ES2377333T3 - Estratificado - Google Patents

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ES2377333T3 ES06126645T ES06126645T ES2377333T3 ES 2377333 T3 ES2377333 T3 ES 2377333T3 ES 06126645 T ES06126645 T ES 06126645T ES 06126645 T ES06126645 T ES 06126645T ES 2377333 T3 ES2377333 T3 ES 2377333T3
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Victor Sachs
Craig Warren Thornhill
Andrew Fenwick Mclean
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Selig Sealing Products Inc
Illinois Tool Works Inc
Original Assignee
Selig Sealing Products Inc
Illinois Tool Works Inc
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Abstract

Un metodo para producir un estratificado primario que incluye un material de lengüeta, metodo que comprende las etapas de: (a) alimentar a una planta de estratificación un estratificado de sellado que incluye un capa termosellable, una capa de hoja metalica y una capa superior de espuma, (b) alimentar de modo continuo a la planta de estratificación un material de lengueta, que es mas estrecho que el estratificado de sellado, de modo que la cara inferior del material de lengüeta y la capa superior de espuma del estratificado de sellado estan en contacto no adhesivo formando un sustrato primario, cuya cara superior esta compuesta parcialmente de la cara superior del material de lengüeta y parcialmente de la capa superior de espuma del estratificado de sellado antes de que lleguen a la planta de estratificación, (c) alimentar de modo continuo a la planta de estratificación un material de pelicula de plastico que tiene una superficie superior y una superficie inferior, para que la superficie inferior del material de pelicula de plastico este en contacto con la cara superior del sustrato primario, y (d) extrudir de modo continuo un adhesivo polimerico que es un copolimero al azar de etileno y acrilato de alquilo que tiene un indice de fluidez en estado fundido en el intervalo de 1 a 10 dg/min (190º C, 2, 16 kg) entre la cara superior del sustrato primario y la superficie inferior del material de pelicula de plastico y enfriar para que la espuma y el material de lengüeta del sustrato primario se adhieran a la pelicula de plastico.

Description

Estratificado
La presente invenci6n se refiere a un metodo para producir un estratificado que se usa en sistemas de cierre de envases.
En el envasado de una gran diversidad de materiales que varian desde productos farmaceuticos a cafe instantaneo es comun proporcionar un cierre en forma de sellado conectado a la boca del envase y un tap6n roscado que cubre y protege al sellado, lo cual proporciona un tap6n que se puede cerrar despues de separar el sellado para acceder al envase. Frecuentemente el cierre se disefa se modo que la cara inferior del sellado tiene un recubrimiento de adhesivo sensible al calor o una capa de plastico fundible recubierta por una hoja metalica. El sellado se coloca contra la boca del envase e interpuesto contra aquella por el tap6n roscado aplicado. Tras calentar por inducci6n, la hoja metalica se calienta lo cual activa la capa de adhesivo sensible al calor o funde la capa de plastico por lo que, al enfriar, el sellado se une a la boca del envase.
Un problema encontrado con dichos sellados es la dificultad de separar del envase el sellado. A este respecto, esto ha sido resuelto incluyendo una lengOeta que se extiende lateralmente desde la boca del envase y que puede ser cogida por el consumidor para facilitar la separaci6n del sellado. Un ejemplo de dicho sistema es la estructura denominada "lengOeta superior", descrita detalladamente en la patente de Estados Unidos numero 4.961.986. Este sistema incluye un sustrato de varias capas que se desestratifica parcialmente proporcionando una lengOeta que usualmente esta dentro de la circunferencia de la boca del envase. En la patente de Estados Unidos numero
4.961.986 esto se consigue formando el sustrato de varias capas que se adhieren entre si s6lo en una parte de su extensi6n. La patente de Estados Unidos numero 4.961.986 describe ademas que el tap6n roscado puede incluir algun tipo de cubierta ademas del material de sellado. En dicho sistema de dos componentes, en el que el sellado y la cubierta se proporcionan por separado, los dos componentes tienen que ser acoplados en dos operaciones distintas.
Como esto es costoso e incrementa la complejidad del proceso de acoplamiento, el problema se ha enfocado al desarrollo de un sistema de sellado y cubierta de un solo componente que evite la necesidad de dos operaciones distintas de acoplamiento. Por ejemplo, la solicitud de patente EP-A-1472153 describe un sistema de sellado y cubierta de un solo componente, para unirlo a un tap6n roscado, que incluye una lengOeta. En el producto detallado, la porci6n de sellado del sistema se adhiere a la porci6n de cubierta por medio de una capa desprendible de modo que el sellado y la cubierta se separan con una fuerza de separaci6n en el intervalo de 20 a 90 g y a una velocidad de 1.500 mm/min en una muestra de 25 mm de ancho.
Otro sistema de lengOeta es el exitoso sistema comercial "Lift "n" Peel"®. Este puede comprender un sellado primario y una cubierta secundaria o s6lo un sellado primario y usualmente es s6lo un sellado primario. La lengOeta se forma interponiendo una capa de poli(tereftalato de etileno) en el sellado primario que se extiende s6lo sobre una porci6n de la superficie de la cubierta. La capa de poli(tereftalato de etileno) esta interpuesta entre una capa de espuma y una capa superior de EVA/PET [EVA = copolimero de etileno-acetato de vinilo; PET = poli(tereftalato de etileno)]. Al calentar, el EVA se adhiere a la capa interpuesta y a una porci6n de espuma todavia expuesta y, debido a la capa de plastico interpuesta, se forma una lengOeta que esta completamente dentro del contorno de la cubierta.
