ES2297156T3 - Procedimiento de desmetalizacion en linea para sustratos metalizados flexibles. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento continuo para la desmetalización parcial de un primer sustrato multicapa que comprende una película de polipropileno orientado coextruido, una capa adhesiva (26) y por lo menos una capa metálica (21), caracterizado porque se aplica una laca de decapante determinada (25) que comprende por lo menos un decapante que disuelve metal sobre dicha capa metálica (21) en una cantidad próxima a la cantidad estequiométrica necesaria para disolver completamente dicha capa metálica (21) y para eliminar cualquier reactividad química del decapante hacia dicha capa adhesiva (26), y porque el metal disuelto permanece en el interior de dicha estructura multicapa, permitiendo la disolución del metal crear una ventana sustancialmente transparente en dicha capa metálica (21) en una etapa libre de lavado, resultando dicha desmetalización parcial adecuada para llevarse a cabo en prensas estándares de impresión de huecograbado o flexográfica o equipos de revestimiento estándares.
Description
Procedimiento de desmetalización en línea para
sustratos metalizados flexibles.
La presente invención se refiere al campo de los
sustratos metalizados de embalaje que requieren una zona
parcialmente desmetalizada, y más particularmente a un procedimiento
simplificado para su obtención.
En las aplicaciones de embalaje flexible, con
frecuencia se combinan películas poliméricas y/o telas de papel,
con una capa metálica constituida generalmente por aluminio. Esta
capa metálica puede ser una hoja autoportante, típicamente de un
grosor comprendido entre 6 y 15 \mum, o puede ser una capa mucho
más delgada, generalmente de un grosor inferior a 0,1 \mum, sobre
un soporte polimérico o de papel. Esta capa metálica se aplica
habitualmente mediante un procedimiento de revestimiento en vacío,
en el que se adhieren átomos de metal vaporizados a un sustrato
adecuado. Este procedimiento de metalización se ha descrito mucho en
la literatura.
Las hojas de metal y revestimientos metálicos
presentan varias funciones, incluyendo las funciones de barrera con
respecto a gases atmosféricos, vapor de agua, radiación, etc., y
además, desempeñan un papel importante en los aspectos de
comercialización de un embalaje. Dichas capas metálicas proporcionan
un brillo e intensidad de color particulares al diseño impreso
superior y, cuando resultan visibles por sí mismos como elemento
metálico de diseño, proporcionan una sensación de calidad y
protección al contenido del embalaje. Sin embargo, en muchos casos,
cuando las necesidades de barrera del embalaje lo permiten, el
productor desearía combinar dichos aspectos positivos de
comercialización de una capa metálica con una ventana parcial en la
capa metálica. En el caso de películas poliméricas transparentes,
el propósito principal sería permitir la inspección visual del
producto embalado por parte del consumidor durante la etapa de
comercialización al por menor. En el caso de estructuras multicapa
que implican papel u otros sustratos no transparentes, puede haber
otras ventajas de mercadotecnia o funcionales en disponer una
ventana parcial en la capa metálica.
A lo largo de la mayor parte de lo que se expone
a continuación, los presentes inventores se centran en el caso de
laminados de película polimérica transparente con revestimientos
metálicos delgados, siendo la clase más importante de materiales
multicapa en los que podría aplicarse la presente invención. La
práctica industrial actual para obtener una desmetalización parcial
ha sido un procedimiento que implica las siguientes etapas de
procesamiento:
- a)
- una etapa de impresión, que implica una película metalizada, constituida típicamente por una película de polipropileno coextruido, de un grosor comprendido entre 15 y 30 \mum y revestido al vacío con una capa de aluminio, de un grosor de aproximadamente 10 a 100 nm, que se imprime parcialmente en una línea de impresión convencional (típicamente una prensa de huecograbado o flexográfica) utilizando un sistema de tintas adecuado y una laca superior para proteger las tintas durante el procesamiento posterior. En la mayoría de casos, se aplica una imprimación entre la capa metalizada y las tintas de impresión para mejorar la adhesión. En el caso de que la película impresa esté destinada a la desmetalización parcial, se procura que ni las imprimaciones ni las tintas ni las lacas cubran el aluminio en la zona que debe desmetalizarse. En el caso de que se pretenda desmetalizar parcialmente una película metalizada no impresa, sólo resultaría necesario imprimir la laca protectora, posiblemente con la adición de una imprimación adecuada;
- b)
- una etapa de desmetalización, que implica el paso de la película preparada de acuerdo con la etapa (a) a través de una solución concentrada de hidróxido sódico (NaOH) en agua, en la que las partes expuestas del aluminio metálico se disuelven y el metal disuelto posteriormente se desprende por lavado con agua, seguido de una operación de secado para eliminar el exceso de humedad;
- c)
- una etapa de laminación, en la que la película desmetalizada impresa se aplica a una máquina laminadora y se une a otra malla de película autoportante, típicamente de un grosor comprendido entre 15 y 30 \mum, utilizando un sistema adhesivo adecuado (con frecuencia un adhesivo de poliuretano de dos componentes).
