ES2223786T3

ES2223786T3 - El empaque elaborado a partir de una pelicula de poliolefina biaxialmente orientada.

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Publication number: ES2223786T3
Application number: ES01907478T
Authority: ES
Inventors: Thomas Dries; Wolfgang Eiser
Original assignee: Treofan Germany GmbH and Co KG
Current assignee: Treofan Germany GmbH and Co KG
Priority date: 2000-01-26
Filing date: 2001-01-23
Publication date: 2005-03-01
Anticipated expiration: 2021-01-23
Also published as: ZA200206760B; CN1395525A; PL355976A1; US20030003296A1; CZ20022566A3; PL203862B1; CA2394143C; CN1208184C; EP1254022A1; AU3543801A; DE10003423A1; SK10162002A3; CA2394143A1; NZ519751A; KR20020071945A; ATE265318T1; SK287078B6; NO328119B1; KR100753092B1; MXPA02007241A

Abstract

Empaque elaborado de una película de poliolefina orientada de capas múltiples que comprende una capa base y al menos una primera capa exterior que contiene un aditivo que dentro de la escala de longitud de onda de un láser muestra tal absorción de luz, que cuando la película se irradia localmente mediante un láser, el área de irradiación experimenta tal incremento de temperatura en el área irradiada que provoca que la poliolefina de la primera capa exterior se ablande o funda en esta en la zona de irradiación y se una a otra capa cuando se enfría, caracterizado porque el aditivo está contenido en una cantidad de 0, 01 a 10% en peso, respecto al peso de la primera capa, y el diámetro medio de partícula es de 0, 01 a 4 ìm.

Description

El empaque elaborado a partir de una película de poliolefina biaxialmente orientada.

La invención se refiere al empaque elaborado a partir de una película de poliolefina biaxialmente orientada.

Las películas de poliolefina se utilizan ampliamente como películas de empaque. El éxito de estos materiales se basa en las buenas propiedades ópticas y mecánicas y en la buena capacidad de soldarse de las películas. Además de la soldadura, el termosellado de las películas tiene una importancia incrementada. Las películas termoselladas tienen una capa exterior de un polímero que tiene un punto de fusión del cristalito inferior al polímero de la capa base. Para termosellar, las capas de película se ponen una en la parte superior de la otra y se calientan únicamente de 10 a 20ºC por debajo del punto de fusión del cristalito, es decir, las capas exteriores no se funden por completo. La adhesión de las capas de termosellado que se logra es significativamente menor que en el caso de la soldadura del mismo material, pero es suficiente para muchas aplicaciones (Kunststoff-Handbuch [Plastics Handbook], Volume IV, Carl Hanser Verlag, Munich, 1969, páginas 623 a 640).

Además del uso de capas termosellables, la aplicación de las capas selladas con frío así llamadas es conocida. Las capas selladas con frío se utilizan, en particular, en donde los contenidos de empaque sensibles al calor, tales como, por ejemplo, chocolate, se empacan en película. La aplicación de capas selladas con frío es un paso de procesamiento adicional que incrementa considerablemente el costo para un empaque.

Independientemente de estas tecnologías de empaque, tales como soldadura, termosellado o sellado con frío, se han desarrollado en años recientes procedimientos para marcar materiales poliméricos. Los materiales de este tipo contienen un aditivo sensible a la radiación que provoca un cambio de color en el material en la exposición a radiación en ciertas escalas de longitud de onda. Los aditivos adecuados para esta aplicación son, por ejemplo, pigmentos de láser.

Además, la técnica anterior describe procedimientos para unir componentes de plástico por medio de láser, en donde la carga térmica y mecánica es baja. Para muchas aplicaciones, se ha establecido la soldadura por láser de transmisión. En este método, el rayo láser pasa a través de un componente transparente no impedido y choca contra el miembro de unión absorbente de láser. La acción del rayo láser provoca que el plástico miembro absorbente se funda en la superficie y se una al miembro de unión en enfriamiento. En este procedimiento, se emplean los láseres diódicos o láser en estado sólido que tienen longitudes de onda en la región infrarroja cercana.

El objeto de la presente invención por lo tanto consiste en proveer empaques elaborados de película de poliolefina que eviten los inconvenientes del revestimiento de sellado por frío, pero que sea igualmente adecuado para el empaque de productos sensibles al calor.

Este objetivo se logra al hacer el empaque de una película de poliolefina orientada de capas múltiples, que comprenda una capa base y al menos una primera capa exterior, en donde esta primera capa exterior se encuentre en contacto consigo misma o en contacto con la superficie opuesta de la película o en contacto con la superficie de una película adicional, caracterizada porque la película comprende en esta primera capa exterior un aditivo que tiene una absorción en la escala de longitud de onda de un láser de manera que en la irradiación local de película con este láser, ocurra un incremento de temperatura en el área de irradiación de manera que la poliolefina de esta primera capa exterior se suavice o funda en el área irradiada y se una a una capa adicional durante en enfriamiento. Las subreivindicaciones indican modalidades adicionales de la invención.

Un objeto adicional de la presente invención consiste en indicar empaques útiles que comprenden un contenedor con una tapa.

Este objeto se logra al hacer el empaque a partir de una película de poliolefina orientada de capas múltiples que comprende una capa base y al menos una primera capa exterior, en donde la película de poliolefina comprende en la primera capa exterior un aditivo que tiene una absorción en la escala de longitud de onda de láseres de manera que, en la irradiación local de la película con un láser, un incremento de temperatura ocurra en el área de la irradiación de la manera que la poliolefina de la primera capa exterior se suavice o funda en la misma en el área irradiada y se una a una capa adicional en enfriamiento.

Además del pigmento absorbente de láser, la capa exterior de la película generalmente comprende al menos 80% en peso, preferiblemente 85 a <100% en peso, en particular del 90 a 98% en peso, en cada caso con base en la capa, de una poliolefina.

