ES2297173T3 - Metodo y disposicion para fabricar un laminado de envasado en forma de banda. - Google Patents

Abstract

Método para fabricar un laminado (9) de envasado en forma de banda, en el que se extruye una película (5) de material polímero hasta una línea de agarre entre un rodillo refrigerador (1) y un contrarrodillo (2), y la citada película de material polímero se une en la línea de agarre, directa o indirectamente, con al menos otra capa (4) del laminado de envasado, caracterizado porque se cubre (6) el rodillo refrigerador (1) con una capa superficial de una composición (7) basada en agua que comprende un contenido de materia seca, cuya composición se transfiere como una capa delgada a la película (5) de material polímero en la línea de agarre, mientras la película de material polímero está aún caliente.

Description

Método y disposición para fabricar un laminado de envasado en forma de banda.

Campo técnico

La presente invención se refiere a un método para fabricar un laminado de envasado en forma de banda, en el que una película de un material polímero se extruye hasta una línea de agarre entre un rodillo refrigerador y un contrarrodillo, y la citada película de material polímero se une en la línea de agarre, directa o indirectamente, con al menos otra capa del laminado de envasado. La invención también se refiere a una disposición para implementar el método.

Estado de la técnica y problema

Los laminados de envasado para envases, por ejemplo para envases destinados a alimentos líquidos, se construyen usualmente a partir de un número de capas, en donde cada capa tiene su función particular (véase, por ejemplo, el documento US-A-6071576). De este modo, por ejemplo, una capa de núcleo, que normalmente está fabricada a partir de un material basado en fibra, tal como cartón, o de un material basado en polímero, dota al envase que va a fabricarse a partir del laminado de resistencia, estabilidad de agarre y estabilidad dimensional. Una o más capas de polímero proporcionan estanqueidad a los líquidos, y una capa de barrera fabricada, por ejemplo, de papel de aluminio proporciona una barrera de oxígeno. Los tipos de capa que se acaban de mencionar se incorporan usualmente en el laminado con la forma de materiales en forma de banda prefabricados, extruyéndose normalmente la capa o capas de polímero como una película de material polímero fundido hasta una línea de agarre entre un rodillo refrigerador y un contrarrodillo, por ejemplo un rodillo de impresión cauchutado. Al mismo tiempo, al menos una de las otras capas prefabricadas, usualmente al menos la capa de núcleo, es guiada hacia la línea de agarre para que allí sea unida en esencialmente toda su superficie con la película de material de polímero.

En cambio, se incorporan otros tipos de capa en el laminado en virtud de que al menos una capa prefabricada en el laminado se reviste con una composición basada en agua que comprende un contenido de sustancia seca. Después de secar, es decir, de eliminar el agua, la sustancia seca permanece y forma entonces una capa. Tales capas pueden ser, por ejemplo, capas que proporcionan al laminado de envasado una característica mejorada con respecto a barrera frente a aromas, barrera frente a gases, satinado, facilidad de agarre, efecto de limpieza, adhesión o capacidad para ser fácilmente deslaminado para su reciclaje. El contenido de materia seca puede comprender, por ejemplo, alcohol polivinílico, etileno-alcohol vinílico, etileno-ácido acrílico, etileno-ácido metacrílico, ácido ascórbico, vitamina E, compuestos de Fe o Fe^{2+}, carboximetilcelulosa, acetato de polivinilo o almidón y también posiblemente nanopartículas. Un problema relativo a la formación de tales capas basadas en agua en el laminado es el de ser capaces de hacerlas delgadas, pero todavía con las propiedades requeridas. Otro problema es que es necesario un equipo de revestimiento caro, voluminoso y complicado para su producción, lo cual es un problema suficientemente grande en lo que se refiere a crear una línea completamente nueva de producción de laminado de envasado, y un problema incluso mayor cuando se desea complementar una línea existente con un equipo de revestimiento para producir tal capa revestida en el laminado de envasado. Actualmente, la única solución es disponer el equipo de revestimiento en un lugar apartado, esto es, fuera de la línea de producción ordinaria, lo cual, a su vez, da lugar a problemas logísticos, etc. y a costes de producción incrementados.

