ES2320629T3 - Lamina de varias capas parcialmente espumada termoformada. - Google Patents
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Abstract
Una lámina termoformable de varias capas que comprende una capa espumada (s) a base de polipropileno, una capa termosellable externa básicamente no espumada (c) y una capa espumada (b) que comprende un polietileno dispuesto entre las capas (a) y (c).
Description
Lámina de varias capas parcialmente espumada
termoformada.
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La presente invención se refiere a una hoja o
lámina de varias capas, parcialmente espumada, termoformada o
formada en caliente para la producción de material de envasado.
En particular, la presente invención se refiere
a una lámina a base de múltiples capas rígidas o
semi-rígidas de un material termoplástico que
comprende una lámina espumada que consta de polipropileno, una capa
espumada que comprende un polietileno, y una capa sustancialmente
no espumada para el sellado en caliente, de manera que la lámina se
puede moldear en caliente para dar artículos de distintas formas
para el envasado.
La termoformación es un método frecuente para
formar cubetas o moldes que se utilizarán en la técnica del
envasado para alojar los productos que van a ser envasados. En
algunos casos, las cubetas preformadas se introducen en una máquina
de llenado que inserta o deja el producto que va a ser envasado
sobre la cubeta y luego o bien lo cierra con una tapa o bien
empaqueta la cubeta cargada. Sin embargo, en la mayoría de casos, se
emplea una máquina horizontal de termoformar, llenar y sellar.
Dicha máquina requiere normalmente dos telas o bandas del material
separadas, una banda inferior o de base y una banda superior. La
banda inferior debe ser diseñada para ser fácilmente termoformada
en línea a medida que la máquina va creando una cubeta más o menos
plana a partir de ella, estirándola a través de una cavidad
calentada por un proceso de termoformación con presión suministrada
por vacío. Puesto que una tapa o banda superior cierra la cubeta así
formada, la banda inferior debe ser también termosellable y en
algunos casos se requiere que tenga una permeabilidad mínima a los
gases, en particular al oxígeno, para prolongar la caducidad de los
productos sensibles al oxígeno, por ejemplo, la mayoría de productos
alimenticios.
Otras máquinas de envasado donde se requiere una
banda inferior termoformable en línea son las que se emplean para
el envasado tipo "skin". En estas máquinas la banda inferior es
termoformada en una cubeta, se carga en ella el producto que va a
ser envasado y la banda superior se estira por acción del vacío
alrededor del producto hasta que la película se adapta tan
adecuadamente a los contornos del producto que parece que sea su
piel. También en el caso de la banda inferior, se requiere una hoja
o lámina que pueda ser fácilmente termoformada y tenga buena
capacidad de sellado térmica y preferiblemente unas propiedades
protectoras ante el gas.
Por lo tanto las láminas a base de múltiples
capas se emplean donde se estudia la elección de las resinas y la
combinación de diferentes capas para conseguir la estructura final
con las propiedades deseadas.
Las láminas de múltiples capas se emplean
habitualmente pero más recientemente se han introducido en el
mercado las láminas parcialmente espumadas ya que el aspecto del
material espumado es muy apreciado por los usuarios finales.
Además el uso de un material al menos
parcialmente espumado aumenta el grosor y la rigidez de la lámina y
del artículo termoformado con la misma cantidad en peso de material
plástico.
El polipropileno es un polímero frecuentemente
utilizado para la capa espumada de una estructura termoformable
parcialmente espumada. De hecho el polipropileno puede ser
termoformado, es barato y suficientemente rígido para impartir algo
de rigidez a la lámina parcialmente espumada.
Se conocen las láminas termoformables formadas
por una capa de polipropileno espumada, laminada o coextruida con
una lámina de varias capas que comprende una capa protectora del
gas, que suele ser poliamida o alcohol etilenvinilico y una capa
externa termosellada. Sin embargo, las láminas o bien hojas
conocidas, en las que la masa de la estructura está hecha de una
capa de polipropileno espumada, tienen el inconveniente de una
formabilidad alterada, incluso cuando se emplea un módulo bajo de
polipropileno. Termoformar estas estructuras requiere de hecho
temperaturas muy elevadas (en general alrededor de 150ºC) y tiempos
de moldeado o conformado largos (alrededor de 5 segundos). Además
solamente se obtienen resultados óptimos en cuanto a la definición
de la forma cuando en el proceso de termoformación se utilizan
herramientas convencionales (por ejemplo, con no muchas ranuras o
ranuras no demasiado profundas, con pendientes suaves, etc.)
Por tanto se necesita una lámina de varias capas
que tenga un aspecto espumado, que pueda ser termoformada en un
recipiente de forma rígida o semirígida, como una cubeta a
temperaturas bajas y tiempos de conformado cortos.
También se necesita una lámina de varias capas
que tenga un aspecto espumado, que pueda ser termoformada en una
variedad de recipientes de forma rígida o semirígida, con
herramientas de uso frecuente.
Se ha observado que es posible cumplir estas
necesidades con una lámina parcialmente espumada, de varias capas,
que comprenda una capa espumada que conste de polietileno, una capa
interior espumada que conste de un polietileno, y una capa
exterior, termosellable no espumada.
Uno de los primeros objetivos de la presente
invención es una lámina termoformable de varias capas, que comprenda
una capa espumada (a) a base de polipropileno, una capa externa
termosellada esencialmente no espumada (c) y una capa espumada (b)
que conste de un polietileno, situado entre las capas (a) y (c).
