ES2843904T3 - Películas moldeadas multicapa con bloqueo reducido y métodos de fabricación de las mismas - Google Patents

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Abstract

Una película moldeada multicapa que comprende: (a) una capa central que tiene un primer lado y un segundo lado, la capa central comprende un copolímero de etileno/a-olefina; (b) una capa interna situada en el primer lado de la capa central, la capa interna comprende un primer homopolímero de polietileno de baja densidad; y (c) una capa externa situada en el segundo lado de la capa central, la capa externa comprende un segundo homopolímero de polietileno de baja densidad; en donde el copolímero de etileno/a-olefina está caracterizado por: un índice de fusión en un intervalo de aproximadamente 2 a aproximadamente 12 g/10 min; una densidad en un intervalo de aproximadamente 0,91 a aproximadamente 0,95 g/cm3; y una relación de Mw/Mn en un intervalo de aproximadamente 2 a aproximadamente 3,5.

Description

DESCRIPCIÓN
Películas moldeadas multicapa con bloqueo reducido y métodos de fabricación de las mismas
Campo de la invención
La presente ddescripción se refiere en general a películas moldeadas multicapa con una tendencia reducida a bloquearse. Estas películas moldeadas multicapa se pueden usar en aplicaciones de empaque de alimentos, como bolsas de panadería y pan.
Antecedentes de la invención
Las películas moldeadas multicapa que se usan en el empaque como láminas individuales para envolver productos, o se convierten en bolsas en las que se cargan los productos, a menudo deben cumplir requisitos que incluyen excelentes propiedades ópticas (alta claridad y brillo, y poca turbidez), excelentes propiedades mecánicas (alto impacto de dardos, resistencia al desgarro de Elmendorf y PPT), y propiedades de baja fricción (baja OOF de película a película y película a metal). Dado que los procesos de empaque generalmente involucran métodos mecánicos automatizados que pueden incluir el movimiento, posicionamiento, y apertura a alta velocidad de la película moldeada multicapa en preparación para envolver o cargar el producto, otra propiedad crítica para el desempeño de las películas moldeadas en el proceso de empaque es el grado en que las superficies de película adyacentes se adhieren entre sí. El término que se usa para describir la magnitud de la adherencia de las superficies de película adyacentes es "bloqueo". Un alto nivel de bloqueo significa que las superficies de película adyacentes tienden a adherirse unas a otras o a otras superficies. Inversamente, un bajo bloqueo significa que las superficies de película adyacentes no se adhieren fácilmente entre sí ni a otras superficies. Los altos niveles de bloqueo de la película pueden ralentizar o interrumpir el proceso de empaque y, por lo tanto, se consideran indeseables.
El documento US5206075A describe una película moldeada multicapa.
Por tanto, existe una necesidad de películas moldeadas multicapa con tendencia reducida a bloquearse, mientras que mantienen las propiedades ópticas, mecánicas y COF deseadas para la aplicación de uso final. En consecuencia, es a estos fines a los que se dirige principalmente la presente descripción.
Resumen de la invención
Este resumen se proporciona para introducir una selección de conceptos de forma simplificada que se describen adicionalmente más abajo en la descripción detallada. Este resumen no pretende identificar las características necesarias o esenciales del objeto reivindicado. Tampoco se pretende que este resumen limite el alcance del objeto reivindicado.
El objeto de la invención se expone en las reivindicaciones adjuntas.
Un aspecto de esta invención está dirigido a una película moldeada multicapa, y en este aspecto, la película moldeada multicapa comprende (a) una capa central que tiene un primer lado y un segundo lado, la capa central comprende un copolímero de etileno/a-olefina, (b) una capa interna situada en el primer lado de la capa central, la capa interna comprende un primer homopolímero de polietileno de baja densidad, y (c) una capa externa situada en el segundo lado de la capa central, la capa externa comprende un segundo homopolímero de polietileno de baja densidad. El copolímero de etileno/a-olefina se caracteriza por un índice de fusión en un intervalo de aproximadamente 2 a aproximadamente 12 g/10 min, una densidad en un intervalo de aproximadamente 0,91 a aproximadamente 0,95 g/cm3 y una relación de Mw/Mn en un intervalo de aproximadamente 2 a aproximadamente 3,5. Estas películas moldeadas multicapa pueden tener tres o más capas, y debido a la presencia del copolímero de etileno/a-olefina especificado en la capa central, estas películas moldeadas multicapa pueden tener propiedades mejoradas, como un bloqueo reducido, en comparación con películas similares que usan copolímeros de distribución de peso molecular más amplios, como los que se pueden producir con los sistemas catalíticos de Ziegler-Natta. Otro aspecto de esta invención está dirigido a un proceso para producir una película moldeada multicapa que tiene una fuerza de bloqueo reducida, y en este aspecto, el proceso comprende (i) introducir un flujo coextruido en una matriz de coextrusión de película moldeada, el flujo coextruido que comprende (a) un flujo de la capa central que tiene un primer lado y un segundo lado, el flujo de la capa central comprende un copolímero de etileno/a-olefina, (b) un flujo de la capa interna colocado en el primer lado del flujo de la capa central, el flujo de la capa interna comprende un primer homopolímero de polietileno de baja densidad, y (c) un flujo de la capa externa colocado en el segundo lado del flujo de la capa central, el flujo de la capa externa comprende un segundo homopolímero de polietileno de baja densidad; y (ii) estirar el flujo coextruido que sale de la matriz de coextrusión de la película moldeada para producir la película moldeada multicapa. El copolímero de etileno/a-olefina se caracteriza por un índice de fusión en un intervalo de aproximadamente 2 a aproximadamente 12 g/10 min, una densidad en un intervalo de aproximadamente 0,91 a aproximadamente 0,95 g/cm3 y una relación de Mw/Mn en un intervalo de aproximadamente 2 a aproximadamente 3,5. La película moldeada puede tener una fuerza de bloqueo reducida, por ejemplo, una fuerza de bloqueo a 51,7 °C (125 °F) menor o igual a aproximadamente 60 g.
Tanto el resumen anterior como la siguiente descripción detallada proporcionan ejemplos y son solo explicativos. En consecuencia, el resumen anterior y la siguiente descripción detallada no deben considerarse restrictivos. Además, pueden proporcionarse características o variaciones adicionales a lo expuesto en la presente descripción. Por ejemplo, determinados aspectos pueden dirigirse a varias combinaciones y subcombinaciones de las características descritas en la descripción detallada.
Breve descripción de las figuras
La Figura 1 presenta una ilustración de una estructura de película moldeada de 3 capas según un aspecto de la presente invención.
La Figura 2 presenta una ilustración de una estructura de película moldeada de 4 capas según un aspecto de la presente invención.
La Figura 3 presenta una ilustración de una estructura de película moldeada de 5 capas según un aspecto de la presente invención.
La Figura 4 presenta una ilustración de una estructura de película moldeada de 7 capas según un aspecto de la presente invención.
La Figura 5 presenta un gráfico de las distribuciones de peso molecular de LLDPE 1 y mLLDPE 2.
La Figura 6 presenta un gráfico de la fuerza de bloqueo frente a la temperatura para las películas moldeadas de 3 capas de los Ejemplos 1-3.
Definiciones
Para definir de forma más clara los términos usados en la presente descripción, se proporcionan las siguientes definiciones. A menos que se indique de cualquier otra manera, las siguientes definiciones son aplicables a esta descripción. Si un término se usa en esta descripción, pero no se define específicamente en la presente descripción, puede aplicarse la definición de la IUPAC Compendium of Chemical Terminology, 2a ed. (1997), siempre que tal definición no contradiga cualquier otra descripción o definición aplicada en la presente descripción o haga indefinida o no permitida cualquier reivindicación en la que se aplicó dicha definición. En la medida en la que cualquier definición o uso proporcionado por cualquier documento que se incorpore en la presente descripción como referencia contradiga la definición o el uso proporcionado en la presente descripción, regirán la definición o el uso proporcionado en la presente descripción.
En la presente descripción, las características del objeto se describen de manera que, dentro de aspectos particulares, pueda preverse una combinación de diferentes características. Para todos y cada uno de los aspectos y todas y cada una de las características descritas en la presente descripción, todas las combinaciones que no afecten negativamente a los diseños, composiciones, procesos, o métodos descritos en la presente descripción se contemplan con o sin descripción explícita de la combinación particular. Adicionalmente, a menos que se indique explícitamente lo contrario, cualquier aspecto o característica descrita en la presente descripción pueden combinarse para describir diseños, composiciones, procesos, o métodos inventivos consistentes con la presente descripción. En esta descripción, aunque las composiciones y métodos se describen a menudo en términos de “que comprenden” diversos componentes o etapas, las composiciones y los métodos también pueden “consistir esencialmente en” o “consistir en” los diversos componentes o etapas, a menos que se indique lo contrario. Por ejemplo, una película moldeada multicapa consistente con aspectos de la presente invención puede comprender; alternativamente, puede consistir esencialmente en; o alternativamente, puede consistir en; una capa central, una capa interna, y una capa externa.
