de Cytec Industriesem Stamford, Conn., e ETHANOX® 1330, obtenível deAlbemarle Corp. em Baton Rouge, Louisiana. Muitos outrosantioxidantes são obteníveis para uso por eles próprios,ou combinados com outros tais antioxidantes. Outrosaditivos de resinas incluem, mas não se limitam aabsorvedores de luz ultravioleta, agentes antiestáticos,pigmentos, corantes, agentes nucleantes, agentes dedeslizamento, cargas, retardadores de chama,plastificantes, auxiliares de processamento,lubrificantes, estabilizadores, inibidores de fumaça,agentes controladores de viscosidade e agentesantiaderentes.
Materiais para camadas internas e externas
As camadas internas e externas podem ser preparadas apartir de uma variedade de polímeros termoplásticos. Aescolha de resina para cada camada dependerá dalocalização da camada, da temperatura de amolecimentoe/ou fusão da resina, e das forças de aderência entrecamadas consecutivas.
Na prática desta invenção se pode usar qualquer polímerotermoplástico ou mistura de polímeros termoplásticos, eos polímeros representativos incluem as resinas naturaise sintéticas, tais como, mas não limitadas a, copolímerosem bloco de estireno, borrachas, poliolefinas, tais comopolietileno, polipropileno e polibuteno; copolímeros deetileno/acetato de vinila (EVA); copolímeros deetileno/ácido acrílico (EAA); copolímeros deetileno/acrilato (EMA, EEA, EBA) ; polibutileno;polibutadieno; náilons; policarbonatos; poliésteres;poli(oxido de etileno); poli(oxido de propileno);interpolímeros de etileno/propileno, tais como borrachade etileno/propileno e borrachas de monômeros deetileno/propileno/dieno; polietileno clorado; vulcanatostermoplásticos; polímeros de etileno/acrilato de etila(EEA) ; interpolímeros de etileno/estireno (ESI);poliuretanos; bem como poliolefinas funcionalmentemodificadas, tais como polímeros olefínicos modificadospor enxerto de anidrido ou por enxerto de silano; ecombinações de dois ou mais destes polímeros.
Também podem ser usadas espumas de polímerostermoplásticos tendo ou células abertas ou célulasfechadas, ou uma combinação de ambas.
O polímero termoplástico ou mistura de polímerostermoplásticos pode compreender um ou mais homopolímerosou interpolímeros de etileno como o único componente oucomo o componente polimérico majoritário. Tais polímerosincluem polietileno de baixa densidade linear (LLDPE),polietileno de alta densidade (HDPE), polietileno debaixa densidade (LDPE), polietileno de ultrabaixadensidade (ULDPE) , polietileno de muito baixa densidade(VLDPE), polímeros de etileno lineares ramificadoshomogeneamente, polímeros de etileno substancialmentelineares ramificados homogeneamente, e polímeros deetileno lineares heterogêneos. A quantidade de um ou maisdestes polímeros, se houver, numa composição de película,variará dependendo das propriedades desejadas, dos outroscomponentes, e dos tipos de polietilenos.
Os comonômeros apropriados úteis para polimerizar com umaolefina, tal como etileno ou propileno, incluem, mas nãose limitam a, monômeros insaturados etilenicamente,dienos conjugados ou não conjugados ou polienos. Exemplosde tais comonômeros incluem etileno e as α-olefinas deC3-C20/ tais como propileno, isobutileno, 1-buteno, 1-penteno, 1-hexeno, 4-metil-l-penteno, 1-hepteno, 1-octeno, 1-noneno, e 1-deceno. Os comonômeros preferidosincluem etileno, propileno, 1-buteno, 1-hexeno, 4-metil-l-penteno e 1-octeno, o último dos.quais é especialmentepreferido. Outros monômeros apropriados incluem estireno,estirenos substituídos por halogênio ou alquila,tetrafluoroetilenos, vinil-benzo-ciclobutanos,butadienos, isoprenos, pentadienos, hexadienos,octadienos, e ciclo-alcenos, por exemplo, ciclopenteno,ciclo-hexeno e ciclo-octeno. Tipicamente copolimeriza-seo etileno com uma α-olefina de C3-C20- Os comonômerospreferidos incluem α-olefinas de C3-C8, tais comopropileno, 1-buteno, 1-penteno, 4-metil-l-penteno, 1-hexeno, 1-hepteno, e 1-octeno.
Numa incorporação, um interpolímero baseado em olefina,útil como uma camada de película ou como um componente decamada de película, tem um conteúdo de comonômero quecompreende não mais que 20, preferivelmente menos que 15,mais preferivelmente menos que 10, muitíssimopref erivelmente menos que 5 por cento em peso do ditointerpolímero. Todas as porcentagens em peso e subfaixasde 5 a 20 por cento em peso estão incluídas aqui edivulgadas aqui. Noutra incorporação, um interpolímerobaseado em olefina, útil como uma camada de película oucomo um componente de uma camada de película, tem umconteúdo de comonômero que compreende não mais que 7,preferivelmente menos que 5, mais preferivelmente menosque 3, muitíssimo pref erivelmente menos que 2 por centoem peso do dito interpolímero. Todas as porcentagens empeso e subfaixas de 2 a 7 por cento em peso estãoincluídas aqui e divulgadas aqui.
Noutra incorporação, um interpolímero baseado em olefina,útil como uma camada de película ou como um componente deuma camada de película, tem um conteúdo de comonômero quecompreende não mais que 50, preferivelmente menos que 40,mais preferivelmente menos que 30, muitíssimopref erivelmente menos que 20 por cento em peso do ditointerpolímero. Todas as porcentagens em peso e subfaixasde 2 0 a 50 por cento em peso estão incluídas aqui edivulgadas aqui.
Noutra incorporação, um interpolímero baseado em olefina,útil como uma camada de película ou como um componente deuma camada de película, tem um conteúdo de comonômero quecompreende não mais que 20, preferivelmente menos que 10,mais preferivelmente menos que 7, muitíssimopreferivelmente menos que 5 por cento em peso do ditointerpolímero. Todas as porcentagens em peso e subfaixasde 5 a 2 0 por cento em peso estão incluídas aqui edivulgadas aqui.
A quantidade de conteúdo de comonômero num interpolímeroda invenção pode ser maior que 50 por cento em peso, oupode ser menor que 2 por cento em peso.
Os interpolímeros baseados em olefina úteis incluem, masnão se limitam a interpolímeros baseados em etileno einterpolímeros baseados em propileno.
Os termos "homogêneo" e "ramificado homogeneamente" sãousados com referência aos interpolímeros de etileno/a-olefina, nos quais o comonômero de α-olefina édistribuído aleatoriamente dentro de uma dada molécula depolímero, e substancialmente todas as moléculas depolímero têm a mesma razão de etileno para comonômero.
Os interpolímeros de etileno ramificados homogeneamenteque podem ser usados na prática desta invenção inclueminterpolímeros de etileno lineares ramificadoshomogeneamente, e interpolímeros de etilenosubstancialmente lineares ramificados homogeneamente.
