ES2269812T3 - Tapa de envase, metodo para la fabricacion de la misma y envase sellado con la tapa. - Google Patents

Abstract

Tapa (1) que puede termosellarse a la abertura de un envase (2) y despegarse cuando el envase se abre, que comprende una capa de material fibroso (6), una capa polimérica de barrera frente al oxígeno (7) y una capa polimérica de termosellado (8), caracterizada porque la capa de termosellado (8) comprende copolímero de etileno - acrilato de metilo (EMA), copolímero de etileno - acetato de vinilo (EVA) y cera de poliamida, y porque la capa de termosellado se adhiere directamente a la capa de barrera frente al oxígeno (7) que tiene un punto de fusión superior sin ningún aglutinante intermedio.

Description

Tapa de envase, método para la fabricación de la misma y envase sellado con la tapa.

Esta invención se refiere a una tapa que puede termosellarse a la abertura de un envase y despegarse cuando el envase se abre, que comprende una capa de material fibroso, una capa polimérica de barrera frente al oxígeno y una capa polimérica de termosellado. Además, la invención se refiere a un método para fabricar la tapa, a un método para fabricar un envase cerrado con la tapa y al envase sellado así obtenido.

Las tapas despegables termoselladas se utilizan en diferentes envases para consumo. Los envases típicos son envases de consumo y un solo uso que contienen productos alimenticios grasos, húmedos o líquidos. Los productos envasados incluyen leche, leche cuajada, yogur y otros productos diarios, zumos, agua, postres, grasas nutritivas tales como mantequilla y margarina, y alimentos preparados. Los productos secos, en polvo o particulados, tales como los medicamentos, se envasan de manera similar.

Una vasija o recipiente de envasado sellado con una tapa termosellada están hechos lo más frecuentemente de plástico, tal como polipropileno o poliestireno, vidrio o cartón recubierto con polímero, por ejemplo. El material de la tapa es aluminio, que, sin embargo, implica el problema de tener una tendencia a rasgarse cuando se abre el envase, y lo que es más, no se puede descomponer en los vertederos. El papel o el cartón recubierto con polímero se ha utilizado como un material opcional de la tapa que elimina estos problemas. Las capas poliméricas en la tapa han proporcionado resistencia mecánica adecuada, la junta estanca al oxígeno y al aroma requerida para el producto y facilidades para termosellar la tapa cuando el envase se cierra y para despegarla cuando el envase se abre finalmente.

Las tapas de envase recubiertas de polímero se han fabricado produciendo en primer lugar una película de poli(tereftalato de etileno) laminada con barniz de termosellado y después uniéndola a papel o cartón mediante pegado. Sin embargo, es poco práctico utilizar tal procedimiento de dos etapas que produce dicha película polimérica como un producto intermedio.

La memoria descriptiva de la patente WO 92/
04187 describe un procedimiento para fabricar una tapa de envase termosellada y despegable mediante la aplicación de las capas poliméricas que forman el recubrimiento polimérico sobre la parte superior de uno y otro en el papel en una etapa de coextrusión única. El recubrimiento consiste en una capa de aglutinante, una capa de barrera frente al oxígeno, una segunda capa de aglutinante y una capa de termosellado, colocándose las capas en este orden sobre el lado inferior del papel, que finalmente formará la superficie interior de la tapa. La memoria descriptiva menciona como materiales de la capa de barrera frente al oxígeno poli(tereftalato de etileno) (PET), polímero de etileno - alcohol vinílico (EVOH) y poliamida (PA). La capa de termosellado se define como una mezcla que contiene polietileno modificado con ácido metacrílico y etileno - acetato de vinilo que actúa como un componente de adhesión y copolímero de etileno - ácido metacrílico que actúa como un componente de desprendimiento. La memoria descriptiva de la patente FI 104 887 describe además una tapa de envase recubierta con polímero, en la que el problema del pandeo vinculado a la tapa de la memoria descriptiva de la patente WO 92/04187 se resuelve mezclando polímero cristalino y amorfo en la capa de barrera frente al oxígeno. La superficie de papel interna del recubrimiento de tres capas descrito en la referencia comprende una capa de barrera frente al oxígeno, una capa de aglutinante y una capa de termosellado, en este orden.