Los términos “un”, “uno/una”, y “el/la” se destinan a incluir las alternativas plurales, por ejemplo, al menos uno, a menos que se especifique lo contrario. Por ejemplo, la descripción de "un polímero de etileno" o "un homopolímero de LDPE" pretende abarcar uno, o mezclas o combinaciones de más de un polímero de etileno u homopolímero de LDPE, a menos que se especifique lo contrario.
El término "polímero" se usa en la presente descripción genéricamente para incluir homopolímeros, copolímeros, terpolímeros de olefina, y similares, así como también aleaciones y mezclas de los mismos. El término "polímero" también incluye copolímeros de impacto, de bloque, de injerto, aleatorios y alternos. Un copolímero se deriva de un monómero de olefina y un comonómero de olefina, mientras que un terpolímero se deriva de un monómero de olefina y dos comonómeros de olefina. En consecuencia, "polímero" abarca copolímeros y terpolímeros derivados de cualquier monómero y comonómero(s) de olefina descritos en la presente descripción. Similarmente, el alcance del término "polimerización" incluye homopolimerización, copolimerización, y terpolimerización. Por lo tanto, un polímero de etileno incluye homopolímeros de etileno, copolímeros de etileno (por ejemplo, copolímeros de etileno/a-olefina), terpolímeros de etileno y similares, así como mezclas o mezclas de los mismos. Por tanto, un polímero de etileno abarca polímeros a los que se hace referencia a menudo en la técnica como LLDPE (polietileno lineal de baja densidad) y HDPE (polietileno de alta densidad). Como ejemplo, un copolímero de olefina, tal como un copolímero de etileno, puede derivar de etileno y un comonómero, tal como 1-buteno, 1-hexeno o 1-octeno. Si el monómero y el comonómero fueran etileno y 1-hexeno, respectivamente, podría categorizarse el polímero resultante como un copolímero de etileno/1-hexeno. El término "polímero" también incluye todas las configuraciones geométricas posibles, si está presente y a menos que se indique lo contrario, y dichas configuraciones pueden incluir simetrías isotácticas, sindiotácticas, y aleatorias.
Aunque puede usarse cualquiera de los métodos y materiales similares o equivalentes a los descritos en la presente descripción en la práctica o ensayo de la invención, en la presente descripción se describen los métodos y materiales típicos.
En la presente descripción se describen varios intervalos numéricos. Cuando se describe o reivindica un intervalo de cualquier tipo en la presente descripción, la intención es describir o reivindicar individualmente cada número posible que dicho intervalo pueda abarcar de forma razonable, lo que incluye los extremos del intervalo, así como cualquier sub-intervalo y combinaciones de sub-intervalos abarcados en el mismo, a menos que se especifique lo contrario. Como ejemplo representativo, la presente solicitud describe que un copolímero de etileno/a-olefina puede tener, en ciertos aspectos, un índice de fusión de aproximadamente 2 a aproximadamente 12 g/10 min. Mediante la divulgación de que el índice de fusión del copolímero de etileno/a-olefina puede estar en un intervalo de aproximadamente 2 a aproximadamente 12 g/10 min, la intención es decir que el índice de fusión puede ser cualquier índice de fusión dentro del intervalo y, por ejemplo, puede ser igual a aproximadamente 2, aproximadamente 3, aproximadamente 4, aproximadamente 5, aproximadamente 6, aproximadamente 7, aproximadamente 8, aproximadamente 9, aproximadamente 10, aproximadamente 11 o aproximadamente 12 g/10 min. Adicionalmente, el índice de fusión puede estar dentro de cualquier intervalo de aproximadamente 2 a aproximadamente 12 g/10 min (por ejemplo, el índice de fusión puede estar en un intervalo de aproximadamente 3 a aproximadamente 6 g/10 min), y esto también incluye cualquier combinación de intervalos entre aproximadamente 2 y aproximadamente 12 g/10 min. Asimismo, todos los demás intervalos descritos en la presente descripción deben interpretarse de una manera similar a este ejemplo.
El término "aproximadamente" significa que las cantidades, tamaños, formulaciones, parámetros, y otras cantidades y características no son ni necesitan ser exactos, pero pueden ser aproximados lo que incluye ser mayores o menores, según se desee, lo que refleja tolerancias, factores de conversión, redondeo, errores de medición, y similares, y otros factores conocidos por los expertos en la técnica. En general, una cantidad, tamaño, formulación, parámetro u otra cantidad o característica es "aproximadamente" o "aproximada", ya sea que se indique expresamente o no. El término "aproximadamente" también abarca cantidades que difieren debido a diferentes condiciones de equilibrio para una composición resultante de una mezcla inicial particular. Ya sea modificado o no por el término "aproximadamente", las reivindicaciones incluyen equivalentes a las cantidades. El término "aproximadamente" puede significar dentro del 10 % del valor numérico informado, preferiblemente dentro del 5 % del valor numérico informado.
Como se usa en la presente descripción, "MD" se refiere a la dirección de la máquina y "CD" se refiere a la dirección transversal. La dirección transversal también puede denominarse en este documento dirección transversal (TD).
A lo largo de esta descripción se analizan varias propiedades físicas de las películas moldeadas multicapa, así como de los componentes poliméricos que se usan para formar estas películas. A continuación, se incluye una lista de propiedades físicas y sus correspondientes procedimientos y condiciones de ensayo analítico:
El índice de fusión (por sus siglas en inglés, MI, g/10 min) se determinó de acuerdo con ASTM D1238 a 190 °C con un peso de 2160 gramos. La densidad del polímero se determinó en gramos por centímetros cúbicos (g/cm3) en unas muestras moldeadas por compresión, enfriadas a aproximadamente 15 °C por hora, y acondicionadas durante 15 minutos antes del ensayo de acuerdo con ASTM D1505 o ASTM D4703.
Los pesos moleculares y las distribuciones de pesos moleculares se obtuvieron mediante el uso de un sistema PL-GPC 220 (Polymer Labs, Agilent Company) equipado con un detector IR4 (Polymer Char, España) y tres columnas Styragel HMW-6E GPC (Waters, Ma ) a 145 °C. El caudal de la fase móvil de 1,2,4-triclorobenceno (TCB) que contiene 0,5 g/l de 2,6-di-t-butil-4-metilfenol (BHT) se fijó a 1 ml/min y las concentraciones de disolución de polímero estuvieron en el intervalo de 1,0-1,5 mg/ml, en dependencia del peso molecular. La preparación de muestras fue llevada a cabo a 150 °C en principio durante 4 horas con agitación leve y ocasional antes de que las disoluciones se transfirieran a viales de muestra para su inyección. Se usó un volumen de inyección de aproximadamente 200 pL. Se usó el método de calibración integral para deducir los pesos moleculares y las distribuciones de peso molecular mediante el uso de una resina de polietileno HDPE de Chevron Phillips Chemical Company, MARLEx ® BHB5003, como el estándar. Se predeterminó la tabla integral del estándar en un experimento separado con SEC-MALS. Mn es el peso molecular promedio en número, Mw es el peso molecular promedio en peso, Mz es el peso molecular promedio z y Mp es el peso molecular máximo (ubicación, en peso molecular, del punto más alto de la curva de distribución de peso molecular).
Extraíbles en hexano (% en peso) y solubles en xileno (% en peso) se determinaron de acuerdo con 21 CFR 177.1520.
La resistencia al impacto del dardo (g/mil) se midió de acuerdo con ASTM D1709 (método A). Las resistencias al desgarro Elmendorf (g/mil) en la dirección de la máquina (MD) y en la dirección transversal (TD) se midieron en un probador de desgarro de Testing Machines (Modelo 83-11-00) de acuerdo con ASTM D1922. El desgarro por propagación de la punción (PPT, lb) se determinó de acuerdo con ASTM D2582. La turbidez de la película (%) se determinó de acuerdo con ASTM D1003, y el brillo a 45° y el brillo a 60° se determinaron de acuerdo con ASTM D523.
La resistencia al rendimiento de la película (psi), la resistencia a la tensión a la rotura (psi), el alargamiento a la rotura (%), y el módulo secante al 1 % (psi) se determinaron de acuerdo con ASTM D882. La temperatura de iniciación del sellado (°C) y la resistencia del sellado (lbf/pulg.) se determinaron de acuerdo con ASTM F88.
