ES2318743T3 - Estratificado de material de sellado. - Google Patents

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ES2318743T3
ES2318743T3 ES06725725T ES06725725T ES2318743T3 ES 2318743 T3 ES2318743 T3 ES 2318743T3 ES 06725725 T ES06725725 T ES 06725725T ES 06725725 T ES06725725 T ES 06725725T ES 2318743 T3 ES2318743 T3 ES 2318743T3
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ES
Spain
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laminate
layer
tongue
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sealing
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ES06725725T
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English (en)
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Andrew Fenwick Mclean
David John O'brien
Victor Sachs
Craig Warren Thornhill
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Original Assignee
Selig Sealing Products Inc
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Abstract

Un método para producir un estratificado primario que incluye un material de lengüeta, comprendiendo el método las etapas de: a) suministrar un estratificado de sellado (1) que comprende capas inferiores de contacto con el alimento (2, 3) que incluyen una capa metálica (4) y una capa superior de poliéster (5) a una estación de estratificación; b) suministrar simultáneamente un material de lengüeta (6), que es más estrecho que el estratificado de sellado, a la estación de estratificación (12) de manera que la parte inferior del material de lengüeta y la capa superior del poliéster del estratificado de sellado entran en contacto para formar un sustrato primario (1a), cuya cara superior está parcialmente compuesta por la cara superior del material de lengüeta y parcialmente compuesta por la capa superior de poliéster del estratificado de sellado antes de alcanzar la estación de estratificación; c) suministrar simultáneamente un material de película plástica (8) que tiene superficies superior e inferior a la estación de estratificación; y d) extrudir continuamente un adhesivo polimérico (7) entre la cara superior del sustrato primario y la superficie inferior del material de película plástica de manera que los dos se adhieren entre sí con una fuerza de enlace mayor de 15 N/cm cuando se tira del material de lengüeta a 90º respecto a la dirección de mecanizado y a 180º respecto al sustrato primario, para formar un estratificado primario que incluye un material de lengüeta.

Description

Estratificado de material de sellado.
La presente invención se refiere a un método para fabricar un estratificado que se usa en sistemas de cierre de recipientes. El estratificado producido es un material de estratificado primario que incluye un material de lengüeta que puede unirse a un sello secundario y usarse para re-cerrar un recipiente usando un tapón roscado.
Es habitual en el envasado de una amplia variedad de materiales que van desde productos farmacéuticos hasta el café instantáneo que se proporcione un cierre en forma de sello conectado al cuello del recipiente y un tapón roscado que cubre y protege el sello, lo que proporciona una tapa re-cerrable después de que el sello se haya retirado para obtener acceso al recipiente. A menudo, el cierre es tal que el lado inferior del sello tiene un recubrimiento adhesivo sensible al calor o una capa de plástico fundible cubierta por una lámina metálica. La lámina metálica puede proporcionar el sustrato del sello o puede incluir un sustrato separado formado a partir de material de plástico o papel. El sello se pone después contra el cuello de un recipiente y se intercala contra él mediante el tapón roscado aplicado. Una etapa de inducción de calentamiento calienta entonces la lámina metálica y a su vez activa la capa adhesiva sensible al calor o funde la capa plástica de manera que, al enfriarse, el sello se une al cuello del recipiente. Una dificultad encontrada a menudo por los usuarios finales es la retirada de dichos sellos del recipiente. Se han realizado intentos para incluir una lengüeta que se extienda por los laterales del cuello del recipiente de manera que el consumidor pueda agarrarla para facilitar la retirada del sello.
Se han desarrollado sistemas de un solo componente en los que el sello primario y el revestimiento secundario se producen como un disco estratificado que se une dentro del tapón. El sistema Quadraseal® comercialmente disponible es un ejemplo de un sistema de un solo componente. La capa inferior de la parte de sello se forma de papel glassine que se une a una capa metálica mediante un adhesivo basado en cera. Tras la retirada de un tapón en el que se ajusta el sistema, la parte de sello permanece adherida al cuello del recipiente. Puede retirarse perforando el sello y desgarrándolo en trozos. Debido al fallo de las fibras de papel glassine habrá trazas de fibras que quedan adheridas alrededor de la circunferencia del cuello.
Un ejemplo adicional es el documento DE 9108868 en el que el sello primario y el revestimiento secundario se adhieren mediante cera. Tras el calentamiento de la lámina metálica en la parte de sello primario, la cera se funde y se absorbe hacia el revestimiento secundario, por lo que el sello primario y el revestimiento secundario se separan sustancialmente entre sí. Al abrir, el sello primario permanece adherido al recipiente y el revestimiento secundario permanece en el tapón. Este sistema incluye una lengüeta que se forma únicamente adhiriendo la capa superior del sello primario al resto del sello a través de parte del diámetro del sello. Un problema con este sistema es que hay residuos de material de cera que quedan sobre la superficie del revestimiento, de manera que, cuando el recipiente se vuelve a sellar, algunos de los contenidos del recipiente pueden pegarse a la superficie del revestimiento o pueden liberarse adentro del propio recipiente. En el envasado de alimentos y productos farmacéuticos dicho residuo de cera es indeseable. Se han hecho intentos, por lo tanto, centrados en el uso de medios basados en plástico para adherir el sello primario al revestimiento secundario como una capa denominada de liberación para evitar el uso de cera. También es muy difícil asegurar que durante la unión del sello al recipiente a sellar, el calor producido no provoque que la parte desestratificada que forma el tapón se adhiera al resto de la parte de sello primario.
Un ejemplo adicional de un sistema que incluye una estructura de lengüeta es la estructura de "lengüeta superior" descrita en el documento US 4961986. Esta estructura incluye un sello primario de múltiples capas, una de cuyas capas está parcialmente desestratificada para proporcionar una lengüeta de elevación situada totalmente dentro de la circunferencia del cuello del recipiente que se está usando. Este sistema es esencialmente un sistema que comprende un sello primario y un revestimiento secundario, por lo que el revestimiento secundario se ha adherido a un tapón. El sello primario se empuja entonces hacia el tapón y se mantiene en su sitio por aplicación a la rosca de tornillo dentro del tapón. En este sistema, las lengüetas se adhieren al sello primario aplicando una capa adhesiva en tiras y después adhiriendo la capa superior con el resultado de que sólo se pega en partes particulares donde el adhesivo estaba presente. Dicho método es laborioso ya que implica la construcción gradual capa a capa del sello primario incluyendo la lengüeta e implica el uso de un rodillo formado específicamente para aplicar el adhesivo en tiras.
