ES2692365T3 - Procedimiento para la producción de un sello ultrasónico, y estructuras de película y contenedores flexibles con el mismo - Google Patents

Abstract

Un procedimiento para la producción de un sello polimérico ultrasónico que incluye: Preparación de una película multicapa que incluye una capa de apoyo y una capa de sellado, la capa de sellado que incluye un polímero sellable por ultrasonidos basado en olefina (USOP), que tiene las siguientes propiedades: (e) Un calor de fusión, ΔHm, menor que 130 J/g, (f) Un pico de temperatura de fusión, Tm, menor que 125ºC, (g) Un módulo de almacenaje de cizallamiento (G') de 50 MPa a 500 MPa, y (h) Un módulo de pérdida en cizallamiento (G'') mayor que 10 MPa; Puesta en contacto de la capa de sellado de la película multicapa con la capa de sellado de una segunda película multicapa que incluye una capa de apoyo y una capa de sellado, incluyendo la capa de sellado un polímero sellable por ultrasonidos basado en olefina (USOP) que tiene las siguientes propiedades: (e) Un calor de fusión, ΔHm, menor que 130 J/g, (f) Un pico de temperatura de fusión, Tm, menor que 125ºC, (g) Un módulo de almacenaje de cizallamiento (G') de 50 MPa a 500 MPa, y (h) Un módulo de pérdida de cizallamiento (G'') mayor que 10 MPa; Para formar un área de sellado; Exposición del área de sellado a energía ultrasónica y a una fuerza de sellado de 2 N/mm a 6 N/mm; y Formación de un sello ultrasónico que tiene una resistencia de sellado de 30 N/15 mm a 80 N/15 mm.

Description

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DESCRIPCION

Procedimiento para la produccion de un sello ultrasonico, y estructuras de pelfcula y contenedores flexibles con el mismo

CAMPO

La siguiente divulgacion esta orientada a procedimientos para la produccion de estructuras de pelfcula sellables por ultrasonidos y a contenedores flexibles con sellos ultrasonicos.

ANTECEDENTES

En comparacion con el sellado termico convencional, la utilizacion del sellado ultrasonico en envases flexibles ofrece ventajas de rendimiento, tales como la capacidad: (i) de sellar a traves de contaminacion, (ii) de formar zonas de sellado mas estrechas, y (iii) de formar sellos a velocidades de lfnea mas elevadas y en un ambito de temperaturas menor. Los sistemas de envasado adecuados para la soldadura ultrasonica incluyen sellado por relleno de forma vertical y horizontal. Aparte de estas ventajas, el sellado ultrasonico tiene un inconveniente significativo. Debido a la geometrfa de contacto entre el cuerno y el yunque y a la deformacion oscilatoria, el sellado ultrasonico conduce frecuentemente a una fuga y a una salida a presion de polfmero fuera del ara de sellado. Este fenomeno de “salida a presion” del sellado ultrasonico puede ocasionar danos y la destruccion eventual de la estructura laminar en el sello ultrasonico formado. Las fases de capa, es decir, los cambios graduales en el grosor de material entre el cuerno y el yunque (tales como refuerzos y pliegues, y sellos de aleron en seccion transversal) son particularmente susceptibles a danos cuando se sellan por ultrasonidos. El sellado defectuoso en estas areas reduce la resistencia del sello (como se mide en ensayos de descortezado), puede destruir la lamina en la zona de sellado, y crea perdidas de canal que resultan en la perdida de propiedades de barrera en laminas de envasado con capas finas de aluminio o polfmeros barrera, tales como copolfmeros de alcohol etilenvinflico (EvOH).

El documento WO-A-2012/052445 da a conocer una tela revestida, que contiene una tela formada a partir de cintas polimericas, en la cual la tela esta revestida con una capa de sellado, en la cual al menos una parte de las cintas polimericas tienen una tenacidad de rotura de menos de 45 cN/tex y una elongacion de rotura de mas de un 30 %. La capa de sellado esta formada por una composicion que contiene al menos un interpolfmero de etileno/a-olefina, y donde la composicion tiene una densidad de 0,905 a 0,930 g/cc y un fndice de fusion de 3 a 20 g/10 min.

El documento JP-A-2011/031907 describe una bolsa que posee una resistencia de adherencia, manteniendo la apariencia favorable de una porcion adherida mediante empleo de una maquina de envasado para la produccion de la bolsa mediante adherencia de una pelfcula multicapa con ondas ultrasonicas.

Los metodos propuestos para atenuar los problemas mencionados anteriormente incluyen (i) optimizacion de la geometrfa de contacto, especialmente el controlador de energfa, y (ii) control del desplazamiento del cuerno durante el sellado, estando ambos sujetos a limitaciones.

La cuidadosa seleccion de polfmeros y la optimizacion de las estructuras multicapa ofrecen una ruta alternativa para atenuar los problemas anteriores. Por lo tanto, existe una necesidad de identificar polfmeros y estructuras que se pueden sellar por ultrasonidos, y ofrecen una resistencia de sello comparable a la obtenida mediante sellado termico convencional. Existe una necesidad ulterior de un procedimiento de sellado ultrasonico que incremente la resistencia del sello ultrasonico. Tambien existe una necesidad de sellos ultrasonicos reforzados que supere las deficiencias de optimizacion de geometrfa de contacto o ajuste del desplazamiento de fuerza de sellado. Existe una necesidad de pelfculas sellables por ultrasonidos mejoradas para satisfacer la demanda de usos mas versatiles de contenedores flexibles.

SUMARIO

La presente divulgacion se dirige a un procedimiento para la produccion de sellos ultrasonicos, y estructuras de pelfcula y contenedores flexibles que contienen los sellos ultrasonicos. El presente procedimiento incluye una seleccion de polfmeros para sellado ultrasonico basada en cuatro factores que influyen flujo de material en el area de sellado ultrasonico, ademas de optimizacion de geometrfa de contacto y ajuste de fuerza de sellado. Ademas, el procedimiento incluye el ajuste de la composicion de pelfcula y la estructura para la mejora ulterior de la resistencia del sello ultrasonico.

La presente divulgacion proporciona un procedimiento para la produccion de un sello ultrasonico. El sello ultrasonico se forma entre dos pelfculas polimericas. El procedimiento incluye la preparacion de una pelfcula multicapa, que tiene una capa de apoyo y una capa de sellado. La capa de sellado incluye un polfmero sellable por ultrasonidos basado en olefina (uSoP). El USOP se selecciona basandose en las siguientes propiedades:

(a) Un calor de fusion, AHm, menor que 130 J/g,

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(b) Un pico de temperatura de fusion, Tm, menor que 125°C,

(c) Un modulo de almacenaje de cizallamiento (G') de 50 MPa a 500 MPa, y

(d) Un modulo de perdida en cizallamiento (G'') mayor que 10 MPa.

El procedimiento incluye la puesta en contacto de la capa de sellado de una primera pelfcula multicapa con la capa de sellado de una segunda pelfcula multicapa para formar un area de sellado. El procedimiento incluye la exposicion del area de sellado a energfa ultrasonica. El procedimiento incluye la formacion de un sello ultrasonico entre las dos capas de sellado, teniendo el sello ultrasonico una resistencia de sellado de 30 N/mm a 80 N/mm.

La presente divulgacion proporciona una estructura de pelfcula. La estructura de pelfcula incluye una primera pelfcula multicapa y una segunda pelfcula multicapa. Cada pelfcula multicapa incluye una capa de apoyo y una capa de sellado. Cada capa incluye un polfmero sellable por ultrasonidos basado en olefina (USOP), que tiene las siguientes propiedades:

(a) Un calor de fusion, AHm, menor que 130 J/g,

(b) Un pico de temperatura de fusion, Tm, menor que 125°C,

(c) Un modulo de almacenaje de cizallamiento (G') de 50 MPa a 500 MPa, y

(d) Un modulo de perdida de cizallamiento (G'') mayor que 10 MPa.

Las pelfculas multicapa estan dispuestas de tal manera que la capa de sellado de la primera pelfcula multicapa esta en contacto con la capa de sellado de la segunda pelfcula multicapa. Las capas de sellado forman un sello ultrasonico que tiene una resistencia de sello de 30 N/15 mm a 80 N/15 mm cuando se sellan por ultrasonidos a 4 N/mm de fuerza de sellado.

La presente divulgacion proporciona un contenedor flexible. El contenedor flexible incluye una primera pelfcula multicapa y una segunda pelfcula multicapa. Cada pelfcula multicapa incluye una capa de apoyo y una capa de sellado. La capa de sellado incluye un polfmero sellable por ultrasonidos basado en olefina (USOP) que tiene las siguientes propiedades:

(a) Un calor de fusion, AHm, menor que 130 J/g,

(b) Un pico de temperatura de fusion, Tm, menor que 125°C,

(c) Un modulo de almacenaje de cizallamiento (G') de 50 MPa a 500 MPa, y

(d) Un modulo de perdida de cizallamiento (G'') mayor que 10 MPa.