El coeficiente de fricción (COF, película a película) se determinó de acuerdo con ASTM D1894. El tratamiento de la superficie o el nivel de dina (dina/cm2) se determinó con rotuladores de ensayo ACCUDYNE™ en un método consistente con ASTM D2578. La fuerza de bloqueo (g) a varias temperaturas se determinó de acuerdo con ASTM D3354.
Descripción detallada de la invención
En la presente descripción se describen películas moldeadas multicapa con bajos niveles de bloqueo. Un aspecto de esta invención se refiere generalmente a películas moldeadas multicapa con una capa central que contiene un copolímero de etileno/a-olefina de distribución estrecha del peso molecular, y capas interna y externa que contienen LDPE.
Una película moldeada multicapa típica que se ha encontrado que exhibe una fuerte tendencia a bloquearse tiene una capa central de LLDPE tradicional (con una amplia distribución de peso molecular), y capas internas y externas que contienen LDPE para obtener buenas propiedades ópticas. La presencia de LLDPE permite una buena "reducción" de la película a altas velocidades de extrusión (lo que elimina agujeros y desgarros) y proporciona propiedades mecánicas aceptables, y el índice de fusión y la densidad del LLDPE a menudo se seleccionan para el procesamiento de películas moldeadas y para que coincida con la reología del LDPE, y para mantener una rigidez equivalente (por ejemplo, módulo secante).
Mientras no se desea ceñirse a la siguiente teoría, se cree que las películas moldeadas que incorporan altos niveles de LLDPE tradicional (con una distribución de peso molecular más amplia) tienen altos niveles de bloqueo, probablemente debido a la presencia de cadenas de polímeros de bajo peso molecular (a menudo denominadas ceras) que pueden migrar desde el LLDPE (por ejemplo, en la capa central) a las superficies interna y externa de las películas. Los métodos típicos para abordar el aumento del bloqueo incluyen el uso de aditivos antibloqueo (por ejemplo, tierra diatomácea, talco, y sílice sintética) y aditivos deslizantes (por ejemplo, amidas grasas tales como erucamida, estearamida y behenamida). Sin embargo, el uso de altos niveles de aditivos de deslizamiento y antibloqueo impacta negativamente en las propiedades ópticas, impacta negativamente en la capacidad de impresión, aumenta el costo, y puede "chaparse" (o acumularse) en los equipos de extrusión y conversión.
Beneficiosamente, las películas moldeadas multicapa descritas en la presente descripción usan un LLDPE de distribución estrecha de peso molecular (por ejemplo, un LLDPE catalizado por metaloceno, o mLLDPE), que tiene ceras de menor peso molecular, y se ha encontrado que reduce el bloqueo de la película. Este mLLDPE puede usarse en la capa central, la capa interna y/o la capa externa de la película moldeada multicapa. Además, beneficiosamente, las películas moldeadas multicapa descritas en la presente descripción pueden tener propiedades ópticas mejoradas (turbidez y brillo), propiedades mecánicas mejoradas (resistencia al impacto del dardo, resistencia al desgarro Elmendorf MD, y resistencia al PPT) y mejor resistencia al bloqueo a temperaturas elevadas, en comparación a estructuras tradicionales de película moldeada que usan un LLDPE de distribución amplia de peso molecular.
Aunque no se desea ceñirse a la siguiente teoría, se cree que otros factores también pueden afectar el bloqueo de la película. Por ejemplo, una resina de polímero de etileno que es más blanda tiene una cristalinidad más baja, y tiene una densidad más baja generalmente tiene una mayor tendencia a bloquearse. Sin embargo, simplemente aumentar la rigidez, la cristalinidad, y la densidad para reducir el bloqueo puede afectar negativamente las propiedades ópticas y mecánicas/de resistencia.
A. Películas moldeadas multicapa- la capa central contiene un copolímero de etileno/a-olefina
Los aspectos de esta invención están dirigidos a películas moldeadas multicapa que comprenden (a) una capa central que tiene un primer lado y un segundo lado, (b) una capa interna situada en el primer lado de la capa central, y (c) una capa externa situada en el segundo lado de la capa central. En algunos aspectos, la película moldeada multicapa puede tener las tres capas descritas generalmente como una capa interna, una capa central, y una capa externa, mientras que, en otros aspectos, la película moldeada multicapa puede tener cuatro o más capas. Por tanto, la capa central no se limita únicamente a una capa media entre una capa interna y la capa externa, es decir, pueden estar presentes otras capas. La capa interna y la capa externa se describen situadas en un primer y un segundo lado, respectivamente, de la capa central. Una capa adicional, o capas, puede estar entre la capa central y la capa interna, y, asimismo, entre la capa central y la capa externa.
Pueden estar presentes varias combinaciones de capas en las películas moldeadas multicapa en consistencia con esta invención. Las Figuras 1-4, respectivamente, ilustran estructuras representativas de película moldeada de 3 capas, 4 capas, 5 capas, y 7 capas. Estas y otras configuraciones de capas no limitantes se muestran a continuación, en las que se usan letras para representar las capas de la película: l/C/O, l/M/C/O, l/C/M/O, l/M/M/C/O, l/M/C/M/O, l/C/M/M/O, l/M/M/C/M/O, l/M/C/M/M/O, l/M/M/M/C/O, l/M/M/C/M/M/O, l/M/M/M/C/M/O, y l/M/C/M/M/M/O. En estos ejemplos, "C" representa una capa central, "I" representa una capa interna, "O" representa una capa externa y "M" representa una capa miscelánea o intermedia. Las capas que están una al lado de la otra se describen como fijadas o adyacentes entre sí. Por ejemplo, en la estructura multicapa l/M/C/O, la capa "O" está adyacente o fijada al segundo lado de la capa "C", y la capa "O" también se coloca en el segundo lado de la capa "C". Asimismo, la capa "I" no es adyacente ni está fijada al primer lado de la capa "C", sino que se coloca en el primer lado de la capa "C". Por lo tanto, al referirse a una capa dada situada en un lado de la capa central, la capa dada puede estar adyacente o fijada a la capa central, o una capa o capas adicionales (por ejemplo, "M") pueden estar entre la capa dada y la capa central. No existe un límite superior en el número total de capas en una película moldeada multicapa de acuerdo con esta invención, por ejemplo, estructuras de 7 y 9 capas, siempre que la capa interna, la capa central y la capa externa estén presentes dentro de la estructura de película moldeada multicapa. Los materiales que se pueden usar en la capa interna, la capa central, la capa externa y la (s) capa (s) misceláneas se describen en la presente descripción, y se pueden usar en cualquier combinación sin limitación para describir adicionalmente la estructura de la película moldeada multicapa.
La Figura 1 ilustra una película moldeada de 3 capas con una configuración de capa de I/C/O. Específicamente, en esta película moldeada multicapa, la capa interna es adyacente al primer lado de la capa central y la capa externa es adyacente al segundo lado de la capa central. Como se describió anteriormente e ilustrado en las Figuras 2-4, las películas moldeadas multicapa contempladas en la presente descripción pueden tener cuatro o más capas, por ejemplo, la película moldeada multicapa puede tener cinco capas o siete capas. En consecuencia, una capa (o capas) intermedia o miscelánea puede estar entre la capa interna y la capa central y/o entre la capa externa y la capa central.
En un aspecto, la película moldeada multicapa puede ser una estructura de 3 capas, en la que la capa interna es adyacente al primer lado de la capa central y la capa externa es adyacente al segundo lado de la capa central. En otro aspecto, la película moldeada multicapa es una estructura de 5 capas (o estructura de 7 capas, o estructura de 9 capas), en la que se coloca una primera capa intermedia (o una o más primeras capas intermedias) entre la capa interna y la capa central, y se coloca una segunda capa intermedia (o una o más segundas capas intermedias) entre la capa externa y la capa central.
Las películas moldeadas multicapa descritas en la presente descripción no se limitan a ningún espesor de película en particular, sin embargo, las películas moldeadas multicapa útiles en muchas aplicaciones de uso final generalmente tienen un espesor de película promedio en un intervalo de aproximadamente 0,5 mils a aproximadamente 10 mils, en donde una mil es igual a 1/1000 de una pulgada, o 0,025 mm. En ciertos aspectos, el espesor promedio de película puede estar en un intervalo de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 5 mils, de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 2 mils, de aproximadamente 0,6 a aproximadamente 2,5 mils, de aproximadamente 0,6 mils a aproximadamente 1,5 mils, de aproximadamente 0,7 a aproximadamente 2 mils, de aproximadamente 0,7 a aproximadamente 1,5 mils, o de aproximadamente 0,8 a 1,5 mils.
