ES2272282T3

ES2272282T3 - Utilizacion de una pelicula multicapa en una maquina de alta velocidad para la formacion de bolsas, para su cierre estanco y llenado y metodo operativo.

Info

Publication number: ES2272282T3
Application number: ES00929169T
Authority: ES
Inventors: Yves Quintin; Roland Basque; Andre Pitre
Original assignee: Glopak Inc
Current assignee: Glopak Inc
Priority date: 1999-05-14
Filing date: 2000-05-12
Publication date: 2007-05-01
Anticipated expiration: 2020-05-12
Also published as: CA2370251C; AU775405B2; AU4738000A; DE60030557T2; CA2271973C; IE990948A1; DE60030557D1; EP1181153B1; EP1181153A1; CA2271973A1; US6631605B1; ATE338634T1; CA2370251A1

Abstract

Utilización de una película multi-capa en la máquina para la formación, llenado y cierre estanco de bolsas a alta velocidad, que comprende medios para retirar la película de capas múltiples de un rollo de la película pasándola a un conformador de bolsas para formar un tubo de película de material plástico que tiene un borde de película vertical solapado, un dispositivo vertical de cierre estanco que tiene un cabezal de estanqueización para la fusión térmica de dicho borde de película vertical solapado para formar un cierre estanco vertical, un tubo de llenado que se extiende hacia adentro de dicho tubo de película de material plástico para inyectar un producto líquido de consumo en un lugar de llenado de dicho tubo de película de material plástico, una mandíbula de estanqueización horizontal que tiene un elemento de estanqueización térmica de tipo eléctrico para efectuar un cierre estanco horizontal sobre dicho tubo de plástico, y separado por debajo de dicho lugar de llenado y para cortarsimultáneamente dicho tubo para formar un cierre estanco horizontal superior para la bolsa llena y un cierre estanco horizontal inferior para la bolsa a llenar; de manera que la película de capas múltiples comprende una capa de cierre estanco interna, una capa externa y un núcleo abrazado en sándwich entre ellas; comprendiendo dicha capa de cierre estanco interna de 40 a 100 por ciento en peso de un copolímero de etileno/alfa-olefina con una densidad comprendida entre 0, 902 y 0, 912 g/cm3, y de 0 a 60 por ciento en peso de una poliolefina o una mezcla como mínimo de, 2 poliolefinas, comprendiendo dicha capa exterior una poliolefina o una mezcla de un mínimo de 2 poliolefinas, comprendiendo dicho núcleo una mezcla de 20 a 90 por ciento en peso de un polipropileno, copolímero o terpolímero y de 10 a 80 por ciento en peso de una poliolefina o una mezcla de un mínimo de 2 poliolefinas, teniendo dicha estructura laminar multi-capa un grosor comprendido dentro de una gama de 50 a 70 micras (2, 0-2, 75 mil); para la producción de bolsas que contienen líquidos de consumo en las que el cierre estanco horizontal se encuentra sustancialmente libre de zonas adelgazadas.

Description

Utilización de una película multicapa en una máquina de alta velocidad para la formación de bolsas, para su cierre estanco y llenado y método operativo.

Sector técnico que pertenece a la invención

La presente invención se refiere a la utilización de una película multicapa en una máquina de alta velocidad para la formación de bolsas, y para su llenado y cierre estanco, haciendo referencia además a un método operativo que utiliza una estructura de película de capas múltiples que se puede utilizar para el envasado de productos líquidos de consumo, tales como, productos de leche fluidos, leche fluida, nata, yogur, jugos de frutas, agua, en bolsas de material plástico flexible.

Antecedentes de la invención

Tradicionalmente, en América del Norte, la película utilizada para el envasado de leche líquida o similar en bolsas de material plástico flexible consiste en una película monocapa de polietileno de 76 micras (3 mil).

No obstante, esta película estándar tiene algunas desventajas que deben ser superadas. Por ejemplo, la operación de envasado requiere una cierta cantidad de energía eléctrica para la operación de cierre estanco por medios térmicos, debido al grosor de la película. Para generar este calor, se facilita energía eléctrica. Es deseable desarrollar un procedimiento que pueda reducir el consumo de energía a efectos de hacer el funcionamiento lo más económico posible. Otro problema que aparece con la operación de cierre estanco es que una parte de los aparatos utilizados, tales como los elementos de estanqueización en sí mismos, y las partes de goma y de teflón asociadas con las garras de estanqueización tienen una vida útil relativamente corta, requiriendo frecuentes cambios e incrementando nuevamente el coste de la fabricación de las bolsas para contener leche.

Otro problema adicional que resulta del envasado de líquidos con una película de polietileno monocapa es la cantidad de desperdicio y tiempo muerto de la máquina debido a cambios del rollo de película y a las roturas de la estanqueización. El envasado de leche o de otros líquidos con polietileno monocapa comporta también la utilización de una ventana estrecha de estanqueización que hace la operación algo difícil. Finalmente, los cierres estancos obtenidos con este tipo de bolsas de lámina o película muestran frecuentemente debilidad que provoca fugas de líquido.

