ES2228096T3 - Peliculas polimericas. - Google Patents

Abstract

Un artículo moldeado por soplado y etiquetado en molde, formado por un polietileno de alta densidad, estando formada la etiqueta por una película base de polipropileno con orientación biaxial y con un encogimiento de al menos un 4% tanto en la dirección de la máquina como en la transversal medido por el test de encogimiento del OPMA en el que la película se suspende en un horno a 130ºC durante un periodo de 10 minutos, en el que la película contiene una capa base homopolimérica de polipropileno con al menos una capa exterior.

Description

Películas poliméricas.

Esta invención concierne a las películas poliméricas y en particular al uso de dichas películas para el etiquetado en molde de los artículos.

El etiquetado en molde de los artículos, en los que se incorpora una etiqueta en la superficie de un artículo hecha de un material polimérico cuando el artículo está formado, es una técnica muy conocida. Por lo tanto, se han realizado muchas propuestas relativas a los materiales que se pueden usar para formar los artículos, a los materiales de los que están formadas las etiquetas, y a las condiciones de procesamiento por las cuales se forman los artículos y por consiguiente se efectúa el etiquetado en sí mismo.

Para lograr un etiquetado en molde satisfactorio, la capacidad de la etiqueta de adherirse al artículo que se está produciendo, junto con la capacidad de la etiqueta de soportar las condiciones de procesamiento a las que se enfrenta durante la formación del artículo en sí mismo, son factores importantes.

Más en concreto, el etiquetado en molde normalmente supone someter a las etiquetas a temperaturas elevadas durante periodos de tiempo significativos, siendo este el caso particularmente del etiquetado en molde por soplado, en el cual un parison polimérico se calienta a una temperatura a la que puede soplarse en la parte interior de un molde en el que se haya colocado anteriormente una etiqueta.

Al usar parisons de poliolefino, las etiquetas usadas se formarán en sí mismas por poliolefino, polipropileno y polietileno, que se usan mucho como materiales parison. Las películas típicas usadas para el etiquetado en molde de los parisons de poliolefino también están hechas de poliolefinos, películas de polipropileno que se proponen ampliamente como adecuadas para su uso en artículos etiquetados realizados mediante moldeado por soplado ya sean parisons de polipropileno o de polietileno.

Los problemas típicos a los que hay que enfrentarse a la hora de usar películas poliméricas como etiquetas para aplicarlas a artículos realizados por el soplado en molde de parisons de poliolefino que usan películas de poliolefino como etiquetas son la poca adhesión de la etiqueta a los artículos, que pueden manifestarse como burbujas debajo de las etiquetas, y/o efectos no deseados en las propias etiquetas provocados por el calor al que se someten las películas poliméricas durante la formación de los artículos, por ejemplo la distorsión y los efectos "cáscara de naranja".

Se han hecho muchas propuestas para superar dichas desventajas, estas dependen normalmente de la naturaleza del poliolefino del que están hechos los parison.

También hay que tener en cuenta que, mientras que se encuentran pocos o ningún problema al usar una película de poliolefino para efectuar el etiquetado en molde por soplado de los artículos hechos con parison de un poliolefino, la misma película puede sufrir los inconvenientes citados anteriormente cuando se usa en el etiquetado en molde por soplado de los artículos hechos de parison de otro poliolefino.

Por ejemplo, si las películas producidas de forma convencional que consisten en una capa central homopolimérica de propileno sólida o bien vacía con dos capas exteriores de un copolímero caliente sellado de propileno etileno se usan en las etiquetas en molde para los artículos producidos con parison homopoliméricos de propileno, en general, se puede conseguir de inmediato una adhesión satisfactoria de la etiqueta al artículo. Sin embargo, si se usa la misma película para el etiquetado en molde por soplado de los artículos de polietileno de alta densidad, pueden aparecer los efectos de la "cáscara de naranja" y las burbujas.

Los métodos propuestos hasta ahora para superar dichos problemas incluyen la disposición de capas en las propias películas de las etiquetas que se han sugerido compensadas para los cambios en las dimensiones de las etiquetas como consecuencia del calor que se les aplica por medio del parison caliente, dichas capas se han formado por ejemplo con poliolefinos vacíos o de espuma.