En la solicitud de patente WO 97/02997 se describe un metodo para incluir una lengOeta en un estratificado de sellado primario. En este caso se pasan tres alimentaciones a un rodillo frio en contacto con un rodillo de presi6n. La primera alimentaci6n que formara la capa superior del estratificado de sellado primario es una capa de barrera de etileno-alcohol vinilico interpuesta entre dos capas de polipropileno. La segunda alimentaci6n es un miembro aislante que puede ser PET y la tercera alimentaci6n es material de lengOeta extrudido, por ejemplo, polipropileno, que forma una capa por todo el ancho del estratificado que forma la capa superior. Las tres alimentaciones se ponen en contacto en el punto en el que contactan el rodillo frio y el rodillo de presi6n. El rodillo frio enfria el material de lengOeta extrudido maximizando sus propiedades amorfas y originando la estratificaci6n de las tres capas.
Un problema que se puede identificar con dichos sistemas es que al unir el sistema que incluye la lengOeta a un envase que se ha de sellar, se obtiene un nivel no uniforme de uni6n al envase, tendiendo a formarse uniones mas fuertes debajo de la porci6n con lengOeta de la cubierta en comparaci6n con la porci6n sin lengOeta. Existe el riesgo adicional de que, al calentar la hoja metalica de un sistema de inducci6n, se puede quemar la capa superior del sellado cuando el calor transferido a esta capa es demasiado grande.
Otro problema encontrado con dichos sellados es que cuando se usan en envases que se han de almacenar a temperaturas bajas, por ejemplo, en aplicaciones de industrias lacteas, despues de almacenar a dichas temperaturas, la uni6n entre el sellado sustrato y la lengOeta tiene tendencia a fallar. Esto significa que, cuando al abrir se separe del envase el sellado, como falla la uni6n, la lengOeta se separa del sellado sustrato dejando a este adherido al envase en lugar de separarlo.
Por lo tanto, es evidente que se necesita un metodo sencillo y econ6mico para incluir un material de lengOeta en un estratificado de sellado primario, que resuelva los problemas de necesitar producir una lengOeta eficaz y conseguir un nivel uniforme de uni6n al envase que se ha de sellar.
La solicitud de patente WO 2006/108853 describe un metodo para producir un estratificado primario que incluye un material de lengOeta y que comprende las etapas de:
alimentar a una planta de estratificaci6n un estratificado de sellado que incluye una capa termosellable, una capa de hoja metalica y una capa superior de poliester,
alimentar de modo continuo a la planta de estratificaci6n un material de lengOeta que es mas estrecho que el estratificado de sellado de modo que la capa inferior del material de lengOeta y la cara superior del estratificado de sellado estan en contacto no adhesivo formando un sustrato primario cuya cara superior esta compuesta parcialmente de la cara superior del material de lengOeta y parcialmente de la cara superior del estratificado de sellado,
alimentar de modo continuo a la planta de estratificaci6n un material de pelicula de plastico que tiene una superficie superior y una superficie inferior de modo que la superficie inferior del material de pelicula de plastico esta en contacto con la cara superior del sustrato primario, y
extrudir de modo continuo un adhesivo polimerico entre la cara superior del sustrato primario y la superficie inferior del material de pelicula de plastico y enfriar para que la capa superior del estratificado de sellado y la pelicula de plastico se adhieran entre si. Se puede unir al estratificado primario un material de sellado secundario, que forma finalmente una junta dentro de un tap6n roscado para sellar un envase parcialmente vacio. Este material de sellado secundario puede comprender una capa de espuma.
A este respecto, la presente invenci6n proporciona un metodo para producir un estratificado primario que incluye un material de lengOeta y que comprende las etapas de:
(a)
alimentar a una planta de estratificaci6n un estratificado de sellado que incluye una capa de adhesivo de aplicaci6n en estado fundido, una capa de hoja metalica y una capa superior de espuma,
(b)
alimentar de modo continuo a la planta de estratificaci6n un material de lengOeta que es mas estrecho que el estratificado de sellado, de modo que la capa inferior del material de lengOeta y la capa superior de espuma del estratificado de sellado estan en contacto no adhesivo formando un sustrato primario, cuya cara superior esta compuesta parcialmente de la cara superior del lengOeta y parcialmente de la capa superior de espuma del estratificado de sellado antes de llegar a la planta de estratificaci6n,
(c)
alimentar de modo continuo a la planta de estratificaci6n un material de pelicula de plastico que tiene una superficie superior y una superficie inferior para que la superficie inferior de la pelicula de plastico este en contacto con la cara superior del sustrato primario, y
(d)
extrudir de modo continuo entre la capa superior del sustrato primario y la superficie inferior del material de pelicula de plastico un adhesivo polimerico que es un copolimero de etileno y un (met)acrilato de alquilo que tiene un indice de fluidez en estado fundido de 1 a 10 dg/min (190°C, 2,16 kg) de modo que las dos se adhieran entre si.
La fuerza de uni6n entre la capa superior de espuma y el material de pelicula de plastico es preferiblemente mayor que 15 N/12,5 mm a 330 mm/min cuando la pelicula de plastico y el material de lengOeta se tiran a 90° con respecto al eje longitudinal del material de lengOeta desde el estratificado de sellado con un angulo de separaci6n de 180°. En la presente memoria, superficie superior y superficie inferior de un componente se refieren a la orientaci6n del componente en el sellado formado a partir del estratificado cuando el sellado se usa en un envase en posici6n vertical.