El procedimiento descrito anteriormente y de
aplicación práctica en la actualidad se aprecia que implica por lo
menos tres etapas separadas de conversión, que lo convierten en un
procedimiento muy costoso, limitando su penetración en el mercado a
los productos de gama alta. Una desventaja adicional es la pérdida
de tiempo debido a la logística del procedimiento de tres etapas,
especialmente si los equipos de conversión y de desmetalización se
encuentran en lugares de producción diferentes. Otra desventaja
consiste en que determinadas operaciones en línea, tales como la
aplicación de una laca de sellado en frío sobre la parte posterior
de la película metalizada, resultan imposibles debido a la
existencia de varias etapas de procesamiento. Otra desventaja es la
falta de un control de calidad óptimo en la etapa de impresión,
debido a que el resultado final sólo resulta visible tras la etapa
de desmetalización.
Resultando el procedimiento multietapa
mencionado anteriormente la práctica industrial actual, los
presentes inventores consideran que los documentos siguientes
representan la técnica anterior más reciente.
La patente US nº 5.628.921 describe un
procedimiento para llevar a cabo la desmetalización clásica que
implica una solución cáustica y una etapa de lavado, en línea con
una operación de impresión por huecograbado, mediante la
utilización de maquinaria dedicada que ha sido fabricada
expresamente para dicho fin y que está esencialmente constituida
por un equipo clásico de desmetalización conectado a una prensa de
impresión por grabado clásica. Aparentemente estos procedimiento y
equipos presentan la posibilidad ventajosa del control de calidad en
línea comprobando la zona desmetalizada con respecto al diseño
impreso, consiguiendo esto, sin embargo, en detrimento del coste de
inversión mucho más elevado de esta maquinaria compleja.
La patente US nº 3.647.508 da a conocer un
procedimiento para llevar a cabo la desmetalización, en el que el
agente decapante se mezcla con una dispersión formadora de película,
consiguiendo de esta manera que el agente decapante pueda
contenerse dentro de un revestimiento seco que permanezca sobre la
tela. Sin embargo, este procedimiento reivindica únicamente efectos
particulares sobre la conductividad, reflectividad y adhesión del
producto final, no sobre la transparencia, y se describe
evidentemente con este fin una etapa de lavado opcional.
El objetivo de la presente invención consiste en
obtener claridad y transparencia (elevada transmisión y claridad, y
opacidad reducida) de la ventana desmetalizada, que todavía requiere
una etapa de lavado en la técnica anterior.
En resumen, ninguno de los dos procedimientos
descritos constituye un avance significativo respecto a la práctica
actual descrita en los antecedentes de la técnica.
El objeto de la presente invención consiste en
proporcionar un procedimiento simplificado para la desmetalización
parcial de sustratos flexibles, realizados en un equipo estándar,
tal como una prensa de huecograbado o flexográfica, y no en
maquinaria concebida específicamente para la desmetalización.
Además, la presente invención pretende reducir la complejidad y el
coste del procedimiento completo mediante la realización del
procedimiento en línea con otras operaciones de conversión, tales
como la impresión, el laminado y/o el revestimiento en una
operación
continua.
continua.