Entre os interpolímeros de etileno lineares ramificadoshomogeneamente se incluem polímeros de etileno, quecarecem de ramificação de cadeia longa, mas têmramificações de cadeia curta, derivadas do comonômeropolimerizado no interpolímero, e que estão homogeneamentedistribuídas, tanto dentro da mesma cadeia poliméricacomo entre cadeias poliméricas diferentes. Isto é,interpolímeros de etileno lineares ramificadoshomogeneamente que carecem de ramificação de cadeialonga, exatamente como no caso de polímeros depolietileno de baixa densidade lineares ou polímeros depolietileno de alta densidade lineares, e são preparadosusando processos de polimerização de distribuiçãouniforme de ramificação, tal como descrito, por exemplo,por Elston na patente U.S. n° 3.645.992. Exemploscomerciais de interpolímeros de etileno/a-olefinalineares ramificados homogeneamente incluem polímerosTAFMER™ fornecidos por Mitsui Chemical Company epolímeros EXACT™ fornecidos por Exxon Chemical Company.
Os interpolímeros de etileno substancialmente linearesramificados homogeneamente estão descritos nas patentesU.S. n° s 5.272.236, 5.278.272, 6.054.544, 6.335.410, e6.273.810 cujo conteúdo integral de cada uma delas aquise incorpora por referência.
Além disso, os interpolímeros de etileno substancialmentelineares são polímeros de etileno ramificadoshomogeneamente tendo ramificação de cadeia longa. Asramificações de cadeia longa têm a mesma distribuição decomonômero que a da cadeia principal de polímero, e podemter aproximadamente o mesmo comprimento que o da cadeiaprincipal de polímero. Tipicamente.. "substancialmentelinear" significa que o polímero em massa é substituído,em média, com 0,01 ramificação de cadeia longa por 1000átomos de carbono total (incluindo os átomos de carbonoda cadeia principal e das ramificações) a 3 ramificaçõesde cadeia longa por 1000 átomos de carbono total. Ospolímeros preferidos são substituídos com 0,01ramificação de cadeia longa por 1000 átomos de carbonototal a 1 ramificação de cadeia longa por 1000 átomos decarbono total, mais preferivelmente de 0,05 ramificaçãode cadeia longa por 1000 átomos de carbono total a 1ramificação de cadeia longa por 1000 átomos de carbonototal, e especialmente de 0,3 ramificação de cadeia longapor 1000 átomos de carbono total a 1 ramificação decadeia longa por 1000 átomos de carbono total.Exemplos comerciais de polímeros substancialmentelineares incluem os polímeros ENGAGE™ e os polímerosAFFINITY™ (ambos obteníveis de The Dow ChemicalCompany).
Os interpolímeros de etileno substancialmente linearesforma uma classe única de polímeros de etilenoramificados homogeneamente. Eles diferemsubstancialmente da bem conhecida classe deinterpolímeros de etileno lineares ramificadoshomogeneamente convencionais, descritos por Elston napatente U.S. n° 3.645.992, e além disso, não estão namesma classe de polímeros de etileno linearespolimerizados por catalisador Ziegler-Natta heterogêneoconvencional (por exemplo, polietileno de ultrabaixadensidade (ULDPE), polietileno de baixa densidade linear(LLDPE) ou polietileno de alta densidade (HDPE),produzidos, por exemplo, usando a técnica divulgada porAnderson et al. na patente U.S. n° 4.076.698); tampoucoeles estão na mesma classe dos polietilenos muitoramificados, iniciados por radicais livres, em altapressão, tais como, por exemplo, polietileno de baixadensidade (LDPE), copolímeros de etileno/ácido acrílico(EAA) e copolímeros de etileno/acetato de vinila (EVA),Os interpolímeros de etileno substancialmente linearesramificados homogeneamente úteis na invenção têmexcelente processabilidade, embora eles tenham umadistribuição de peso molecular relativamente estreita.Surpreendentemente, a razão de fluxo de matéria fundidade acordo com ASTM D 1238 (I10/I2) dos interpolímeros deetileno substancialmente lineares pode variar amplamente,e essencialmente independente da distribuição de pesomolecular, Mw/Mn, ou MWD. Este comportamentosurpreendente é contrário aos interpolímeros de etilenolineares ramificados homogeneamente convencionais, taiscomo aqueles descritos, por exemplo, por Elston napatente U.S. n° 3.645.992, e aos interpolímeros depolietileno lineares polimerizados por Ziegler-Nattaconvencionais ramificados heterogeneamente, tais comoaqueles descritos, por exemplo, por Anderson et al. napatente U.S. n° 4.076.698. Ao contrário dosinterpolímeros de etileno substancialmente linearesramificados homogeneamente, os interpolímeros de etilenolineares (quer ramificados homogeneamente ouheterogeneamente) têm propriedades reológicas que sãomais influenciadas pela distribuição de peso molecular.
Os polímeros de etileno substancialmente lineares oulineares ramificados homogeneamente se caracterizam porterem uma distribuição de peso molecular estreita(Mw/Mn) . Para os polímeros de etileno lineares esubstancialmente lineares, a distribuição de pesomolecular, Mw/Mn, é, por exemplo, menor ou igual a 5,preferivelmente menor ou igual a 4, e maispreferivelmente de 1,5 a 4, e ainda mais preferivelmentede 1,5 a 3, e muitíssimo pref erivelmente de 2,5 a 3,5.Todos os valores individuais e subfaixas de 1 a 5 aquiestão incluídos e especificamente divulgados aqui.A distribuição de ramificações de comonômero para ospolímeros de etileno substancialmente lineares e lineareshomogêneos se caracteriza por seu SCBDI (índice dedistribuição de ramificação de cadeia curta) ou CDBI(índice de ramificação de distribuição de composição), ese define como a porcentagem em peso das moléculaspoliméricas tendo um conteúdo de comonômero dentro doslimites de 50 por cento do conteúdo molar de comonômerototal médio. O CDBI de um polímero é calculado a partirdos dados obtidos de técnicas conhecidas na técnica, talcomo, por exemplo, fracionamento por eluição com elevaçãode temperatura (abreviado aqui por "TREF"), tal comodescrito, por exemplo, por Wild et al., Journal ofPolymer Science, Poly. Phys. Ed., volume 20, página 441(1982) ou nas patentes U.S. n°s 4.798.081 e 5.008.204. 0SCBDI ou CDBI para os polímeros substancialmente linearesúteis nas composições da presente invenção épreferivelmente maior que 50 por cento, especialmentemaior que 70 por cento, e mais preferivelmente maior que90 por cento.
Os polímeros de etileno, substancialmente linearesramificados homogeneamente usados na composição depelícula da invenção são conhecidos, e eles, e seu métodode preparação estão descritos, por exemplo, nas patentesU.S. n° s 5.272.236, 5.278.272, e 5.703.187, que aqui seincorporam em sua totalidade por referência.
Os polímeros de etileno substancialmente lineares oulineares homogêneos podem ser apropriadamente preparadosusando um catalisador de sítio único. Alguns exemplos dealguns destes catalisadores, e em particular, oscatalisadores de geometria constrita, estão divulgados emEP-A-416.815, U.S. 5.703.187, U.S. 5.872.201, EP-A-514.828, U.S. 6.118.013, U.S. 5.470.993, U.S. 5.374.696,U.S. 5.231.106, U.S. 5.055.438, U.S. 5.057.475, U.S.5.096.867, U.S. 5.064.802 e U.S. 5.132.380. No pedido depatente U.S. serial n° 720.041, depositado em 4 de julhode 1991 (EP-A-514.828) divulgam-se determinados derivadosde borano dos catalisadores de geometria constritaanteriores, e um método para sua preparação ensinado ereivindicado. Em US-A-5.453.410 divulgam-se combinaçõesde catalisadores de geometria constrita catiônicos com umaluminoxano como catalisadores de polimerização olefínicaapropriados.