El documento US 5702015 describe un método para producir un estratificado primario que incluye un material de lengüeta, comprendiendo el método las etapas de suministrar una capa metálica de tamiz a una estación de estratificación, suministrar simultáneamente una capa de desprendimiento que es más estrecha que la lámina metálica a la estación de estratificación, suministrar simultáneamente un material de película plástica a la estación de estratificación, y extrudir continuamente un adhesivo polimérico entre la capa de desprendimiento y la capa metálica para formar un estratificado.
En el documento US 6866926 se describe un método para producir un estratificado primario que incluye un material de lengüeta que comprende las etapas de suministrar un estratificado de sellado que comprende una capa metálica y una capa de poliéster a una estación de estratificación, suministrar simultáneamente un material de lengüeta que es más estrecho que el estratificado de sellado a la estación de estratificación de manera que la parte inferior del material de lengüeta y la parte superior de la capa de poliéster del estratificado de sellado entran en contacto para formar un sustrato primario, cuya cara superior está parcialmente compuesta por la cara superior del material de lengüeta y parcialmente compuesta por la capa superior del sello antes de alcanzar la estación de estratificación, suministrar simultáneamente un material de película plástica a la estación de estratificación, y adherir el material de película plástica al sustrato primario para formar un estratificado primario que incluye un material de lengüeta. La adherencia es a través de un proceso de unión térmica que parece implicar la fusión de una capa de adhesivo de fusión en caliente realizado sobre el material de película plástica.
Otro sistema de lengüeta es el exitoso sistema comercial "levantar y desprender"®. Esto puede comprender un sello primario y un revestimiento secundario o solo un sello primario y normalmente es sólo un sello primario. El sello primario incluye una capa gruesa de espuma de manera que el sello puede ser un producto por derecho propio sin requerir un revestimiento secundario para darle estabilidad. El espesor de la espuma permite discrepancias en el tamaño del recipiente o del tapón. Sin embargo, la espuma es cara y el sello primario resultante es difícil de manipular. Otra desventaja asociada con incluir espuma es que no es un sustrato imprimible. Hoy en día, los consumidores dependen en gran medida del etiquetado de los artículos y es deseable poder proporcionar un sello que esté impreso para indicar el fabricante. Es habitual que la impresión se realice sobre la capa metálica incluida dentro de las capas de inducción de calor. Esto sólo se verá cuando las capas encima de la lámina metálica sean transparentes. El sistema "levantar y desprender" no presenta esta oportunidad debido a la naturaleza opaca de la espuma. La capa superior del sistema "levantar y desprender" es una estructura particular de polietilentereftalato/acetato de etilenvinilo (PET/EVA). La presencia de EVA es necesaria para asegurar la adherencia tanto a la lengüeta de PET como a la espuma. Si el EVA tuviera que imprimirse entonces esto interferiría con las propiedades de adherencia que presenta. Por lo tanto, dar la vuelta, es decir, imprimir el lado inferior de la capa superior del sistema "levantar y desprender" no es una opción viable. La estructura PET/EVA usada es un material caro y adicionalmente requiere el uso de rodillos calentados para fundir el componente EVA de la estructura para conseguir la adherencia. Cuanto menor sea la cantidad de EVA usada mayor será el tamaño del rodillo calentado requerido. De esta manera, para usar un material de bajo coste que contenga una cantidad mínima de EVA, el tamaño del rodillo requerido se hace prohibitivamente grande y caro.
En el documento WO 97/02997, se describe un método para incluir una lengüeta en un estratificado de sellado primario. En este caso se hacen pasar tres suministros a un rodillo de refrigeración en contacto con un rodillo de presión. El primer suministro que formará la capa superior del estratificado de sellado primario es EVOH recubierto con polipropileno. El segundo suministro es un miembro de insonorización y el tercer suministro es un material de lengüeta extrudido, por ejemplo polipropileno. Los tres suministros entran en contacto en el punto donde el rodillo de refrigeración y el rodillo de presión están en contacto. El rodillo de refrigeración inactiva el material de lengüeta extrudido maximizando sus propiedades amorfas, y provoca el estratificado de las tres capas.
Por lo tanto, queda claro que hay una necesidad de un método sencillo y rentable para incluir un material de lengüeta en un estratificado de sellado primario. Dicho método debe evitar los problemas asociados con la técnica anterior, tales como tener que realizar un estratificado etapa por etapa, producir una lengüeta ineficaz o la necesidad de usar un equipo y materiales caros. Sería ventajoso en el mercado actual producir un estratificado primario que incluya una lengüeta que esté impresa o coloreada.
El aparato requerido debe tener estaciones de desenrollamiento separadas para los suministros de estratificado que se disponen para permitir el desenrollamiento simultáneo. Los suministros de estratificado se suministran a una estación de estratificación que comprende dos rodillos en contacto entre sí. En este punto, los suministros se adhieren entre sí para producir el estratificado incluyendo un material de lengüeta que posteriormente se enrolla en un rodillo final y puede hacerse pasar a través del mismo aparato y adherirse a un estratificado secundario. El adhesivo se aplica verticalmente hacia abajo sobre el punto donde los rodillos de suministro están en contacto. La velocidad de los rodillos de suministro debe ser más rápida que la velocidad de aplicación de adhesivo. El adhesivo puede aplicarse directamente desde cabezal del troquel de una extrusora.