Las pelfculas multicapa estan dispuestas de tal manera que la capa de sellado de capa pelfcula multicapa esta en contacto con las demas, y la segunda pelfcula multicapa esta superpuesta sobre la primera pelfcula multicapa para formar un borde periferico comun. El contenedor flexible incluye una zona de 2 pliegues y una zona de 4 pliegues. La zona de 2 pliegues y la zona de 4 pliegues forman respectivamente un sellado ultrasonico que tiene una resistencia de sello de 30 N/15 mm a 80 N/15 mm cuando las zonas se sellan por ultrasonidos a 4 N/mm de fuerza de sellado.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS

La Figura 1 un grafico que muestra el diagrama de G' frente a G'' conforme a una realizacion de la presente divulgacion.

La Figura 2A es una representacion esquematica de un contenedor flexible con una geometrfa de sello ultrasonico plana conforme a una realizacion de la presente divulgacion.

La Figura 2B es una representacion esquematica del sellado ultrasonico con una geometrfa de sellado plana conforme a una realizacion de la presente divulgacion.

La Figura 3A es una representacion esquematica de un contenedor flexible con una zona de 2 pliegues y una zona de 4 pliegues conforme a una realizacion de la presente divulgacion.

La Figura 3B es una representacion esquematica del sellado ultrasonico de una zona de 2 pliegues y una zona de 4 pliegues con un sellado de 2-pliegues/4-pliegues conforme a una realizacion de la presente divulgacion.

La Figura 4 muestra graficos para resistencia de sello ultrasonico frente a fuerza de sellado para estructuras de pelfcula selladas por ultrasonidos conforme a realizaciones de la presente divulgacion.

La Figura 5 muestra graficos para resistencia de sello ultrasonico frente a fuerza de sellado para estructuras de

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pelfcula selladas por ultrasonidos conforme a realizaciones de la presente divulgacion.

La Figura 6 muestra graficos para resistencia de sello ultrasonico frente a fuerza de sellado para estructuras de pelfcula selladas por ultrasonidos conforme a realizaciones de la presente divulgacion.

La Figura 7 muestra graficos para resistencia de sello ultrasonico frente a fuerza de sellado para estructuras de pelfcula selladas por ultrasonidos conforme a realizaciones de la presente divulgacion.

La Figura 8 muestra graficos para resistencia de sello ultrasonico frente a fuerza de sellado para estructuras de pelfcula selladas por ultrasonidos conforme a realizaciones de la presente divulgacion.

DESCRIPCION DETALLADA

La presente divulgacion proporciona un procedimiento para la produccion de un sello ultrasonico. El sello ultrasonico se forma entre dos pelfculas polimericas. El procedimiento incluye la preparacion de una pelfcula multicapa, que tiene una capa de apoyo y una capa de sellado. La capa de sellado incluye un polfmero sellable por ultrasonidos basado en olefina (uSoP). El USOP se selecciona basandose en las siguientes propiedades:

(a) Un calor de fusion, AHm, menor que 130 J/g,

(b) Un pico de temperatura de fusion, Tm, menor que 125°C,

(c) Un modulo de almacenaje de cizallamiento (G') de 50 MPa a 500 MPa, y

(d) Un modulo de perdida de cizallamiento (G”) mayor que 10 MPa.

El procedimiento incluye la puesta en contacto de la capa de sellado de una primera pelfcula multicapa con la capa de sellado de una segunda pelfcula multicapa para formar un area de sellado. El procedimiento incluye la exposicion del area de sellado a energfa ultrasonica. El procedimiento incluye la formacion de un sello ultrasonico entre las dos capas de sellado, teniendo el sello ultrasonico una resistencia de sellado de 30 N/mm a 80 N/mm.

El presente procedimiento utiliza un aparato de sellado ultrasonico para producir un sellado ultrasonico entre dos pelfculas polimericas. Un aparato de sellado ultrasonico incluye los siguientes componentes.

(1) Un yunque en la que se colocan pelfculas para ponerse en contacto bajo presion. El yunque permite dirigir una vibracion de alta frecuencia a las pelfculas en un area de sellado. El yunque incluye un controlador de energfa que esta en contacto con una de las pelfculas.

(2) Una pila ultrasonica que incluye (a) un conversor (que convierte la serial electrica en una vibracion mecanica),

(b) un refuerzo (que modifica la amplitud de la vibracion) y (c) un cuerno (que aplica la vibracion mecanica a las partes a soldar o sellar). El cuerno se denomina tambien sonotrodo. T odos los tres elementos de la pila ultrasonica se ajustan para resonar a la misma frecuencia ultrasonica (tfpicamente de 15 kHz, 20 kHz, 30 kHz, 35 kHz, a 40 kHz o 70 kHz).

La exposicion de las pelfculas polimericas a la energfa ultrasonica produce una fusion local del plastico debido a la absorcion de energfa de vibracion. Las vibraciones se introducen a traves de la union a soldar.

El sellado ultrasonico es distinto del sellado termico, y excluye al mismo. Un procedimiento de sellado termico incluye yunques de sellado metalicas calientes, que se mueven de una posicion abierta a una posicion cerrada. En la posicion cerrada, los yunques metalicos calientes entran en contacto directamente con las capas mas externas de una pelfcula durante un perfodo de tiempo (tiempo de permanencia), una presion de sellado predeterminada y una temperatura de sellado predeterminada. Durante el tiempo de permanencia se transfiere calor a traves de la capa mas externa de la pelfcula para fundir y juntar capas de sellado internas opuestas con el fin de formar un sello termico. Generalmente, la capa mas externa tiene una temperatura de fusion mas elevada que la capa de sellado. Como tal, mientras que la capa de sellado se funde para formar un sello, la capa mas externa de la pelfcula no se funde y no se pega, o no se pega sustancialmente a los yunques de sellado. Para reducir ulteriormente efectos de adherencia con las pelfculas se pueden aplicar tratamientos de superficie a las barras de la mandfbula de sellado. Tras el sellado se vuelven a abrir los yunques, la pelfcula se refrigera a temperatura ambiente.

En el sellado termico, las pelfculas opuestas se unen a traves de interdifusion de material en la superficie de contacto, facilitada por el flujo termico conductivo desde las barras de sellado a la superficie de contacto de sellado, mediante la cual la temperatura de las baras de sellado termico y el tiempo de permanencia son las variables independientes principales. En el caso de selladores polimericos semicristalinos, como polietileno por ejemplo, hay que ajustar la temperatura de la barra de sellado termico al menos a la temperatura correspondiente a la fusion completa del sellador, para la formacion de un sello fuerte.

Por otra parte, en el sellado ultrasonico, las barras de sellado (cuerno y par de yunques) se encuentran tfpicamente a temperatura ambiente, y la generacion de ultrasonidos y el flujo son variables dependientes que son regidas por

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la geometrfa de contacto, la amplitud y frecuencia de oscilacion, la carga estatica y la seleccion de material. La energfa ultrasonica necesaria para obtener una fusion completa en la superficie de contacto se genera internamente dentro del polfmero. Para una frecuencia y geometrfa de contacto dadas, las variables de proceso que influyen sobre la formacion del sellado ultrasonico son la amplitud de las oscilaciones y la fuerza de sellado superpuesta aplicada a traves del cuerno. Las elevadas temperaturas requeridas para facilitar el sellado ultrasonico son generadas internamente por medio de disipacion parcial de energfa de deformacion en ultrasonidos, regida por las caracterfsticas viscoelasticas del polfmero. La energfa disipada da lugar a un aumento de la temperatura, cuya magnitud depende de la capacidad ultrasonica del sistema.

En sistemas de soldadura ultrasonicos concencionales, la fuerza de sellado trasforma la amplitud de las oscilaciones del cuerno en deformacion oscilatoria dentro del material, y conduce accidentalmente a la penetracion gradual del yunque en la zona de sellado. La forma perfilada y semiesferica del controlador de energfa, que se extiende al area de sellado desde el yunque, amplifica adicionalmente la concentracion de tensiones en el area de sellado, agravando el problema de flujo de material excesivo alrededor del yunque.

Para deformacion oscilatoria en el regimen viscoelastico lineal, la tasa de generacion ultrasonica por unidad de volumen (por ciclo sinusoidal de deformacion tensil) se muestra en la ecuacion (1):

(I)

Q = nfe2E"

Donde /es la frecuencia de oscilaciones,

£ es la amplitud de deformacion, y E'' es el modulo de perdida.

La ecuacion (I) muestra que la tasa de generacion ultrasonica es linealmente proporcional al modulo de perdida para una amplitud y una frecuencia de deformacion dadas, mientras que la dependencia de la amplitud de oscilacion es proporcional a la segunda potencia. La aplicacion directa de la ecuacion (I) al sellado ultrasonico es problematica debido a que (i) la deformacion no es homogenea, (ii) una cantidad sustancial de material en el area de sellado no es isotermica, y (iii) la amplitud £ en la anterior ecuacion no es la del cuerno, sino la de la deformacion aplicada al material, que depende de la fuerza de sellado que varfa durante el ciclo de sellado.