Os polímeros de etileno lineares heterogêneos tambémpodem ser usados na presente invenção. Os polímeros deetileno lineares heterogêneos incluem copolímeros deetileno e uma ou mais α-olefinas de C3 a C8.
Homopolímeros de etileno também podem ser preparadosusando os mesmos catalisadores que se usam para prepararsistemas homogêneos, tais como catalisadores Ziegler-Natta. Tanto a distribuição de peso molecular como adistribuição de ramificação de cadeia curta, que têmorigem na copolimerização de α-olefinas, sãorelativamente amplas comparadas com as de polímeros deetileno lineares homogêneos. Os polímeros de etilenolineares heterogêneos podem ser preparados num processoem solução, pasta semifluida, ou em fase gasosa usando umcatalisador Ziegler-Natta, e são bem conhecidos daquelestreinados na técnica. Por exemplo, vide patente U.S. n°4.3 3 9.507, que aqui se incorpora em sua totalidade porreferência.
Também podem ser usadas misturas de polímeros de etilenohomogêneos e heterogêneos ("polietileno compósito") paraas composições de películas da presente invenção, taiscomo aquelas divulgadas por Kolthammer et al. naspatentes U.S. n°s 5.844.045, 5.869.575, e 6.448.341, queaqui se incorporam na totalidade de seus conteúdos porreferência.
Camada interna
O material da camada interna deve ter um ponto deamolecimento Vicat ou temperatura de amolecimentorelativamente baixa, e/ou uma temperatura de fusãorelativamente baixa comparadas com tais temperaturas dascamadas externas. 0 material da camada interna étipicamente mais elástico que o material das camadasexternas. Exemplos de polímeros apropriados para estacamada incluem, mas não se limitam a polímeros baseadosem polietileno, tais como AFFINITY™ e FLEXOMER™, epolímeros baseados em polipropileno, tais como polímerosVERSIFY™ (todos de The Dow Chemical Company) . Tambémpodem ser usados para a camada interna sistemaspoliméricos outros que não sistemas baseados empoliolefina. A camada interna pode conter um polímero oudois ou mais polímeros, tal como uma mistura polimérica.As propriedades específicas da camada interna dependerãodo polímero ou mistura polimérica usada. As propriedadesprovidas abaixo são representativas de resinas depoliolefina e de outras resinas poliméricas que ficamdentro dos limites das propriedades notadas. Aspropriedades providas abaixo não têm a intenção delimitar a abrangência desta invenção, em termos da faixade poliolefinas e de outros polímeros e misturasapropriadas para se usar na invenção.
Numa incorporação se usa cada um dos polímeros descritosabaixo na camada interna como o único componentepolimérico. Noutra incorporação, se usa cada um dospolímeros descritos abaixo na camada interna como umcomponente de mistura polimérica. Tais polímeros podemser caracterizados por duas ou mais incorporações aquidescritas.
Numa incorporação, o polímero usado na camada interna,como único componente, ou como um componente de mistura,se caracterizará tipicamente por um ponto de amolecimentoVicat de 20°C a 150°C, preferivelmente de 30°C a 120°C,mais pref erivelmente de 40°C a IlO0C, e muitíssimopreferivelmente de 45°C a 100°C. Todos os valoresindividuais e subfaixas de 20°C a 150°C aqui estãoincluídos e especificamente divulgados aqui. Noutraincorporação, a mistura se caracterizará tipicamente porum ponto de amolecimento Vicat de 20°C a 150°C,preferivelmente de 30°C a 120°C, mais preferivelmente de40°C a 110°C, e muitíssimo pref erivelmente de 45°C a1OO°C. Todos os valores individuais e subfaixas de 20°C a150°C aqui estão incluídos e especificamente divulgadosaqui .
Noutra incorporação, o polímero usado na camada interna,como único componente, ou como um componente de mistura,se caracterizará tipicamente por um ponto de fusão DSC,ou faixa de fusão, de 3 0°C a 150 °C, pref erivelmente de40°C a 120°C, mais preferivelmente de 50°C a 110°C, emuitíssimo preferivelmente de 60°C a 100°C. Todos osvalores individuais e subfaixas de 30°C a 150°C aquiestão incluídos e especificamente divulgados aqui.Noutra incorporação, o polímero usado na camada interna,como único componente, ou como um componente de mistura,se caracterizará tipicamente por um índice de fusão (I2) ,a 190°C e carga de 2,16 kg (ASTM D-1238) de 1 a 1000 g/10min, pref erivelmente de 1 a 100 g/10 min, maispref erivelmente de 1 a 50 g/10 min, ainda maispref erivelmente de 1 a 30 g/10 min, e muitíssimopref erivelmente de 1 a 10 g/10 min. Todos os valoresindividuais e subfaixas de 1 a 1000 g/10 min aqui estãoincluídos e especificamente divulgados aqui. Noutraincorporação, a mistura se caracterizará tipicamente porum índice de fusão (I2), a 190°C e carga de 2,16 kg (ASTMD-1238) de 1 a 1000 g/10 min, preferivelmente de 1 a 100g/10 min, mais preferivelmente de 1 a 50 g/10 min, aindamais pref erivelmente de 1 a 30 g/10 min, e muitíssimopreferivelmente de 1 a 10 g/10 min.
Noutra incorporação, o polímero usado na camada interna,como único componente, ou como um componente de mistura,se caracterizará tipicamente por uma taxa de fluxo demassa fundida (MFR), a 230°C e carga de 2,16 kg (ASTM D-1238) de 1 a 1000 g/10 min, pref erivelmente de 1 a 100g/10 min, mais pref erivelmente de 1 a 50 g/10 min, aindamais pref erivelmente de 1 a 30 g/10 min, e muitíssimopref erivelmente de 1 a 10 g/10 min. Todos os valoresindividuais e subfaixas de 1 a 1000 g/10 min aqui estãoincluídos e especificamente divulgados aqui. Noutraincorporação, a mistura se caracterizará tipicamente poruma taxa de fluxo de fusão (MFR), a 230°C e carga de 2,16kg (ASTM D-1238) de 1 a 1000 g/10 min, preferivelmente de1 a 100 g/10 min, mais pref erivelmente de 1 a 50 g/10min, ainda mais pref erivelmente de 1 a 30 g/10 min, emuitíssimo pref erivelmente de 1 a 10 g/10 min. Todos osvalores individuais e subfaixas de 1 a 1000 g/10 min aquiestão incluídos e especificamente divulgados aqui.Noutra incorporação, o polímero usado na camada interna,como único componente, ou como um componente de mistura,tipicamente será substancialmente amorfo, e terá umaporcentagem total de cristalinidade menor que 50 porcento, e preferivelmente menor que 3 0 por cento, medidapor DSC.