La presente invención proporciona un método para producir un estratificado primario que incluye un material de lengüeta, comprendiendo el método de las etapas de:
a) suministrar un estratificado de sellado que comprende capas inferiores de contacto con el alimento incluyendo una capa metálica y una capa superior de poliéster a una estación de estratificación;
b) suministrar un material de lengüeta que es más estrecho que el estratificado de sellado a la estación de estratificación de manera que la parte inferior del material de lengüeta y la parte superior de la capa de poliéster del estratificado de sellado entran en contacto para formar un sustrato primario, cuya cara superior está parcialmente compuesta por la cara superior del material de lengüeta y parcialmente compuesta por la capa superior de poliéster del estratificado de sellado antes de alcanzar la estación de estratificación;
c) suministrar un material de película plástica que tiene una superficie superior e inferior a la estación de estratificación, y
d) extrudir continuamente un adhesivo polimérico entre la cara superior del sustrato primario y la superficie inferior del material de película plástica de manera que los dos se adhieren entre sí con una resistencia de enlace mayor de
15 N/cm cuando se tira del material de lengüeta a 90º respecto a la dirección de mecanizado y 180º respecto al sustrato primario, para formar un estratificado primario que incluye un material de lengüeta.
\newpage
En una realización de la presente invención, las capas inferiores de contacto con el alimento del estratificado de sellado se sellan por inducción de calor y comprenden una capa metálica de aluminio recubierta sobre su cara más inferior, que finalmente estará en contacto con el cuello de un recipiente con una capa de adhesivo de fusión en caliente. Una capa de polietilentereftalato puede interponerse entre el adhesivo de fusión en caliente y la capa metálica de aluminio para aislar la capa metálica de los contenidos de cualquier recipiente al que se una y evitar así la corrosión de la capa metálica. Esta capa de polietilentereftalato generalmente tiene un espesor en el intervalo de 10 a 14 \mum. Se une a la capa metálica usando una estratificación de adhesivo con disolvente o sin disolvente. Cuando se incluye, el polietilentereftalato ya ha sido unido a la capa metálica por el suministrador. Preferiblemente, el espesor de la capa metálica está en el intervalo de 12-30 \mum.
En otra realización de la presente invención, las capas inferiores de contacto con el alimento del estratificado de sellado pueden sellarse por conducción de calor.
En otra realización más de la presente invención, la capa inferior de contacto con el alimento del estratificado de sellado comprende una capa que comprende una capa de lámina metálica recubierta en su cara más inferior, que finalmente estará en contacto con el cuello de un recipiente, con papel glassine. El papel glassine es un material basado en papel que se forma de pulpa que se ha batido hasta el grado de que constituye fibras que son muy cortas dando como resultado un material quebradizo que es casi transparente. El papel glassine está disponible en el mercado, por ejemplo de Ahlstrom en Francia. El papel glassine se adhiere a la cara más inferior de la lámina metálica mediante una capa de adhesivo. Aunque convencionalmente en dicho sistema se usaría un adhesivo basado en cera para adherir el papel glassine a la lámina metálica, es preferible en la invención usar un adhesivo basado en polietileno o basado en agua para asegurar que se forma un enlace suficientemente fuerte.
La capa inferior de papel glassine del estratificado primario puede adherirse al cuello de un recipiente usando un adhesivo convencional tal como, por ejemplo, PVA. En esta realización, el espesor de la capa metálica puede ser tan bajo como 9 \mum. Durante el uso, cuando el estratificado primario se retire del cuello del recipiente, ocurrirá un fallo en la capa de glassine de manera que las fibras de papel permanecerán adheridas al cuello del recipiente pero el estratificado primario se retira aún como una sola pieza. La ventaja de que las fibras de papel permanezcan adheridas al cuello es que proporciona un sistema anti-manipulación evidente.
La lámina metálica puede opcionalmente estar impresa de manera que es evidente la identidad del fabricante de los contenidos finales de cualquier recipiente al que se adhiere el estratificado primario. Los consumidores observan esto como garantía de seguridad, calidad y del origen de los contenidos. Cuando la lámina metálica está impresa, esto lo habrá hecho el suministrador de la lámina metálica.
La capa superior del estratificado de sellado es una capa de poliéster. Dicha capa se incluye para conferir resistencia al estratificado de sellado primario de manera que no pueda rasgarse o romperse fácilmente de forma manual. Adicionalmente, incluir esta capa significa que la impresión no está en contacto directo con el adhesivo polimérico extrudido y, por lo tanto, la eliminación de interacciones potencialmente problemáticas. Preferiblemente el espesor de la capa superior de poliéster es al menos 12 \mum. Un espesor preferido está en el intervalo de 12 a 25 \mum. En una realización preferida de la presente invención, el poliéster es de polietilentereftalato. Cuando la capa superior de poliéster del estratificado de sellado es de polietilentereftalato, es preferible que, antes de ponerlo en contacto con el adhesivo polimérico, se haya sometido a un tratamiento corona.
Como queda claro, es preferible que uno de los componentes del estratificado de sellado primario esté impreso. Esto puede conseguirse incluyendo una capa metálica con una capa superior preimpresa en las capas termosellables. Como alternativa, se puede imprimir la parte inferior de la capa de poliéster que no estará en contacto con el adhesivo polimérico. En ambos casos se requiere que la capa de poliéster sea transparente de manera que la impresión, ya sea en la lámina metálica ya sea en la parte inferior de la capa de poliéster, sea inmediatamente visible para el usuario final. La impresión se realiza antes de la inclusión del material de lengüeta.
El estratificado de sellado primario formado incluye una lengüeta libre como se incluye en las estructuras "lengüeta superior"® y "levantar y desprender"® descritas en el documento US 4961986. En el estratificado de sellado primario producido, aunque las dimensiones relativas de la lengüeta no están limitadas, es preferible, por ejemplo, que la lengüeta se sitúe totalmente dentro de la circunferencia del cuello del recipiente y típicamente la lengüeta ocupa aproximadamente el 50% del área del sello, donde el estratificado primario tiene un diámetro de menos de 36 mm. La lengüeta se proporciona adhiriendo un material de lengüeta a la capa superior de poliéster del estratificado termosellable.
El material de lengüeta que se suministra a la estación de estratificación como se ha detallado en la etapa (b) es más estrecho en anchura que el estratificado termosellable. Preferiblemente, el material de lengüeta se forma de un poliéster, más preferiblemente de polietilentereftalato. En una realización de la presente invención, la superficie inferior del material de lengüeta que finalmente está en contacto con la capa superior de poliéster del estratificado termosellable puede recubrirse con un material desprendible, por ejemplo silicona. Esto se realiza para asegurar adicionalmente que cuando el estratificado de sellado primario terminado se adhiriere a un recipiente sellando por inducción de calor, el material de lengüeta no se pega a la capa superior de poliéster. El material de lengüeta puede incluir adicionalmente una capa coloreada o impresa formada de poliéster y unida a la otra capa de poliéster mediante una capa de unión adhesiva.
