MX2007009484A - Pelicula poliolefinica metalizada con propiedades de alta barrera a la humedad y transmision de oxigeno, propiedad de sello y propiedad de resistencia a la fractura al laminar con otra pelicula polimerica o no polimerica. - Google Patents

Abstract

La presente innovación se refiere a una delgada película poliolefinica biorentada metalizada de entre 10 y 50 micras de espesor y cast metalizada de entre 15 y 100 micras de espesor, con características de alta barrera a la transmisión de vapor de agua, menor a 0.2 g/m2/día y transmisión de oxígeno menor a 20 CC/m2/día, que puede poseer propiedad de sellado hermético superior a 3 Nw, con temperatura de inicio de sello de 70º C y/o sellado convencional con temperatura de inicio de sello de mas de 104º C con propiedades de adherencia a papel con alguna otra película polimérica por adhesivo o laminación por extrusión, caracterizada por resistir temperaturas superiores a 300º C y capaz de resistir la fractura o fisura de metal, para ser usada en empaque de alimentos u otros productos que por sus características sea necesario protegerlos de la humedad y oxígeno.

Description

* PELÍCULA POLIOLEFINICA METALIZADA CON PROPIEDADES DE ALTA BARRERA A LA HUMEDAD Y TRANSMISION DE OXIGENO, PROPIEDAD DE SELLO Y PROPIEDAD DE RESISTENCIA A LA FRACTURA AL LAMINAR CON OTRA PELICULA POLIMERICA.

EXTRACTO: La presente innovación se refiere a una delgada película poliolefinica biorentada metalizada de entre 10 y 50 mieras de espesor y cast metalizada de entre 15 y 100 mieras de espesor, con características de alta barrera a la transmisión de vapor de agua, menor a 0.2 g/m2/día y transmisión de oxigeno menor a 20 CC/m2/día, que puede poseer propiedad de sellado hermético superior a 3 Nw, con temperatura de inicio de sello de 70° C y/o sellado convencional con temperatura de inicio de sello de mas de 104° C con propiedades de adherencia a papel o con alguna otra película polimérica por adhesivo o laminación por extrusión, caracterizada por resistir temperaturas superiores a 300° C y capaz de resistir la fractura o fisura del metal, para ser usada en empaque de alimentos u otros productos que por sus características sea necesario protegerlos de la humedad y oxigeno .

A. La presente innovación se refiere a una capa central de homopplímero de polipropileno de alta cristalinidad (HCPP) o copolimero modificado de polipropileno-etileno de alta cristalinidad (HCPP-RCP) u homopolímero de polipropileno puro (HPP) con o sin adición de resina de politerpeno o rosín de politerpeno. B. Una delgada capa externa de copolimero de polipropileno - etileno o buteno aleatorio (EP RCP) o terpolimero de polipropileno - etileno - buteno aleatorio o polietileno de alta densidad de mediano peso molecular (HDPE) como capa superficial para ser metalizada por un lado de (A). C. Una delgada capa de copolimero de polipropileno-etileno aleatorio o también preferiblemente un terpolimero de polipropileno-etileno-buteno (EBP RTP) o cualquier terpolimero termoplástico por el lado opuesto de (B) para darle propiedad de sello. D. Una capa de metal ya sea por deposición o laminación, depositada en la superficie expuesta (B).