El fin de esta invención es proporcionar una tapa de envase hecha de papel o cartón recubierto con polímero que puede termosellarse y despegarse, que puede fabricarse mediante la coextrusión de las capas poliméricas en una única etapa y que permite la reducción del número de capas poliméricas en la parte superior de cada una. La invención se caracteriza porque la capa de termosellado contiene una mezcla de copolímero de etileno - acrilato de metilo (EMA), copolímero de etileno - acetato de vinilo (EVA) y cera de poliamida, y porque la capa de termosellado está adherida directamente a la capa de barrera frente al oxígeno que tiene un punto de fusión superior, sin ningún aglutinante intermedio.

Según la invención, ahora se ha encontrado sorprendentemente que dicho material polimérico en la capa de termosellado puede adherirse como tal mediante coextrusión a los polímeros de barrera frente al oxígeno utilizados más frecuentemente, es decir, poli(tereftalato de etileno), copolímero de etileno - alcohol vinílico o poliamida, pese a la gran diferencia entre los puntos de fusión de los polímeros. En consecuencia, no será necesario utilizar ninguna capa de aglutinante polimérico de la técnica anterior entre la capa de barrera frente al oxígeno y la capa de termosellado.

Se ha establecido que la mezcla de EMA, EVA y cera de poliamida según la invención proporciona un buen termosellado a materiales de diversos tipos, tales como plástico, papel o cartón recubierto o no recubierto con polímero y también vidrio.

Una realización particularmente preferida de la invención comprende un sello permanente de un vaso para beber, molde o caja de congelados de cartón recubierto con PET mediante una tapa de termosellado, habiendo sido problemático un sello de este tipo usando los materiales de termosellado de la técnica anterior.

El termosellado puede realizarse a temperaturas a las que la capa de barrera frente al oxígeno permanece intacta sin que se produzca fuga a través del termosellado, con lo que se correría el riesgo de deterioro de la conservación del producto. Se ha observado que el envase sellado resiste la congelación sin que la tapa se suelte ni se produzca la fuga del termosellado.

Sin limitar la invención, el EMA obviamente tiene la función en la mezcla de termosellado de permitir que la tapa se despegue. El EVA logra la adherencia de la capa de termosellado a la capa de barrera frente al oxígeno y la adherencia del sello a la superficie contraria de la tapa, desde la que puede quitarse la tapa. Los experimentos han demostrado que, si se excluyen EMA y también EVA, la tapa se vuelve inoperante, en otras palabras, es indispensable la presencia tanto de EMA como de EVA. La cera de poliamida es necesaria para la trabajabilidad de la mezcla, constituyendo la cera el 0,8% de la mezcla según las pruebas. Si se utiliza una cantidad más pequeña, la mezcla se adhiere a las herramientas y evita que se enrollen los materiales con los que se recubre. La cera de poliamida también contribuye a la facilidad de despegado de la tapa. La poliolefina se añade a la combinación como una carga menos cara. Según la invención, la proporción de cera de poliamida en la combinación polimérica de la capa de sello polimérico puede estar en el intervalo de desde el 0,8 hasta el 5%, la proporción de EVA en el intervalo de desde el 20 hasta el 50%, y la proporción de EMA en el intervalo de desde el 10 hasta el 30%. El resto de la combinación puede consistir en poliolefina, tal como polietileno o polipropileno.

El recubrimiento polimérico sobre la tapa de la invención preferiblemente puede consistir simplemente en un recubrimiento de doble capa que comprende dichas capas de barrera frente al oxígeno y de termosellado. Sin embargo, siempre que sea necesario, la barrera frente al oxígeno puede consistir en más capas, que son diferentes polímeros de barrera, tales como capas de EVOH y PA adheridas entre sí.

Con PET o PA como el material de la capa de barrera frente al oxígeno, el peso de la capa puede variar en el intervalo de 10 a 70 g/m^{2}, lo más preferiblemente en el intervalo de desde 20 hasta 40 g/m^{2}. Con EVOH como el material de envasado, el peso de la capa puede estar en el intervalo de desde 5 hasta 25 g/m^{2}, lo más preferiblemente de 10 a 20 g/m^{2}. La capa de termosellado, a su vez, puede tener un peso en el intervalo de desde 5 hasta 30 g/m^{2}, lo más preferiblemente de 10 a 20 g/m^{2}.

Según la invención, la capa de material fibroso puede consistir en papel, que tiene un peso de desde 30 hasta 120 g/m^{2}, preferiblemente de 40 a 80 g/m^{2}, o cartón, que tiene un peso de 130 a 600 g/m^{2}, preferiblemente de 220 a 300 g/m^{2}. Una tapa a base de papel es adecuada para sellar un vaso o copa relativamente pequeños, mientras que una tapa a base de cartón es especialmente adecuada como la tapa interna de un envase similar a una caja.

