MXPA06015070A - Sustratos basados en celulosa encapsulados con peliculas polimericas y adhesivo. - Google Patents

Abstract

Un sustrato basado en celulosa encapsulado con una pelicula polimerica y un adhesivo aplicado a por lo menos una de las peliculas respectivas; el sustrato basado en celulosa es encapsulado por las peliculas polimericas y las peliculas son selladas alrededor de los bordes perifericos del sustrato basado en celulosa asi como bordes que son definidos por ranuras y cortes.

Description

SUSTRATOS BASADOS EN CELULOSA ENCAPSULADOS CON PELÍCULAS POLIMERICAS Y ADHESIVO CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a sustratos basados en celulosa encapsulados con películas poliméricas.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Contenedores hechos de cartón de fibra se usan ampliamente en muchas industrias. Por ejemplo, contenedores de cartón de fibra se usan para enviar productos que son húmedos o empacados en hielo tales como productos agrícolas frescos o mariscos frescos. Se sabe que cuando dichos contenedores absorben humedad, pierden resistencia. Para reducir al mínimo esta pérdida de resistencia, se requieren contenedores de embarque resistentes a la humedad. Los contenedores resistentes a la humedad usados hasta la fecha han sido preparados comúnmente saturando preformas de contenedor con cera fundida después de doblarse y ensamblarse. Los contenedores saturados con cera no pueden ser reciclados de manera efectiva y generalmente deben ser desechados en un relleno sanitario. Además, las ceras añaden una cantidad significativa de peso a la preforma del contenedor, v.gr., la cera puede agregar hasta 40% en peso a la preforma de contenedor. Otros métodos para impartir resistencia a la humedad a preformas de contenedor han incluido la impregnación con resina sintética resistente al agua o revestir la preforma con un material termoplástico. En el último caso, un punto importante ha sido formar sellos resistentes al agua alrededor de los bordes periféricos de la preforma de contenedor y bordes asociados con ranuras o cortes en la preforma de contenedor. Cuando los sellos a lo largo de estos bordes no son resistentes a la humedad o falla, la humedad puede ser absorbida por la preforma de contenedor con la consecuente pérdida de resistencia. Además, la obtención de una unión consistente y reproducible del material termoplástico a la preforma de contenedor y alrededor de los bordes ha sido un reto. Para enfrentar lo anterior, los inventores de la presente invención han trabajado para desarrollar un sustrato basado en celulosa encapsulado con una película polimérica que es reciclable y de peso más ligero que los contenedores saturados con cera anteriores y no adolece de unión, sellado y conformación de una película al sustrato inconsistente.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Los cultivadores de productos agrícolas frescos, distribuidores de productos agrícolas frescos y minoristas de productos agrícolas frescos encontrarán los sustratos basados en celulosa en la forma de preforma de contenedor encapsuladas de la presente invención deseables por un número de razones, incluyendo su naturaleza reciclable y peso más ligero en comparación con preformas saturadas con cera convencionales. El peso más ligero se traduciría en costos de embarque reducidos. Los fabricantes de preformas de contenedor encontrarán los métodos usados para fabricar los sustratos basados en celulosa encapsulados de la presente invención deseables porque los métodos proveen una forma efectiva para fabricar de manera reproducible preformas de contenedor encapsuladas sin la necesidad de usar cera que inhiba el reciclaje del contenedor. Además, la claridad de gráficos asociados con preformas de contenedor formadas de conformidad con los métodos de la presente invención son superiores a la claridad de gráficos asociados con preformas de contenedor impregnadas con cera. En un aspecto, la presente invención está dirigida a un sustrato basado en celulosa encapsulado con una película polimérica. De conformidad con este aspecto de la invención, el sustrato basado en celulosa encapsulado incluye un sustrato basado en celulosa que tiene una primera superficie, una segunda superficie opuesta a la primera superficie y una periferia de sustrato basado en celulosa. Una primera película resistente a la humedad está ubicada adyacente a la primera superficie del sustrato basado en celulosa y una segunda película polimérica está ubicada adyacente a la segunda superficie del sustrato basado en celulosa. La primera película polimérica se extiende más allá de la periferia del sustrato basado en celulosa como lo hace como lo hace la segunda película polimérica. Porciones de la primera y segunda películas poliméricas que se extiende más allá de la periferia del sustrato basado en celulosa y preferiblemente cualesquiera bordes que definen ranuras y cortes son unidos unos a otros mediante un adhesivo. Los sustratos basado en celulosa encapsulados con película polimérica formados de conformidad con la presente invención pueden ser doblados y asegurados para formar contenedores adecuados para contender materiales húmedos tales como productos agrícolas frescos. Después del uso, los contenedores pueden ser reciclados y la película polimérica separada de los materiales basados en celulosa que forman el contenedor.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Los aspectos anteriores y muchas de las ventajas concomitantes de esta invención serán más fácilmente apreciadas al entenderse mejor por referencia a la siguiente descripción detallada, cuando se tome junto con los dibujos anexos, en donde: la figura 1 es una vista en perspectiva de una superficie de una preforma de contenedor encapsulada con una película polimérica de conformidad con la presente invención; la figura 2 es una vista en perspectiva de un contenedor formado a partir de la preforma de contenedor de la figura 1 ; la figura 3 es una sección tomada a través de la línea 3-3 de la figura 1 ; la figura 4 es una vista en perspectiva de una superficie de una segunda modalidad de una preforma de contenedor encapsulada con películas poliméricas de conformidad con la presente invención; la figura 5 es una vista en perspectiva de un contenedor formado a partir de la preforma de contenedor de la figura 4; la figura 6 es una vista diagramática de un procedimiento para producir una preforma de contenedor encapsulada con películas poliméricas de conformidad con la presente invención; y la figura 7 es una vista diagramática de una segunda modalidad de un procedimiento para producir una preforma de contenedor encapsulada con películas poliméricas de conformidad con la presente invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS Como se usa aquí, los siguientes términos tienen los siguientes significados. Cartón de fibra se refiere a cartón fabricado usado en la fabricación de contenedores, incluyendo cartón de fibra corrugado. Los contenedores se refieren a una caja, receptáculo o caja de cartón que se usa para empacar, almacenar y embarcar productos. Película resistente a la humedad se refiere a películas poliméricas que son sustancialmente impermeables a la humedad. Dichas películas no necesariamente son totalmente impermeables a la humedad, aunque esto es preferido, sino que la cantidad de humedad capaz de pasar a través de la película no debe ser tan grande que la humedad reduzca la resistencia u otras propiedades del sustrato basado en celulosa hasta abajo de los niveles aceptables. Termounión se refiere a una propiedad de un material que permite al material ser unido a una superficie al calentar el material. Termoplástico se refiere a un material, generalmente de naturaleza polimérica, que se reblandece cuando se calienta y regresa a su condición original cuando se enfría. Panel se refiere a una cara o lado de un contenedor. Marca se refiere a una impresión o pliegue en un sustrato basado en celulosa para ubicar y facilitar el doblez. Solapa se refiere a miembros cerrados de un contenedor. Desprendimiento se refiere a la separación de una película de otra película a lo largo de una unión formada entre las películas. Deslizamiento se refiere al movimiento de la línea de unión de