Esta estructura tiene una barrera mejorada menor o igual a 0.20 g/m2/día para la transmisión de vapor de agua y de 20 CC/m2/día o menor para el oxigeno, propiedad de hermeticidad cuando es sellado al calor superior a 2 Nw/ 5 mm lo cual es apropiado para las diferentes maquinas de empaque existentes en el mercado. En la estructura final, una de las capas expuestas, es metalizada vía deposición al vacío y/o laminación, con una transmisión de luz de 0 a 0.5 %. Esta misma capa se puede imprimir, laminar contra si Pagina 2 misma, papel o alguna otra película polimérica y/o laminación por extrusión caracterizado por resistir temperaturas superiores a 300° C y resista la fractura o fisura del metal. En la estructura final, la capa opuesta a la metalizada, es de material poliolefinico de sello de entre 70° C hasta 150° C dependiendo del material poliolefinico usado. ANTECEDENTES DE LA MEJORA. Esta innovación de producto relaciona una película delgada de entre 10 y 50 mieras en proceso biorientado y de entre 15 y 100 mieras en proceso cast, con estructura multicapas la cual puede ser metalizada y/o laminada a otras estructuras o así misma. La estructura de la presente innovación es principalmente empleada como una película para empaque flexible usada en laminación con papel o con alguna otra película polimérica, utilizada en el empaque de productos o en la formación de bolsa o contenedores tipo saco que pueden contener varios productos ya sean alimenticios o no alimenticios. Es necesario que la estructura de esta película usada para este propósito sea tan resistente como sea posible a la transmisión de humedad hasta un máximo de 0.2 g/m2/día y transmisión de oxigeno menor a 20 CC/m2/día, para proteger del aire, al sabor nocivo o al deterioro del sabor, también es necesario que tenga como característica un amplio rango de sello de entre 70° C hasta 150° C dependiendo del material poliolefinico usado. En la estructura final, una de las capas expuestas, es metalizada vía deposición al vacío y/o laminación, con una transmisión de luz de 0 a 0.5 % al menos por una cara con el objeto de promover la resistencia al deterioro del producto por acción de la luz-ultravioleta, o del oxigeno. Esta misma cara metalizada tiene propiedades de adherencia a otro sustrato por adhesivo o laminación por extrusión caracterizada por resistir temperaturas superiores a 300° C y que resista la fractura o fisura del metal. La capa opuesta al metalizado es propia en el manejo del producto envasado para lograr excelente hermeticidad, Ninguna película de material polimérico satisface por si mismo las características de éstos requerimientos.

SE DECLARAN DOS ANEXOS (anexo 1 y 2) DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA MEJORA.

En concordancia con la presente innovación una película biorentada o cast de estructura multicapa que comprende: A. La presente innovación se refiere a una capa central de homopolímero de polipropileno de alta cristalinidad (HCPP) o copolimero modificado de polipropileno de alta cristalinidad-etileno (HCPP-RCP) u homopolímero de polipropileno puro (HPP) con o sin adición de resina de politerpeno o rosín de politerpeno. B. Una delgada capa externa de copolimero de polipropileno - etileno o buteno aleatorio (EP RCP) o terpolimero de polipropileno - etileno - buteno aleatorio o Pagina 3 polietileno de alta densidad de mediano peso molecular (HDPE) como capa superficial para ser metalizada por un lado de (A). C. Una delgada capa de copolimero de polipropileno-etileno aleatorio o también preferiblemente un terpolimero de polipropileno-etileno-buteno (EBP RTP) o cualquier terpolimero termoplástico por el lado opuesto de (B) para darle propiedad de sello. D. Una capa de metal ya sea por deposición o laminación, depositada en la superficie expuesta (B).

En la estructura multicapas que ha sido escogida, el copolimero de polipropileno-etileno aleatorio ó polietileno de alta densidad (B) es para ser metalizado. Esto se refiere a que sea laminada a la capa metalizada por papel u otra película polimérica por adhesión o laminación con el objeto de darle barrera (preservación de la barrera) y algunas otras propiedades de la estructural esto se refiere mas que al papel o película polimérica ya sea laminada a la capa metalizada tanto como para darle el espesor adicional, rigidez resistencia a la punción. En la estructura multicapas que ha sido escogida, el homopolímero de polipropileno puro, el homopolímero de polipropileno de alta cristalinidad o el copolimero de polipropileno-etileno de alta cristalinidad con adición o no de resina de politerpeno o rosín de politerpeno es para darle propiedades-de barrera (preservación de la barrera) y algunas otras propiedades de la estructura. En la estructura multicapas que ha sido escogida, el copolimero de etileno aleatorio y/o el terpolimero de polipropileno etileno-butileno (EBP RTP), es para darle la características de sello con temperatura de inicio de sello 104° C y/o amplio rango de sello con temperatura de inicio de sello menor a 70° C y excelente hermeticidad cuando ésta superficie es sellada contra si misma u otro substrato con propiedad de sello superior a 2 Nw/15mm.