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El polipropileno utilizado en la presente
invención para la capa de espuma (a) es generalmente polipropileno
cristalino, por ejemplo, polipropileno isotáctico. Mientras que se
podrían utilizar resinas de polipropileno HMS, no sería necesario o
recomendable utilizarlas porque el polipropileno isotáctico de uso
general es perfectamente adecuado para esta aplicación.
El módulo flexural del polipropileno usado para
la capa de espuma (a) se encuentra entre unas 1200 MPa y unas 2150
MPa. Preferiblemente se emplean resinas de polipropileno con un
módulo flexural \geq 1300 MPa, y más preferiblemente \geq 1500
MPa. Ejemplos de resinas de polipropileno apropiados son por ejemplo
las disponibles en el comercio de Montell como el Polipropileno KF
6100 (Módulo Flexural, evaluado por el método Standard ISO 178, de
unos 1300 MPa), como Adstif^{TM} 680 ADXP (Módulo flexural de 2150
MPa) y Adstif^{TM} 699 ADXP (Módulo flexural de 1950 MPa).
También se pueden emplear mezclas de resinas de polipropileno con
diferente módulo flexural. El índice de fusión del polipropileno
medido por ASTM 1238 Condición E puede ser de hasta 20 g/10 minutos
y generalmente es de hasta 15 g/10 minutos, comprendido típicamente
entre 1 y 12 g/10 minutos.
La capa de polipropileno espumada (a) se obtiene
preferiblemente a través de un proceso de espumación químico,
mediante la extrusión de la resina mezclada con la cantidad adecuada
de un agente soplador químico, es decir, un compuesto que reacciona
o se descompone a elevadas temperaturas, como las empleadas en la
extrusión, para dar lugar a un producto que normalmente es un gas a
presión atmosférica. Sin embargo también sería posible emplear un
proceso de espumación físico donde la espumación se obtiene por el
uso de un agente soplador como un hidrocarburo, un hidrocarburo
clorado o clorofluorado, un gas inerte o una mezcla de los
mismos.
La capa espumada de polipropileno (a) es
preferiblemente, si no necesariamente, una capa externa y más
preferiblemente es la capa más externa de la lámina termoformable
multicapa, es decir, la capa que en el recipiente termoformado será
la que esté más lejos del producto envasado.
Alternativamente dicha capa espumada (a) puede
ser una capa interna y una o más capas adicionales de material o
mezcla de materiales termoplásticos, espumados o sólidos se pueden
adherir a la superficie de dicha capa espumada (a) que es opuesta a
la capa de polietileno espumada (b). Dicha o dichas capas
adicionales pueden ser útiles por ejemplo para mejorar el aspecto o
las propiedades de la lámina termoformable, por ejemplo, dándole un
aspecto tipo papel y un toque o aspecto coloreado/metalizado, o bien
mejorando las propiedades de lámina termoformable con, por ejemplo,
propiedades absorbentes de rayos UV, propiedades antiestáticas o
propiedades protectoras ante el gas, y se deberían seleccionar de
manera que resistan el contacto directo con la cavidad calentada
durante la termoformación.
La capa de termosellado externa (c), es decir,
la capa que en el envase final estará en contacto directo con el
producto envasado y se verá implicada en el sellado de la lámina
termoformable de la invención a la lámina superior, es una capa
sólida, básicamente no espumada de una resina termosellable o de una
mezcla de resinas.
El término "básicamente no espumada" se
utiliza aquí para identificar una capa que no se ha sometido a una
espumación, es decir, que no se ha mezclado con un agente de
espumación físico o químico antes o durante la extrusión. Sin
embargo, este término no excluye, en particular para la capa o capas
que están directamente adheridas a las superficies de las capas
espumadas, que la evolución del gas en la capa adyacente pueda dar
lugar a una cierta espumación no sustancial incluso en estas
capas.
Los polímeros termosellables adecuados para la
capa (c) son las poliolefinas que tienen preferiblemente un punto
de fusión <140ºC, y más preferiblemente <130ºC. Una capa de
termosellado comprende habitualmente homopolímeros de polietileno;
copolímeros de
etileno-(C_{4}-C_{8})-alfa-olefina
que tienen una densidad \leq 0,915 g/cm^{3}; mezclas de los
mismos con una cantidad mínima de homopolímeros de polietileno;
copolímeros de etileno-acetato de vinilo;
copolímeros de ácido acrílico o metacrílico y etileno que incluyen
ionómeros; copolímeros de
etileno-(C_{4}-C_{8})-alfa-olefina
que tienen una densidad entre 0,915 g/cm^{3} y 0,930 g/cm^{3};
mezclas de los mismos con copolímeros de
etileno-acetato de vinilo o bien copolímeros de
etileno-(met)acrilato de alquilo; terpolímeros de
etileno-propileno-buteno;
terpolímeros de etileno-acrilato de
alquilo-anhídrido maleico; y polímeros
similares.
Para la finalidad de la presente aplicación los
copolímeros de etileno pueden ser "heterogéneos" o bien
"homogéneos", donde la frase "polímero heterogéneo" se
refiere a los polímeros convencionales que se obtienen normalmente
por la copolimerización en fase heterogénea usando catalizadores
Ziegler-Natta y la frase "polímero homogéneo"
se refiere a los productos de reacción de polimerización de
distribución de peso molecular relativamente estrecha y de
distribución de composición relativamente estrecha, que se han
preparado en general por la polimerización en fase homogénea usando
típicamente metaloceno u otros catalizadores tipo lugar único.
