ES2139589T5

ES2139589T5 - Metodo para producir una pelicula polimerica compuesta.

Info

Publication number: ES2139589T5
Application number: ES92304360T
Authority: ES
Inventors: Michael Richard Berry; David Wall
Original assignee: DuPont Teijin Films US LP
Current assignee: Mylar Specialty Films US LP
Priority date: 1991-05-21
Filing date: 1992-05-14
Publication date: 2009-03-01
Anticipated expiration: 2012-05-14
Also published as: JP3045874B2; AU1639892A; JPH05138836A; ATE185314T1; ES2139589T3; TW217395B; DK0515096T4; KR100227454B1; GB9210325D0; EP0515096B2; CN1069277A; US5656222A; EP0515096A3; DE69230080D1; GB9110902D0; DE69230080T2; EP0515096A2; CA2069194A1; BR9201897A; KR920021313A

Abstract

UNA PELICULA COMPUESTA, PARTICULARMENTE UNA PELICULA DE POLIESTER, QUE COMPRENDE UNA CAPA DE SUBSTRATO Y UNA CAPA TERMOSELLABLE QUE COMPRENDE UN ADITIVO PARTICULADO, QUE MUESTRA UNA COMBINACION MEJORADA DE PROPIEDADES DE MANEJO Y DE TERMOSELLADO. LA SUPERFICIE EXPUESTA DE LA CAPA TERMOSELLABLE TIENE MAS DE 100 SALIENTES DE SUPERFICIE POR MM2 PRODUCIDOS POR EL ADITIVO PARTICULADO. LOS SALIENTES DE SUPERFICIE TIENEN UNA ALTURA DE PICO MEDIA EN EL RANGO DE 5 A 400 NM MEDIDOS DESDE EL NIVEL MEDIO DE LA SUPERFICIE DE LA CAPA TERMOSELLABLE.

Description

Método para producir una película polimérica compuesta.

Esta invención se refiere a una película polimérica, y en particular a una película polimérica compuesta.

Es sabido que las películas poliméricas tienen a menudo malas propiedades de manipulación que pueden ocasionar dificultades en el enrollamiento de las películas para formar bobinas de alta calidad, así como un problemático paso por las distintas estaciones de procesamiento, como son por ejemplo los equipos de corte en tiras.

En la Patente GB Nº 1465973 están descritos compuestos peliculares de poliéster que comprenden una capa de homopoliéster y una capa de copoliéster. Los copoliésteres pueden ser utilizados como capas termosellables. La Patente Europea Nº 35835 describe un compuesto pelicular de poliéster similar que comprende en la capa de copoliéster una carga que tiene un tamaño medio de las partículas mayor que el grosor de la capa. Las partículas de carga sobresalen a través de la capa de copoliéster, proporcionando una película con buenas propiedades de manipulación. Sin embargo, la película anteriormente mencionada puede adolecer de una reducida termosellabilidad debido a la presencia de partículas de carga que tienen un tamaño de las partículas mayor que el grosor de la capa termosellable. Además, la anteriormente mencionada propiedad de manipulación se consigue tan sólo cuando se dan determinadas relaciones de grosor de la capa termosellable/tamaño de las partículas de carga, por lo que toda variación que se requiera en el grosor de la capa termosellable (por ejemplo en una distinta aplicación comercial) exige una modificación del tamaño de las partículas de carga. Esta situación puede dar lugar a que se requiera una gama de distintas cargas para distintas aplicaciones. Puede requerirse una concentración de carga relativamente alta en la película de copoliéster a fin de obtener las requeridas propiedades de manipulación, lo cual puede resultar en una inaceptable disminución de la transparencia óptica y un incremento en la turbidez de la película.

Hemos desarrollado ahora una película compuesta que reduce o elimina considerablemente al menos uno o varios de los problemas anteriormente mencionados.

En consecuencia, la presente invención aporta una película compuesta que comprende una capa de sustrato de material polimérico orientado que tiene sobre al menos una cara de la misma una capa termosellable que tiene un grosor de al menos 0,5 \mum y es capaz de formar una unión por termosellado sin reblandecer o fundir la capa de sustrato, comprendiendo la capa termosellable un aditivo particulado, aplicado a la cara al descubierto de la capa termosellable, comprendiendo la cara al descubierto de la capa termosellable más de 100 salientes superficiales por mm^{2} producidos por el aditivo particulado, teniendo los salientes superficiales una altura media de los picos situada dentro de la gama de valores que va de 5 a 400 nm medida desde el nivel medio de la superficie de la capa termosellable.

La invención aporta también un método para producir una película compuesta como la descrita en la reivindicación 1, cuyo método comprende los pasos de formar una capa de sustrato de material polimérico que tiene sobre al menos una cara de la misma una capa termosellable, y aplicar un aditivo particulado, en estado seco o bien como dispersión en un disolvente acuoso u orgánico, a la cara al descubierto de la capa termosellable, de forma tal que el aditivo particulado se une a y/o penetra en la capa termosellable, comprendiendo la cara al descubierto de la capa termosellable más de 100 salientes superficiales por mm^{2} producidos por el aditivo particulado, teniendo los salientes superficiales una altura media de los picos situada dentro de la gama de valores que va de 5 a 400 nm medida desde el nivel medio de la superficie de la capa termosellable.