DESCRIPCIÓN DE LAS INCORPORACIONES PREFERIDAS Y EJEMPLOS.

En la formación de la estructura multicapas de la presente mejora, se ha empleado un núcleo o capa central de un homopolímero de polipropileno de alta cristalinidad o copolimero de polipropileno de alta cristalinidad, aunque un homopolímero de polipropileno puro también puede ser usado, todos con o sin adición de resina de politerpeno o rosín de politerpeno. El polipropileno mezclado con Politerpeno se puede hacer adicionando físicamente el politerpeno puro o bien en forma de masterbatch. Por referencia un polipropileno modificado con Politerpeno es preferido y comúnmente referido como una resina a ser usada como un modificador de poliolefinas. El politerpeno puede utilizarse de forma pura o ser adicionado mediante un vehículo de resina de polipropileno ya sea homopolímero, copolimero de PP etileno o terpolimero de PP Etileno- butileno o bien cualquier resina que sea compatible y miscible con el polipropileno empleado el cual puede tener dentro de los Pagina 4 limites un rango de contenido de etileno de 0.5 a 79 % en peso de Politerpeno. Adicionalmente este material puede ser obtenido de Exxon- Mobil, Arakawa Chemicals, Schulman, Constab, etc. por citar solo algunos o una subsidiaria en cualquier parte del mundo. Uno de los materiales de Exxon probados, descritos en está patente, contiene 50 % en peso de politerpeno y es comúnmente referenciado como PA 609 A en América. Otra fuente de Politerpeno es Arakawa Chemical. El politerpeno es convencionalmente preparada por polimerización del d-limonine, o polimerizado de beta-pinene y/o polimerización sintética de d-limonine y beta-pinene. Se ha escogido como capa externa a ser metalizada un copolimero de polipropileno aleatorio (EP RCP) o polietileno de alta densidad (HDPE) por su inherente habilidad, una vez tratado, para recibir el metalizado y promover la barrera al oxigeno y al vapor de agua; además de su rigidez y costo. También puede ser usado un copolimero de polipropileno aleatorio o bien terpolimeros o una mezcla de dos o más de los materiales mencionados puede en un momento dado ser adecuado. La elección se hará dependiendo del uso final deseado y del costo. Por ejemplo, puede usarse un homopolímero que es de menor costo que el copolimero y éstos homopolímeros podrían mejorar las propiedades ópticas, durabilidad al clima frío, rigidez, etc. Este material será unido al núcleo central por medio de sistemas de coextrusión que son ampliamente conocidos. Otra forma de unión es, por medio de laminación o recubrimiento en línea ya sea transversal o después de entrar al proceso de estirado ya sea longitudinal o transversal. Las capas externas podrán ser o no ser entre sí, del mismo material, la capa a ser metalizada, impresa o laminada podrá ser de copolimero de polipropileno aleatorio (EP RCP) o polietileno de alta densidad (HDPE) u otra poliolefina pura o modificada. La capa externa opuesta a la anterior puede ser hecha con terpolimero de polipropileno etileno-butileno (EBP RTP), el cual es necesario para obtener el amplio rango de sello y por consiguiente hermeticidad propia de ésta estructura, aunque si no se requiere el amplio rango de sello, pueden utilizarse copolimeros random o en bloque o cualquier otra capa de sello. Para propósitos de definición, una película orientada significa que ésta fue hecha y comercializada como: mono o baxialmente orientada. Por procesos de estiramiento simultaneo o secuencial, ya sea por medio de horno de calentamiento o en proceso globo.