El aparato necesario para el metodo de la presente invenci6n debe tener unidades distintas de desenrollado para las alimentaciones del estratificado y dispuestas para permitir su desenrollado simultaneo. Las alimentaciones del estratificado se alimentan a la planta de estratificaci6n que comprende una zona de presi6n entre dos rodillos. En este punto, las alimentaciones se adhieren entre si produciendo el estratificado primario que incluye un material de lengOeta. El adhesivo se aplica verticalmente en sentido descendente en forma de cortina sobre la zona de presi6n donde contactan los rodillos de alimentaci6n. La velocidad de los rodillos de alimentaci6n que forman la zona de presi6n debe ser mayor que la velocidad de aplicaci6n del adhesivo para evitar la formaci6n de adhesivo fundido en la zona de presi6n que podria originar un recubrimiento no uniforme. El adhesivo se aplica directamente desde el cabezal de la boquilla de una extrusora.
La capa superior del estratificado de sellado es una capa de espuma. Se ha encontrado que la inclusi6n de una capa de espuma es importante para asegurar conseguir un sellado uniforme en el envase que finalmente se ha de sellar. Mas especificamente, esta capa de espuma tiene un efecto de colch6n de modo que hay un efecto igualador de la presi6n que se ejerce alrededor de la circunferencia de un conjunto de cierre del envase cortado desde el
estratificado en el tap6n acoplado a un envase cuando se calienta por inducci6n para adherir la cubierta a la boca del envase. Asi, la diferencia de espesor de la porci6n sin lengOeta y la porci6n con lengOeta no origina una diferencia de la fuerza de la uni6n formada bajo estas porciones. Es decir que se obtiene una fuerza de uni6n sustancialmente uniforme entre el estratificado y la boca del envase alrededor de toda la circunferencia. La capa de espuma tambien cumple la finalidad de proporcionar integridad y rigidez a la estructura.
La espuma puede comprender varias capas, por ejemplo, de materiales coextrudidos que tienen capas superficiales seleccionadas para ser compatibles con superficies adyacentes. La espuma se forma preferiblemente de polimeros y copolimeros de alquenos inferiores, preferiblemente de etileno y/o propileno. Se pueden usar espumas formadas de polimeros mezclados. Cada una de las varias capas se puede formar de los mismos polimeros, mezclados en diferentes proporciones. La capa de espuma puede ser un material alveolar formado estirando material en particulas que contiene polimeros. En estas peliculas alveolares, el polimero puede comprender polipropileno. Preferiblemente la pelicula se forma por inclusi6n de agentes de expansi6n, como gases disueltos, compuestos volatiles o compuestos que reaccionan quimicamente.
Preferiblemente la capa de espuma es una espuma pura y esta compuesta de polietileno de media o alta densidad (MOPE o HOPE). Para evitar que el adhesivo polimerico extrudido rezume potencialmente a traves de la estructura, se prefiere que la espuma tenga una estructura de celdas cerradas. En una realizaci6n preferida, la capa de espuma se forma a partir de una espuma de alta densidad. En una realizaci6n particularmente preferida, la espuma tiene una densidad en el intervalo de 0,5 a 0,8 g/ml, preferiblemente en el intervalo de 0,55 a 0,75 g/ml y lo mas preferiblemente en el intervalo de 0,6 a 0,7 g/ml.
En una realizaci6n preferida de la presente invenci6n, la capa de espuma tiene un espesor en el intervalo de 75 a 300 Im. Para ser conveniente para el sellado aqui descrito, la capa de espuma necesita tener un grado razonable de flexibilidad.
La cuesti6n clave con respecto a la espuma es el tipo de polietileno. Si la proporci6n de LOPE es demasiado alta, entonces el punto de fusi6n determinado por calorimetria de exploraci6n diferencial (OCS) sera demasiado bajo. Esto originara que la espuma funda en la operaci6n de sellado por inducci6n originando un anillo de aluminio expuesto alrededor de la circunferencia del sellado. El punto de fusi6n de la espuma es preferiblemente 129°C, preferiblemente por lo menos 120°C y mas preferiblemente por lo menos 125°C, por ejemplo, 128°C.
La capa de hoja metalica y la capa de adhesivo de aplicaci6n en estado fundido del estratificado de sellado son las convencionales para sistemas de sellado por inducci6n. El adhesivo de aplicaci6n en estado fundido es conveniente para formar un sellado adhesivo en un envase para alimentos o bebidas (esto es, productos comestibles) que tenga, por ejemplo, una resistencia al despegado de 3 a 6 N cuando se despegue 45° del envase la cubierta a temperatura ambiente.
Es preferible que uno de los componentes del estratificado primario este impreso. Esto se puede conseguir por una de dos maneras: la lengOeta que forma una parte del estratificado primario o la pelicula de plastico pueden incluir una capa impresa.
Como se ha indicado anteriormente, una caracteristica esencial del estratificado primario producido por el metodo de la presente invenci6n es la inclusi6n de un material de lengOeta por lo que el sellado tendra una lengOeta libre. En el estratificado de sellado primario producido, en el que las dimensiones relativas de la lengOeta no estan limitadas, puede ser preferible, por ejemplo, que la lengOeta este completamente dentro de la circunferencia de la boca del envase y que ocupe tipicamente aproximadamente el 50% de la superficie de sellado, cuando el estratificado primario tenga un diametro menor que 36 mm. El ancho de la lengOeta puede ser 10 a 100 mm, por ejemplo, 15 a 45 mm. La lengOeta se proporciona adhiriendo el material de lengOeta a la capa superior de poliester del estratificado termosellable. El material de lengOeta que se alimenta a la planta de estratificaci6n como se detalla en la etapa (b) es mas estrecho que el estratificado termosellable.