Ejemplos de polímeros olefínicos adecuados de la capa exterior son

homopolímeros de propileno

homopolímeros de etileno

copolímeros de

etileno y propileno o

etileno y 1-butelino o

propileno y 1-butelino o

terpolímeros de

etileno y propileno y 1- butileno o

o una mezcla o combinación de dos o más de dichos homopolímeros, copolímeros y termpoliméros,

preferencia particular se da a

copolímeros de etileno -propileno aleatorios que tienen

un contenido de etileno de 1 a 10% en peso, preferiblemente de 2.5 a 8% en peso, o

copolímeros de propileno-1-butileno aleatorios que tienen

un contenido de butileno de 2 a 25% en peso, preferiblemente de 4 a 20% en peso,

en cada caso con base en el peso total del copolímero, o

terpolímero de etileno-propileno-1-butileno aleatorio que tiene un contenido de etileno de alrededor de 1 a 10% en peso, preferiblemente de 2 a 6% en peso, y un contenido de 1-butileno de 2 a 20% en peso, preferiblemente de 4 a 20% en peso, en cada caso con base en el peso total del termopolímero, o

una combinación de un terpolímero de etileno-propileno-1-butileno y un copolímero de propileno-1-butileno

que tiene un contenido de etileno de 0.1 a 7% en peso

y un contenido de propileno de 50 a 90% en peso

y un contenido de 1-butileno de 10 a 40% en peso, en cada caso con base en el peso total de la combinación de polímero.

Los copolímeros y/o terpolímeros antes descritos empleados en la capa exterior generalmente tienen un índice de flujo de fusión de 1.5 a 30 g/10 min, preferiblemente de 3 a 15 g/10 min. El punto de fusión se encuentra en la escala de 120 a 140ºC. La combinación antes descrita de copolímeros y terpoliméros tiene un índice de flujo de fusión de 5 a 9 g/10 min y un punto de fusión de 120 a 150ºC. Todos los índices de flujo de fusión antes mencionados se miden a 230ºC y una fuerza de 21.6 N (DIN 53 735).

Los homopolímeros de propileno empleados en la capa exterior generalmente tienen un índice de flujo de fusión de alrededor de 1.5 a 30 g/10 min, preferiblemente de 3 a 15 g/10 min. El punto de fusión de los homopolímeros se encuentra en la escala de 150 a 170ºC, preferiblemente de 155 a 165ºC. Preferencia se da los homopolímeros isoctáticos cuya isotacticidad es mayor a 92%, preferiblemente en la escala de 94 a 98%. El contenido soluble en n-heptano de los homopolímeros de propileno isotácticos es menor al 10% en peso, preferiblemente de 1 a 8% en peso, con base en el peso del homopolímero. Todos los índices de flujo de fusión antes mencionados se miden a 230ºC y una fuerza de 21.6 N (DIN 53 735).

Si se desea, aditivos convencionales, tales como antiestáticos, neutralizadores, lubricantes y/o estabilizadores, y, si se desea, adicionalmente agentes antibloqueo en cantidades efectivas en cada caso pueden añadirse a la capa o capas exteriores.

Es esencial para la invención que la capa exterior absorbente de la película comprenda un aditivo que absorba la radiación en la escala de longitud de onda del láser. Aditivos de este tipo se refieren a continuación para los propósitos de la presente invención como pigmentos o pigmentos de láser.

La incorporación de pigmentos de láser de este tipo en la capa exterior de la película da como resultado la absorción de la radiación, es decir una reducción de energía, en irradiación de la película. Se sabe en la técnica anterior que, al dar una longitud de onda apropiada, el rayo láser deja atrás una trayectoria visible en forma de una línea blanca o de color en el plástico pigmentado. Este efecto se utiliza para marcar los componentes de plástico y películas de plástico por medio de un láser. Como parte de la presente invención, se ha encontrado que la irradiación de películas yace una en la parte superior de la otra por medio de un rayo láser produce una conexión fuerte entre las dos capas de película, en una manera similar al termosellado o costura de soldadura, si al menos una de las dos películas tiene una capa exterior que contiene pigmento de láser y esta capa que contiene un pigmento láser se enfrenta a la segunda película de tal manera que la capa exterior pigmentada se encuentre en contacto con la segunda capa de película. Se ha encontrado que es particularmente útil para la producción de una costura de sello para ambas capas en contacto que comprendan un pigmento absorbente correspondiente, preferiblemente igual.

De manera sorprendente, el rayo láser pasa a través de otras capas de la película sin dejar atrás rastros visibles en el mismo, como es sabido a partir de la marca de láser y sin dejar atrás otro daño. No se espera que la absorción de láser sea tan pronunciada de manera que la película absorba suficiente energía para suavizar o calentar la capa exterior. En particular, fue cuestionable si la cantidad absoluta de pigmentos de láser en la capa exterior delgada sería suficiente para facilitar la fusión uniforme de la capa exterior a través de la absorción. Al mismo tiempo, se ha encontrado que el calentamiento o fusión de la capa exterior permaneces restringida muy localmente al área irradiada. Esto lo hace posible, que la producción del empaque, incorpore una costura de sello con láser específicamente en donde se desea esta costura.

La carga térmica del producto empacado mediante el rayo láser se evita de manera útil en la presente. La nueva tecnología por lo tanto es adecuada para reemplazar revestimientos de sellado con frío conocidos para el empaque de productos sensibles al calor.

La capa exterior que contiene pigmento de láser puede aplicarse tanto a películas opacas como transparentes conocidas per se, o a su capa base o su capa intermedia. Para películas opacas o transparentes, fue sorprendente en particular que los llenadores de las otras capas, que sirven para opacar o coloración en blanco de la película, no obstruyeran la absorción de la radiación láser en la capa exterior pigmentada y calentamiento de la capa exterior que contiene pigmento de láser. La absorción en las capas que contienen pigmento y/o llenador es muy baja, o no ocurre de manera que no se percibe ningún impedimento en el sellado por láser o integridad de la película u otras propiedades de la película por medio del rayo láser.