película a película que ocurre cuando las películas se desprenden una de otra cuando la unión es sometida a esfuerzo. La presente invención provee el encapsulado de un sustrato basado en celulosa con películas poliméricas. Los sustratos basados en celulosa se forman a partir de materiales de celulosa, tales como pulpa de madera, paja, algodón, bagazo y similares. Los sustratos basados en celulosa útiles en la presente invención se presentan en muchas formas, tales como cartón de fibra, cartón de contenedor, cartón de contenedor corrugado y cartón. Los sustratos basados en celulosa se pueden formar en estructuras tales como preformas de contenedor, hojas de amarre, hojas de deslizamiento y empaques internos para contenedores. Ejemplos de empaques internos incluyen corazas, tubos, particiones, tablas en U, divisores en H y tablas de esquina. La siguiente discusión procede con referencia a un sustrato basado en celulosa de ejemplo en forma de una preforma de cartón de contenedor, pero se debe entender que la presente invención no se limita a preformas de cartón de contenedor. Haciendo referencia a la figura 1 , un ejemplo no limitante de un sustrato basado en celulosa incluye una preformas de contenedor 20 que tiene paneles rectangulares 21 y 22 que formarán paredes laterales de un contenedor cuando la preforma sea doblada y asegurada. Los paneles 21 y 22 son separados por el panel rectangular 24 que formará una pared extrema de un contenedor cuando la preforma sea doblada. Extendiéndose desde el borde del panel 22 opuesto al borde conectado al panel 24 está un panel rectangular adicional 26 que formará una segunda pared extrema. La secuencia de paneles 21 , 22, 24 y 26 define una dimensión a lo largo para la preforma de contenedor 20. Cada panel 21 , 22, 24 y 26 incluye dos solapas rectangulares 28 que se extienden desde el borde izquierdo y el borde derecho del mismo. Extendiéndose hacia a tras del borde posterior del panel 26 está una solapa rectangular estrecha 30. Los paneles 21 , 22, 24 y 26 y solapas 28 y 30 son separados unos de otros por ya sea ranuras 32 definidas como cortes formados en la preforma de contenedor 20 o marcas 34. El borde periférico externo alrededor de la preforma de contenedor 20 define una periferia de preforma de contenedor 36. Como se ilustra, la preforma de contenedor 20 tiene una primera superficie definida en la figura 1 corno una superficie visible superior y una segunda superficie opuesta que forma el lado inferior de la preforma de contenedor en la figura 1. El panel 21 y panel 22 incluyen cortes 42 que sirven como orificios de ventilación, orificios de drenaje o manijas una vez que la preforma de contenedor 20 es formada en un contenedor al aplicara adhesivo al panel 30 y colocar el panel 30 adyacente al panel 21. Aunque la preforma de contenedor 20 se ilustra con marcas, cortes y ranuras, se entiende que dichas características no son requeridas y que un sustrato basado en celulosa sin dichas características puede ser encapsulado con películas poliméricas de conformidad con la presente invención. En la modalidad ilustrada, el borde de la preforma adyacente a la periferia de preforma de contenedor y los bordes de preforma que definen las ranuras y cortes son ejemplos de bordes expuestos adyacentes a los cuales las películas poliméricas son unidas unas a otras mediante un adhesivo, como se describe más adelante con más detalle. Sobrepuestos y subyacentes a la preforma de contenedor 20 están películas poliméricas 43 adheridas a la preforma de contenedor y unidas y selladas unas a otras alrededor de la periferia en la preforma de contenedor 36 mediante un adhesivo. Las películas poliméricas 43 también son unidas y selladas unas a otras mediante un adhesivo adyacente a los bordes de preforma expuestos que definen ranuras 32 y cortes 42. Como se usa aquí, el término "sellado" significa que porciones traslapables de la película adyacente a la superficie superior y la película adyacente a la superficie inferior son unidas unas a otras mediante un adhesivo de una manera que sustancialmente evita que la humedad pase a través del sello. Las áreas 31 , identificadas con el punteado, corresponden a ubicaciones en la preforma de contenedor 20 en donde adhesivo adicional puede aplicarse a fin de fortalecer más y reforzar las películas 43, como se describe más adelante con más detalle. La preforma de contenedor 20 puede ser doblada y asegurada en un contenedor como se ilustra en la figura 2. La convención de numeración de la figura 1 es transportada a la figura 2. Antes de doblar la preforma de contenedor 20 y asegurarla para formar un contenedor, las porciones de películas poliméricas 43 dentro de las ranuras 32 son cortadas. Además, antes de doblar el contenedor, el exceso de la película polimérica adyacente a la periferia 36 puede ser cortado. Además, los cortes de tramos de película polimérica 42 pueden cortarse de tal manera que se haga un pasaje en el interior del contenedor al mismo tiempo que se conserve el sello de película a película. Haciendo referencia a la figura 3, la preforma de contenedor 20 está compuesta de un cartón de revestimiento superior 44 y un cartón de revestimiento inferior 46 separados por dobleces 48. Una superficie exterior del cartón de revestimiento 44 es sobrepuesta con una capa de adhesión 45 y película polimérica 43. En la modalidad ilustrada, una superficie exterior del cartón de revestimiento inferior 46 es sobrepuesto con una capa de adhesivo 45 y una película polimérica 43. Aunque la presente invención se describe en el contexto de una modalidad en donde un adhesivo se aplica a ambas películas poliméricas 43, cabe entender que se pueden lograr resultados satisfactorios al aplicar únicamente adhesivo a una de las películas. El adhesivo aplicado 45 y las películas poliméricas 43 se conforman a las características topográficas definidas por el borde periférico 36, marcas 34 y cortes 42. El adhesivo y películas se conforman a las características topográficas al seguir los cambios de elevación en la primera y segunda superficies de la preforma de contenedor. Preferiblemente, el adhesivo 45 y las películas 43 se conforman a la forma y encapsulan los bordes expuestos de la preforma de contenedor tales como aquellos que definen ranuras y cortes, y sellan estrechamente contra dichos bordes como se ilustra en la figura 3. Asimismo, las películas poliméricas 43 adyacentes a la periferia de preforma de contenedor 36 son unidas unas a otras en 37 mediante adhesivo 45 para proveer un sello resistente a la humedad. Un sello resistente a la humedad 39 se provee entra las películas poliméricas 43 dentro del corte 42. El cartón de contenedor es un ejemplo de un sustrato basado en celulosa útil en la presente invención. Ejemplos particulares de cartón de contenedor incluyen cartón de fibra corrugado de una sola cara, cartón de fibra corrugado de una sola pared, cartón de fibra corrugado de doble pared, cartón de fibra corrugado de triple pared y cartón de fibra corrugado con más paredes. Los anteriores son ejemplos de sustratos basados en celulosa y formas que los sustratos basados en celulosa pueden adaptar que son útiles de conformidad con los métodos de la presente invención. Sin embargo, la presente invención no se limita a las formas anteriores de sustratos basados en celulosa. Porciones del sustrato basado en celulosa pueden ser aplastadas antes de aplicar las películas poliméricas. El aplastamiento del sustrato basado en celulosa adyacente a sus bordes periféricos y los bordes dentro de los cortes y ranuras se ha observado que dan por resultad una conformación mejorada de la película a la forma de los bordes. El aplastamiento de los bordes se puede lograr haciendo pasar los bordes a través de agarre para reducir temporalmente el calibre del sustrato y reducir su elasticidad a la deformación. El aplastamiento de los bordes se logra comúnmente colocando rodillos de hule rígidos adyacentes a cuchillas de corte. Las películas poliméricas útiles de conformidad con la presente invención incluyen películas de termounión y termoplásticas que son resistentes a la humedad. Las películas deben cooperar con los adhesivos, descritos con más detalle más adelante, para unir las películas entre sí y