La capa central de la película moldeada multicapa puede comprender, en promedio, desde aproximadamente 30 % hasta aproximadamente 80 %, o desde aproximadamente 30 % hasta aproximadamente 50 %, del espesor total de la película en algunos aspectos, mientras que la capa central puede comprender, en promedio, de aproximadamente 50 % a aproximadamente 90 %, de aproximadamente 65 % a aproximadamente 85 %, de aproximadamente 65 % a aproximadamente 80 %, o de aproximadamente 70 % a aproximadamente 80 %, del espesor total de la película en otros aspectos. Asimismo, la capa externa y la capa interna de la película moldeada multicapa, independientemente, pueden comprender, en promedio, desde aproximadamente el 6 % hasta aproximadamente el 25 % del espesor total de la película; alternativamente, de aproximadamente un 8 % a aproximadamente un 25 %; alternativamente, de aproximadamente un 8 % a aproximadamente un 20 %; o alternativamente, de aproximadamente un 10 % a aproximadamente un 15 %. Los totales de estos porcentajes de capa de la capa interna, la capa central y la capa externa no superan el 100 %, pero en los casos donde el total es inferior al 100 %, el espesor restante puede provenir de una o más capas misceláneas, como se describe en la presente descripción. Por ejemplo, una película moldeada multicapa ilustrativa puede tener una capa central del 70 %, una capa interna del 15 % y una capa externa del 15 %. Como otro ejemplo, una película moldeada multicapa ilustrativa puede tener una capa central del 60 %, una capa interna del 10 %, una capa externa del 15 % y una capa miscelánea del 15 % entre la capa interna y la capa central.
Beneficiosamente, la película moldeada multicapa de acuerdo con la presente invención puede tener una tendencia reducida a bloquearse, es decir, la película moldeada multicapa puede ser una película configurada para reducir el bloqueo, o una película configurada para tener una fuerza de bloqueo reducida. Por ejemplo, en un aspecto, la película moldeada puede tener una fuerza de bloqueo a 125 °F menor o igual a aproximadamente 60 g. Las fuerzas de bloqueo de esta invención se aplican a la capa tratada (externa) de la película moldeada multicapa, con un nivel de tratamiento en el intervalo de nivel de dina de 37-42 (dina/cm2). En otro aspecto, la película moldeada multicapa puede caracterizarse por una fuerza de bloqueo a 125 °F menor o igual a aproximadamente 50 g, menor o igual a aproximadamente 47 g, menor o igual a aproximadamente 45 g, o menor que o igual a aproximadamente 42 g y a menudo tan bajo como 10-30 g. Adicionalmente, o alternativamente, la película moldeada multicapa puede tener una fuerza de bloqueo a 125 °F que es menor que la de una película moldeada multicapa que contiene un copolímero de etileno/a-olefina idéntico (es decir, mismo índice de fusión, densidad y aditivos) en la capa central, pero con una relación de Mw/Mn mayor o igual a 4. En algunos aspectos, la película moldeada multicapa puede tener una fuerza de bloqueo a 125 °F que es menor que la de una película moldeada multicapa que contiene un copolímero de etileno/a-olefina por lo demás idéntico en al menos aproximadamente 2 %, al menos aproximadamente 5 %, al menos aproximadamente un 10 % y, a menudo, hasta aproximadamente un 25-50 % menos. Estas bajas fuerzas de bloqueo de la película moldeada multicapa se aplican independientemente de si la película moldeada contiene aditivos tales como deslizamiento y antibloqueo, o no contiene tales aditivos.
Las películas moldeadas multicapa descritas en la presente descripción pueden tener propiedades ópticas, tales como una baja turbidez, que pueden proporcionar propiedades de impacto visual o estéticas beneficiosas en determinadas aplicaciones de uso final. En un aspecto, la turbidez de la película moldeada multicapa puede ser inferior a aproximadamente el 10 %; alternativamente, menos de aproximadamente el 8 %; alternativamente, en un intervalo de aproximadamente 2 % a aproximadamente 8 %; alternativamente, en un intervalo de aproximadamente 3 % a aproximadamente 7 %; alternativamente, en un intervalo de aproximadamente 3 % a aproximadamente 6 %; o alternativamente, en un intervalo de aproximadamente 4 % a aproximadamente 6 %. Estos valores bajos de turbidez de la película moldeada multicapa se aplican independientemente de si la película moldeada contiene aditivos tales como deslizamiento y antibloqueo, o no contiene tales aditivos.
Adicionalmente, o alternativamente, la resistencia al impacto del dardo de la película moldeada multicapa puede estar en un intervalo de aproximadamente 80 a aproximadamente 300 g/mil, de aproximadamente 90 a aproximadamente 250 g/mil, de aproximadamente 90 a aproximadamente 200 g/mil, o de aproximadamente 100 a aproximadamente 175 g/mil. Adicionalmente, o alternativamente, la película moldeada multicapa puede tener una resistencia al desgarro Elmendorf MD en un intervalo de aproximadamente 130 a aproximadamente 300 g/mil, de aproximadamente 150 a aproximadamente 300 g/mil, o de aproximadamente 150 a aproximadamente 250 g/mil. En muchas aplicaciones de uso final, es importante un bajo coeficiente de fricción (COF). Generalmente, la película moldeada multicapa puede tener un COF cinético (capa externa de película a capa externa de película y/o capa interna de película a capa interna de película) menor o igual a aproximadamente 0,2 en un aspecto, menor o igual a aproximadamente 0,18 en otro aspecto, y menor o igual a aproximadamente 0,15 en otro aspecto más. Típicamente, estos valores bajos de COF se pueden lograr con aditivos tales como deslizamiento y antibloqueo.
La rigidez de la película moldeada multicapa, a menudo cuantificada por el módulo secante al 1 %, puede configurarse para permitir operaciones de impresión y/o empaque a alta velocidad. Por ejemplo, una rigidez (o módulo secante) demasiado bajo puede resultar en velocidades de impresión y/o empaque reducidas. En consecuencia, en algunos aspectos de esta invención, la película moldeada multicapa descrita en la presente descripción puede tener un módulo secante MD (o CD) al 1 % en un intervalo de aproximadamente 20 a aproximadamente 40 kpsi, de aproximadamente 22 a aproximadamente 35 kpsi o de aproximadamente 23 a aproximadamente 30 kpsi.
A1. Capa central
En un aspecto de esta invención, la película moldeada multicapa comprende (a) una capa central que tiene un primer lado y un segundo lado, (b) una capa interna situada en el primer lado de la capa central, y (c) una capa externa situada en el segundo lado de la capa central. De acuerdo con este aspecto de la invención, la capa central comprende un copolímero de etileno/a-olefina, el copolímero de etileno/a-olefina se caracteriza por un índice de fusión en un intervalo de aproximadamente 2 a aproximadamente 12 g/10 min, una densidad en un intervalo de aproximadamente 0,91 a aproximadamente 0,95 g/cm3, y una relación de Mw/Mn en el intervalo de aproximadamente 2 a aproximadamente 3,5. El copolímero de etileno/a-olefina puede comprender (o consistir esencialmente en, o consistir en) un copolímero de etileno/1-buteno, un copolímero de etileno/1-hexeno, un copolímero de etileno/1-octeno, o cualquier combinación de los mismos.
Los copolímeros de etileno/a-olefina que se pueden emplear en la capa central de esta película moldeada multicapa a menudo pueden tener un índice de fusión (Ml) en un intervalo de aproximadamente 2 a aproximadamente 10 g/10 min. Índices de fusión en el intervalo de aproximadamente 2 a aproximadamente 8 g/10 min, de aproximadamente 3 a aproximadamente 7 g/10 min, de aproximadamente 3 a aproximadamente 6 g/10 min, de aproximadamente 2 a aproximadamente 5 g/10 min, o de aproximadamente 3 a aproximadamente 5 g/10 min, se contemplan y se pueden usar en aspectos de esta invención.
En un aspecto, la densidad del copolímero de etileno típicamente puede caer dentro del intervalo de aproximadamente 0,915 a aproximadamente 0,95 g/cm3, o de aproximadamente 0,91 a aproximadamente 0,945 g/cm3 En otro aspecto, la densidad del copolímero de etileno puede estar en un intervalo de aproximadamente 0,91 a aproximadamente 0,94 g/cm3, o de aproximadamente 0,91 a aproximadamente 0,93 g/cm3. Aun, en otro aspecto, la densidad puede estar en un intervalo de aproximadamente 0,915 a aproximadamente 0,94 g/cm3, de aproximadamente 0,915 a aproximadamente 0,935 g/cm3, de aproximadamente 0,915 a aproximadamente 0,93 g/cm3, o de aproximadamente 0,918 a aproximadamente 0,928 g/cm3.