1. Capa de apoyo y capa de sellado

El procedimiento incluye la preparacion de una pelfcula multicapa. La pelfcula multicapa tiene una capa de apoyo, una capa de sellado, y opcionalmente capa(s) adhesiva(s). Ejemplos no limitantes de material adecuado para la capa de apoyo incluyen poli(tereftalato de etileno) (PET), poliamidas, polfmero basado en propileno (tales como polipropileno orientado biaxialmente o BOPP), y hoja metalica (tales como hoja de aluminio).

La capa de sellado de la pelfcula multicapa incluye un polfmero sellable por ultrasonidos basado en olefina (USOP).

En vista de la ecuacion (I) anterior, el solicitante ha desarrollado parametros para determinar si un polfmero es apropiado para sellado ultrasonico. En primer lugar, basandose en el dimensionado entre tasa de generacion ultrasonica y modulo de perdida, un polfmero que exhibe un modulo de perdida elevado al comienzo de las oscilaciones del cuerno es deseado para un rapido tratamiento ultrasonico.

En segundo lugar, la dependencia cuadrada de la tasa de generacion ultrasonica en la amplitud de deformacion sugiere que los polfmeros de menor rigidez son deseados, ya que esto permitira realizar una mayor amplitud de deformacion en el polfmero para una fuerza de sellado dada. Aunque mediante aumento de la fuerza de sellado en el cuerno se puede acrecentar la amplitud de deformacion al comienzo de las oscilaciones, se desea una fuerza de sellado minima para producir un sello ultrasonico con el fin de evitar la contraccion del polfmero al producirse la fusion. Ya que el modulo de un polfmero semicristalino puede disminuir mas de dos ordenes de magnitud al producirse la fusion, el uso de una gran fuerza de sellado conducira a la contraccion excesiva de la fusion desde la zona de sellado. Para asegurar una generacion ultrasonica maxima con una fuerza de sellado minima, se desea seleccionar un polfmero con modulo bajo para producir amplitud de oscilaciones maxima anticipadamente en el ciclo de sellado. Polfmeros con modulo menor en condiciones ambientales tienen tambien una menor diferencia entre modulo en estado solido y fundido - un factor adicional que previene el flujo excesivo de material en la fusion. Basandose en lo anterior, al comienzo de la deformacion se desean polfmeros que presentan un modulo de perdida elevado en combinacion con un modulo de almacenaje bajo.

En tercer lugar, el ultrasonido generado debido a la disipacion viscoelastica aumenta la temperatura, fundiendo de este modo la fusion del producto semicristalino en la superficie de contacto, permitiendo asf la formacion de un sello fuerte. Los polfmeros con menor intensidad ultrasonica de fusion en combinacion con una baja temperatura para la fusion completa se desean para caracterfsticas de sellado ultrasonico rapidas. Para tales

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polfmeros, la duracion de las oscilaciones necesaria para transformar el polfmero en una fusion puede ser significativamente corta, por consiguiente, un tiempo de ciclo mas corto.

En cuarto lugar, un polfmero que tiene un tiempo de relajacion rapido se desea para prevenir la solidificacion de una fusion altamente sometida a tensiones, que puede ser expulsada del area de sellado. Se puede obtener una relajacion rapida por medio de uno o varios de los siguientes factores, incluyendo un bajo peso molecular, una distribucion de peso molecular limitada, y ramificacion con cadenas largas reducida o nula. El cordon de material polfmero expulsado forma la region de tension inicial en una geometrfa de descortezado, por lo tanto la fuerte adhesion de este cordon al material circundante, asf como la ausencia de grandes tensiones por congelacion, son beneficiosos para una alta resistencia al descortezado. La debil adhesion o regiones con orientacion de congelacion pueden proporcionar vfas de menor resistencia para la iniciacion y propagacion de una grieta durante un ensayo de descortezado.

En quinto lugar, las poliolefinas con bajo peso molecular son deseables para una aptitud para calafateado mejorada, es decir, la capacidad del sellador para fluir en huecos y alrededor de contaminantes. El sellado ultrasonico no esta limitado por la resistencia de encolado en caliente (como en sellado termico), ya que el sellado ultrasonico utiliza herramientas de sellado en frfo, que permiten la refrigeracion eficiente del sellado durante el contacto con las herramientas. Tal segmento refrigerante se puede incorporar en el ciclo de sellado tras el cese de oscilaciones - permitiendo entonces un rapido aumento de la resistencia de encolado en caliente y la solidificacion del polfmero, mucho mas rapido de lo que es posible en el sellado ultrasonico convencional.

Por lo tanto, a traves del presente procedimiento de sellado ultrasonico son posibles composiciones con una combinacion de aptitud para calafateado y tiempo de ciclo de envasado. En igualdad de condiciones, las poliolefinas de bajo peso molecular daran un mejor resultado en sellado ultrasonico que las poliolefinas de peso molecular elevado.

En vista de los criterios anteriores, el presente procedimiento incluye la seleccion de un polfmero sellable por ultrasonidos basado en olefina para la capa de sellado. Un “polfmero sellable por ultrasonidos basado en olefina”, (o USOP) como se emplea en este caso, es un polfmero basado en olefina que forma un sellado al exponerse a energfa ultrasonica, y tiene cada una de las siguientes propiedades:

(a) Un calor de fusion, AHm, menor que 130 J/g, y que es medido por medio de calorimetrfa de barrido diferencial (DSC), como se describe aquf;

(b) Un pico de temperatura de fusion, Tm, menor que 125°C, y que es medido por medio del metodo (DSC), como se describe aquf;

(c) Un modulo de almacenaje de cizallamiento (G') a 10°C de 50 MPa a 500 MPa, donde G' es el componente en fase del modulo medido por medio de termoanalisis dinamico mecanico (DMTA) descrito aquf; y

(d) Un modulo de perdida de cizallamiento (G'') a 10°C mayor que 10 MPa, donde G'' es el componente fuera de fase del modulo, medido por medio de termoanalisis dinamico mecanico (DMTA) descrito aquf.

En una realizacion, el USOP es un polfmero basado en olefina que forma un sellado al exponerse a energfa ultrasonica, y tiene cada una de las siguientes propiedades:

(a) Un calor de fusion, AHm, de 50 J/g a menos de 130 J/g;

(b) Un pico de temperatura de fusion, Tm, mayor que 90°C a menor que 125°C;

(c) Un modulo de almacenaje de cizallamiento (G') de 50 MPa a 350 MPa; y

(d) Un modulo de perdida de cizallamiento (G'') mayor que 10 MPa a 10 MPa.

En una realizacion, el polfmero sellable por ultrasonidos basado en olefina es un plastomero o elastomero basado en propileno (“PBPE”). Un “plastomero o elastomero basado en propileno” (o “PBPE”) comprende al menos un copolfmero con al menos 50 por ciento en peso de unidades derivadas de propileno y al menos alrededor de 5 por ciento en peso de unidades derivadas de un comonomero diferente a propileno. Tales tipos de polfmeros PBPE se describen ulteriormente en el documento USP 6 960 635 y 6 525 157. Tal PBPE se encuentra disponible comercialmente en The Dow Chemical Company, bajo la marca registrada VERSIFY, o en ExxonMobil Chemical Company, bajo la marca registrada VISTAMAXXX.

En una realizacion, el PBPE esta caracterizado ademas por que comprende (A) entre 60 y menos de 100, entre 80 y 99, o entre 85 y 99 % en peso de unidades derivadas de propileno, y (B) entre mas de cero y 40, o entre 1 y 20, 4 y 16, o entre 4 y 15 % en peso de unidades derivadas de etileno, y opcionalmente una o mas C4-10 a-olefina; y contiene una media de al menos 0,001, al menos 0,005, o al menos 0,01 de ramas de cadena larga/1000 carbonos totales, donde el termino rama de cadena larga se refiere a una longitud de cadena de a lmenos un (1) carbono mas que una rama de cadena corta, y donde rama de cadena corta se refiere a una longitud de cadena de dos (2) carbonos menos que el numero de carbonos en el comonomero. Por ejemplo, un interpolfmero de

propileno/1-octeno tiene esqueletos con ramas de cadena larga de al menos siete (7) carbonos en longitud, pero estos esqueletos tienen tambien ramas de cadena corta, de solo seis (6) carbonos en longitud. El numero maximo de ramas de cadena larga en el interpolfmero copolfmero de propileno/etileno no excede 3 ramas de cadena larga/1000 carbonos totales.

5 En una realizacion, el copolfmero de PBPE tiene una temperatura de fusion (Tm) de 55°C a menos de 125°C.

Ejemplos no limitantes de PBPE adecuados para el USOP incluyen VERSIFY 2000 y VERSIFY 2200, disponibles en The Dow Chemical Company.

En una realizacion, el polfmero sellable por ultrasonidos basado en olefina es un polietileno lineal de baja densidad. Polietileno lineal de baja densidad (“LLDPE”) comprende, en forma polimerizada, una mayorfa de 10 porcentaje en peso de unidades derivadas de etileno, basada en el peso total de LLDPE. En una realizacion, el LLDPE es un interpolfmero de etileno y al menos un comonomero con insaturacion etilenica. En una realizacion, el comonomero es una a-olefina C3-20. En otra realizacion, el comonomero es una a-olefina C3-8. En otra realizacion, la a-olefina C3-8 se selecciona entre propileno, 1-buteno, 1-hexeno o 1-octeno. En una realizacion, el LLDPE se selecciona entre los siguientes copolfmeros: copolfmero de etileno/propileno, copolfmero de 15 etileno/buteno, copolfmero de etileno/hexeno y copolfmero de etileno/octeno. En una realizacion ulterior, el LLDPE es un copolfmero de etileno/octeno.