proveer sellos resistentes a la humedad entre las porciones traslapables de las películas. El adhesivo puede unir adicionalmente las películas al sustrato basado en celulosa. Películas útiles pueden ser una sola capa o pueden ser capas múltiples, v.gr., una película de dos o más capas. Se prefieren las películas de una sola capa. La elección de una composición y estructura de película específica dependerá de las necesidades fundamentales de la aplicación particular para el sustrato basado en celulosa. Se deben escoger películas de modo que provean el equilibrio apropiado entre propiedades tales como flexibilidad, resistencia a la humedad, resistencia a la abrasión, resistencia al desgarre, resistencia al deslizamiento, color, capacidad de impresión y firmeza. En ciertas modalidades, se pueden usar películas poliméricas de capas múltiples co-extruidas. Las películas de capas múltiples proveen la capacidad para escoger una composición de capa interna que coopera con el adhesivo al mismo tiempo que provee una capa exterior que tiene propiedades más apropiadas para las superficies expuestas del contenedor encapsulado. Películas ilustrativas incluyen polietileno de baja densidad lineal (LLDPE) mezclado con polietileno de baja densidad (LDPE), mezclas de LLDPE y copolímero de etileno-acetato de vinilo (EVA), mezclas de LLDPE y etileno-ácido acrílico (EAA), películas coextruidas que comprenden capas de LLDPE y EVA, películas coextruidas de una mezcla de LLDPE-LDPE y EVA, películas coextruidas que tienen una capa de LLDPE y una capa de EAA o etileno-ácido metacrílico (EMA), o películas coextruidas que tienen una capa de LLDPE-LDPE y una capa de EAA o EMA. Ejemplos de otras capas de película útiles incluyen aquellas hechas de metaloceno, resinas termoplásticas Surlyn® de DuPont Company, polipropileno, cloruro de polivinilo o poliésteres o combinación de los mismos en una disposición de monocapa o de capas múltiples. El espesor de película puede variar en una amplia gama. La película debe ser tan espesa que cuando se aplique a una preforma de contenedor no se conforme a cambios en topografía a lo largo de la superficie de la preforma de contenedor creada por cosas tales como bordes periféricos, bordes definidos por las ranuras, y bordes definidos por los cortes. Las películas deben ser suficientemente gruesos para soportar condiciones de uso normal sin perder su resistencia a la humedad. Los espesores de película ilustrativos varían de aproximadamente 0.018 mm a aproximadamente 0.10 mm. La película polimérica resistente a la humedad aplicada a las superficies interna y externa a la preforma de contenedor puede ser la misma o diferentes películas se pueden aplicar a diferentes superficies. La elección de diferentes películas para las superficies respectivas sería conveniente cuando las propiedades particulares necesarias para superficies respectivas de la preforma de contenedor difieran. Ejemplos de propiedades de películas que podrían escogerse para ser diferentes sobre las superficies respectivas de la preforma de contenedor se han descrito anteriormente. Además de ser de color, es posible que se puedan preimprimir gráficos sobre la película polimérica. Para aplicaciones en alimentos, la película es preferiblemente aprobada para ser usada por la United States Food and Drug Administration (Administración de Alimentos y Fármacos de los Estados LJnidos). Adhesivos útiles de conformidad con la presente invención incluyen aquellos que cooperan con las películas para unir las películas entre sí y opcionalmente al sustrato basado en celulosa subyacente. La combinación de adhesivo y película debe ser tal que los dos sean capaces de conformarse a los bordes expuestos de la preforma de contenedor. Preferiblemente, una vez que el adhesivo y película se han conformado a los bordes de la preforma de contenedor y el adhesivo se ha fraguado, cualquier desprendimiento de las películas y deformación adyacente a dichos bordes es mínima. El adhesivo y películas se deben escoger de tal manera que la unión entre las películas formada por el adhesivo tenga una resistencia cohesiva que sea mayor que los esfuerzos a las que son expuestas las uniones durante la fabricación y uso del contenedor encapsulado. Por ejemplo, la película y adhesivo se deben escoger de tal manera que la unión entre las películas formada por el adhesivo tenga una resistencia a la cohesión que sea mayor que los esfuerzos que promueven el desprendimiento de las películas adyacentes a los bordes de preforma de contenedor. Al escoger las películas y adhesivos de manera que la unión entre las películas formadas por el adhesivo tenga una resistencia a la cohesión mayor que los esfuerzos que promueven el desprendimiento, deformación de la película se pueden reducir al mínimo. Preferiblemente, el adhesivo permanecerá con las películas poliméricas cuando la preforma de contenedor encapsulada sea re-empulpada, v.gr., durante el reciclaje. Tipos de adhesivos de ejemplo se conocen como adhesivos de fusión en caliente, e incluyen copolímeros de bloque de estireno-isopropeno-estireno. Otros adhesivos útiles incluyen adhesivos de etileno-acetato de vinilo, adhesivos de poliolefina amorfos, adhesivos de polipropileno y adhesivos sensibles a la presión. Preferiblemente, los adhesivos tienen una viscosidad que varía de aproximadamente 1 ,000 a 15,000 centipoises a la temperatura de aplicación. Aunque son preferidos los adhesivos de fusión en caliente, cabe entender que se pueden usar adhesivos que no son de fusión en caliente pueden encontrar utilidad en la presente invención y que otras composiciones de adhesivos también. Haciendo referencia a la figura 4, en otra modalidad de la presente invención una preforma de contenedor 50 incluye paneles 21 , 22, 24 y 26 que están estructuralmente separados unos de otros así como de solapas 28 y solapa 30. En la modalidad, películas resistentes poliméricas 43 funcionan como un gozne entre los paneles respectivos de la preforma de contenedor. Igual que con la figura 1 , la preforma de contenedor 50 en la figura 4 se ilustra con áreas punteadas 31 que identifican lugares en donde el adhesivo adicional puede añadirse a las películas de refuerzo 43. La preforma de contenedor 50 puede ser doblada y asegurada en un contenedor como se ilustra en la figura 5. La convención de numeración de la figura 4 se lleva hacia delante en la figura 5. Haciendo referencia a la figura 6, un método para producir un sustrato basado en celulosa encapsulado en una película polimérica sobre una base continua, en oposición a una base de lote se ilustra y describe en el contexto de una preforma de cartón de contenedor. En la modalidad ilustrada, una preforma de contenedor 20 desde una fuente de preformas de contenedor (no mostradas) es suministrada por medio de un sistema de transporte ilustrado como dos conjuntos de rodillos 52 a una plataforma de aplicación de película 53. En la estación de aplicación de película 53, las películas 56 y 58 son desenrolladas de los rollos de suministro y suministradas a un agarre formado por los rodillos 54. Antes de entrar al agarre en los rodillos 54, se aplica adhesivo a la superficie de las películas respectivas que harán contacto con la superficie superior 38 y la superficie inferior 40 de la preforma de contenedor 20. En esta modalidad, se aplica adhesivo a ambas películas 56 y 58; sin embargo, como se indicó anteriormente, se puede aplicar adhesivo únicamente a una de las películas 56 ó 58. La siguiente descripción se aplica igualmente bien a una modalidad en donde se aplica adhesivo a únicamente una de las películas 56 ó 58. En la modalidad de la figura 6, se aplica adhesivo sustancialmente a toda la superficie de película 56 y 58, particularmente aquellas porciones en donde es necesaria la unión directa película a película, v.gr., alrededor de la periferia de preforma de contenedor y adyacente a los bordes definidos dentro de cortes y ranuras. Cabe entender que no se requiere que el adhesivo se aplique sustancialmente a todas las superficies de película 56 y 58. La unión satisfactoria de película a película se puede lograr aplicando adhesivo únicamente a aquellas porciones de las películas que traslapan alrededor de la periferia de la preforma de contenedor