El sustrato de un compuesto pelicular polimérico según la invención puede ser formado a base de cualquier material polimérico sintético peliculígeno. Los materiales termoplásticos adecuados incluyen un homopolímero o copolímero de una 1-olefina, tal como etileno, propileno y but-1-eco, una poliamida, un policarbonato y, particularmente, un poliéster lineal sintético que puede ser obtenido a base de condensar uno o varios ácidos dicarboxílicos o sus diésteres alquílicos inferiores (con hasta 6 átomos de carbono), y p. ej. ácido tereftálico, ácido isoftálico, ácido ftálico, ácido 2,5-, 2,6- o 2,7-naftalendicarboxílico, ácido succínico, ácido sebácico, ácido adípico, ácido azelaico, ácido 4,4'-difenildicarboxílico, ácido hexahidrotereftálico o 1,2-bis-p-carboxifenoxietano (opcionalmente con un ácido monocarboxílico tal como ácido piválico), con uno o varios glicoles, y particularmente glicoles alifáticos, como p. ej. etilenglicol, 1,3-propanodiol, 1,4-butanodiol, neopentilglicol y 1,4-ciclohexanodimetanol. Es particularmente preferida una película de tereftalato de polietileno, y especialmente una película de este tipo que haya sido orientada biaxialmente mediante estiramiento secuencial en dos direcciones mutuamente perpendiculares, típicamente a una temperatura situada dentro de la gama de temperaturas que va de 70 a 125º, y que haya sido preferiblemente termoendurecida, típicamente a una temperatura de 150 a 250º, por ejemplo como se describe en la patente británica 838708.

El sustrato puede también comprender un poliariléter o un tio-análogo del mismo, y en particular una poliarilétercetona, poliarilétersulfona, poriariléteretercetona o poliariléteretersulfona, o un copolímero o tio-análogo de las mismas. Están descritos ejemplos de estos polímeros en los documentos EP-A-1879, EP-A-184458 y US-A-4008203. El sustrato puede comprender un poli(arilenosulfuro), y particularmente poli-p-fenilenosulfuro o copolímeros de los mismos. Pueden emplearse también mezclas de estos polímeros.

Los adecuados materiales de sustrato consistentes en resinas termoendurecibles incluyen resinas de adición - polimerización tales como resinas acrílicas, vinilos, bis-maleimidas y poliésteres insaturados, resinas de condensado de formaldehído, tales como condensados con urea, melamina o fenoles, resinas de cianato, poliésteres funcionalizados, poliamidas o poliimidas.

El sustrato pelicular polimérico para la producción de una película compuesta según la invención puede estar orientado uniaxialmente, pero está preferiblemente orientado biaxialmente por estirado en dos direcciones mutuamente perpendiculares en el plano de la película para conseguir una satisfactoria combinación de propiedades mecánicas y físicas. La orientación biaxial simultánea puede ser llevada a cabo a base de extrusionar un tubo polimérico termoplástico que es a continuación sometido a enfriamiento rápido, recalentado y entonces dilatado mediante presión interna de gas para producir la orientación transversal, y extraído a una velocidad que ocasionará la orientación longitudinal. El estirado secuencial puede ser llevado a cabo en un proceso en estricador a base de extrusionar el material termoplástico de sustrato como material extrusionado plano que a continuación es estirado primeramente en una dirección y entonces en la otra dirección mutuamente perpendicular. En general se prefiere efectuar un estirado primeramente en la dirección longitudinal, es decir en la dirección de avance a través de la máquina estiradora de la película, y entonces en la dirección transversal. Una película de sustrato estirada puede ser, y preferiblemente es, estabilizada dimensionalmente a base de termoendurecimiento bajo fijación dimensional a una temperatura situada por encima de la temperatura de transición vítrea de la misma.

Es deseable que el sustrato pelicular polimérico de la presente invención sea ópticamente transparente, teniendo preferiblemente una turbidez de gran ángulo para una película de 12 \mum de grosor de < 3,5%, más preferiblemente < 1,5%, y particularmente < 0,5%, medida según la norma ASTM D 1003-61.

La capa termosellable debería ser capaz de formar una unión por termosellado consigo misma o con el sustrato, o preferiblemente con ambos, a base de calentamiento para reblandecer el material polimérico de la capa termosellable y de aplicar presión sin reblandecer o fundir el material polimérico de la capa de sustrato.

Una capa termosellable comprende convenientemente una resina de poliéster, y en particular una resina de copoliéster derivada de uno o varios ácidos carboxílicos aromáticos dibásicos tales como ácido tereftálico, ácido isoftálico y ácido hexahidrotereftálico, y uno o varios glicoles, tales como etilenglicol, dietilenglicol, trietilenglicol y neopentilglicol. Son copoliésteres típicos que proporcionan satisfactorias propiedades de termosellado los de tereftalato de etileno e isoftalato de etileno, especialmente en las relaciones molares de un 50 a un 90% molar de tereftalato de etileno, y correspondientemente, de un 50 a un 10% molar de isoftalato de etileno. Los copoliésteres preferidos comprenden de un 65 a un 85% molar de tereftalato de etileno y de un 35 a un 15% molar de isoftalato de etileno, y especialmente un copoliéster de aproximadamente un 82% molar de tereftalato de etileno y aproximadamente un 18% molar de isoftalato de etileno.