Para los propósitos de la presente invención, los pigmentos de láser son partículas incompatibles que son inertes hacia el polímero matriz y no dan como resultado una formación de vacuolas importante durante el estiramiento. El tamaño de partícula promedio de los pigmentos de láser generalmente se encuentra en la escala de 0.01 a 4 \mum, preferiblemente en la escala de 0.1 a 2 \mum, en particular de 0.1 a 1 \mum. La capa exterior generalmente comprende pigmento de láser en una cantidad de 0.01 a 10% en peso, preferiblemente de 0.5 a 5% en peso, en particular de 0.8 a 3% en peso, con base en el peso de la capa exterior. Si la concentración de los pigmentos de láser es demasiado baja, únicamente la absorción moderada del rayo láser se lleva a cabo, lo que da como resistencia al sellado deficiente. Una alta concentración de pigmentos de láser no logra efectos adicionales con respecto a la absorción de láser. En concentraciones elevadas de pigmentos de color, metal y negros, ocurre un efecto de color (efecto gris) el cual puede ser inconveniente, pero puede desearse para algunas aplicaciones.

Los pigmentos de láser utilizados preferiblemente son pigmentos metálicos, tales como aluminio o cobre o pigmentos de estaño, o aleaciones de cobre, tales como, por ejemplo, aleaciones de cobre/zinc o cobre/estaño, y pigmentos en negro y con color, en particular negro de carbón o grafito, óxidos de hierro, fases mezcladas de rutilio, ultramarinos, espinelas y silicatos de zirconio. De los pigmentos antes mencionados, los pigmentos de aluminio, aleaciones de cobre/zinc y negro de carbón y grafito se prefieren en particular. Se ha encontrado que en el caso del negro de carbón un contenido de entre 0.1 y 1.0% en peso, en el caso de pigmentos de aluminio un contenido de 0.5 a 1.5% en peso y en el caso de aleaciones de cobre un contenido de 0.5 a 3.0% en peso, preferiblemente de 1 a 2% en peso, con base en el peso de la capa exterior, son particularmente útiles.

Los pigmentos de color o negros, metálicos absorbentes de láser antes mencionados pueden ser, si se desea, empleados en forma de una mezcla con óxidos de metal, tales como pigmentos blancos, por ejemplos dióxido de titanio, óxido de aluminio, dióxidos de silicio, hidróxidos metálicos correspondientes e hidratos de óxido metálico y carbonatos y silicatos, tales como, por ejemplo, carbonato de calcio, silicato de aluminio (arcilla de caolín), silicato de magnesio (talco) o mica.

Las mezclas de pigmento son útiles ya que en primer lugar tienen un amplio espectro de absorción, particularmente en la escala de longitud de onda del láser utilizado. En segundo lugar, la gran capacidad de absorción de los pigmentos de color o negros, de metales absorbentes a láser se utiliza y al mismo tiempo coloraciones mediante estos pigmentos absorbentes de láser se iluminan de nueva cuenta por medio de los pigmentos blancos correspondientes. La acción de dispersión de luz de estos pigmentos blancos intensifica las propiedades de absorción de los pigmentos de color y negros, metálicos en la presente y favorece el aumento de calor en la capa exterior.

La relación de mezclado de pigmentos de color o metálicos, negros y pigmentos blancos puede variar en escalas amplias y permite una escala de absorción óptima, dependiendo del láser utilizado. Además, las mezclas permiten establecer el matiz deseado de la película. Si se desea, la mezcla puede expandirse para dar un sistema que comprenda una pluralidad de componentes. Por ejemplo, la relación del pigmento blanco a los pigmentos de color o metálicos, negros se encuentra en la escala de 5:1 a 1:5, siendo TiO_{2} preferiblemente empleado en las mezclas como pigmento blanco de iluminación.

Las mezclas de pigmento se mezclan homogéneamente por medio de métodos adecuados, por ejemplo mediante trituración de bola. Al mismo tiempo, el tamaño de partícula promedio adecuado y el espesor de distribución adecuado del tamaño de partícula puede establecerse.

Además, los pigmentos o mezclas de pigmentos pueden revestirse para, por ejemplo, producir adhesión mejorada a la matriz de polímero y evitar efectivamente agrietamientos y formación de vacuolas, como se conocen de partículas iniciadoras de vacuolas, durante el estiramiento. El revestimiento, por ejemplo con resinas o ceras, es particularmente útil para los pigmentos metálicos, tales como, por ejemplo, polvo de aluminio. Eso también evita la formación de polvo no deseado, que puede ser dañino para la salud y puede provocar riesgo de explosión. Además, estos revestimientos de cera mejoran la dispersabilidad de los pigmentos en el polímero (desaglomeración) y la buena capacidad de medición de los pigmentos en la preparación de la mezcla madre. En general, los pigmentos metálicos comercialmente disponibles ya se proveen con cera y/o revestimientos de resina de este tipo. Los procedimientos para la producción de revestimientos de pigmento de este tipo son conocidos en la técnica anterior. En éstos, los pigmentos se humedecen mediante estas ceras de baja viscosidad o resinas y, si se desea, se humectan a través, lo cual es útil para la dispersabilidad.

Los pigmentos pueden tener una forma dominante esférica o columnar o forma de hoja. El tamaño, geometría y orientación de las partículas puede tener un efecto en el comportamiento de absorción a los rayos láser.

En una modalidad preferida, la película de poliolefina de conformidad con la invención tiene además una segunda capa exterior que comprende polímeros de olefinas que tienen de 2 a 10 átomos de carbono que se aplican al lado opuesto de la capa que contiene pigmento de láser. En una modalidad preferida, esta segunda capa exterior tiene tal composición que no absorbe esencialmente radiación en la escala de longitud de onda de los láseres utilizados para sellado. Para la producción del empaque de conformidad con la invención, es esencial que el rayo láser pase a través de la capa pigmentada, de manera que pueda llevarse a cabo una absorción adecuada.