y adyacentes a los bordes definidos dentro de los cortes y ranuras. Preferiblemente se provee adhesivo mediante un método de aplicación que no es de contacto para reducir al mínimo quemado pasante o desprendimiento de película 56 y 58. Un procedimiento de aplicación de ejemplo incluye aplicar un adhesivo fundido en caliente como filamentos de fibras extruidas cuidadosamente controladas del adhesivo aplicado en un patrón de cruz. El equipo adecuado para aplicar adhesivos de esta manera está disponible de Nordson Corporation of Dawsonville, Georgia. Se puede aplicar el adhesivo en otras maneras tales como métodos de dado de ranura en donde la película hace contacto con un dado a medida que el adhesivo es suministrado o por métodos de aplicación de tipo aspersión. El lugar en donde el adhesivo se aplica puede variar; sin embargo, cuando el adhesivo se calienta, es preferible añadir el adhesivo tan cerca del agarre formado por los rodillos 54 como es posible a fin de evitar enfriamiento prematura del adhesivo. A fin de facilitar la humectación de las superficies de película por el adhesivo, las superficies de película se pueden tratar mediante tratamiento de corona (no mostrado). El adhesivo se debe aplicar a temperaturas que no afecten adversamente las propiedades resistentes a la humedad de la película y no dañen la película o la preforma de contenedor subyacente. La tasa de aplicación del adhesivo puede variar. Tasas de aplicación ilustrativas incluyen aproximadamente 1 gramo por metro cuadrado a 1.5 gramos por metro cuadrado. Cuando es necesario, se puede aplicar más adhesivo a aquellas áreas en donde es deseable resistencia de unión añadida tales como áreas sujetas a desprendimientos o en donde el espesor añadido puede reducir el daño por abrasión. Después de que se aplica el abrasivo, la película 56 se provee adyacente a la primera superficie superior 38 de la preforma de contenedor 20, y la película 58 se provee adyacente a la segunda superficie inferior 40 de la preforma de contenedor 20. Las películas 56 y 58 tienen una dimensión de anchura medida en la dirección transversal de la máquina que es mayor que la anchura de la preforma de contenedor 20. Por lo tanto, porciones de las películas 56 y 58 se extienden más allá de los bordes de las preformas que son paralelos a la dirección en que viajan las preformas. En la dirección en que viajan las preformas a través del procedimiento, las preformas individuales se separan. Por consiguiente, las películas 56 y 58 hacen un puente en el espacio entre el borde posterior de la preforma y el borde anterior de la siguiente preforma. La combinación de preforma de contenedor 20, primera película 56 y segunda película 58 pasa a través del agarre formado por los rodillos 54. El agarre formado por los rodillos 54 define una entrada a una cámara de presión 60. La cámara de presión 60 está en comunicación de fluido con una bomba 62 capaz de incrementar la presión dentro de la cámara de presión 60. La cámara de presión 60 también incluye una pluralidad de rodillos 64 para soportar la preforma de contenedor combinada 20, primera película 56 y segunda película 58 a través de la cámara de presión 60. La cámara de presión 60 es operada a una presión mayor que la presión fuera de la cámara de presión 60. Como se describe más adelante con más detalle, la presión elevada dentro de la cámara de presión 60 promueve la conformación de las películas 56 y 58 a la preforma de contenedor 20 alrededor de los bordes periféricos de la preforma de contenedor así como dentro de cualesquiera ranuras o cortes provistos en la preforma de contenedor. La preforma de contenedor 20 y películas 56 y 58 sales de la cámara 60 a través del agarre creado por los rodillos 66. Los agarres creados por los rodillos 54 y 66 son preferiblemente tan herméticos al aire como es posible para mantener la presión elevada dentro de la cámara 60. Se pueden usar medios alternativos además de los rodillos para evitar pérdida de presión de la cámara 60, tales como bloqueos de aire y similares. A partir de la cámara de presión 60, la preforma de contenedor 20 encapsuladas por las películas 56 y 58 pasan a la plataforma de corte 78 descrita más adelante con más detalle. Como se señalo anteriormente, las películas 56 y 58 están dimensionadas de tal manera que las películas respectivas se extienden más allá de la periferia de la preforma de contenedor en la dirección transversal de la máquina perpendicular al viaje de la preforma de contenedor 20. De esta manera, la película 56 entra en contacto con la película 58 adyacente a la periferia de preforma de contenedor y dentro de ranuras y cortes en donde se traslapan las películas. La presencia de adhesivo entre estas porciones traslapables de la película hacen que las películas se unan. A medida que el adhesivo se enfría, la resistencia a la cohesión de la unión formada por el adhesivo entre las películas se incrementa. Preferiblemente, el adhesivo une a las películas unas a otras sustancialmente en todos los puntos en donde las películas se traslapan. De esta manera, las películas forman una envoltura que sustancialmente encapsula la preforma de contenedor. Como se describe más adelante con más detalle, la envoltura se forma de una manera tal que se puede proveer una diferencia de presión entre el ambiente dentro de la envoltura y el ambiente fuera de la envoltura. Una envoltura formada alrededor de la preforma de contenedor es adecuada siempre que encapsule la preforma de una manera que sea capaz de soportar una diferencia de presión entre el interior de la envoltura y el exterior. Por ejemplo, dos películas unidas una a otra adyacentes a los bordes anterior y posterior de una preforma de contenedor, pero no los bordes laterales paralelos, no encapsularía sustancialmente una preforma para poder soportar una diferencia de presión entre un ambiente entre las películas y un ambiente exterior de las películas; sin embargo, una envoltura formada por las películas en donde las películas son unidas intermitentemente o reversiblemente alrededor de todos los bordes expuestos de la preforma de contenedor sería satisfactoria, porque se puede crear una diferencia de presión entre el interior de la envoltura y el ambiente exterior a la envoltura. La conformación de las dos películas a la periferia de preforma de contenedor, ranuras y cortes, es promovida al proveer una diferencia de presión entre un ambiente dentro de la envoltura descrita anteriormente y el ambiente exterior de dicha envoltura. De manera más específica, la preforma de contenedor y películas son tratadas de tal manera que haya un punto en el proceso de fabricación después de que se haya aplicado el adhesivo a por lo menos una de las películas en donde la presión dentro de la envoltura es menor que la presión fuera de la envoltura. La conformación satisfactoria de las películas es evidenciada por una ausencia de burbujas de aire en la interfaz entre las películas y la preforma de contenedor, así como sellos robustos y continuos alrededor de los bordes expuestos del contenedor y los bordes expuestos dentro de los cortes y ranuras. El grado de la conformación de las películas a la preforma de contenedor se puede evaluar determinado la distancia entre la línea de unión de película a película y el borde expuesto de la preforma de contenedor. A medida que la distancia entre la línea de unión de película a película y el borde de preforma de contenedor se incrementa, el grado de conformación de la película al borde de preforma de contenedor disminuye. Distancias más cortas entre el borde de preforma de contenedor y la línea de unión de película a película son más deseables que distancias más grandes. Como se usa aquí, la frase "diferencia de presión" se refiere a una diferencia en presión entre el interior de la envoltura y el exterior de la envoltura que es atribuible a más de la diferencia de presión que se observaría al reducir simplemente la temperatura de gas dentro de la envoltura sin un cambio de fase. Por ejemplo, en el contexto de la presente invención, se puede proveer una diferencia de presión al mover la envoltura de un ambiente de presión baja a un ambiente de presión más alta, con o sin enfriamiento de gas dentro de la envoltura.