Las bolsas de película de polímero realizadas a partir de una estructura laminar de polietileno y utilizadas para el envasado de materiales fluidos, tales como leche, son conocidas y se describen ejemplos de las mismas en las Patentes USA 5 288 531; 5 360 648; 5 364 486 y 5 508 051, todas las cuales han sido concedidas a Dow Chemical Company.

La Patente US 5 972 443 da a conocer una película de capas múltiples que comprende una capa de polietileno de alta densidad (HDPE) como capa de rigidez y una capa de un copolímero de etileno/C_{4}-C_{10} \alpha-olefinas, y a la que se hace también referencia como resina metaloceno. Una importante desventaja con el HDPE es que si bien tiene una elevada densidad, por los estándares de esta industria, su rigidez es tal que se tiene que utilizar una gran cantidad de la misma para conseguir un nivel aceptable.

La Patente US 5 849 127 describe una película de capas múltiples que comprende como mínimo tres capas, es decir, una primera capa realizada a base de una resina metaloceno (o copolímero de etileno/\alpha-olefinas); una segunda capa realizada mediante una poliolefina; y una tercera capa realizada en una segunda resina metaloceno, siendo la segunda capa químicamente diferente con respecto a la primera y tercera capas, y estando abrazada en forma de sándwich entre aquéllas.

El documento WO 9414609 describe una película coextrusionada de capas múltiples que comprende dos capas externas de una resina metaloceno (a la que se hace referencia como polietileno lineal de baja densidad) y una capa intermedia de una mezcla de polietileno lineal de baja densidad y una poliolefina seleccionada del grupo que consiste en homopolímeros de propileno, copolímeros de propileno y etileno, y mezclas de los mismos.

Por lo tanto sería altamente deseable desarrollar una película de capas múltiples que comprende una capa de refuerzo o rigidez que tiene características mejoradas. Por ejemplo, si el material de la capa de refuerzo tuviera baja densidad combinada con alta rigidez, esto permitiría un mayor rendimiento que un HDPE para una determinada exigencia de rigidez.

Características de la invención

Una característica de la presente invención es dar a conocer la utilización de una estructura laminar coextrusionada de capas múltiples, delgada, que supera alguna o todas las desventajas de la técnica anterior, y que se incorpora en una máquina para la formación de bolsas, así como para su llenado y cierre estanco a efectos de mejorar su método operativo y su producción.

Otra característica de la presente invención consiste en dar a conocer la utilización de bolsas que contienen líquidos que muestran características deseables en comparación con las bolsas de la técnica anterior. Estas bolsas están realizadas en una estructura laminar de capas múltiples de acuerdo con la utilización de la invención, que mejora la resistencia horizontal del cierre estanco, muestra un menor adelgazamiento horizontal del cierre estanco, y minimiza los desperdicios posteriores al consumo. Las bolsas tienen por lo tanto una mayor rigidez, posibilitando el vertido de líquido y mostrando una mejora sustancial en el comportamiento a la prueba de caída así como en la resistencia al punzonado.

Otra característica de la invención consiste en dar a conocer la utilización de una estructura laminar de capas múltiples que hace posible reducir el material utilizado, en comparación con los elementos laminares de la técnica anterior, proporcionando por lo tanto un mayor rendimiento.

Otra característica de la presente invención consiste en dar a conocer la utilización de una estructura laminar de capas múltiples para el envasado de líquidos que se puede estanqueizar con una temperatura de inicio de estanqueización mucho más baja y que tiene una mayor resistencia a la tracción en la dirección máquina.

Otra característica de la presente invención consiste en dar a conocer la utilización de una estructura laminar de capas múltiples para el envasado de líquidos en bolsas, que asegura la reducción de la energía eléctrica requerida para el cierre estanco debido a la menor temperatura de inicio de calentamiento y menor masa a estanqueizar.

Otra característica de la presente invención consiste en dar a conocer la utilización de una estructura laminar de capas múltiples para envasado en bolsas, de productos líquidos de consumo, que utiliza una temperatura de estanqueización más reducida y por lo tanto mejora la vida útil de las garras de cierre estanco, tales como la goma, y cabezales de estanqueización eléctricos, y que además tiene como resultado una reducción general de la energía utilizada.

Otra característica de la presente invención consiste en dar a conocer la utilización de una estructura laminar de capas múltiples para el envasado de líquidos en el que la estanqueización es más fácil de llevar a cabo debido a una gama de estanqueización más amplia, y se hace posible un incremento de la velocidad como resultado de un ciclo de estanqueización más rápido.