Noutra incorporação, o polímero usado na camada interna,como único componente, ou como um componente de mistura,terá tipicamente uma densidade de 0,840 g/cm3 a 0,940g/cm3, e preferivelmente de 0,860 g/cm3 a 0,920 g/cm3, emais preferivelmente de 0,860 g/cm3 a 0,910 g/cm3. Todosos valores individuais e subfaixas de 0,840 g/cm3 a 0,940g/cm3 aqui estão incluídos e especificamente divulgadosaqui .
Noutra incorporação, o polímero usado na camada interna,como único componente, ou como um componente de mistura,terá tipicamente um peso molecular médio ponderai (Mw) de10.000 a 200.000 g/mol, e todos os valores individuais esubfaixas entre, aqui estão incluídos e especificamentedivulgados aqui.
Noutra incorporação, o polímero usado na camada interna,como único componente, ou como um componente de mistura,terá tipicamente uma distribuição de peso molecular,Mw/Mn, de 1 a 20, pref erivelmente de 1 a 10, e maispreferivelmente de 1 a 5, e ainda mais preferivelmente de1,5 a 3,5. Todos os valores individuais e subfaixas de 1a 20 aqui estão incluídos e especificamente divulgadosaqui .
O polímero usado na camada interna, como únicocomponente, ou como um componente de mistura, tipicamenteestará presente numa quantidade de 50 por cento em peso a100 por cento em peso, baseado no peso total doscomponentes da camada interna. Todos os valoresindividuais e subfaixas de 50 por cento em peso a 100 porcento em peso aqui estão incluídos e especificamentedivulgados aqui.
O polímero usado na camada interna, como únicocomponente, ou como um componente de mistura, pode teruma combinação de duas ou mais propriedades dasincorporações acima.
Camada externa
0 material de uma camada externa deve manter aintegridade estrutural da composição de película emresposta à exposição a temperaturas e pressões elevadas.Os materiais apropriados incluem homopolímeros einterpolímeros de polietileno. Tipicamente, o material dacamada externa terá maior rigidez que o material dacamada interna. Exemplos de tais polímeros incluem, masnão se limitam a, polímeros baseados em polietileno, taiscomo DOWLEX™ e ELITE™, e polímeros baseados empolipropileno, tal como, INSPIRE™, (todos de The DowChemical Company). Cada camada externa pode conter umpolímero ou dois ou mais polímeros, tal como uma misturapolimérica.
As propriedades específicas de uma camada externadependerão do polímero ou mistura polimérica usada. Aspropriedades providas abaixo são representativas deresinas de poliolefina e de outras resinas poliméricasque ficam dentro dos limites das propriedades notadas. Aspropriedades providas abaixo não têm a intenção delimitar a abrangência desta invenção, em termos da faixade poliolefinas e de outros polímeros e misturasapropriadas para se usar na invenção.
Numa incorporação se usa cada um dos polímeros descritosabaixo na camada externa como o único componentepolimérico. Noutra incorporação, se usa cada um dospolímeros descritos abaixo na camada externa como umcomponente de mistura polimérica. Tais polímeros podemser caracterizados por duas ou mais incorporações aquidescritas.
Numa incorporação, o polímero usado na camada externa,como único componente, ou como um componente de mistura,se caracterizará tipicamente por um ponto de amolecimentoVicat de 50°C a 230°C, preferivelmente de 70°C a 200°C, emais preferivelmente de IOO0C a 150°C. Todos os valoresindividuais e subfaixas de 50°C a 230°C aqui estãoincluídos e especificamente divulgados aqui. Noutraincorporação, a mistura se caracterizará tipicamente porum ponto de amolecimento Vicat de 50°C a 230°C,preferivelmente de 70°C a 200°C, e mais preferivelmentede IOO0C a 150°C. Todos os valores individuais esubfaixas de 50°C a 230°C aqui estão incluídos eespecificamente divulgados aqui.
Noutra incorporação, o polímero usado na camada externa,como único componente, ou como um componente de mistura,se caracterizará tipicamente por um ponto de fusão DSC de50 0C a 250 °C, pref erivelmente de 70°C a 200°C, maispreferivelmente de IOO0C a 180°C, e ainda maispreferivelmente de 120°C a 170°C. Todos os valoresindividuais e subfaixas de 50°C a 250°C aqui estãoincluídos e especificamente divulgados aqui.
Noutra incorporação, o polímero usado na camada externa,como único componente, ou como um componente de mistura,se caracterizará tipicamente por um índice de fusão (I2) ,a 190°C e carga de 2,16 kg (ASTM D-1238) de 0,1 a 100g/10 min, pref erivelmente de 0,2 a 50 g/10 min, maispref erivelmente de 0,3 a 10 g/10 min, e ainda maispref erivelmente de 0,4 a 5 g/10 min. Todos os valoresindividuais e subfaixas de 0,1 a 100 g/10 min aqui estãoincluídos e especificamente divulgados aqui. Noutraincorporação, a mistura se caracterizará tipicamente porum índice de fusão (I2), a 190°C e carga de 2,16 kg (ASTMD-1238) de 0,1 a 100 g/10 min, preferivelmente de 0,2 a50 g/10 min, mais preferivelmente de 0,3 a 10 g/10 min, eainda mais preferivelmente de 0,4 a 5 g/10 min. Todos osΛ/-Λ 1 nrp.s individuais e subfaixas de 0,1 a 100 g/10 minaqui estão incluídos e especificamente divulgados aqui.
Noutra incorporação, o polímero usado na camada externa,como único componente, ou como um componente de mistura,se caracterizará tipicamente por uma taxa de fluxo demassa fundida (MFR), a 230°C e carga de 2,16 kg (ASTM D-1238) de 0,1 a 100 g/10 min, preferivelmente de 0,2 a 50g/10 min, mais pref erivelmente de 0,3 a 10 g/10 min, eainda mais pref erivelmente de 0,4 a 5 g/10 min. Todos osvalores individuais e subfaixas de 0,1 a 100 g/10 minaqui estão incluídos e especificamente divulgados aqui.
Noutra incorporação, a mistura se caracterizarátipicamente por uma taxa de fluxo de fusão (MFR), a 230°Ce carga de 2,16 kg (ASTM D-1238) de 0,1 a 100 g/10 min,preferivelmente de 0,2 a 50 g/10 min, maispref erivelmente de 0,3 a 10 g/10 min, e ainda maispref erivelmente de 0,4 a 5 g/10 min. Todos os valoresindividuais e subfaixas de 0,1 a 100 g/10 min aqui estãoincluídos e especificamente divulgados aqui.
Noutra incorporação, o polímero usado na camada externa,como único componente, ou como um componente de mistura,terá tipicamente um peso molecular médio ponderai (Mw) de20.000 a 1.000.000, e todos os valores individuais esubfaixas entre, aqui estão incluídos e especificamentedivulgados aqui.
Noutra incorporação, o polímero usado na camada externa,como único componente, ou como um componente de mistura,tipicamente terá uma porcentagem total de cristalinidademenor que 60 por cento, e pref erivelmente menor que 50por cento, medida por DSC.