En la etapa (b), en una realización de la presente invención, en lugar de suministrar un solo material de lengüeta, el suministro puede comprender una pluralidad de materiales de lengüeta estrechos dispuestos en intervalos espaciados regularmente. De esta manera, una amplia lámina de estratificado primario que incluye un material de lengüeta puede formarse y después puede cortarse según se requiera, mejorando de esta manera la eficacia del sistema.
Como se detalla en la etapa (c), el tercer suministro que se suministra a la estación de estratificación es un material de película plástica. Preferiblemente, la película plástica se selecciona entre el grupo que consiste en polietilentereftalato, poliamida, polipropileno o un material compuesto. Más preferiblemente aún, la película plástica es polietilentereftalato. La anchura de este material es la misma que la anchura del estratificado termosellable. Esta capa de película plástica debe ser transparente para que la impresión de las capas inferiores sea visible para el usuario final. Preferiblemente, el espesor de la capa de película plástica es al menos 12 \mum. Más preferiblemente, el espesor de la capa de película plástica está en un intervalo de 12-36 \mum. En una realización preferida de la presente invención, cuando la película plástica es un material de PET, preferiblemente está co-extrudido y sometido a tratamiento corona. Esto se realiza para asegurar que el enlace formado al adhesivo polimérico en la etapa (d) es suficientemente fuerte. El material de PET puede obtenerse en un estado co-extrudido. Los ejemplos de materiales adecuados incluyen Lumirror 10.47 que es una película que está co-extrudida en un lado y está disponible comercialmente en Toray.
Antes de alcanzar la estación de estratificación, la cara inferior del material de lengüeta y la capa superior de PET del estratificado de sellado se ponen en contacto. En esta fase, no hay adherencia entre los dos suministros. Los dos suministros se suministran en contacto entre sí a la estación de estratificación. Para conseguir esto, los dos suministros deben aproximarse a la estación de estratificación desde el mismo lado. La combinación del estratificado de sellado y el material de lengüeta en contacto entre sí se denomina sustrato primario a medida que pasan a la estación de estratificación juntos. Como el material de lengüeta es necesariamente más estrecho en anchura que el estratificado de sellado, la cara superior del sustrato primario presentada a la estación de estratificación se forma parcialmente de la cara superior del material de lengüeta y parcialmente de la capa superior de poliéster del estratificado de sellado.
En la estación de estratificación, el sustrato primario se pone en contacto con el material de película plástica que se suministra simultáneamente a la estación de estratificación aunque desde el lado opuesto. En el punto donde la cara superior del sustrato primario está en contacto con la superficie inferior del material de película plástica, un adhesivo polimérico se extrude continuamente entre las dos superficies. El resultado es que el material de película plástica se adhiere sobre toda el área superficial de la cara superior del sustrato primario. Esto significa que, sobre parte de la anchura, el material plástico se adherirá a la capa superior de película plástica del estratificado de sellado y, en la anchura restante, el material de película plástica se adherirá a la capa superior del material de lengüeta. El resultado es entonces que se forma una parte de lengüeta que se sitúa totalmente dentro de la circunferencia del estratificado primario formado.
El enlace formado entre la capa superior de película plástica del estratificado de sellado y el material de película plástica debe tener una resistencia mayor de 15 N/cm cuando se tira de la lengüeta a 90º respecto a la dirección de mecanizado y 180º respecto al sustrato primario. Esto es para asegurar que cuando se usa la lengüeta para retirar el sello de un recipiente, la lengüeta permanece adherida al estratificado primario tras aplicar una fuerza de tracción a la lengüeta.
Preferiblemente, el adhesivo polimérico que se extrude continuamente se selecciona entre polietileno, acetato de polietilenvinilo, copolímero de anhídrido maleico/éster de acrilato/polietileno y acrilato de etilen metilo. Más preferiblemente, el adhesivo polimérico tiene un índice de flujo de fusión en el intervalo de 1a 17 dg/min. Preferiblemente el peso de recubrimiento de la capa adhesiva es de al menos 30 g/m^{2}.
En una realización preferida, el peso del recubrimiento de la capa adhesiva está en el intervalo de 20 a 40 g/m^{2}. En una realización preferida, el adhesivo polimérico es un co-polímero de acrilato de etilen metilo.
Para que pueda verse cualquier impresión, preferiblemente el adhesivo polimérico y el material de película plástica son transparentes.
El estratificado primario que incluye un material de lengüeta, preparado de acuerdo con la presente invención, puede unirse después a un material de sellado secundario para formar un sello de un solo componente y un sistema de revestimiento. Esto puede realizarse usando el mismo aparato usado para formar el estratificado primario que incluye un material de lengüeta. Más específicamente, el método implica las etapas de:
suministrar el estratificado primario que incluye un material de lengüeta a una estación de estratificación;
suministrar simultáneamente un material de sellado secundario que tiene una dureza global en el intervalo de 200-1200 gcm y tiene una cara superior para contactar con un cierre del recipiente y una cara inferior para sellarse contra un recipiente a la estación de estratificación; y
extrudir un adhesivo polimérico con un índice de flujo de fusión en el intervalo de 5-17 dg/min a través de un cabezal del troquel entre la cara superior de la película plástica del estratificado primario que incluye un material de lengüeta y la cara inferior del material de sellado secundario para adherir los dos para formar un estratificado de material de sellado.
El material de sellado secundario de la presente invención tiene una dureza en el intervalo de 200-1200 gcm. Esta dureza se mide de acuerdo con el ensayador de dureza Taber Teledyne VS (Modelo 150-B). El método empleado implica cortar las muestras de ensayo a un tamaño de 3,8 cm por 7 cm (1,5 x 2,75 pulgadas) unas en la dirección del grano del tablero y otras formando un ángulo recto respecto al grano. El ensayo se realiza a temperatura ambiente. La parte superior de la muestra se sujeta de manera que quede centrada paralela a la cara del ensayador y la parte inferior de la muestra se deja descansando sobre la placa por debajo de los rodillos de la máquina. El rodillo derecho se lleva justo a tocar sólo la parte inferior de la muestra sin desviarla. El rodillo izquierdo se lleva a contacto ligero con la muestra y después se atrasa un cuarto de vuelta. Se tiene cuidado de asegurar que el disco accionador de escala y el péndulo estén todos alineados a cero. La muestra se desvía en una dirección empujando el interruptor operativo hasta que el péndulo está a 15º. Se registra el valor en la escala fija. La dirección del péndulo se invierte después y la muestra se desvía en la dirección opuesta a 15º y se registra el valor procedente de la escala fija. Se toma la media de los dos valores y se usa el factor multiplicador ponderal apropiado para determinar la dureza en unidades Taber (gcm).