De acuerdo con otra característica de la presente invención, se da a conocer la utilización de una película de capas múltiples en una máquina de formación de bolsas, llenado y estanqueización de gran velocidad, y su método operativo, y utilizando cabezales de estanqueización que funcionan a temperaturas más bajas debido a una reducción del grosor de la película en comparación con las monocapas de polietileno de 76 \mum (3 mil), resultando por lo tanto en ahorro de energía eléctrica y de manera que la película delgada permite que la máquina obtenga un rendimiento sustancialmente más elevado con un rollo de película de sustancialmente de las mismas dimensiones que con la película de 76 \mum
(3 mil).

De acuerdo con las características mencionadas, en un aspecto amplio de la invención, ésta da a conocer la utilización de una estructura de capas múltiples para el envasado de líquidos de consumo en bolsas flexibles, comprendiendo una capa de estanqueización interna, una capa externa, y un núcleo formado por una o varias capas abrazadas en forma de sándwich entre dicha capa de estanqueidad y dicha capa externa, de manera que la capa de estanqueización comprende de 40% a 100% en peso de un copolímero de polietileno/\alpha-olefinas, conocido también como resina metaloceno, con una densidad comprendida entre 0,902 y 0,912, y 0 a 60% en peso de una poliolefina, preferentemente un polietileno de baja densidad, o una mezcla de un mínimo de dos poliolefinas, preferentemente polietileno de baja densidad, y polietileno lineal de baja densidad, comprendiendo la capa externa una poliolefina, preferentemente polietileno de baja densidad, o una mezcla de un mínimo de dos poliolefinas, preferentemente polietileno de baja densidad, polietileno lineal de baja densidad o polietileno lineal de muy baja densidad, comprendiendo el núcleo como mínimo una capa realizada a base de una mezcla de 20 a 90% en peso de un homopolímero, copolímero o terpolímero de polipropileno, y 10 a 80% en peso de una poliolefina, preferentemente polietileno de baja densidad, o una mezcla como mínimo de dos poliolefinas preferentemente polietileno de baja densidad y polietileno lineal de baja densidad, teniendo dicha estructura de capas múltiples un grosor comprendido entre 50 y 70 \mum (2,0-2,75 mil).

La utilización de un homopolímero, copolímero o terpolímero de polipropileno en el núcleo (o capa de refuerzo) es particularmente ventajosa por varias razones. Tiene un punto de fusión superior al HDPE, por lo que permite una mayor resistencia viscosa durante el proceso de estanqueización porque el polipropileno solidifica a una temperatura más alta. También tiene una rigidez significativamente más elevada y una densidad más reducida que las del HDPE. Como resultado, como dado que la densidad es más baja,el estiramiento es superior.

De acuerdo con otro aspecto adicional de la presente invención, la película de capas múltiples es utilizada en una máquina de fabricación de bolsas, así como llenado y cierre estanco de las mismas, de gran velocidad, que comprende medios para recoger una película de capas múltiples de un rollo de película pasándola a un conformador de bolsas para formar un tubo de lámina de plástico que tiene un borde laminar vertical de solapamiento. Se dispone un dispositivo de cierre estanco vertical que tiene un cabezal de estanqueización para la fusión térmica del borde laminar vertical de solape para formar un cierre estanco vertical. Un tubo de llenado se extiende hacia adentro del tubo de lámina de material plástico para inyectar un producto líquido de consumo en un lugar de llenado del tubo de lámina de plástico. Una mandíbula de cierre estanco horizontal, que tiene un elemento de cierre estanco de tipo térmico eléctrico, queda dispuesto para efectuar un cierre estanco horizontal sobre el tubo de lámina de plástico y separado por debajo de la estación de llenado y para cortar simultáneamente el tubo para formar un cierre estanco horizontal para la bolsa llena y un cierre estanco horizontal para la bolsa que se debe llenar. La película de capas múltiples tiene una capa de cierre estanco interna, una capa externa y un núcleo abrazado en sándwich entre aquéllas. Las características de esta película se han descrito anteriormente. Los cierres estancos horizontal y vertical tienen una resistencia mejorada del cierre estanco de 30% a 50% en comparación con la película monocapa de polietileno de 76 \mum (3 mil) y una reducción de 10ºC a 15ºC en la temperatura de inicio de la estanqueización, una resistencia a la tracción en dirección máquina mejorada de 25% a 40% y una mejora de 30% a 50% en la resistencia al punzonado, reduciendo simultáneamente el tiempo del ciclo de cierre estanco e incrementando la producción de la máquina.