Un copolímero de etileno dentro del alcance de la presente invención generalmente puede tener un peso molecular promedio en peso (Mw) en un intervalo de aproximadamente 65 000 a aproximadamente 120 000 g/mol, de aproximadamente 70 000 a aproximadamente 105 000 g/mol, o de aproximadamente 70 000 a aproximadamente 100000 g/mol. Adicionalmente, o alternativamente, el copolímero de etileno puede tener un peso molecular máximo (Mp) en un intervalo de aproximadamente 40000 a aproximadamente 100000 g/mol, de aproximadamente 50000 a aproximadamente 90000 g/mol, o de aproximadamente 55000 a aproximadamente 85000 g/mol. Adicionalmente, o alternativamente, el copolímero de etileno puede tener un peso molecular promedio en número (Mn) en un intervalo de aproximadamente 18000 a aproximadamente 55000 g/mol, de aproximadamente 20000 a aproximadamente 50 000 g/mol, o de aproximadamente 25000 a aproximadamente 50000 g/mol. Adicionalmente, o alternativamente, el copolímero de etileno puede tener un peso molecular promedio z (Mz) en un intervalo de aproximadamente 100000 a aproximadamente 300 000 g/mol, de aproximadamente 100 000 a aproximadamente 200 000 g/mol, o de aproximadamente 125000 a aproximadamente 175000 g/mol.
El copolímero de etileno en la capa central tiene una distribución relativamente estrecha de peso molecular, medida por la relación de Mw/Mn, que generalmente cae en el intervalo de aproximadamente 2 a aproximadamente 3,5. Específicamente, los intervalos contemplados para la relación de Mw/Mn abarcados por la presente invención pueden incluir, pero no se limitan a, de aproximadamente 2 a aproximadamente 3,2, de aproximadamente 2,1 a aproximadamente 3,5, de aproximadamente 2 a aproximadamente 3, de aproximadamente 2 a aproximadamente 2,8, de aproximadamente 2,1 a aproximadamente 3,3, o de aproximadamente 2,1 a aproximadamente 2,8. Sin estar limitado a ello, la relación de Mz/Mw del copolímero de etileno/a-olefina a menudo se encuentra dentro de un intervalo de aproximadamente 1,5 a aproximadamente 2,5, tal como de aproximadamente 1,5 a aproximadamente 2,2, o de aproximadamente 1,6 a aproximadamente 2,4. Adicionalmente, el copolímero de etileno/a-olefina se puede caracterizar por una distribución unimodal de peso molecular.
El copolímero de etileno/a-olefina en la capa central tiene una cantidad relativamente baja de extraíbles en hexano, una cantidad relativamente baja de solubles en xileno, o ambos. Estos parámetros pueden ser importantes para determinadas aplicaciones de uso final, como el empaque de alimentos. Por ejemplo, el copolímero de etileno/aolefina puede tener menos de o igual a aproximadamente 5 % en peso, menos de o igual a aproximadamente 2 % en peso, o menos de o igual a aproximadamente 1 % en peso, de extraíbles en hexano, y a menudo tan bajo como 0,1-0,5 % en peso. Adicionalmente, o alternativamente, el copolímero de etileno/a-olefina puede tener menos de o igual a aproximadamente 5 % en peso, menos de o igual a aproximadamente 2 % en peso, o menos de o igual a aproximadamente 1 % en peso, de solubles en xileno, y a menudo tan bajo como 0,1-0,5 % en peso.
Si bien no se desea ceñirse a la siguiente teoría, se cree que las películas moldeadas multicapa descritas son más adecuadas para aplicaciones de uso final tales como bolsas de panadería y pan cuando el copolímero de etileno/aolefina tiene propiedades en los intervalos especificados. Por ejemplo, cuando la densidad del copolímero de etileno/a-olefina es demasiado baja, la película resultante puede ser demasiado blanda y bloquearse más fácilmente, mientras que cuando la densidad es demasiado alta, las propiedades ópticas y mecánicas/de resistencia de la película pueden deteriorarse. Adicionalmente, cuando la relación de Mw/Mn o Mz/Mw (o extraíbles en hexano o solubles en xileno) es demasiado alta, el bloqueo de la película puede aumentar. Además, cuando el índice de fusión del copolímero de etileno/a-olefina es demasiado bajo, puede ser difícil o imposible de procesar en un equipo de película moldeada (la viscosidad y los pesos moleculares son demasiado altos) y puede resultar en una inestabilidad interfacial con las otras capas de la película debido a la diferente reología, mientras que cuando el índice de fusión es demasiado alto, el bloqueo de la película puede aumentar y las propiedades mecánicas/de resistencia de la película pueden disminuir.
Generalmente, la capa central contiene al menos aproximadamente 40 % en peso del copolímero de etileno/aolefina, en base al peso total de la capa central. Sin embargo, en aspectos particulares de esta invención, la mayor parte de la capa central es el copolímero de etileno/a-olefina. En consecuencia, mayor o igual a aproximadamente 60 % en peso, mayor o igual a aproximadamente 70 % en peso, mayor o igual a aproximadamente 90 % en peso, o mayor o igual a aproximadamente 95 % en peso, de la capa central puede ser el copolímero de etileno/a-olefina.
La capa central puede contener una combinación o mezcla del copolímero de etileno/a-olefina y un segundo polímero de etileno. En tales circunstancias, el segundo polímero de etileno puede comprender un polietileno de muy baja densidad (VLDPE), un polietileno lineal de baja densidad (LLDPE), un polietileno de alta densidad (HDPE), o un polietileno de baja densidad (LDPE), y esto puede incluir cualquier combinación de estos materiales. El segundo polímero de etileno no se limita a ningún proceso de polimerización particular y sistema reactor y/o ningún sistema catalizador particular. Por ejemplo, el sistema de reactor de polimerización usado para producir el segundo polímero de etileno puede comprender un reactor de suspensión, un reactor de fase gaseosa, un reactor de solución, o varias combinaciones de los mismos (por ejemplo, se incluyen sistemas de reactor dual). El sistema catalizador usado para producir el segundo polímero de etileno puede ser un sistema catalizador a base de cromo, un sistema catalizador a base de Ziegler-Natta, un sistema catalizador a base de metaloceno, o combinaciones de los mismos, y el sistema catalizador puede comprender uno o más metales de transición, tales como cromo, vanadio, titanio, circonio, hafnio, y similares, o combinaciones de los mismos. Por tanto, todos los polímeros LLDPE tradicionales están abarcados en la presente descripción, así como todas las resinas LLDPE catalizadas por metaloceno (mLLDPE). Los copolímeros de LDPE se pueden preparar en un reactor de autoclave o tubular de alta presión. Generalmente, las resinas de HDPE tienen una densidad mayor que aproximadamente 0,945 g/cm3, y las resinas de VLDPE de menos de aproximadamente 0,915 g/cm3, con LLDPE que se extiende entre, aunque puede haber, y a menudo hay, superposición.
A2. Capas internas y externas
En un aspecto de esta invención, una película moldeada multicapa comprende (a) una capa central que tiene un primer lado y un segundo lado, la capa central comprende un copolímero de etileno/a-olefina, (b) una capa interna situada en el primer lado de la capa central, la capa interna comprende un primer homopolímero de polietileno de baja densidad, y (c) una capa externa situada en el segundo lado de la capa central, la capa externa comprende un segundo homopolímero de polietileno de baja densidad. En algunos aspectos, la capa interna y la capa externa pueden tener la misma composición - comprender el mismo polímero o la misma mezcla de polímeros (por ejemplo, el primer homopolímero de polietileno de baja densidad y el segundo homopolímero de polietileno de baja densidad pueden ser el mismo), o alternativamente, la capa interna y la capa externa pueden tener diferentes composiciones -comprender diferentes polímeros o una mezcla diferente de polímeros (por ejemplo, el primer homopolímero de polietileno de baja densidad y el segundo homopolímero de polietileno de baja densidad pueden ser diferentes). En aspectos adicionales, la capa interna y/o la capa externa pueden proporcionar una superficie capaz de imprimir en superficie y/o imprimir en reversa, por ejemplo, una superficie que proporcione una buena capacidad de impresión, una superficie con una retención de energía superficial adecuada (por ejemplo, nivel de dina) para varios tipos/sistemas de tinta de impresión, etc.
El primer homopolímero de polietileno de baja densidad y el segundo homopolímero de polietileno de baja densidad pueden tener cualquier índice de fusión adecuado para el procesamiento de películas moldeadas. Generalmente, el primer homopolímero de polietileno de baja densidad y el segundo homopolímero de polietileno de baja densidad, independientemente, pueden tener un índice de fusión en un intervalo de aproximadamente 1 a aproximadamente 8 g/10 min, de aproximadamente 1,5 a aproximadamente 6 g/10 min, de aproximadamente 1,8 a aproximadamente 5 g/10 min, o de aproximadamente 2 a aproximadamente 4 g/10 min. Asimismo, el primer homopolímero de polietileno de baja densidad y el segundo homopolímero de polietileno de baja densidad pueden tener una densidad adecuada. A menudo, la densidad del primer homopolímero de polietileno de baja densidad y del segundo homopolímero de polietileno de baja densidad, independientemente, puede estar en un intervalo de aproximadamente 0,91 a aproximadamente 0,94 g/cm3, de aproximadamente 0,915 a aproximadamente 0,935 g/cm3, de aproximadamente 0,92 a aproximadamente 0,935 g/cm3, de aproximadamente 0,922 a aproximadamente 0,932 g/cm3, o de aproximadamente 0,925 a aproximadamente 0,932 g/cm3.
