ES2868326T3

ES2868326T3 - Laminados de polietileno para uso en materiales de envasado flexibles

Info

Publication number: ES2868326T3
Application number: ES18720830T
Authority: ES
Inventors: Shashibhushan Mishra; Sachin Laddha
Original assignee: Dow Global Technologies LLC
Current assignee: Dow Global Technologies LLC
Priority date: 2017-04-07
Filing date: 2018-04-04
Publication date: 2021-10-21
Anticipated expiration: 2038-04-04
Also published as: CN110621501A; JP2020515441A; JP7096838B2; MX2019011839A; WO2018187438A1; BR112019020827B1; AR111555A1; US20200061984A1; EP3606749B1; US11203193B2; BR112019020827A2; TW201841764A; TWI757456B; EP3606749A1; CN110621501B

Abstract

Una estructura laminada, que comprende: una película sellante que comprende un polímero a base de etileno; una película de impresión laminada a la película sellante, la película de impresión que comprende al menos 3 capas y que tiene un espesor total de 15 a 30 μm, en donde la película de impresión comprende una capa intermedia, una capa interna dispuesta entre la película sellante y la capa intermedia, y una capa exterior, en donde la capa intermedia comprende al menos 90% en peso de polietileno de alta densidad (HDPE) que tiene una densidad de 0,950 a 0,965 g/cm3 y un índice de fluidez en masa fundida (I2) de 0,1 a 20 g/10 min, en donde la densidad se mide de acuerdo con ASTM D792, Método B y el I2 se mide de acuerdo con ASTM D1238 a 190 ºC y 2,16 kg de carga; la capa interior comprende polietileno lineal de baja densidad (LLDPE) que tiene una densidad de 0,925 a 0,965 g/cm3 y un índice de fluidez en masa fundida (I2) de 0,1 a 20 g/10 min; y la capa exterior comprende polietileno lineal de baja densidad (LLDPE) que tiene una densidad de 0,925 a 0,965 g/cm3 y un índice de fluidez en masa fundida (I2) de 0,1 a 20 g/10 min; en donde la estructura laminada presenta un valor de brillo de al menos el 40%, en donde el brillo se mide a 45º de acuerdo con ASTM D2457.

Description

DESCRIPCIÓN

Laminados de polietileno para uso en materiales de envasado flexibles

Referencia cruzada a la solicitud relacionada

Campo técnico

Las realizaciones descritas en el presente documento se refieren en general a laminados utilizados en materiales de envasado flexibles, y más particularmente a laminados de polietileno utilizados en materiales de envasado flexibles.

Antecedentes

La mejora de la reciclabilidad es un objetivo continuo para los fabricantes de envases flexibles. Para lograr este objetivo, se han considerado laminados elaborados con polímeros monomateriales, porque los materiales de envasado flexibles, tales como las bolsas flexibles, cuando se elaboran a partir de una familia de polímeros, son más fácilmente reciclables.

Los laminados de envases flexibles convencionales incluyen sustratos de polímero que utilizan múltiples familias de polímeros, por ejemplo, poliéster (PET) como película de impresión y polietileno (PE) para la película sellante. Para productos que pueden requerir una mejora adicional en las propiedades de barrera, se pueden incluir capas adicionales de papel de aluminio, películas metalizadas o resinas de barrera. Si bien no son fácilmente reciclables, estos laminados convencionales de PET/PE brindan protección de barrera contra el oxígeno, la luz y la humedad para proteger el producto contenido dentro del envase flexible, y también brindan la vida útil que los consumidores, minoristas y proveedores requieren. Además, estos laminados de PET/PE proporcionan un excelente registro de impresión y eficacia de impresión.

Los laminados de envases flexibles monomateriales convencionales (PE/PE), por ejemplo, los laminados de polietileno para envases flexibles, no pueden lograr el registro de impresión deseado de la película de PET y también la eficacia de impresión deseada. Las películas de impresión de polietileno convencionales tienden a estirarse durante los procesos de impresión de alta velocidad, lo cual no es deseable. Al imprimir películas de polietileno en una máquina de impresión de huecograbado, las velocidades de impresión deben reducirse al menos entre un 30 y un 40% debido a problemas de estiramiento de la película. El documento WO2017024576 describe un laminado que comprende una película de impresión y una película sellante.

Por consiguiente, existe la necesidad de laminados monomateriales de polietileno que logren la reciclabilidad al mismo tiempo que logren la protección de barrera deseada y las propiedades de impresión deseadas de los laminados de PET/PE convencionales.

Compendio

Las realizaciones de la presente divulgación satisfacen esas necesidades y están dirigidas a estructuras laminadas monomateriales de polietileno que logran esta reciclabilidad al mismo tiempo que logran protección de barrera y propiedades de impresión adecuadas para la elaboración de envases flexibles. A diferencia de las estructuras laminadas monomateriales de polietileno anteriores, las presentes realizaciones de la estructura laminada proporcionan un registro de impresión adecuado sin comprometer la velocidad de impresión.