La lámina termoformable de varias capas de la
presente invención se caracteriza por la presencia de una capa
espumada (b) que comprende un polietileno situado entre capas (a) y
(c).
Tal como se utiliza aquí la palabra
"entre", aplicándose a una capa de láminas, expresada como
entre dos capas específicas, incluye tanto una adherencia directa
de la capa sujeto a las otras dos capas entre las que se encuentra,
sin una capa de unión, adhesiva, o bien otra capa entre ellas y la
falta de adherencia directa a una o ambas de las otras dos capas
entre las que se encuentra, es decir, una o más capas adicionales se
puede imponer entre la capa sujeto y una o más de las capas entre
las que se encuentra la capa sujeto.
El polietileno de la capa espumada (a) puede ser
un homopolímero de etileno o bien un copolímero de etileno con una
o más olefinas y/o con un comonómero no olefínico copolimerizable
con el etileno, como los monómeros vinílicos, los polímeros
modificados de los mismos, y similares. Los ejemplos específicos de
los copolímeros de etileno incluyen copolímeros de
etileno-(C_{4}-C_{8})-alfa-olefina,
copolímeros de etileno-acetato de vinilo,
copolímeros de etileno-acrilato de etilo,
copolímeros de etileno-ácido acrílico, copolímeros de etileno-ácido
metacrílico, resinas de ionómeros, terpolímeros de
etileno-acrilato de
alquilo-anhídrido maleico, etc.Puede tratarse de un
homo o copolímero de etileno modificado o bien de una mezcla de un
homopolímero de etileno o bien de un copolímero con un homo- o
copolímero de etileno modificado, en la que tal como se utiliza
aquí el término "modificado", cuando se refiere a cualquier
poliolefina, incluye el polímero modificado preparado por
copolimerización del homopolímero de la olefina o del copolímero con
un ácido carboxílico insaturado, por ejemplo, el ácido maleico,
ácido fumárico o similares, o bien un derivado del mismo como el
anhídrido, éster o sal metálica o similar; o bien por su
incorporación en el homopolímero o copolímero de olefina, un ácido
carboxílico insaturado, por ejemplo, ácido maleico, ácido fumárico o
similar, o bien un derivado de los mismos como el anhídrido, éster
o sal metálica o similar. Ejemplos de los polietilenos modificados
preferidos son en particular los copolímeros de etileno que tienen
una funcionalidad anhídrido, tal como se ha definido antes,
injertada en ellos y/o copolimerizada con ellos, y/o mezclada con
ellos, en la que más preferiblemente los polietilenos modificados
tienen la funcionalidad anhídrido injertada o polimerizada.
Preferiblemente, el polietileno de capa espumada
(b) es un homopolímero de etileno o un copolímero de etileno con
una o más (C_{4}-C_{8})
-alfa-olefinas, y más preferiblemente el polietileno
de capa espumada (b) es un homopolímero de etileno.
En una configuración preferida el polietileno es
un homopolímero de etileno con una densidad inferior a
0,94 g/cm^{3}, preferiblemente inferior a 0,93 g/cm^{3}, comprendida entre 0,91 y 0,93 g/cm^{3}, o bien un copolímero de etileno-(C_{4}-C_{8})-alfa-olefina con una densidad inferior a 0,94 g/cm^{3}, preferiblemente inferior a 0,93 g/cm^{3} e incluso inferior a 0,92 g/cm^{3}, comprendida en general entre 0,89 g/cm^{3} y 0,91 g/cm^{3}.
0,94 g/cm^{3}, preferiblemente inferior a 0,93 g/cm^{3}, comprendida entre 0,91 y 0,93 g/cm^{3}, o bien un copolímero de etileno-(C_{4}-C_{8})-alfa-olefina con una densidad inferior a 0,94 g/cm^{3}, preferiblemente inferior a 0,93 g/cm^{3} e incluso inferior a 0,92 g/cm^{3}, comprendida en general entre 0,89 g/cm^{3} y 0,91 g/cm^{3}.
En otra de las configuraciones preferidas el
polietileno es un polietileno de alta densidad, es decir un
homopolímero de etileno con una densidad comprendida entre 0,94 y
0,985 g/cm^{3}.
La capa (b) puede comprender también otros
polímeros mezclados con el polietileno. A modo de ejemplo, una
composición adecuada para la capa (b) comprende una mezcla de una
proporción importante de un polietileno modificado opcionalmente
con una proporción pequeña, por ejemplo, el 10% en peso, 20% en
peso, 30% en peso del peso total de la mezcla polimérica, de un
polímero a base de propileno, como el polipropileno, el copolímero
de etileno-propileno, el polipropileno modificado,
el copolímero de etileno-propileno modificado y
polímeros similares.
Para la capa espumada (b) que comprende un
polietileno se prefiere la espumación química.
Preferiblemente, la capa espumada de
polipropileno (a), la capa espumada de polietileno (b) y la capa
termosellable (c) serán extruidas conjuntamente.
