MXPA96005608A - Peliculas polimericas - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a:Una película de poliolefina orientada biaxialmente que comprende una capa polimérica externa que define una primera superficie exterior y una segunda capa polimérica exterior que define una segunda superficie exterior, la primera capa exterior contiene un agente antibloqueo y un espesor de 1 a 2µm, el polímero de la primera capa comprende un copolímero de propileno/1-buteno al azar que contienen de 25 a 35 moles por ciento de unidades derivadas de 1-buteno y la segunda capa polimérica exterior se hace de un copolímero sellable por calor y la segunda superficie exterior tiene un coeficiente de fricción de desde 0.1 a 0.35 y en donde la película tiene un umbral de sellado por calor de menos de 85ºC.

Description

PELÍCULAS POLIMERICAS Descripción de la invención Esta invención es concerniente con las películas poliméricas y más en particular con las películas de polipropileno que tienen un umbral de sellado térmico bajo, combinado con la capacidad parar formar sellos térmicos a altas velocidades.

Las películas de polipropileno sellables térmicamente se usan ampliamente en la técnica de empaque y se utilizan en una variedad de tipos de maquinaria de empaque. Sin embargo, hay un continuo deseo por películas las cuales funcionen satisfactoriamente a velocidades de empaque siempre más altas en tanto que sean sellables a bajas temperaturas. El incrementar la velocidad de la máquina de empaque da como resultado que la película de empaque tenga que ser alimentada a través de la misma a velocidades incrementadas y esto a su vez da como resultado tiempos de contacto disminuidos entre la película y las superficies calientes utilizadas para sellar la película de tal manera que se puedan formar los sellos térmicos deseados. Estos problemas se pueden encontrar con muchos tipos de máquinas de empaque, pero se ha encontrado que son especialmente agudos con las máquinas selladoras de llenado de forma horizontal.

Aunque el incremento de la temperatura de las superficies calientes utilizadas para calentar la película puede contrarrestar el efecto de la velocidad de película incrementada, ya que más calor se puede introducir mediante esto a la película en un período de tiempo más breve, tiene la desventaja de someter a REF : 23465 la película la cual se pone en contacto con la superficie caliente, a temperaturas las cuales tienen por si mismas efectos indeseables sobre la película. Por ejemplo, las altas temperaturas pueden conducir al encogimiento de las películas orientadas biaxialmente. Además de los cambios en las propiedades de sellado de las películas provocados al incrementar el rendimiento de las máquinas de empaque que las utilizan, las propiedades de resbalamiento de las películas también pueden cambiar como resultado de los cambios en la temperatura a los cuales las películas se exponen. Esto puede dar como resultado películas las cuales funcionan satisfactoriamente a través de las máquinas de empaque a una velocidad que es insatisfactoria a velocidades más altas, además de las características fricciónales inherentes de las películas. Con el fin de reducir los problemas relacionados con el uso de las velocidades de empaque incrementadas, se ha propuesto recubrir las películas de empaque con materiales los cuales permiten que las películas sean selladas sin calentamiento, esto es mediante el uso de los llamados adhesivos de sellado en frío o con un material de recubrimiento el cual efectuará el sellado térmico a temperaturas bajas. Tales etapas de recubrimiento tienen la desventaja de requerir etapas y equipo de procesamiento adicionales, mediante lo cual se suma al costo y complejidad del proceso de empaque total. Sería por consiguiente deseable tener películas de polipropileno las cuales se puedan producir sin la necesidad de una etapa de recubrimiento pero las cuales se puedan procesar a través de maquinaria de empaque a altas velocidades y pueden ser selladas térmicamente a bajas temperaturas. De acuerdo a la presente invención, se provee una película de poliolefina orientada biaxialmente que comprende una primera capa polimérica externa que define una primera superficie externa y una segunda capa polimérica externa que define una segunda superficie externa, la primera capa externa contiene un agente de antibloqueo y es de por lo menos 0.7 mieras de espesor, el polímero de la primera capa comprende un copolímero desordenado de propileno/1 -buteno que contiene de 12 a 45 por ciento en mol de unidades derivadas de 1 -buteno y la segunda superficie externa tiene un coeficiente de fricción de 0.1 a 0.35. Las películas de acuerdo con la presente invención han exhibido muchas propiedades ventajosas en comparación con las películas propuestas hasta ahora. Así los umbrales de sellado térmico de menos de 85°C se han logrado con la primera superficie externa que se sella satisfactoriamente a si misma a velocidades de película de más de 60 m/minuto utilizando una máquina selladora de llenado de forma horizontal convencional. Además, las películas de acuerdo con la presente invención han exhibido buenas propiedades ópticas combinadas con buena rigidez. Además, las películas han mostrado propiedades de resbalamiento estables lo cual les ha permitido ser utilizadas satisfactoriamente sobre un amplio rango de velocidades de rendimiento de mucho menos de 60 m/minuto a un exceso de esta cifra.