En la capa central de resina se usa el copolimero de polipropileno de alta cristalinidad obtenido de Indelpro o Basell bajo la marca Valtec XH 1760 o el que proporciona Exxon Mobil bajo la marca comercial de Exxon PP 47 2E1 o algún otro de los disponibles en el mercado de 3.0 g/10min de valor nominal de índice de fluidez. Para la capa expuesta puede ser usado el polipropileno copolimero aleatorio o en bloque se puede emplear como un modificador y puede ser obtenida de Basell bajo la marca Clyrell RC 1601 o el polietileno de alta densidad que se obtiene de Exxon Mobil bajo el nombre comercial de Exxon HD 7925.30. También puede ser usado el polietileno de alta densidad de Equistar bajo la marca comercial Alathon M j?060. Materiales similares pueden ser obtenidos de muchas otras fuentes comerciales.

Pagina 5 La resina de las capas expuestas empleadas aquí durante la coextrusión puede ser un copolimero de polipropileno etileno aleatorio (EP RCP), un copolimero de polipropileno butileno aleatorio (BP RCP) o bien un terpolimero de polipropileno etileno-butileno (EBP RTP) las cuales podrán usarse para ser metalizados, impresos, laminados o ser usada simplemente como capa de sello. La capa expuesta sellable al calor puede ser terpolimero de polipropileno etileno-butileno que se obtiene de Basel bajo la marca comercial de Adsyl 5C 30 F o un copolimero random suministrada por TOTAL Petrochemicals bajo la marca comercial de Fina 8473 con 4.0 de valor nominal de índice de fluidez o también el Fina 8573 con 6.8 de valor nominal de índice de fluidez. Materiales similares pueden ser obtenidos de muchas otras fuentes comerciales de polipropileno, incluso se puede utilizar copolimero de polipropileno en bajas o altas concentraciones del comonomero de etileno o buteno. Estas capas podrán o no ser del mismo material entre si. La superficie a ser usada para impresión, laminación o ambas, puede ser tratada por los métodos ya conocidos en la industria de las películas para empaque flexible obteniendo una superficie que exceda las 38 dinas/cm. de tensión superficial. Como se vera en los siguientes ejemplos específicos, el primer tipo de estructura multicapas dentro del alcance de la presente mejora se forma coextruyendo una estructura de tres capas la cual incluye un núcleo de PP modificado con polietileno y capas externas de propileno-etileno y propileno-etileno-buteno Los siguientes ejemplos emplean una estructura de 3 capas, aunque es lógico suponer que se puede utilizar tecnología de 5 o más capas para llegar al mismo resultado. También ilustran la metalización directamente en una de las capas externas y en la capa opuesta una superficie con características de amplio rango de sello y excelente hermeticidad, etc., usando una resina de terpolimero de polipropileno etileno-buteno random (EBP RTP). La metalización es llevada a cabo por proceso convencional de deposición al vacío con o sin aplicación de Plasma. Mientras que el aluminio es ilustrado como el metal preferido por su fácil obtención y costo, es entendido que otros metales como por ejemplo el zinc, oro, plata, etc. son igualmente capaces de ser depositados comercialmente por deposición al vacío, uno podría también laminar otra película metalizada a la superficie de la capa externa. Se entiende que papel u otra película de poliolefina tal como: polietileno de baja densidad, polietileno lineal de baja densidad, polietileno de media densidad y polietileno alta densidad, polibuteno, polimetil penteno (TPX), copolimeros olefinicos, poliamidas, policarbonatos, poliéster, poliacrilonitrilo, etc. pueden también ser empleados. Existen razones para creer que esta innovación puede ser construida, sustituyendo cualquiera de los polipropilenos por Polietileno modificado con politerpeno.

Pagina 6 Es más que razonable esperar que deslizantes, antibloqueantes, antiestáticos, rellenos, colorantes etc. pueden ser formulados dentro de los ejemplos por expertos en el arte, sin cambio del alcance de ésta invención.