Noutra incorporação, o polímero usado na camada externa,como único componente, ou como um componente de mistura,terá tipicamente uma densidade de 0,880 g/cm3 a 0,960g/cm3, e pref erivelmente de 0,900 g/cm3 a 0,940 g/cm3, oude 0,900 g/cm3 a 0,950 g/cm3. Todos os valoresindividuais e subfaixas de 0,880 g/cm3 a 0,960 g/cm3 aquiestão incluídos e especificamente divulgados aqui.Noutra incorporacao, o polimero usado na camada externacomo único componente, ou como um componente de mistura,terá tipicamente uma distribuição de peso molecular,Mw/Mn, de 1 a 20, pref erivelmente de 1 a 10, e maispreferivelmente de 1 a 5, e ainda mais preferivelmente de1,5 a 3,5. Todos os valores individuais e subfaixas de 1a 2 0 aqui estão incluídos e especificamente divulgadosaqui.
0 polímero usado na camada externa, como únicocomponente, ou como um componente de mistura, tipicamenteestará presente numa quantidade de 50 por cento em peso a100 por cento em peso, baseado no peso total doscomponentes da camada interna. Todos os valoresindividuais e subfaixas de 50 por cento em peso a 100 porcento em peso aqui estão incluídos e especificamentedivulgados aqui.
0 polímero usado na camada externa, como únicocomponente, ou como um componente de mistura, pode teruma combinação de duas ou mais propriedades dasincorporações acima.
Processo para formar as composições de películas dainvenção
Uma composição de película da invenção pode ser preparadaselecionando os polímeros termoplásticos apropriados paraconfeccionar cada camada; formar uma película de cadacamada, e ligar as camadas, ou co-extrudar ou vazar umaou mais camadas. A composição de película final éperfurada para formar uma película respirável.Desejavelmente, as camadas de películas se ligamcontinuamente por toda a área interfacial entrepelículas. Os mecanismos de perfuração incluem, mas nãose limitam a, cilindros com pinos, pinos chapeados etécnicas a laser.
Tipicamente, para cada camada é apropriado para extrusãomisturar os componentes e quaisquer aditivos adicionais,tais como agentes de deslizamento, agentes antiaderentes,e auxiliares de processamento de polímero. A misturaçãocom extrusao deve ser executada de uma maneira tal aue seatinja um grau adequado de dispersão. Os parâmetros demisturação com extrusão variarão, necessariamente,dependendo dos componentes. Entretanto, tipicamente adeformação de polímero total, isto é, o grau demisturação, é importante, e é controlado, por exemplo,pelo design de parafuso e pela temperatura de fusão. Atemperatura de fusão durante a formação de películadependerá dos componentes de película.
Após misturação com extrusão, forma-se uma estrutura depelícula. As estruturas de películas podem serconfeccionadas por técnicas de fabricação convencionais,por exemplo, extrusão de bolhas, processos de orientaçãobiaxial (tais como estrutura de estiramento ou processosde bolhas duplas), vazamento/extrusão de lâmina, co-extrusão e laminação. 0 processo de extrusão de bolhasconvencional (também conhecidos como processos depelícula expandida a quente) está descrito, por exemplo,em The Encyclopedia of Chemical Technology, Kirk-Othmer,Terceira Edição, John Wiley & Sons, Nova Iorque, 1981,vol. 16, pp. 416-417 e vol. 18, pp. 191-192. Os processosde manufatura de películas por orientação biaxial, taiscomo descritos no processo de "bolhas duplas" de patente
U.S. n° 3.456.044 (Pahlke), e os processos descritos naspatentes U.S. n°s 4.352.849 (Mueller), 4.820.557 e4.837.084 (ambas para Warren), 4.865.902 (Golike et al.),4.927.708 (Herran et al.), 4.952.451 (Mueller), epatentes U.S. n°s 4.963.419 e 5.059.481 (ambas paraLustig et al.), podem ser usados para confeccionar asnovas estruturas de películas desta invenção. Todas estaspatentes aqui se incorporam por referência.As técnicas de manufatura para confeccionar estruturas dainvenção incluem técnicas verticais de formar-carregar-selar, tais como descritas em Packaging MachineryOperation, Capítulo 8: Form-Fill-Sealing, por C. GlennDavis (Packaging Machinery Manufacturers Institute, 2000K Street, Ν.W., Washington, D.C. 20006); The Wileypn^inno^^a ^ f Par-Vaqinq Technology, Marilyn BakkerfEditor-chefe, pp. 364-369 (John Wiley & Sons); patentesU.S. n° s 5.288.531 (Falia et al.) , 5.721.025 (Falia etal.), 5.360.648 (Falia et al. ) e 6.117.465 (Falia etal. ) ; outras técnicas de manufatura de películas, taiscomo aquelas discutidas em Plastic Films, Technology andPackaging Applications (Technomic Publishing Co., Inc.(1992)), por Kenton R. Osborn e Wilmer A. Jenkens, pp.30-105. Todas estas patentes e referências aqui seincorporam por referência.
Divulgam-se outras técnicas de manufatura de películas napatente U.S. n° 6.723.398 (Chum et al.). Técnicas de pós-processamento, tais como tratamento por radiação etratamento de coroa. especialmente aplicações emimpressão, também podem ser executadas com os materiaisda invenção. Películas confeccionadas a partir dainvenção também podem ser curadas com silano, ou ospolímeros usados para confeccionar o artigo inventivopodem ser enxertados pós-manufatura (tal como polímerosenxertados com anidrido maleico) incluindo técnicasdivulgadas nas patentes U.S. n°s 4.927.888 (Strait etal.), 4.950.541 (Tabor et al. ) , 4.762.890 (Strait etal.), 5.346.963 (Hughes et al.) , 4.684.576 (Tabor etal. ) . Todas estas patentes aqui se incorporam porreferência.
Após formar a composição de película, ela pode serestirada. O estiramento pode ser executado por qualquermaneira convencionalmente usada na técnica. Ascomposições de películas pode ser perfuradas e as folhasde películas podem ser enviadas para um conversor parafabricação de sacos. As folhas de películas podem serperfuradas usando métodos conhecidos na técnica. A formae o tamanho das perfurações, e a quantidade deperfurações dependerão do uso final da composição depelícula.As folhas da composição de película podem ligar-se porvedação térmica ou por uso de um adesivo. A vedaçãotérmica pode ser efetuada usando técnicas convencionais,incluindo, mas não se limitando a, haste aquecida,aquecimento por impulso, soldagem lateral, soldagemultra-sônica, ou outros mecanismos de aquecimentoalternativos, discutidos acima.
As composições de películas dos processos acimamencionados pode ser confeccionadas em qualquer espessuradependendo da aplicação. Tipicamente, as composições depelículas têm uma espessura total de 5 a 300 mícrons,preferivelmente de 50 a 250 mícrons, mais preferivelmentede 75 a 200 mícrons. A permeabilidade também pode serajustada dependendo da aplicação.
Configuração das perfurações
A configuração das perfurações dentro de uma composiçãode película variará, e dependerá do uso final dacomposição de película. Folhas da composição de películapodem ter perfuração em páreas designadas dentro dafolha. As áreas designadas podem ser de qualquer tamanhoe forma. Dentro destas áreas designadas, a perfuraçãopode existir em várias configurações, incluindo, mas nãose limitando a, gradientes de tamanho de perfuração aolongo de um eixo particular de uma área, gradientes dedensidade de perfuração ao longo de um eixo particular deuma área, e gradientes de perfuração de diferentes formase/ou tamanhos.