Generalmente, la mayor parte de la capa interna es el primer homopolímero de polietileno de baja densidad y la mayor parte de la capa externa es el segundo homopolímero de polietileno de baja densidad, pero esto no es un requisito. En un aspecto, mayor o igual a aproximadamente 60 % en peso, mayor o igual a aproximadamente 80 % en peso, mayor o igual a aproximadamente 90 % en peso, mayor o igual a aproximadamente 95 % en peso, o mayor o igual a aproximadamente 99 % en peso, de la capa interna es el primer homopolímero de polietileno de baja densidad. Asimismo, en otro aspecto, mayor o igual a aproximadamente 60 % en peso, mayor o igual a aproximadamente 80 % en peso, mayor o igual a aproximadamente 90 % en peso, mayor o igual a aproximadamente 95 % en peso, o mayor o igual a aproximadamente 99 % en peso, de la capa externa es el segundo homopolímero de polietileno de baja densidad.
De acuerdo con ciertos aspectos de esta invención, la capa interna y/o la capa externa pueden contener una mezcla de LDPE con un LLDPE de densidad media y, en algunos casos, un LLDPE catalizado por metaloceno (mLLDPE). Por ejemplo, la capa interna de la película moldeada puede comprender una mezcla del primer homopolímero de polietileno de baja densidad y un primer copolímero de etileno/a-olefina de densidad media, en el que el primer copolímero de etileno/a-olefina de densidad media se puede caracterizar por lo siguiente atributos del polímero: un índice de fusión en un intervalo de aproximadamente 2 a aproximadamente 12 g/10 min, una densidad en un intervalo de aproximadamente 0,925 a aproximadamente 0,94 g/cm3 y una relación de Mw/Mn en un intervalo de aproximadamente 2 a alrededor de 3,5. La relación de mezcla del primer homopolímero de polietileno de baja densidad y el primer copolímero de etileno/a-olefina de densidad media no está particularmente limitada, sin embargo, en algunos aspectos, la relación en peso del primer homopolímero de polietileno de baja densidad al primer copolímero de etileno/a-olefina de densidad media puede estar en un intervalo de aproximadamente 10:90 a aproximadamente 90:10, de aproximadamente 15:85 a aproximadamente 85:15, o de aproximadamente 25:75 a aproximadamente 75:25, mientras que, en otros aspectos, la relación en peso puede estar en un intervalo de aproximadamente 30:70 a aproximadamente 70:30, de aproximadamente 35:65 a aproximadamente 65:35, o de aproximadamente 40:60 a aproximadamente 60:40.
Similarmente, la capa externa de la película moldeada puede comprender una mezcla del segundo homopolímero de polietileno de baja densidad y un segundo copolímero de etileno/a-olefina de densidad media, en donde el segundo copolímero de etileno/a-olefina de densidad media se puede caracterizar por los siguientes atributos de polímero: un índice de fusión en un intervalo de aproximadamente 2 a aproximadamente 12 g/10 min, una densidad en un intervalo de aproximadamente 0,925 a aproximadamente 0,94 g/cm3, y una relación de Mw/Mn en un intervalo de aproximadamente 2 a aproximadamente 3,5. La relación de mezcla del segundo homopolímero de polietileno de baja densidad y el segundo copolímero de etileno/a-olefina de densidad media no está particularmente limitada, sin embargo, en algunos aspectos, la relación en peso del segundo homopolímero de polietileno de baja densidad al segundo copolímero de etileno/a-olefina de densidad media puede estar en un intervalo de aproximadamente 10:90 a aproximadamente 90:10, de aproximadamente 15:85 a aproximadamente 85:15, o de aproximadamente 25:75 a aproximadamente 75:25, mientras que en otros aspectos, la relación en peso puede estar en un intervalo de aproximadamente 30:70 a aproximadamente 70:30, de aproximadamente 35:65 a aproximadamente 65:35, o de aproximadamente 40:60 a aproximadamente 60:40.
En aspectos adicionales, el primer copolímero de etileno/a-olefina de densidad media y el segundo copolímero de etileno/a-olefina de densidad media, independientemente, se pueden caracterizar por un índice de fusión en un intervalo de aproximadamente 2 a aproximadamente 8 g/10 min, desde de aproximadamente 2 a aproximadamente 6 g/10 min, de aproximadamente 2 a aproximadamente 5 g/10 min, de aproximadamente 2,5 a aproximadamente 5 g/10 min, o de aproximadamente 3 a aproximadamente 7 g/10 min. Adicionalmente, o alternativamente, el primer copolímero de etileno/a-olefina de densidad media y el segundo copolímero de etileno/a-olefina de densidad media, independientemente, pueden ser caracterizados por una densidad en un intervalo de aproximadamente 0,928 a aproximadamente 0,938 g/cm3, a partir de aproximadamente 0,93 a aproximadamente 0,94 g/cm3, o de aproximadamente 0,93 a aproximadamente 0,936 g/cm3. Adicionalmente, o alternativamente, el primer copolímero de etileno/a-olefina de densidad media y el segundo copolímero de etileno/a-olefina de densidad media, independientemente, se pueden caracterizar por una relación de Mw/Mn en un intervalo de aproximadamente 2 a aproximadamente 3,2, de aproximadamente 2,1 a aproximadamente 3,5, de aproximadamente 2 a aproximadamente 3, de aproximadamente 2 a aproximadamente 2,8, de aproximadamente 2,1 a aproximadamente 3,3, o de aproximadamente 2,2 a aproximadamente 3,2.
De acuerdo con aspectos de esta invención en los que tanto la capa interna como la capa externa contienen tales mezclas, la capa interna y la capa externa pueden tener la misma composición - comprender la misma combinación de polímeros (por ejemplo, el primer copolímero de etileno/a-olefina de densidad media y el segundo copolímero de etileno/a-olefina de densidad media pueden ser el mismo), o alternativamente, la capa interna y la capa externa pueden tener diferentes composiciones - comprenden una mezcla diferente de polímeros (por ejemplo, el primer copolímero de etileno/a-olefina de densidad media y el segundo copolímero de etileno/a-olefina de densidad media pueden ser diferentes).
La capa interna y/o la capa externa pueden contener una mezcla del homopolímero de LDPE con un segundo polímero de etileno, y en este aspecto de la invención, el segundo polímero de etileno no es un copolímero de etileno/a-olefina de densidad media como se describe en la presente descripción caracterizado por un índice de fusión en un intervalo de aproximadamente 2 a aproximadamente 12 g/10 min, una densidad en un intervalo de aproximadamente 0,925 a aproximadamente 0,94 g/cm3, y una relación de Mw/Mn en un intervalo de aproximadamente 2 a aproximadamente 3,5. Por lo tanto, la capa interna y/o la capa externa pueden comprender además un segundo polímero de etileno y, como se describe en la presente descripción, el segundo polímero de etileno puede comprender un polietileno de muy baja densidad (VLDPE), un polietileno lineal de baja densidad (LLDPE), un polietileno de alta densidad (HDPE) o un polietileno de baja densidad (LDPE), y esto puede incluir cualquier combinación de estos materiales. Además, como se describe en la presente descripción, el segundo polímero de etileno no se limita a ser producido por ningún proceso de polimerización particular y sistema de reactor y/o cualquier sistema catalizador particular.
A3. Procesos para producir películas moldeadas multicapa
En la presente descripción también se describen procesos para producir películas moldeadas multicapa que tienen una fuerza de bloqueo reducida. Uno de estos procesos puede comprender (i) introducir un flujo coextruido en una matriz de coextrusión de película moldeada, el flujo coextruido que comprende (a) un flujo de la capa central que tiene un primer lado y un segundo lado, el flujo de la capa central comprende un copolímero de etileno/a-olefina; (b) un flujo de la capa interna situado en el primer lado del flujo de la capa central, el flujo de la capa interna comprende un primer homopolímero de polietileno de baja densidad; y (c) un flujo de la capa externa situado en el segundo lado del flujo de la capa central, el flujo de la capa externa comprende un segundo homopolímero de polietileno de baja densidad; y (ii) estirar el flujo coextruido que sale de la matriz de coextrusión de la película moldeada para producir la película moldeada multicapa. El copolímero de etileno/a-olefina puede caracterizarse por un índice de fusión en un intervalo de aproximadamente 2 a aproximadamente 12 g/10 min, una densidad en un intervalo de aproximadamente 0,91 a aproximadamente 0,95 g/cm3, y una relación de Mw/Mn en un intervalo de aproximadamente 2 a aproximadamente 3,5, y en algunos aspectos, la película moldeada puede tener una fuerza de bloqueo a 51,7 °C (125 °F) menor o igual a aproximadamente 60 g.