En una realizacion, el LLDPE tiene una densidad en el rango de 0,865 g/cc a 0,940 g/cc, o de 0,90 g/cc a 0,94 g/cc. El LLDPE tiene un fndice de fusion (MI) de 0,1 g/10 min a 10 g/10 min, o 0,5 g/10 min a 5 g/10 min.

LLDPE se puede producir con catalizadores de Ziegler-Natta, o catalizadores de un solo emplazamiento, tales 20 como catalizadores de vanadio, catalizadores de geometrfa restringida y catalizadores de metaloceno. En una realizacion, el LLDPE se produce con un catalizador de tipo Ziegler-Natta. El LLDPE es lineal y no contiene ramificacion de cadena larga, y es diferente a polietileno de baja densidad (“LDPE”), que esta ramificado, o polietileno de ramificacion heterogenea. El LDPE tiene un numero relativamente grande de ramas de cadena larga, que se extienden desde el esqueleto polimerico principal. El LDPE se puede preparar a presion elevada 25 utilizando iniciadores de radicales libres, y tfpicamente tiene una densidad de 0,915 g/cc a 0,940 g/cc.

En una realizacion, el LLDPE es un copolfmero de etileno y octeno producido con catalizadores de Ziegler-Natta, y tiene una densidad de 0,90 g/cc a 0,93 g/cc, o 0,92 g/cc. Son ejemplos no limitantes de LLDPE apropiado, producido con catalizadores de Ziegler-Natta, polfmeros comercializados bajo la marca registrada DOWLEX, disponibles en The Dow Chemical Company, Midland, Michigan.

30 Un ejemplo no limitante de LLDPE apropiado para el USOP incluye DOWLEX 5056G, disponible en The Dow Chemical Company.

En una realizacion, el polfmero sellable por ultrasonidos basado en olefina es un polietileno de muy baja densidad. Polietileno de muy baja densidad (“ULDPE”) comprende, en forma polimerizada, una mayorfa de porcentaje en peso de unidades derivadas de etileno, basada en el peso total de ULDPE. En una realizacion, el ULDPE es un 35 interpolfmero de etileno y al menos un comonomero con insaturacion etilenica. En una realizacion, el comonomero es una a-olefina C3-20. En otra realizacion, el comonomero es una a-olefina C3-8. En otra realizacion, la a-olefina C3-8 se selecciona entre propileno, 1-buteno, 1-hexeno o 1-octeno. En una realizacion, el ULDPE se selecciona entre los siguientes copolfmeros: copolfmero de etileno/propileno, copolfmero de etileno/buteno, copolfmero de etileno/hexeno y copolfmero de etileno/octeno. En una realizacion ulterior, el ULDPE es un copolfmero de 40 etileno/octeno.

En una realizacion, el ULDPE tiene una densidad en el rango de 0,900 g/cc a 0,915 g/cc. El ULDPE tiene un fndice de fusion (MI) de 0,1 g/10 min a 10 g/10 min, o 0,5 g/10 min a 5 g/10 min.

Un ejemplo no limitante de ULDPE apropiado para el USOP incluye ATTANE 4100 y ATTANE SL4102, disponibles en The Dow Chemical Company.

45 En una realizacion, el polfmero sellable por ultrasonidos basado en olefina es un plastomero de poliolefina (o POP). Un ejemplo no limitante de POP apropiado incluye plastomero de etileno/octeno, tales como AFFINITY PL 1881G, disponible en The Dow Chemical Company.

En una realizacion, el polfmero sellable por ultrasonidos basado en oleina es un copolfmero de etileno/acido acrflico (o EAA). Un ejemplo no limitante de un copolfmero de etileno/acido acrflico apropiado es PRIMACOR 50 1410, disponible en The Dow Chemical Company.

En una realizacion, el USPO es un polibuteno.

En una realizacion, el USOP es un terpolfmero basado en propileno, como un terpolfmero de propileno/buteno/etileno.

El procedimiento incluye la puesta en contacto de la capa de sellado de la primera pelfcula multicapa con la capa

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de sellado de una segunda pelfcula multicapa para formar un area de sellado. La segunda pelfcula multicapa puede ser un componente de una pelfcula multicapa, que es igual o diferente a la primera pelfcula multicapa. La composicion de la capa de sellado de la segunda pelfcula multicapa puede ser igual o diferente a la composicion de la capa de sellado de la primera pelfcula multicapa.

En una realizacion, la segunda pelfcula multicapa tiene la misma composicion material y estructura que la primera pelfcula multicapa.

El procedimiento incluye ademas la exposicion del area de sellado a (i) energfa ultrasonica y (ii) una fuerza de sellado de 2 N/mm, o 3 N/mm, o 4 N/mm a 5 N/mm, o 6 N/mm, y la formacion de un sello ultrasonico entre las capas de sellado, que tiene una resistencia de sellado de 30 N/15 mm, o 31 N/15 mm, o 32 N/15 mm, o 33 N/15 mm, o 34 N/15 mm, o 35 N/15 mm, o 36 N/15 mm, o 37 N/15 mm, o 38 N/15 mm, o 39 N/15 mm, o 40 N/15 mm, o 45 N/15 mm, o 50 N/15 mm, o 55 N/15 mm, o 60 N/15 mm, o 65 N/15 mm, a 70 N/15 mm, o 75 N/15 mm, u 80 N/15 mm.

En la Tabla A se proporcionan ejemplos no limitantes de paraametros de energfa ultrasonica y fuerza de sellado. El paso de exposicion puede incluir cualquier combinacion de los parametros mostrados en la siguiente Tabla A.

Tabla A

Energfa ultrasonica

Fuerza de sellado

20, 30, 35, 40 o 70 kHz

1-12 N/mm

Yunque: 2,5 milfmetro (mm) de radio

2-6 N/mm

Anchura de cuerno: 220 mm

2-5 N/mm

Ciclo: 200 milisegundos (ms) de sellado,

3-5 N/mm

300 ms resto

Amplitud 10-50 pm (micras)

Anchura de muestra: 100 mm

El solicitante descubrio que los materiales polimericos que cumplfan los requisitos para un USOP (propiedades

(a)-(d)) permiten inesperadamente la formacion de un sello ultrasonico fuerte (30-80 N/mm), utilizando una fuerza de sellado minima (2-6 N/mm). Sin limitarse a una teorfa particular, se cree que la seleccion de USOPs con las propiedades (a)-(d) mencionadas anteriormente minimiza de manera sinergica la fuerza de sellado requerida para producir sellos ultrasonicos apropiados. Ventajosamente, la fuerza de sellado minima (2-6 N/mm) (i) reduce tension en los polfmeros de pelfcula, (ii) reduce o elimina danos a otras capas de pelfcula (tales como capas barrera, por ejemplo), (iii) reduce o elimina la “expulsion” del polfmero del area de sellado, y (iv) permite la formacion de sellado cuando se presentan contaminantes en el area de sellado. Propiedades de ajuste (a)-(d) para adaptar una aplicacion de sellado ultrasonico especffica, el presente procedimiento aumenta ventajosamente las eficiencias de produccion mediante empleo de menos energfa (minimizando la intensidad de carga) y minimizando defectos de sellado - cada uno de los cuales es ventajoso durante la produccion a escala comercial de bolsas flexibles, como en la produccion de FFS, por ejemplo.

En una realizacion, la capa de sellado de la primera pelfcula multicapa y la capa de sellado de la segunda pelfcula multicapa son el mismo material.

En una realizacion, la pelfcula multicapa esta plegada sobre si misma, de manera que las capas de sellado opuestas se enfrentan y forman el area de sellado. En esta realizacion, la primera pelfcula multicapa es la primera porcion de la pelfcula plegada, y la segunda pelfcula multicapa es una segunda porcion de la pelfcula plegada, que esta plegada sobre si misma. En otras palabras, la segunda pelfcula multicapa es una porcion de la pelfcula multicapa que esta plegada y ubicada en relacion de oposicion respecto a la capa de sellado. La manipulacion de una pelfcula multicapa unica para colocar porciones de la misma capa de sellado en relacion de oposicion entre si con el fin de formar un sellado tiene lugar en sistemas de envasado, por ejemplo.

En una realizacion, las porciones de pelfcula en el area de sellado estan en contacto con un cuerno y un yunque de un aparato de sellado ultrasonico. El procedimiento incluye el movimiento del horno a distancia de 0 pm (micras), o mayor que 0 pm (micras), o 2 pm (micras), o 5 pm (micras) a 10 pm (micras), o 15 pm (micras), o 20 pm (micras), durante el paso de formacion. El desplazamiento del cuerno durante el procedimiento de sellado se puede medir con un sensor laser, por ejemplo. De este modo, el presente procedimiento reduce o elimina ventajosamente el desplazamiento del cuerno hacia el area de sellado durante el procedimiento de sellado ultrasonico.