La formación de una capa termosellable sobre la capa de sustrato puede ser llevada a cabo por técnicas convencionales, y por ejemplo a base de moldear el polímero sobre una capa de sustrato preformada. Convenientemente, sin embargo, la formación de una hoja compuesta (capa de sustrato y capa termosellable) es llevada a cabo por coextrusión, ya sea a base de coextrusión simultánea de las respectivas capas peliculígenas a través de orificios independientes de una matriz de orificios múltiples, y a base de unir a continuación las capas aún fundidas, o bien, preferiblemente, a base de coextrusión en un único conducto, en la cual las corrientes fundidas de los respectivos polímeros son primeramente unidas en el interior de un conducto que conduce a un colector de la matriz, y son a continuación extrusionados juntamente a través del orificio de la matriz en condiciones de flujo laminar sin entremezclarse, para con ello producir una hoja compuesta.

Una hoja coextrusionada es estirada para llevar a cabo la orientación molecular del sustrato, y es preferiblemente termoendurecida. Generalmente, las condiciones aplicadas para estirar la capa de sustrato provocarán la cristalización parcial del polímero termosellable, y por consiguiente se prefiere llevar a cabo el termoendurecimiento bajo fijación dimensional a una temperatura seleccionada para desarrollar la deseada morfología de la capa termosellable. Así, a base de llevar a cabo el termoendurecimiento a una temperatura situada por debajo de la temperatura de fusión cristalina del polímero termosellable y permitiendo o haciendo que se enfríe el compuesto, el polímero termosellable seguirá siendo en esencia cristalino. Sin embargo, efectuando el termoendurecimiento a una temperatura superior a la temperatura de fusión cristalina del polímero termosellable, a éste último se le hará en esencia amorfo. El termoendurecimiento de una hoja compuesta que comprende un sustrato de poliéster y una capa termosellable de copoliéster es convenientemente llevado a cabo a una temperatura situada dentro de una gama de temperaturas que va de 175 a 200ºC para obtener una capa termosellable prácticamente cristalina, o de 200 a 250ºC para obtener una capa termosellable prácticamente amorfa. Se prefiere una capa termosellable prácticamente amorfa.

Pueden disponerse capas termosellables sobre una cara o sobre ambas caras de la capa de sustrato. Los compuestos peliculares pueden tener un grosor total situado dentro de la gama de grosores que va de 10 a 500 \mum, y la capa termosellable o cada una de las capas termosellables constituye preferiblemente del 1 al 30% del grosor total del compuesto. Las capas termosellables tienen preferiblemente un grosor de hasta 50 \mum, más preferiblemente de hasta 10 \mum, y especialmente, de hasta 5 \mum.

Las propiedades de manipulación requeridas son conseguidas cuando la capa termosellable comprende más de 100 y preferiblemente menos de 5000 picos de salientes superficiales por mm^{2}, más preferiblemente de 400 a 2000, particularmente de 600 a 1500, y especialmente de 700 a 900 picos de salientes por mm^{2}. La altura media de un pico de saliente medida desde el nivel medio de la superficie de la capa termosellable es de 5 a 400 nm, más preferiblemente de 10 a 200 nm, particularmente de 15 a 100 nm, y especialmente de 20 a 60 nm. Se prefiere que más del 50%, particularmente más del 70%, y especialmente más del 90% de los picos de los salientes tengan una altura situada dentro de las gamas de alturas medias preferidas anteriormente mencionadas. La forma de los picos de los salientes puede también desempeñar un papel importante en las propiedades de manipulación de la película resultante. El pico de saliente medio tiene preferiblemente una forma (significando la forma la altura de un pico de un saliente (según se ha definido anteriormente) dividida por la anchura de la base del pico medida al nivel medio de la superficie de la capa termosellable) superior a 0,8 x 10^{-3}, situada más preferiblemente dentro de la gama de valores que va de 1,0 x 10^{-3} a 100 x 10^{-3}, situada especialmente dentro de la gama de valores que va de 1,5 x 10^{-3} a 20 x 10^{-3}, y situada particularmente dentro de la gama de valores que va de 2,0 x 10^{-3} a 4,0 x 10^{-3}.

El número, el tamaño y la forma de los picos de los salientes pueden ser determinados por cualquier técnica de análisis superficial pertinente. Se prefieren los métodos que se desarrollan sin contacto, tales como la interferometría, utilizando por ejemplo un Topo-3D Profiler (fabricado por la Wyko Corporation), según se describe en la presente en los métodos de ensayo que se indican a continuación.

El aditivo particulado destinado a la inclusión en la capa termosellable debería ser químicamente inerte en relación con el material polimérico de la capa termosellable y con los materiales a partir de los cuales el mismo es producido o con cualquiera de los otros aditivos presentes en la capa termosellable, y comprende preferiblemente partículas inorgánicas que comprenden un material o una mezcla de materiales de los que integran el grupo formado por sílice natural o sintética, perlas de vidrio, borato cálcico, carbonato cálcico, carbonato magnésico, sulfato de bario, silicato cálcico, fosfato cálcico, trihidrato de aluminio, aluminosilicatos incluyendo las formas hidratadas y calcinadas de los mismos, y dióxido de titanio. Otros aditivos particulados adecuados incluyen partículas poliméricas de polímeros que se funden a una temperatura superior a las temperaturas más altas utilizadas en la producción del compuesto pelicular y/o son inmiscibles con el polímero termosellable. El aditivo particulado preferido comprende partículas de sílice, y en particular comprende un tipo de sílice denominado comercialmente sílice ahumada o pirogénica. La sílice ahumada puede ser formada a base de hacer reaccionar tetracloruro de silicio en una llama de oxígeno para formar partículas esféricas individuales de dióxido de silicio. Las partículas anteriormente mencionadas crecen por colisión y coalescencia para formar partículas mayores, es decir partículas primarias. Al enfriarse y al empezar a solidificarse las partículas, pero al continuar colisionando, se adhieren pero no experimentan coalescencia, formando agregados sólidos que a su vez continúan colisionando para formar conglomerados o aglomerados.