Sumario de la invención

Según la invención, se proporcionan un método y una disposición para fabricar un laminado de envasado con forma de banda, en virtud de los cuales se reducen los problemas antes mencionados. Más específicamente, se proporcionan un método y una disposición para fabricar un laminado de envasado con forma de banda, en virtud de los cuales una capa muy delgada de una composición basada en agua que comprende un contenido de materia seca puede incorporarse a un laminado de envasado. Además, la disposición según la invención pueden incluirse muy ventajosamente en una línea de producción existente para el laminado de envasado, con únicamente una necesidad limitada de equipo complementario. En una nueva línea de producción para un laminado de envasado, la invención da como resultado un ahorro considerable en términos de espacio y costes de inversión. Los costes de mantenimiento también se reducen en comparación con un caso en el que se usa un equipo de revestimiento convencional.

Según la invención, esto se logra por medio de un método para fabricar un laminado de envasado en forma de banda, en el que se extruye una película de material polímero hasta una línea de agarre entre un rodillo refrigerador y un contrarrodillo, y la citada película de material polímero se une en la línea de agarre, directa o indirectamente, con al menos otra capa del laminado de envasado, y en el cual el rodillo refrigerador está cubierto con una capa superficial de una composición basada en agua que comprende un contenido de materia seca, cuya composición se transfiere como una capa delgada a la película de material polímero en la línea de agarre, mientras la película de material polímero está aún caliente.

Por tanto, lo que la invención implica ventajosamente es que un par de rodillos, incluyendo un extrusor, para producir una película de polímero que se une con al menos otra capa del laminado en la línea de agarre entre el par de rodillos, únicamente necesita complementarse con una disposición para cubrir el rodillo refrigerador con la composición basada en agua que comprende un contenido de materia seca, y también posiblemente un secador a continuación del par de rodillos. Se conocen por la industria de impresión disposiciones adecuadas para cubrir un rodillo con una capa superficial de un líquido, abarcando todos los métodos y disposiciones de impresión conocidos que normalmente usan una o más espátulas para diseminar el líquido sobre el rodillo. Sin embargo, también se puede concebir de una manera bastante sencilla cubrir el rodillo refrigerador mediante goteo o pulverización.

En la línea de agarre entre el par de rodillos, la capa superficial se transferirá directamente a la película fundida del material polímero mientras éste está aún caliente y es conformable. Esto significa ventajosamente que "el revestimiento" es muy uniforme y cubre bien. El calor de la película de material polímero conducirá además a la evaporación de agua desde la capa de la composición basada en agua, lo cual significa ventajosamente que no se requiere un secador, o únicamente se requiere un secador corto, con el fin de secar completamente la capa. Otra ventaja es que el flujo de un medio refrigerante hacia el rodillo de refrigeración puede reducirse dado que el rodillo de refrigeración es enfriado parcialmente por la composición basada en agua.

Según un aspecto de la invención, la citada composición basada en agua consiste en una composición que proporciona al laminado de envasado una característica mejorada del grupo que incluye una barrera incrementada frente a aromas, una barrera frente a gases, satinado, facilidad de agarre, efecto de limpieza, adhesión o capacidad para ser fácilmente deslaminado para reciclar las diversas capas del laminado. El efecto de limpieza significa una capacidad del laminado para consumir o "comer" oxígeno, de modo que el oxígeno no alcanza el producto del interior del envase.