El copolímero desordenado de propileno/1 -buteno de la primera capa externa debe contener de 12 a 45, de preferencia de 25 a 35 por ciento en mol de unidades derivadas de 1 -buteno. En general, el resto del copolímero será derivado de propileno. Sin embargo, el copolímero puede contener además unidades derivadas de etileno, pero usualmente en una cantidad de no más de 5 por ciento del copolímero. La primera capa externa de las películas de acuerdo con la invención debe contener un agente antibloqueo, por ejemplo sílice, metacrilato de polimetilo entrecruzado, silicona o elastómero de silicona. El tamaño de partícula promedio del agente antibloqueo puede ser como se propone hasta ahora para los agentes antibloqueo para uso en las películas de poliolefina, por ejemplo en el rango de 1 a 5 mieras. Sin embargo, se prefiere en general que el tamaño de partícula promedio del agente antibloqueo sea por lo menos tan grande como el espesor de la primera capa externa en la cual está presente, con el fin de que las partículas del agente antibloqueo puedan proveer un efecto antibloqueo. La cantidad del agente antibloqueo presente en la primera capa externa es de preferencia de 500 a 5000 y de preferencia de 1000 a 3000 ppm en peso de la capa externa. El agente antibloqueo preferido para la primera capa externa es sílice. La primera capa externa debe ser de por lo menos 0.7 mieras de espesor, ya que se ha encontrado que las capas externas más delgadas no funcionan satisfactoriamente en las máquinas selladoras de forma de llenado horizontal a velocidades tan altas como de 60 m/minuto. De preferencia, esta capa es de por lo menos 0.8 mieras y más de preferencia por lo menos 1.2 mieras de espesor, se ha encontrado que al incrementar el espesor de la primera capa externa se incrementa la velocidad a la cual las películas se pueden procesar satisfactoriamente en las máquinas selladoras de llenado de forma horizontal. Sin embargo, al continuar con el incremento del espesor de la primera capa externa no da como resultado necesariamente un incremento en la velocidad a la cual las películas pueden ser procesadas, hay un punto en donde la velocidad máxima de procesamiento satisfactorio disminuye al incrementar el espesor de la capa. Esto parece presentarse a medida que el espesor de la primera capa externa alcanza y luego excede el tamaño de partícula promedio del agente antibloqueo. Se prefiere por consiguiente que la primera capa externa tenga un espesor máximo de 3 mieras y más de preferencia un espesor máximo de 2 mieras. Un rango particularmente preferido es de 1.0 a 2.0 mieras. Además de cambiar el espesor de la primera capa externa, la velocidad máxima a la cual las películas de la presente invención se pueden procesar satisfactoriamente en las máquinas selladoras de llenado de forma horizontal puede cambiar con la composición del polímero utilizado para formar esta capa. Se ha encontrado que los contenidos de 1 -buteno más altos permiten que películas más delgadas sean usadas para alcanzar velocidades de operación comparables. La segunda capa externa de las películas de la presente invención debe tener un coeficiente de fricción de 0.1 a 0.35, de preferencia de 0.2 a 0.25, con el fin de que las películas tengan un apropiado resbalamiento de la película al metal cuando se utilizan en las máquinas selladoras de llenado de forma horizontal a velocidades de 60 m/minuto o más. La segunda capa externa se puede fabricar a partir de una variedad de películas de olefina a condición de que permitan que la superficie de la segunda película externa tenga el coeficiente de fricción requerido. Pueden ser, por ejemplo de un homopolímero de propileno, aunque se prefiere en general que sean de un copolímero imprimible y/o sellable térmicamente. En los ejemplos de los copolímeros los cuales se pueden usar para la segunda capa externa se incluyen polímeros que contienen una cantidad mayor de unidades derivadas de propileno y cantidades menores de uno o más de etileno, 1 -buteno y olefinas alifáticas superiores, por ejemplo, 1 -hexeno. La segunda capa externa de las películas de la presente invención contendrá usualmente un agente antibloqueo con el fin de permitir que las películas sean procesadas a velocidades de 60 m/minuto o más. Ejemplos de agentes antibloqueo los cuales se pueden usar incluyen sílice, metacrilato de polimetilo entrecruzado, esferas de silicona y elastómeros de silicona. El tamaño de partícula promedio del agente antibloqueo utilizado para la segunda capa externa es de preferencia de 1 a 5 mieras. La cantidad del agente antibloqueo en la segunda capa externa es de preferencia de 500 a 5000 y de preferencia 1000 a 3000 ppm en peso de la segunda capa externa. Ya sea una u otra o ambas de las capas externas de las películas de la presente invención pueden incluir un agente antiestático y/o un agente de resbalamiento. Ejemplos de agentes antiestáticos los cuales se pueden usar incluyen