En uno o ambos laterales de la capa espumada de
polietileno (b) pueden aparecer capas de enlace para mejorar la
unión entre las diversas capas. Las capas de enlace adecuadas
comprenderán preferiblemente poliolefinas modificadas y más
preferiblemente polietileno modificado, copolímeros de etileno
modificado, como los copolímeros de
etileno-(C_{4}-C_{8})-alfa-olefina
y copolímeros de éster insaturado y etileno, por ejemplo,
copolímeros de acetato de vinilo-etileno
modificados, y polipropileno modificado.
Si se desean propiedades protectoras frente al
gas, la lámina parcialmente espumada de múltiples capas comprenderá
también una capa (d) protectora de gas básicamente no espumada, es
decir, una capa de un material polimérico seleccionado de forma
apropiada y del grosor adecuadamente elegido para tener una lámina
de varias capas con una permeabilidad al oxígeno inferior a 200
cm^{3}/m^{2}.día.atm, preferiblemente inferior a 150
cm^{3}/m^{2}.día.atm, más preferiblemente inferior a 125
cm^{3}/m^{2}.día.atm, e incluso más preferiblemente inferior a
100 cm^{3}/m^{2}.día.atm. Las resinas apropiadas para dicha
capa funcional son preferiblemente copolímeros de
etileno-alcohol de vinilo (EVOH), copolímeros de
cloruro de vinilideno (PVDC), poliamidas, y mezclas de los mismos,
como mezclas de uno o más EVOH con una o más poliamidas.
Tal como se utiliza aquí, el término EVOH
incluye copolímeros de etileno-acetato de vinilo
saponificados o hidrolizados, y se refiere a copolímeros de alcohol
de vinilo que tienen un contenido en comonómero de etileno que
consta preferiblemente de 28 a 48% molar, más preferiblemente de 32
a 44% molar de etileno e incluso más preferiblemente entre un 36 y
un 42% molar de etileno y un grado de saponificación de cómo mínimo
un 85%, preferiblemente al menos un 90%.
Tal como aquí se utiliza, el término PVDC se
refiere a un copolímero de cloruro de vinilideno en el que una
cantidad importante de copolímero comprende cloruro de vinilideno y
una cantidad mínima de copolímero comprende uno o más monómeros
insaturados copolimerizables con la misma, en particular, el cloruro
de vinilo y los acrilatos o metacrilatos de alquilo (por ejemplo,
acrilato o metacrilato de metilo) o bien hasta una mezcla de los
mismos en distintas proporciones. En general dicho PVDC contiene
plastificantes y/o estabilizantes convencionales.
\newpage
Tal como aquí se utiliza, el término poliamida
se refiere tanto a poliamidas como a co- o terpoliamidas. Este
término incluye específicamente poliamidas o copoliamidas
alifáticas, poliamidas o copoliamidas aromáticas, y poliamidas o
copoliamidas parcialmente aromáticas, modificaciones y mezclas de
las mismas.
En una configuración preferida de la invención
la capa protectora de gas (d) se sitúa entre la capa espumada de
polipropileno (a) y la capa espumada de polietileno (c) y se emplean
capas de unión preferiblemente para aumentar el vínculo entre dicha
capa (d) y las que se adhieren a ambos lados.
En otra configuración, se reviste una capa
protectora de gas (d) de PVDC por la superficie externa de la capa
de polipropileno espumada (a).
En una configuración preferida de la presente
invención, la lámina termoformable a base de múltiples capas
comprende también un medio de apertura simple que se puede obtener o
bien seleccionando de forma apropiada los tipos de polímeros o
mezclas de polímeros utilizadas para la capa de termosellado (c) o
mediante el uso de una capa interna que tenga unas características
específicas, que se adhiera directamente a una capa delgada de
termosellado (c).
Como un ejemplo, la capa de termosellado (c)
puede comprender una mezcla denominada "exfoliable". Cuando la
banda inferior termoformada que lleva dicha mezcla exfoliable en la
capa termosellable, se pega a una banda superior determinada, la
abertura fácil del envoltorio final se consigue separando las dos
bandas por la zona intermedia del sellado mediante un mecanismo de
exfoliación.
Alternativamente, una capa termosellable delgada
(c) se puede adherir directamente a una capa interna de un polímero
con el cual dicha capa termosellable (c) tiene un vínculo mínimo. En
este caso, la abertura fácil del envoltorio se consigue rompiendo
primero el espesor de la capa delgada termosellable y luego
deslaminando dicha capa termosellable del soporte o película
subyacente.
Todavía de forma alternativa la propiedad de
fácil abertura se puede lograr utilizando una capa a base de una
mezcla de polímeros que tienen una cohesión interna mínima. Dicha
capa de cohesión mínima puede ser la capa termosellable (c) o bien
puede ser una capa que se adhiera directamente a una capa delgada
termosellable (c). En ese caso la abertura del envoltorio se logra
mediante la ruptura interna de la capa de cohesión mínima (y si
existe de la primera capa de termosellado). Ejemplos de mezclas
útiles en este sistema alternativo de fácil abertura se han
descrito por ejemplo en EP-B-192,
131 o bien PCT/EP99/02411.
En la estructura global pueden estar presentes
otras capas para aumentar la masa de las mismas o mejorar otras
propiedades de la estructura final. Como un ejemplo de ello, la
lámina parcialmente espumada de varias capas puede comprender capas
de polipropileno espumadas adicionales (a) o bien capas de
polietileno (b).