Generalmente, las características de cualquiera de los procesos descritos en la presente descripción (por ejemplo, el flujo de la capa central, el copolímero de etileno/a-olefina, el flujo de la capa interna, el primer homopolímero de polietileno de baja densidad, el flujo de la capa externa, el segundo homopolímero de polietileno de baja densidad, y la fuerza de bloqueo, entre otros) se describen de forma independiente en la presente descripción, y estas características se pueden combinar en cualquier combinación para describir además los procesos descritos. Además, cualquiera de las características de la película moldeada multicapa, la capa central, las capas interna y externa, las capas misceláneas o intermedias, y los aditivos descritos en la presente descripción también se pueden aplicar a este proceso para producir la película moldeada multicapa. Además, pueden realizarse otras etapas del proceso antes, durante y/o después de cualquiera de las etapas enumeradas en los procesos descritos, a menos que se indique lo contrario. Adicionalmente, la película moldeada multicapa producida de acuerdo con cualquiera de los métodos/procesos descritos está dentro del alcance de esta descripción y se abarcan en la presente descripción. La película moldeada multicapa, o coextruida, se puede producir mediante el uso de cualquier equipo de película moldeada tradicional (extrusoras, matriz, etc.), que son bien conocidos por los expertos en la técnica. Esto se describe, por ejemplo, en la Modern Plastics Encyclopedia, edición de mediados de noviembre de 1995, vol. 72, núm. 12; y Film Extrusion Manual - Process, Materials, Properties, TAPPI Press, 1992.
Capas misceláneas o intermedias
En algunos aspectos de esta invención, la película moldeada multicapa puede comprender una capa miscelánea o intermedia. Cualquier capa miscelánea o intermedia (una, o más de una) que pueda estar presente en la película moldeada multicapa puede comprender cualquiera de los polímeros discutidos anteriormente como opciones de polímero para la capa central, la capa interna y/o la capa externa: por ejemplo, un VLDPE, un LLDPE, un HDPE, un LDPE, o cualquier mezcla o combinación de los mismos. Los polímeros adicionales que se pueden emplear solos o en combinación en la capa miscelánea o intermedia pueden incluir, pero no se limitan a, un homopolímero de polipropileno, un copolímero aleatorio de polipropileno, un polipropileno de impacto, un copolímero de etileno acetato de vinilo (EVA) o un copolímero de etileno ácido acrílico (EAA), y similares, o combinaciones de los mismos.
En un aspecto, la capa miscelánea o intermedia puede ser una capa de barrera, que típicamente contiene un polímero tal como nailon o EVOH (alcohol vinílico de etileno), aunque no se limita a ellos. Además, en otro aspecto, la capa miscelánea o intermedia puede ser una capa de unión, mientras que en otro aspecto, la capa miscelánea o intermedia puede ser una capa que comprende triturado. Se puede usar una capa de unión para promover la adhesión entre dos capas cualesquiera, tal como entre una capa central y una capa de barrera.
En otros aspectos, sin embargo, la estructura de película moldeada multicapa no contiene una capa de unión entre la capa interna y la capa central o entre la capa externa y la capa central. En este aspecto, la fuerza de unión entre capas entre la capa interna y la capa central y entre la capa externa y la capa central son aceptables para la aplicación de uso final, y la adición de una capa de unión simplemente añade coste y complejidad.
Aditivos
Los aditivos se usan a menudo en las películas y formulaciones de polímeros para mejorar el procesamiento o la facilidad de fabricación del polímero o polímeros y su artículo terminado previsto. Otro uso de los aditivos es conferir cierta propiedad o característica al artículo terminado. En aspectos de la presente invención, se pueden emplear uno o más aditivos en la capa interna y/o la capa externa y/o la capa central y/o cualquiera de las capas intermedias o misceláneas que puedan estar presentes. Los aditivos adecuados que se pueden emplear en las estructuras o formulaciones de película moldeada descritas en la presente descripción pueden incluir, pero no se limitan a, antioxidantes, eliminadores de ácidos, aditivos antibloqueo, aditivos deslizantes, colorantes, rellenos, coadyuvantes de procesamiento de polímeros, inhibidores de UV, y similares, que incluye combinaciones de los mismos. Por lo tanto, en ciertos aspectos, la película moldeada multicapa puede comprender un aditivo seleccionado entre un antioxidante, un eliminador de ácido, un aditivo antibloqueo, un aditivo de deslizamiento, un colorante, un relleno, un adyuvante de procesamiento de polímero, un inhibidor de UV, y similares, o cualquier combinación de los mismos. Artículos de fabricación
Las películas moldeadas multicapa descritas en la presente descripción pueden usarse para producir varios artículos de fabricación. Por ejemplo, las películas de empaque de alimentos se pueden formar a partir de y/o pueden comprender una película moldeada multicapa de acuerdo con esta invención. Como un ejemplo, la película moldeada multicapa puede imprimirse en la capa interna y/o en la capa externa mediante el uso de varios procesos conocidos (por ejemplo, flexografía, huecograbado, etc.) para formar una bolsa de panadería o pan impresa. Como otro ejemplo, la película moldeada multicapa se puede laminar (por ejemplo, con un adhesivo) a otra película del mismo o diferente tipo (por ejemplo, PET o PP orientado) para formar una estructura laminada de empaque de alimentos que se puede usar en una variedad de aplicaciones de empaque de uso final. Otros artículos adecuados de fabricación y aplicaciones de uso final son fácilmente evidentes para los expertos en la técnica a la vista de esta descripción, y se incluyen en la presente descripción.
Ejemplos
La invención se ilustra adicionalmente mediante los siguientes ejemplos, que no deben interpretarse de forma alguna como limitaciones al alcance de esta invención. Varios otros aspectos, aspectos, modificaciones, y equivalentes de los mismos que, después de leer la descripción de la presente invención, pueden sugerirse por sí mismos a un experto en la técnica sin apartarse del alcance de las reivindicaciones anexas.
Se produjeron películas moldeadas de tres capas mediante el uso de un equipo estándar de película moldeada por coextrusión. La extrusora (extrusora "B") para la capa central tenía un diámetro de 2,5 pulgadas y una relación de longitud a diámetro (L/D) de 24:1, y la extrusora para la capa interna y la capa externa (extrusora "A") tenía un diámetro de 2,5 pulgadas y una relación L/D de 24:1. Las capas interna y externa se produjeron al dividir la alimentación de la extrusora "A" mediante el uso de un bloque de alimentación de coextrusión Cloeren de 5 capas con una configuración ABBBA. Las temperaturas de fusión fueron de aproximadamente 525 °C. El ancho de la matriz de la película moldeada era de 30 pulgadas y el espacio de la matriz era de 25 mils.
Se produjeron películas moldeadas con un espesor nominal de 1,15 mils. La capa central era el 75 % del espesor total, y la capa interna y la capa externa eran de la misma composición polimérica, y cada una constituía el 12,5 % del espesor total. La capa externa se trató en corona hasta un nivel de tratamiento de 37-38 dinas/cm2 El homopolímero de polietileno de baja densidad ("LDPE") usado tanto en la capa interna como en la capa externa tenía un índice de fusión nominal de 2,2 g/10 min y una densidad nominal de 0,930. El componente principal de la capa central era un LLDPE de etileno/1-hexeno ("LLDPE 1") con un índice de fusión nominal de 3,5 g/10 min y una densidad nominal de 0,923, o un LLDPE de etileno/1-hexeno catalizado por metaloceno ("mLLDPE 2") con un índice de fusión nominal de 4,5 g/10 min y una densidad nominal de 0,918.
La Figura 5 ilustra las diferentes distribuciones de peso molecular de LLDPE 1 y mLLDPE 2, y la Tabla I resume ciertas propiedades poliméricas de LLDPE 1 y mLLDPE 2. En resumen, mLLDPE 2 tenía una distribución más estrecha de peso molecular, tanto en términos de Mw/Mn como de Mz/Mw, que LLDPE 1, así como extraíbles en hexano y solubles en xileno significativamente más bajos.
