ES2948942T3 - Procedimiento para fabricar estructuras termoplásticas moldeadas y estructura de películas - Google Patents

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Abstract

El método implica formar una disposición de lámina (4) mediante la conexión de láminas de base y cubierta de plástico fabricadas a través de un recubrimiento por extrusión, laminación por extrusión o coextrusión mediante el uso de un rodillo de presión. Las capas de láminas de las láminas de plástico están unidas entre sí de forma fija durante una deformación termoplástica, presentando las láminas un grado de brillo diferente en los lados superiores. La deformación plástica se realiza mediante embutición profunda con una presión de moldeo entre 5 y 6 bar o con una presión baja entre 0 y 1 bar. También se incluye una reivindicación independiente para una disposición de lámina para uso en un método para fabricar una disposición formada termoplásticamente. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Procedimiento para fabricar estructuras termoplásticas moldeadas y estructura de películas
La invención se refiere a un procedimiento para fabricar estructuras formadas de modo termoplástico a partir de películas plásticas.
Cuando se fabrican estructuras moldeadas de modo termoplástico, a menudo se utilizan películas de plástico multicapa y/o impresas, que luego se someten a embutición.
El problema aquí, sin embargo, es que se generan residuos durante la embutición. La lámina utilizada siempre debe ser más grande para garantizar un resultado de embutición bueno y estable. El borde restante se elimina mediante punzonado o corte. Dado que estos bordes contienen varios materiales y/o incluso tintas de impresión, el reciclaje solo es posible de forma muy limitada.
Además, existe el problema considerable de que todas las tintas de impresión conocidas que se pueden utilizar, sobre todo en el sector alimentario, tienden a desprenderse por frotamiento, en particular durante el termoformado, de modo que pueden asentarse en el interior del embalaje que se hace posteriormente y, por lo tanto, pueden entrar en el alimento. Esto no está permitido, particularmente en el caso de revestimientos con un contenido de metal, particularmente porque estos se desprenden por frotamiento aún más fácilmente.
Además, en el pasado los adhesivos de laminación y/o promotores de adherencia, con frecuencia problemáticos, se usaban para unir las estructuras de láminas. Sin embargo, estos son particularmente problemáticos con respecto a los costes y a la carga de trabajo y también con respecto a la seguridad alimentaria y la separabilidad.
También se han hecho intentos en el pasado para reemplazar capas de película individuales con capas de sellado, es decir, capas que consisten en un material de sellado, y así prescindir de adhesivos de laminación y promotores de adhesión. Sin embargo, esto implica una restricción considerable en la elección del material, lo que no es deseable.
La publicación DE 102005 062 352 A1 se refiere a un procedimiento para fabricar un laminado moldeado con una estructura multicapa y forma tridimensional, que es particularmente adecuado para la producción de muebles, elementos decorativos, canales de cavidades, accesorios para automóviles y similares, en donde, al menos esencialmente, una pieza de material en forma de placa, con una estructura multicapa, se moldea en el laminado moldeado en particular mediante termoformado, en cuyo caso la pieza de material presenta al menos un soporte deformable, en particular termo-moldeable, y al menos un material plano, en particular textil, asignado al soporte. El material plano se lamina sobre el soporte durante la deformación de la pieza de material de tal manera que el soporte y el material plano se desplazan uno encima del otro y/o uno contra el otro durante el procedimiento de deformación y, después del final del procedimiento de deformación resulta el laminado de la pieza moldeada, en el cual el material plano y el soporte se unen entre sí de modo que no puedan desplazarse.
La publicación US5366791A divulga la fabricación de una estructura de material plástico cuyo núcleo es rígido. Las películas de cubierta se laminan sobre el núcleo rígido utilizando adhesivos de laminación.
El objetivo de la invención es proponer un procedimiento que hace posible combinar estructuras de láminas y seleccionar impresiones según sea necesario. En tal caso debe asegurarse de que las tintas de impresión, revestimientos y/o metalizaciones no se desprendan por frotación y no entren en los alimentos. Además, es deseable que los residuos resultantes se puedan aprovechar de nuevo si son de un solo origen.
Según la invención, este objetivo se consigue mediante las características de la reivindicación 1.
Esto permite poner en contacto las capas de película poco antes de la deformación termoplástica.
Se ha demostrado que es muy ventajoso que se proporcione una impresión en la estructura de películas y/o entre las capas de películas.
La impresión aplicada entre las capas de la película no está expuesta a la abrasión. Adicionalmente, sin embargo, se puede proporcionar una impresión en la superficie.