aminas de cadena larga bis-etoxiladas. Ejemplos de agentes de resbalamiento los cuales se pueden usar incluyen amidas de ácido graso, por ejemplo erucamida y esteres de ácido graso de glicerol, por ejemplo monoestearato de glicerilo. Aunque las películas de acuerdo con la presente invención pueden consistir de solamente dos capas, incluirán en general por lo menos una capa de poliolefina adicional entre las mismas. Tal capa o capas forman un centro o núcleo para las películas. Cuando se utiliza un capa de un solo centro o núcleo, se forma preferiblemente de polipropileno isotáctico con una isotacticidad mayor del 95%. Tal capa del núcleo puede también contener varios aditivos, por ejemplo agentes de resbalamiento y/o antiestáticos, agentes los cuales introducen micro-huecos cuando las películas son orientadas biaxialmente, por ejemplo creta o partículas poliméricas finamente dispersadas con un tamaño de partícula de 0.5 a 10 mi-eras, pigmentos submicroscópicos, por ejemplo dióxido de titanio, sulfato de bario, silicato de magnesio, silicato de calcio o resinas de hidrocarburo hidrogenadas de bajo peso molecular. Con el fin de lograr un procesamiento particularmente bueno en las máquinas selladoras de llenado de forma horizontal, se prefiere que la capa o capas del núcleo o centrales contengan ciertos tipos de aditivos cuando se utilizan ciertos tipos de agentes antibloqueo en la primera capa polimérica. Por ejemplo cuando se utiliza sílice sola como el agente antibloqueo, se prefiere en general usar una combinación de una amina bis-etoxilada, una amida de ácido graso (por ejemplo erucamida) y un gliceril éster de un ácido graso (por ejemplo mono-estearato de glicerilo), Al utilizar otros agentes de antibloqueo, por ejemplo metacrilato de polimetilo o sílice en combinación con un elastómero de silicona, es posible omitir la amina bis-etoxilada y la amida de ácido graso. Sin embargo, cuando se usan esferas de silicona o sílice en combinación con el aceite de silicona en la primera capa externa, se prefiere en general solamente omitir la amida de ácido graso. Cuando una cuarta capa polimérica está presente, se encuentra de preferencia entre la segunda capa externa y una capa de un polímero de propileno. La cuarta capa polimérica se puede proveer por varias razones, por ejemplo proveer las películas con propiedades de barrera al oxígeno y/o al vapor de agua. Ejemplos de polímeros los cuales se pueden usar para la cuarta capa polimérica incluyen copolímeros de etileno-alcohol vinílico, poliacrilonitrilo o policetonas. Como se apreciará por aquellos experimentados en la técnica, cuando tal cuarta capa está presente, frecuentemente será necesario incluir capas de unión con el fin de incrementar la adhesión de la cuarta capa a las capas de poliolefina adyacentes. Las películas de acuerdo con la presente invención se pueden fabricar en una variedad de espesores. Sin embargo, se prefiere en general que las primeras y segundas capas externas tengan un espesor dentro de ciertos rangos de espesor, por ejemplo como se describe anteriormente en la presente para la capa externa. En particular, se ha encontrado que esto puede mejorar las características de sellado térmico y/o de resbalamiento de las películas. La primera capa externa debe ser de por lo menos 0.7 mieras de espesor, pero de preferencia de no más de 3 mieras de espesor. La segunda capa externa es de preferencia de 1 a 5 mieras. Las películas de acuerdo con la presente invención se pueden producir mediante métodos conocidos. Por ejemplo, las varias capas requeridas en las películas terminadas se pueden extruir simultáneamente para formar una cinta de multi-capas la cual es después de esto estirada biaxialmente para formar una película orientada biaxialmente. La coextrusión y estiramiento se pueden efectuar mediante métodos conocidos, por ejemplo al utilizar simultáneamente el llamado proceso burbuja o secuencialmente usar rodillos calentados para efectuar el estiramiento en la dirección de extrusión de la cinta y luego utilizar un horno con banda sin fin para efectuar el estiramiento en la dirección transversal. Sin embargo, las películas de la presente invención también pueden ser producidas mediante la laminación de una primera película precursora, que incluye la primera superficie de la película terminada, a una segunda película precursora, que incluye la segunda superficie de la película terminada. La laminación de las primeras y segundas películas precursoras permite que se puedan producir las películas de la presente invención las cuales tienen las dos superficies externas deseadas a partir de las películas precursoras las cuales no incluyen por si mismas ambas de tales superficies. Por ejemplo, por lo menos una de las películas precursoras puede ser metalizada antes de la laminación, mediante lo cual se permite que las películas de la presente invención incluyan por lo menos una capa de metal dentro de su estructura.