La carga particulada que es adecuada para ser utilizada en la capa termosellable de una película compuesta según la presente invención es preferiblemente de sección transversal prácticamente circular independientemente del punto de observación que se seleccione. Convenientemente, una partícula de carga individual presenta una relación de forma d_{1}:d_{2} (donde d_{1} y d_{2}, respectivamente, son las dimensiones máxima y mínima de la partícula) que va de 1:1 a 1:0,5, y preferiblemente de 1:1 a 1:0,8.

El tamaño medio de las partículas (lo cual significa el diámetro medio de las partículas) de la carga particulada, y en particular de las partículas de sílice, que se incorporan a la capa termosellable está convenientemente situado dentro de una gama de tamaños que va de 0,01 a 0,09 \mum, preferiblemente de 0,02 a 0,08 \mum, y especialmente de 0,03 a
0,06 \mum.

Los tamaños de las partículas pueden ser medidos mediante microscopio electrónico, contador Coulter o análisis por sedimentación, y el tamaño medio de las partículas puede ser determinado a base de registrar gráficamente una curva de distribución acumulativa que represente el porcentaje de partículas situado por debajo de los tamaños de partícula elegidos.

En el caso de los aditivos particulados esféricos, el tamaño medio de las partículas es determinado como el diámetro de las partículas. Sin embargo, muchos aditivos particulados, y especialmente las partículas inorgánicas, son de forma no esférica, y a los efectos de la presente descripción su tamaño medio es determinado como el tamaño de las partículas en su dimensión mayor.

En una realización preferida de la invención, las partículas de carga primarias o individuales se agregan para formar conglomerados o aglomerados que comprenden una pluralidad de partículas primarias. El proceso de agregación de las partículas de carga primarias puede tener lugar durante la síntesis de la carga propiamente dicha y/o durante el proceso de formación de la película. Los valores de los tamaños medios de las partículas contenidos en la presente hacen referencia al tamaño de las partículas primarias no aglomeradas. Se prefiere que el tamaño medio de las partículas de los aglomerados de carga, tales como los aglomerados de partículas de sílice primarias, en la capa termosellable del producto pelicular compuesto final esté dentro de la gama de valores que va de 0,05 a 0,45 \mum, preferiblemente de 0,08 a 0,4 \mum, y especialmente de 0,1 a 0,35 \mum.

La presencia del aditivo particulado distribuido en toda la capa termosellable puede tener un efecto perjudicial en la transparencia de la película compuesta, y en la invención el aditivo particulado es aplicado a la cara al descubierto de la capa termosellable, preferiblemente en un medio líquido tal como una dispersión en un disolvente orgánico o en disolventes orgánicos, y preferiblemente como dispersión acuosa. El medio líquido puede incluir opcionalmente un plastificante para la capa termosellable. Ejemplos de compuestos que pueden ser adecuados como agentes plastificantes para las capas termosellables de poliéster incluyen benzaldehído, bencilalcohol, salicilato de metilo, o-diclorobenceno, ftalato de dimetilo, oxalato de dietilo, succinato de dietilo, tetracloroetano, o-fenilfenol, 1-feniletanol y dilorometano. Como alternativa, el aditivo particulado puede ser aplicado a la capa termosellable en estado seco como una nube de gas, por deposición electrostática, o a partir de un lecho fluidizado opcionalmente con asistencia electrostática. Cuando sea aplicado en el estado seco, el aditivo particulado puede, si se desea, ser esparcido sobre la capa termosellable para obtener una razonablemente uniforme distribución en la totalidad de la superficie.

Si se desea, puede ser aplicada una ligera presión sobre la capa del aditivo particulado para introducir a presión las partículas al interior de la capa termosellable. El aditivo particulado sobrante que no se haya unido o que no haya penetrado en la capa termosellable puede ser retirado de la superficie de la misma p. ej. a base de invertir la película compuesta, a base de dispersar las partículas con un chorro de aire, o bien a base de retirar las partículas por cepillado o lavado. La película compuesta puede dejarse enfriar en aire, o bien puede ser sometida a enfriamiento rápido para completar la unión de las partículas a la capa termosellable, y la operación de enfriamiento o de enfriamiento rápido puede ser efectuada antes o después de haber retirado las partículas sobrantes de la superficie de la película.

El aditivo particulado puede ser aplicado a una película ya orientada. Sin embargo, la aplicación del aditivo particulado es preferiblemente llevada a cabo antes de la operación de estirado o durante la misma.

En particular, se prefiere que el medio del aditivo particulado sea aplicado al sustrato pelicular entre las dos etapas de una operación de estirado biaxial (longitudinal y transversal). Tal secuencia de estirado y recubrimiento es especialmente preferida para la producción de una capa termosellable de copoliéster de recubrimiento unida a un sustrato pelicular de poliéster lineal, tal como un sustrato de tereftalato de polietileno, que es con preferencia primeramente estirado en la dirección longitudinal pasando por una serie de rodillos rotativos, es recubierto y es entonces estirado transversalmente en un horno estricador, efectuándose preferiblemente a continuación un termoendurecimiento. Durante el proceso de termoendurecimiento, la película es preferiblemente calentada hasta una temperatura superior al punto de reblandecimiento de la capa termosellable, para que el aditivo particulado penetre en la capa de polímero. El aditivo particulado penetra preferiblemente hasta justo bajo la capa superficial del polímero, con lo que queda plenamente sumergido dentro de la capa pero queda confinado a la región superficial de la capa termosellable. Más del 90% y preferiblemente más del 95% de las partículas están preferiblemente dentro de la parte superior de 1 \mum de grosor y preferiblemente dentro de la parte superior de 0,5 \mum de grosor de la capa termosellable. El resultado de ello es que en su mayoría las partículas que se hallan dentro de la capa producen un saliente superficial que tiene preferiblemente una altura media de los picos de más de 5 nm.