Para una barrera mejorada frente a aromas, se puede hacer uso, por ejemplo, de una composición basada en agua que comprende un contenido de materia seca de alcohol polivinílico o etileno-alcohol vinílico. Para un satinado mejorado, se puede hacer uso, por ejemplo, de un barniz. Para un efecto de limpieza mejorado, se puede hacer uso de, por ejemplo, ácido ascórbico, vitamina E o compuestos de Fe o Fe^{2+}. Para una adhesión mejorada, se puede hacer uso de, por ejemplo, etileno-ácido acrílico o etileno-ácido metacrílico. Para una capacidad mejorada de ser fácilmente deslaminado, se puede hacer uso de, por ejemplo, carboximetilcelulosa, acetato de polivinilo o almidón. Para una barrera mejorada frente al oxígeno, se puede hacer uso de, por ejemplo, alcohol polivinílico, etileno-alcohol vinílico, etileno-ácido acrílico, etileno-ácido metacrílico, etileno-acetato de vinilo, copolímeros de estireno o combinaciones de éstos. Para una barrera adicionalmente mejorada frente al oxígeno, la composición también puede incluir nanopartículas, preferiblemente nanopartículas de mineral de arcilla o de SiO_{2} coloidal, esférico y amorfo.

Los ejemplos recién mencionados de contenido de materia seca en la composición basada en agua no se han de considerar como limitativos de la invención, sino que la invención es aplicable a todos los tipos de composiciones basadas en agua que comprenden un contenido de materia seca.

Según otro aspecto de la invención, la capa de la composición basada en agua transferida a la película de material polímero tiene un contenido de agua de 0,5-8 g/m^{2}, preferiblemente 1-5 g/m^{2}, cuando ha acabado de ser transferida a la película de material polímero. El contenido de materia seca es típicamente de 1-50% en peso. Después de que la capa transferida ha sido secada, preferiblemente por medio de IR, la capa transferida a la película de material polímero tiene un peso por área unitaria de 0,1 g/m^{2} hasta 10 g/m^{2}, preferiblemente hasta 5 g/m^{2}, incluso más preferiblemente hasta 3 g/m^{2} y lo más preferiblemente hasta 2 g/m^{2}, sobre la base de pesos en seco.

La viscosidad y/o concentración de la composición basada en agua puede usarse adecuadamente con el fin de controlar un grosor de capa de la citada composición en el laminado de envasado, influyendo estos parámetros sobre el tamaño del hueco que se forma en la línea de agarre entre el rodillo refrigerador y el contrarrodillo. Para composiciones que comprenden una solución polímera, por ejemplo alcohol polivinílico o etileno-alcohol vinílico, la concentración debe ser a lo sumo de alrededor de un 20%, dado que la viscosidad llega ser demasiado elevada a concentraciones más altas. Para composiciones que comprenden una dispersión, por ejemplo etileno-ácido acrílico o etileno-ácido metacrílico, la concentración puede ser de hasta aproximadamente un 50% sin que la viscosidad llegue a ser demasiado elevada.

Según un aspecto adicional de la invención, la citada película de material polímero comprende al menos un polímero del grupo que consta de polietileno, polipropileno, etileno-ácido acrílico y etileno-alcohol vinílico, de cualquier calidad adecuada para laminados de envasado.

Si resultada apropiado, el laminado de envasado puede, en un paso subsiguiente, ser provisto de al menos una capa adicional que cubre la capa transferida de la composición basada en agua, lo cual, por tanto, significa que la capa constituirá una capa intermedia dentro del laminado, que está cubierta por al menos una capa exterior. Esto es necesario al menos en el caso de capas adhesivas, cuya verdadera finalidad es efectuar una unión con una capa exterior (posiblemente la más exterior) situada en el exterior, o en el caso de capas que proporcionan capacidad de deslaminación con el fin de que sea posible separar unas de otras las capas de cualquiera de los lados de la capa dispuesta según la invención. Otros tipos de capa, tales como capas para una barrera frente a aromas, una barrera frente a gases o un efecto de limpieza, también pueden cubrirse con al menos una capa exterior.