EJEMPLO 1 Se refiere a una película de tres capas (ver diagrama # 1 ), obtenida en proceso biorentado secuencial, tenter frame, teniendo aproximadamente un espesor final de 17 micrones (0.7 milésima de pulgada), que fue preparada por coextrusión de una capa como núcleo primario (A) de polipropileno de alta cristalinidad-etileno (Moplen XH 1760) y politerpeno comúnmente referenciado como Exxon PA 609 A. Una de las capas externas (B) fue hecha con copolimero de polipropileno modificado con etileno (Clyrell RC-1601 ) para ser metalizada. La capa externa opuesta (C) fue hecha con otro terpolimero de polipropileno etileno-buteno (Adsyl 5C 30F), con adición de antibloqueantes y deslizantes, funcionando como material sellable al calor de rango convencional de sello de 106° C. La película fue templada con calor. Subsecuentemente en una unidad separada de metalización, el aluminio fue depositado sobre la capa externa de copolimero modificado de polipropileno de alta cristalinidad-etileno con aplicación de plasma. La calidad en la adhesión del metal fue probada por el estándar industrial por prueba de levantamiento del metal después de aplicar cinta Scotch 610 de 3M Corporation. (Anexo 1 ) La tabla #1 muestra la referencia entre los requerimientos de una película de alta barrera y los resultados obtenidos por esta invención.

Ejemplo 2 El ejemplo # 2 es una repetición del ejemplo # 1 , excepto que ahora se hace en un espesor aproximado de 18 mieras, en una estructura de 3 capas (ver anexo 2), en las cuales se usa como capa central el copolimero de polipropileno de alta cristalinidad (HCPP RCP, Exxon PP 4712E1 ) y politerpeno comúnmente referenciado como Exxon PA 609 A (A) y en la capa expuesta (B) el polietileno de alta densidad (HDPE, Exxon HD 7925.30) para ser metalizada. Y en la cara opuesta (C) un terpolimero de polipropileno etileno-butileno (EBP RTP, Adsyl 5C 30F), con adición de antibloqueantes y deslizante.

Pagina 7 (Anexo 2) CAPA EXTERNA (B) POUETILENO DE ALTA DENSIDAD NUCLEO O CAPAl ' COPOLIMERO DE POLIPROPILENO DE ALTA CRISTALINIDAD .·! CENTRAL (A)| ' ' ' ' ¦ MODIFICADO CON POLITERPENO CAPA EXTERNA (C) TERPOLIMERO DE POLIPROPILENO ETILENO-BUTILENO CON ; ! ADICION. DÉ ANTIBLQQÜEANTES.Y DESLIZA Subsecuentemente, en una unidad separada de metalización, el aluminio fue depositado sobre una capa externa de copolimero random de polipropileno (EP RCP), con adición de tratamiento de plasma. La calidad en la adhesión del metal fue probada por el estándar industrial por prueba de levantamiento del metal después de aplicar película Scotch 610 de 3 M Corporation. Los resultados de las propiedades de la película son mostrados en la tabla 1 como sigue. Tabla # 1 Transmisión de vapor de agua (Water vapor transmisión rate) 100° F y 90 % H.R.). Transmisión de Oxigeno (Oxigen transmisión rate) a 1 atm., 23° C y 0% H.R.).

La tabla # 2 muestra los datos desplegados en la tabla # 1 comparando contra películas comerciales de polipropileno biaxialmente orientado (BOPP).