El grosor de la lámina termoformable de la
presente invención se sitúa entre 400 y unos 1200 \mum. Para la
mayoría de las aplicaciones convencionales el grosor referido se
encuentra entre 450 y 1000 \mum, con un grosor especialmente
preferido en el intervalo entre 500 y 900 \mum
El grosor global de las capas de polipropileno
espumadas (a) puede oscilar entre 35 y aproximadamente un 80% del
grosor de toda la lámina, preferiblemente entre un 40 y un 75%, e
incluso más preferiblemente entre un 45 y un 70%, dependiendo del
módulo flexural del polipropileno empleado, es decir, grosores de
porcentaje inferior se han empleado típicamente cuando el
polipropileno se utiliza con un módulo flexural superior.
El grosor global de las capas espumadas de
polietileno (b) está comprendido generalmente entre un 15 y un 40%
del grosor de toda la lámina, preferiblemente entre un 20 y un 35%,
dependiendo de la densidad del polietileno, es decir, se emplean
grosores de porcentaje inferior cuando se utiliza polietileno de
mayor densidad.
En una configuración preferida de la presente
invención el porcentaje entre el grosor de las capas de polietileno
espumadas (b) y el de las capas de polipropileno (a) es el valor
máximo que permite un módulo flexural de la última lámina de varias
capas \geq 550 MPa, preferiblemente \geq 650 MPa, y más
preferiblemente \geq 700 MPa.
En general el grosor de la capa de termosellado
está comprendido entre unos 3 \mum y 100 \mum, preferiblemente
entre 5 \mum y 80 \mum, y más preferiblemente entre 8 \mum y
50 \mum. Las capas más gruesas se pueden emplear si es necesario
para tener una estructura con algo de volumen mientras que las capas
más finas pueden ser necesarias cuando el envoltorio comprende un
método de abertura fácil que implica la rotura de una capa delgada
de termosellado como primera etapa.
Si existe una capa protectora ante gas (d), su
grosor se sitúa generalmente entre unos 3 y 40 \mum,
preferiblemente entre 4 y 30 \mum e incluso más preferiblemente
entre 5 y 25 \mum.
El grosor de las posibles capas de enlace es el
necesario para lograr la unión deseada, y generalmente está
comprendido entre unas pocas micras y 40 \mum, y preferiblemente
entre 10 y 30 \mum.
Las resinas utilizadas en la fabricación de las
películas conforme a la invención actual se podrán añadir del modo
apropiado para mejorar las propiedades de la película o bien del
proceso de fabricación de la misma o bien para modificar su
aspecto. Como un ejemplo de ello, las resinas pueden contener
estabilizadores, antioxidantes, pigmentos, absorbedores de rayos
UV, inhibidores o estimuladores de la reticulación, agentes
anti-niebla, agentes antibloqueantes, etc.tal como
se conoce en este campo.
En una configuración preferida, la presente
invención se refiere a una capa termoformable, espumada químicamente
que comprende láminas de varias capas (a) que comprende
polipropileno, una capa (c) externa termosellable básicamente no
espumada y una capa de polietileno espumada químicamente (b) situada
entre las capas (a) y (c).
Como se ha indicado antes, la espumación química
se obtiene mediante la extrusión de las resinas mezcladas con la
cantidad adecuada de un agente soplador químico, preferiblemente un
agente soplador químico endotérmico. Un agente espumante químico es
un compuesto o una sustancia química que reacciona o se descompone a
temperaturas elevadas como las empleadas en la extrusión, para
obtener un producto que normalmente es un gas a una presión
atmosférica. El agente espumante químico más frecuente es el
bicarbonato sódico con una pequeña cantidad de ácido cítrico o
tartárico como coagente. Estos agentes se encuentran normalmente en
forma de polvo seco y son suspendidos o espolvoreados en los
gránulos termoplásticos previamente a su introducción en el equipo
de extrusión. Las mezclas patentadas de carbonato adecuadas como
agentes químicos de espumación son las comercializadas por
Boehringer Ingelheim bajo la marca Hydrocerol^{TM} o bien por
Hoechst Celanese bajo el nombre de Hostatron^{TM}. En general,
estos productos se venden en forma de lotes matriz o mezclas madre
que contienen distintas cantidades de agentes espumantes
(normalmente entre un 10 y un 70% o incluso más) y dichas mezclas
madre se añaden a los gránulos de las resinas en una cantidad
comprendida entre un 0,1 y un 4,0% en peso. En el proceso de
fabricación de una lámina termoformable de la presente invención,
las resinas utilizadas para las capas espumadas no necesitan
contener el mismo agente espumante o la misma cantidad de agente
espumante. Habitualmente la cantidad de mezcla madre espumante en
cualquier capa espumada está comprendida entre un 0,2 y un 3,5% en
peso y preferiblemente entre un 0,5 y un 2,5% en peso.
La densidad de la lámina termoformable de la
presente invención es normalmente \leq 0,8 g/cm^{3},
preferiblemente \leq 0,7 g/cm^{3}.
Una de las ventajas de la lámina termoformable
conforme a la presente invención es que se puede obtener por
co-extrusión, usando una boquilla o troquel plano.
El uso de una boquilla plana y de una tecnología de láminas planas
que permite el laminado de la hoja plana de varias capas tras la
extrusión y el templado, facilita un mejor control del grosor de la
lámina final. En este caso también se podría emplear una boquilla o
troquel anular, tal como el que se precisa en los procesos de
espumación físicos.
En una configuración preferida de la presente
invención la lámina parcialmente espumada y de múltiples capas es
co-extruida por completo.