El método según la invención para fabricar la tapa descrita anteriormente que puede termosellarse y despegarse se caracteriza por recubrir el material fibroso mediante coextrusión en una única etapa adhiriéndose dos capas poliméricas a las fibras y entre sí, formando una de dichas capas la capa de barrera frente al oxígeno y formando la otra la capa de termosellado, lo que permite el despegado de la tapa, conteniendo esta última una combinación de EMA y EVA y cera de poliamida. Las capas poliméricas pueden extruirse como películas continuas en una banda de material fibroso, y las tapas separadas se forman posteriormente cortando o perforando la banda.

El método según la invención para fabricar un envase sellado comprende sustancialmente termosellar una tapa en la abertura del envase, comprendiendo la tapa una capa de material fibroso, una capa polimérica de barrera frente al oxígeno y una capa de termosellado adherida directamente a la capa de barrera frente al oxígeno sin aglutinante intermedio, conteniendo la capa de termosellado EMA y EVA y también cera de poliamida, y permitiendo que la tapa se despegue cuando el envase se abre. La temperatura de termosellado puede variar dentro del intervalo de desde 150 hasta 190ºC. A estas temperaturas, el termosellado no produce agujeros en la capa de barrera frente al oxígeno hecha de PET, EVOH o PA y que tiene puntos de fusión superiores a 160ºC.

El envase sellado de la invención se caracteriza por comprender un recipiente, un producto envasado contenido en el recipiente, y una tapa termosellada a la abertura del recipiente, estando hecha la tapa de una capa de material fibroso, una capa subyacente polimérica de barrera frente al oxígeno y una capa de termosellado que forma la superficie interior de la tapa y adherida directamente a la capa de barrera frente al oxígeno sin ningún aglutinante intermedio, conteniendo la capa de termosellado una combinación de EMA y EVA y también cera de poliamida, lo que permite que la tapa se despegue cuando el envase se abre. En los envases para alimentos de la invención, tales como envases para bebidas, productos diarios, grasas nutritivas o alimentos preparados, el recipiente normalmente es una caja o copa hechos de plástico o cartón recubierto con polímero en el interior y/o el exterior. En los envases similares a una caja, y también en los envases que tienen un recipiente de envasado hecho de vidrio, la tapa termosellada normalmente es una tapa interna despegable dentro de la cubierta externa fijada mediante sujeción de atornillado o a presión.

La invención se explica a continuación en más detalle con referencia en primer lugar a los dibujos adjuntos, en los que

la figura 1 muestra un vaso para beber con una tapa según la invención,

la figura 2 ilustra la abertura del vaso de la figura en sección transversal en una escala mayor, que muestra la junta de termosellado entre la abertura y la tapa,

las figuras 3 y 4 muestran las estructuras de las capas de la tapa en dos combinaciones de material diferentes, y

la figura 5 muestra la coextrusión y la adherencia de las capas poliméricas a la banda de material fibroso en el procedimiento de fabricación de la tapa.

La figura 1 ejemplifica un envase de producto de la invención, que está formado de un vaso para beber 2 equipado con una tapa 1. El contenido 3 de un envase de este tipo normalmente es agua, zumo, leche o un producto diario, tal como yogur. La tapa 1 mostrada en la figura 2 está termosellada herméticamente a la pestaña de borde 4 del vaso 2, que comprende una solapa 5, de la que puede tirarse con el fin de quitar la tapa y abrir el envase.

Las figuras 3 y 4 ejemplifican la estructura de tres capas 6-8 de la tapa mostrada en la figura 2. La tapa comprende una tapa de papel 6, que tiene un peso de por ejemplo 40-80 g/m^{2} y que forma la superficie exterior de la tapa 1. En la figura 3, el recubrimiento polimérico interior de la tapa consiste en una capa de PET 7, que tiene un peso por ejemplo en el intervalo de desde 20 hasta 40 g/m^{2}, y una capa de termosellado 8, que forma la superficie interior de la tapa 1 sobre el envase y cuyo peso está, por ejemplo, en el intervalo de desde 10 - 20 g/m^{2}. La capa de termosellado 8 del ejemplo puede contener, por ejemplo, al menos cera de poliamida, aproximadamente el 20% de EMA, aproximadamente el 40% de EVA, siendo el resto poliolefina. Un material adecuado de la capa de termosellado 8 es el producto Mormelt 84 comercializado por Rohm & Haas, que tiene una densidad de 0,955 g/cm^{2}, un punto de fusión de 74ºC y un índice de fusión de 45 a 55 g/10 min.