Tabla # 2 Pagina 8

Claims (1)

1. * PROPIEDADES DE PELICULA METALIZADA Aquí es donde es necesario discutir los resultados de acuerdo a las conclusiones y la dirección de los objetivos. Por ejemplo: En la tabla # 2 se muestran a los ejemplos 1 y 2 como las películas con una barrera más efectiva al oxigeno y al vapor de agua que las películas metalizadas de BOPP que se encuentran en el mercado. Aunque la presente mejora ha sido descrita con las incorporaciones preferidas, se entiende que las modificaciones y variaciones, como por ejemplo una estructura de 5 capas, pueden ser dirigidas en forma conjunta sin salirse del espíritu y alcance de esta mejora como un experto en el arte entendería fácilmente. Tales variaciones son consideradas a estar dentro de los límites y alcance de las reivindicaciones anexas. REIVINDICACIONES Se declaran reivindicaciones sobre: I) Película poliolefinica entre 10 y 100 mieras de espesor la presente innovación se refiere a una película poliolefinica biorientada o monorientada cast, metalizadas caracterizadas por tener alta barrera a la transmisión de vapor de agua menor o igual a 0.2 gr./m2/día y transmisión de oxigeno menor o igual a 20 cc/m2/día, una película caracterizada por la hermeticidad cuando es sellada contra si misma u otra película poliolefinica mayor a 2 Nw/15mm en un rango de sello entre 70° hasta 150° C para ser usada en empaque de alimentos u otros productos que por sus características sea necesario protegerlos de la humedad y el oxigeno, en la estructura final, una de las capas expuestas, es metalizada vía deposición al vacío y/o laminación, con una transmisión de luz de 0 a 0.5 % al menos por una cara con el objeto de promover la resistencia en el manejo del producto envasado y lograr excelente hermeticidad, con excelentes propiedades de adherencia a otro sustrato por adhesivo o laminación por extrusión caracterizado por resistir temperaturas superiores a 300° C y resista la fractura o fisura del metal. Pagina 9 Una película de estructura multicapas que comprende: A. Una capa central de polipropileno de alta cristalinidad (HCPP) o copolimero de polipropileno-etileno de alta cristalinidad (A) con o sin adición de resina de politerpeno o rosín de politerpeno. B. Una delgada capa de copolimero de polipropileno aleatorio (RCP) o polietileno de alta densidad (HDPE) por un lado de (A). C. Una delgada capa de copolimero de polipropileno-etileno aleatorio o también preferiblemente un terpolimero de polipropileno-etileno-buteno (EBP RTP) o cualquier terpolimero termoplástico por el lado opuesto de (B). D. Capa de amplio rango de sello hermético por el lado opuesto a (B). E. Una capa de metal ya sea por metalización al vació o laminación, depositada en la superficie expuesta (B). 1. Se dice de una estructura que tiene excepcional desarrollo de barrera tanto a la humedad como al oxigeno. 2. La estructura mencionada en la declaración reivindicada 1 con sellado hermético que puede ser de amplio rango de sello o convencional 3. La estructura mencionada en la reivindicatoría 1 donde la capa metalizada es aluminio. 4. La estructura mencionada en la declaración reivindicatoría donde una película polimérica es laminada a la capa metalizada, dicha película polimérica añade más espesor, adicionándole: rigidez y resistencia a la punción y mejora en las propiedades de barrera a dicha estructura. 5. La estructura mencionada en la declaración reivindicatoría 1 donde un papel puede ser laminado a la capa metalizada, dicho papel le añade espesor dándole, rigidez y resistencia a la punción a dicha estructura. A) Una capa central de polipropileno de alta cristalinidad (HCPP) o copolimero de polipropileno de alta cristalinidad-etileno (A) con o sin adición de resina de politerpeno o rosín de politerpeno o mezclas de todos ellos. B) Una delgada capa de copolimero de polipropileno aleatorio (RCP) o polietileno de alta densidad (HDPE) por un lado de (A). C) Una delgada capa de copolimero de polipropileno-etileno aleatorio o también preferiblemente un terpolimero de polipropileno-etileno-buteno (EBP RTP) o cualquier terpolimero termoplástico por el lado opuesto de (B). D) Capa de amplio rango de sello hermético por el lado opuesto a (B). E) Una capa de metal depositada por metalización o laminación en la superficie expuesta de (B). Pagina 10