Preferiblemente el material de lengOeta se forma de un poliester, mas preferiblemente de poli(tereftalato de etileno). En una realizaci6n de la presente invenci6n, la superficie inferior del material de lengOeta que finalmente contacta con la capa superior de espuma del estratificado termosellable puede estar recubierta con un material desprendible, por ejemplo, silicona. Esto minimiza la posibilidad de que durante la extrusi6n, cuando el estratificado primario acabado de sellado se adhiera a un envase mediante una operaci6n de sellado por calor de inducci6n, el material de lengOeta se adhiera a la capa superior de espuma. Tipicamente dichos recubrimientos desprendibles no son necesarios; sin embargo, el material de lengOeta puede incluir ademas una capa coloreada o impresa formada de poliester y unida a la superficie superior de la otra capa de poliester por una capa adhesiva de uni6n.
En la etapa (b), en una realizaci6n de la presente invenci6n, en lugar de alimentar un unico material de lengOeta, la alimentaci6n puede incluir una pluralidad de materiales de lengOeta dispuestos a lo largo de la maquina a intervalos regularmente espaciados. Oe esta manera, se puede formar una hoja ancha de estratificado primario que se puede cortar segun se desee (en linea o en operaciones posteriores) mejorando asi la eficiencia del sistema.
Como se ha detallado en la etapa (c), la tercera alimentaci6n que se alimenta a la planta de estratificaci6n es un material de pelicula de plastico. Preferiblemente la pelicula de plastico se selecciona del grupo que consiste en poliester, preferiblemente poli(tereftalato de etileno), poliamida, polipropileno o un material compuesto. Lo mas preferiblemente, la pelicula de plastico es de poli(tereftalato de etileno). El ancho de este material es el mismo o un poco menor que el ancho del estratificado termosellable. La cortina de adhesivo se extendera fuera del borde del material de pelicula de plastico y la porci6n del borde que forma una perla mas ancha se recoge sobre la cara de espuma del estratificado de sellado para ser cortada y separada, minimizando desperdicios de PET costoso.
Preferiblemente esta capa de pelicula de plastico es transparente para que la impresi6n de las capas inferiores sea visible a los usuarios finales. Preferiblemente el espesor de la pelicula de plastico es por lo menos 20 Im. Mas preferiblemente el espesor de la pelicula de plastico esta en el intervalo de 20 a 40 Im. En una realizaci6n preferida de la presente invenci6n en la que el material de la pelicula de plastico es PET, esta pelicula tiene preferiblemente una superficie con mejores propiedades adhesivas, por ejemplo, formada por coextrusi6n. Preferiblemente la pelicula de plastico se somete a un tratamiento de descarga en corona sobre la superficie que termina siendo la superficie mas exterior del producto, realizandose este tratamiento corriente arriba de la planta de estratificaci6n. Esto se hace para asegurar que la uni6n formada al adhesivo polimerico en la etapa (d) es suficientemente fuerte. Ejemplos de materiales adecuados de PET incluyen Lumirror 10.47, que es una pelicula que se coextrude sobre una cara y que se puede conseguir comercialmente de Toray.
Antes de llegar a la planta de estratificaci6n, la cara inferior del material de lengOeta y la capa superior de espuma del estratificado termosellable contactan. No hay adherencia entre las dos alimentaciones. Las dos alimentaciones se alimentan a la planta de estratificaci6n en contacto entre si. Para conseguir esto, las dos alimentaciones deben aproximarse a la planta de estratificaci6n desde la misma cara con respecto a la extrusora. La combinaci6n del estratificado termosellable y el material de lengOeta en contacto entre si se denomina sustrato primario cuando pasan juntos a la planta de estratificaci6n. Como el material de lengOeta necesariamente es mas estrecho que el estratificado termosellable, la cara superior del sustrato primario presentado a la planta de estratificaci6n se forma parcialmente de la cara superior del material de lengOeta y parcialmente de la capa superior de espuma del estratificado termosellable.
En la planta de estratificaci6n, el sustrato primario contacta con el material de pelicula de plastico que se alimenta simultaneamente a la planta de estratificaci6n pero desde la cara opuesta de la cortina de adhesivo. En el punto donde la cara superior del sustrato primario contacta con la superficie inferior del material de pelicula de plastico, el adhesivo polimerico se extrude de modo continuo entre las dos superficies. El resultado es que el material de pelicula de plastico se adhiere sobre toda la superficie de la cara superior del sustrato primario. Esto significa que en una parte del ancho el material de plastico se adherira a la capa superior de espuma del estratificado termosellable y en la parte restante del ancho el material de pelicula de plastico se adherira a la capa superior del material de lengOeta. Esto significa que, en una realizaci6n preferida en la que se corta el estratificado primario, el resultado es que se forma una porci6n de la lengOeta que esta completamente dentro de la circunferencia del sellado.
La uni6n formada entre la capa superior de espuma del estratificado termosellable y el material de pelicula de plastico debe tener una resistencia mayor que 15 N/12,5 mm a 330 mm/min cuando la lengOeta formada del material de lengOeta y del material de pelicula de plastico se tiren desde el estratificado termosellable a 90° con respecto al eje longitudinal de la lengOeta [que es la direcci6n longitudinal (direcci6n de maquina) del aparato de fabricaci6n] con un angulo de separaci6n del estratificado de 180°. Esto es para asegurar que cuando se use la lengOeta para separar del envase el sellado, la pelicula de plastico de la lengOeta permanezca adherida al estratificado primario tras la aplicaci6n de una fuerza de despegado a la lengOeta.