La combinación de capas de la tapa 1 en la figura 4 difiere de la de la figura 3 únicamente en que el material de la capa de barrera frente al oxígeno 7 es EVOH en lugar de PET, que tiene un peso de la capa de por ejemplo 10 hasta 20 g/m^{2}.

Además de vasos o copas de plástico o cartón recubierto, los materiales de la tapa mostrada en las figuras 3 y 4 son adecuados también para envases similares a una caja hechos de plástico o cartón, especialmente como una tapa despegable interior del envase o como tapas interiores extraíbles de manera similar para envases de recipientes de vidrio. En lugar del papel 6, preferiblemente se utiliza cartón que tiene por ejemplo un peso en el intervalo de desde 220 hasta 300 g/m^{2} en las tapas interiores de las capas.

Tal como se muestra en la figura 5, el material de la tapa se fabrica en un proceso continuo, en el que la capa polimérica de barrera frente al oxígeno 7 y la capa polimérica de termosellado 8 se coextruyen en una banda móvil continua de papel o cartón 6. La banda 6 se somete a un tratamiento de corona 9 preliminar. Las capas poliméricas 7, 8 se unen en una extrusora 10 y se guían desde el extremo de la boquilla 11 como una película uniforme 12 hasta una línea de contacto entre los rodillos 13, 14 que giran junto con la banda de papel o cartón 6, presionando los rodillos a las capas juntas mientras que las bandas se mantienen en movimiento. Por tanto, el proceso da lugar al material de la tapa como una banda continua 15, a partir del cual se extraen las tapas de los envases individuales cortando o perforando.

Ejemplo 1

Se aplicó una capa de PET que tenía un peso de 20 g/m^{2} a papel de envolver que tenía un peso de 90 g/m^{2}, y más arriba una capa de termosellado (Mormelt 804) que tenía un peso de 15 g/m^{2}. Se cortó un trozo del papel recubierto por polímero así obtenido para formar la tapa de una caja para alimentos hecha de poliestireno. La tapa se fijó a la abertura de la caja mediante termosellado durante 2 segundos a una temperatura de sellado de 175ºC. Se logró un sello hermético entre el poliestireno y la capa de termosellado de Mormelt, y para abrir la caja, la tapa se podía extraer en estado intacto de la abertura de la caja.

La prueba se repitió con el mismo resultado, utilizando cajas de envasado hechas de polietileno y polipropileno.

Ejemplo 2

Se cortó un trozo del papel de envolver recubierto de polímero obtenido en el ejemplo 1 y el trozo se termoselló para formar la tapa en la abertura de un recipiente de vidrio. El periodo de termosellado fue de 2 segundos y la temperatura de 175ºC. Durante el sellado, la capa de Mormelt de la tapa se adhirió herméticamente a la superficie de vidrio de la abertura del recipiente, y para abrir el recipiente, la tapa se podía extraer intacta de la abertura del recipiente.

Ejemplo 3

Se recubrió un cartón de envasado que tenía un peso de 255 g/m^{2} con una capa de PET que tenía un peso de 40 g/m^{2}, y se realizó una caja para grasa nutritiva a partir de este cartón de envasado mediante incisión, con la capa de PET como superficie interior de la caja. El mismo cartón de envasado también se recubrió aplicando, mediante coextrusión, una capa de PET que tenía un peso de 20 g/m^{2}, con una capa de termosellado más externa (Mormelt 804) que tenía un peso de 15 g/m^{2}. Se cortó un trozo de este cartón recubierto de doble capa y se termoselló para formar la tapa en la abertura de la caja para grasa nutritiva, con un periodo de sellado de 2 segundos y a una temperatura de 175ºC. Durante el sellado, la capa de termosellado de Mormelt se adhirió herméticamente al recubrimiento de PET en la solapa del borde de la caja, y para abrir la capa, la tapa se podía extraer intacta de la abertura de la caja.

La prueba se repitió con el mismo resultado en una caja hecha de un cartón de envasado no recubierto.

Es obvio para los expertos en la técnica que las aplicaciones de la invención no se limitan a los ejemplos anteriores, sino que pueden variar dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.

Claims (17)

1. Tapa (1) que puede termosellarse a la abertura de un envase (2) y despegarse cuando el envase se abre, que comprende una capa de material fibroso (6), una capa polimérica de barrera frente al oxígeno (7) y una capa polimérica de termosellado (8), caracterizada porque la capa de termosellado (8) comprende copolímero de etileno - acrilato de metilo (EMA), copolímero de etileno - acetato de vinilo (EVA) y cera de poliamida, y porque la capa de termosellado se adhiere directamente a la capa de barrera frente al oxígeno (7) que tiene un punto de fusión superior sin ningún aglutinante intermedio.