La composición de aditivo particulado puede ser aplicada a la capa termosellable como dispersión o solución acuosa en un disolvente orgánico por cualquier técnica de revestimiento convencional adecuada tal como la de revestimiento por inmersión, revestimiento globular, revestimiento por rodillo invertido o revestimiento por ranura. El aditivo particulado es preferiblemente aplicado a la capa termosellable como dispersión, preferiblemente en medios acuosos, a una concentración del 2 al 15%, y más preferiblemente del 4 al 8%.

En una realización preferida de la invención, una película compuesta presenta una alta transparencia óptica y una baja turbidez, teniendo preferiblemente una turbidez de gran ángulo, medida según la norma ASTM D 1003-61, de < 8%, más preferiblemente < 6%, particularmente < 5% y especialmente < 3% para una película de 15 \mum de grosor. Las características ópticas anteriormente mencionadas pueden ser adecuadamente alcanzadas a base de hacer que esté presente en el sustrato poco o ningún aditivo particulado. El sustrato puede contener cantidades relativamente pequeñas de material de carga, por ejemplo debido a la práctica normal de utilizar película de recuperación en el proceso de fabricación de la película. Las propiedades ópticas de la película compuesta pueden ser adicionalmente mejoradas a base de no incluir aditivo particulado adicional alguno en el polímero de la capa termosellable antes de la formación de la película, es decir de forma tal que prácticamente todo el aditivo particulado que esté presente en la capa termosellable provenga de la aplicación del aditivo particulado como recubrimiento sobre la superficie de la misma.

Sin embargo, en una realización alternativa de la invención la película compuesta es opaca, siendo dicha película opaca definida como una película que presenta una relación de Densidad Óptica por Transmisión (Densitómetro Sakura; tipo PDA 65; modo de transmisión)/grosor de película (en mm) de 7,5 a 17,5, y particularmente de 12,0 a 15,0. La opacidad de la película compuesta se consigue preferiblemente a base de prever una capa de sustrato opaca. La capa de sustrato se hace convenientemente opaca a base de incorporar al polímero sintético una cantidad eficaz de un agente opacificante. Sin embargo, en una realización preferida de la invención la capa de sustrato opaca es una capa con huecos, es decir que comprende una estructura celular que contiene al menos una proporción de celdas cerradas discretas. Se prefiere, por consiguiente, incorporar al polímero de sustrato una cantidad eficaz de un agente que sea capaz de generar una estructura opaca con huecos de la capa de sustrato. Los adecuados agentes formadores de huecos que también confieren opacidad incluyen una carga de resina incompatible, una carga inorgánica particulada o una mezcla de dos o más de tales cargas.

"Resina incompatible" significa una resina que no se funde o que es prácticamente inmmiscible con el polímero de sustrato a la temperatura más alta que se da durante la extrusión y fabricación de la capa. Tales resinas incluyen poliamidas y polímeros olefínicos, y particularmente un homopolímero o copolímero de una mono-alfa-olefina que contenga hasta 6 átomos de carbono en su molécula, para su incorporación en películas de poliéster, o poliésteres de la clase anteriormente descrita para su incorporación en películas de poliolefina.

Las cargas inorgánicas particuladas que son adecuadas para generar una capa de sustrato opaca con huecos incluyen pigmentos y cargas inorgánicos convencionales, y particularmente óxidos de metales o metaloides, tales como alúmina, sílice y titania, y sales de metales alcalinos tales como los carbonatos y sulfatos de calcio y bario. El sulfato de bario es una carga particularmente preferida que funciona también como agente formador de huecos.

Pueden ser también añadidas a la capa de sustrato polimérica peliculígena cargas inorgánicas particuladas no formadoras de huecos.

Las adecuadas cargas formadoras de huecos y/o no formadoras de huecos pueden ser homogéneas y pueden constar en esencia de un único material o compuesto de carga, tal como dióxido de titanio o sulfato de bario en solitario. Como alternativa, al menos una proporción de la carga puede ser heterogénea, estando el material de carga primario asociado a un adicional componente modificador. Por ejemplo, la partícula de carga primaria puede ser tratada con un modificador superficial tal como un pigmento, un jabón, un agente de acoplamiento superficiactivo u otro modificador para incrementar o alterar el grado en que la carga sea compatible con el polímero de sustrato.

La producción de una capa de sustrato que tenga unos grados satisfactorios de opacidad, formación de huecos y blancura requiere que la carga esté finamente dividida, y el tamaño medio de las partículas de la misma es convenientemente de 0,1 a 10 \mum, siempre y cuando que el tamaño real de las partículas del 99,9% de las partículas no sea superior a 30 \mum. Preferiblemente, la carga tiene un tamaño medio de las partículas de 0,1 a 10 \mum, y en particular preferiblemente de 0,2 a 0,75 \mum. Al disminuir el tamaño de las partículas se mejora el brillo del sustrato.