La presión dentro de la cámara de presión 60 puede variar y se debe escoger de modo que el aplastamiento de la preforma de contenedor se evite al mismo tiempo que la conformación de las películas a las preformas sea alta. La presión en la cámara 60 no debe ser tan alta que la pérdida de gas excesiva no pueda ser evitada por los rodillos 54 y 66. Los rodillos 54 y 66 se deben operar a presiones que sean suficientemente altas para reducir al mínimo la pérdida de gas al mismo tiempo que no sea tan alta que ocurra aplastamiento no deseado de la preforma de contenedor. Ejemplos de rodillos adecuados incluyen rodillos de hule de silicón que están ya sea en patrón o que no están en patrón. La presión particular dentro de la cámara dependerá de un número de factores, incluyendo el espesor y maleabilidad de la película. Las películas más delgadas, más maleables, se conformarán a la preforma de contenedor con menos presión que las películas más gruesas, más rígidas. La cámara debe ser suficientemente larga para que el adhesivo sea capaz de ganar resistencia a la cohesión adecuada a través del enfriamiento a medida que pasa a través de la cámara de presión 60. Como se describió anteriormente, una resistencia a la cohesión adecuada es una que es mayor que la fuerza de tensión que promueve desprendimiento de las películas unas de otras. La longitud de la cámara de presión también dependerá de la velocidad de las preformas que pasan a través de la cámara. Presiones ilustrativas dentro de la cámara de presión pueden variar de aproximadamente 0.14 a 1.40 kg/cm2. Las velocidades de preforma que varían de aproximadamente 0.3 a 150 metros por minuto son ilustrativas.