De acuerdo con otro aspecto amplio de la presente invención, se ha dado a conocer un método para la formación, llenado y cierre estanco de una bolsa con un líquido de consumo a elevada velocidad. El método comprende las etapas de disponer, en forma de rollo, una lámina multicapa que tiene una capa de cierre estanco interna, una capa externa y un núcleo abrazado en forma de sándwich entre aquéllas, tal como se ha descrito anteriormente. La hoja laminar es recogida por medios de tracción sobre un dispositivo conformador de bolsas para formar un tubo de láminas de plástico que tiene un borde laminar vertical de solape. El borde laminar vertical solapado es cerrado de forma estanca por un dispositivo de cierre estanco vertical formando un cierre estanco vertical. Se forma un cierre estanco horizontal a través del tubo de lámina de plástico por medio de una mandíbula de cierre estanco horizontal, dispuesta en un lugar predeterminado por debajo del dispositivo de cierre vertical. Simultáneamente con la realización del cierre estanco horizontal, la mandíbula de cierre estanco horizontal corta el tubo y forma un cierre estanco horizontal superior para una bolsa laminar llena y un cierre estanco horizontal inferior para una bolsa que ya ha sido formada y llenada. Los cierres horizontal y vertical tienen una resistencia mejorada de estanqueidad de 30% a 50% en comparación con una película monocapa de polietileno de 76 \mum (3 mil) y una reducción de 10ºC a 15ºC en la temperatura de inicio de cierre estanco, así como una resistencia a la tracción en dirección máquina mejorada en 25 a 40%, reduciendo simultáneamente el tiempo del ciclo de cierre estanco. Un producto de consumo líquido es alimentado de manera continua hacia adentro del tubo de lámina de plástico por debajo del dispositivo de cierre estanco vertical y por encima de la mandíbula de cierre estanco horizontal en la localización de llenado.

Breve descripción de los dibujos

Las realizaciones preferentes de la presente invención se describirán a continuación haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales:

La figura 1 es una vista esquemática, que muestra los componentes más importantes de la máquina de formación de bolsas, cierre estanco y llenado de las mismas, de alta velocidad, utilizada en la presente invención;

la figura 2a es una vista parcial, a mayor escala, y parcialmente seccionada que muestra las mandíbulas de cierre estanco horizontales de una máquina de la técnica anterior y el defecto de adelgazamiento del cierre estanco que tiene lugar cuando se utiliza una película convencional mono-capa de polietileno de 76 \mum (3mil);

la figura 2b es una vista, en sección, a mayor escala, del cierre estanco horizontal de la bolsa mostrada en la figura 2a que ilustra mejor el adelgazamiento del cierre de estanqueización;

la figura 3 es una vista, en sección, que muestra la película de capas múltiples utilizada en la presente invención, que comprende 3 capas; y

la figura 4 es una vista, en sección parcial, a mayor escala, con las piezas demostradas, que muestra el cierre estanco horizontal formado en una bolsa y utilizando una película de tres capas utilizada en la presente invención y en la que se ha eliminado el adelgazamiento de la película.

Descripción de realizaciones preferentes

En la presente solicitud, el término "poliolefina" se refiere a cualquier olefina polimerizada que puede ser lineal, ramificada, cíclica, aromática, alifática, sustituida o no sustituida.

Además, la expresión "etileno/\alpha-olefina" se refiere a materiales heterogéneos, tales como polietileno lineal de baja densidad (LLDPE) y polietileno de densidad muy baja y ultra baja (VLDPE y (ULDPE); y polímeros homogéneos, tales como polímeros catalizados por metaloceno. Estos materiales son bien conocidos para cualquier experto ordinario en la técnica y comprenden copolímeros de etileno con uno o varios comonómeros seleccionados entre C_{4},-C_{10}
\alpha-olefinas, tales como 1-buteno, 1-hexeno, 1-octeno, en los que las moléculas de los copolímeros comprenden cadenas largas con un número relativamente reducido de cadenas laterales ramificadas o estructuras reticuladas. Esta estructura molecular se tiene que comparar con los polietietilenos convencionales de baja o media densidad que están más ramificados que sus oponentes respectivos. Son ejemplos de copolímeros de etileno/\alpha-olefina comerciales apropiados Exact^{TM} y Exceed^{TM} (Exxon), Tafiner^{TM} (Mitsui Petrochemical) y Affinity^{TM} (Dow Chemicals).

Haciendo referencia, a continuación, a los dibujos y más particularmente a la figura 1, se han mostrado de manera general con el numeral 10 componentes básicos de una máquina de fabricación de bolsas, llenado y cierre estanco de las mismas, de alta velocidad, construida para su utilización de acuerdo con la presente invención. Estas piezas componentes básicas se han mostrado solamente de forma esquemática y son bien conocidas en esta técnica. La mejora de la máquina tiene lugar, básicamente, en las características operativas en el dispositivo de estanqueización vertical y en las características de las mandíbulas de cierre estanco horizontales, tal como se describirá más adelante. Los dispositivos de cierre estanco son controlados de manera que funcionen con una nueva película de capas múltiples para incrementar la producción de la máquina y proporcionar bolsas llenas que tienen una resistencia mejorada, y en las que los cierres estancos se han mejorado notablemente con respecto a los de la técnica conocida, resultando, de este modo, en una máquina que puede producir un número mayor de bolsas llenas, puede conseguir una reducción significativa de los desperdicios y tiempos muertos en comparación con máquinas de la técnica anterior, utilizando película de polietileno mono-capa de 76 \mum (3 mil). Tal como se ha mostrado, la máquina de fabricación de bolsas, llenado y cierre estanco de las mismas, de alta velocidad, comprende un rollo de película (11) dotado de una película multicapa (12) que es guiada mediante rodillos de guía y rodillos tensores (13) a un extremo superior de un dispositivo de formación de bolsas (14), en el que la película de material plástico es guiada y plegada formando un tubo de película de material plástico (15) que tiene un borde (16) de la película vertical solapado. Un tubo de llenado (17) se prolonga dentro del dispositivo formado de bolsas (14) y del tubo (15), y tiene un extremo (17') de descarga de líquido dispuesto en un lugar de llenado (18).