La figura 1 representa un complejo de película
metalizada que comprende diferentes componentes según una primera
forma de realización de la presente invención.
La figura 2 representa un complejo de película
metalizada que comprende diferentes componentes según una segunda
forma de realización de la presente invención.
La figura 3 representa un complejo de película
metalizada que comprende diferentes componentes según una tercera
forma de realización de la presente invención.
La figura 4 representa maquinaria de un
procedimiento estándar, capaz de conseguir una película
desmetalizada según cualquiera de las formas de realización de la
presente invención.
La presente invención da a conocer un
procedimiento continuo según la reivindicación 1.
Una forma de realización posible de la presente
invención consiste en que dicho procedimiento comprende además una
etapa de laminación del soporte multicapa parcialmente desmetalizado
con por lo menos un segundo sustrato.
Otra forma de realización posible consiste en
que por lo menos uno de dichos sustratos se someta a tratamiento de
por lo menos una operación de revestimiento y/o por lo menos una
operación de impresión.
La presente invención muestra asimismo que dicha
operación de revestimiento o de impresión se lleva a cabo en una
superficie de sustrato diferente a la que se lleva a cabo la
desmetalización, aunque implica una impresión o revestimiento con
patrón coincidente con la zona desmetalizada y/o los demás diseños
impresos en la estructura multicapa o sobre la misma.
Otra característica clave de la presente
invención es que la etapa de desmetalización consigue una
transmisión lumínica de por lo menos 90% en la zona desmetalizada
sin una etapa de lavado.
Además, la etapa de desmetalización para obtener
una transmisión lumínica de por lo menos 90% se lleva a cabo en
prensas estándares de impresión por huecograbado o flexográfica o
equipos estándares de revestimiento sin necesidad de equipos
dedicados específicos para la desmetalización.
Alternativamente, la concentración de decapante
en la laca de decapante corresponde a un ligero exceso respecto a
la cantidad estequiométrica de dicho decapante para disolver la
cantidad de metal presente sobre la película.
Finalmente, la presente invención da a conocer
un soporte multicapa que se puede obtener mediante cualquiera de
las reivindicaciones anteriores, que comprende ventajas en capas
metálicas soportadas continuas y/o discontinuas caracterizadas
porque dichas ventanas contienen la cantidad total de los residuos
resultantes de la desmetalización por medio de un producto
decapante.
La presente invención da a conocer un
procedimiento para la desmetalización parcial según la
reivindicación 1, en el que el agente decapante se encuentra
contenido en una laca formulada adecuada que puede aplicarse sobre
la tela metalizada utilizando equipos de conversión de película
disponibles comúnmente (tales como una prensa de huecograbado o
flexográfica o línea de revestimiento) y dicha laca se concibe para
permanecer en contacto con la tela, reteniendo también de esta
manera el metal disuelto en el sitio pretendido, de manera que se
elimina la necesidad de lavar y secar la parte desmetalizada,
consiguiendo simultáneamente una claridad y transparencia óptimas de
la zona desmetalizada.
Las mediciones siguientes se han realizado en un
equipo adecuado especificado posteriormente, con el fin de mostrar
la elevada transparencia alcanzada en muestras realizadas según el
procedimiento de la presente invención:
Equipo: Haze-Gard
plus
Mediciones: según la norma
ASTM-1003
\vskip1.000000\baselineskip
- Resultados:
- (a) {}\hskip2mm en un laminado desmetalizado:
- \quad
- Transmisión = 94,1% \pm 1,2%
- \quad
- Opacidad = 4,7% \pm 0,6%
- \quad
- Claridad = 96,1% \pm 0,4%
- \quad
- (b) {}\hskip2mm en un laminado transparente:
- \quad
- Transmisión = 94,9% \pm 1,0%
- \quad
- Opacidad = 3,7% \pm 0,3%
- \quad
- Claridad = 96,2% \pm 0,3%
Los resultados demuestran que existen únicamente
diferencias negligibles entre las muestras desmetalizadas y los
laminados transparentes ordinarios.