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En una realizacion, la capa de apoyo es poli(tereftalato de etileno) (o PET) y la capa de sellado es una monocapa, e incluye un USOP. El USOP presente en la capa de sellado se selecciona entre un ULDPE y un POP. El procedimiento incluye la exposicion del area de sellado a energfa ultrasonica y una fuerza de sellado de 4 N/mm a 6 N/mm, o 4 N/mm, y la formacion de un sello ultrasonico que tiene una resistencia de sellado de 37 N/mm a 55 N/mm.

En una realizacion, la capa de apoyo es BOPP y la capa de sellado es una monocapa e incluye un USOP seleccionado entre un ULDPE, un pBpE y un POP. El procedimiento incluye la exposicion del area de sellado a energfa ultrasonica y una fuerza de sellado de 3 N/mm a 6 N/mm o 4 N/mm; y la formacion de un sello ultrasonico que tiene una resistencia de sellado de 55 N/15 mm a 80 N/15 mm.

En una realizacion, la capa de sellado incluye una estructura coextrusionada. La estructura coextrusionada incluye una capa superficial, una capa central y una capa interna. La capa de apoyo esta laminada en la estructura coextrusionada. Esta forma una pelfcula multicapa con la siguiente estructura de capas: apoyo/adhesiva/interna/central/superficial. La capa superficial es la capa de contacto. La capa interna esta situada entre la capa de apoyo y la capa central. La capa central incluye un USOP seleccionado entre un ULDPE, un PBPE y un POP. El procedimiento incluye la exposicion del area de sellado a energfa ultrasonica y 4 N/mm de fuerza de sellado y la formacion de un sello ultrasonico que tiene una resistencia de sellado de 35 N/mm a 55 N/mm.

En una realizacion, el sellado incluye la estructura coextrusionada. La estructura coextrusionada incluye la capa superficial, la capa central y la capa interna. La capa interna y opcionalmente la capa interna incluyen un USOP. La capa superficial esta exenta de USOP. El procedimiento incluye la formacion de una capa de sellado ultrasonico que tiene una resistencia de sellado de 35 N/mm a 50 N/mm. Con una seleccion apropiada de USOP, el presente procedimiento permite ventajosamente la colocacion del USOP en una de las capas coextrusionadas que no sea la capa superficial. El solicitante descubrio inesperadamente que la seleccion de un USOP con propiedades (a)- (d) no requiere que el USOP este presente en la capa superficial para producir sellos ultrasonicos fuertes (30-80 N/mm).

2. Mezclas

Cualquier capa en la primera pelfcula multicapa y la segunda pelfcula multicapa puede ser una mezcla de dos o mas componentes.

En una realizacion, la pelfcula multicapa incluye la estructura coextrusionada que es la capa de sellado. La capa central, y opcionalmente la capa interna, incluye una mezcla de polietileno de baja densidad y USOP. La capa superficial esta exenta de LDPE. El termino “polietileno de baja densidad” o “LDPE” es un polietileno fabricado en un autoclave o en un procedimiento de polimerizacion a alta presion, tal como un procedimiento de polimerizacion a alta presion tubular. En una realizacion ulterior, el LDPE excluye polietileno de baja densidad y polietileno de alta densidad lineal. El LDPE tiene un fndice de fusion (MDI) de 0,2 g/10 min, o 0,5 g/10 min a 10 g/10 min, o 20 g/10 min, o 50 g/10 min.

El LDPE tiene una densidad de 0,915 g/cc, a 0,925 g/cc, o 0,930 g/cc, 0,935 g/cc , o 0,940 g/cc.

En una realizacion, la pelfcula multicapa incluye una capa barrera. La capa barrera es una capa interna situada entre la capa de apoyo y la capa de sellado. Polfmeros apropiados para la capa barrera incluyen HDPE, LLDPE, LDPE, copolfmero de etileno-alcohol vinflico (EVOH), polietileno modificado con anhfdrido maleico (PA), copolfmero de olefina cfclico (COC), etileno-acetato de vinilo (EVA), homopolfmero de propileno (PP), y polfmero de cloruro de vinilideno, y combinaciones de los mismos.

En muchas aplicaciones comerciales se emplean conjuntamente dos pelfculas flexibles sellables por ultrasonidos de tal manera que la segunda pelfcula multicapa esta superpuesta sobre la primera pelfcula multicapa, estando la capa de sellado de la primera pelfcula multicapa en contacto con la capa de sellado de la segunda pelfcula multicapa. En otras aplicaciones, una pelfcula multicapa sencilla o una lamina sencilla puede estar plegada de tal manera que dos superficies de la misma capa de sellado esten en contacto entre si.

El presente procedimiento puede incluir dos o mas realizaciones expuestas en este documento.

3. Estructura de pelfcula

El presente procedimiento produce estructuras de pelfcula selladas. En una realizacion, el procedimiento produce una estructura de pelfcula. La estructura de pelfcula incluye una primera pelfcula multicapa y una segunda pelfcula multicapa. Cada pelfcula multicapa incluye una capa de apoyo y una capa de sellado. Cada capa de sellado incluye un polfmero sellable por ultrasonidos basado en olefina (USOP), que tiene las siguientes propiedades:

(a) Un calor de fusion, AHm, menor que 130 J/g,

(b) Un pico de temperatura de fusion, Tm, menor que 125°C,

5

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40

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(c) Un modulo de almacenaje de cizallamiento (G') de 50 MPa a 500 MPa, y

(d) Un modulo de perdida de cizallamiento (G'') mayor que 10 MPa.

Las pelfculas multicapa estan dispuestas de tal manera que la capa de sellado de la primera pelfcula multicapa esta en contacto con la capa de sellado de la segunda pelfcula multicapa. Las capas de sellado forman un sello ultrasonico que tiene una resistencia de sellado de 30 N/15 mm a 80 N/15 mm cuando se sellan por ultrasonidos a 4 N/mm de fuerza de sellado.

En una realizacion, cuando se sella por ultrasonidos a 4 N/mm, las capas de sellado forman un sello ultrasonico que tiene una resistencia de sellado de 30 N/15 mm, o 31 N/15 mm, o 32 N/15 mm, o 33 N/15 mm, o 34 N/15 mm, o 35 N/15 mm, o 36 N/15 mm, o 37 N/15 mm, o 38 N/15 mm, o 39 N/15 mm, o 40 N/15 mm, o 45 N/15 mm, o 50 N/15 mm, o 55 N/15 mm, o 60 N/15 mm, o 65 N/15 mm, a 70 N/15 mm, o 75 N/15 mm, u 80 N/15 mm.

En una realizacion, la capa de apoyo de la estructura de pelfcula es un material seleccionado entre PET, poliamida, BOPP, hoja metalica, y combinaciones de los mismos.

En una realizacion, el USOP de la estructura de pelfcula es un material seleccionado entre PBPE, LLDPE, ULDPE, POP, y combinaciones de los mismos.

En una realizacion, la pelfcula multicapa incluye una capa barrera.

En una realizacion, la primera pelfcula multicapa y la segunda pelfcula multicapa son componentes de una hoja flexible sencilla. La hoja flexible sencilla esta plegada para superponer la segunda pelfcula multicapa en la primera pelfcula multicapa.

En una realizacion, la estructura de pelfcula incluye una pelfcula multicapa en la que la capa de apoyo incluye BOPP, y la capa de sellado es una monocapa que comprende un USOP seleccionado entre un ULDPE, un pOp y un PBPE. Las capas de sellado forman un sello ultrasonico que tiene una resistencia de sellado de 55 N/15 mm a 80 N/15 cm cuando se sellan por ultrasonidos a 4 N/mm de fuerza de sellado.

En una realizacion, la estructura de pelfcula incluye una pelfcula multicapa en la que la capa de apoyo es PET, y la capa de sellado es una monocapa que comprende un USOP seleccionado entre un ULDPE, un POP y un PBPE. Las capas de sellado forman un sello ultrasonico que tiene una resistencia de sellado de 37 N/15 mm a 55 N/15 cm cuando se sellan por ultrasonidos a 4 N/mm de fuerza de sellado.

En una realizacion, la estructura de pelfcula incluye una pelfcula multicapa en la que la capa de sellado es una estructura coextrusionada que incluye una capa superficial, una capa central y una capa interna. La capa superficial incluye un USOP seleccionado entre un ULDPE, un POP y un PBPE. Las capas de sellado forman un sello ultrasonico que tiene una resistencia de sellado de 35 N/15 mm a 55 N/15 mm cuando se sellan por ultrasonidos a 4 N/mm de fuerza de sellado.

En una realizacion, la estructura de pelfcula incluye una pelfcula multicapa en la que la capa de sellado es una estructura coextrusionada que incluye una capa superficial, una capa central y una capa interna. Al menos una de las capas central e interna incluye un USOP seleccionado entre un ULDPE, un POP y un PBPE. La capa superficial esta exenta de USOP. Las capas de sellado forman un sello ultrasonico que tiene una resistencia de sellado de 35 N/15 mm a 50 N/15 mm cuando se sellan por ultrasonidos a 4 N/mm de fuerza de sellado.