La invención se podrá entender además como
referencia a los ejemplos siguientes aportados con la finalidad de
una representación y no limitando el objetivo de la invención. A
menos que se establezca lo contrario, todos los porcentajes, partes
etc. son en peso.
Las siguientes resinas ha sido
co-extruidas a través de una boquilla plana en la
secuencia indicada seguidamente. El número de capa 1 es la capa de
la lámina terminal que en el proceso de termoformación está en
contacto con la boquilla de la cavidad calentada. El grosor de cada
capa en la lámina parcialmente espumada también se indica entre
paréntesis:
1. Polipropileno (Polipropileno KF 6100 vendido
por Montell - módulo flexural de unos 1300 MPa) mezclado con 1% en
peso de Hydrocerol^{TM} CF 40 E(lote matriz que contiene
aproximadamente un 40% de agente espumante)
(50 \mum);
(50 \mum);
2. Polipropileno (Polipropileno KF 6100 vendido
por Montell - MI=3,0 medido por ASTM D1238 a 230ºC y
2,16 kg; módulo flexural de unos 1300 MPa) mezclado con 0,7% en peso de Hydrocerol^{TM} CF 40 E y 1,5% de un lote matriz de un pigmento verde en LDPE(220 \mum);
2,16 kg; módulo flexural de unos 1300 MPa) mezclado con 0,7% en peso de Hydrocerol^{TM} CF 40 E y 1,5% de un lote matriz de un pigmento verde en LDPE(220 \mum);
3. Copolímero de
etileno-alfa-olefina modificado por
caucho injertado con anhídrido maleico (Admer^{TM} 1335E vendido
por Mitsui)(25 \mum);
4. Copolímero de etileno-alcohol
de vinilo con 38% molar de etileno (Soarnol ET3803 vendido por
Nipón
Goshei)(25 \mum);
Goshei)(25 \mum);
5. Copolímero de
etileno-alfa-olefina modificado por
caucho injertado con anhídrido maleico (Admer^{TM} 1335E vendido
por Mitsui)(25 \mum);
6. Polietileno de baja densidad (Escorene LD 158
BW vendido por Exon; d=0,925 g/cm^{3}; MI=2 medido por ASTM D1238
a 190ºC y 2,16 kg) mezclado con un 0,7% en peso de Hydrocerol^{TM}
CF 40 E y un 1,5% de un lote matriz de un pigmento verde en LDPE
(220 \mum);
7. Copolímero de
etileno-alfa-olefina modificado por
caucho injertado con anhídrido maleico (Admer^{TM} 1335E vendido
por Mitsui)(25 \mum);
8. Mezcla de un 58% en peso de ionómero
(Surlyn^{TM} 1601 vendido por DuPont), 22% en peso de copolímero
de etileno-acetato de vinilo modificado
(Elvaloy^{TM} 741A vendido por DuPont), y un 20% de polibuteno
(Polibuteno 8640 vendido por Shell)(12 \mum);
9. Copolímero de etileno-acetato
de vinilo 9,4% VA (Escorene^{TM} UL00909 vendido por Exxon; MI=9
medido por ASTM D1238 a 190ºC y 2,16 kg) (5 \mum).
\vskip1.000000\baselineskip
La lámina coextruida se templaba en un proceso
de extrusión en coquilla y se laminaba.
El módulo flexural de la lámina final era de
unos 700 MPa en MD (la dirección de la máquina) y de unos 600 MPa
en la TD (dirección transversal).
La densidad de la lámina final era de unos 0,7
g/cm^{3}.
La permeabilidad del oxígeno de la estructura
obtenida era de unos 1-2 cm^{3}/m^{2}.day.atm,
cuando se mide a 23ºC y un 0% H.R., conforme a ASTM D3985.
La termoformabilidad en línea de la lámina
obtenida se comprobaba en un Multivac CD 6000 y en una máquina de
serie RCD para el envasado al vacío. Las condiciones de
termoformación eran las siguientes:
- -
- temperatura de calentamiento: 130ºC(con placa intercalada)
- -
- presión de modelado o conformación: 1,8-2,2 bar
- -
- tiempo de calentamiento: 3 segundos
- -
- tiempo de modelado: 3 segundos
- -
- profundidad del modelado: 10 mm, 20 mm y 27 mm
\vskip1.000000\baselineskip
En las tres profundidades verificadas los
resultados eran muy buenos y tanto las esquinas como las ranuras
quedaban muy bien definidas sin grietas ni surcos.
El ensayo se repetía con una profundidad de
moldeo de 20 mm usando el método de la placa intercalada pero
solamente calentando la superficie más inferior de la lámina (la
superficie que en el proceso de termoformación está en contacto
directo con el troquel de la cavidad). También en este caso los
resultados eran muy buenos y ambos cantos y ranuras quedaban muy
bien definidas sin grietas ni surcos.
\vskip1.000000\baselineskip
El procedimiento del ejemplo 1 se ha repetido
sustancialmente pero variando el grosor de las capas 2 y 8, tal
como se indica a continuación:
2. 380 \mum
6. 150 \mum
\vskip1.000000\baselineskip
La lámina así obtenida se termoformaba en las
siguientes condiciones con unos resultados óptimos:
- -
- temperatura de calentamiento: 135ºC(con placa intercalada)
- -
- presión de modelado o conformación: 1,8-2,2 bar
- -
- tiempo de calentamiento: 4 segundos
- -
- tiempo de modelado: 4 segundos
- -
- profundidad del modelado: 20 mm y 27 mm
El procedimiento del ejemplo 1 se ha repetido
sustancialmente pero variando el grosor de las capas 2 y 6, tal como
se indica a continuación:
2. 225 \mum
6. 110 \mum
La lámina así obtenida se termoformaba en las
condiciones utilizadas para el ejemplo 2 con resultados óptimos.