Ejemplos de polímeros olefínicos de la segunda capa exterior son

homopolímeros de propileno

un copolímero de

etileno y propileno o

etileno y 1-butileno o

propileno y 1-butileno o

un terpolímero de

etileno y propileno y 1-butileno o

una mezcla o combinación de dos o más de dichos homopolímeros, copolímeros y terpolímeros,

particular preferencia se da para la segunda capa exterior también a los polímeros preferidos anteriores para la capa exterior pigmentada. Además, los polietilenos, tales como HDPE, MDPE o LDPE, si se desea mezclados con los polímeros de propileno para la segunda capa exterior, también son adecuados.

Los copolímeros antes descritos y/o terpolímeros empleados en la segunda capa exterior generalmente tienen un índice de flujo de fusión de 1.5 a 30 g/10 min, preferiblemente de 3 a 15 g/10 min. El punto de fusión se encuentra en la escala de 120 a 140ºC. La combinación descrita anteriormente de copolímeros y terpolímeros tiene un índice de flujo de fusión de 5 a 9 g/10 min y un punto de fusión de 120 a 150ºC. Todos los índices de flujo de fusión antes mencionados se miden a 230ºC y una fuerza de 21.6 N (DIN 53 735).

Si se desea, los aditivos, tales como antiestáticos, neutralizadores, lubricantes y/o estabilizadores, y, si se desea, adicionalmente, agentes antibloqueo en cantidades efectivas en cada caso, pueden añadirse a la segunda capa exterior en una manera conocida per se.

En una modalidad adicional, la segunda capa exterior también puede comprender un pigmento que se absorbe en la escala de longitud de onda de radiación de láser. En una modalidad de este tipo, sin embargo, es esencial que estos pigmentos de láser de la segunda capa exterior se absorban en una escala de longitud de onda diferente que el pigmento de láser de la capa exterior opuesta. Una película de este tipo puede emplearse particularmente de manera útil en procedimientos combinados en los cuales por un lado una costura de sello se produce por medio de un láser y además otros pasos de procesamiento, tales como corte por láser, marcado por láser y/o perforación por láser, se utilizan por medio de un segundo láser. En procedimientos de este tipo, se hace uso de láseres que tienen diferentes longitudes de onda.

La capa base de la película de capas múltiples comprende esencialmente una poliolefina, preferiblemente un polímero de propileno, y, si se desea, llenadores de opacidad como también, si se desea, aditivos adicionales en cantidades efectivas en cada caso. En general, la capa base comprende al menos 50% en peso, preferiblemente de 60 a 99% en peso, en particular de 70 a 98% en peso, de la poliolefina, en cada caso con base en el peso de la capa.

Las poliolefinas preferidas son polímeros de propileno. Estos polímeros de propileno comprenden de 90 a 100% en peso, preferiblemente de 95 a 100% en peso, en particular de 98 a 100% en peso, de unidades de propileno y tienen un punto de fusión de 120ºC o arriba, preferiblemente de 150 a 170ºC, y generalmente tienen un índice de flujo de fusión de 0.5 a 8 g/10 min, preferiblemente de 2 a 5 g/10 min, a 230ºC y una fuerza de 21.6 N (DIN 53 735). El homopolímero de propileno isotáctico que tiene un contenido atáctico de 15% en peso o menos, copolímeros de etileno y propileno que tienen un contenido de etileno de 10% en peso o menos, copolímeros de propileno con \alpha-olefinas C_{4}-C_{8} que tienen un contenido de \alpha-olefina de 10% en peso o menos, terpolímeros de propileno, etileno y butileno que tienen un contenido de etileno de 10% en peso o menos y que tienen un contenido de butileno de 15% en peso menos son polímeros de propileno preferidos para la capa del núcleo, preferencia particular se da al homopolímero de propileno isotáctico. Los porcentajes establecidos en peso se basan en el polímero respectivo.

También adecuada es una mezcla de dichos homopolímeros de propileno y/o copolímeros y/o terpolímeros y otras poliolefinas, en particular elaboradas de monómeros que tienen de 2 a 6 átomos de carbono, en donde la mezcla comprende al menos 50% en peso, en particular al menos 75% en peso del polímero de propileno. Otras poliolefinas adecuadas en la mezcla de polímeros son polietilenos, en particular HDPE, LDPE, VLDPE y LLDPE, en donde la proporción de estas poliolefinas en cada caso no excede el 15% en peso, con base en la mezcla de
polímero.

Para modalidades opacas, la capa base opaca de la película comprende llenadores en una cantidad de a lo sumo 40% en peso, preferiblemente de 1 a 30% en peso, en particular de 2 a 20% en peso, con base en el peso de la capa opaca. Para los propósitos de la presente invención, los llenadores son pigmentos y/o partículas iniciadoras de vacuolas.

Para los propósitos de la presente invención, los pigmentos de la capa base son partículas incompatibles que dan como resultado esencialmente la no-formación de vacuolas en el estiramiento de la película generalmente tienen un diámetro de partícula promedio en la escala de 0.01 a un máximo de 1 \mum. La capa base generalmente comprende pigmentos en una cantidad de 0.5 a 10% en peso, preferiblemente de 1 a 8% en peso. Los pigmentos convencionales son, por ejemplo, óxido de aluminio, sulfato de aluminio, sulfato de bario, carbonato de calcio, carbonato de magnesio, silicatos, tales como silicato de aluminio (arcilla de caolín) y silicato de magnesio (talco), dióxido de silicio y dióxido de titanio, de los cuales los pigmentos blancos, tales como dióxido de titanio, carbonato de calcio, dióxido de silicio y sulfato de bario, se emplean preferiblemente.