El procedimiento consigue la transparencia
demostrada mediante una combinación de dos acciones, siendo la
primera la eliminación de la reactividad química del decapante con
la capa adhesiva con la que entra en contacto en la región de la
ventana transparente, mediante ajuste fino de la cantidad de laca de
decapante aplicada sobre la metalización mediante selección de una
profundidad adecuada del cilindro de grabado y mediante la
adaptación de la concentración de decapante en la laca de decapante
húmeda según resulte necesario, encontrándose de esta manera
próxima (y sólo ligeramente en exceso) a la cantidad estequiométrica
de decapante necesaria para disolver completamente la cantidad de
metal presente sobre la película; y siendo la segunda acción la
eliminación de cualquier reactividad química del decapante con dicho
adhesivo, que podría resultar de una interacción en la máquina
entre la capa decapante y el adhesivo húmedo, que podría esperarse
que resultase en la disolución parcial de la laca de decapante en
el recipiente que contiene el adhesivo sobre la sección de
laminación, momento en el que se observa que el decapante reacciona
químicamente con el adhesivo.
La presente invención por sí misma implica una
simplificación importante y un ahorro de costes en la etapa de
desmetalización, debido a que puede entonces llevarse a cabo en
equipos disponibles comúnmente, y no en maquinaria concebida
específicamente para la desmetalización. Además, la presente
invención da lugar inmediatamente a una reducción significativa
adicional de complejidad y de coste del procedimiento completo,
debido a que la etapa de desmetalización puede llevarse a cabo con
facilidad en línea con otras operaciones de conversión, tales como
la impresión y el laminado, en una operación continua. Lo expuesto
anteriormente presenta la ventaja añadida de permitir el control
inmediato del resultado desmetalizado, de manera que puede llevarse
a cabo con facilidad un ajuste en una etapa anterior de
procedimiento (por ejemplo la posición de impresión de la laca
superior protectora).
Otra ventaja consiste en la posibilidad de
llevar a cabo operaciones particulares o de aplicar productos
particulares que previamente no podían resistir la etapa de
desmetalización/lavado/secado, o resultaban imposibles debido a la
falta de registro entre el diseño impreso y este producto adicional,
siendo un ejemplo la aplicación de una laca sobre el exterior del
laminado en una posición fija con respecto al diseño impreso.
En la primera forma de realización de la
presente invención, tal como se representa en la figura 1, el
sustrato metalizado 20 tal como se ha definido anteriormente, se
imprime parcialmente utilizando un sistema de tintas adecuado 23,
típicamente con ayuda de una imprimación 22 para mejorar la adhesión
de la tinta sobre la metalización 21, y una laca superior
protectora 24 sobre las zonas impresas. La desmetalización en las
zonas no protegidas se consigue mediante la aplicación de una laca
de desmetalización 25 que contiene el agente decapante sobre la
superficie expuesta restante de la metalización. Lo expuesto
anteriormente se lleva a cabo en línea con la etapa de impresión, a
la que sigue en prensas de impresión adecuadas una etapa de
laminación en línea con un adhesivo de laminación adecuado 26, tal
como anteriormente. Cuando se utilizan adhesivos basados en
disolvente, resulta ventajoso aplicar el adhesivo en la tela no
impresa de manera que el adhesivo húmedo 26 y los solventes
contenidos en el mismo no afecten a las tintas de impresión 23 y
especialmente a la laca de desmetalización 25.
En una segunda forma de realización de la
presente invención, representada en la figura 2, el procedimiento
podría prepararse de manera que en primer lugar se imprima
localmente la laca de desmetalización 25 sobre la capa metalizada,
seguido de una laca protectora de cobertura total 24, que cubre
entonces asimismo la laca de desmetalización, y después con las
tintas de impresión 23 donde se pretenda. Nuevamente puede llevarse
a cabo en línea la finalización de la etapa de laminación. Este
procedimiento alternativo presentaría la ventaja añadida de
permitir, por motivos de mercadotecnia, que parte del diseño impreso
no se encuentre soportado por la capa metálica, proporcionando de
esta manera un cambio característico de apariencia.