Se prefiere que ninguna de las partículas de carga incorporadas a la capa de sustrato tenga un tamaño real de partícula de más de 30 \mum. Las partículas que sobrepasen tal tamaño pueden ser retiradas por procesos de tamizado que son conocidos en la técnica. Sin embargo, las operaciones de tamizado no siempre dan un resultado totalmente satisfactorio con respecto a la eliminación de todas las partículas que sobrepasen un tamaño elegido. Por consiguiente, en la práctica el tamaño del 99,9% de las partículas no deberá ser superior a 30 \mum. Con la máxima preferencia, el tamaño del 99,9% de las partículas no deberá ser superior a 20 \mum.

La incorporación del agente opacificante/formador de huecos en el polímero de la capa de sustrato puede ser llevada a cabo por técnicas convencionales, y por ejemplo a base de mezcla con los reactivos monoméricos de los cuales se deriva el polímero, o bien a base de mezcla en seco con el polímero en forma granular o de virutas antes de la formación de una película a base de dichos materiales.

La cantidad de carga, particularmente de sulfato de bario, incorporada al polímero de la capa de sustrato debería ser convenientemente de no menos del 5% y de no más del 50% en peso, sobre la base del peso de polímero. Se alcanzan niveles de opacidad y brillo particularmente satisfactorios cuando la concentración de carga es de aproximadamente un 8 a un 30%, y especialmente de un 15 a un 20% en peso, sobre la base del peso del polímero de la capa de
sustrato.

Pueden ser opcionalmente incorporados en la capa de sustrato otros aditivos, en general en cantidades relativamente pequeñas. Por ejemplo, pueden ser incorporados arcilla china en cantidades de hasta un 25% para asegurar la formación de huecos, avivadores ópticos del color en cantidades de hasta 1500 partes por millón para contribuir a la blancura, y materias colorantes en cantidades de hasta 10 partes por millón para modificar el color, siendo las concentraciones especificadas en peso, sobre la base del peso del polímero de sustrato.

En un compuesto pelicular que tiene típicamente un grosor de la capa termosellable situado dentro de la gama de grosores que va de 2 a 4 \mum, es aplicado como recubrimiento sobre la capa termosellable un 8% en peso de dispersión acuosa de partículas de sílice que tienen un tamaño medio de las partículas primarias situado dentro de la gama de valores que va de 30 a 50 nm, para crear una concentración superficial de picos de salientes que sobresalen de la superficie de la capa secundaria situada dentro de la gama de valores que va de 700 a 900 por mm^{2}, teniendo dichos picos una altura de pico media de 20 a 60 nm. Tal superficie proporciona excelentes propiedades de manipulación y propiedades de termosellado en compuestos peliculares que comprenden una capa de sustrato de tereftalato de polietileno orientada biaxialmente y termoendurecida y una capa termosellable de copoliéster de un 70 a un 85% molar de tereftalato de etileno/un 30 a un 15% molar de isoftalato de etileno, estando dichas propiedades representadas por un coeficiente de rozamiento estático para la capa termosellable sometida a ensayo contra sí misma situado dentro de la gama de valores que va de 0,50 a 0,65 y por una resistencia del termosellado medida a base de sellar la capa termosellable consigo misma situada dentro de la gama de valores que va de 200 a 1500 Nm^{-1}.

Los compuestos peliculares según la presente invención son adecuados para ser termosellados consigo mismos o con las superficies de otras películas tales como películas de tereftalato de polietileno utilizando aparatos y condiciones de termosellado convencionales, siendo el sellado formado a base de calentar el compuesto pelicular hasta una temperatura a la cual la capa termosellable en esencia amorfa es reblandecida y unida a la superficie receptora. Son particularmente adecuadas para el termosellado las capas termosellables que comprenden un copoliéster de un 70 a un 85% molar de tereftalato de etileno/un 30 a un 15% molar de isoftalato de etileno. Una película compuesta según la invención presenta preferiblemente una resistencia del termosellado medida a base de sellar la capa termosellable consigo misma de > 200, más preferiblemente > 300 y particularmente > 400 Nm^{-1}.

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Los compuestos peliculares según la invención tienen también unas aceptables propiedades de manipulación, presentando preferiblemente un coeficiente de rozamiento estático de < 1,0, más preferiblemente < 0,8, y particularmente < 0,65.

La modificación de la superficie del sustrato y/o de la(s) capa(s) termosellable(s), p. ej. por tratamiento con llama, bombardeo iónico, tratamiento con haz electrónico, tratamiento con luz ultravioleta o preferiblemente por descarga corona, puede mejorar la adherencia de cualquiera de las capas posteriormente aplicadas, como p. ej. capas metalizadas, pero puede no ser esencial para proporcionar una adherencia satisfactoria.

El tratamiento preferido por descarga corona puede ser efectuado en aire a presión atmosférica con equipo convencional utilizando un generador de alta frecuencia y alto voltaje que tenga preferiblemente una salida de potencia de 1 a 20 kW con un potencial de 1 a 100 kV. La descarga es convenientemente llevada a cabo a base de pasar la película por sobre un rodillo de soporte dieléctrico en la estación de descarga a una velocidad lineal de preferiblemente 1,0 a 500 m por minuto. Los electrodos de descarga pueden estar posicionados a 0,1 - 10,0 mm de la superficie de la película en movimiento.

Las capas de una película compuesta según la invención pueden convenientemente contener cualquiera de los aditivos que son convencionalmente empleados en la fabricación de películas poliméricas. Así, pueden ser incorporados según sea apropiado en la(s) capa(s) de sustrato y/o termosellable(s) agentes tales como colorantes, pigmentos, agentes formadores de huecos, lubricantes, antioxidantes, agentes antibloqueo, agentes superficiactivos, agentes deslizantes, agentes mejoradores del brillo, prodegradantes, estabilizadores ultravioleta, modificadores de la viscosidad y estabilizadores de la dispersión.