Otra configuración muy ventajosa también está presente cuando la impresión se aplica antes del ensamblaje de la estructura de películas y/o antes de la deformación termoplástica y/o la impresión externa también se aplica después de la deformación.
De esta manera, la impresión se puede aplicar muy rápidamente y directamente antes de la deformación termoplástica, que sin embargo está protegida. También es posible la aplicación de metalización o similar.
También es muy ventajoso que las capas de película se pongan en contacto adhesivo entre sí.
Al juntarse, las capas de la película no están firmemente conectadas entre sí, sino que solo tienen una baja adherencia una sobre otra. Más bien, el aire que se encuentra entre las capas de película se elimina cuando se juntan las capas terminadas de película. Sin embargo, también se puede realizar un recubrimiento por extrusión o una laminación por extrusión de manera que no deba usarse promotores de adhesión o adhesivos de laminación no deseados en el caso de materiales que son poco compatibles de por sí. También es concebible que las capas de película también puedan volver a separarse unas de otras con poco esfuerzo. Sólo mediante la conformación termoplástica se unen las capas entre sí de tal manera que se adhieran bien una a la otra y no se desprendan unas de otras. Los residuos separados del material de embutición se pueden volver a separar muy fácilmente unos de otros y se pueden reciclar por separado. Según la invención se ha demostrado que es extremadamente ventajoso que las capas de lámina estén firmemente conectadas entre sí durante la deformación termoplástica.
Las capas de película se unen y se genera una adherencia suficiente como resultado de la compresión y el estiramiento que se genera al menos parcialmente durante la deformación termoplástica. Hasta el momento, no ha sido posible asegurar una adhesión adecuada, precisamente en áreas impresas. Sin embargo, el procedimiento según la invención también logra una buena adherencia en estas áreas. Dependiendo de la tinta de impresión o de la pintura se consigue una adherencia variable. La variación puede tener lugar, por ejemplo, mediante una pigmentación graduada de la tinta de imprenta. Cuando se deforma la estructura de películas, también pueden aparecer microfisuras en la impresión o en la pintura, a través de las cuales las capas de láminas pueden volver a entrar en contacto directo, como resultado de lo cual se puede mejorar aún más la adherencia. Estas microfisuras no molestan visualmente.
Según la invención, también es muy ventajoso que la deformación termoplástica se lleve a cabo como un procedimiento de embutición.
Los procedimientos de embutición son muy comunes, por lo que aquí no es necesario ningún nuevo desarrollo en el lado de la máquina.
Otra configuración muy ventajosa de la invención también se presenta cuando al menos algunas de las capas de la película están hechas de una poliolefina, en particular un polietileno, polipropileno y/o poliestireno, PET, APET, PVC, PLA o algún otro plástico a base de materias primas biodegradables y/o renovables y sus mezclas.
Se han obtenido muy buenos resultados con todos estos materiales. El PP en particular, en una amplia variedad de mezclas, es una materia prima común para el embalaje de alimentos.
Se ha demostrado que es extremadamente ventajoso si la deformación termoplástica del PP se lleva a cabo entre 140 y 165 °C.
En este rango de temperatura se observa por un lado una buena deformabilidad y por otro lado se logra una muy buena adherencia de las capas de láminas entre sí, que es equivalente a la de las capas de láminas unidas con promotores de adherencia o adhesivos de laminación. Debido al diferente comportamiento de fusión, las temperaturas para otros materiales deben seleccionarse ajustadas de manera correspondiente.
También es muy ventajoso que la deformación se realice a una presión de 0 a 15 bares, preferentemente entre 0 y 10 bares, de manera particularmente ventajosa de 3 a 8 bares, preferentemente de 5 a 6 bares o a una presión negativa entre 0 y 1 bar.
También es muy ventajoso que el tiempo de deformación sea de 0,5 a 5 segundos, preferiblemente de 1,5 a 5 segundos para polipropileno, y un tiempo de enfriamiento de 0,2 a 1,5 segundos, preferiblemente de 0,5 a 1,5 segundos para polipropileno, que están incluidos en el tiempo de deformación.
Cumpliendo los parámetros del procedimiento mencionados se logra una muy buena unión de las capas de la película, que también se requiere, por ejemplo, al formar tazas, tazones o tapas.
La invención se define adicionalmente en la reivindicación 7.
Esto protege la impresión, la pintura, la aplicación de pintura y/o una metalización y evita que sus componentes puedan depositarse en otros lugares y/o puedan entrar directamente en el alimento envasado.