Según al menos una realización de la presente divulgación, se proporciona una estructura laminada. La estructura laminada comprende una película sellante que comprende polímero a base de etileno y una película de impresión laminada a la película sellante, comprendiendo la película de impresión al menos 3 capas y un espesor total de 15 a 30 pm. La película de impresión comprende una capa intermedia, una capa interna dispuesta entre la película sellante y la capa intermedia, y una capa externa. La capa intermedia comprende al menos 90% en peso (% en peso) de polímero de polietileno de alta densidad (HDPE) que tiene una densidad de 0,950 a 0,965 g/cm3 y un índice de fluidez en masa fundida (I²) de 0,1 a 20 g/10 min, en donde I²se mide de acuerdo con ASTM D1238 a 190 °C y 2,16 kg de carga. La capa interior comprende polietileno lineal de baja densidad (LLDPE) que tiene una densidad de 0,925 a 0,965 g/cm3 y un índice de fluidez en masa fundida (I²) de 0,1 a 20 g/10 min, y la capa exterior comprende polietileno lineal de baja densidad (LLDPE) que tiene una densidad de 0,925 a 0,965 g/cm3 y un índice de fluidez en masa fundida (I²) de 0,1 a 20 g/10 min. La estructura laminada presenta un valor de brillo de al menos el 40%, en el que el brillo se mide a 45° de acuerdo con ASTM D2457.

Estas y otras realizaciones se describen con más detalle en la siguiente descripción detallada.

Descripción detallada

El término "polímero" se refiere a un compuesto polimérico preparado polimerizando monómeros, ya sean del mismo tipo o de un tipo diferente. El término genérico polímero abarca así el término "homopolímero", normalmente empleado para referirse a polímeros preparados a partir de un solo tipo de monómero, así como "copolímero" que se refiere a polímeros preparados a partir de dos o más monómeros diferentes. El término "interpolímero", como se usa en este documento, se refiere a un polímero preparado mediante la polimerización de al menos dos tipos diferentes de monómeros. Por tanto, el término genérico interpolímero incluye copolímeros y polímeros preparados a partir de más de dos tipos diferentes de monómeros, tales como terpolímeros.

Polietileno" o "polímero a base de etileno" significará polímeros que comprenden más del 50% en peso de unidades que se han derivado del monómero de etileno. Esto incluye homopolímeros o copolímeros de polietileno (es decir, unidades derivadas de dos o más comonómeros). Las formas comunes de polietileno conocidas en la técnica incluyen polietileno de baja densidad (LDPE); Polietileno lineal de baja densidad (LLDPE); Polietileno de densidad ultrabaja (ULDPE); Polietileno de muy baja densidad (VLDPE); polietileno lineal de baja densidad catalizado en un solo sitio, que incluye resinas lineales y sustancialmente lineales de baja densidad (m-LLDPE); Polietileno de densidad media (MDPE); y polietileno de alta densidad (HDPE).

Las expresiones "envase flexible" o "material de envasado flexible" abarcan varios recipientes no rígidos familiares para el experto. Estos pueden incluir bolsitas, bolsas verticales, bolsas tipo almohada, envases prefabricados.

Como se usa en este documento, el término "monomaterial" significa que las estructuras laminadas están compuestas sustancialmente de polietileno, en donde "sustancialmente" significa al menos 95% en peso de polietileno, o al menos 99% en peso de polietileno, o al menos 99,5% en peso de polietileno, o al menos 99,9% en peso basado en el peso total de la estructura laminada.

Como se usa en este documento, la "película de impresión" se refiere a una película exterior de la estructura laminada que es la película en la que se realiza la impresión en la producción de envases flexibles. El término "exterior" no debe interpretarse como la capa más exterior, ya que muchas realizaciones contemplan capas adicionales dispuestas externamente sobre la película de impresión, tales como capas de imprimación de impresión, capas de barrera, capas de barniz de sobreimpresión u otras capas conocidas por el experto en la técnica del envasado flexible.

Como se usa en este documento, "película sellante" se refiere a una película interna de la estructura laminada dispuesta internamente con relación a la película de impresión. El término "interior" no debe interpretarse como la capa más interior ya que algunas realizaciones contemplan capas adicionales dispuestas internamente sobre la película sellante, por ejemplo, capa de barrera.

Ahora se hará referencia con detalle a varias realizaciones de estructura laminada de la presente descripción. La estructura laminada comprende una película sellante y una película de impresión laminada a la película sellante. La película sellante, que puede ser una estructura de una sola capa o multicapa, puede comprender polímero a base de etileno, y la película de impresión es una película multicapa a base de etileno que tiene un espesor total de 15 a 30 pm. La película de impresión comprende al menos 3 capas, específicamente una capa intermedia, una capa interna dispuesta entre la película sellante y la capa intermedia, y una capa externa.

Película de impresión

La capa intermedia de la capa de impresión incluye una composición de polietileno que proporciona rigidez y resiste la gelificación durante los procesos de extrusión de película moldeada o película soplada. En una realización, la capa intermedia comprende al menos el 90% en peso de polietileno de alta densidad (HDPE) que tiene una densidad de 0,950 a 0,965 g/cm3 y un índice de fluidez en masa fundida (I²) de 0,1 a 20 g/10 min, en donde el I²se mide de acuerdo con ASTM D1238 a 190 °C y 2,16 kg de carga.