En una realizacion, la estructura de pelfcula incluye una pelfcula multicapa en la que la segunda pelfcula multicapa esta superpuesta sobre la primera pelfcula multicapa para formar un borde comun periferico. El sellado ultrasonico esta situado a lo largo del borde comun periferico.

En una realizacion, el sello ultrasonico es un sello duro.

En una realizacion, el sello ultrasonico es un sello frangible.

En una realizacion, la presente divulgacion incluye un contenedor flexible que comprende la presente estructura de pelfcula. Ejemplos no limitantes de contenedores flexibles apropiados incluyen una bolsa, un sobre, una bolsa de fondo plano y una bolsa de envasadora.

La presente estructura de pelfcula puede incluir dos o mas realizaciones expuestas en este documento.

4. Contenedor flexible

El presente procedimiento produce contenedores flexibles. En una realizacion, los contenedores flexibles incluyen una primera pelfcula multicapa y una segunda pelfcula multicapa. Cada pelfcula multicapa incluye una capa de apoyo y una capa de sellado. La capa de sellado incluye un polfmero sellable por ultrasonidos basado en olefina (USOP), que tiene las siguientes propiedades:

(a) Un calor de fusion, AHm, menor que 130 J/g,

(b) Un pico de temperatura de fusion, Tm, menor que 125°C,

(c) Un modulo de almacenaje de cizallamiento (G') de 50 MPa a 500 MPa, y

(d) Un modulo de perdida de cizallamiento (G'') mayor que 10 MPa.

5 Las pelfculas multicapa estan dispuestas de tal manera que la capa de sellado de cada pelfcula multicapa esta en contacto con las demas, y la segunda pelfcula multicapa esta superpuesta sobre la primera pelfcula multicapa para formar un borde comun periferico. El contenedor flexible incluye una zona de 2 pliegues y una zona de 4 pliegues. La zona de 2 pliegues y la zona de 4 pliegues forman respectivamente un sello ultrasonico que tiene una resistencia de sellado de 30 N/15 mm a 80 N/15 mm cuando las zonas se sellan por ultrasonidos a 4 N/mm 10 de fuerza de sellado.

En una realizacion, la zona de 2 pliegues y la zona de 4 pliegues estan selladas por ultrasonidos a 4 N/mm y forman un sello ultrasonico que tiene una resistencia de sellado de 30 N/15 mm, o 31 N/15 mm, o 32 N/15 mm, o 33 N/15 mm, o 34 N/15 mm, o 35 N/15 mm, o 36 N/15 mm, o 37 N/15 mm, o 38 N/15 mm, o 39 N/15 mm, o 40 N/15 mm, o 45 N/15 mm, o 50 N/15 mm, o 55 N/15 mm, o 60 N/15 mm, o 65 N/15 mm, a 70 N/15 mm, o 75 N/15 15 mm, u 80 N/15 mm.

En una realizacion, la zona de 2 pliegues incluye al menos una porcion del borde comun periferico.

En una realizacion, la zona de 4 pliegues incluye al menos una porcion de un sellado longitudinal.

En una realizacion, la pelfcula multicapa del contenedor flexible incluye una capa de apoyo que se selecciona entre PET y BOPP.

20 En una realizacion, el contenedor flexible incluye una pelfcula multicapa en la que la capa de sellado es una monocapa e incluye un USOP seleccionado a partir del grupo compuesto por ULDPE, POP, PBPE, y combinaciones de los mismos.

En una realizacion, la zona de 2 pliegues es un sellado de refuerzo.

En una realizacion, la zona de 4 pliegues es un sellado de aleron en seccion transversal.

25 Ejemplos no limitantes de contenedores flexibles apropiados incluyen una una bolsa, un sobre, una bolsa de fondo plano y una bolsa de envasadora.

Ejemplos no limitantes de contenidos apropiados para la contencion por el contenedor flexible incluyen comestibles (bebidas, sopas, quesos, cereales, snacks, crackers, patatas fritas), lfquidos, champues, aceites, ceras, emolientes, lociones, hidratantes, medicamentos, pastas, surfactantes, geles, adhesivos, suspensiones, 30 soluciones, enzimas, sopas, cosmeticos, linimentos, partfculas fluidas y combinaciones de los mismos.

El presente contenedor flexible puede incluir dos o mas realizaciones expuestas en este documento.

DEFINICIONES

A menos que se especifique lo contrario, implfcitamente del contexto, o segun el estado de la tecnica, todas las partes y porcentajes se basan en el peso, y todos los metodos de ensayo son actuales a partir de la fecha de 35 presentacion de esta divulgacion.

El termino “composicion”, como se emplea en este caso, incluye una mezcla de materiales que incluye la composicion, asf como productos de reaccion y productos de descomposicion formados a partir de los materiales de la composicion.

El termino “que incluye”, y derivados del mismo, no esta concebido para excluir la presencia de cualquier 40 componente, paso o procedimiento adicional, aunque el mismo no se exponga en el presente documento. Con el fin de evitar cualquier duda, todas las composiciones reivindicadas en el presente documento a traves del uso del termino “que incluye” pueden comprender cualquier aditivo, adyuvante o compuesto adicional, polimerico o de otro tipo, a menos que se especifique lo contrario. En cambio, el termino “compuesto esencialmente por” excluye del ambito de cualquier enumeracion subsiguiente de cualquier otro componente, paso o procedimiento, excepto 45 aquellos que no son esenciales para la operatividad. El termino “compuesto por” excluye cualquier componente, paso o procedimiento no esbozado o mencionado especfficamente. El termino “o”, a menos que se especifique lo contrario, se refiere a los miembros mencionados individualmente, asf como en cualquier combinacion.

El termino “polfmero basado en etileno”, como se emplea en este caso, se refiere a un polfmero que incluye, en forma polimerizada, una cantidad mayoritaria de monomero de etileno (basada en el peso del polfmero), y 50 opcionalmente puede incluir uno o mas comonomeros.

El termino “polfmero basado en olefina”, como se emplea en este caso, se refiere a un polfmero que incluye, en forma polimerizada, una cantidad mayoritaria de monomero de olefina, por ejemplo, etileno o propileno (basada en el peso del polfmero).

El termino “polfmero basado en propileno”, como se emplea en este caso, se refiere a un polfmero que incluye, 5 en forma polimerizada, una cantidad mayoritaria de monomero de propileno (basada en el peso del polfmero), y opcionalmente puede incluir uno o mas comonomeros.

El termino “copolfmero de propileno/etileno”, como se emplea en este caso, se refiere a un polfmero que incluye, en forma polimerizada, una cantidad mayoritaria de monomero de propileno (basada en el peso del polfmero), y una cantidad minoritaria de comonomero de etileno, y opcionalmente puede incluir uno o mas comonomeros 10 adicionales.

METODOS DE ENSAYO

La densidad se mide de acuerdo a la norma ASTM D792.

DMTA (termoanalisis dinamico mecanico)

Las muestras son moldeadas por compresion a partir de granulos a 185°C, y solidifican a una tasa de refrigeracion 15 media de 10 ± 5°C. Se recortan muestras rectangulares a partir de laminas moldeadas para mediciones. Las mediciones dinamico mecanicas en torsion se realizan en un reometro rotacional ARES de TA Instruments en un rango de temperaturas de -100°C a una temperatura proxima de la temperatura de fusion completa de la muestra. La temperatura aumenta en etapas de 5°C con un tiempo de remojo por paso de 120 segundos. Se aplica deformacion dinamica oscilatoria de 0,1 % a una frecuencia de 10 rad/s a una muestra rectangular de 30 mm de 20 longitud, 12,7 mm de anchura y 2,8 mm de grosor. El par medido se utiliz para calcular el modulo de almacenaje y perdida de cizallamiento, G' y G'', como funcion de la temperatura.

Calorimetrfa de barrido diferencial (DSC)

La calorimetrfa de barrido diferencial (DSC) se utiliza para medir el comportamiento de fusion y cristalizacion de polfmeros (por ejemplo, polfmeros basados en etileno (PE)). Primeramente, la muestra se compacta en fusion 25 para dar una pelfcula delgada a aproximadamente 175°C, y despues se refrigera a temperatura ambiente. Se cortan aproximadamente 5 a 8 mg de muestra de pelfcula polimerica con un modulo de perforacion, y se pesa y se coloca en una cubeta DSC. La tapa se sujeta en la cubeta para asegurar una atmosfera cerrada. La cubeta de muestra se coloca en una celula DSC calibrada purgada con gas nitrogeno, y despues se calienta a una tasa de aproximadamente 10°C/min a una temperatura de 180°C para PE. La muestra se mantiene a esta temperatura 30 durante tres minutos. A continuacion, se refrigera la muestra a una tasa de 10°C/min a -40°C para registrar el resto de cristalizacion, y se mantiene isotermicamente a esta temperatura durante tres minutos. La muestra se recalienta posteriormente a una tasa de 10°C/min hasta fusion completa, y el segundo resto de fusion resultante se utiliza para calor de fusion y temperatura de fusion calculados. El porcentaje de cristalinidad se calcula mediante division del calor de fusion (Hm), determinado a partir de la segunda curva de calefaccion, mediante un calor de 35 fusion teorico de 292 J/g para PE (165 J/g, para Pp), y multiplicacion de esta cantidad por 100 (por ejemplo, % de cristalinidad (Hm/292 J/g) x 100 (para PE)).