También se ha propuesto usar capas adhesivas para mejorar la vinculación de las etiquetas a los artículos. Sin embargo, el uso de dichos materiales complica la producción de películas usadas para producir las etiquetas y aumenta su coste.

También se ha propuesto que las películas usadas para formar etiquetas para el proceso de etiquetado en molde deberían ser tan dimensionalmente estables como sea posible durante el proceso de etiquetado en molde, lo que en efecto significa que en la medida de lo posible las películas no deberían encogerse durante el proceso de etiquetado en molde.

El documento US 5,223,315 hace referencia a un contenedor moldeado hueco equipado con una etiqueta. La etiqueta es una película estirada de plástico con una frecuencia de encogimiento térmico más elevada que una frecuencia de encogimiento de molde del plástico que constituye la superficie exterior de un contenedor. Según el documento US 5,223,315, las arrugas y el hinchazón de la etiqueta durante la operación de etiquetado dentro del molde deberán evitarse y la adhesión y la resistencia de la cáscara entre la etiqueta y la superficie exterior del contenedor se mejoraría. Todas las etiquetas reveladas en la citada enseñanza tienen una capa adhesiva de fusión caliente.

Según la presente invención se proporciona un artículo etiquetado en molde, moldeado por soplado, formado por polietileno de alta densidad, estando formada la etiqueta por una película basada en polipropileno de orientación biaxial con un encogimiento de al menos un 4% tanto en la dirección de la máquina como en las direcciones transversales medido por el test de encogimiento de la OPMA en el cual la película se suspende en un horno a una temperatura de 130ºC durante un periodo de 10 minutos en el cual la película contiene una capa de homopolímero de polipropileno con al menos otra capa exterior.

A pesar de la creencia tan extendida en la técnica de que las etiquetas para el etiquetado en molde deberían tener el menor encogimiento posible cuando se someten a temperaturas a las que se someten en el etiquetado en molde, la presente invención se basa en el uso de películas que se encogen significativamente a esas temperaturas.

El encogimiento mínimo tanto en dirección de la máquina como en transversal de las películas debería ser de al menos un 4% medido por el test de encogimiento de la OPMA. Sin embargo, los encogimientos pueden ser mayores. Por ejemplo, el encogimiento de la dirección de la máquina puede ser al menos un 5%, más concretamente al menos un 6%, y hasta un 7% o más, por ejemplo más de un 8%. Los encogimientos de la de la dirección transversal pueden, por ejemplo, ser de al menos un 5%, más en concreto de un 6%, y tanto como un 7% o más, por ejemplo más de un 8%.

Resulta particularmente sorprendente que tanto los efectos de burbujas como los de "cáscara de naranja" se pueden evitar mediante el uso de películas con encogimientos superiores al 4% según el test de encogimiento de la OPMA tanto en las direcciones de la máquina como en las transversales. Es más, este efecto sorprendente se observa tanto en las películas de homopolímero de poliolefino con densidades inferiores a 0,69 g/cm^{3}, es decir, películas vacías, en las que los efectos de "cáscara de naranja" han resultado ser un problema con películas con encogimientos inferiores al 4%, como en las películas con densidades de 0,8 g/cm^{3} o superior, en las que la formación de burbujas tiende a ocurrir con películas de las técnicas anteriores.

Las películas usadas en el etiquetado en molde según la presente invención pueden tener cualquier estructura dentro de una amplia variedad con tal que tengan el grado adecuado de encogimiento. Tienen una o más capas de homopolímero de propileno con al menos una capa exterior de un polímero caliente sellado, estando situado el polímero caliente sellado cerca del polietileno de densidad elevada cuando el artículo se moldea por soplado para que así la película se adhiera al polietileno del artículo.

Ejemplos de polímeros calientes sellados que pueden usarse incluyen copolímeros derivados de dos o más etilenos, propilenos, butanos-1 y \alpha-olefinos de peso molecular más elevado.