Un dispositivo vertical de cierre estanco (19) tiene un cabezal de estanqueización (20) dotado de un elemento de calentamiento (21), y un elemento de soporte (22) está dispuesto verticalmente alineado por detrás del borde (16) de la película vertical solapado. Se forma un cierre estanco vertical al fundir el borde solapado (16) a lo largo del tubo de base (15), por encima del lugar de llenado (18) Un conjunto (23) de garra de cierre estanco horizontal está dispuesto con separación en una distancia predeterminada, por debajo del lugar de llenado (18) a efectos de formar un cierre estanco horizontal a través del tubo (18) y, al mismo tiempo, para cortar el tubo, para formar una bolsa (24) dotada de cierre estanco llena de un líquido consumible (25) en su interior. La bolsa es liberada, a continuación, a medios transportadores de descarga (26).

El conjunto de garra (23) de cierre estanco horizontal está formado por un cabezal de estanqueización (27) dotado de un elemento de alambre (28) de cierre estanco por impulsos eléctricos para el corte del tubo de película y también para formar el cierre estanco horizontal superior (29) para la bolsa (24), y un cierre horizontal inferior (30) para la siguiente bolsa formada, que se ha mostrado con el numeral de referencia (24'). El conjunto de garra de cierre estanco horizontal (23) tiene también un elemento de refuerzo (31) que está dispuesto en forma de base (32) de goma o de Teflón^{TM} que sirve como refuerzo para el elemento de alambre (27) de cierre estanco por impulsos eléctricos. Oportunamente, se hace necesario cambiar dicha base y el elemento de alambre por su desgaste. Al funcionar a una temperatura más baja, 10ºC - 15ºC más baja que en la técnica anterior que se ha explicado anteriormente, estos elementos tienen un ciclo de vida más prolongado y se producen menos paros de máquina. El conjunto de mandíbula (23) puede entrar y salir al unísono para formar el cierre estanco, o bien el elemento de soporte (31) puede ser estacionario y puede estar dispuesto cerca de la película, moviéndose el cabezal de estanqueización (26) solamente en sentido de entrada y salida. Se puede prever la disposición de otros conjuntos de estanqueización, siempre que puedan conseguir los mismos resultados. La hoja laminar (12) es estirada, en movimiento continuo, por un par de rodillos (33) de manera bien conocida en esta técnica. Hasta el momento, se han descrito las partes componentes básicas de una máquina bien conocida para la fabricación de bolsas y su cierre estanco y llenado, tal como la máquina Thimonnier M3200^{TM} o Prepak IS-7^{TM}.

La presente invención consiste en la utilización de una nueva estructura laminar de capas múltiples en combinación con la máquina para aumentar el rendimiento de la máquina. Este incremento se consigue controlando la temperatura de los conjuntos de estanqueización (19) y (23), de manera que funcionan a temperaturas inferiores a las de las máquinas conocidas hasta el momento. Los rodillos de tracción (33) son accionados, también, a velocidades más elevadas, de manera que incrementan la producción de la máquina mientras producen cierres estancos horizontales que son superiores a los de las máquinas de la técnica anterior que se han mencionado, resultando, también, una producción que tiene menores desperdicios después del consumo y que permite que la máquina funcione con menores pérdidas de tiempo que las anteriormente provocadas por defectos de funcionamiento o por el cambio del rollo de material plástico laminar.