"Llenadores iniciadores de vacuolas" son partículas sólidas que son incompatibles con la matriz polímero y dan como resultado la formación de cavidades similares a las vacuolas en el estiramiento de las películas. En general, los llenadores iniciadores de vacuolas tienen un tamaño mínimo de 1 \mum. En general, el diámetro de partícula promedio de las partículas es de 1 a 6 \mum. Los llenadores iniciadores de vacuolas están presentes en una cantidad de 0.5 a 25% en peso, preferiblemente de 1 a 15% en peso. Los llenadores iniciadores de vacuolas convencionales son materiales incompatibles al polipropileno orgánicos y/o inorgánicos, tales como óxido de aluminio, sulfato de aluminio, sulfato de bario, carbonato de calcio, carbonato de magnesio, silicatos, tales como silicato de aluminio (arcilla de caolín) y silicato de magnesio (talco), y dióxido de silicio, del cual el carbonato de calcio y el dióxido de silicio se emplean preferiblemente.

Los llenadores orgánicos adecuados son los polímeros generalmente utilizados que son incompatibles con el polímero de la capa base, en particular aquellos tales como HDPE, copolímeros de olefinas cíclicas, tales como norborneno o tetraciclododeceno con etileno o propeno (COC), poliésteres, poliestirenos, poliamidas y polímeros orgánicos halogenados, preferencia se da a los poliésteres, tales como, por ejemplo, polibutileno, tereftalatos y copolímeros de cicloolefina. Para los propósitos de la presente invención, "materiales incompatibles o polímeros incompatibles" significa que el material o polímero está presente en la película en forma de partículas separadas o una fase separada.

La película de conformidad con la invención comprende al menos una capa exterior que comprende pigmento de láser. Sobre todo, la película preferiblemente tiene una estructura de tres-, cuatro-, o cinco capas. Se prefiere para todas las otras capas que sean sustancialmente transparentes a la radiación láser utilizada.

El espesor de la primera capa o capas exteriores que contienen pigmento de láser generalmente es mayor a 0.1 \mum y preferiblemente se encuentra en la escala de 0.3 a 6 \mum. La segunda, capa exterior opuesta puede tener el mismo espesor o espesor diferente. Su espesor preferiblemente se encuentra en la escala de 0.3 a 3 \mum.

La(s) capa(s) intermedia puede consistir en polímeros olefínicos descritos para la capa base. La(s) capa(s) intermedia puede comprender los aditivos convencionales descritos para las capas individuales, tales como antiestáticos, neutralizadores, lubricantes y/o estabilizadores, y, si se desea, agentes antibloqueo. El espesor de la capa o capas intermedias es mayor a 0.3 \mum y preferiblemente se encuentra en la escala de 1.0 a 15 \mum, en particular de 1.5 a
10 \mum.

El espesor total de la película de poliolefina de conformidad con la invención puede variar dentro de límites amplios y depende del uso pretendido. Se prefiere de 4 a 100 \mum, en particular de 5 a 80 \mum, preferiblemente de 10 a 50 \mum, con la capa base generalmente constituida de 40 a 100% del espesor de la película total.

La invención además se refiere a un procedimiento para la producción de película de poliolefina de conformidad con la invención mediante el procedimiento de coextrusión conocido per se, mediante el procedimiento de película plana o mediante el procedimiento de soplado de película.

El procedimiento de película plano se lleva a cabo al coextruir los materiales fundidos que corresponden a las capas individuales de la película a través de un dado de película plana, captando la película resultante en uno o más rodillos para solidificación, estirando subsecuentemente (orientando) la película, termifijando la película estirada y, si se desea, tratar por corona o calor la capa superficial pretendida para el tratamiento.

El estiramiento biaxial (orientación) se lleva a cabo secuencial o simultáneamente. El estiramiento biaxial consecutivo, en el cual el estiramiento se lleva a cabo en primer lugar longitudinalmente (en dirección de la máquina) y posteriormente transversalmente (perpendicular a la dirección de la máquina), se prefiere. El estiramiento simultaneo puede llevarse a cabo mediante el procedimiento de película plana, por ejemplo por medio de tecnología LISIM® o mediante procedimiento por soplado. La producción de película se describe además utilizando el ejemplo de la extrusión de película plana con estiramiento secuencial subsecuente.

En primer lugar, el polímero o la mezcla de polímeros de las capas individuales se comprime y licua en un extrusor, siendo posible para los pigmentos de láser y cualesquiera otros aditivos opcionalmente añadidos estar presentes en el polímero o mezcla de polímeros. Los materiales fundidos entonces se fuerzan simultáneamente a través de un dado de película plana (dado ranurado), y la película de capas múltiples extruídas se captan en uno o más rodillos a una temperatura de 10 a 100ºC, preferiblemente de 20 a 50ºC, mientras se enfría y solidifica.

La película obtenida de esta manera entonces se estira longitudinalmente y transversalmente a la dirección de extrusión, que da como resultado la alineación de las cadenas de molécula. El estiramiento longitudinal se lleva a cabo de manera útil con la ayuda de dos rodillos que corren a diferentes velocidades que corresponden a la relación de estiramiento objetivo, y el estiramiento transversal se lleva a cabo de manera útil con la ayuda de una estructura de rama tensora apropiada. Las relaciones de estiramiento longitudinales se encuentran en la escala de 4 a 8, preferiblemente de 5 a 6. Las relaciones de estiramiento transversales se encuentran en la escala de 5 a 10, preferiblemente de 7 a 9. El estiramiento longitudinal preferiblemente se lleva a cabo de 80 a 150ºC y el estiramiento transversal preferiblemente se lleva a cabo de 120 a 170ºC.

El estiramiento de la película es seguido por el termofijado (tratamiento térmico) del mismo, en el que la película se mantiene a una temperatura de 100 a 160ºC durante alrededor de 0.1 a 10 segundos. La película se enrolla subsecuentemente en una manera convencional por medio de un dispositivo de enrollamiento.