Es muy ventajoso si se proporciona entre 0 y 100 % de homopolímero de PP, preferiblemente entre 45 y 55 % o entre 75 y 85 % de homopolímero de PP, preferiblemente 50 % u 80 % de homopolímero de PP.
Se lograron muy buenos resultados con fracciones de homopolímero de PP
Es muy ventajoso si al homopolímero de PP se le añade una fracción más de copolímero de PP, que se puede agregar hasta la fracción que falta para el 100 %. Según otra configuración de la invención, también es muy ventajoso si al menos a una parte de las capas de película se añaden agentes antiestáticos, productos de relleno, agentes de nucleación, aditivos que evitan formación de bloques, lubricantes, coadyuvantes de procesamiento, pigmentos de color, incluso en forma de mezcla concentrada de color.
Esto hace posible crear objetos que son fáciles de procesar y que también pueden tener propiedades ópticas particulares. Es concebible, por ejemplo, que la impresión esté dispuesta debajo de una película superficial transparente o también parcialmente opaca, lechosa o de color transparente, que está dispuesta sobre una capa de película inferior opaca. También es concebible que se pueda disponer una impresión adicional en el otro lado de la capa de película inferior, que a su vez se puede cubrir con una película de cubierta. La película superior, la película de cubierta o incluso la película inferior se pueden diseñar como una capa de barrera.
Además, según un desarrollo avanzado de la invención, también es muy ventajoso si al menos una parte de las propias capas de película consisten en un material coextrudido.
También es muy ventajoso si entre las capas de película se proporciona una capa de bajo punto de fusión, una laca termosellante o similar.
Esto significa que las láminas prefabricadas también se pueden unir adhiriéndose fácilmente entre sí de forma segura, por ejemplo, a través de rodillos de control de temperatura. La conexión final vuelve a efectuarse al deformarse. También existe otra configuración muy ventajosa cuando al menos una vista exterior de la estructura está configurada de modo al menos parcialmente transparente.
Esto asegura una muy buena legibilidad.
La invención se ilustra a continuación mediante un ejemplo de realización.
En este:
La Figura 1 muestra la formación de una estructura de películas para embutición,
La Figura 2 muestra la embutición de la estructura de la película para obtener una tapa y la eliminación del exceso de material, y
La Figura 3 muestra la separación del material separado para su reciclaje.
En la figura 1, con 1 se designa una película base hecha de polipropileno. Esta película de base 1 se pone en contacto con una película de cubierta 2 que está terminada y que está provista de una impresión 3 en el lado enfrentado a la película de base 1. Las dos películas 1 y 2 están unidas entre sí por un rodillo de compresión de manera que se adhieren entre sí mediante la eliminación, al menos en gran parte, del aire contenido entre las películas 1 y 2. Sin embargo, la adherencia de las dos películas 1 y 2 entre sí es baja. Se forma una estructura de películas 4, que luego se alimenta a un dispositivo de embutición 5, que a partir de la estructura de películas 4 genera carcasas 6 u otros objetos tridimensionales.
Sin embargo, también es concebible que se imprima una película base 1 o una película de cubierta 2 hecha de una poliolefina y que luego el lado impreso se cubra con una capa de película adicional en el procedimiento de recubrimiento por extrusión o por laminación.
De este modo se genera una impresión recubierta o metalización, que está protegida en particular contra la abrasión por una capa de película.
La película 1 o 2 proporcionada inicialmente puede ser gruesa o delgada y la aplicación del material se puede alinear de manera correspondiente.
La película acabada o incluso el revestimiento extruido también pueden proporcionarse como una capa de barrera y consisten en un material de barrera adecuado contra el oxígeno, el vapor de agua u otras sustancias.
La estructura de películas 4 es más ancha que la tapa 6 que se va a generar, de modo que durante la embutición queda un borde 7 que se separa de la tapa 6 mediante una herramienta de punzonado (no mostrada), instalada en el dispositivo de embutición 5; en el caso de varias tapas 6 embutidas al mismo tiempo, también se generan varios bordes 7 que también se separan con la herramienta de punzonado.
Es concebible que el borde separado 7 se aleje de la tapa 6 y se vuelva a separar automática o manualmente en las películas 1 y 2. Para este propósito es concebible que, después de la separación manual inicial, se proporcionen carretes separados para las dos películas 1 y 2. Luego, los restos de la película 1 se pueden volver a unir a la extrusión de película original.