En esta memoria descriptiva han sido utilizados los siguientes métodos de ensayo para determinar ciertas propiedades de los compuestos peliculares:

Las características de los picos de los salientes fueron medidas utilizando un Topo-3D Profiler (fabricado por la Wyko Corporation). El análisis estadístico de las cúspides (es decir, de los picos de los salientes) fue llevado a cabo estableciendo una altura de corte de 5 nm y un valor umbral > 5 nm, a fin de obtener el número de cúspides o de picos de los salientes. La altura media (la altura medida desde el nivel medio de la superficie de la capa termosellable) de un pico de saliente fue calculada a partir del gráfico de probabilidad resultante como el valor en nanómetros para el cual la altura del 50% de todos los picos queda por debajo. La forma, es decir la relación de altura/anchura, de un pico de saliente fue determinada a base de medir la altura de un pico de saliente (según se ha definido anteriormente) y de dividirla por la anchura de la base del pico medida al nivel medio de la superficie de la capa termosellable. Fue calculado un valor medio de altura/anchura para 10 típicos picos de saliente.

La resistencia del termosellado fue medida a base de sellar la capa termosellable consigo misma a 140ºC por espacio de 1,0 segundo bajo una presión de 103 kPa (15 psi) (psi = libras por pulgada^{2}), enfriar hasta la temperatura ambiente y medir la fuerza requerida bajo tracción lineal por anchura unitaria del sellado para separar las películas selladas a una velocidad constante de 4,23 mm/segundo.

El coeficiente de rozamiento estático de la capa termosellable fue medido contra sí misma por un método del plano inclinado basado en el ensayo ASTM D 4516-87, utilizando un Modelo IPST (Specialist Engineering, Welwyn, R.U.).

La turbidez de gran ángulo fue determinada como el porcentaje de luz transmitida que se desvía de la normal a la superficie de la película en una cuantía media de más de 2,5º de arco durante el paso a través de la película, en esencia según el ensayo ASTM D 1003-61, utilizando un Turbidímetro Hazegard XL211 (BYK Gardner, EE.UU.).

Se ilustra a continuación la invención haciendo referencia a los dibujos acompañantes, en los cuales:

la Figura 1 es una vista esquemática en alzado y en sección, no a escala, de una película de polímero que tiene una capa termosellable adherida directamente a una primera cara del sustrato.

La Figura 2 es una vista similar esquemática y en alzado de una película de polímero con una capa termosellable adicional adherida a la segunda cara del sustrato.

Haciendo referencia a la Figura 1 de los dibujos, la película comprende una capa de sustrato de polímero (1) que tiene una capa termosellable (2) unida a una cara (3) de la misma, con material particulado (4) directamente bajo la superficie de la capa termosellable.

La película de la Figura 2 comprende además una adicional capa termosellable (6) unida a la segunda cara (5) del sustrato (1). La capa termosellable adicional (6) comprende también material particulado (7) directamente bajo la superficie de la capa.

Se ilustra adicionalmente a continuación la invención haciendo referencia a los Ejemplos siguientes.

Ejemplo 1

Fueron preparados compuestos peliculares que comprendían tereftalato de polietileno como sustrato y una capa termosellable que comprendía un copoliéster de un 82% molar de tereftalato de etileno/un 18% molar de isoftalato de etileno.

Los poliésteres anteriormente mencionados fueron preparados utilizando un proceso convencional que comprendía la esterificación directa de etilenglicol con un ácido (es decir, con ácido tereftálico en el caso del tereftalato de polietileno, o con una mezcla de un 82% molar de ácido tereftálico y un 18% molar de ácido isoftálico en el caso del copoliéster), seguida por policondensación. Una vez concluida la policondensación, el polímero fue picado en pequeños gránulos adecuados para la extrusión.

Fueron producidos compuestos peliculares a partir de los poliésteres anteriormente mencionados por un proceso de coextrusión en conducto único en el que las corrientes de tereftalato de polietileno y del copoliéster suministradas por extrusionadoras separadas eran unidas en un tubo que conducía al colector de una matriz de extrusión, y eran extrusionadas simultáneamente a través de la matriz bajo condiciones de flujo laminar y sin entremezclarse. El compuesto pelicular que salía de la matriz de extrusión era sometido de inmediato a enfriamiento rápido sobre un tambor metálico rotativo refrigerado por agua que tenía una superficie pulimentada, y era estirado hasta 3,6 veces su dimensión original en la dirección de extrusión a una temperatura de aproximadamente 90ºC. La película estirada era entonces recubierta con un 8% en peso de dispersión acuosa de sílice de un tamaño medio de las partículas de 40 nm (Aerosil K330, Degussa) aplicada sobre la superficie de la capa termosellable. La película estirada longitudinalmente era entonces estirada transversalmente en un horno estricador hasta 4,2 veces su dimensión original a una temperatura de aproximadamente 100ºC. El compuesto pelicular fue finalmente termoendurecido bajo fijación dimensional en un horno estricador a una temperatura de aproximadamente 225ºC.