Más concretamente se prefieren los copolímeros de etileno y propileno, y de etileno, propileno y butano-1, polímeros tales que contengan preferiblemente una cantidad mayor de unidades derivadas del propileno. Cuando están presentes dos capas exteriores calientes sellados, pueden estar formadas por los mismos o distintos materiales poliméricos.

Además de al menos una capa exterior, las películas pueden incluir al menos una capa intermedia, estando formadas esta capa o capas intermedias preferiblemente por al menos un poliolefino que puede ser un homopolímero pero que preferiblemente es un copolímero derivado de al menos dos tipos diferentes de \alpha-olefinos y/o etileno.

Cuando está presente una capa exterior, la capa base y/o cualquier capa intermedia que esté presente contiene preferiblemente una resina de hidrocarbono hidrogenado, habiéndose propuesto hasta la fechas usar dichas resinas para aumentar la capacidad de encogimiento caliente de las películas de poliolefino.

La capa o capas de homopolímero de polipropileno pueden contener un relleno, y dichos rellenos pueden actuar como un pigmento que sirve para lograr la opacidad de la capa o capas en las que están presentes, por ejemplo el dióxido de titanio submicrónico, y/o pueden actuar como un agente de vaciado, por ejemplo, los rellenos orgánicos o inorgánicos tienen tamaños de partículas de al menos 1 \mum, por ejemplo las partículas polimércias y de caliza como las formadas por poliamidas y poliésteres.

Cuando se usa un relleno que induce al vaciado, las películas tendrán normalmente densidades inferiores que las de los homopolímeros de polipropileno, por ejemplo inferiores a 0,9 g/cm^{3} y a veces inferiores a 0,699 g/cm^{3}.

Las películas usadas en las etiquetas en molde según la presente invención pueden contener aditivos usados en la técnica de las películas poliméricas. De ahí que normalmente incluyan un agente antibloqueo en una o ambas de las superficies exteriores de las películas, por ejemplo de sílice o una poliamida particular como por ejemplo un nylon. También pueden estar presentes otros aditivos en una o más capas por ejemplo agentes antiestáticos o de deslizamiento. Entre los ejemplos de agentes de deslizamiento que pueden estar presentes se incluyen, cadenas largas de amidas de ácidos grasos, por ejemplo las erucamidas y monoesteres de glicerol de ácidos grasos de cadena larga como por ejemplo el monosterato de glicerol.

Ejemplos de agentes antiestáticos que se pueden usar incluyen los aminos alipáticos polietoxilados como los aminos alipáticos de cadena larga bi-etoxilados.

Las películas usadas según la presente invención para formar etiquetas para los artículos moldeados por soplado, en esencia, pueden estar formadas por métodos conocidos, según los pasos que se toman para proporcionarles encogimientos tanto en las direcciones de la máquina como en las transversales de al menos un 4%.

De este modo, en general, se producirán por coextrusión de fusiones de los compuestos apropiados a través de una extinción tras la cual el resultado de la coextrusión se orienta biaxialmente.

La orientación biaxial de las películas puede efectuarse o bien simultáneamente, por ejemplo usando el denominado proceso de la "burbuja", o bien, secuencialmente, por ejemplo usando rodillos calientes con velocidades periféricas para estirar las películas en dirección de la extrusión y después, usando un horno en el que las películas son estiradas en la dirección transversal. Sin embargo, se prefiere en general el estiramiento secuencial por razones que se explicarán posteriormente.

Para impartir el grado deseado de encogimiento a las películas que se usan según la presente invención, es importante templarlas a temperaturas más bajas de las que su usan normalmente para producir películas de envoltorio caliente sellado. Más en concreto, generalmente se prefiere efectuar el estiramiento secuencial de las películas de tal manera que se puedan efectuar dos pasos de templado, el primero tras el estiramiento de las películas en la dirección de la máquina, y después un segundo paso después de que las películas hayan sido estiradas en la dirección transversal, lo cual permite que se ejerza un control mayor sobre los respectivos grados de encogimiento en las direcciones de la máquina y la transversal.