Numa incorporação preferida, a composição de película éperfurada numa área designada. Noutra incorporaçãopreferida, a composição de película é perfurada, tal queuma embalagem, formada a partir de tal composição,contenha perfurações somente dentro de uma ou maissuperfícies planas horizontalmente. Tipicamente, talembalagem contém duas ou mais costuras. Num tal design,as perfurações podem estar localizadas numa áreaespecífica da embalagem, por exemplo, tal como mostradona Figura 3 (vide embalagens la, Ib e lc) . Tal comomostrado na Figura 3A, as perfurações (3a) podem estarespaçadas por igual na área designada (2a) , ou, comomostrado na Figura 3B, as perfurações (3b) pode estarnuma densidade maior ao longo do ponto médio longitudinalda área de superfície designada (2b) . Noutraincorporação, as perfurações (3c) estão alinhadas numaárea mais estreita (2c) , localizada ao longo do pontomédio longitudinal da superfície da embalagem, tal comomostrado na Figura 3C. Nesta incorporação, a largura daárea designada é consideravelmente menor que a largura(w) do recipiente, e preferivelmente menor que metade dalargura do recipiente. Em cada uma destas incorporações,o tamanho e a forma das perfurações podem variar.Tipicamente, os tamanhos das perfurações aumentarãoquando o número de perfurações diminuir.
As configurações mostradas na Figura 3 aumentam o númerode perfurações expostas a uma força de compressão máximaexercida por um dispositivo, tais como cilindrosposicionados verticalmente, mostrados na Figura 4. Talcomo mostrado na Figura 4, as perfurações localizadas aolongo da mais alta superfície da embalagem carregadaexperimentará a maior quantidade de força de compressão.
Definições
Qualquer faixa numérica aqui mencionada, incluem todos osvalores desde o valor inferior até o valor superior, emincrementos de uma unidade, contanto que haja umaseparação de pelo menos 2 unidades entre qualquer valormenor e qualquer valor maior. Como um exemplo, se forestabelecido que a quantidade de um componente, ou umvalor de uma propriedade física ou de composição, taiscomo, por exemplo, quantidade de um componente demistura, temperatura de amolecimento, índice de fusão,etc., estiver entre 1 e 100, pretende-se que todos osvalores individuais, tais como, 1, 2, 3, etc., e todas assubfaixas, tais como, de 1 a 20, de 55 a 70, de 97 a 100,etc., estejam expressamente enumeradas neste relatório.Para valores menores do que um, considera-se uma unidadecomo sendo 0,0001, 0,001, 0,01 ou 0,1, como apropriada.
Estes são apenas exemplos do que se pretendeespecificamente, e todas as combinacoes possíveis devalores numéricos entre o valor mínimo e o valor máximoenumerado, serão consideradas como estando expressamenteestabelecidas neste pedido de patente. Foram mencionadasfaixas numéricas, aqui discutidas, em referência ao pontode amolecimento Vicat, temperatura de fusão DSC, tamanhode perfuração ou de poro, espessura de película, índicede fusão, índice de fluxo de massa fundida, pesomolecular médio ponderai, distribuição de peso molecular,porcentagem de cristalinidade, densidade, porcentagem empeso de um componente, pressão, e outras propriedades.
O termo "composição de película", tal como usado aqui,significa uma estrutura de películas em camadas. 0 termo"composição de película" é equivalente ao termo"película", quando o termo "película" se refere a umaestrutura de películas em camadas.
0 termo "composição", tal como usado aqui, inclui umamistura de materiais que compreendem a composição, assimcomo produtos de reação e produtos de decomposiçãoformados a partir dos materiais da composição.
O termo "perfurações" tal como usado aqui, refere-se aosorifícios feitos dentro da composição de película usandoum mecanismo de impacto, um laser ou outro dispositivo.
As perfurações podem ter tamanhos variáveis e formarvariáveis.
A frase "perfurações com um centro comum", tal como usadaaqui, refere-se ao centro comum de perfurações formadasna composição de película, usando o mesmo mecanismo deimpacto, laser ou outro dispositivo, formando orifíciosatravés de todas as camadas de películas, e inclui tambémdesalinhamentos mínimos do centro de perfurações dentrode uma camada de película. Note-se que perfurações dentrodas camadas de uma composição de película permanecemtipicamente nos seus devidos lugares em relação a outrascamadas de películas; entretanto, podem ocorrer pequenosdeslocamentos de suas posições originais no local destasperfurações, e destroem o alinhamento de perfurações dascamadas peliculares. Tais centros deslocados também seincluem na frase "perfurações com um centro comum".
Tal como usado aqui, o termo "polímero" refere-se a umcomposto polimérico preparado polimerizando monômeros,sejam do mesmo tipo ou de tipos diferentes. 0 termogenérico polímero abrange o termo homopolímero,usualmente empregado para se referir aos polímerospreparados a partir de apenas um tipo de monômero, e otermo interpolímero definido a seguir.
Tal como usado aqui, o termo "interpolímero" refere-seaos polímeros preparados pela polimerização de pelo menosdois tipos diferentes de monômeros. O termo genéricointerpolímero inclui assim copolímeros, usualmenteempregados referindo-se aos polímeros preparados a partirde dois tipos diferentes de monômeros, e polímeropreparados a partir de mais do que dois tipos diferentesde monômeros.
O termo "polímero termoplástico" ou "composiçãotermoplástica" e termos semelhantes, significam umpolímero ou composição polimérica que é substancialmentedeformável ou extrudável termicamente, não obstantepossam ser requeridas condições relativamente agressivas.Os termos "mistura" e "mistura polimérica", tais comousados aqui, significam um mistura de dois ou maispolímeros. Tal mistura pode ser miscível ou imiscível.Tal mistura pode ou não ser separada em fases. Talmistura podem ou não conter configurações de domínio,determinadas por microscopia eletrônica de transmissão.
O termo "selar", "selado" ou "vedação", tal como usadoaqui em referência às perfurações numa camada interna,refere-se ao fechamento completo ou parcial de um númerosuficiente de perfurações numa camada interna paraconferir à composição de película uma barreira à umidadeaumentada, comparada à barreira à umidade da mesmacomposição de película que não tenha tal fechamento.Procedimentos de teste
Os parâmetros de teste específicos em cada testedependerão do polímero ou da mistura polimérica usada.Alguns dos testes abaixo descrevem parâmetros de testeque são indicados como representativos de resinaspoliolefínicas. Os parâmetros particulares de um testenão tencionam limitar a abrangência desta invenção.Aqueles treinados na técnica compreenderão as limitaçõesde um conjunto particular de parâmetros de teste, e serãocapazes de determinar parâmetros apropriados para outrostipos de polímeros e misturas.
Medem-se as temperaturas de amolecimento Vicat de acordocom ASTM D1525.
Medem-se as densidades dos homopolímeros e interpolímerosde etileno, e as de outras poliolefinas de acordo comASTM D-792. Algumas amostras são recozidas em condições-ambientes por 24 horas antes de executar a mensuração.ASTM D-792 também pode ser usada para medir densidade deoutros polímeros tal como se nota neste teste.