El ensayo de despegado se realiza convenientemente usando un medidor de tracci6n Hounsfield. Cada ensayo se realiza en tres muestras. Las muestras se cortan de una tira de 12,5 mm de ancho tomada a lo largo del estratificado. Las muestras deben tener por lo menos la longitud de la distancia entre dos tiras de material de lengOeta. Un extremo de la muestra se debe cortar de la lengOeta cerca de un borde longitudinal, dejando que la lengOeta que comprende material de lengOeta y material de pelicula de plastico se separen del estratificado termosellable. El material de lengOeta se monta en una mordaza del medidor de tensi6n, fijandose en la otra mordaza el estratificado termosellable. Las mordazas se separan en un angulo de 180°. Para el ensayo se utiliza una celda de carga de 50 N. El aparato se ajusta de modo que permita un alargamiento de por lo menos 25 mm con una velocidad de 330 mm por minuto.
Los resultados registrados incluyen la "fuerza inicial de despegado", que es la fuerza necesaria para vencer la resistencia inicial de la lengOeta a desestratificarse. Posteriormente se mide la "fuerza de movimiento", que es la fuerza necesaria para continuar separando del estratificado termosellable la lengOeta. En general la fuerza de movimiento es sustancialmente constante. En el producto presente, la fuerza inicial de despegado es la mas importante puesto que suponiendo que esta es mayor que la fuerza necesaria para despegar el sellado de la parte superior del envase a la que esta unido, la lengOeta/pelicula de plastico permaneceran adheridas al sellado cuando se inicie el despegado, siendo menor la fuerza necesaria para continuar este despegado cuando el sellado se despegue del envase.
El ensayo de despegado se ilustra esquematicamente en la figura 4. Esta figura muestra la lengOeta formada del material de lengOeta 8, pelicula de adhesivo 9 y pelicula de plastico 10, estando montada la lengOeta en la mordaza superior 30 del medidor de tensi6n. En la mordaza inferior 31 del medidor de tensi6n esta montado el estratificado termosellable formado por la capa de espuma 7, hoja metalica 5 y adhesivo de aplicaci6n en estado fundido 4. Las mordazas se mueven separandose en la direcci6n de la flecha, anotandose la fuerza necesaria para separar los materiales un angulo de 180°. La figura es esquematica, con el espesor muy exagerado.
Se han realizado muchas investigaciones sobre la selecci6n de un adhesivo polimerico que pueda ser extrudido como se ha descrito en el presente metodo pero sin tener en cuenta el problema de que la uni6n formada se vuelve fragil cuando se almacena a temperaturas bajas. Adicionalmente, se necesita que el adhesivo tenga una energia superficial suficientemente alta para adherirse a materiales plasticos, como PET, pero que no dafe a los rodillos metalicos usados. A este respecto, sorprendentemente se ha encontrado que estos problemas pueden ser resueltos seleccionando un adhesivo polimerico que tenga un indice de fluidez en estado fundido en el intervalo de 1 a 10 dg/min, preferiblemente menor que 5 dg/min (ASTM O1328; 190°C, 2,16 kg). El adhesivo debe poder ser extrudido a temperaturas suficientemente bajas para evitar dafar (fundir) a la capa de espuma pero debe tener resistencia al despegado suficientemente alta a temperaturas bajas de almacenamiento y a temperatura ambiente para evitar desestratificaci6n del sellado durante la separaci6n del envase sellado usando la lengOeta adherida. Son convenientes materiales con puntos de fusi6n (ASTM O3418) en el intervalo de 70 a 100°C y densidades en el intervalo de 0,920 a 0,955 g/cm3, por ejemplo de aproximadamente 0,940-0,945 g/cm3. Se pueden usar copolimeros de etileno con esteres (met)acrilatos de alquilo C1-12 (por ejemplo, esteres acrilatos o metacrilatos), especialmente esteres de alquilo C1-4, preferiblemente de acido acrilico, especialmente acrilato de butilo o acrilato de metilo. Los copolimeros son copolimeros al azar, por ejemplo, con proporciones molares de acrilato de 0,5 a 25%, especialmente en el intervalo de 1 a 20%. Hay disponibles copolimeros convenientes en la serie Bynel 2200, de OuPont. Otros copolimeros que tienen un indice mayor de fluidez en estado fundido y que pueden ser convenientes para estratificados que no se usen a temperaturas por debajo del punto de congelaci6n son copolimeros de la serie MA, de Lotryl. Preferiblemente el adhesivo polimerico tiene un indice de fluidez en estado fundido de aproximadamente 2 dg/min (190°C, 2,16 kg). Un adhesivo polimerico particularmente preferido es un copolimero de etileno/acrilato de metilo que tiene un indice de fluidez en estado fundido de aproximadamente 2 dg/min, comercializado como Bynel 22E780.
En el proceso de la presente invenci6n, en la etapa (d), el adhesivo polimerico se extrude a traves del cabezal de la boquilla. El cabezal de la boquilla esta preferiblemente a una temperatura en el intervalo de 300 a 330°C. La altura del cabezal de la boquilla desde la zona de presi6n esta preferiblemente en el intervalo de 10 a 30 cm, mas preferiblemente en el intervalo de 15 a 25 cm, por ejemplo, aproximadamente 20 cm. El ancho de la ranura es aproximadamente 0,5-1,0 mm. La velocidad de los rodillos de presi6n en la planta de estratificaci6n esta preferiblemente en el intervalo de 20 a 100 m/min, mas preferiblemente de 50 a 80 m/min. Con el fin de que los rodillos puedan funcionar con una alimentaci6n que tenga una superficie no uniforme debido a zonas en las que esta presente una lengOeta y zonas en las que no esta presente una lengOeta, es preferible que los rodillos de alimentaci6n tengan una dureza Shore A de aproximadamente 70-90, por ejemplo, un rodillo recubierto de tefl6n prensando contra un rodillo metalico frio.