Se contemplan diversas metodologías para producir el HDPE, un copolímero de polietileno producido a partir de la polimerización de etileno y uno o más comonómeros de a-olefina en presencia de uno o más catalizadores, tales como un catalizador de Ziegler-Natta, un catalizador de Phillips, un catalizador de metaloceno, un catalizador postmetaloceno, un catalizador de complejo de geometría restringida (CGC) o un catalizador de complejo de bifenilfenol (BPP). En una realización específica, el HDPE de la capa intermedia de la película de impresión se puede producir a partir de catalizadores de metaloceno. Los comonómeros de a-olefina pueden incluir C³-C¹²monómeros de olefina. En una realización, el comonómero de a-olefina en el HDPE es 1-octeno.

En otras formas de realización, la capa intermedia de la película de impresión puede comprender al menos el 95% en peso. HDPE, o al menos 99% en peso. HDPE, o 100% en peso. HDPE. Sin estar limitado por la teoría, e1HDPE en la capa intermedia proporciona a la película de impresión la rigidez para resistir el estiramiento de los procesos de impresión de alta velocidad. Además, a diferencia de las películas de impresión de polietileno convencionales, las presentes películas de impresión no requieren que se reduzcan las velocidades de impresión para producir el rendimiento de impresión deseado. Además, el HDPE de la película de impresión puede tener una densidad de 0,955 a 0,965 g/cm3, o de 0,960 a 0,965 g/cm3. En otras formas de realización, el índice de fluidez en masa fundida (I²) puede ser de 0,2 a 10,0 g/10 min, o de 0,3 a 5,0 g/10 min, o de 0,5 a 1,0 g/10 min. Se consideran adecuados varios productos comerciales de HDPE, por ejemplo, ELITE™ 5960G de The Dow Chemical Company (Midland, MI).

La capa interior y la capa exterior proporcionan los beneficios estéticos (por ejemplo, brillo y transparencia) a la película de impresión. En una o más realizaciones, la capa interior y la capa exterior pueden permitir que la estructura laminada logre un valor de brillo de al menos el 40%, en donde el brillo se mide a 45° según ASTM D2457. La capa interior y la capa exterior pueden comprender cada una independientemente un polietileno lineal de baja densidad (LLDPE) que tiene una densidad de 0,925 a 0,965 g/cm3 y un índice de fluidez en masa fundida (I²) de 0,1 a 20 g/10 min. En algunas realizaciones, la capa interior y la capa exterior comprenden los mismos componentes de LLDPE o diferentes componentes de LLDPE.

Al igual que el HDPE, se contemplan diversas metodologías para producir el LLDPE de las capas interior y exterior. El LLDPE es un copolímero de polietileno producido a partir de la polimerización de etileno y uno o más comonómeros de a-olefina en presencia de uno o más catalizadores, tales como un catalizador Ziegler-Natta, un catalizador de metaloceno, un catalizador post-metaloceno o un catalizador CGC.

En otras realizaciones, el LLDPE de la capa interior, la capa exterior o ambas películas de impresión pueden tener una densidad de 0,930 a 0,950 g/cm3, o de 0,930 a 0,940 g/cm3. Además, el índice de fluidez en masa fundida (I²) del LLDPE puede ser de 0,2 a 10 g/10 min, o de 0,5 a 1,5 g/10 min.

Además, la capa interior, la capa exterior o ambas películas de impresión pueden comprender al menos 50% en peso de LLDPE, o al menos 60% en peso de LLDPE, o al menos 70% en peso de LLDPE, o al menos 80% en peso de LLDPE, o al menos 90% en peso de LLDPE, o 100% en peso de LLDPE.

Varios productos LLDPE comerciales se consideran adecuados para las capas interior y exterior de la película de impresión. Los ejemplos adecuados pueden incluir DOWLEX™ 2038.68G y d Ow LEX™ 2036G, que están disponibles comercialmente en The Dow Chemical Company (Midland, MI).

En otras realizaciones, la capa interior, la capa exterior o ambas películas de impresión pueden comprender polietileno de baja densidad (LDPE) que tiene un índice de fluidez en masa fundida (I²) de 0,5 a 5 g/10 min, y una distribución de peso molecular (MWD) de 3 a 10, en donde la MWD se define como Mw/Mn, en donde Mw es un peso molecular medio en peso y Mn es un peso molecular medio en número medido por cromatografía por permeación de gel (GPC).

En una o más realizaciones, el LDPE de la capa interior, la capa exterior o ambas películas de impresión pueden tener una densidad de 0,900 a 0,940 g/cm3, o de 0,910 g/cm3 a 0,930 g/cm3, o de 0,915 g/cm3 a 0,925 g/cm3. Además, el índice de fluidez en masa fundida (I²) del LDPE puede ser de 1,0 a 5,0 g/10 min, o de 1,0 a 3,0 g/10 min, o de 1,5 a 2,5 g/10 min.