En una tercera forma de realización de la
presente invención representada en la figura 3, se utiliza un tipo
de tinta 23 que resiste (no resulta afectado químicamente) por el
decapante 25, pero no supone una barrera para el mismo,
conjuntamente con una imprimación de metalización 22 que sea una
barrera para dicho decapante. En la presente forma de realización
no resulta necesaria la laca superior protectora 24. Tal como en la
segunda forma de realización, esta forma permite soportar las
tintas con metal o con película transparente, y consigue esta
capacidad adicional aun requiriendo menos posiciones de grabado. Si
resulta necesario, siguen resultando posibles en línea otras
operaciones de conversión.
Aunque la invención ha sido ilustrada y descrita
en lo que se consideran las formas de realización más prácticas y
preferidas, se apreciará que resultan posibles muchas variaciones en
el posicionamiento de las diferentes capas y se encuentran
comprendidas dentro del alcance de la misma, existiendo por lo tanto
una gama completa de equivalentes para las reivindicaciones
adjuntas (pueden omitirse tintas, añadirse revestimientos y de
manera general resultan posibles varias posiciones posibles para
cada componente de la estructura multicapa). Entre las
posibilidades conocidas, que asimismo no se exploran adicionalmente
en la presente memoria, se incluyen realizar una estructura
multicapa parcialmente desmetalizada que contenga únicamente un
sustrato autoportante, o alternativamente tres o más de dichos
sustratos, así como disponer una capa de metalización 21 no
soportada directamente por un sustrato, sino aplicada sobre una
tinta de revestimiento y/o de impresión.
\vskip1.000000\baselineskip
Durante el procedimiento, un rollo de película
polimérica 20, constituido típicamente por polipropileno orientado
biaxialmente y metalizado en una cara con una capa de aluminio
depositado al vacío 21, se sitúa en la posición desenrollada 11 de
una prensa de heliograbado con capacidad de laminación en línea. La
película corre a través de las estaciones consecutivas de impresión
por huecograbado 1 a 6 de la máquina, y pasa por las operaciones
consecutivas siguientes:
- a)
- en la estación de grabado 1, la parte completa de la capa de metalización 21 que pretende permanecer en el material final, se reviste con una imprimación promotora de la adhesión 22,
- b)
- en las estaciones 2, 3 y 4, se imprimen sobre la película los colores individuales del diseño de impresión 23,
- c)
- en la estación 5, la zona impresa 23 se cubre con un revestimiento adicional protector 24,
- d)
- en la estación 6, las partes restantes de metalización no cubierta 21 se cubren con la laca de desmetalización 25. A medida que tiene lugar la reacción química pretendida, la parte de la capa metalizada 21 en contacto con la laca de desmetalización 25 resulta transparente. A partir de la posición desenrollada 12, se desenrolla un segundo rollo de película 27, constituido típicamente por polipropileno transparente biaxialmente orientado, y pasa a través de la estación de grabado 7, en la que se aplica una capa de adhesivo 26 sobre la superficie interior de la película, después de lo cual, la tela revestida con adhesivo pasa a través de un horno de secado 10 con el fin de secar el adhesivo, antes de unirse en el espacio de laminación 8 con la otra tela (la película parcialmente impresa y parcialmente desmetalizada), resultando de esta manera en el laminado final, que se enrolla en la posición 13.
La laca de desmetalización generalmente es una
base fuerte, tal como NaOH o KOH disueltos en agua o en cualquier
otro posible agente decapante combinado con un agente de dispersión
formador de película, también denominado agente de encapsulación,
tal como nitrocelulosa que encapsula dicha base fuerte. La
compatibilidad entre el decapante y el agente de dispersión resulta
determinante. Otros aditivos posibles son aditivos de procesamiento
habituales, tales como los agentes antiespumantes.
Se proporciona una serie de lacas de
desmetalización en la patente US nº 3.647.508 y pueden adaptarse al
procedimiento de la presente invención.