Oespues de la extrusi6n del adhesivo polimerico, se aplica presi6n al estratificado primario mediante rodillos de presi6n frios corriente abajo de la planta de estratificaci6n para facilitar la adherencia. Preferiblemente los rodillos de presi6n frios tienen una temperatura de aproximadamente 23°C.
En una realizaci6n preferida de la presente invenci6n, el gramaje de recubrimiento de la capa de adhesivo esta en el intervalo de 25 a 45 g/m2.
Para que se pueda ver cualquier impresi6n sobre el material de lengOeta, preferiblemente el adhesivo polimerico es transparente.
En un aspecto adicional de la presente invenci6n, el estratificado primario que incluye un material de lengOeta puede bobinarse posteriormente sobre un rodillo final, opcionalmente despues de ser cortado. Alternativamente el cortado se puede realizar en una etapa distinta, por ejemplo, en una localizaci6n distinta.
En general el estratificado termosellable de la presente invenci6n se obtiene en forma de tiras anchas. Por lo tanto, para formar las lengOetas, es necesario cortar las tiras anchas del estratificado termosellable para formar tiras mas estrechas. Estas tiras mas estrechas pueden ser troqueladas o cortadas para formar un sellado listo para ser aplicado a un envase. Es necesario hacer el cortado de las tiras anchas a tiras mas estrechas con precisi6n para asegurar que los cortes se hacen en las posiciones correctas para producir las lengOetas. Oespues el sellado puede ser troquelado de las tiras mas estrechas producidas en la etapa de cortado y puede ser fijado en la parte superior de un tap6n roscado. Esto se puede realizar en un procedimiento o localizaci6n distintos del metodo de fabricar el estratificado termosellable. El envase al que se aplica el sellado puede ser de vidrio o material plastico, como polietileno, poliester, poli(cloruro de vinilo), polipropileno o polimero de acrilonitrilo-butadieno-estireno.
Un tap6n roscado equipado con un sellado como el descrito anteriormente puede ser roscado en la boca abierta de un envase, estando interpuesto asi el sellado entre la boca abierta del envase y la parte superior del tap6n. El sellado se adhiere despues mediante el adhesivo de aplicaci6n en estado fundido sobre la superficie inferior del estratificado a la boca abierta del envase mediante calentamiento por inducci6n.
Como se ha descrito anteriormente, uno de los objetivos de la presente invenci6n es proporcionar un estratificado primario que incluye una lengOeta que produce un sellado que puede ser eficaz incluso despues de un almacenamiento prolongado del estratificado a temperaturas bajas. A este respecto, el solicitante de la presente invenci6n ha desarrollado un ensayo riguroso para determinar si es probable que un sellado dado falle a temperaturas bajas. El estratificado primario que incluye un material de lengOeta producido por el metodo de acuerdo con la presente invenci6n se corta en tres discos de muestra que se unen a la boca de un envase. Las muestras se toman de tres posiciones diferentes del estratificado, especificamente en el lado izquierdo, lado central y lado derecho. Se ensayan dos tipos diferentes de envases, siendo el primero una botella de polietileno, del tipo de chimenea, de 1 litro usada en lecherias y siendo el segundo una botella de poliester de 150 ml denominada botella de "carga redonda". Los discos de muestra se sellan a la boca de estas botellas usando el cabezal y las condiciones de sellado indicadas en la siguiente tabla. Mientras tanto, se coloca una placa metalica en la base de un congelador y se sigue su temperatura usando un term6metro calibrado equipado con un termopar magnetico.
Tabla 1
Sellados a envase de polietileno
Sellados a envase de poliester
Temperatura (°C) de la placa metalica colocada en el congelador
-23 a -27 -18 a -22
Tipo de congelador
Caj6n Banco
Botella usada
Chimenea, de 1 litro "Carga redonda", de 150 ml
Equipo
Cabezal de sellado Enercon Cabezal de sellado Relco
Momento de torsi6n (N)
1,5 1,2
Ajuste de la distancia (mm)
8 4 (4x1 mm distanciadores EPE)
Ajuste de la potencia
75% "1"
Tiempo/velocidad
Velocidad = 24 m/min Tiempo = "1"
Oespues del sellado se enfriaron las muestras durante por lo menos 2 minutos. Se sacaron los tapones y se colocaron las botellas en el congelador boca abajo en contacto directo con la placa metalica en la base del congelador. Se mantuvieron las muestras durante un minimo de 2 minutos. Se separaron los sellados de las bocas de las botellas estando todavia en el congelador. Cuando se pudo separar todo el sellado de la boca de la botella sin que el material de pelicula de plastico se separara del adhesivo, el resultado del ensayo es positivo. Una muestra falla cuando la capa de plastico se separa de la espuma, lo cual se puede observar cuando la superficie de la capa de la pelicula superior de plastico es completamente transparente en lugar de tener todavia espuma adherida. Cuando falla una muestra, se ensaya de nuevo al dia siguiente. Si persiste el problema, se rechaza la muestra.
Una ventaja de los sellados producidos por el metodo de la presente invenci6n es que se pueden usar siempre para sellar envases de productos comestibles que necesitan almacenarse a temperaturas bajas o altas, incluso tan bajas como -30°C o tan altas como 30°C. La invenci6n es de particular utilidad cuando la temperatura de almacenamiento esta en el intervalo de 0 a 6°C.
A continuaci6n se describira una realizaci6n de la presente invenci6n con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
La figura 1 es una secci6n transversal de un ejemplo de estratificado primario que incluye un material de lengOeta formado de acuerdo con el metodo de la presente invenci6n, con una dimensi6n vertical muy exagerada.