As taxas de fluxo de massa fundida (MFR) ou os índices defusão (I2) de interpolímeros ou homopolímeros de etilenosão medidos de acordo com ASTM D-1238, condição190°C/2,16 kg. Note-se que para algumas resinas de altofluxo de massa fundida, os índices de fusão aparentespodem ser determinados a partir da viscosidade de massafundida descrita nas patentes U.S. n°s 6.335.410,6.273.810, e 6.054.544. ASTM D-1238 também pode ser usadapara medir índices de fusão de outros polímeros tal comonotado neste teste. As taxas de fluxo de massa fundida dehomopolímeros e interpolímeros de propileno são medidasde acordo com ASTM D-1238, condição 230°C/2,16 kg.As distribuições de peso molecular para resinas baseadasem polietileno podem ser determinadas com um sistemacromatográfico consistindo ou de um Polymer LaboratoriesModelo PL-210 ou de um Polymer Laboratories Modelo PL-220. Os compartimentos de coluna e carrossel são operadosa 140°C. As colunas são três colunas de PolymerLaboratories de 10 mícron Mixed-B. O solvente é o 1,2,4-triclorobenzeno. As amostras são preparadas numaconcentração de 0.1 grama de polímero em 50 mililitros desolvente. O solvente usado para preparar as amostrascontém 2 00 ppm de hidroxitolueno butilado (BHT). Asamostras são preparadas agitando levemente por 2 horas a160°C. 0 volume de injeção é de 100 microlitros e a taxade fluxo é de 1,0 mililitro/minuto.
Executa-se um ajuste de calibração polinomial de quintaordem do conjunto de colunas de cromatografia depermeação em gel (GPC) com 21 padrões de poliestireno dedistribuição de peso molecular estreita com pesosmoleculares variando de 580 a 8.400.000, arranjados em 6misturas "coquetel", com pelo menos uma dezena deseparação entre pesos moleculares individuais. Os padrõessão adquiridos de Polymer Laboratories (UK) . Os padrõesde poliestireno são preparados em 0,025 grama em 50mililitros de solvente para pesos moleculares maiores ouiguais 1.000.000, e em 0,05 grama em 50 mililitros desolvente para pesos moleculares menores que 1.000.000. Ospadrões de poliestireno são dissolvidos a 80°C comagitação branda por 3 0 minutos. As misturas de padrõesestreitos são usadas primeiro e em ordem decrescente apartir do componente de peso molecular mais elevado paraminimizar degradação. Os pesos moleculares de pico depadrão de poliestireno são convertidos em pesosmoleculares de polietileno usando a seguinte equação(descrita em Williams e Ward, J. Polym. Sci., Polym.Let., 6, 621 (1968)):
<formula>formula see original document page 43</formula>
onde M é o peso molecular, A tem um valor de 0,4315 e B éigual a 1.
Executam-se os cálculos de peso molecular equivalente depolietileno usando o software Viscotek de TriSEC versão3.0. Os pesos moleculares para polímeros baseados empolipropileno podem ser determinados usando razões deMark-Houwink de acordo com ASTM D6474.9714-1, onde parapoliestireno a= 0,702 e Iog K= -3,9, e parapolipropileno, a= 0,725 e Iog K= -3,721. Para amostrasbaseadas em polipropileno, os compartimentos de coluna ecarrossel foram operados a 160°C.
0 peso molecular médio numérico, Mn, de um polímero éexpresso como o primeiro momento de um gráfico do númerode moléculas em cada faixa de pesos moleculares, contra opeso molecular. Com efeito, isto é o peso molecular totalde todas as moléculas dividido pelo número de moléculas,
e se calcula de maneira usual de acordo com a fórmulaseguinte:
Mn= ΣηιΜί/Σηι= w/E(wí/Mí)
onde ni= número de moléculas com peso molecular Mi; w=peso total de material; e Zni= número total de moléculas.
0 peso molecular médio ponderai, Mw, é calculado demaneira usual de acordo com a fórmula seguinte:
Mw= Zwi* Mi
onde wi e Mi a fração ponderai e o peso molecular,respectivamente, da i-ésima fração eluindo da coluna deGPC.
A razão destes dois pesos moleculares médios (Mw e Μη), adistribuição de peso molecular (MWD ou Mw/Mn) , é usadaaqui para definir a amplitude da distribuição de pesomolecular.
A porcentagem de cristalinidade para polímeros baseadosem polietileno e baseados em polipropileno pode serdeterminada por calorimetria diferencial de varredura(DSC) usando um calorímetro diferencial de varredura deTA Instruments Modelo QlOOO. Corta-se uma amostra detamanho em torno de 5 a 8 mg do material a ser testado, ecoloca-se diretamente na panela de DSC para análise. Paramateriais de pesos moleculares mais elevados, normalmenteprensa-se uma película fina da amostra, mas para algumasamostras de peso molecular mais baixo, elas podem estarou muito viscosas ou fluidas também rapidamente durante aprensagem. Entretanto, as amostra para teste podem sercortadas de placas que são preparadas, e usadas, parateste de densidade. Primeiro se aquece a amostra numataxa de cerca de 10°C/min até 180°C para polímeros dennHohiipnn f230°C nara Dolímeros de polipropileno) , e semantém isotermicamente por três minutos naquelatemperatura para garantir fusão completa (o primeiroaquecimento) . Depois se resfria a amostra numa taxa de10°C/min até -60°C para polímeros de polietileno (-40°Cpara polímeros de polipropileno), e se mantémisotermicamente por três minutos, após os quais, seaquece novamente (o segundo aquecimento) numa taxa de10°C/min até fusão completa. O termograma deste segundoaquecimento é referido como a "segunda curva deaquecimento". Os termogramas são plotados comowatts/grama Cintra temperatura.
A porcentagem de cristalinidade nos polímeros baseados empolietileno pode ser calculada usando dados de calor defusão, gerados na segunda curva de aquecimento (o calorde fusão é normalmente computado automaticamente porequipamento de DSC comercial típico, por integração daárea relevante sob a curva de aquecimento) . A equaçãopara amostras baseadas em etileno é:
%Crist. = (Hf 292 J/g) x 100e a curva para amostras baseadas em propileno é:%Crist.= (Hf + 165 J/g) x 10025 "%Crist" representa a porcentagem de cristalinidade e"Hf" representa o calor de fusão do polímero e Joule porgrama (J/g).
Os pontos de fusão (Tm) dos polímeros podem serdeterminados da segunda curva de aquecimento obtida deDSC, descrita acima. A temperatura de cristalização (Tc)pode ser determinada da primeira curva de resfriamento.As películas e processos desta invenção, e seus usos,estão mais completamente descritos pelos exemplosseguintes. Provêm-se os exemplos seguintes com opropósito de ilustrar a invenção, e não são construídoscomo limitativos da abrangência da invenção.
ExperimentalIdéia geral
Prepararam-se composições de películas de três camadas,pnn, um nnl íitiprn de baixa densidade como camada interna, eum polímero de camada externa (pele) diferente. Ospolímeros apropriados para a camada interna incluem, masnão se limitam aos polímeros AFFINITY™ ou VERSIFY™. Ospolímeros apropriados para a camada externa incluem, masnão se limitam aos polímeros INSPIRE™, DOWFLEX™ eELITE™. Estas composições de películas foram preparadaspor procedimentos de manufatura por vazamento ou sopro.As películas foram perfuradas com pequenos orifícios demodo a serem respiráveis, e depois foram aquecidas numaestufa, por diferentes períodos de tempo, em temperaturasespecificadas. Determinadas películas foram submetidas auma força de compressão via o uso de um cilindro metálicoou laminador. Tal força foi aplicada exatamente após cadapelícula ter sido tratada termicamente. Examinou-se aresistência à pressão de cada película, usando um testede pressão hidráulica, após as películas terem sidosubmetidas a uma das forças acima.