A menos que se especifique lo contrario, el pico de punto de fusion (T m) se determina a partir de la segunda curva de calefaccion y corresponde a la temperatura del pico maximo en endotermia. La temperatura de cristalizacion (Tc) se determina a partir de la curva de refrigeracion (pico Tc).

40 La tasa de flujo de fusion, o MFR, se mide de acuerdo a la norma ASTM D 1238, condicion 230°C/2,16 kg.

El fndice de fusion, o MI, se mide de acuerdo a la norma ASTM D 1238, condicion 190°C/2,16 kg.

Resistencia de sellado

El sellado se realiza con muestras de 100 mm de anchura mediante alineacion de la barra de sellado en la direccion transversal de las pelfculas fundidas constituyentes. Se cortan tres muestras de 15 mm de anchura para 45 la medicion de la resistencia de sellado. Se repite el procedimiento tres veces para obtener un total de nueve muestras para el ensayo de resistencia de sellado. La resistencia de sellado se mide de acuerdo a la norma DIN 55529. La tasa de traccion es 100 mm/minuto para ramas de 50 mm de longitud cargadas en geometrfa de descortezado en T. La resistencia de sellado se determina a partir del maximo de la curva de elongacion de fuerza. Los valores registrados son desviacion media y estandar de resistencia de sellado de nueve muestras.

50 Algunas realizaciones de la presente divulgacion se describiran ahora en detalle en los siguientes ejemplos.

EJEMPLOS

1. Materiales

5

En la siguiente tabla 1 se proporcionan materiales para ejemplos inventivos y muestras comparativas.

Tabla 1

Nombre comercial

Tipo I2 (g/10 min) Densida d (g/cm3) Modulo de almacenaje de cizallamiento G' a 10°C (MPa) Modulo de perdida de cizallamiento G' a 10°C (MPa) AHm (J/g) Tm (°C)

DOWLEX 5056G

LLDPE 1,0 0,919 242,3 19,7 143,5 119,6

DOWLEX 2042G

LLDPE 1,0 0,930 399,9 27,4 167,8 123,8

DOWLEX 2740G

LLDPE 1,0 0,940 593,5 31,9 178,1 127,8

ATTANE SL4102G

LLDPE 1,0 0,905 104,4 11,5 111,7 122,1

ATTANE SL4100G

LLDPE 1,0 0,912 144,7 14,2 127,2 116,6

VERSIFY 2000

Copolfmero de propileno 5 % E 2,0 297,3 33,9 63 108,7

AFFINITY PL1881G

Etileno/octeno POP 0,903 82,0 11,6 104,4 99,7

PRIMACOR 1410

Copolfmero EAA (9,7 % en peso, 10 % de AA) 1,5 N/A 263,8 38,2 107,8 98,8

Surlyn 1601

Ionomero de sodio 1,3 0,94 153,1 11,8 73,2 96,1

PB 0300M

Polibuteno 4,0 0,915 157,5 27,7 42,4 115,6

Greenflex FD20

Copolfmero EVA con 5 % en peso de VA 0,5 0,924 145,7 18,1 128,1 102,7

Terpolimer o

Terpolfmero de propileno/buteno/etileno 7 (MF R) 0,90 465,7 41,4 85,8 128,9

Dow LDPE 310E

LDPE (tubular) 0,75 0,923

TNS20

BOPP

Hostaphan RN

PET

Dowlex, Attane, Affinity, Primacor, Versify son familias de productos comerciales fabricados por The Dow Chemical Company.

Surlyn 1601 es un ionomero de sodio suministrado por DuPont.

PB0300M es una resina de 1-polibuteno de LyondellBasell Polymers.

Cosmoplene FL7641L es un terpolfmero de polipropileno de Polyolefin Company (Singapore) Pte Ltd.

Greenflex FD20 es un copolfmero de etileno-acetato de vinilo (EVA) de Polimeri Europe de 5 % de contenido en VA.

TNS20 es BOPP de Taghleef Industries S.p.A., Italy.

Hostaphon RN es PET de Puetz GmbH + Co Folien KG Germany.

La Figura 1 muestra un diagrama de G' frente a G'' para varios USOPs, incluyendo los USOPs de la Tabla 1.

Ejemplo 1

La capa de sellado puede ser una estructura monocapa o una estructura coextrusionada compuesta por extrusion de pelfcula por soplado.

1. Se preparan pelfculas monocapa sopladas en una lfnea de pelfcula soplada Covex con una extrusora de 45 5 mm (28 L/D) y una matriz de 150 mm de diametro. La abertura de matriz es 1,5 mm para LLDPE y copolfmeros

de etileno, 1,0 mm para LDPE y 2,0 mm para copolfmeros de propileno. Se producen pelfculas de un calibre de 50 pm (micra) a 22,5 kg/h utilizando una relacion de aumento de 2,5. La temperatura de fusion es 220°C. Las pelfculas se someten a tratamiento corona para 44 dinas de tension superficial.

2. Se preparan pelfculas multicapa sopladas coextrusionadas en una lfnea Alpine que presenta dos extrusoras de 10 membrana de 50 mm (30 L/D) y una extrusora de capa central de 65 mm (30 L/D) y matriz de 200 mm de diametro,

equipada con refrigeracion de reflujo interna. La abertura de matriz es 2,5 mm. Se producen pelfculas de un calibre de 50 pm (micra) a una tasa de produccion total de 115 kg/h utilizando una relacion de espesor nominal de 1:3:1 para la estructura de tres capas. La relacion de aumento es 2,5, y la temperatura de fusion es aproximadamente 230°C. Las pelfculas se someten a tratamiento corona en el lado del sellador para 44 dinas de tension superficial.

15 Se producen pelfculas multicapa mediante laminacion de una capa de apoyo (capa de PET de 12 pm (micra) o capa de BOPP de 20 pm (micra)) sobre una capa de sellado de 50 pm (micra) (estructura monocapa o estructura coextrusionada). La capa de apoyo esta laminada sobre la capa de sellado utilizando una capa adhesiva. La laminacion se seca en horno para curar completamente el adhesivo y forma las estructuras de pelfcula flexibles sellables por ultrasonidos. Cuando la capa de sellado es la estructura coextrusionada, la pelfcula multicapa tiene 20 la siguiente configuracion de capas: apoyo (12 o 20)/adhesivo/interior (10)/nucleo (30)/superficie (10), con espesor, pm (micras), entre parentesis).

Las pelfculas multicapa se sellan por ultrasonidos bajo las condiciones proporcionadas en la siguiente tabla 2.

La Tabla 2 proporciona las condiciones de sellado ultrasonico utilizadas para evaluar las pelfculas multicapa.

Tabla 2 - condiciones de sellado ultrasonico

Condiciones de sellado ultrasonico

Equipo

Dialog Touch - Hermann Ultraschalltechnik GmbH

Condiciones

20 KHz, 220 mm de anchura de cuerno Yunque: 2,5 mm de radio, acero inoxidable (utilizado tambien para curvas de sellado ultrasonico) Ciclo: 200 ms de sellado - 300 ms resto Oscilacion: amplitud: 25 pm (micrones) Anchura de muestra: 100 mm, sellada paralelamente a CD, corte de muestra de 15 mm de anchura Fuerza de sellado: 1 N/mm a 6 N/mm, 4 N/mm Pelfculas multicapa: pelfculas sopladas de 50 pm (micron) (monocapa o extrusionadas), laminadas sobre PET de 12 pm (micron) o BOPP de 20 pm (micron) Ensayo de resistencia de sellado (DIN 55529) - tasa de traccion: 100 mm/min para ramas de 50 mm

25

Las capas de sellado de pelfculas multicapa opuesas estan situadas en contacto entre si, y expuestas a las condiciones de sellado ultrasonico en la anterior Tabla 2.

La Figura 2A es una representacion esquematica de un sello ultrasonico, producido con geometrfa de sellado plana, como se representa esquematicamente en la Figura 2B.

30 La Figura 3A es una representacion esquematica de sellos ultrasonicos para zonas de 2 pliegues y zonas de 4 pliegues, producidos con geometrfa de sellado de 2 pliegues/4 pliegues, como se representa esquematicamente en la Figura 3B.

La siguiente T abla 3 proporciona propiedades de sellos ultrasonicos termicos inventivos y muestras comparativas.