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El compuesto pelicular resultante constaba de un sustrato de tereftalato de polietileno orientado biaxialmente y termoendurecido y una capa de copoliéster amorfa. El grosor de la película final era de 15 \mum, siendo la capa de copoliéster de 3 \mum de grosor. La película fue sometida a los métodos de ensayo anteriormente descritos, y presentó las características siguientes:

1) Picos de los salientes en la superficie de la capa termosellable

: Número = 700 por mm^{2}

: Altura media = 25 nm

: Relación media de altura/anchura = 2,2 x 10^{-3}

2) Turbidez = 2,7%

3) Coeficiente de rozamiento estático de la capa termosellable = 0,63

4) Resistencia del termosellado de la capa termosellable = 275 Nm^{-1}.

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Ejemplo 2

Se repitió el procedimiento del Ejemplo 1, excepto que la capa de sustrato de tereftalato de polietileno contenía 1550 ppm de arcilla china de un tamaño medio de partículas de 0,8 \mum, y la capa termosellable de copoliéster contenía adicionalmente 1250 ppm de arcilla china de un tamaño medio de partículas de 0,8 \mum. La película resultante fue sometida a los métodos de ensayo anteriormente descritos, y presentaba las características siguientes:

1) Picos de los salientes en la superficie de la capa termosellable

: Número = 739 por mm^{2}

: Altura media = 63 nm

2) Turbidez = 6,7%

3) Coeficiente de rozamiento estático de la capa termosellable = 0,56

4) Resistencia del termosellado de la capa termosellable = 250 Nm^{-1}.

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Ejemplo 3

Se repitió el procedimiento del Ejemplo 1, excepto que la capa de sustrato de tereftalato de polietileno contenía un 18% en peso, sobre la base del peso del polímero, de una carga de sulfato de bario particulada finamente dividida que tenía un tamaño medio de partículas de 0,4 \mum. El grosor de la película final era de 250 \mum, siendo la capa de copoliéster de un grosor de 40 \mum. La película resultante fue sometida a los métodos de ensayo anteriormente descritos, y presentaba las características siguientes:

1) Picos de los salientes en la superficie de la capa termosellable

: Número = 710 por mm^{2}

: Altura media = 26 nm

2) Turbidez - no aplicable, película opaca

3) Coeficiente de rozamiento estático de la capa termosellable = 0,58

4) Resistencia del termosellado de la capa termosellable = 1400 Nm^{-1}.

Ejemplo 4

Éste es un ejemplo comparativo no acorde con el ejemplo. Se repitió el procedimiento del Ejemplo 2, excepto que fue omitida la etapa de recubrimiento con sílice, y la capa de sustrato de tereftalato de polietileno no contenía carga de arcilla china. El grosor de la película final era de 75 \mum, siendo la capa de copoliéster de un grosor de 12 \mum. La película resultante fue sometida a los métodos de ensayo anteriormente descritos, y presentaba las características siguientes:

1) Picos de los salientes en la superficie de la capa termosellable

: Número = 26 por mm^{2}

: Altura media = 26 nm

2) Turbidez = 0,3%

3) Coeficiente de rozamiento estático de la capa termosellable = > 1,2

4) Resistencia del termosellado de la capa termosellable = 590 Nm^{-1}.

Los ejemplos anteriores ilustran las propiedades mejoradas de los compuestos peliculares según la presente invención.

Claims

1. Película compuesta que comprende una capa de sustrato de material polimérico orientado que tiene sobre al menos una cara de la misma una capa termosellable que tiene un grosor de al menos 0,5 \mum y es capaz de formar una unión por termosellado sin reblandecer o fundir la capa de sustrato, comprendiendo la capa termosellable un aditivo particulado, aplicado a la cara al descubierto de la capa termosellable, comprendiendo la cara al descubierto de la capa termosellable más de 100 salientes superficiales por mm^{2} producidos por el aditivo particulado, teniendo los salientes superficiales una altura media de los picos situada dentro de la gama de valores que va de 5 a 400 nm medida desde el nivel medio de la superficie de la capa termosellable.

2. Una película según la reivindicación 1, en la que la cara al descubierto de la capa termosellable comprende menos de 5000 salientes superficiales por mm^{2}.

3. Una película según la reivindicación 2, en la que la cara al descubierto de la capa termosellable comprende de 400 a 2000 salientes superficiales por mm^{2}.

4. Una película según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que la altura media de los picos de los salientes superficiales está situada dentro de la gama de valores que va de 10 a 200 nm.

5. Una película según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que la relación media de altura/anchura de un pico de saliente es de más de 0,8 x 10^{-3}.

6. Una película según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que la parte superficial superior de 1 \mum de grosor de la capa termosellable comprende más del 90% del aditivo particulado.

7. Una película según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que la capa termosellable medida contra sí misma tiene una resistencia del termosellado superior a 200 Nm.

8. Una película según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que la capa termosellable comprende un copoliéster de tereftalato de etileno e isoftalato de etileno.

9. Método para producir una película compuesta como la descrita en la reivindicación 1, cuyo método comprende los pasos de formar una capa de sustrato de material polimérico que tiene sobre al menos una cara de la misma una capa termosellable, y aplicar un aditivo particulado, en estado seco o bien como dispersión en un disolvente acuoso u orgánico, a la cara al descubierto de la capa termosellable, de forma tal que el aditivo particulado se une a y/o penetra en la capa termosellable, comprendiendo la cara al descubierto de la capa termosellable más de 100 salientes superficiales por mm^{2} producidos por el aditivo particulado, teniendo los salientes superficiales una altura media de los picos situada dentro de la gama de valores que va de 5 a 400 nm medida desde el nivel medio de la superficie de la capa termosellable.

10. Utilización de una película según se define en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, o producida según se define en la reivindicación 9, como película termosellable.