Varios productos comerciales de LDPE se consideran adecuados para las capas interior y exterior de la película de impresión, por ejemplo, RELENE® 1020FA20 de Reliance Industries Ltd, India. Otros ejemplos comerciales pueden incluir DOW™ LDp E 352E y DOW™ LDPE 450E, ambos disponibles en The Dow Chemical Company (Midland, MI).

En realizaciones en las que la capa interior, la capa exterior o ambas películas de impresión comprenden LLDPE y LDPE, la capa interior, la capa exterior o ambas películas de impresión pueden incluir al menos 5% en peso de LLDPE. En una realización, la capa interior, la capa exterior o ambas pueden comprender de 60 a 95% en peso de LLDPE, y de 5 a 40% en peso de LDPE. En una realización adicional, la capa interior, la capa exterior o ambas películas de impresión pueden incluir de 80 a 95% en peso de LLDPE, y de 5 a 20% en peso de LDPE. En otra realización más, la capa interior, la capa exterior o ambas películas de impresión pueden incluir de 90 a 95% en peso de LLDPE, y del 5 al 10% en peso de LDPE.

Aunque el análisis anterior se centra en una película de impresión multicapa de 3 capas que tiene un espesor de un espesor total de 15 a 30 pm, también son adecuadas varias configuraciones de capa y espesor adicional. Por ejemplo, se contempla que la película de impresión pueda incluir más de 3 capas. Además, la película de impresión puede tener un espesor total inferior a 25 pm o 20 pm. Sin estar limitado por la teoría, las presentes películas de impresión logran sorprendentemente una calidad de impresión eficaz a velocidades de impresión típicas de un laminado de PE/PET convencional al tiempo que se utilizan estos espesores más bajos. Además, la película de impresión puede definirse mediante una relación por espesor de capa para la capa interior, la capa intermedia y la capa exterior, respectivamente. Se contemplan diversas relaciones, por ejemplo, de 1:1:1 a 1:5:1. En una realización, la película de impresión se puede definir en una relación por espesor de capa de 1:3:1 para la capa interna, la capa intermedia y la capa externa, respectivamente.

Película sellante

Varias composiciones de polietileno y configuraciones de capas se consideran adecuadas para la película sellante. Por ejemplo, las configuraciones monocapa o multicapa se consideran adecuadas para la película sellante. En una o más realizaciones, la película sellante puede comprender un interpolímero de etileno-a-olefina, en donde la a-olefina comprende uno o más olefinas C³-C¹². En una realización, la a-olefina puede comprender 1-octeno.

En otra realización, el polímero a base de etileno de la película sellante puede tener una densidad de 0,900 a 0,925 g/cm3 y un índice de fluidez en masa fundida (I²) de 0,1 a 20 g/10 min. En realizaciones adicionales, el polímero a base de etileno de la película sellante puede tener una densidad de 0,910 a 0,920 g/cm3, o de 0,915 a 0,920 g/cm3. Además, el polímero a base de etileno de la película sellante puede tener un índice de fluidez en masa fundida (I²) de 0,1 a 2 g/10 min, o de 0,5 a 1,0 g/10 min. Varios productos comerciales se consideran adecuados para la película sellante. Los ejemplos comerciales adecuados pueden incluir ELITE™ 5400G y ELITE™ 5401G, ambos disponibles en The Dow Chemical Company (Midland, MI).

En realizaciones adicionales, la película sellante puede comprender polímeros adicionales basados en etileno, por ejemplo, un plastómero de poliolefina, LDPE o ambos. El LDPE de la película sellante puede incluir los polímeros enumerados anteriormente para la película de impresión. El plastómero de poliolefina puede tener un índice de fluidez en masa fundida (I²) de 0,2 a 5 g/10 min, o de 0,5 a 2,0 g/10 min. Además, el plastómero de poliolefina puede tener una densidad de 0,890 g/cm3 a 0,920 g/cm3, o de 0,900 a 0,910 g/cm3. Varios plastómeros de poliolefina comerciales se consideran adecuados para la película sellante. Un ejemplo adecuado es AFFINITY™ PL 1881G de The Dow Chemical Company (Midland, MI).

Como se analizó anteriormente, la película sellante también puede ser una película multicapa en otras realizaciones. En una realización, la película sellante multicapa es una película de 3 capas que comprende una capa externa próxima a la capa interna de la película de impresión, una capa interna y una capa intermedia dispuesta entre la capa interna de la película sellante y la capa externa de la película sellante. En una realización, la capa intermedia, la capa externa o ambas películas sellantes pueden comprender el polímero a base de etileno descrito anteriormente, es decir, el polímero a base de etileno que tiene una densidad de 0,900 a 0,925 g/cm3 y un índice de fluidez en masa fundida (I²) de 0,1 a 20 g/10 min. En otra realización, la capa interna de la película sellante puede comprender además el plastómero de poliolefina y LDPE. En una realización específica, la capa interior puede comprender de 40 a 60% en peso del polímero a base de etileno, de 20 a 40% en peso. del plastómero de poliolefina, y de 20 a 40% en peso del LDPE. En una realización adicional, la capa interior puede comprender de 45 a 55% en peso del polímero a base de etileno, de 25 a 35% en peso del plastómero de poliolefina, y del 25 al 35% en peso del LDPE.