Las películas de acuerdo con la presente invención se someten de preferencia a un tratamiento para incrementar su energía superficial, este en general se aplica a la segunda superficie externa de las películas en lugar de a su primera superficie externa, ya que la primera superficie tiene el bajo umbral de sellado térmico y tales tratamientos frecuentemente incrementan el umbral de sellado térmico de los polímeros. Los siguientes ejemplos se dan a manera de ilustración solamente. Todas las partes por millón se dan en peso de las respectivas capas.

Ejemplo 1 Una cinta polimérica plana de tres capas se produce mediante coextrusión, a través de una boquilla con orificio, de una primera capa externa que consiste de un terpolímero de propileno/1-buteno/etileno (28 por ciento en mol de 1 -buteno y 1% en peso de etileno - el resto de propileno) el cual contenía 0.1% en peso de sílice finamente dividida (tamaño de partícula promedio 5 mieras) y 0.1% en peso de esferas de silicona entrecruzada (tamaño de partícula promedio 4.5 mieras, una segunda capa externa de un copolímero de propileno/etileno (aproximadamente 5% en peso de etileno) que contiene 0.1% en peso de sílice finamente dividida (tamaño de partícula promedio 4 mieras) y 0.1% en peso de erucamida, una capa central de un homopolímero de propileno que contiene 0.16% en peso de monoestearato de glicerol, 0.08% en peso de erucamida y 0.04% en peso de un agente antiestático de amina bis-etoxilada.

Luego la cinta se estira 4.5 veces en la dirección de extrusión al hacerla pasar sobre rodillos calentados que giran a diferentes velocidades periféricas y luego 10 veces en la dirección transversal en un horno con banda sin fin a 165°C. La película resultante orientada biaxialmente se termofragua y se enfría, después de lo cual la segunda capa externa se somete a un tratamiento de descarga en corona para incrementar su energía superficial a 40 mJ/m2 antes de que la película fuera enrollada. Esta película tuvo un espesor total de 30 mieras, la segunda capa externa es de 0.8 mieras de espesor y la primera capa externa es de 1.4 mieras de espesor. El umbral de sellado térmico de la primera superficie externa de esta película fue de 82°C y produjo buenos sellos térmicos cuando se somete a prueba a 70 m/minuto en una máquina selladora de llenado de forma horizontal "Versaflow" (marca comercial) y al utilizar una temperatura de mordaza de sellado térmico de 145°C.