A modo de descripción resumida, la presente
invención presenta los aspectos innovadores y las ventajas
siguientes:
- -
- el procedimiento consigue una claridad y una transparencia óptimas de la zona desmetalizada, eliminando simultáneamente la necesidad de una etapa de lavado considerada previamente necesaria para dicho efecto, incluso cuando se utiliza una laca de desmetalización concebida para mantener tanto el agente activo como el producto de reacción del mismo encerrados en el interior de la estructura multicapa.
- -
- la impresión, la desmetalización y la laminación pueden llevarse a cabo en línea en equipos de conversión disponibles comúnmente, eliminando la necesidad de una línea dedicada de desmetalización.
- -
- el procedimiento en línea, además de resultar mucho más eficiente y rentable, permite un control de calidad más adecuado del producto final, permitiendo implementar inmediatamente ajustes en cada una de las etapas anteriores.
- -
- este procedimiento permite el revestimiento en línea sobre el exterior del laminado, por ejemplo una laca de sellado en frío, coincidente con el diseño impreso.
\vskip1.000000\baselineskip
- 1-6:
- estaciones de huecograbado
- 7:
- estación de revestimiento con adhesivo
- 8:
- espacio de laminación
- 9:
- horno de secado de huecograbado
- 10:
- horno de secado de adhesivo
- 11:
- película desenrollada 1
- 12:
- película desenrollada 2
- 13:
- laminado de enrollado
- 20:
- capa 1 de sustrato de película
- 21:
- capa metálica
- 22:
- imprimación
- 23:
- tinta de impresión
- 24:
- laca superior protectora
- 25:
- laca de desmetalización
- 26:
- adhesivo de laminación
- 27:
- capa 2 de sustrato de película
Claims (8)
1. Procedimiento continuo para la
desmetalización parcial de un primer sustrato multicapa que
comprende una película de polipropileno orientado coextruido, una
capa adhesiva (26) y por lo menos una capa metálica (21),
caracterizado porque se aplica una laca de decapante
determinada (25) que comprende por lo menos un decapante que
disuelve metal sobre dicha capa metálica (21) en una cantidad
próxima a la cantidad estequiométrica necesaria para disolver
completamente dicha capa metálica (21) y para eliminar cualquier
reactividad química del decapante hacia dicha capa adhesiva (26), y
porque el metal disuelto permanece en el interior de dicha
estructura multicapa, permitiendo la disolución del metal crear una
ventana sustancialmente transparente en dicha capa metálica (21) en
una etapa libre de lavado, resultando dicha desmetalización parcial
adecuada para llevarse a cabo en prensas estándares de impresión de
huecograbado o flexográfica o equipos de revestimiento
estándares.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicho procedimiento comprende además una
etapa de laminación del sustrato multicapa parcialmente
desmetalizado con por lo menos un segundo sustrato.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque se tratan por lo menos uno de dichos
sustratos multicapa mediante por lo menos una operación de
revestimiento y/o por lo menos una operación de impresión.
4. Procedimiento según la reivindicación 3,
caracterizado porque dicha operación de revestimiento o de
impresión se lleva a cabo sobre una superficie de sustrato
diferente a la que se lleva a cabo la desmetalización, aunque
implicando una impresión o revestimiento con patrón coincidente con
la zona desmetalizada y/o con los otros diseños impresos en o sobre
la estructura multicapa.
5. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la cantidad de dicha laca de decapante
(25) se ajusta mediante la selección de una profundidad adecuada
del cilindro de huecograbado y/o mediante la adaptación de la
concentración de decapante en dicha laca de decapante (25).
6. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la etapa de desmetalización consigue una
transmisión lumínica de por lo menos 90% dentro de la zona
desmetalizada.
7. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la concentración de decapante en la laca
de decapante (25) corresponde a un ligero exceso respecto a la
cantidad estequiométrica de dicho decapante para disolver la
cantidad de metal presente sobre el sustrato multicapa.
8. Soporte multicapa que se puede obtener
mediante el procedimiento según la reivindicación 1, que comprende
unas ventanas en capas metálicas soportadas continuas y/o
discontinuas, caracterizado porque dichas ventanas contienen
la cantidad total de los residuos resultantes de la desmetalización
mediante un producto decapante.
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