Dentro de la plataforma de corte 78, el sensor 80 y láser 82 cooperan para cortar el exceso de película polimérica alrededor de la periferia de la preforma de contenedor y dentro de las ranuras y cortes sin comprometer los sellos resistentes al agua. A fin de asegurar la precisión del corte de película, la plataforma de corte 78 preferiblemente utiliza un sistema de transporte 83, tal como una banda de vacío que reduce al mínimo el movimiento de la preforma de contenedor y películas durante el proceso de corte con láser. Alternativamente al corte con láser se incluye corte con dado o corte manual. Al cortar porciones de las películas poliméricas dentro de los cortes, se pueden proveer aberturas para ventilación, drenaje o para permitir que los cortes sirvan como manijas para el contenedor. Es preferible que los cortes de las películas dentro de los cortes y ranuras se llevan a cabo tan pronto como sea posible después de que el adhesivo forma uniones de película a película. El desprendimiento de las películas ocurre cuando la tensión de las películas es mayor que la resistencia a la cohesión de la unión de película-adhesivo-película. Cuando las películas se conforman al contorno de los bordes de la preforma de contenedor, las películas se colocan bajo tensión que puede causar desprendimiento. El desprendimiento es evidenciado por las películas que se separan a lo largo de la línea en donde la película superior encuentra a la película inferior. A medida que las películas empiezan a desprenderse, esta línea empieza a deformarse del borde de la preforma de contenedor. Puesto que el desprendimiento puede incrementarse con el tiempo, es preferible reducir al mínimo el tiempo entre cuando la preforma encapsulada deja la cámara de presión y el tiempo cuando ocurre el corte. Las películas adyacentes a los bordes expuestos deben ser cortadas tan cerca como sea posible a los bordes de la preforma de contenedor sin comprometer la unión de película a película en el tiempo de corte. La distancia entre el borde de la preforma de contenedor y el borde de la película cortada debe ser suficientemente grande para que cualquier desprendimiento de las películas no exceda el borde cortado de las películas y comprometa el sello entre las películas. Haciendo referencia a la figura 7, un sustrato basado en celulosa encapsulado por películas poliméricas puede ser producido por un método en donde la cámara de presión 60 de la figura 6 ha sido remplazado por una cámara de vacío 84. El sistema ilustrado en la figura 7 incluye una plataforma de corte 78 idéntica a la plataforma de corte descrita anteriormente con respecto a la figura 6. El sistema de la figura 7 también incluye una plataforma de aplicación de película 86 que es idéntica a la plataforma de aplicación de película 53 en la figura 6 con la excepción de que son omitidos los aplicadores de adhesivo 59. La cámara de vacío 84 es una cámara hermética al aire en comunicación de fluido con la bomba de vacío 88. La entrada de la cámara de vacío 84 incluye rodillos 94 que definen un agarre diseñado para permitir que una preforma de contenedor 20 y películas asociadas 56 y 58 pasen hacia la cámara 84 sin comprometer la presión reducida en la misma. Corriente arriba de los rodillos 94 están un par de rodillos 92 que reciben a las películas 56 y 58 y preforma de contenedor 20. Las películas 56 y 58 están ubicadas adyacentes a la superficie superior e inferior de la preforma 20 en los rodillos 92. Cuando la preforma de contenedor 20 incluye cartón de fibra corrugado y los pliegues son orientados paralelos a la dirección de viaje de las preformas, cuando el borde anterior del contenedor entra a la cámara de vacio 84, se crea una succión en el extremo posterior de la preforma de contenedor. Esta succión lleva las películas 56 y 58 contra el extremo posterior de la preforma de contenedor 20 y sirve para crear un sello que evita que el aire sea llevado hacia la cámara de vacío 84 a través de los pliegues corrugados del contenedor 20. La cámara de vacío 84 incluye una banda transportadora 96 para transportar preformas 20 a través de la cámara de vacío 84. La cámara de vacío 84 también incluye una combinación de rodillos 98, 100 y 102 para separar las películas 56 y 58 de la preforma de contenedor 20 y suministrar las películas a un aplicador de adhesivo 104 en donde el adhesivo es aplicado a una superficie de las películas 56 y 58 antes de que sean recombinadas con las preformas 20. Como se señaló anteriormente, en la modalidad ilustrada, el adhesivo se muestra siendo aplicado a la superficie de las películas 56 y 58; sin embargo, esta modalidad no se limita a aplicar adhesivo a ambas películas y por consiguiente, el adhesivo puede ser aplicado ya sea a la película 56 ó 58. La salida de la cámara de vacío 84 incluye un par de rodillos 106 que definen un agarre hermético al aire en la salida de la cámara 84.