De ahí que se prefiera el estiramiento secuencial mejor que el estiramiento simultáneo, a parte de los problemas que surgen con el último en la producción de películas que incluyen vacíos en una o más de sus capas.

El estiramiento biaxial de las películas usado según la presente invención se efectúa preferiblemente por un factor de 3,5 a 7:1 en la dirección de la máquina y de 5 a 10:1 en la dirección transversal.

El templado de las películas, después de que éstas hayan sido estiradas en la dirección de la máquina, se efectúa preferiblemente a una temperatura inferior de 112ºC, en comparación con las temperaturas convencionales que superan 115ºC, efectuándose preferiblemente este templado a temperaturas inferiores a 105ºC, y ventajosamente a menos de 100ºC, habiéndose alcanzado encogimientos particularmente elevados a temperaturas de templado de más o menos 97ºC tras el estiramiento de las películas en la dirección de la máquina, por ejemplo a temperaturas de más o menos 116ºC. El templado de las películas en la dirección de la máquina se efectúa preferiblemente pasándolas por una superficie de varios rodillos cada uno con superficies exteriores a la temperatura de templado deseada, teniendo cada uno de los rodillos sustancialmente las mismas velocidades periféricas para que la longitud de estiramiento de las películas en la dirección de la máquina se mantenga sustancialmente durante el proceso de templado, es decir, que sustancialmente no hay estiramiento o relajación de la película en la dirección de la máquina durante el proceso de templado.

El templado de las películas tras haber sido estiradas en la dirección transversal se efectúa preferiblemente a una temperatura inferior a 145ºC, en comparación con las temperaturas convencionales de cerca de 150ºC, prefiriéndose este templado a temperaturas de 140ºC y, ventajosamente, a menos de 130ºC, particularmente encogimientos elevados en la dirección transversal habiéndose alcanzado a temperaturas de templado inferiores a 120ºC, y especialmente inferiores a 120ºC tras el estiramiento de las películas en la dirección de la máquina, por ejemplo a temperaturas inferiores a 115ºC, como a 105ºC. El templado de las películas en la dirección transversal se efectúa preferiblemente pasándolas sobre la superficie de un número de rodillos con superficies exteriores a la temperatura de templado deseada mientras se mantiene sustancialmente la anchura estirada de las películas, por ejemplo, se prefiere que no haya sustancialmente estiramiento o relajación de las películas en la dirección transversal durante el proceso de templado.

Una vez que las películas se han templado después de haber sido estiradas biaxialmente, al menos una superficie se trata preferiblemente para aumentar su energía de superficie, por ejemplo por medio de llamas o el tratamiento de descarga de corona, tras el cual se termina.

Las películas entonces se pueden imprimir y cortar según la forma y tamaño requeridos para su consiguiente proceso de etiquetado en molde por soplado que puede efectuarse de una forma conocida.

Las películas usadas como etiquetas según la presente invención pueden tener una distinta variedad de grosores, pero en general, deberían ser de un grosor de al menos 60 \mum para facilitar el procesamiento en el propio proceso de etiquetado en molde. Sin embargo, las películas generalmente no tendrán un grosor superiores a 120 \mum debido a restricciones en la formación de películas estiradas biaxialmente de dicho grosor.

Los siguientes ejemplos se presentan únicamente a modo de ilustración.

Ejemplo 1

Una red polimérica de tres capas, por medio de la coextrusión a través de una ranura de molde fue una capa principal formada por un homopolímero de propileno que contiene 6 wt% de dióxido de titanio con una partícula pequeña de un tamaño de menos de 1 \mum como pigmento y 2,1 wt% de caliza con una partícula pequeña de tamaño de 3 \mum como agente de vaciado, con dos capas exteriores formada cada una de ellas por un copolímero propileno/etileno (4 wt% etileno) en la superficie de la capa principal.

La red se enfrió y se estiró 4,5 veces en la dirección de la extrusión pasándola por los rodillos calientes con distintas velocidades periféricas, siendo calentados estos rodillos a una temperatura de 116ºC. La película estirada, a continuación se templó pasándola por una serie rodillos templados con velocidades periféricas sustancialmente iguales que las de los últimos rodillos que efectuaron el estiramiento en la dirección de la máquina, siendo la temperatura de estos rodillos de templado de 97ºC.