En algunas realizaciones, cuando se incluye un material de sellado secundario, puede formarse de cartón de pasta de madera o cartón de caja de plegado. Como alternativa, el material de sellado secundario puede ser un estratificado sintético. Cuando el material de sellado secundario es un estratificado sintético es preferible que comprenda una espuma con una cara vista sobre cada cara del mismo. El espesor de la capa de espuma está preferiblemente en el intervalo de 0,85-1,65 mm y los materiales adecuados incluyen espuma de polietileno y polipropileno. El espesor de las capas vistas está preferiblemente en el intervalo de 20-70 \mum.
Las capas vistas pueden comprender una sola capa, por ejemplo una capa de polietilentereftalato, polietileno, polipropileno o poliamida, o, como alternativa, pueden comprender múltiples capas. La naturaleza de la capa vista depende de la naturaleza de la capa de espuma y del adhesivo polimérico. Cuando no se pueda encontrar una capa vista que sea igualmente compatible con la capa de espuma y el adhesivo polimérico, es necesario que las capas vistas sean de múltiples capas para conseguir una capa graduada que se adhiera firmemente al adhesivo y posteriormente a la espuma. Las capas graduadas tenderán a poder sellarse térmicamente a sí mismas. Cuando las capas vistas son de múltiples capas, se prefiere que las capas vistas comprendan un núcleo de homopolímero con una capa copolimérica en cada cara de las mismas. El núcleo de homopolímero se elige para asegurar que el estratificado sintético tenga la dureza apropiada.
En una realización de la presente invención en la que un material de sellado secundario se adhiere al estratificado primario, la capa de espuma es espuma de polietileno y las capas vistas están compuestas por tres capas, específicamente un núcleo de homopolímero con capas de copolímero en cada cara del mismo, en donde el núcleo de homopolímero comprende polipropileno y el copolímero es un copolímero de polietileno/polipropileno. La inclusión de la capa de homopolímero de polipropileno asegura que el estratificado sintético tenga la dureza apropiada. Tal material de sellado secundario se puede obtener comercialmente o se puede producir por estratificación, como sea necesario.
En esta realización de la presente invención en la que la capa de espuma es espuma de polietileno y las capas vistas están compuestas de un núcleo de polipropileno con capas de copolímero polipropileno/polietileno sobre cada cara del mismo, preferiblemente el adhesivo polimérico se proporciona co-extrudiendo polipropileno y polietileno a través del cabezal del troquel de manera que el polipropileno está en contacto con la cara inferior del material de sellado secundario y el polietileno está en contacto con la cara superior de la película plástica del estratificado primario.
Para adherir el estratificado de sellado primario al material de sellado secundario, un adhesivo polimérico se extrude entre la cara superior de la película plástica del estratificado de sellado primario y la cara inferior del material de sellado secundario. El adhesivo polimérico debe tener un índice de flujo de fusión en el intervalo de 5-25 dg/min. El método usado para determinar el índice de flujo de fusión es la Norma Internacional ISO 113/ASTM D 1238.
Las resistencias de los diferentes enlaces formados en el estratificado de material de sellado son importantes. Durante el uso, el enlace formado entre la capa de contacto con el alimento del estratificado y el cuello del recipiente que se usa para sellar debe ser suficientemente fuerte para que el estratificado primario permanezca adherido al cuello del recipiente cuando se retira la tapa y se mantenga un sello completo. Sin embargo, debe ser más débil que la resistencia del enlace en el punto de contacto entre la capa superior del estratificado de sellado y el material de lengüeta.
Cuando un material de sellado secundario se adhiere al estratificado primario, se requiere un adhesivo polimérico con un índice de flujo de fusión en el intervalo indicado para asegurar que se forma una verdadera soldadura entre el adhesivo y la cara inferior del material de sellado secundario, mientras que el enlace formado entre el adhesivo y la capa superior de la película plástica del estratificado primario no es una verdadera soldadura. Para conseguir esto, las dos superficies en contacto con el adhesivo deben ser diferentes. El adhesivo debe unirse más fuertemente a la cara inferior del material de sellado secundario que la capa superior de película plástica del estratificado de sellado primario. Se requiere, por lo tanto, que la capa superior de la película plástica del estratificado primario tenga una mayor energía superficial que la cara inferior del segundo material de sellado. La expresión "verdadera soldadura" se refiere al hecho de que se forma un enlace entre el adhesivo y la cara inferior del material de sellado secundario de manera que, si se intenta separar el adhesivo y la cara inferior del sello secundario, el material adhesivo y el material de la cara inferior tienden a fallar antes que el enlace. Preferiblemente, el enlace formado entre el adhesivo polimérico y la capa plástica superior del material de sellado primario tiene una resistencia de desprendimiento en el intervalo de 50-130 g medido en una tira de 25 mm de anchura a 1500 mm/min. Esto significa que, durante el uso, tras la aplicación de un par torsor al tapón de un recipiente al que está unido el estratificado de material de sellado, el enlace entre la capa superior de material de película plástica del estratificado primario y el adhesivo polimérico se romperá de manera que el estratificado primario permanece adherido al recipiente mientras que el material de sellado secundario permanecerá en el tapón.
Cuando el estratificado de material de sellado se une a un recipiente equipado con un tapón roscado, al girar el tapón roscado el usuario final romperá el enlace y oirá un "ruido de crujido". Cuando se oye dicho ruido es prueba de que el recipiente no ha sido manipulado. Los adhesivos poliméricos adecuados incluyen polietileno de baja densidad o polietileno y polipropileno co-extrudidos. Preferiblemente, el adhesivo polimérico es polietileno. El estratificado de material de sellado está destinado a usarse en cierres con tamaños de cuello de hasta al menos 100 mm de diámetro.