De conformidad con este procedimiento que utiliza una cámara de vacío, las preformas de contenedor 20 se combinan con las películas 56 y 58 en la etapa de aplicación de película 86. La tira que comprende la preforma de contenedor 20 y las películas 56 y 58 entran a la cámara de vacío 84 en el agarre formado por los rodillos 94. A medida que las películas 56 y 58 entran a la cámara de vacío 84, son separadas de la preforma de contenedor 20 y suministradas a aplicadores de adhesivo 104 en donde el adhesivo se aplica a la superficie de por lo menos una de las películas. Tan pronto como es posible, después de los aplicadores de adhesivo 104, las películas 56 y 58 son recombinadas con las preformas de contenedor 20. La cantidad de tiempo entre cuando el adhesivo se aplica a las películas y cuando las películas son aplicadas a la preforma de contenedor se debe reducir al mínimo a fin de evitar que el adhesivo pierda sus propiedades adhesivas debido a enfriamiento. La combinación de películas 56 y 58 y el adhesivo forman una envoltura que encapsula la preforma de contenedor 20. La presión dentro de esta envoltura será aproximadamente igual a la presión dentro de la cámara de vacío 84. Por consiguiente, a medida que la envoltura sale de la cámara de vacío 84, será expuesta al ambiente exterior de la cámara de vacío 84 que preferiblemente es presión atmosférica. La diferencia de presión entre el ambiente interno dentro de la envoltura y el ambiente fuera de la envoltura promueve la conformación de la película a la preforma de contenedor, incluyendo los bordes expuestos alrededor de la periferia de la preforma de contenedor y los bordes definidos dentro de los cortes y ranuras. Después de que el adhesivo se enfría, la tira de películas, adhesivo y preforma de contenedor es suministrada a la plataforma de corte 78 en donde la preforma encapsulada es procesada como se describió antes. En el procedimiento ilustrado en la figura 7, se prefiere que las películas a medida que salen de la cámara de vacío se adhieran unas a otras sustancialmente en todos los puntos en donde se traslapan de modo que las películas formen una envoltura que sustancialmente encapsule la preforma de contenedor. Aunque se prefiere que las preformas sean reversiblemente o intermitentemente unidas unas a otras adyacentes a los cuatro bordes de la preforma de contenedor y dentro de cualesquiera ranuras y cortes de la preforma de contenedor, como se describió antes, una envoltura formada alrededor de la preforma de contenedor es adecuada siempre que sea capaz de soportar una diferencia de presión entre el lado de la envoltura y su exterior. Condiciones de vacío ilustrativas dentro de la cámara de vacío 84 pueden variar de aproximadamente 200 mm Hg a aproximadamente 300 mm Hg. El vacío dentro de la cámara de vacío 84 se debe escoger de tal manera que sea suficientemente por debajo de la presión fuera de la cámara de vacío 84 de modo que la conformación aceptable de las películas 56 y 58 a preforma de contenedor 20 se logre después de que la preforma encapsulada salga de la cámara de vacío. El vacío dentro de la cámara de vacío 84 no debe ser tan bajo que ocurra daño a la película, que la preforma de contenedor experimente pérdida de calibre o que el vacío no se pueda mantener mediante los sellos en la entrada y salida de la cámara de vacío. La descripción referente a los tipos de películas, adhesivos, propiedades de película, propiedades de adhesivo, carga de adhesivo, velocidades de línea y similares anteriormente descritos con respecto a la figura 6, también son aplicables al procedimiento de la figura 7. Aunque no se ilustran, otros métodos de promover la conformación de las películas poliméricas a la preforma de contenedor se pueden usar. Un ejemplo de dicho método incluye un cuchillo de aire caliente capaz de suministrar una corriente de aire enfocada en la preforma de contenedor encapsulada a medida que deja la cámara de presión 60 de la figura 6 o la cámara de vacío 84 de la figura 7. Con referencia a las figuras 6 y 7, las entradas y salidas de las cámara de vacío respetivas 84 y cámara de presión 60 se describen como aquellas que incluyen rodillos. Cabe entender que combinaciones de otros tipos de componentes tales como cepillos, rodillos suaves y cuchillas limpiadoras que permiten la entrada y salida de las preformas de contenedor y películas hacia la cámara de vacío o cámara de presión sin comprometer sustancialmente la presión reducida o incrementada dentro de las cámaras respectivas se pueden utilizar. Por ejemplo, una alternativa incluye una combinación de un rodillo suave y un limpiador flexible para sellar la superficie superior de la combinación de una preforma de contenedor y película a la cámara de vacío/presión y un cepillo para sellar la superficie inferior de la preforma y película a la cámara de vacío/presión. La presente invención se ha descrito anteriormente en el contexto de una preforma de cartón de contenedor encapsulada con una película polimérica. La preforma de cartón de contenedor se puede formar y asegurar para proveer un contenedor resistente a la humedad. Además, dicho contenedor resistente a la humedad se puede combinar con otros componentes estructurales tales como empaques internos, anteriormente descritos, que pueden ser encapsulados con una película polimérica, o pueden no ser encapsulados dentro de una película polimérica. Además, los contenedores se pueden proveer en donde el cuerpo de contenedor no sea encapsulado con una película polimérica mientras que ciertos componentes estructurales de empaque interno son encapsulados con una película polimérica. Además, empaques internos basados en celulosa encapsulados con una película polimérica se pueden combinar con cuerpos de contenedor basados en material no celulósico y cuerpos de contenedor basados en celulosa encapsulados con película polimérica se pueden combinar con componentes estructurales de empaque interno no celulósicos. Aunque la modalidad preferida de esta invención se ha ilustrado o descrito, se apreciará que se pueden hacer varios cambios en la misma sin apartarse del espíritu y alcance de la invención.