Al igual que la película de impresión, la película sellante también puede definirse mediante una relación por espesor de capa para la capa interior, la capa intermedia y la capa exterior, respectivamente. Se contemplan diversas relaciones, por ejemplo, de 1:1:1 a 1: 5:1. En una realización, la película sellante puede definirse en una relación por espesor de capa de 1:1:1 para la capa interna, la capa intermedia y la capa externa, respectivamente.

Además de los componentes de la película de impresión y la película sellante descritos anteriormente, se pueden incluir otros aditivos poliméricos, tales como agentes absorbentes de luz ultravioleta, agentes antiestáticos, pigmentos, tintes, agentes nucleantes, cargas, agentes deslizantes, retardadores de fuego, plastificantes, ayudas de procesamiento., lubricantes, estabilizantes, inhibidores de humo, agentes de control de viscosidad y agentes antibloqueo. En una realización específica, se incluyen agentes deslizantes, agentes antibloqueo o ambos con uno o más de los polímeros de la película de impresión y/o la película sellante.

Métodos para producir el envase flexible

Se contemplan diversas metodologías para producir las películas de impresión y las películas sellantes. Por ejemplo, las películas de impresión multicapa pueden prepararse mediante extrusión de película moldeada por colada o extrusión de película soplada. De manera similar, las películas sellantes multicapa también se pueden preparar mediante extrusión de película moldeada por colada o extrusión de película soplada. En una o más realizaciones, la película sellante multicapa es una película soplada, mientras que la película de impresión multicapa es una película moldeada por colada o una película soplada.

Una vez que la película ha sido soplada o moldeada por colada, la película de impresión puede someterse a un proceso de impresión. Varios procesos de impresión se consideran adecuados para las películas de impresión moldeadas por colada o sopladas. Estos procesos de impresión pueden incluir, entre otros, impresión en huecograbado, impresión flexográfica e impresión offset. En realizaciones específicas, las películas de impresión pueden someterse a impresión por huecograbado. En realizaciones específicas, las películas de impresión se imprimen en huecograbado inverso a las velocidades de impresión típicamente utilizadas para un laminado convencional de PET/PE. La tensión entre los rodillos de la máquina de huecograbado puede provocar un estiramiento excesivo de las películas convencionales, lo que da lugar a un registro de impresión deficiente. Sin pretender imponer ninguna teoría, se cree que las presentes películas de impresión tienen la rigidez necesaria para evitar el estiramiento excesivo y de ese modo lograr el rendimiento de impresión deseado. En una o más realizaciones, las presentes películas de impresión pueden estirarse menos de 2 mm en una máquina de impresión por huecograbado, mientras que las películas de impresión de polietileno convencionales pueden estirarse aproximadamente 6 mm.

También se consideran adecuadas diversas metodologías familiares para el experto en la técnica para laminar la película de impresión y la película sellante para producir las presentes estructuras laminadas. Para adherir la película de impresión y la película sellante, se pueden utilizar adhesivos sin dislvente para el proceso de laminación en seco. Los adhesivos sin disolventes comerciales adecuados pueden incluir los adhesivos sin disolventes MOR-FREE™ de The Dow Chemical Company (Midland, MI).

Alternativamente, se pueden utilizar varios procesos adicionales para producir envases flexibles a partir de las estructuras laminadas. Estos pueden incluir el termosellado u otros procesos familiares para el experto en la técnica.

Ejemplos

Polímeros y aditivos laminados

ELITE™ 5400G es una resina de polietileno mejorada producida a partir de la tecnología INSITE™ de The Dow Chemical Company. ELITE™ 5400G tiene un índice de fluidez en masa fundida (I²) de 1,00 g/10 min cuando se mide de acuerdo con ASTM D 1238 con una carga de 2,16 kg y una temperatura de 190 °C, una densidad de 0,916 g/cm3. ELITE™ 5400G está disponible comercialmente en The Dow Chemical Company (Midland, MI).

ELITE™ 5401G es una resina de polietileno mejorada producida a partir de la tecnología INSITE™ de The Dow Chemical Company. ELITE™ 5401G tiene un índice de fluidez en masa fundida (I²) de 1,00 g/10 min cuando se mide de acuerdo con ASTM D 1238 con una carga de 2,16 kg y una temperatura de 190 °C, y una densidad de 0,918 g/cm3. ELITE™ 5401G, que está disponible comercialmente en The Dow Chemical Company (Midland, MI), también incluye 2.500 ppm de aditivo antibloqueo y 1.000 ppm de aditivo deslizante.

ELITE™ 5960G es una resina de polietileno de alta densidad que tiene un índice de fluidez en masa fundida (1²) de 0,85 g/10 min cuando se mide de acuerdo con ASTM D 1238 con una carga de 2,16 kg y una temperatura de 190 °C, y una densidad de 0,962 g/cm3. ELITE™ 5960G, que está disponible comercialmente de The Dow Chemical Company (Midland, MI), también incluye 3.000 ppm de aditivo antibloqueo.