En particular, la máquina de fabricación de bolsas, cierre, y llenado de las mismas, de alta velocidad, que se ha descrito anteriormente, se utiliza para la producción de bolsas para leche y estas máquinas utilizan, convencionalmente, película de polietileno mono-capa de 76 \mum (3 mil) que, hasta el momento, ha sido el mejor producto laminar disponible para esta utilización. Las figuras 2a y 2b muestran uno de los problemas más graves que se han presentado en esas máquinas en la producción de dichas bolsas y, en especial, en la formación del adelgazamiento del cierre estanco. Tal como se ha mostrado en la figura 2a, la bolsa (24) acaba de ser formada con el cierre estanco horizontal (29) cortado y la bolsa llena (24) es descargada por influencia de su propio peso. Al formar el cierre estanco, el peso del líquido (25) dentro de la bolsa (24) ejerce una carga sobre el cierre estanco horizontal y esto provoca el adelgazamiento del cierre estanco en la zona (35). El adelgazamiento del cierre estanco es provocado por el estirado del polietileno en la zona del cierre estanco que provoca que la película se adelgace en esta zona. La figura 2b muestra de manera más clara el área (35) de adelgazamiento de cierre estanco y, tal como se ha mostrado hasta el momento, esto produce un debilitamiento en la bolsa (24) en esta zona estirada y más delgada del cierre estanco. Al caer la bolsa sobre el transportador de descarga (26), está sometida a un cierto impacto que puede romper la película del cierre estanco de la zona (35). Además, al ser manipuladas estas bolsas por los consumidores o durante el embalaje, las fuerzas aplicadas contra el líquido (25) dentro de la bolsa ejercen una fuerza sobre la zona de película delgada (35), que también podría provocar fugas. Los cierres estancos débiles provocados por este adelgazamiento han existido desde hace tiempo y no se ha encontrado solución adecuada para los mismos, hasta el momento, para mejorar estas máquinas y la película, a efectos de superar substancialmente los problemas antes mencionados. Los inventores han descubierto que al producir una película que pueda eliminar substancialmente el adelgazamiento del cierre estanco y mejorar el rendimiento de la máquina, de forma que se puede fabricar una bolsa de características superiores a una velocidad más elevada de la máquina y con un menor coste al eliminar substancialmente los problemas de producción antes mencionados.

En una realización preferente, la película de capas múltiples, utilizada en la presente invención, es una película de tres capas, tal como se ha mostrado esquemáticamente en la figura 3. La película de tres capas tiene una capa interna de estanqueización (36), una capa externa (37) y una capa de núcleo (38) abrazada en sándwich, entre aquéllas. El núcleo puede estar constituido por una o varias capas de polímeros. El adelgazamiento del cierre estanco se elimina substancialmente por la combinación de la capa de estanqueización de metaloceno y un núcleo que incorpora polipropileno de alto impacto de punto de fusión más elevado. Un ejemplo de un polipropileno adecuado, para los objetivos de la presente invención, es el Pro-fax^{TM}, fabricado y comercializado por Montell.

De acuerdo con las realizaciones preferentes, la capa de estanqueización (36) representa de 10 a 30 por ciento en peso de la estructura, el núcleo (38) representa, aproximadamente, de 30 a 70 por ciento en peso de la estructura, y la capa externa (37) representa, aproximadamente, de 10 a 30 por ciento de la estructura.

Preferentemente, la capa de estanqueización (36) es una resina de metaloceno que tiene una densidad dentro de una gama comprendida entre 0,905 y 0,912, y el grosor "x" de la estructura de capas múltiples es preferentemente de 65 \mum.

De acuerdo con otra realización, la estructura de capas múltiples tiene una capa interna (36) con una temperatura de inicio de estanqueización entre 80 y 95ºC.

La capa de estanqueización comprende, preferentemente, entre 70 y 95 por ciento en peso de polietileno de metaloceno, más específicamente, entre 75 y 85 por ciento en peso.

El copolímero preferente a utilizar en el núcleo (38) consiste en un copolímero de polipropileno de alto impacto que tiene un punto de fusión diferencial con la capa de estanqueización de metaloceno como mínimo de, 40ºC. Este aspecto particular de la presente invención representa una realización más preferente.

La invención se refiere también a un procedimiento para la preparación de la estructura de capas múltiples por la disposición de un compuesto de estanqueización que comprende de 40 a 100 por cien en peso de un copolímero de etileno/\alpha-olefina, o resina de metaloceno, con una densidad comprendida entre 0,902 y 0,912, y de 0 a 60 por ciento en peso de una poliolefina o una mezcla de un mínimo de dos poliolefinas, un compuesto para la capa externa que comprende una poliolefina o una mezcla de un mínimo de dos poliolefinas, y un compuesto de núcleo que comprende una mezcla de 20 a 90 por ciento en peso de un homopolímero, copolímero o terpolímero de polipropileno, y de 10 a 80 por ciento en peso de una poliolefina o una mezcla como mínimo de dos poliolefinas, co-extrusionando simultáneamente en una línea de soplado o de moldeo por co-extrusión, el compuesto de la capa de estanqueización, el compuesto de la capa externa y el compuesto de núcleo, y alimentando los compuestos co-extrusionados o una matriz en condiciones tales que proporcionen un grosor comprendido, aproximadamente, entre 50 y 70 \mum.