Claims (15)

1. 5

   10

   15

   20

   25

   30

   35

   40

   REIVINDICACIONES

   1. - Un procedimiento para la produccion de un sello polimerico ultrasonico que incluye:

   Preparacion de una pelfcula multicapa que incluye una capa de apoyo y una capa de sellado, la capa de sellado que incluye un polfmero sellable por ultrasonidos basado en olefina (USOP), que tiene las siguientes propiedades:

   (e) Un calor de fusion, AHm, menor que 130 J/g,

   (f) Un pico de temperatura de fusion, Tm, menor que 125°C,

   (g) Un modulo de almacenaje de cizallamiento (G') de 50 MPa a 500 MPa, y

   (h) Un modulo de perdida en cizallamiento (G'') mayor que 10 MPa;

   Puesta en contacto de la capa de sellado de la pelfcula multicapa con la capa de sellado de una segunda pelfcula multicapa que incluye una capa de apoyo y una capa de sellado, incluyendo la capa de sellado un polfmero sellable por ultrasonidos basado en olefina (USOP) que tiene las siguientes propiedades:

   (e) Un calor de fusion, AHm, menor que 130 J/g,

   (f) Un pico de temperatura de fusion, Tm, menor que 125°C,

   (g) Un modulo de almacenaje de cizallamiento (G') de 50 MPa a 500 MPa, y

   (h) Un modulo de perdida de cizallamiento (G'') mayor que 10 MPa;

   Para formar un area de sellado;

   Exposicion del area de sellado a energfa ultrasonica y a una fuerza de sellado de 2 N/mm a 6 N/mm; y Formacion de un sello ultrasonico que tiene una resistencia de sellado de 30 N/15 mm a 80 N/15 mm.
2. 2. - El proceso de la reivindicacion 1, que incluye exposicion del area de sellado a (i) energfa ultrasonica y (ii) una fuerza de sellado de 4 N/mm.
3. 3. - El proceso de la reivindicacion 1, que incluye colocacion del area de sellado entre un cuerno y un yunque de un aparato de sellado ultrasonico; y exposicion del area de sellado a (i) energfa ultrasonica y (ii) una fuerza de sellado de 4 N/mm.
4. 4. - Una estructura de pelfcula que incluye:

   Una primera pelfcula multipaca y una segunda pelfcula multicapa, incluyendo cada pelfcula multicapa una capa de apoyo, que es una capa de pelfcula, y una capa de sellado, incluyendo cada capa de sellado un polfmero sellable por ultrasonidos basado en olefina (USOP) que tiene las siguientes propiedades:

   (a) Un calor de fusion, AHm, menor que 130 J/g,

   (b) Un pico de temperatura de fusion, Tm, menor que 125°C,

   (c) Un modulo de almacenaje de cizallamiento (G') de 50 MPa a 500 MPa, y

   (d) Un modulo de perdida de cizallamiento (G'') mayor que 10 MPa;

   Las pelfculas multicapa estan dispuestas de tal manera que la capa de sellado de la primera pelfcula multicapa esta en contacto con la capa de sellado de la segunda pelfcula multicapa; y

   Las capas de sellado forman un sello ultrasonico que tiene una resistencia de sellado de 30 N/15 mm a 80 N/15 mm cuando se sellan por ultrasonidos a 4 N/mm de fuerza de sellado.
5. 5. - La estructura de pelfcula de la reivindicacion 4, en la cual la capa de apoyo es un material seleccionado a partir del grupo compuesto por PET, poliamida, BOPP y hoja metalica.
6. 6. - La estructura de pelfcula de cualquiera de las reivindicaciones 4-5, en la cual el USOP es un material seleccionado a partir del grupo compuesto por PBPE, LLDPE, ULDPE, POP y combinaciones de los mismos.
7. 7. - La estructura de pelfcula de cualquiera de las reivindicaciones 4-6, en la cual la primera pelfcula multicapa y la segunda pelfcula multicapa son componentes de una hoja flexible sencilla, la hoja flexible sencilla esta plegada para superponer la segunda pelfcula multicapa en la primera pelfcula multicapa.
8. 8. - La estructura de pelfcula de cualquiera de las reivindicaciones 4-7, en la cual la capa de apoyo incluye BOPP,

   5

   10

   15

   20

   25

   30

   35

   y la capa de sellado es una monocapa que comprende un USOP seleccionado a partir del grupo formado por un ULDPE, un POP y un PBPE, y las capas de sellado forman un sello ultrasonico que tiene una resistencia de sellado de 55 N/15 mm a 80 N/15 cm cuando se sellan por ultrasonidos a 4 N/mm de fuerza de sellado.
9. 9. - La estructura de pelfcula de cualquiera de las reivindicaciones 4-7, en la cual la capa de apoyo es PET, y la capa de sellado es una monocapa que comprende un USOP seleccionado a partir del grupo formado por un ULDPE, un POP y un PBPE, y las capas de sellado forman un sello ultrasonico que tiene una resistencia de sellado de 37 N/l5 mm a 55 N/15 cm cuando se sellan por ultrasonidos a 4 N/mm de fuerza de sellado.
10. 10. - La estructura de pelfcula de cualquiera de las reivindicaciones 4-7, en la cual la capa de sellado es una estructura coextrusionada que incluye una capa superficial, una capa central y una capa interna;

    La capa superficial incluye un USOP seleccionado a partir del grupo formado por un ULDPE, un POP y un PBPE; y

    Las capas de sellado forman un sello ultrasonico que tiene una resistencia de sellado de 35 N/15 mm a 55 N/15 mm cuando se sellan por ultrasonidos a 4 N/mm de fuerza de sellado.
11. 11. - La estructura de pelfcula de cualquiera de las reivindicaciones 4-7, en la cual la capa de sellado es una estructura coextrusionada que incluye una capa superficial, una capa central y una capa interna;

    Al menos una de las capas central e interna incluye un USOP seleccionado a partir del grupo formado por un ULDPE, un POP y un PBPE;

    La capa superficial esta exenta de un USOP; y

    Las capas de sellado forman un sello ultrasonico que tiene una resistencia de sellado de 35 N/15 mm a 50 N/15 mm cuando se sellan por ultrasonidos a 4 N/mm de fuerza de sellado.
12. 12. - La estructura de pelfcula de cualquiera de las reivindicaciones 4-11, en la cual la segunda pelfcula multicapa esa superpuesta sobre la primera pelfcula multicapa para formar un borde comun periferico; y el sello ultrasonico esta situado a lo largo del borde comun periferico.
13. 13. - Un contenedor flexible que incluye:

    La estructura de pelfcula de la reivindicacion 4;

    En la cual las pelfculas multicapa estan dispuestas de tal manera que la capa de sellado de capa pelfcula multicapa esta en contacto con las demas, y la segunda pelfcula multicapa esta superpuesta sobre la primera pelfcula multicapa para formar un borde periferico comun;

    Una zona de 2 pliegues y una zona de 4 pliegues; y formando la zona de 2 pliegues y la zona de 4 pliegues respectivamente un sello ultrasonico que tiene una resistencia de sellado de 30 N/15 mm a 80 N/15 mm cuando las zonas se sellan por ultrasonidos a 4 N/mm de fuerza de sellado.
14. 14. - El contenedor flexible de la reivindicacion 13, en el cual la zona de 2 pliegues comprende al menos una porcion del borde comun periferico.
15. 15. - El contenedor flexible de cualquiera de las reivindicaciones 13-14, en el cual la zona de 4 pliegues incluye al menos una porcion de un sello longitudinal.

    imagen1

    <gT\y-Attane 4100G \ Surlyn 1601 Amplify 103801

    ''Versify 3200 Versify 2200

    Un diagrama de G” frente a G' a 10°C (10 rad/s) para una serie de polfmeros

    Figura 1

    hPP H105-03NA

    hPPH358-02

    rPP4%E

    rPP2%E

    Ter-PP

    versify 3000 @

    Primacor1410 O

    ® XZ89204.01

    Versify 2000

    rPPo%E

    <§> Dowlex 2740G

    LDPE320E

    PBQ

    Dowlex 2042G

    EVA 5% VA

    ELITE 5110G

    EVA 7.5%VA

    Attane4102G

    ® > ELITE 5100G

    Affinity

    //\ -uo/.

    1881

    Dowlex 5056G

    EVA 14% VA

    XZ89439.00

    EVA 18%VA

    Versify 3300

    Surlvn 1601

    EG8100

    Versify 3200

    000

    G’ MPa

    Figura 2A

    Figura 2B

    imagen2

    imagen3

    imagen4

    Figura 4

    Ejemplo 1

    O

    Ejemplo 2

    o

    Ejemplo 3

    Ejemplo 4

    0 Ejemplo 5

    Ejemplo 6

    Fuerza de sellado. N/mm

    imagen5

    Figura 5

    O Ejemplo 7

    □ Ejemplo 8

    O Ejemplo 9

    A l~:____-i,

    50

    A Ejemplo 10

    0 Ejemplo 11

    V Ejemplo 12

    Fuerza de sellado. N/mm

    Resistencia de sello, N/15 mm

    imagen6

    Resistencia de sello, N/15 mm

    imagen7

    60

    50

    40

    30

    20

    10

    0

    Figura 8

    imagen8

    Fuerza de seilado, N/mm

    Fuerza de seilado

    imagen9

    O Ejemplo 22a □ Ejemplo 21a O Ejemplo 24a

    • Ejemplo 22b ■ Ejemplo 21b

    ♦ Ejemplo 24b

    0 2 4 6 8

    Fuerza de seilado, N/mm