La red estirada monoaxialmente se estiró entonces 8 veces en la dirección transversal usando un horno a una temperatura de 159ºC, tras lo cual se templaba a una temperatura de 105ºC sustancialmente sin cambio alguno en la anchura de la película.

A partir de entonces, la película fue tratada con una descarga corona en la primera capa exterior y terminada. La película tenía un grosor total de 80 \mum, y la capa de copolímero un grosor de 2,5 \mum, la capa de terpolímero es de un grosor de 2 \mum y la capa central de 76,6 \mum.

La película tenía un encogimiento en la dirección de la máquina de un 7,6% y en la dirección transversal de 11,4% medido por el test de encogimiento de la OPMA en el que la película está suspendida en un horno a 130ºC por un periodo de 10 minutos. La densidad de la película era de 0,8 g/cm^{3}.

Después la película se corta en etiquetas que se usan para etiquetar los contenedores moldeados por soplado por medio de la inserción de la película en el molde antes de que los contenedores se formen. Las etiquetas de los contenedores etiquetados resultantes no mostraron ni el efecto "cáscara de naranja" ni el de burbujas.

Ejemplo 2

(Comparación)

Se produjo una película polimérica de tres capas sustancialmente tal y como se describe en el ejemplo 1 excepto que el templado en la dirección de la máquina se efectúo a una temperatura de 116ºC y en la dirección transversal se efectuó a una temperatura de 150ºC.

La película, que tenía grosores de capa y un grosor total como en el ejemplo 1, tenía un encogimiento de un 4% en la dirección de la máquina y de un 0,7% en la dirección transversal. La densidad de la película era de 0,8 g/cm^{3}.

Cuando se usan en el etiquetado en molde sustancialmente bajo las mismas condiciones usadas por la película del ejemplo 1, aparecieron burbujas debajo de la etiqueta aunque no se apreció el efecto de "cáscara de naranja".

Claims (13)

1. Un artículo moldeado por soplado y etiquetado en molde, formado por un polietileno de alta densidad, estando formada la etiqueta por una película base de polipropileno con orientación biaxial y con un encogimiento de al menos un 4% tanto en la dirección de la máquina como en la transversal medido por el test de encogimiento del OPMA en el que la película se suspende en un horno a 130ºC durante un periodo de 10 minutos, en el que la película contiene una capa base homopolimérica de polipropileno con al menos una capa exterior.

2. Un artículo según la reivindicación 1, en el cual el encogimiento de la película en la dirección transversal es de al menos un 5%.

3. Un artículo según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el cual el encogimiento de la película en la dirección transversal es de al menos un 6%.

4. Un artículo según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en las cuales el encogimiento de la película en la dirección de la máquina es de al menos un 5%.

5. Un artículo según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en las cuales el encogimiento de la película en la dirección de la máquina es de al menos un 6%.

6. Un artículo según la reivindicación 5, en el cual la capa o capas exteriores incluye un polímero caliente sellado.

7. Un artículo según la reivindicación 5 o la reivindicación 6, en el cual la capa base contiene una resina de hidrocarbono hidrogenada.

8. Un artículo según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el cual la película contiene una capa base que incluye un homopolímero de propileno, al menos una capa intermedia de poliolefino en la capa base y una capa exterior en la capa intermedia.

9. Un artículo según la reivindicación 8, en el cual la capa base y/o la capa intermedia contiene una resina de hidrocarbono hidrogenada.

10. Un artículo según la reivindicación 6 en el cual la capa de polímero caliente sellado está situada al lado del polietileno de alta densidad del artículo.

11. Un artículo según la reivindicación 6 en el cual está presente una segunda capa exterior caliente sellada.

12. Un artículo según la reivindicación 10 ó 11 en el cual un polímero caliente sellado es un polímero que contiene una cantidad importante de unidades derivadas del polipropileno.

13. Un artículo según cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el cual la película tiene un grosor de al menos 60 \mum hasta una cantidad no superior a los 120 \mum.