El adhesivo polimérico se extrude a través del cabezal del troquel. La longitud del cabezal del troquel está preferiblemente en el intervalo de 500 a 2000 mm. El hueco del cabezal del troquel está preferiblemente en el intervalo de 450 a 800 \mum, más preferiblemente el hueco está en el intervalo de 500 a 700 \mum. La velocidad de los rodillos de suministro está en el intervalo de 50 a 120 m/min. Una velocidad típica de los rodillos de suministro es por ejemplo 100 m/min.
El estratificado del material de sellado de la presente invención está formado generalmente por tiras anchas. Por lo tanto, para formar las lengüetas es necesario cortar las tiras anchas del estratificado de material de sellado en tiras más estrechas. Estas tiras más estrechas pueden cortarse entonces para formar un ensamblaje de cierre de recipiente listo para aplicarlo a un recipiente. El corte de las tiras anchas en tiras más estrechas es necesario realizarlo con precisión para asegurar que los cortes se hagan en las posiciones correctas para producir las lengüetas. El ensamblaje de cierre del recipiente suministrado listo para usar en forma de cintas puede perforarse entonces desde las tiras más estrechas y fijarse dentro de la parte superior de un tapón roscado en un procedimiento y/o localización diferente del método para fabricar el estratificado de material de sellado. A diferencia de un tapón roscado convencional, el tapón roscado adecuado para usar en la presente invención debe incluir una característica de retención. Preferiblemente, la característica de retención es una forma cuadrangular en la parte superior y plana por debajo para minimizar el daño al insertar el ensamblaje de cierre del recipiente. La característica de retención puede incluir una rosca de tornillo de múltiples vueltas o una rosca de vuelta de una pieza de múltiples inicios. El recipiente puede hacerse de vidrio o de material plástico tal como polietileno, poliéster, cloruro de polivinilo, polipropileno o un polímero de acrilonitrilo-butadieno-estireno.
Un tapón roscado equipado con un ensamblaje de cierre de recipiente de acuerdo con la presente invención puede atornillarse en el cuello abierto de un recipiente intercalando de esta manera el ensamblaje de cierre del recipiente entre el cuello abierto del recipiente y la parte superior del tapón. El estratificado primario se adhiriere después al cuello abierto del recipiente por inducción de calor.
Una realización de la presente invención se describirá ahora con referencia a las siguientes figuras, en las que:
La figura 1 es un corte transversal a través de un ejemplo de un estratificado primario que incluye un material de lengüeta formado de acuerdo con el método de la presente invención con una dimensión vertical muy exagerada.
La figura 2 es un diagrama esquemático del aparato de estratificación usado en el método de la presente invención.
La figura 3 es un corte transversal a través de un ejemplo del estratificado de material de sellado con una dimensión vertical muy exagerada.
La figura 4 es un corte transversal a través de un tapón roscado que muestra el ensamblaje de cierre del recipiente en su sitio.
La figura 5 es una vista en perspectiva que muestra el sello en su sitio sobre el cuello de un recipiente.
La figura 6 es un corte transversal a través de una segunda realización de un estratificado primario que incluye un material de lengüeta formado de acuerdo con el método de la presente invención con una dimensión vertical muy exagerada.
Ejemplo 1
Un estratificado de sellado (1) se obtuvo comercialmente de Gerosa, España. El estratificado de sellado comprendía capas termosellables (2, 3) para adherencia a un recipiente a sellar y una capa metálica (4). La capa superior del estratificado de sellado (5) es PET que se ha impreso en el lado anverso. Como alternativa a adquirir esta pieza de la estructura (2, 3, 4) como en este ejemplo, puede estratificarse a la capa metálica en una etapa diferente para formar el estratificado termosellable. Este estratificado de sellado se enrolla sobre un primer rodillo de suministro (9) en el aparato de estratificación.
El segundo rodillo de suministro (10) en el aparato de estratificación es la fuente de material de lengüeta (6). El material de lengüeta usado está formado de PET que tiene un espesor en el intervalo de 12-25 \mum. La anchura de (6) está en el intervalo de 20-60 mm.
Un tercer rodillo de suministro (11) se carga con un material de PET (8) que puede obtenerse comercialmente de Toray, Europa. El espesor del material de PET (8) está en el intervalo de 12-36 \mum. El material de PET (8) usado es una capa de sello por calor de PET co-extrudido para asegurar la adherencia óptima.
El estratificado de sellado (1), el material de lengüeta (6) y el material de PET (8) se suministran simultáneamente a la estación de estratificación (12), donde una extrusora (13) se sitúa verticalmente por encima del punto de contacto entre los suministros. Antes de alcanzar la estación de estratificación (12), el estratificado de sellado (1) y el material de lengüeta (6) se ponen en contacto para formar un sustrato primario (1a).
El copolímero de acrilato de etilen metilo (7) se extrude después continuamente como una cortina desde la extrusora (13) entre la cara superior del estratificado primario (1a) y la cara inferior del material de PET (8). Las condiciones de extrusión eran tales que se conseguía una temperatura de 100ºC a 200ºC en el estrechamiento. Los rodillos (14) y (21) se mueven a una velocidad de 70 m/min respecto a la velocidad de aplicación del adhesivo a la cara inferior del material de PET (8), y el estratificado primario resultante que incluía un material de lengüeta se hace pasar a través de un rodillo de refrigeración (14) para enrollarlo sobre un rodillo de producto final (15). Este proceso se ilustra esquemáticamente en la figura 2.
La resistencia de desprendimiento de un estratificado primario formado usando un material de PET (8) con un espesor de 36 \mum y un espesor de material de lengüeta de 12 \mum en el que el peso de recubrimiento del copolímero acrilato de etilen metilo extrudido (7) era de 40 g/m^{3}.
El peso de recubrimiento se determinó de la siguiente manera: una longitud de 0,5 m a 1 m de poliéster revestido con papel que tenía una anchura de 1 m se hizo pasar a la estación de estratificación en lugar del estratificado primario. Una cortina de adhesivo polimérico se extrudió después continuamente entre la cara superior de poliéster y el poliéster reforzado con papel y la cara inferior del material de PET (8). Después se cortaron muestras de 10 x 10 cm a través de la anchura de la banda y se registró su peso en gramos. El peso del poliéster revestido con papel y el material de PET (8) se restaron de esta cifra y el resultado se multiplicó por 100 para dar un peso de recubrimiento en g/m^{2}.