Borstar @ FB2230 es una resina de polietileno que tiene un índice de fluidez en masa fundida (I²) de 0,25 g/10 min cuando se mide de acuerdo con ASTM D 1238 con una carga de 2,16 kg y una temperatura de 190 °C, y una densidad de 0,923 g/cm3. Borstar® FB2230 está disponible comercialmente de Borouge PTE Ltd.

DOWLEX™ 2038.68G es una resina de polietileno lineal de baja densidad que tiene un índice de fluidez en masa fundida (I²) de 1,0 g/10 min cuando se mide de acuerdo con ASTM D 1238 con una carga de 2,16 kg y una temperatura de 190 °C, y una densidad de 0,935 g/cm3. DOWLEX™ 2038.68G está disponible comercialmente en The Dow Chemical Company (Midland, MI).

RELENE® 1020FA20 es una resina de polietileno de baja densidad que tiene un índice de fluidez en masa fundida (I²) de 2,0 g/10 min cuando se mide de acuerdo con ASTM D 1238 con una carga de 2,16 kg y una temperatura de 190 °C, y una densidad de 0,920 g/cm3. RELENE® 1020FA20 está disponible comercialmente en Reliance Industries Ltd, India.

DOWLEX™ 2036G es una resina de polietileno lineal de baja densidad que tiene un índice de fluidez en masa fundida (I²) de 2,5 g/10 min cuando se mide de acuerdo con ASTM D 1238 con una carga de 2,16 kg y una temperatura de 190 °C, y una densidad de 0,935 g/cm3. DOWLEX ™ 2036G está disponible comercialmente en The Dow Chemical Company (Midland, MI).

AFFINITY™ PL 1881G es un plastómero de poliolefina producido a partir de la tecnología de catalizador INSITE™ de The Dow Chemical Company. AFFINITY™ PL 1881G tiene un índice de fluidez en masa fundida (I²) de 1,00 g/10 min cuando se mide de acuerdo con ASTM D 1238 con una carga de 2,16 kg y una temperatura de 190 °C, y una densidad de 0,904 g/cm3. AFFINITY™ PL 1881G, que está disponible comercialmente en The Dow Chemical Company (Midland, MI), también incluye 2.500 ppm de aditivo antibloqueo y 750 ppm de aditivo deslizante.

RELENE® F19010 es una resina de polietileno lineal de baja densidad a base de comonómero de buteno que tiene un índice de fluidez en masa fundida (I²) de 0,90 g/10 min cuando se mide de acuerdo con ASTM D 1238 con una carga de 2,16 kg y una temperatura de 190 °C, y una densidad de 0,918 g/cm3. RELENE® F19010 está disponible comercialmente en Reliance Industries Ltd, India.

Experimento 1 - Comparación con laminados convencionales de PE/PE

Para el Experimento 1, se compararon dos estructuras laminadas (ejemplos 1 y 2) con un laminado convencional que tenía una película de impresión convencional de polietileno (Ejemplo comparativo 1). La Tabla 1, a continuación, enumera las composiciones de estas estructuras laminadas estudiadas en el presente documento.

Tabla 1- Estructuras laminadas

Síntesis de película soplada

Los procesos de extrusión de película soplada utilizados para fabricar las películas de sellante sopladas y las películas de impresión sopladas de la Tabla 1 se llevaron a cabo en una línea de películas sopladas de Windmoller & Holscher (Alemania). La línea de película soplada tenía las siguientes propiedades enumeradas en la Tabla 2 de la siguiente manera.

Tabla 2- Parámetros de la línea de película soplada

La Tabla 3 enumera el perfil de temperatura de la línea de película soplada, es decir, las temperaturas en diferentes ubicaciones de la línea de película soplada.

Tabla 3 - Perfil de temperatura (°C)

Síntesis de película de impresión moldeada por colada

Con referencia de nuevo a la Tabla 1, la película de impresión moldeada por colada del Ejemplo 2 se elaboró en una línea de extrusión de película colada de Colines (Italia) que tenía una producción de 250 metros/min y una anchura de película de 980 mm. Las temperaturas de los rodillos enfriados fueron de 15-20 °C. El perfil de temperatura de la línea de película colada se proporciona en la Tabla 4 de la siguiente manera.

Tabla 4 - Perfil de temperatura (°C)

Proceso de impresión en huecograbado

Las películas de impresión de la Tabla 1 se imprimieron luego al revés en una máquina de impresión en color de huecograbado Rotomac 8 que tenía una velocidad de 250 metros/min.

Proceso de laminación

Después de la impresión en huecograbado, la película de impresión impresa al revés y la película sellante se laminaron utilizando un sistema adhesivo sin disolvente de Henkel Corporation. La laminación se realizó en una laminadora sin disolvente Nordmeccanica a una velocidad de funcionamiento de 250 metros/min.

Fabricación de bolsa flexible

La máquina de sellado, formado, llenado y sellado vertical (VFFS) utilizada para producir la bolsa flexible era una máquina de termosellado poly heat seal (PHS) de Bosch. Los parámetros de funcionamiento se proporcionan en la Tabla 5 de la siguiente manera.