En comparación con una película tradicional de polietileno mono-capa de 76 \mum (3 mil), las ventajas de la película, según la invención, utilizada en una máquina de conformación, llenado y cierre estanco vertical, tal como la indicada en la figura 1, para una bolsa de líquido son las siguientes:

Película:

-: 20% de mejora en el estirado (0,014 m^{2}/Kg = 1 pulgada cuadrada por lb)

-: temperatura de inicio de estanqueización más baja en 10ºC-15ºC

-: mayor resistencia a la atracción en dirección máquina en 25% a 40% (6,89 = Kpa = 1 psi)

-: mejora en la resistencia punzonado entre 30%-50% (17,9 kg/m = 1 lbs/mil)

Bolsa:

-: mejora de 30% a 50% en la resistencia al cierre estanco horizontal (libras/pulgada)

-: reducción en el adelgazamiento del cierre estanco horizontal desde más de 20% a menos de 3% (el adelgazamiento típico del cierre estanco es superior a 20% para películas mono-capa en esta aplicación)

-: 20% de reducción de desperdicio posterior al consumo

-: mejora de 30% a 50% en rigidez (% de módulo en 6,89 kPa = 1 psi) que posibilita la partida de líquido con un menor consumo

-: una mejora de dos a tres veces en la prueba de caída

Aplicación para el llenado y cierre estanco de la bolsa.

-: una reducción de 20% a 40% de la energía requerida para el cierre estanco debido a la menor temperatura de inicio térmico y la menor masa (33% menos) a estanqueizar

-: mejora en la vida útil de elementos consumibles proporcional a la reducción de energía (goma, Teflon^{TM}, elemento de estanqueización)

-: reducción del 20% de desperdicios y pérdidas de tiempo provocadas por cambios del rollo de película

-: funcionamiento más fácil debido a una ventana de estanqueización más amplia

-: mayor velocidad que se hace posible por un ciclo de estanqueización más rápido.

La figura 4 muestra una mejora en la estanqueización de la bolsa (24'') conseguida con la película de capas múltiples, utilizada en la presente invención. Tal como se puede apreciar se elimina el adelgazamiento del cierre estanco por debajo del cierre estanco horizontal superior (29'), lo que resulta en una bolsa libre de defectos de estanqueización y que muestra todas las ventajas anteriormente indicadas de la bolsa y también de la máquina. Si bien la película de capas múltiples utilizada en la presente invención ha sido descrita con particular referencia a una máquina de fabricación de bolsas, estanqueización y llenado, tal como una máquina VFFS, tal como Thimonnier M3200^{TM} o Prepak.IS-7^{TM} se puede prever que esta película puede tener otras aplicaciones.

La invención se ilustrará, a continuación, por medio de la tabla siguiente que no está destinada a limitar el alcance de la invención, tal como se define en las reivindicaciones adjuntas.

1

Los anteriores son valores típicos obtenidos a partir de muestras representativas, DG 2 y DG 10 son películas multicapa experimentales Glopak. Comp 1 y Comp 2 son películas mono-capa de la competencia utilizadas en industrias de la leche en Canadá.

Claims

1. Utilización de una película multi-capa en la máquina para la formación, llenado y cierre estanco de bolsas a alta velocidad, que comprende medios para retirar la película de capas múltiples de un rollo de la película pasándola a un conformador de bolsas para formar un tubo de película de material plástico que tiene un borde de película vertical solapado, un dispositivo vertical de cierre estanco que tiene un cabezal de estanqueización para la fusión térmica de dicho borde de película vertical solapado para formar un cierre estanco vertical, un tubo de llenado que se extiende hacia adentro de dicho tubo de película de material plástico para inyectar un producto líquido de consumo en un lugar de llenado de dicho tubo de película de material plástico,

una mandíbula de estanqueización horizontal que tiene un elemento de estanqueización térmica de tipo eléctrico para efectuar un cierre estanco horizontal sobre dicho tubo de plástico, y separado por debajo de dicho lugar de llenado y para cortar simultáneamente dicho tubo para formar un cierre estanco horizontal superior para la bolsa llena y un cierre estanco horizontal inferior para la bolsa a llenar;

de manera que la película de capas múltiples comprende una capa de cierre estanco interna, una capa externa y un núcleo abrazado en sándwich entre ellas; comprendiendo dicha capa de cierre estanco interna de 40 a 100 por ciento en peso de un copolímero de etileno/\alpha-olefina con una densidad comprendida entre 0,902 y 0,912 g/cm^{3}, y de 0 a 60 por ciento en peso de una poliolefina o una mezcla como mínimo de, 2 poliolefinas, comprendiendo dicha capa exterior una poliolefina o una mezcla de un mínimo de 2 poliolefinas,

comprendiendo dicho núcleo una mezcla de 20 a 90 por ciento en peso de un polipropileno, copolímero o terpolímero y de 10 a 80 por ciento en peso de una poliolefina o una mezcla de un mínimo de 2 poliolefinas,

teniendo dicha estructura laminar multi-capa un grosor comprendido dentro de una gama de 50 a 70 micras (2,0-2,75 mil);

para la producción de bolsas que contienen líquidos de consumo en las que el cierre estanco horizontal se encuentra sustancialmente libre de zonas adelgazadas.