La figura 2 es un diagrama esquematico del aparato de estratificaci6n usado en el metodo de la presente invenci6n.
La figura 3 es una vista en perspectiva de una parte del aparato ilustrado en la figura 2.
La figura 4 es una secci6n transversal de una muestra del estratificado primario sometido al ensayo de despegado de 180° para comprobar la resistencia del adhesivo extrudido.
La figura 5 es una vista en perspectiva que muestra el sellado colocado en la boca de un envase.
Ejemplo�
Se obtiene comercialmente de Isco Jacques Schindler un estratificado de sellado (1) que comprende una capa termosellable (4) (de aplicaci6n en estado fundido), una capa de hoja metalica (5) y una capa superior (7) de espuma de polietileno. Este estratificado de sellado esta bobinado sobre un primer rodillo de alimentaci6n (13) del aparato de estratificaci6n.
El segundo rodillo de alimentaci6n (14) es el que aporta el material de lengOeta que, en este caso, es una capa (8) de poli(tereftalato de etileno). El ancho de la capa (8) de poli(tereftalato de etileno) esta en el intervalo de 25-60 mm.
Un tercer rodillo de alimentaci6n (15) esta cargado con el material de la pelicula de plastico, en este caso un material de PET (10) que se puede obtener comercialmente de Toray, Europa. El espesor del material de PET (10) esta en el intervalo de 23-36 Im. El material de PET (10) usado es un material de PET coextrudido disponible de Toray como Lumirror 10.47. La capa superficial coextrudida asegura una adherencia 6ptima a la capa adyacente de espuma del estratificado de sellado.
El estratificado de sellado (1), material de lengOeta (8) y material de PET (10) se alimentan simultaneamente a la planta de estratificaci6n (6) en la que una extrusora (17) esta situada verticalmente por encima de los rodillos de presi6n (18 y 19). Antes de llegar a la planta de estratificaci6n (6), el estratificado de sellado (1) y el material de lengOeta (8) contactan formando un sustrato primario (1a).
Oespues se extruden de modo continuo copolimero de etileno-acrilato de metilo (9) con un indice de fluidez en estado fundido de 2 dg/min (ASTM O1238; 190°C, 2,16 kg) formando una cortina a la salida de la extrusora (17) entre la cara superior del estratificado primario (1a) y la cara inferior del material de PET (10). La altura del cabezal de la boquilla por encima de la zona de presi6n fue aproximadamente 20 cm. Las condiciones de la extrusi6n, esto es, el peso de adhesivo a extrudir, su velocidad y la temperatura del cabezal de la extrusora fueron tales que, en la zona de presi6n para la adherencia, se obtiene una temperatura mayor que aproximadamente 200°C, por ejemplo, una temperatura de aproximadamente 250°C como maximo. El rodillo 18 es un rodillo frio de acero inoxidable mientras que el rodillo 19 tiene una superficie recubierta de tefl6n con una dureza Shore A de 75. Los rodillos 18 y 19 se mueven a una velocidad de 70 m/min con respecto a la velocidad de aplicaci6n del adhesivo, seleccionandose la presi6n entre ambos rodillos para evitar que la cortina se arrugue en la zona de presi6n. La cara inferior del material de PET (10) y el estratificado primario resultante (1b) que incluye un material de lengOeta se pasa con la cara inferior del material de PET en contacto con un rodillo frio (18) a una temperatura de aproximadamente 23°C para ser bobinado sobre el rodillo de producto final (32). Este proceso se ilustra esquematicamente en la figura 2.
Se midi6 la resistencia inicial de despegado como se ha explicado anteriormente y se ilustra en la figura 4, de un estratificado primario formado usando un material de PET (10) con un espesor de 36 Im y un material de lengOeta de PET con un espesor de 12 Im sobre la superficie superior del estratificado de sellado de espuma de polietileno, en el que el gramaje de recubrimiento del copolimero extrudido (9) de etileno-acrilato de metilo fue 40 g/m2. El valor fue mayor que 15 N/12,5 mm a 330 mm/min.
El gramaje de recubrimiento se determin6 de la manera siguiente: se pas6 a la planta de estratificaci6n, entre el sustrato primario 1a y la resina 9, una longitud de 0,5 a 1 m de poliester soportado sobre papel. Oespues se extrudi6 de modo continuo una cortina de copolimero de etileno-acrilato de metilo entre la cara superior de poliester del poliester soportado sobre papel y la cara inferior del material de PET (10) bajo las condiciones de movimiento de la linea. Oespues se cortaron varias muestras de 10x10 cm por todo el ancho de la banda continua y se anot6 su peso en gramos. Oe esta cifra se rest6 el peso del poliester soportado sobre papel y del material de PET (10) y el resultado se multiplic6 por 100 para dar el peso de recubrimiento en g/m2.
El estratificado de sellado se cort6 despues en tiras estrechas. Oe estas tiras, se troquelaron discos circulares para formar discos del estratificado de sellado (16), esto es, sellados. Los sellados se fijaron en el interior de tapones roscados. El tap6n roscado equipado con el sellado se rosc6 despues en la boca abierta de una botella. Oespues el conjunto de tap6n y botella se sometieron a una etapa de calentamiento por inducci6n en la que la hoja metalica se calienta alrededor de su periferia por la generaci6n de corrientes parasitas que, a su vez, funde la capa termosellable (4) para unir el sellado al cuello abierto de la botella.