La Tabla II resume las composiciones de cada una de las capas de las películas moldeadas multicapa de los Ejemplos 1-3. Los ejemplos 1-2 tenían la estructura general LDPE/LLDPE/LDPE, al ser la diferencia la cantidad relativa de LDPE y LLDPE 1 en la capa central. Con respecto al Ejemplo 3, no se disponía de un copolímero catalizado con metaloceno de distribución estrecha del peso molecular adecuado que tuviera el índice de fusión, la densidad y el paquete de aditivos deseados (por ejemplo, aditivos deslizantes) para sustituir directamente LLDPE 1 en la capa central. Por lo tanto, se usó un copolímero de menor densidad (mLLDPE 2) en la capa central, ya que tenía un índice de fusión adecuado y una distribución estrecha de peso molecular. Para lograr niveles de densidad/rigidez y aditivos similares (por ejemplo, para COF comparable), en el Ejemplo 3 se usó una pequeña cantidad de HDPE y una mezcla maestra de deslizamiento aditiva (en una resina portadora de polietileno de baja densidad).
La Tabla III compara las propiedades de las películas moldeadas multicapa de los Ejemplos 1-3. Inesperadamente, a COF, nivel de tratamiento, termosellado y propiedades de tracción/módulo generalmente equivalentes, la película moldeada multicapa del Ejemplo 3 tenía una turbidez, brillo, resistencia al impacto de dardo, resistencia al desgarro Elmendorf MD y resistencia PPT superiores a las de las películas moldeadas de los ejemplos 1-2. Además, inesperadamente, y beneficiosamente, la película moldeada multicapa del Ejemplo 3 tenía una resistencia superior al bloqueo (fuerzas de bloqueo inferiores) a temperaturas elevadas (por ejemplo, 100-125 °F) que las películas moldeadas de los Ejemplos 1-2. Este sorprendente resultado se ilustra gráficamente en la Figura 6, que compara la fuerza de bloqueo frente a la temperatura para las películas moldeadas de 3 capas de los Ejemplos 1-3.
Tabla I. Comparación de LLDPE 1 y mLLDPE 2
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Tabla II. Formulaciones de película moldeada de los ejemplos 1-3
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Tabla III. Resumen de las propiedades de la película moldeada - Ejemplos 1-3
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Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Una película moldeada multicapa que comprende:
(a) una capa central que tiene un primer lado y un segundo lado, la capa central comprende un copolímero de etileno/a-olefina;
(b) una capa interna situada en el primer lado de la capa central, la capa interna comprende un primer homopolímero de polietileno de baja densidad; y
(c) una capa externa situada en el segundo lado de la capa central, la capa externa comprende un segundo homopolímero de polietileno de baja densidad;
en donde el copolímero de etileno/a-olefina está caracterizado por:
un índice de fusión en un intervalo de aproximadamente 2 a aproximadamente 12 g/10 min; una densidad en un intervalo de aproximadamente 0,91 a aproximadamente 0,95 g/cm3; y una relación de Mw/Mn en un intervalo de aproximadamente 2 a aproximadamente 3,5.
2. La película moldeada de la reivindicación 1, en donde el copolímero de etileno/a-olefina está caracterizado por:
un índice de fusión en un intervalo de aproximadamente 2 a aproximadamente 8 g/10 min;
una densidad en un intervalo de aproximadamente 0,91 a aproximadamente 0,94 g/cm3; y
una relación de Mw/Mn en un intervalo de aproximadamente 2 a aproximadamente 3.
3. La película moldeada de la reivindicación 2, en donde el copolímero de etileno/a-olefina además está caracterizado por:
una relación de Mz/Mw en un intervalo de aproximadamente 1,6 a aproximadamente 2,4;
menos de o igual a aproximadamente 1,5 % en peso de extraíbles en hexano; y
menos de o igual a aproximadamente 2 % en peso de solubles en xileno.
4. La película moldeada de la reivindicación 3, en donde el copolímero de etileno/a-olefina comprende un copolímero de etileno/1-buteno, un copolímero de etileno/1-hexeno, un copolímero de etileno/1-octeno, o una combinación de los mismos.
5. La película moldeada de la reivindicación 3, en donde la película moldeada tiene una fuerza de bloqueo a 51.7 °C (125 °C) menor o igual a aproximadamente 50 g.
6. La película moldeada de la reivindicación 1, en donde la película moldeada tiene una fuerza de bloqueo a 51.7 °C (125 °F) que es menor que la de una película moldeada multicapa que contiene un copolímero de etileno/a-olefina idéntico en la capa central, pero que tiene una relación de Mw/Mn mayor o igual a 4.
7. La película moldeada de la reivindicación 1, en donde:
la capa central comprende más de o igual a aproximadamente 60 % en peso del copolímero de etileno/aolefina;
la capa central comprende además un segundo polímero de etileno; o
ambos.
8. La película moldeada de la reivindicación 1, en donde:
el primer homopolímero de polietileno de baja densidad tiene un índice de fusión en un intervalo de aproximadamente 1,5 a aproximadamente 6 g/10 min y una densidad en un intervalo de aproximadamente 0,925 a aproximadamente 0,932 g/cm3; y
el segundo homopolímero de polietileno de baja densidad tiene un índice de fusión en un intervalo de aproximadamente 1,5 a aproximadamente 6 g/10 min y una densidad en un intervalo de aproximadamente 0,925 a aproximadamente 0,932 g/cm3.
9. La película moldeada de la reivindicación 8, en donde el primer homopolímero de polietileno de baja densidad y el segundo homopolímero de polietileno de baja densidad comprenden el mismo polímero, o en donde: la capa interna comprende más de o igual a aproximadamente 80 % en peso del primer homopolímero de polietileno de baja densidad; y
la capa externa comprende más de o igual a aproximadamente 80 % en peso del segundo homopolímero de polietileno de baja densidad.
10. La película moldeada de la reivindicación 1, en donde la película moldeada comprende además un aditivo seleccionado de un antioxidante, un eliminador de ácido, un aditivo antibloqueo, un aditivo de deslizamiento, un colorante, un relleno, un adyuvante de procesamiento de polímero, un inhibidor de UV, o cualquier combinación de los mismos.
11. La película moldeada de la reivindicación 10, en donde el copolímero de etileno/a-olefina está caracterizado por:
un índice de fusión en un intervalo de aproximadamente 3 a aproximadamente 6 g/10 min;
una densidad en un intervalo de aproximadamente 0,915 a aproximadamente 0,935 g/cm3; y
una relación de Mw/Mn en un intervalo de aproximadamente 2 a aproximadamente 3.
12. La película moldeada de la reivindicación 10, en donde la película moldeada además está caracteriza por:
una fuerza de bloqueo a 51,7 °C (125 °F) menor o igual a aproximadamente 60 g;
una resistencia al impacto del dardo en un intervalo de aproximadamente 90 a aproximadamente 250 g/mil;
una turbidez en un intervalo de aproximadamente 3 a aproximadamente 7 %;
una resistencia al desgarro de Elmendorf MD en un intervalo de aproximadamente 150 a aproximadamente 300 g/mil; y
un COF cinético de la capa externa menor o igual a aproximadamente 0,2, o en donde:
la película moldeada tiene un espesor medio en un intervalo de aproximadamente 0,6 a aproximadamente 2,5 mils;
la capa externa comprende, en promedio, de aproximadamente 8 % a aproximadamente 20 % del espesor medio; y
la capa interna comprende, en promedio, de aproximadamente 8 % a aproximadamente 20 % del espesor promedio.
13. La película moldeada de la reivindicación 10, en donde la capa interna es adyacente al primer lado de la capa central y la capa externa es adyacente al segundo lado de la capa central, o en donde la película moldeada tiene un total de cinco a nueve capas.
14. Un artículo de fabricación que comprende la película moldeada de la reivindicación 10, en donde el artículo es una bolsa de pan o de panadería impresa.
15. Un proceso para producir una película moldeada multicapa que tiene una fuerza de bloqueo reducida, el proceso comprende:
(i) introducir un flujo coextruido en una matriz de coextrusión de película moldeada, el flujo coextruido comprende:
(a) un flujo de la capa central que tiene un primer lado y un segundo lado, el flujo de la capa central comprende un copolímero de etileno/a-olefina;
(b) un flujo de la capa interna situado en el primer lado del flujo de la capa central, el flujo de la capa interna comprende un primer homopolímero de polietileno de baja densidad; y
(c) un flujo de la capa externa situado en el segundo lado del flujo de la capa central, el flujo de la capa externa comprende un segundo homopolímero de polietileno de baja densidad; y (ii) estirar el flujo coextruido que sale de la matriz de coextrusión de la película moldeada para producir la película moldeada multicapa; en donde:
el copolímero de etileno/a-olefina está caracterizado por:
un índice de fusión en un intervalo de aproximadamente 2 a aproximadamente 12 g/10 min; una densidad en un intervalo de aproximadamente 0,91 a aproximadamente 0,95 g/cm3; y una relación de Mw/Mn en un intervalo de aproximadamente 2 a aproximadamente 3,5; y la película moldeada tiene una fuerza de bloqueo a 51,7° (125 °F) menor o igual a aproximadamente 60 g.
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