Como se ha detallado anteriormente, la cara superior del sustrato primario y la superficie inferior del material de película plástica deben adherirse entre sí con una resistencia mayor de 15 N/cm. En un experimento diferente la resistencia de enlace se determinó usando el método detallado a continuación. El aparato usado era un ensayador de tracción unido a un ordenador personal de sobremesa, dos mandíbulas, un molde de medida de 80 x 12,5 mm y un cuchillo afilado. Una muestra con dimensiones de 12,5 mm de longitud y 10 mm de anchura perpendicular a la dirección de mecanizado se cortó a través de una sección del estratificado primario. Se realizan etapas para asegurar que una sección de material de PET (8) y el estratificado primario que incluía un material de lengüeta se separan. La altura de las mandíbulas se ajusta de manera que la lengüeta se inserta en una y la base en la otra. La muestra se sitúa para apuntar hacia la máquina. Se tira para separar la lengüeta y la base y la fuerza requerida para hacer esto se registra en el aparato.
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Ejemplo 2
El estratificado primario que incluye un material de lengüeta (1b) formado en el ejemplo 1 se adhirió después a un material de sellado secundario para formar un sello de un componente y un sistema de revestimiento. El material de sellado secundario (17) lo fabricó Unipac en el sitio y comprende una capa de espuma con un espesor de 1,25 mm que es espuma de polietileno (18) forrada con capas a ambos lados de película de polipropileno (19). La dureza era de
320 gcm.
Se usó el mismo aparato usado para formar el estratificado primario que incluye un material de lengüeta (1b) detallado en el ejemplo 1. El estratificado primario que incluía un material de lengüeta se cargó en el rodillo de suministro (11) y el material de sellado secundario (17) se cargó en el tercer rodillo de suministro (9). En este caso, el segundo rodillo de suministro (10) era redundante y no se usó. El estratificado primario que incluía un material de lengüeta y el material de sellado secundario (17) se suministraron simultáneamente a la estación de estratificación (12). Una cortina de polietileno de baja densidad (16) con un índice de flujo de fusión de 7,5 dg/min y polipropileno (16a) con un MFI de 11 dg/min se extrudieron continuamente desde la extrusora entre la cara superior de poliéster (8) del estratificado primario que incluye un material de lengüeta y la cara inferior del material de sellado secundario (19a), adhiriendo los dos para formar un estratificado de sellado (20) en el que el polipropileno (16a) se adhiere a la cara inferior del material de sellado secundario (19a) y el polietileno (16) se adhiere a la cara de poliéster superior (8).
El estratificado de material de sellado se cortó después en tiras estrechas. A partir de estas tiras, se perforaron discos circulares para formar discos del estratificado de material de sellado. El estratificado de material de sellado (20) se fija dentro de la parte superior de una tapón roscado (22) mediante una característica de retención (23). Un tapón roscado equipado con un estratificado de material de sellado de acuerdo con la presente invención se atornilla después sobre el cuello abierto del tapón. El tapón (22) y la botella (24) se someten después a una etapa de calentamiento por inducción en la que la lámina metálica se calienta alrededor de su periferia por la generación de corrientes parásitas dentro de la misma que a su vez funden la capa termosellable (2) para enlazar el estratificado primario que incluye un material de lengüeta al cuello abierto de la botella.
Ejemplo 3
Un estratificado de sellado (29) que comprende capas inferiores de contacto con el alimento (25, 26) para adherencia a un recipiente para sellar y una capa metálica (27) que se ha impreso se adquieren en Gerosa, España. La capa más inferior (25) del estratificado de sellado consiste en papel glassine con un peso de recubrimiento de al menos 30 g/m^{2}. La capa (26) es una capa de adhesivo de base acuosa con un peso de recubrimiento de al menos 3 g/m^{2} (peso seco). La capa de lámina metálica de aluminio (27) tiene un espesor de 8 \mum. La capa superior del estratificado de sellado (28) es de PET. Esto se adquiere como parte de la estructura (25, 26, 27) o se estratifica a la capa metálica en una etapa diferente para formar el estratificado de sellado.
El estratificado primario se formó usando este estratificado de sellado (29) en lugar del estratificado de sellado (1) que tenía capas sellables por inducción de calor del ejemplo 1 para producir un estratificado primario. El estratificado primario resultante se ilustra en la figura 6.

Claims (42)

1. Un método para producir un estratificado primario que incluye un material de lengüeta, comprendiendo el método las etapas de:
a) suministrar un estratificado de sellado (1) que comprende capas inferiores de contacto con el alimento (2, 3) que incluyen una capa metálica (4) y una capa superior de poliéster (5) a una estación de estratificación;
b) suministrar simultáneamente un material de lengüeta (6), que es más estrecho que el estratificado de sellado, a la estación de estratificación (12) de manera que la parte inferior del material de lengüeta y la capa superior del poliéster del estratificado de sellado entran en contacto para formar un sustrato primario (1a), cuya cara superior está parcialmente compuesta por la cara superior del material de lengüeta y parcialmente compuesta por la capa superior de poliéster del estratificado de sellado antes de alcanzar la estación de estratificación;
c) suministrar simultáneamente un material de película plástica (8) que tiene superficies superior e inferior a la estación de estratificación; y
d) extrudir continuamente un adhesivo polimérico (7) entre la cara superior del sustrato primario y la superficie inferior del material de película plástica de manera que los dos se adhieren entre sí con una fuerza de enlace mayor de 15 N/cm cuando se tira del material de lengüeta a 90º respecto a la dirección de mecanizado y a 180º respecto al sustrato primario, para formar un estratificado primario que incluye un material de lengüeta.
2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la capa metálica o el lado inferior de la capa de poliéster que forman parte del estratificado de sellado se han impreso.
3. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el material de película plástica se forma a partir de un material seleccionado del grupo que consiste en polietilentereftalato, poliamida, polietileno o un material compuesto de los materiales mencionados anteriormente.