Después del estiramiento biaxial, una o ambas superficies de la película se encuentran opcionalmente tratadas por llama o corona mediante uno de los métodos conocidos. La intensidad del tratamiento generalmente se encuentra en la escala de 37 a 50 mN/m, preferiblemente de 39 a 45 mN/m. El tratamiento superficial de la película se describe en la presente utilizando el siguiente ejemplo de tratamiento por corona.

En el tratamiento por corona, un procedimiento útil es pasar la película entre dos elementos conductores que sirven como electrodos, con un voltaje superior, generalmente una tensión alterna (de alrededor de 5 a 20 kV y de 5 a 30 kHz), que se aplica entre los electrodos que se asperjan o pueden ocurrir descargas por corona. Debido a la aspersión o descarga por corona, el aire por arriba de la superficie de la película se ioniza y reacciona con las moléculas de la superficie de la película, provocando la formación de inclusiones polares en la matriz de polímero esencialmente no polar.

Para la producción del empaque de conformidad con la invención, las películas descritas anteriormente se procesan, por ejemplo, de tal manera que las dos primeras capas exteriores pigmentadas de la película o la primera capa exterior pigmentada y la segunda capa exterior entran en contacto entre sí. Durante la irradiación del láser subsecuente, el rayo láser pasa a través de las otras capas de la película hasta que choca con las capas exteriores en contacto, una o ambas de las cuales se pigmentan. En esta o estas capas exteriores, los pigmentos incorporados provocan que la radiación se absorba, dando como resultado el calentamiento, en una manera similar al uso de horquillas de sellado térmico. Si las redes de película se mueven correspondientemente o el rayo láser se mueve correspondientemente, una costura se produce de esta manera, similar a una costura de termosellado, que es adecuada para sellar el empaque.

Adecuados para la generación del rayo láser son los láseres Nd:YAG, de diodos, de exímero o de CO_{2}, comercialmente disponibles cuya energía se acopla al tipo de polímero, las velocidades de procesamiento y al tipo de pigmento en la capa exterior. En principio, ambos láser operados continuamente y pulsatorios pueden emplearse. Los láseres diódicos en particular son favorables debido a su robustez y longitud de onda en la luz infrarroja cercana. El espesor de las áreas a sellar puede establecerse al variar el enfoque del láser. Un ajuste correspondiente de la densidad de energía del láser es necesario. El rayo láser generado se enfoca en la película que va a sellarse mediante diafragmas de apertura y por medio de ópticas adecuadas. Los diafragmas correspondientes hacen posible generar rayos láser paralelos para aplicar una pluralidad de costuras de sellado y de soldadura en una sola operación. Si se desea, también es posible en la presente integrar pasos de procesamiento adicionales, tales como, por ejemplo, corte y perforación, en esta operación.

Sorprendentemente, se ha encontrado que la interacción entre el láser y la película puede controlarse de tal manera que por un lado el rayo láser no se absorba en la capa base, pero en su lugar pase a través de las otras capas no obstruidas en la manera deseada, pero por otro lado la sección transversal de absorción en la capa exterior correspondiente es suficientemente grande para efectuar la fusión de la capa exterior y de esta manera producir una costura de sellado. La sección transversal de absorción en la presente es, de manera sorprendente, suficientemente grande que el producto empacado, en particular también el producto sensible al calor, no se daña mediante el rayo láser.

Las materias primas y películas se caracterizaron utilizando los siguientes métodos de medición:

Índice de flujo de fusión

El índice de flujo de fusión se midió de conformidad con DIN 53 735 a una carga de 21.6 N y 230ºC.

Tamaño de partícula promedio

El tamaño de partícula promedio se determinó mediante análisis de imagen. Para este propósito, una muestra se dispersó en agua para separar las partículas y aplicarlas a un portaobjeto. La muestra se secó subsecuentemente y se estudió bajo el microscopio electrónico de exploración. Para este propósito, las partículas individuales se visualizaron como una imagen de sombra gris por medio de una fijación adecuada de brillo y contraste. Sobre un área de 10 mm^{2}, el área respectiva de las partículas separadas se midió, y la salida del diámetro de partícula como el diámetro de un círculo de área igual. Estos valores de medición se clasificaron mediante escalas de tamaño e indicaron la distribución del tamaño de partícula. El diámetro de partícula promedio se determinó como el promedio de la curva de distribución.

Punto de fusión

La medición DSC, máximo de la curva de fusión, velocidad de calentamiento a 20ºC/min.

La invención se explica a continuación por medio de ejemplos de trabajo.

Ejemplo 1 comparativo

Una película de cinco capas opaca que tiene una estructura asimétrica y un espesor total de 33 \mum se produjo mediante coextrusión y orientación paso a paso subsecuente en las direcciones longitudinales y transversales. La capa exterior A tuvo un espesor de 1.2 \mum y la capa intermedia B subyacente tuvo un espesor de 3.5 \mum. La capa exterior E tuvo un espesor de 0.5 \mum y la capa intermedia D subyacente tuvo un espesor de 0.1 \mum. Las capas, tuvieron en detalle, la siguiente composición:

Capa Base

87.0% en peso de homopolímero de propileno isotáctico que tiene un punto de fusión de 159ºC y un índice de flujo de fusión de 3.4 g/10 min.

9.0% en peso de mezcla madre de greda (Omyalite 90T) que comprende 28% en peso del homopolímero de propileno y 72% en peso de CaCO_{3}.

Capas intermedias B y D

100% en peso de homopolímero de propileno isotáctico que tiene un punto de fusión de 159ºC y un índice de flujo de fusión de 3.4 g/10 min.

Capa exterior A

100% en peso de copolímero de C_{2}-C_{3} aleatorio que comprende 5% en peso de etileno y que tiene un punto de fusión del cristalito de 125ºC y un índice de flujo de fusión de 6.5 g/10.