Al embutir la tapa 6, las capas de película 1 y 2 se unen firmemente entre sí por el procedimiento de deformación, en particular por la presión que se presenta y por el estiramiento. Las presiones de transformación suelen estar en el rango de 3 a 8 bares. Debido a esta alta presión, incluso las protuberancias más pequeñas en las capas de película 1 y 2 y la impresión 3 se utilizan para engancharlas una con otra correctamente. Además, el estiramiento que se presenta durante la embutición da lugar a microfisuras sin perturbación óptica en la impresión 3, a través de las cuales se genera una cohesión entre las capas de película 1 y 2. También es importante que se mantenga una temperatura de entre 140 y 165°C, particularmente en el caso de las capas de película hechas de polipropileno, ya que a estas temperaturas se consigue un ablandamiento de las capas de película que favorece la unión.
Pero también es concebible que la deformación tenga lugar en un procedimiento de vacío o bajo otras presiones. Estos también pueden depender de los materiales a unir y de las tintas de impresión o pinturas utilizadas.
La mayoría de las películas tienen un grado diferente de brillo en sus dos lados superiores. Al unir dos películas en las que el lado con mayor grado de brillo está orientado hacia afuera, el brillo general es muy alto y la transparencia también es muy alta. Los dos lados mates orientados hacia dentro pierden su acabado mate como resultado del prensado durante la deformación.
También son concebibles otras configuraciones con capas de cobertura coloreadas o provistas de una opacidad definida. Los efectos de nácar o similares pueden realizarse fácilmente de esta manera.
También es concebible que se prevea una impresión tanto en el interior como en el exterior de la tapa 6. Uno o ambos pueden estar cubiertos por una capa de cobertura.
Entre las capas de película 1 y 2 no se proporciona ningún promotor de adhesión ni adhesivo de laminación. Más bien, las capas de lámina solo están conectadas físicamente entre sí. Esta conexión ocurre mediante embutición. Para mejorar el ablandamiento en el núcleo de calentamiento más lento de la estructura de películas, se puede proporcionar una capa de bajo punto de fusión o pintura de sellado que puede mejorar la unión de las capas de lámina.
Una impresión o metalización proporcionada, o similar, está efectivamente protegida y no puede contaminar el alimento a embalar.
La conexión mecánica puede no ser tan estable como una conexión creada con un adhesivo de laminación, pero esto es completamente suficiente y también abre la posibilidad de volver a separar unos de otros los materiales utilizados para la carcasa después del uso.
Para la embutición, una buena unión entre las capas 1 y 2 requiere un tiempo de deformación de entre 0,5 y 5 segundos, en el caso de PP preferentemente entre 1,5 y 5 segundos y un tiempo de enfriamiento de entre 0,2 y 1,5 segundos, en el caso de PP entre 0,5 y 1,5 segundos. Para otros materiales, estos tiempos pueden variar, al igual que las temperaturas de deformación y las presiones de deformación a utilizar.
Al prescindir del adhesivo de laminación y del promotor de adherencia, no solo se ahorran costes de material. Más bien, el manejo también se hace considerablemente más fácil.
Por ejemplo, las dos capas de película 1 y 2 se pueden fabricar completamente separadas entre sí. También es concebible el recubrimiento por extrusión en línea o la laminación cuando se imprime una película. La capa de tapa 2 suele ser considerablemente más delgada que la capa base 1. Al juntar las dos capas más tarde, es posible reaccionar con flexibilidad a los cambios de decoración y rótulos. Las capas de película individuales suelen tener un grosor entre 20 y 90 |jm, en el caso de PP entre 50 y 70 jm , pero pueden variar con otros materiales. Es concebible, por ejemplo, que los espesores de capa se reduzcan con materiales más rígidos.
Las capas de tapa 2 más delgadas suelen estar impresas. Precisamente en el caso de plásticos amorfos como APET, la capa base más gruesa también se puede imprimir y luego recubrir por extrusión. Esto previene eficazmente el encogimiento causado por las temperaturas presentes.
Además, también es posible conectar de esta manera las capas de película 1 y 2 que en realidad son incompatibles entre sí. Debido a la conexión física de las capas de película, estos materiales, que en realidad son incompatibles, también se adhieren entre sí sin el uso de procedimientos complejos y promotores de adhesión costosos. Son concebibles estructuras que combinan una capa de película de PE con una capa de película de PP.
La prescindencia de adhesivos de laminación y promotores de adhesión también es muy ventajosa, precisamente en el área de embalaje de alimentos. Por un lado, esto elimina la necesidad de probar la inocuidad necesaria. Por otro lado, también se elimina la probabilidad de que estas sustancias puedan llegar a los alimentos.