Sin embargo, es concebible también que la citada capa transferida de la composición basada en agua constituya una capa externa, la más exterior, en el laminado de envasado, que se ha de disponer en el exterior o en el interior del envase. Esto es necesario al menos en el caso de capas que van a proporcionar un satinado o facilidad de agarre (exterior) mejorados y es en algunos casos adecuado para capas que van a proporcionar una barrera mejorada frente a aromas y/o una barrera mejorada frente a oxígeno (interior). Por tanto, se comprenderá que el término "exterior" o "el más exterior" significa tanto capas que pueden estar destinadas a estar orientadas hacia el espacio de producto (interior) del envase que se va a producir a partir del laminado de envasado, como capas que están destinadas a estar orientadas hacia el exterior del envase o que constituyen el mismo.

Según una realización preferida de la invención, puede crearse un laminado de envasado excepcionalmente impermeable con respecto a una barrera frente al oxígeno, si el laminado de envasado incluye tanto una capa de barrera de oxígeno convencional (por ejemplo papel de aluminio o una capa de un polímero que tiene propiedades de barrera) como una capa de barrera frente a oxígeno según la invención transferida a través del rodillo refrigerador. Esto es debido a que el efecto de sinergia logrado cuando se usan dos o más capas de barrera frente a oxígeno en un laminado denota que la barrera total frente a oxígeno es mayor que la suma de las capas individuales de barrera frente a oxígeno. En este caso, se prefiere usar etileno-alcohol vinílico dispersible en la capa producida según la invención, que se ha hecho más indisoluble en agua añadiendo etileno-ácido acrílico, etileno-ácido metacrílico y/o nanopartículas.

Según otra realización preferida de la invención, unos pequeños agujeros que son conocidos como picaduras de una capa de polímero se pueden sellar gracias a la capa de polímero que está siendo revestida según la invención con una composición de sellado basada en agua de, por ejemplo, etileno-ácido acrílico o etileno-ácido metacrílico. Esto se prefiere, en particular, en laminados de envasado que únicamente tienen una capa de polímero que está orientada hacia el interior del envase, en contacto con un alimento líquido.

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Descripción de la figura

La invención se describirá a continuación con referencia a la figura 1, que muestra diagramáticamente una disposición según la invención.

El componente 1 de la figura 1 simboliza un rodillo refrigerador giratorio que normalmente es enfriado en su interior por un medio refrigerante (líquido de refrigeración). El rodillo refrigerador 1 tiene una envuelta fabricada de metal, usualmente acero, y preferiblemente tiene una superficie gravada, por ejemplo del tipo rodillo de estarcido, lo cual significa que su superficie es capaz de contener una mayor cantidad de composición basada en agua en su capa superficial que una superficie completamente lisa. Sin embargo, también es concebible según la invención que el rodillo tenga una superficie completamente lisa o una superficie que varíe sólo ligeramente respecto de una superficie completamente lisa, por ejemplo en virtud de tener un pulido mate.

Un contrarrodillo 2, por ejemplo un rodillo de impresión cauchutado, se apoya contra el rodillo de refrigeración 1 en una posición alrededor de su línea central horizontal, en una línea de agarre, con una presión ajustable de línea de agarre. Una banda 4 de al menos una capa del laminado que se va a fabricar, usualmente una capa de núcleo que puede haber sido ya laminada conjuntamente con una capa de barrera, se alimenta a esta línea de agarre. Una película 5 de material polímero fundido extruido en un extrusor 3 también se alimenta a la línea de agarre, entre la banda 4 y el rodillo refrigerador 1. En la línea de agarre, la banda 4 se une con la película polímera fundida 5 en esencialmente la totalidad de sus superficies mutuamente enfrentadas. Durante el contacto continuado con la superficie del rodillo refrigerador 1, cuando el laminado de la banda 4 y la película 5 corre alrededor del rodillo refrigerador 1, la película 5 es enfriada y, en consecuencia, se solidifica/cristaliza.