Las siguientes resinas ha sido
co-extruidas a través de una boquilla plana en la
secuencia indicada seguidamente. El número de capa 1 es la capa de
la lámina terminal que en el proceso de termoformación está en
contacto con la boquilla de la cavidad calentada. El grosor de cada
capa en la lámina parcialmente espumada también se indica entre
paréntesis:
1. Polipropileno (Polipropileno KF 6100 vendido
por Montell - módulo flexural de unos 1300 MPa) mezclado con 1% en
peso de Hydrocerol^{TM} CF 40 E(lote matriz que contiene
aproximadamente un 40% de agente espumante)
(50 \mum);
(50 \mum);
2. Polipropileno (Polipropileno KF 6100 vendido
por Montell - MI=3,0 medido por ASTM D1238 a 230ºC y 2,16 kg;
módulo flexural de unos 1300 MPa) mezclado con 0,7% en peso de
Hydrocerol^{TM} CF 40 E y 1,5% de un lote matriz de un pigmento
verde en LDPE(225 \mum);
3. Copolímero de
etileno-alfa-olefina modificado por
caucho injertado con anhídrido maleico (Admer^{TM} 1335E vendido
por Mitsui)(25 \mum);
4. Polipropileno (Adstif^{TM} 699ADXP vendido
por Montell - módulo flexural de unos 1950 MPa)(25 \mum);
5. Copolímero de
etileno-alfa-olefina modificado por
caucho injertado con anhídrido maleico (Admer^{TM} 1335E vendido
por Mitsui)(25 \mum);
6. Polietileno de baja densidad (Escorene LD 158
BW vendido por Exon; d=0,925 g/cm^{3}; MI=2 medido por ASTM D1238
a 190ºC y 2,16 kg) mezclado con un 0,7% en peso de Hydrocerol^{TM}
CF 40 E y un 1,5% de un lote matriz de un pigmento verde en LDPE
(110 \mum);
7. Copolímero de
etileno-alfa-olefina modificado por
caucho injertado con anhídrido maleico (Admer^{TM} 1335E vendido
por Mitsui)(25 \mum);
8. Mezcla de un 58% en peso de ionómero
(Surlyn^{TM} 1601 vendido por DuPont), 22% en peso de copolímero
de etileno-acetato de vinilo modificado
(Elvaloy^{TM} 741A vendido por DuPont), y un 20% de polibuteno
(Polibuteno 8640 vendido por Shell)(12 \mum);
9. Copolímero de etileno-acetato
de vinilo 9,4% VA (Escorene^{TM} UL00909 vendido por Exxon; MI=9
medido por ASTM D1238 a 190ºC y 2,16 kg) (5 \mum).
La lámina coextruida se templaba en un proceso
de extrusión en coquilla y se laminaba.
La lámina así obtenida se termoformaba en las
condiciones utilizadas para el ejemplo 2 con unos resultados
óptimos.
El procedimiento del ejemplo 1 se ha repetido
sustancialmente pero variando el polietileno de baja densidad en la
capa 6 por un polietileno de alta densidad (Rigidez HD6070FA vendido
por BP; d=0,963 g/cm^{3}; MI=7,6 medido por ASTM D1238 a 190ºC y
2,16 kg).
La lámina así obtenida se termoformaba en las
condiciones utilizadas para el ejemplo 2 con resultados óptimos.
Ejemplo comparativo
1
Las siguientes resinas ha sido
co-extruidas a través de una boquilla plana en la
secuencia indicada seguidamente.
1. Polipropileno de módulo flexural bajo
(Montell YX37F vendido por Montell - módulo flexural de unos 1200
MPa) mezclado con 2% en peso de Hydrocerol^{TM} CF 40 E (320
\mum);
2. Copolímero de
etileno-alfa-olefina modificado por
caucho injertado con anhídrido maleico (Admer^{TM} 1335E vendido
por Mitsui)(20 \mum);
3. Copolímero de etileno-alcohol
de vinilo (EVALC F-101 BZ vendido por Kuraray)(21
\mum);
4. Copolímero de
etileno-alfa-olefina modificado por
caucho injertado con anhídrido maleico (Admer^{TM} 1335E vendido
por Mitsui)(20 \mum);
5. Polipropileno de módulo flexural alto
(Adstif^{TM} 699 ADXP vendido por Montell - módulo flexural de
unos 1950 MPa) mezclado con un 1% en peso de Hydrocerol^{TM} CF
40 E (220 \mum);
6. Copolímero de
etileno-alfa-olefina modificado por
caucho injertado con anhídrido maleico (Admer^{TM} 1335E vendido
por Mitsui)(25 \mum);
7. Mezcla de un 66% en peso de ionómero
(Surlyn^{TM} 1601 vendido por DuPont), 24% en peso de copolímero
de etileno-acetato de vinilo modificado
(Elvaloy^{TM} 741A vendido por DuPont), y un 10% de polibuteno
(Polibuteno 8640 vendido por Shell)(12 \mum);
8. Copolímero de etileno-acetato
de vinilo 9,4% VA (Escorene^{TM} UL00909 vendido por Exxon) (5
\mum).