A composição de película, tempo de estufa e temperaturade estufa, assim como pressão de cilindro, foramselecionados para imitar aqueles parâmetros aplicados noprocesso de manufatura de embalagem para pós. Numprocesso de embalagem diferente, os respectivosparâmetros seria determinados adequadamente.Materiais
Mostram-se na Tabela 1, as resinas poliméricas usadasneste estudo. Todas as resina listadas, contiveram um oumais aditivos de processamento e um ou maisestabilizadores. A resina Al8 contiveram também aditivosde deslizamento e antiaderentes.
Tabela 1 - Resinas poliméricas
<table>table see original document page 46</column></row><table><table>table see original document page 47</column></row><table>
*CGC = catalisador de geometria constrita; "Z-N= Ziegler-Natta.
Fabricação de película
Formaram-se composições de películas vazadas e expandidasrepresentativas usando as seguintes condições de processode fusão, listadas nas Tabelas 2 e 3, respectivamente.
Tabela 2- Película expandida- Co-extrusão
<table>table see original document page 47</column></row><table>
Tabela 3- Película vazada
<table>table see original document page 47</column></row><table><table>table see original document page 48</column></row><table>
As composições de películas expandidas e vazadas estãolistadas na Tabela 4. As porcentagens de componentes sãoporcentagens em peso, baseadas no peso total dacomposição em cada camada individual.
Tabela 4- Películas de três camadas com uma espessuratotal entre 100 e 2 00 μτη.
<table>table see original document page 48</column></row><table><table>table see original document page 49</column></row><table>
Preparação representativa- Para a série de películaexpandida (Alpina), a resina foi extrudada numa linha delaboratório Alpina com uma configuração de extrusoras
A/B/C de parafusos de 40/60/40. A matriz tinha umdiâmetro de 200 mm, e uma fenda de 1,5 mm. Tipicamente,BUR foi em 2,5.
As condições de extrusora variarão, e dependerão dacomposição de película final.
Perfuração da película
Uma amostra, de 20 cm χ 20 cm, de cada película foiperfurada com 100 orifícios, usando uma placa de madeirade 20 cm χ 20 cm, na qual, a cada 2 cm de distância foifeita uma linha de 10 perfurações de agulha.0 diâmetro de cada orifício foi de 0,6 mm para o
Experimento A, e de 0,8 mm para o Experimento B.
Tratamento térmico e força aplicada (de compressão)Experimento A: Estufa + Cilindro metálico de 4,3 kgAmostras de películas expandidas e vazadas (20 cm χ 20cm) foram tratadas termicamente numa estufa a 1200C pordiferentes períodos de tempo: 5, 10, 15 minutos. Aotérmino de cada intervalo, as películas foram prensadascom um cilindro metal pesado. Cada amostra passou pelocilindro 10 vezes. As amostras que foram tratadastermicamente, mas não prensadas pelo cilindro, serviramcomo referências. A pressão estimada aplicada pelocilindro sobre a amostra foi de cerca de 43 kPa.Experimento B: Laminador
Usou-se um laminador para submeter amostras de películasa uma temperatura e a uma força de compressão adequadas,de modo a estimular o comportamento de compressão de umalinha de embalagem. As amostras de películas expandidas evazadas foram cortadas em dois pedaços, e estes ped,açosforam empilhados uns sobre os outros com as facesadjacentes, e colocados no laminador. O laminador nãopode aproximar completamente as amostras a menos que 100μτη de espessura. 0 laminador tinha uma fenda de cerca de110 μττι (em média) . A temperatura do laminador variou de90°C a 120°C, e aumentou em incrementos de 5°C. 0laminador foi usado para tratar termicamente aspelículas, aplicando ao mesmo tempo uma força decompressão usada para fechar perfurações dentro dacomposição de película. A pressão estimada produzida pelolaminador foi de 50 kPa.
Experimento C: Teste de pressão hidráulica - Colunad'água.
Para cada estudo, as mostras de películas (superfície deteste: 100 cm2) foram testadas com equipamento de colunad'água, de acordo com ISO 1420 Al (aumento de pressão de60 mbar/min; área de 100 cm2; mensuração a 230C) . Apressão hidráulica máxima para este teste foi de 60mbar/min, a 23 °C. Cada película foi submetida a umaumento constante na pressão hidráulica, e registrou-se apressão após três perfurações dentro da composição depelícula aberta.
Tratamento de pressão de cilindro metálico - Películasexpandidas perfuradas que foram tratadas termicamente,mas não submetidas a um força de compressão, via cilindrometálico, foram capazes de suportar uma pressão máxima de7 mbar. Películas expandidas tratadas termicamente por 10minutos e depois submetidas à força de compressão docilindro de 4,3 kg, foram capazes de suportar uma pressãomáxima de 18-20 mbar (por exemplo, Película # 5.b - 20mbar; Película # 10.b - 18 mbar; Película #11.b - 19mbar) . Assim, o saco formado com as composições depelículas expandidas da invenção, e resistentes apressões internas dentro dos limites da faixa de 18-20mbar, devem ser suficientemente fortes para impedirperfurações fechadas de reabrirem durante aplicaçõesnormais. Conseqüentemente, - um saco tal reteria suabarreira à umidade original, e impediria ingresso deumidade dentro da mercadoria.
Os resultados do tratamento com laminador estão descritosabaixo na Tabela 5, e as temperaturas de fusão estimadasdas camadas de películas, e o ponto de amolecimento Vicatda camada interna está mostrado na Tabela 6.
Tabela 5- Resultados de teste de laminador/coluna d'água
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Tabela 6- Temperaturas estimadas de fusão e deamolecimento.
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Experimento D: Película vazada - Teste de pressãohidráulica - Coluna d'água.
Oito composições de películas vazadas foram tratadastermicamente a 120°C (estufa) por 5, 10 e 15 minutos.Estas amostras foram submetidas a uma força decompressão. Após' cada tratamento térmico, as amostrasforam testadas para resistência à pressão hidráulicamáxima, usando o teste de coluna d'água, discutido acima.Os resultados de pressão mostrados na Tabela 7, indicamque perfurações de amostra reabrem em pressões maisbaixas. 7-9 mbar. na ausência de um tratamento de forçade compressão.
Tabela 7- Resultados de pressão- Películas tratadas a 120'C (estufa)
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Experimento E: Película vazada- Teste de pressãohidráulica- Coluna d'água
A película vazada, Película #B.c (T de fusão de A= 160°C;T de fusão de B= IOO0C; T Vicat de B= 80°C) foi submetidaa uma força de compressão e temperatura elevada (900C e120°C) usando o laminador. Os resultados de pressãomostrados na Tabela 8, indicam que as perfurações deamostra reabrem em pressões maiores, quando se submete apelícula a uma temperatura maior.
Tabela 8- Resultados de pressão- Películas tratadas emlaminador<table>table see original document page 53</column></row><table>