Tabla 5 - Parámetros de funcionamiento de VFFS

Resultados experimentales

Tanto el laminado como la bolsa se sometieron a ensayos. El laminado se sometió a ensayo para determinar las propiedades de barrera, la resistencia mecánica y las propiedades ópticas, como se muestra en la Tabla 6, a continuación. La bolsa se sometió a un estudio de vida útil llenando los envases flexibles con sal.

Como se muestra en la Tabla 6, el laminado del Ejemplo 1 produce mayor resistencia mecánica que el Ejemplo comparativo 1, que no incluye HDPE en la capa intermedia de la película de impresión. Desde el punto de vista de las propiedades ópticas, el laminado del Ejemplo 1 produce un brillo significativamente mayor y una turbidez en masa significativamente menor en comparación con el Ejemplo comparativo 1. En consecuencia, el Ejemplo 1 demuestra propiedades de resistencia mecánica y ópticas mejoradas en comparación con los laminados con películas de impresión de polietileno convencionales.

Tabla 6

Experimento 2 - Comparación con laminados de PET/ PE

Además de demostrar que los presentes laminados proporcionan un rendimiento superior a los laminados de PE/PE convencionales (Ejemplo comparativo 1), se llevó a cabo el Experimento 2 para demostrar que los presentes laminados también proporcionan un rendimiento comparable, y a menudo superior, que los laminados de PET/PE (Ejemplo comparativo 2), al tiempo que proporciona deseablemente beneficios de reciclabilidad de monomateriales. Como se muestra en la Tabla 2, los ejemplos de laminado 1 y 2 se sometieron a ensayo y compararon con un laminado convencional de PET/PE (Ejemplo comparativo 2). El Ejemplo comparativo 2 incluyó la misma película sellante que los ejemplos 1 y 2 y el Ejemplo comparativo 1. La película de impresión tiene un espesor de 2o pm e incluye una película de PET disponible comercialmente.

Tabla 7

Como se muestra en la Tabla 7 anterior, los ejemplos 1 y 2 proporcionan propiedades de barrera mejoradas como lo demuestran los valores de WVTR reducidos en relación con el Ejemplo comparativo 2. Además, desde el punto de vista de las propiedades mecánicas, los ejemplos 1 y 2 proporcionan una mejor resistencia al desgarro de Elmendorf tanto en la dirección de la máquina (DM) como en la dirección transversal (DT). Además, los ejemplos 1 y 2 proporcionan propiedades de tracción mejoradas y una resistencia a la perforación muy superior al laminado de PET/PE del Ejemplo comparativo 2.

Métodos de ensayo

Los métodos de ensayo incluyen los siguientes:

Índice de fluidez en masa fundida (I2)

El Índice de fluidez en masa fundida (I²) se midió de acuerdo con ASTM D-1238 a 190 °C a 2,16 kg. Los valores se expresan en g/10 min, lo que corresponde a gramos eluidos por 10 minutos.

Densidad

Las muestras para la medición de la densidad se prepararon de acuerdo con ASTM D4703 y se indicaron en gramos/centímetros cúbicos (g/cm3). Las mediciones se realizaron dentro de una hora después del prensado de la muestra usando ASTM D792, Método B.

Turbidez en masa

La turbidez en masa se midió de acuerdo con ASTM D1003 usando el sistema BYK Gardner Haze-gard.

Brillo

El brillo se midió de acuerdo con ASTM D2457 usando un medidor de brillo BYK Gardner Microgloss 45°.

Transparencia

La transparencia se mide usando el sistema BYK Gardner Haze-gard como se especifica en ASTM D 1746.

Resistencia al desgarro de Elmendorf

La resistencia al desgarro de Elmendorf se mide en la dirección de la máquina (DM) y en la dirección transversal (DT) de acuerdo con ASTM D1922.

Resistencia a la perforación

La resistencia a la perforación se mide en un modelo ZWICK Z010 con el software TestXpertII. El tamaño de la probeta es de 15 cm x 15 cm (6" x 6") y se realizan al menos 5 mediciones para determinar un valor de punción medio. Se utiliza una celda de carga de 1.000 Newton con un portamuestras redondo. La probeta es una muestra circular de 10 cm (4 pulgadas) de diámetro. Los procedimientos de resistencia a la perforación siguen la norma ASTM D5748-95, con la modificación de la sonda descrita en el presente documento. La sonda de punción es una sonda de acero inoxidable pulido con forma de bola de 1,27 cm ( ^ pulgada) de diámetro. No hay longitud de calibre; la sonda está lo más cerca posible de la probeta, pero sin tocarla. La sonda se fija levantando la sonda hasta que toca la muestra. Luego, la sonda se baja gradualmente, hasta que no toca la muestra. Luego, la cruceta se ajusta a cero. Teniendo en cuenta la distancia máxima de recorrido, la distancia sería de 0,25 cm (0,10 pulgadas). La velocidad de la cruceta utilizada es 250 mm/minuto. El espesor se mide en el medio de la probeta. El espesor de la película, la distancia recorrida por la cruceta y la carga máxima se utilizan para determinar la perforación mediante el software. La sonda de punción se limpia después de cada probeta. La fuerza de punción a la rotura es la carga pico máxima a la rotura (en Newtons) y la energía de punción es el área bajo la curva de la curva de carga/alargamiento (en Julios).