La lámina coextruida se templaba en un proceso
de extrusión en coquilla y se laminaba.
La termoformabilidad en línea de la lámina
obtenida se comprobaba en un Multivac CD 6000 y en una máquina de
serie RCD para el envasado al vacío con una profundidad del molde de
10 y 20 mm. La lámina obtenida en dicho Ejemplo Comparativo podía
ser termoformada solamente con la placa intercalada y solamente en
las condiciones siguientes:
- -
- temperatura de calentamiento: 150ºC
- -
- presión de modelado o conformación: 2,5 bar
- -
- tiempo de calentamiento: 4 segundos
- -
- tiempo de modelado: 5 segundos
Claims (13)
1. Una lámina termoformable de varias capas que
comprende una capa espumada (s) a base de polipropileno, una capa
termosellable externa básicamente no espumada (c) y una capa
espumada (b) que comprende un polietileno dispuesto entre las capas
(a) y (c).
2. La lámina termoformable de varias capas de la
reivindicación 1 en la que el módulo flexural del polipropileno
utilizado para la capa de espuma (a) se encuentra entre 1200 MPa y
unos 2150 MPa, y es preferiblemente \geq1300 MPa, y más
preferiblemente \geq1500 MPa.
3. La lámina termoformable de varias capas de la
reivindicación 1 en la que la capa termosellable externa (c)
comprende una resina poliolefínica con un punto de fusión <140ºC
y preferiblemente <130ºC.
4. La lámina termoformable de varias capas de la
reivindicación 3 en la que la resina de poliolefina de la capa (c)
termosellable externa se elige del grupo formado por los
homopolímeros de polietileno, copolímeros de
etileno-(C_{4}-C_{8})-alfa-olefina
que tienen una densidad \geq0,915 g/cm^{3}, mezclas de los
mismos con una cantidad mínima de homopolímeros de polietileno,
copolímeros de etileno-acetato de vinilo,
copolímeros de etileno-ácido acrílico o metacrílico que incluyen
ionómeros, copolímeros de
etileno-(C_{4}-C_{5})-alfa-olefina
que tienen una densidad entre 0,915 g/cm^{3} y
0,930 g/cm^{3}, mezclas de los mismos con copolímeros de etileno-acetato de vinilo o bien etileno-(met)acrilato de alquilo, terpolímeros de etileno-propileno-buteno y terpolímeros de etileno-acrilato de alquilo-anhídrido maleico.
0,930 g/cm^{3}, mezclas de los mismos con copolímeros de etileno-acetato de vinilo o bien etileno-(met)acrilato de alquilo, terpolímeros de etileno-propileno-buteno y terpolímeros de etileno-acrilato de alquilo-anhídrido maleico.
5. La lámina termoformable de múltiples capas de
la reivindicación 1 en la que el polietileno de la capa espumada
(b) es un copolímero de etileno o bien un homopolímero de etileno
opcionalmente modificado con una o más olefinas y/o con un
comonómero no olefínico copolimerizable con etileno.
6. La lámina termoformable de varias capas de la
reivindicación 5 en la que el polietileno de la capa espumada (b)
se elige del grupo formado por los polietilenos modificados
opcionalmente, los copolímeros de
etileno-(C_{4}-C_{8})-alfa-olefina,
los copolímeros de etileno-acetato de vinilo, los
copolímeros de etileno- acrilato de etilo, los copolímeros de
etileno-acrilato de butilo, los copolímeros de
etileno-acrilato de metilo, los copolímeros de
etileno-ácido acrílico, los copolímeros de etileno-ácido
metacrílico, las resinas ionoméricas y los terpolímeros de
etileno-acrilato de
alquilo-anhídrido maleico.
7. La lámina termoformable de varias capas de la
reivindicación 6 en la que el polietileno de la capa espumada (b)
se selecciona del grupo formado por homopolímeros de etileno y
copolímeros de etileno con uno o más
(C_{4}-C_{8})-alfa-olefinas.
8. La lámina termoformable de varias capas de la
reivindicación 1 que comprende además una capa protectora del gas
no espumada (d) que comprende un material polimérico seleccionado de
los copolímeros de etileno-alcohol de vinilo
(EVOH), copolímeros de cloruro de vinilideno (PVDC), poliamidas y
mezclas de los mismos.
9. La lámina termoformable de varias capas de la
reivindicación 1 en la que el espesor global de las capas de
polipropileno espumadas (a) está comprendido entre un 35 y un 80%
del espesor de la lámina completa, preferiblemente entre un 40 y un
75%, e incluso más preferiblemente entre un 45 y un 70%, y el
espesor global de las capas de polietileno espumadas (b) está
comprendido entre un 15 y un 40% del espesor de toda la lámina,
preferiblemente entre un 20 y un 35%.
10. La lámina de varias capas termoformable de
la reivindicación 1 en la que las capas espumadas (a) y (b) se han
espumado químicamente.
11. La lámina termoformable de varias capas de
la reivindicación 1 que ha sido coextruida.
12. La lámina termoformable de varias capas de
alguna de las reivindicaciones anteriores que tiene un módulo
flexural \geq550 MPa, preferiblemente \geq650 MPa, y más
preferiblemente \geq700 MPa.
13. Un artículo termoformado obtenido de la
lámina de cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
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