2. Utilización, según la reivindicación 1, en la que la poliolefina comprende polietileno de baja densidad, y la mezcla de un mínimo de 2 poliolefinas comprende polietileno de baja densidad, polietileno lineal de baja densidad o polietileno de muy baja densidad.

3. Utilización, según la reivindicación 2, en la que la mezcla de un mínimo de 2 poliolefinas en la capa externa consiste esencialmente en polietileno de baja densidad y polietileno de muy baja densidad, y el propileno del núcleo es un copolímero de polipropileno.

4. Utilización, según la reivindicación 1, en la que dicha mandíbula de cierre estanco horizontal tiene un cabezal de estanqueización por impulsos eléctricos que funciona a baja temperatura debido a dicha película de capas múltiples más delgada, lo cual resulta en una reducción de energía eléctrica de 20-40% debido a la menor masa y menor temperatura de inicio de estanqueización y un correspondiente incremento en la producción en comparación con una película de polietileno mono-capa de 76 \mum (3 mil).

5. Utilización, según la reivindicación 4, en la que dichos cierres estancos vertical y horizontal tienen integridad de estanqueidad que resulta en una mejora de dos a tres veces en el comportamiento a la prueba de caída en comparación con dicha película de polietileno mono-capa de 76 \mum (3 mil).

6. Utilización, según la reivindicación 1, en la que dicha máquina es una máquina para la fabricación de bolsas de leche que tiene una producción de una bolsa de leche de 1,3 litros por segundo o superior para cada punto de llenado.

7. Método para la formación, llenado y estanqueización de una bolsa con un líquido de consumo a alta velocidad, cuyo método comprende las siguientes etapas:

(i): disponer, en forma de rollo, una película multicapa, cuya película comprende una capa interna de estanqueización, una capa externa y un núcleo abrazado en sándwich entre aquéllas; comprendiendo dicha capa de estanqueización interna de 40 a 100 por cien en peso de un copolímero de etileno/\alpha-olefina con una densidad comprendida entre 0,902 y 0,912 g/cm^{3}, y 0 a 60 por ciento en peso de una poliolefina o una mezcla de un mínimo de 2 poliolefinas, comprendiendo dicha capa externa una poliolefina o mezcla de un mínimo de 2 poliolefinas, comprendiendo dicho núcleo una mezcla de 20 a 90 por ciento de un polipropileno, copolímero o terpolímero y de 10 a 80 por ciento en peso de una poliolefina o una mezcla de un mínimo de 2 poliolefinas, teniendo dicha estructura de lámina multi-capa un grosor dentro de una gama de 50 y 70 micras (2,0-2,75 mil);

(ii): someter a tracción dicha película, por medios de tracción, haciéndola pasar a un dispositivo conformador de bolsas para formar un tubo de película de material plástico que tiene un borde de la película vertical solapada,

(iii): cerrar de forma estanca dicho borde vertical solapado con un dispositivo de estanqueización vertical para formar un cierre estanco vertical,

(iv): efectuar un cierre estanco horizontal sobre dicho tubo de película de plástico con una mandíbula de estanqueización horizontal y en un lugar predeterminado por debajo de dicho dispositivo de estanqueización vertical, y cortar simultáneamente dicho tubo para formar un cierre estanco horizontal superior para una bolsa llena y un cierre estanco horizontal inferior para una bolsa a llenar, estando dicho cierre estanco horizontal sustancialmente libre de zonas de adelgazamiento, y

(v): alimentar de forma continua un líquido de consumo dentro de dicho tubo de lámina de plástico, por debajo de dicho cierre estanco vertical y por encima de dicha mandíbula de cierre estanco transversal.

8. Método, según la reivindicación 7, en el que dicho consumible líquido es leche, siendo efectuada dicha etapa (iv) a una velocidad de fabricación de la bolsa superior a una bolsa por segundo para una bolsa de 1,3 litros por cabezal de llenado.

9. Método, según la reivindicación 7, en el que dichos cierres estancos horizontales superior e inferior que tienen una integridad del cierre estanco tienen como resultado una mejora del doble al triple en el comportamiento de la prueba de caída en comparación con una película de polietileno mono-capa de 76 \mum (3 mil).

10. Método, según la reivindicación 7, en el que dicha mandíbula de cierre estanco horizontal tiene un cabezal de cierre estanco por impulsos eléctricos que funciona a una temperatura más baja debido a dicha multi-capa más delgada, con el resultado de una reducción en el consumo de energía eléctrica de 10% y un aumento en la velocidad de formación de las bolsas de 10% en comparación con una película de polietileno mono-capa de 76 micras (3 mil).