Tasa de transmisión de vapor de agua (WVTR)

Las tasas de transmisión de vapor de agua se determinaron de acuerdo con ASTM F1249.

Módulo de flexión de Frank

Para medir el módulo de flexión de Frank, se mide la fuerza requerida para doblar la película alrededor de un instrumento en particular. El ensayo es análogo al ensayo de módulo de flexión, que analiza el grado de flexión de acuerdo con el procedimiento de ASTM D790.

Propiedades de tracción

Los valores de resistencia a la tracción, específicamente, la energía de tracción y la última e se midieron en la dirección de la máquina (DM) y en la dirección transversal utilizando un dispositivo INSTRON UTM de acuerdo con ASTM D882. Resultará evidente en combinación con las reivindicaciones y dibujos que el uso del singular también incluye la posibilidad del plural. Por ejemplo, la referencia a una capa de barrera frente al aceite también incluye implícitamente una referencia a al menos una capa de barrera frente al aceite.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Una estructura laminada, que comprende:

una película sellante que comprende un polímero a base de etileno;

una película de impresión laminada a la película sellante, la película de impresión que comprende al menos 3 capas y que tiene un espesor total de 15 a 30 pm, en donde la película de impresión comprende una capa intermedia, una capa interna dispuesta entre la película sellante y la capa intermedia, y una capa exterior, en donde la capa intermedia comprende al menos 90% en peso de polietileno de alta densidad (HDPE) que tiene una densidad de 0,950 a 0,965 g/cm3 y un índice de fluidez en masa fundida (I²) de 0,1 a 20 g/10 min, en donde la densidad se mide de acuerdo con ASTM D792, Método B y el I²se mide de acuerdo con ASTM D1238 a 190 °C y 2,16 kg de carga;

la capa interior comprende polietileno lineal de baja densidad (LLDPE) que tiene una densidad de 0,925 a 0,965 g/cm3 y un índice de fluidez en masa fundida (I²) de 0,1 a 20 g/10 min; y

la capa exterior comprende polietileno lineal de baja densidad (LLDPE) que tiene una densidad de 0,925 a 0,965 g/cm3 y un índice de fluidez en masa fundida (I²) de 0,1 a 20 g/10 min;

en donde la estructura laminada presenta un valor de brillo de al menos el 40%, en donde el brillo se mide a 45° de acuerdo con ASTM D2457.

2. La estructura laminada de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la capa intermedia de la película de impresión comprende 100% en peso de HDPE.

3. La estructura laminada de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en donde la densidad de la capa intermedia de la película de impresión es de 0,960 a 0,965 g/cm3 y el índice de fluidez en masa fundida (I²) es de 0,5 a 1,0 g/10 min.

4. La estructura laminada de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en donde la capa interior, la capa exterior o ambas películas de impresión comprenden además polietileno de baja densidad (LDPE) que tiene una MWD de 3 a 10 y un índice de fluidez en masa fundida (I²) de 0,5 a 5 g/10 min, en donde la MWD se define como Mw/Mn, en donde Mw es el peso molecular medio ponderado y Mn es el peso molecular medio numérico.

5. La estructura laminada de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en donde la capa interior, la capa exterior o ambas películas de impresión comprenden al menos 50% en peso de LLDPE.

6. La estructura laminada de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en donde la densidad del LLDPE en la capa interior, la capa exterior o ambas películas de impresión es de 0,930 a 0,940 g/cm3 y el índice de fluidez en masa fundida (I²) es de 0,5 a 1,5 g/10 min.

7. La estructura laminada de acuerdo con la reivindicación 4, en donde la capa interior, la capa exterior o ambas películas de impresión incluyen del 60 al 95% en peso de LLDPE y del 5 al 40% en peso de LDPE.

8. La estructura laminada de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en donde el polímero a base de etileno de la película sellante es un interpolímero de etileno-a-olefina, en donde la a-olefina comprende uno o más olefinas C³-C¹².

9. La estructura laminada de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en donde el polímero a base de etileno de la película sellante es un interpolímero de etileno-a-olefina que tiene una densidad de 0,900 a 0,925 g/cm3 y un índice de fluidez en masa fundida (I²) de 0,1 a 20 g/10 min.

10. La estructura laminada de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en donde la película sellante comprende un plastómero de poliolefina, LDPE o ambos.

11. La estructura laminada de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en donde la película de impresión, la película sellante o ambas son cada una, independientemente, película soplada o película colada.

12. La estructura laminada de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en donde el espesor total de la película de impresión es inferior a 25 pm.

13. La estructura laminada de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en donde la película de impresión define una relación por espesor de capa de 1:3:1 para la capa interna, la capa intermedia y la capa externa, respectivamente.

14. Un artículo que comprende la estructura laminada de acuerdo con cualquier reivindicación anterior.

15. El artículo de acuerdo con la reivindicación 14, en donde el artículo es un material de envasado flexible.