Además, el recubrimiento o laminación por extrusión en línea se hace considerablemente más fácil o solamente posible.
El polipropileno, en particular como homopolímero y copolímero en diferentes proporciones de mezcla, ha demostrado ser muy ventajoso para las capas de película. El homopolímero de polipropileno se puede proporcionar, por ejemplo, entre 0 y 100%, y se ha demostrado que es particularmente adecuado entre 45 y 55%, en particular 50% y entre 75 y 85%, en particular 80%. El resto se complementa ventajosamente con copolímero de polipropileno.
El uso de materiales auxiliares es concebible.
Sin embargo, también es concebible que se puedan usar polietileno, PLA o también otros plásticos termoplásticamente deformables, en particular que pueden embutirse, como PS, APET.
Las películas 1 y 2 no deben estirarse para evitar que se encojan cuando se ensambla la estructura de láminas.

Claims (13)

REIVINDICACIONES
1. Procedimiento para fabricar estructuras formadas termoplásticamente a partir de películas de plástico, en el que se forma una estructura de películas (4) que consta de al menos dos capas juntando dos películas terminadas mediante recubrimiento por extrusión, laminación por extrusión, coextrusión sin el uso de promotores de adhesión o adhesivos de laminación convencionales, y las capas de película (1, 2) se conectan entre sí en una deformación termoplástica posterior,
entre las capas de película (1, 2) se proporciona una impresión (3),
las capas de película (1, 2) se ponen en contacto adhesivo entre sí,
las capas de película (1, 2) se conectan firmemente entre sí en la deformación termoplástica,
la deformación termoplástica se lleva a cabo como un procedimiento de embutición,
y los restos separados del material de embutición pueden separarse fácilmente unos de otros y reciclarse por separado.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la impresión (3) se aplica antes del ensamblaje de la estructura de películas (4) y/o antes de la deformación termoplástica y/o incluso después de la deformación se aplica una impresión (3) externa.
3. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque al menos una parte de las capas de película (1,2) están hechas de una poliolefina, en particular un polietileno, polipropileno y/o poliestireno, PET, APET, PVC, PLA u otro plástico a base de materias primas también biodegradables y/o renovables y sus mezclas.
4. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la deformación termoplástica del PP se lleva a cabo entre 140 y 165°C.
5. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la deformación se realiza a una presión de 3 a 15 bares, preferentemente de 3 a 10 bares, de forma particularmente ventajosa de 3 a 8 bares, preferentemente de 5 a 6 bares.
6. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el tiempo de deformación es de 0,5 a 5 segundos, preferiblemente de 1,5 a 5 segundos para polipropileno, y se observa un tiempo de enfriamiento de 0,2 a 1,5 segundos, preferiblemente de 0,5 a 1,5 segundos para polipropileno, que se incluye en el tiempo de deformación.
7. Uso de una estructura de películas (4) en un procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la estructura de películas (4) que consta de al menos dos capas se ensambla sin el uso de promotores de adhesión o adhesivos de laminación convencionales y porque entre las capas se proporciona una impresión, pintura, aplicación de laca y/o metalización.
8. Uso según la reivindicación 7, caracterizado porque se proporciona una capa de polipropileno entre 45 y 100% de homopolímero de PP, preferiblemente entre 45 y 55% o entre 75 y 85% de homopolímero de PP, preferiblemente 50% u 80% de homopolímero de PP.
9. Uso según la reivindicación 8, caracterizado porque al homopolímero de PP se le añade una fracción más de copolímero de PP, que se puede adicionar hasta la fracción faltante para el 100%.
10. Uso según la reivindicación 7, 8 o 9, caracterizado porque al menos a una parte de las capas de película (1, 2) se añaden agentes antiestáticos, materiales de relleno, agentes de nucleación, aditivos que evitan generación de bloques, lubricantes, coadyuvantes de procesamiento, pigmentos de color, también en forma de mezcla maestra concentrada de color.
11. Uso según una de las reivindicaciones 7 a 10, caracterizado porque al menos una parte de las capas de película (1, 2) consisten en un coextrudido de por sí.
12. Uso según una de las reivindicaciones 7 a 11, caracterizado porque entre las capas de película (1,2) se proporciona una capa de bajo punto de fusión, una laca de termosellado.
13. Uso según una de las reivindicaciones 7 a 12, caracterizado porque al menos una vista externa de la estructura es al menos parcialmente transparente.
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