Claims (17)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Un metodo para producir un estratificado primario que incluye un material de lengOeta, metodo que comprende las etapas de:
    (a)
    alimentar a una planta de estratificaci6n un estratificado de sellado que incluye un capa termosellable, una capa de hoja metalica y una capa superior de espuma,
    (b)
    alimentar de modo continuo a la planta de estratificaci6n un material de lengOeta, que es mas estrecho que el estratificado de sellado, de modo que la cara inferior del material de lengOeta y la capa superior de espuma del estratificado de sellado estan en contacto no adhesivo formando un sustrato primario, cuya cara superior esta compuesta parcialmente de la cara superior del material de lengOeta y parcialmente de la capa superior de espuma del estratificado de sellado antes de que lleguen a la planta de estratificaci6n,
    (c)
    alimentar de modo continuo a la planta de estratificaci6n un material de pelicula de plastico que tiene una superficie superior y una superficie inferior, para que la superficie inferior del material de pelicula de plastico este en contacto con la cara superior del sustrato primario, y
    (d)
    extrudir de modo continuo un adhesivo polimerico que es un copolimero al azar de etileno y acrilato de alquilo que tiene un indice de fluidez en estado fundido en el intervalo de 1 a 10 dg/min (190°C, 2,16 kg) entre la cara superior del sustrato primario y la superficie inferior del material de pelicula de plastico y enfriar para que la espuma y el material de lengOeta del sustrato primario se adhieran a la pelicula de plastico.
  2. 2.
    Un metodo de acuerdo con la reivindicaci6n 1, en el que la fuerza de despegado de la uni6n entre la pelicula de plastico y la capa superior de espuma del estratificado de sellado es mayor que 15 N/12,5 mm a 330 mm/min cuando el estratificado de pelicula de plastico y el material de lengOeta se despegan a 90° con respecto al borde longitudinal del material de lengOeta con un angulo de separaci6n de 180°C.
  3. 3.
    El metodo de acuerdo con la reivindicaci6n 1 o la reivindicaci6n 2, en el que la capa inferior del material de pelicula de plastico o la superficie superior del material de lengOeta han sido impresas.
  4. 4.
    El metodo de acuerdo con cualquier reivindicaci6n precedente, en el que el material de pelicula de plastico se forma a partir de un material seleccionado de poliester, preferiblemente poli(tereftalato de etileno), poliamida, polietileno y materiales compuestos de los materiales antes mencionados.
  5. 5.
    El metodo de acuerdo con la reivindicaci6n 4, en el que el material de pelicula de plastico se forma a partir de poli(tereftalato de etileno).
  6. 6.
    El metodo de acuerdo con cualquier reivindicaci6n precedente, en el que la capa superior de espuma del estratificado de sellado comprende polietileno de media o alta densidad.
  7. 7.
    El metodo de acuerdo con cualquier reivindicaci6n precedente, en el que la capa superior de espuma del estratificado de sellado tiene un espesor en el intervalo de 75 a 300 Im.
  8. 8.
    El metodo de acuerdo con cualquier reivindicaci6n precedente, en el que la capa superior de espuma tiene una densidad en el intervalo de 0,55 a 0,75 g/ml.
  9. 9.
    El metodo de acuerdo con cualquier reivindicaci6n precedente, en el que, en la etapa (b), el material de lengOeta comprende una pluralidad de tiras estrechas de material de lengOeta dispuestas a intervalos regularmente espaciados por todo el ancho del estratificado de sellado.
  10. 10.
    El metodo de acuerdo con cualquier reivindicaci6n precedente, en el que el adhesivo polimerico se extrude para dar un gramaje de recubrimiento en el intervalo de 25 a 45 g/m2.
  11. 11.
    El proceso de acuerdo con cualquier reivindicaci6n precedente, en el que el material de pelicula de plastico tiene un espesor en el intervalo de 20 a 40 Im.
  12. 12.
    El metodo de acuerdo con cualquier reivindicaci6n precedente, en el que el adhesivo polimerico es un copolimero de etileno-acrilato de metilo.
  13. 13.
    El metodo de acuerdo con la reivindicaci6n 12, en el que el copolimero de etileno-acrilato de metilo tiene un indice fluidez en estado fundido (ASTM O1238; 190°C, 2,16 kg) menor que 8 dg/min, preferiblemente en el intervalo de 1 a 3 dg/min.
  14. 14.
    El metodo de acuerdo con cualquier reivindicaci6n precedente, en el que la capa de hoja metalica es una hoja de aluminio.
  15. 15.
    Uso de un estratificado primario que comprende:
    un estratificado de sellado que comprende capas inferiores de contacto con alimentos y que incluye una capa termosellable, una capa de hoja metalica y una capa superior de espuma,
    un material de lengOeta que es mas estrecho que el estratificado de sellado y que tiene una cara superior y una cara 5 inferior, cuya cara inferior esta en contacto no adhesivo con la capa superior de espuma del estratificado de sellado, y
    una capa de pelicula de plastico adherida a la cara superior del material de lengOeta y a la capa superior de espuma del estratificado de sellado mediante un adhesivo polimerico extrudido que tiene un indice de fluidez en estado fundido en el intervalo de 1 a 10 dg/min (190°C, 2,16 kg),
    10 para sellar un envase que contiene un producto comestible, termosellando una unidad de conjunto de cierre del envase del estratificado al envase mediante la citada capa termosellable.
  16. 16. Uso de acuerdo con la reivindicaci6n 15, en el que el envase sellado se almacena a una temperatura en el intervalo de -30 a 30°C, preferiblemente de 0 a 6°C.
  17. 17. Uso de acuerdo con la reivindicaci6n 15 6 16, en el que el citado termosellado se realiza mediante calentamiento 15 por inducci6n de la capa de hoja metalica.
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