2. Tapa según la reivindicación 1, caracterizada porque el recubrimiento polimérico sobre el material fibroso (6) consiste simplemente en dicha barrera frente al oxígeno y las capas de termosellado (7, 8).

3. Tapa según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque el polímero en la capa de barrera frente al oxígeno (7) es poli(tereftalato de etileno) (PET), copolímero de etileno - alcohol vinílico (EVOH) y/o poliamida (PA).

4. Tapa según la reivindicación 3, caracterizada porque la capa de barrera frente al oxígeno de PET o PA tiene un peso en el intervalo de desde 10 hasta 70 g/m^{2}, preferiblemente desde 20 hasta 40 g/m^{2}.

5. Tapa según la reivindicación 3, caracterizada porque la capa de barrera frente al oxígeno de EVOH tiene un peso en el intervalo de desde 5 hasta 25 g/m^{2}, preferiblemente desde 10 hasta 20 g/m^{2}.

6. Tapa según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la capa de termosellado (8) tiene un peso en el intervalo de desde 5 hasta 30 g/m^{2}, preferiblemente desde 10 hasta 20 g/m^{2}.

7. Tapa según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la capa de material fibroso (6) está hecha de papel que tiene un peso en el intervalo de desde 30 hasta 120 g/m^{2}, preferiblemente desde 40 hasta 80 g/m^{2}.

8. Tapa según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque la capa de material fibroso está hecha de cartón que tiene un peso en el intervalo de desde 130 hasta 600 g/m^{2}, preferiblemente desde 220 hasta 300 g/m^{2}.

9. Método para fabricar una tapa (1) fijable mediante termosellado como se define en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el material fibroso (6) se recubre mediante coextrusión en una única etapa con dos capas poliméricas (7, 8) adhiriéndose a las fibras y entre sí, formando una de dichas capas la capa de barrera frente al oxígeno (7) y formando la otra la capa de termosellado (8) permitiendo que la tapa se despegue, conteniendo esta última una combinación de copolímero de etileno - acrilato de metilo (EMA), copolímero de etileno - acetato de vinilo (EVA) y cera de poliamida.

10. Método según la reivindicación 9, caracterizado porque las capas poliméricas (7, 8) se extruyen como películas continuas en una banda móvil de material fibroso (6) y porque las tapas diferenciadas (1) se separan de la banda (15) así obtenida cortando o perforando.

11. Método para fabricar un envase sellado, caracterizado porque una tapa (1) se termosella a la abertura del envase (2), comprendiendo la tapa una capa de material fibroso (6), una capa polimérica de barrera frente al oxígeno (7) y una capa de termosellado (8) adherida directamente a la capa de barrera frente al oxígeno sin aglutinante intermedio, conteniendo la capa de termosellado una combinación de copolímero de etileno - acrilato de metilo (EMA), copolímero de etileno - acetato de vinilo (EVA) y cera de poliamida, y permitiendo que la tapa se despegue cuando el envase se abre.

12. Método según la reivindicación 11, caracterizada porque la temperatura de termosellado está en el intervalo de desde 150 hasta 190ºC.

13. Envase sellado fabricado con el método según la reivindicación 11 ó 12, caracterizado porque el envase comprende un recipiente, un producto envasado (3) contenido en el recipiente (2), y una tapa (1) termosellada a la abertura del recipiente, estando hecha la tapa de una capa de material fibroso, una capa subyacente polimérica de barrera frente al oxígeno (7), y una capa de termosellado (8) que forma la superficie interior de la tapa y adherida directamente a la capa de barrera frente al oxígeno sin ningún aglutinante intermedio, conteniendo la capa de termosellado copolímero de etileno - acrilato de metilo (EMA), copolímero de etileno - acetato de vinilo (EVA) y cera de poliamida, y permitiendo que la tapa se despegue cuando el envase se abre.

14. Envase según la reivindicación 13, caracterizado porque el recipiente es una caja, vaso o copa de cartón recubierto con polímero en el interior y/o el exterior.

15. Envase según la reivindicación 13, caracterizado porque el recipiente es una caja, vaso o copa de plástico.

16. Envase según la reivindicación 13, caracterizado porque el recipiente está hecho de vidrio.

17. Envase según cualquiera de las reivindicaciones 13 a 16, caracterizado por ser un envase sellado para alimentos.