Ejemplos 2-10 Una serie de películas coextruidas orientadas biaxialmente, de tres capas, se producen al utilizar el método descrito en el ejemplo 1, varios espesores del terpolímero se utilizan para la primera capa externa y una variedad de aditivos para la capa del núcleo o central y/o agentes antibloqueo de la primera capa se utilizan como se muestra en la tabla 1.

Todas las películas mostraron características de resbalamiento en caliente satisfactorias y produjeron sellos térmicos de la primera capa externa a la primera capa externa a las velocidades a las cuales correrían. Sin embargo, su capacidad para correr sobre una máquina selladora de llenado en forma horizontal "Versaflow" varió como se muestra en la tabla 1. Tabla 1 Ej. Primera Aditivos/anti- Propiedades capa bloqueo 2 0.5 mieras 1 , 4 Inestable al correr a 55 m/minuto 3 1.4 mieras 1 , 4 Corrió bien a > 65 m/minuto 4 1.4 mieras 2, 4 Corrió bien a > 65 m/minuto 5 1.4 mieras 4 Inestable a > 65 m/min y muy chirriante 6 3.0 mieras 4 No correría, muy chirriante/cara interior bloqueada 7 1.4 mieras Ninguno Peor que en el ejemplo 6 8 1.4 mieras 2 Como en el ejemplo 5 pero menos ruidoso 9 1.4 mieras 3 Corrió fácilmente a 65 m/minuto 10 2.5 mieras 5 Como en el ejemplo 5 Tabla 1 aditivos/antibloaueantes 1. 0.12% en peso de erucamida en el núcleo 2. 0.04% en peso de amina bis-etoxilada más 0.08% en peso de erucamida más 0.17% en peso de monoestearato de glicerilo en el núcleo 3. 0.05% en peso de amina bis-etoxilada en el núcleo y el antibloqueante de la primera capa externa es 0.1% en peso de esferas de silicona de 4.5 mieras más 1.5% en peso de aceite de silicona 4. el agente antibloqueo de la primera capa externa consiste de 1000 ppm de sílice de 4.5 mieras más 1000 ppm de esferas de silicona de 4.5 mieras 5. el agente antibloqueo de la primera capa externa consiste de 1000 ppm de sílice de 2.0 mieras Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el convencional para la manufactura de los objetos a que la misma se refiere Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes

Claims (13)

1. Reivindicaciones 1. Una película de poliolefina orientada biaxialmente que comprende una primera capa polimérica externa que define una primera superficie externa y una segunda capa polimérica externa que define una segunda superficie externa, caracterizada porque la primera capa externa contiene un agente antibloqueo y es de por lo menos 0.7 mieras de espesor, el polímero de la primera capa comprende un copolímero desordenado de propileno/1 -buteno que contiene de 12 a 45 por ciento en mol de unidades derivadas de 1 -buteno y la segunda superficie externa tiene un coeficiente de fricción de 0.1 a 0.35.
2. 2. Una película de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la primera capa externa es de por lo menos 0.8 mieras de espesor.
3. 3. Una película de conformidad con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, caracterizada porque la primera capa externa no es de más de 3.0 mieras de espesor.
4. 4. Una película de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la primera capa externa es de 1.0 a 2.0 mi-eras de espesor.
5. 5. Una película de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el copolímero de la primera capa externa contiene de 25 a 35 por ciento en mol de unidades derivadas de 1 -buteno.
6. 6. Una película de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la segunda superficie ha sido tratada para incrementar su energía superficial.
7. 7. Una película de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la segunda superficie se puede imprimir.
8. 8. Una película de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque tiene por lo menos una capa central entre las primeras y segundas capas externas.
9. 9. Una película de conformidad con la reivindicación 8, caracterizada porque tiene una capa central hueca entre las primeras y segundas capas externas.
10. 10. Una película de conformidad con la reivindicación 8 o la reivindicación 9, caracterizada porque la capa o capas centrales incluyen un pigmento.
11. 11. Una película de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizada porque la capa o capas centrales incluyen una sustancia la cual disminuye la permeabilidad al vapor de agua o al oxígeno, de la película.
12. 12. Una película de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque comprende un laminado de una primera película precursora y una segunda película precursora las cuales contribuyen respectivamente a las primeras y segundas superficies al laminado de película resultante.
13. 13. Una película de conformidad con la reivindicación 12, caracterizada porque por lo menos una de las películas precursoras incluye una capa metalizada.