Según la invención, una disposición 6 para cubrir el rodillo refrigerador 1 con una capa superficial de una composición 7 basada en agua que comprende un contenido de materia seca está situada en el lado opuesto a la línea de agarre, en una posición alrededor de la línea central horizontal del rodillo refrigerador 1. La disposición 6 se muestra aquí comprendiendo dos rodillos que transfieren la composición 7 a la superficie del rodillo refrigerador. Sin embargo, según se mencionó anteriormente, son concebibles muchas otras configuraciones. La aplicación de la composición basada en agua sobre el rodillo refrigerador 1 para cubrirlo deberá hacerse, por supuesto, tan ancha como la banda 4 que está siendo alimentada a la línea de agarre y la película 5. En la línea de agarre, la capa superficial presente en el rodillo refrigerador se transferirá entonces a la película polímera 5 mientras ésta está aún caliente y es conformable. De esta manera, se forma sobre la película polímera una capa de la composición basada en agua, cuya capa formará parte del laminado de envasado terminado. La transferencia según la invención ofrece la posibilidad de hacer la capa de la composición basada en agua tan delgada que, tras el secado, adopte la naturaleza de una piel.

La disposición también comprende medios (no mostrados) de control del grosor de la capa de la composición basada en agua que se transfiere a la película polímera 5 en la línea de agarre. El grosor se controla preferiblemente, al menos en parte, por medio de la viscosidad y/o concentración de la composición basada en agua.

Cuando el laminado 9 de envasado, que ahora puede estar completo o constituir la base para la incorporación adicional de otras capas, abandona el rodillo refrigerador 1, comprende al menos una capa prefabricada (preferiblemente una capa de núcleo), contra la cual descansa directamente una capa polímera que en su otra cara tiene una capa de la composición basada en agua. Mientras la capa de la composición basada en agua está situada entre la superficie del rodillo refrigerador y la capa polímera, es calentada por la capa polímera (que, en el caso del polietileno, por ejemplo, se extruye a una temperatura de aproximadamente 280-325ºC). Cuando el laminado 9 abandona el rodillo refrigerador 1, se evaporará agua de la composición basada en agua calentada, la cual, en consecuencia, se seca al menos parcialmente.

Sin embargo, el par de rodillos 1, 2 va normalmente seguido por un secador 8, preferiblemente un secador de IR, de una longitud de hasta un máximo de 8 m o más, preferiblemente un máximo de 5 m. El laminado de envasado está listo a continuación para conformarlo como envases, si resultado apropiado plegándolo y cortándolo en piezas individuales, o la banda de laminado de envasado también puede transportarse al siguiente equipo 10 con el fin de proporcionar al laminado de envasado al menos una capa adicional en la misma cara del laminado que la capa de material de polímero, es decir, encapsulando la capa de la composición basada en agua. La otra cara del laminado 9 puede dotarse, por supuesto, de capas adicionales.

Ejemplo

Se realizaron en fábrica unos ensayos en los que un rodillo refrigerador existente fue cargado con una capa superficial de alcohol polivinílico según las condiciones de la Tabla 1. Se tomaron un gran número de muestras del laminado de cartón y éstas tenían barreras frente a oxígeno desde 27 hasta 108 cm^{3}/m^{2}*24 h, 1 atm a 23ºC, 50% de humedad relativa. La variación fue debida al hecho de que el equipo de ensayo no permitía un control más preciso del grosor de capa aplicado, que teóricamente era de 0,6 g/m^{2} en seco. Sin embargo, el propósito del ejemplo es mostrar ante todo que la técnica según la invención funciona en la práctica.

TABLA 1

1

La invención no se limita a las realizaciones aquí mostradas, sino que puede variarse dentro del alcance de las reivindicaciones de la patente.

Claims (16)

1. Método para fabricar un laminado (9) de envasado en forma de banda, en el que se extruye una película (5) de material polímero hasta una línea de agarre entre un rodillo refrigerador (1) y un contrarrodillo (2), y la citada película de material polímero se une en la línea de agarre, directa o indirectamente, con al menos otra capa (4) del laminado de envasado, caracterizado porque se cubre (6) el rodillo refrigerador (1) con una capa superficial de una composición (7) basada en agua que comprende un contenido de materia seca, cuya composición se transfiere como una capa delgada a la película (5) de material polímero en la línea de agarre, mientras la película de material polímero está aún caliente.

2. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque la citada composición (7) basada en agua consiste en una composición que proporciona al laminado (9) de envasado una característica mejorada del grupo que incluye barrera incrementada frente a aromas, barrera frente a gases, satinado, facilidad de agarre, efecto de limpieza, adhesión o capacidad para ser fácilmente deslaminado.

3. Método según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque la citada composición (7) basada en agua comprende un contenido de materia seca de al menos una sustancia del grupo que consta de alcohol polivinílico, etileno-alcohol vinílico, etileno-ácido acrílico, etileno-ácido metacrílico, ácido ascórbico, vitamina E, compuestos de Fe o Fe^{2+}, carboximetilcelulosa, acetato de polivinilo y almidón.

4. Método según la reivindicación 3, caracterizado porque la citada composición (7) basada en agua comprende un contenido de materia seca de al menos una sustancia del grupo que consta de alcohol polivinílico, etileno-alcohol vinílico, etileno-ácido acrílico, etileno-ácido metacrílico, y también un contenido de materia seca de nanopartículas, preferiblemente nanopartículas de mineral de arcilla o SiO_{2}.

5. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la viscosidad y/o concentración de la composición (7) basada en agua se usa/usan para controlar un grosor de capa de la citada composición en el laminado (9) de envasado.

6. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la capa transferida a la película (5) de material polímero tiene un contenido de agua de 0,5-8 g/m^{2}, preferiblemente 1-5 g/m^{2}, cuando ha acabado de ser transferida a la película de material polímero.

7. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la capa transferida es secada (8) después de que el laminado (9) de envasado ha abandonado el rodillo refrigerador (1), preferiblemente por medio de secado IR.

8. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la capa transferida a la película (5) de material polímero tiene un peso por área unitaria de 0,1 g/m^{2} hasta 10 g/m^{2}, preferiblemente hasta 5 g/m^{2}, incluso más preferiblemente hasta 3 g/m^{2} y lo más preferiblemente hasta 2 g/m^{2}, sobre la base de pesos en seco.

9. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la citada película (5) de material polímero comprende al menos un polímero del grupo que consta de polietileno, polipropileno, etileno-ácido acrílico y etileno-alcohol vinílico.

10. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el citado laminado (9) de envasado es provisto, en un paso subsiguiente (10), de al menos una capa adicional que cubre la citada capa transferida de la composición (7) basada en agua.

11. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque se hace que la citada capa transferida de la composición (7) basada en agua constituya una capa externa, la más exterior, del laminado (9) de envasado.

12. Disposición para fabricar un laminado (9) de envasado en forma de banda, que comprende un extrusor (3) dispuesto para extruir una película (5) de material polímero hasta una línea de agarre entre un rodillo refrigerador (1) y un contrarrodillo (2), y también medios para introducir al menos otra capa (4) del laminado de envasado dentro de la citada línea de agarre para unir la película (5) con la capa (4), caracterizada por una disposición (6) que incluye una fuente de una composición basada en agua que comprende un contenido de materia seca, así como medios para cubrir el rodillo refrigerador (1) con una capa superficial de dicha composición (7) basada en agua que comprende un contenido de materia seca.

13. Disposición según la reivindicación 12, caracterizada porque dicho rodillo refrigerador (1) tiene una superficie grabada.

14. Disposición según la reivindicación 12 o 13, caracterizada porque dicha disposición (6) para cubrir el rodillo refrigerador (1) consiste en una disposición de goteo o pulverización, o en una disposición que comprende una o más espátulas.

15. Disposición según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 14, caracterizada por un secador (8), preferiblemente un secador IR, que sigue al citado rodillo refrigerador (1).

16. Disposición según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 15, caracterizada por un equipo (10), que sigue a dicho rodillo refrigerador (1), para proporcionar al laminado (9) de envasado al menos una capa adicional en la misma cara del laminado que la citada película (5) de material polímero.