Capa exterior E

98.8% en peso de terpolímero de etileno-propileno-butileno aleatorio que tiene un contenido de etileno de 3% en peso y un contenido de butileno de 7% en peso (el resto siendo propileno) y que tiene un punto de fusión del cristalito de 150ºC y un índice de punto de fusión de 7 g/10 min.

Las condiciones de producción en los pasos de procesamiento individuales fueron las siguientes:

1

Ejemplo 1

Se produjo una película como se describió en el ejemplo 1 comparativo. En contraste con el ejemplo 1 comparativo, la película comprende 0.6% en peso, con base en el peso de la capa, de negro de carbón en la capa E exterior. El resto de la composición y las condiciones de producción no cambiaron en comparación con el ejemplo 1 comparativo.

Ejemplo 2

Se produjo una película como se describió en el ejemplo 1 comparativo. En contraste con el ejemplo 1 comparativo, la capa exterior E, ahora comprende una mezcla de negro de carbón y rutilio (TiO_{2}) en la relación (relación en peso) 1:1. El contenido total de negro de carbón y rutilio en la capa exterior E fue 0.6% en peso, con base en el peso de la capa exterior E. El resto de la composición y las condiciones de producción no cambiaron en comparación con el ejemplo 1 comparativo.

Ejemplo 3

Se produjo una película como se describió en el ejemplo 1 comparativo. En contraste con el ejemplo 1 comparativo, la capa exterior E ahora comprende 0.8% en peso del pigmento de plata, con base en el peso de la capa, que consiste en plaquetas de aluminio. El resto de la composición y las condiciones de producción no cambiaron en comparación con el ejemplo 1 comparativo.

Ejemplo 2 comparativo

Se produjo una película como se describió en el ejemplo 1 comparativo. En contraste con el ejemplo comparativo 1, la película comprende 2.5% en peso, con base en el peso de la capa, de la greda fina (Socal) en la capa exterior E. El resto de la composición y las condiciones de producción no cambiaron en comparación con el ejemplo 1 comparativo.

Ejemplo 3 comparativo

Se produjo una película como se describió en el ejemplo comparativo 1. En contraste con el ejemplo 1 comparativo, la película comprende 2.5% en peso, con base en el peso de la capa, de feldespato (Minex) en una capa exterior E. El resto de la composición y las condiciones de producción no cambiaron en comparación con el ejemplo 1 comparativo.

Ejemplo 4

Se produjo una película como se describió en el ejemplo comparativo 1. En contraste con el ejemplo 1 comparativo, la película comprende 1.0% en peso, con base en el peso de la capa, de una aleación de cobre con zinc como pigmento de oro en la capa exterior E. El resto de la composición y las condiciones de producción no cambiaron en comparación con el ejemplo 1 comparativo.

Ejemplo 5 Variante de la capa exterior del copolímero

Se produjo una película como se describió en el ejemplo 1 comparativo. En contraste con el ejemplo 1 comparativo, la película comprende 0.8% en peso del pigmento de plata, con base en la capa, en la capa exterior A. El resto de la composición y las condiciones de producción no cambiaron en comparación con el ejemplo 1 comparativo.

Las películas producidas como se describe en los ejemplos y ejemplos comparativos se dejaron una en la parte superior de la otra en dos capas en una placa metálica. Las capas de película se dispusieron de tal manera que la película ubicada directamente en la placa metálica yacía en la placa metálica con la capa exterior sin pigmentar (capa exterior A para EC 1 a 3 y ejemplo 1 a 4; capa exterior E para ejemplo 5) y la capa exterior pigmentada opuesta se encontraba en contacto con la segunda capa de película. La segunda capa de película elaborada a partir de la misma película se dispuso de tal manera que su capa exterior pigmentada se encontraba en contacto con la capa exterior pigmentada de la primera capa de película. Las dos capas exteriores que contienen pigmento se encontraron de esta forma en contacto. Además, una placa de polietileno transparente se colocó en las dos capas de película y presionó las dos capas de película con suavidad una contra la otra. Esta disposición posteriormente se irradió continuamente mediante medios de láser diódico a una longitud de onda de 980 nm y con una energía láser de 15 a 25 W y también por medio de láser de CO_{2} (10600 nm) con una energía de alrededor de 50 a 80 W con una duración de pulso de alrededor de 10 a 14 \mus. Durante la irradiación, las capas de películas se empujaron a través de dos placas a una velocidad constate con una presión de contacto suave. La velocidad varió en una escala de 0.4 - 4 m/min.

En uso de un láser de CO_{2}, una costura de sello en forma de línea con buena resistencia se formó en el caso de todas las películas. Al mismo tiempo, la deformación de la costura de sello provocada por la fundición de toda la película y daño a la superficie de la película eran evidentes.

La irradiación con láser diódico de igual manera provocó una "costura de sello" en forma de línea en el caso del negro de carbón y películas pigmentadas con aluminio de conformidad con los ejemplos, mientras que en el caso de las muestras de conformidad con los ejemplos comparativos, el radio láser pasó a través de las películas sin producir ningún efecto evidente. Una energía láser algo superior fue necesaria para producir una costura de sello suficientemente fuerte en el caso de las películas de conformidad con el ejemplo 5. La comparación del ejemplo 3 con el ejemplo 5 muestra que una energía láser superior es necesaria para lograr una resistencia de costura de sello específica debido al uso de materia prima de sellado de fusión superior (copolímero).

Con detalle, se observó que las películas de conformidad con los ejemplos presentaron buena resistencia al adhesivo en el área fundida. A través de cambios ligeros en la velocidad de alimentación de las películas, es posible lograr una variación en el espesor de la costura del sello.