4. El método de acuerdo con la reivindicación 3, en el que el material de película plástica es polietilentereftalato.
5. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la capa superior de poliéster del estratificado de sellado es polietilentereftalato.
6. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el adhesivo polimérico tiene un índice de flujo de fusión en el intervalo de 5 a 25 dg/min.
7. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el material de lengüeta se forma de polietilentereftalato.
8. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el material de lengüeta incluye una capa coloreada o impresa de PET.
9. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que, en la etapa (b), el material de lengüeta comprende una pluralidad de materiales de lengüeta estrechos dispuestos a intervalos espaciados regularmente.
10. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el espesor de la capa superior de película plástica del estratificado termosellable está en el intervalo de 12 a 36 \mum.
11. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el espesor del material de película plástica está en el intervalo de 12 a 36 \mum.
12. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el espesor del material de lengüeta está en el intervalo de 12 a 25 \mum.
13. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el adhesivo polimérico es acrilato de etilen metilo.
14. Un método para fabricar un estratificado de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende las etapas adicionales de:
a) suministrar el estratificado primario que incluye un material de lengüeta (1b) a una primera estación de estratificación;
b) suministrar simultáneamente un material de sellado secundario (17) que tiene una dureza global en el intervalo de 200-1200 gcm y tiene una cara superior para contactar con el cierre de un recipiente y una cara inferior para sellarse contra un recipiente, a la estación de estratificación;
c) extrudir un segundo adhesivo polimérico a través de un cabezal de troquel entre la cara superior de la película plástica del estratificado primario que incluye un material de lengüeta y la cara inferior del material de sellado secundario para formar un estratificado de material de sellado.
15. El método de acuerdo con la reivindicación 14, en el que el segundo adhesivo polimérico tiene un índice de flujo de fusión en el intervalo de 5 a 25 dg/min.
16. El método de acuerdo con la reivindicación 14, en el que el segundo adhesivo polimérico es polietileno.
17. El método de acuerdo con la reivindicación 14, en el que, en la etapa c), el segundo adhesivo polimérico comprende dos adhesivos poliméricos que son co-extrudidos.
18. El método de acuerdo con la reivindicación 17, en el que los dos adhesivos poliméricos son polietileno y polipropileno.
19. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la longitud del cabezal de troquel está en el intervalo de 500 a 2000 mm.
20. El método de acuerdo con la reivindicación 19, en el que el hueco del cabezal del troquel está en el intervalo de 500 a 700 \mum.
21. El método de acuerdo con la reivindicación 14, en el que el material de sellado secundario es cartón de pasta de madera o cartón de pasta kraft.
22. El método de acuerdo con la reivindicación 21, en el que el espesor del cartón de pasta de madera o cartón de pasta kraft está en el intervalo de 500 a 1000 \mum.
23. El método de acuerdo con la reivindicación 14, en el que el material de sellado secundario es un estratificado sintético.
24. El método de acuerdo con la reivindicación 23, en el que el estratificado sintético comprende una espuma con una capa vista en cada cara de la misma.
25. El método de acuerdo con la reivindicación 24, en el que la espuma es una espuma de polietileno o polipropileno.
26. El método de acuerdo con la reivindicación 24 o 25, en el que la capa de espuma tiene un espesor en el intervalo de 0,85 a 1,65 mm.
27. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 24 o 25, en el que las capas vistas tienen un espesor en el intervalo de 20 a 70 \mum.
28. El método de acuerdo con la reivindicación 17, en el que la capa vista comprende un centro de homopolímero con un copolímero en cada cara del mismo.
29. El método de acuerdo con la reivindicación 28, en el que el homopolímero es polipropileno y el copolímero es un copolímero de polipropileno/polietileno.
30. El método de acuerdo con la reivindicación 28, en el que el segundo adhesivo polimérico comprende polipropileno y polietileno co-extrudidos de manera que el polipropileno está en contacto con la cara inferior del material de sellado secundario y el polietileno está en contacto con la cara superior de poliéster del estratificado primario.
31. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la lámina metálica tiene un espesor en el intervalo de 12 a 30 \mum.
32. El método de acuerdo con la reivindicación 31, en el que la lámina metálica es de aluminio.
33 El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que las capas inferiores (2, 3) del estratificado de sellado (1) son capas sellables por inducción de calor.
34. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 32, en el que la capa inferior (2) del estratificado de sellado (1) se forma a partir de papel glassine y la capa (3) es una capa adhesiva.
35. El método de acuerdo con la reivindicación 34, en el que la capa adhesiva consiste en un adhesivo de base acuosa o un adhesivo basado en polietileno.
36. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 32, en el que las capas inferiores (2, 3) del estratificado de sellado son capas que pueden sellarse por conducción de calor.
37. Un método de acuerdo con la reivindicación 9, que comprende la etapa posterior de cortar el estratificado primario que incluye un material de lengüeta en tiras.
38. Un método de acuerdo con la reivindicación 14, que comprende la etapa posterior de cortar el estratificado de material de sellado en tiras.
39. El método de acuerdo con la reivindicación 37 o 38, en el que las tiras se conforman después para formar un ensamblaje de cierre de recipiente.
40. Un estratificado primario que comprende:
un estratificado de sellado (1) que comprende capas inferiores de contacto con el alimento (2, 3) que incluye una capa metálica (4) y una capa superior de polietilentereftalato (5);
un material de lengüeta (6) que tiene una cara superior e inferior en el que la cara inferior está en contacto con la capa superior de polietilentereftalato (5); y
una capa de película plástica (8) adherida a la cara superior del material de lengüeta (6) mediante un adhesivo polimérico extrudido (7).
41. Un estratificado que comprende:
el estratificado primario de acuerdo con la reivindicación 40 adherido a un material de sellado secundario que tiene una dureza global en el intervalo de 200-1200 gcm en el que la capa superior de la película plástica (8) del estratificado primario está adherida al material de sellado secundario mediante un adhesivo polimérico extrudido.
42. Un tapón roscado que tiene retenido dentro del mismo el ensamblaje de cierre de recipiente conformado de acuerdo con la reivindicación 39.
43. Un recipiente que está equipado con un tapón de acuerdo con la reivindicación 42, en el que el estratificado de sellado está sellado a la boca del recipiente para encerrar una sustancia líquida o sólida.
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