Claims (15)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES

1.- Un sustrato basado en celulosa encapsulado con una película polimérica que comprende: un sustrato basado en celulosa que tiene una primera superficie, una segunda superficie opuesta a la primera superficie y una periferia de sustrato basado en celulosa; una primera película polimérica adyacente a la primera superficie y que se extiende más allá de la periferia de sustrato basado en celulosa; una segunda película polimérica adyacente a la segunda superficie y que se extiende más allá de la periferia del sustrato basado en celulosa; y un adhesivo que une entre sí porciones de la primera película polimérica y segunda película polimérica que se extienden más allá de la periferia del sustrato basado en celulosa.

2.- El sustrato basado en celulosa de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el sustrato basado en celulosa incluye características seleccionadas de un corte que define un borde expuesto dentro del sustrato basado en celulosa, una ranura que define un borde expuesto del sustrato basado en celulosa y una línea de marca.

3.- El sustrato basado en celulosa de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado además porque la primera película polimérica es unida a la segunda película polimérica dentro del corte o ranura, las películas encerrando el borde expuesto definido por el corte o ranura.

4.- El sustrato basado en celulosa de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado además porque una porción de la primera película polimérica unida a la segunda película polimérica dentro del corte o ranura es removido.

5.- El sustrato basado en celulosa de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la primera película polimérica es un material termoplástico resistente a la humedad.

6.- El sustrato basado en celulosa de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque por lo menos una de la primera película polimérica y la segunda película polimérica es tratada para incrementar su capacidad para ser humedecida por el adhesivo.

7.- El sustrato basado en celulosa de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la primera película polimérica es diferente en estructura a la segunda película polimérica.

8.- El sustrato basado en celulosa de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la primera película polimérica es diferente en composición a la segunda película polimérica.

9.- El sustrato basado en celulosa de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la primera película polimérica tiene la misma composición y estructura que la segunda película polimérica.

10.- El sustrato basado en celulosa de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el sustrato basado en celulosa se ha tratado para reducir la elasticidad de una porción del sustrato basado en celulosa adyacente a la periferia del sustrato basado en celulosa.

11.- El sustrato basado en celulosa de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque comprende porciones de la primera y segunda películas poliméricas siendo reforzadas con adhesivo.

12. Un contenedor que comprende: un cuerpo de contenedor formado de un sustrato basado en celulosa que tiene una primera superficie, una segunda superficie opuesta a la primera superficie y una periferia de sustrato basado en celulosa; una primera película polimérica adyacente a la primera superficie y que se extiende más allá de la periferia de sustrato basado en celulosa; una segunda película polimérica adyacente a la segunda superficie y que se extiende más allá de la periferia del sustrato basado en celulosa; y un adhesivo que une entre sí porciones de la primera película polimérica y segunda película polimérica que se extienden más allá de la periferia del sustrato basado en celulosa.

13.- El contenedor de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado además porque el sustrato basado en celulosa incluye características seleccionadas de un corte que define un borde expuesto dentro del sustrato basado en celulosa, una ranura que define un borde expuesto del sustrato basado en celulosa y una línea de marca.

14.- El contenedor de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado además porque la primera película polimérica está unida a la segunda película polimérica dentro del corte o ranura, las películas encerrando el borde expuesto definido por el corte o ranura.

15.- El contenedor de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado además porque el sustrato basado en celulosa ha sido tratado para reducir la elasticidad de una porción del sustrato basado en celulosa adyacente a la periferia del sustrato basado en celulosa.