Claims

1. Empaque elaborado de una película de poliolefina orientada de capas múltiples que comprende una capa base y al menos una primera capa exterior que contiene un aditivo que dentro de la escala de longitud de onda de un láser muestra tal absorción de luz, que cuando la película se irradia localmente mediante un láser, el área de irradiación experimenta tal incremento de temperatura en el área irradiada que provoca que la poliolefina de la primera capa exterior se ablande o funda en esta en la zona de irradiación y se una a otra capa cuando se enfría, caracterizado porque el aditivo está contenido en una cantidad de 0,01 a 10% en peso, respecto al peso de la primera capa, y el diámetro medio de partícula es de 0,01 a 4 \mum.

2. Empaque de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la capa exterior comprende al menos 80% en peso del polímero de propileno, preferiblemente de un copolímero de etileno-propileno o de un terpolímero.

3. Empaque según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el grosor de la capa exterior es de 0,1 a 5 \mum.

4. Empaque de conformidad con la reivindicación 1 a 3, caracterizado porque el aditivo es un pigmento de color o negro, metálico absorbente de láser.

5. Empaque de conformidad con la reivindicación 1 a 4, caracterizado porque la película es transparente.

6. Empaque de conformidad con una o más de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado además porque la película tiene una capa base opaca que comprende llenadores iniciadores de vacuolas.

7. Empaque de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque la capa base contiene aditivos en una cantidad de hasta 40% en peso.

8. Empaque según la reivindicación 7, caracterizado porque los llenadores son CaCO_{3}, TiO_{2}, tereftalato de polietileno o tereftalato de polibutileno.

9. Empaque según la reivindicación 6 caracterizado porque la primera capa exterior comprende adicionalmente un pigmento blanco, preferiblemente TiO_{2}.

10. Empaque según una o varias de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque la película en la cara opuesta muestra una segunda capa de recubrimiento que contiene un aditivo que absorbe radiación en la longitud de un láser, en lo que los aditivos de esta segunda capa exterior absorben en un rango de longitudes de onda distinto a los aditivos de la primera capa exterior.

11. El empaque de conformidad con una o más de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque la película únicamente comprende un aditivo que absorbe radiación en la escala de longitud de onda de un láser en la primera capa exterior y no en ninguna otra capa.

12. Procedimiento para la producción de un empaque elaborado de una película de poliolefina orientada de capas múltiples que comprende una capa base y al menos una primera capa exterior que absorbe en la zona de longitudes de onda de un láser, en el que se irradia sobre la película de poliolefina con un láser de tal manera que ocurre un incremento de la temperatura local en el área de irradiación, y la poliolefina de la primer capa exterior se suaviza y funde en la misma en este área irradiada y se une a una capa adicional al enfriarse, caracterizado porque el aditivo está contenido en una cantidad de 0,01 a 10% en peso, respecto al peso de la primera capa exterior y el tamaño medio de partícula es de 0,01 a 4 \mum.

13. Procedimiento para la producción de un empaque según la reivindicación 12 elaborado de una película de poliolefina orientada de capas múltiples que comprende una capa base y al menos una primera capa exterior que absorbe en la zona de longitudes de onda de un láser, en el que se irradia sobre la película de poliolefina con un láser de tal manera que ocurre un incremento de la temperatura local en el área de irradiación, y la poliolefina de la primer capa exterior se suaviza y funde en la misma en éste área irradiada y se une a una capa adicional al enfriarse, caracterizado porque la película de poliolefina tiene una segunda capa exterior opuesta y tiene en está segunda capa exterior un aditivo que se absorbe en la escala de longitud de onda de un láser, y por medio de un láser que tiene una primera escala de longitud de onda se produce una costura para sellar el empaque y se marca y/o corta y/o perfora la película mediante un segundo láser que tiene otra escala de longitud de onda que es diferente a la del primer láser.

14. Procedimiento de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque el trabajo por medio de una pluralidad de láseres de diferentes longitudes de onda se lleva a cabo simultáneamente.

15. Procedimiento para la producción de un empaque que comprende un contenedor con una tapa, en donde la tapa se asienta sobre un borde del contenedor y en donde la tapa se elabora a partir de una película de poliolefina orientada de capas múltiples, en donde la película comprende una capa base y al menos una primera capa exterior y en donde la primer capa exterior se encuentra en contacto con el borde del contenedor, y la película en la primera capa exterior comprende un aditivo que tiene una absorción en la escala de longitud de onda de un láser de manera que en irradiación local de la película con el láser, ocurre un incremento de temperatura en la primera capa exterior de manera que la poliolefina de la primera capa exterior se suaviza o funde en esta área y al enfriarse se une con el borde del contenedor, caracterizado porque el aditivo está contenido en una cantidad de 0,01 a 10% en peso respecto al peso de la primera capa exterior, y el tamaño medio de partícula es de 0,01 a 4 \mum.

16. Procedimiento según una de las reivindicaciones 12, 14 ó 15, caracterizado porque la primera capa exterior por lo menos contiene un 80% en peso de copolímero o terpolímero de propileno o de homopolímero de propileno.

17. Procedimiento según la reivindicación 16, caracterizado porque los terpolímeros o copolímeros de propileno tienen un pinto de fusión en la escala de 120 a 140ºC.

18. Procedimiento según una de las reivindicaciones 12, 14, 15, 16 ó 17, caracterizado porque la capa base contiene por lo menos 50% en peso de un polímero de propileno.

19. Procedimiento según una de las reivindicaciones 12, 14, 15, 17 ó 18, caracterizado porque la película esta construida en tres, cuatro o cinco capas.

20. Procedimiento según una de las reivindicaciones 12, 14, 15, 16 ó 17, caracterizado porque el grosor total de la película es de 5 a 8 \mum.

21. Película de poliolefina orientada de capas múltiples que comprende una capa base y al menos una primera capa exterior, caracterizada porque la primer capa exterior comprende un pigmento que comprende una aleación de cobre.

22. Película de poliolefina orientada de capas múltiples según la reivindicación 21, caracterizada porque la aleación de cobre es una aleación de cobre/zinc, y el pigmento se encuentra en una cantidad de 0.5 a 3% en peso con base en el peso de la capa exterior.