ES2218178T3

ES2218178T3 - Composiciones de polimeros que exhiben una alta pegajosidad en caliente.

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Publication number: ES2218178T3
Application number: ES00942864T
Authority: ES
Inventors: James L. Cooper; Nichole F. Whiteman
Original assignee: Dow Global Technologies LLC
Current assignee: Dow Global Technologies LLC
Priority date: 1999-06-17
Filing date: 2000-06-16
Publication date: 2004-11-16
Anticipated expiration: 2020-06-16
Also published as: TWI229690B; CA2376538A1; JP2003503528A; CA2376538C; CN1308387C; US6262174B1; WO2000078859A1; AU771820B2; CN1355825A; KR20020013927A; MY127991A; MXPA01013056A; ATE264366T1; DE60009907D1; NZ515886A; AU5743100A; AR025533A1; BR0012256A; EP1198510A1; EP1198510B1

Abstract

Una capa de película sellable por calor que comprende: (a) de 2 a 13 por ciento en peso de polipropileno que es un homopolímero o copolímero que comprende al menos aproximadamente 93 por ciento de propileno y menos de aproximadamente 8 por ciento de alfa¿olefina en base al peso de polímero, y que tiene un índice de fluidez en estado fundido de 1, 0 a 50 dg/minuto medido según la norma ASTM D- 1238, Condición 230°C/2, 16 kg; (b) de 87 a 98 por ciento en peso de un polímero seleccionado del grupo que consiste en polímero de etileno lineal, polímero de etileno sustancialmente lineal, polímero de etileno de baja densidad, y sus mezclas; en el que el polímero de etileno lineal y el polímero de etileno sustancialmente lineal se caracterizan por: (1) una densidad de 0, 87 a 0, 96 g/cm3, (2) una distribución de pesos moleculares, Mw/Mn menor que o igual a aproximadamente 5, (3) un índice de fluidez, I2, medido según la norma ASTM D- 1238, Condición 190°C/2, 16 kg de 0, 5 a 20, 0 dg/minuto; y en elque el polímero de etileno de baja densidad se caracteriza por; (1) una densidad de 0, 91 a 0, 96 g/cm3, y (2) un índice de fluidez, I2, medido según la norma ASTM D- 1238, Condición 190°C/2, 16 kg de 0, 1 a 20, 0 dg/minuto.

Description

Composiciones de polímeros que exhiben una alta pegajosidad en caliente.

La presente invención se refiere a composiciones de polímeros que tienen propiedades de pegajosidad en caliente mejoradas y que a menudo son apropiadas para revestimientos y películas. Más particularmente, la invención se refiere a laminados o películas multicapa que tienen al menos una capa de película que comprende polipropileno o su copolímero y polímero de etileno lineal, polímero de etileno sustancialmente lineal o polímero de etileno de baja densidad.

A menudo es deseable revestir un artículo, sustrato o película para modificar las propiedades. Un revestimiento particularmente deseable es el de una película sellable por calor; esto es, una película que es capaz de unirse a si misma, a otra película o a otro substrato con la aplicación de calor y/o presión. De esta manera, el artículo, substrato o película se puede sellar para formar estructuras tales como bolsas u otros materiales para envases.

Los laminados y las películas sencillas o multicapas son materiales para envases que a menudo emplean capas sellables por calor. Los laminados a menudo se hacen por revestimiento de un substrato, por ejemplo, papel o película, con una capa sellable por calor por medio de revestimiento de extrusión. El revestimiento mediante extrusión es un proceso mediante el cual un polímero o una mezcla de polímeros se alimenta en la tolva de un extrusor. En el extrusor el polímero o la mezcla se funde y pasa a una matriz para formar una tela. Entonces, la tela se extrusiona sobre el substrato a través de una interfase rodillo prensador / rodillo frío, por ejemplo, de forma que la tela fundida se presiona sobre el substrato. El substrato se enfría mediante el rodillo frío y el bobinado a una bobinadora.

De manera similar, a menudo se emplean muchos procesos diferentes para hacer películas sencillas o multicapas que son útiles como materiales para envases. Tales procesos pueden incluir procesos de orientación biaxial y de extrusión en burbuja, además de, técnicas de marco. Para facilitar el sellado, la película sellable por calor se usa generalmente sola o como la capa más externa o la capa más interna en el caso de películas multicapas.

Los laminados y las películas sencillas o multicapas que tienen una capa de película sellable por calor a menudo se usan en máquinas de "conformado, llenado y sellado". Estas máquinas crean a partir de una película una corriente continua de envase que son capaces de ser cerrados mediante sellados película a película. A menudo tales envases se sellan vía mandíbulas de sellado en caliente que aplican calor y presión para formar el cierre de sellado película a película.

A menudo, los cierres de sellado con calor realizados vía las mandíbulas de sellado en caliente son más fuertes después de que el sellado se ha enfriado a temperatura ambiente. Sin embargo, para incrementar la capacidad de producción, a menudo los envases se llenan con producto antes de que el sellado de la parte inferior haya tenido tiempo para enfriarse completamente, por lo tanto, los polímeros de la interfase de sellado no se han solidificado completamente (o recristalizado) o estando aún en un estado blando. De este modo, el cierre debe presentar una suficiente resistencia muy rápidamente sin necesidad de enfriarse a temperatura ambiente. Por otro lado, el cierre se destruirá por el peso del producto si el envase se llena.

La "resistencia del sellado" es la resistencia de un sellado por calor a temperatura ambiente después de que el sellado se ha realizado y ha alcanzado su máxima resistencia. Sin embargo, como se describe anteriormente, a menudo también son importantes las propiedades del sellado a las temperaturas subsiguientes a la formación pero antes de enfriarse a las condiciones ambientales. Las propiedades de la resistencia del sellado a temperaturas por encima de la ambiente a menudo se refieren como las propiedades de pegajosidad en caliente.

Existen un número de diferentes propiedades de pegajosidad en caliente que son importantes para las películas sellables por calor. Una propiedad de pegajosidad en caliente importante es la "temperatura de iniciación". La temperatura de iniciación es la primera temperatura por encima de la temperatura ambiente a la cual se puede formar el sellado mediante la aplicación de una presión dada a un espesor de película dado durante una duración de tiempo dada. En general, son deseables temperaturas de iniciación bajas ya que se requiere menos energía para formar el sellado y también se emplea menos tiempo para el sellado inicial para formar a una temperatura de mandíbulas de sellado dada. De este modo, se pueden aumentar las velocidades de producción.

Otra propiedad de pegajosidad en caliente importante es "la pegajosidad en caliente última". La pegajosidad en caliente última es la resistencia más grande del sellado a temperaturas superiores a la temperatura de iniciación. Generalmente es deseable que la pegajosidad en caliente última tenga lugar a la temperatura más baja posible. Otra propiedad de la pegajosidad en caliente que generalmente es deseable es una ventana de procesado amplia tal que la película presente una resistencia del sellado apropiada medida en un intervalo de temperaturas amplio. Generalmente, también es deseable una pegajosidad en caliente de alta temperatura tal que la resistencia del sellado permanezca lo suficiente incluso a elevadas temperaturas.

Las propiedades de la pegajosidad en caliente a menudo se determinan mediante la composición empleada para formar el sellado de la película. En el pasado, se han utilizado composiciones tales como las descritas en el documentos de patente de los EE.UU. de número 4.339.507 y en el documento de patente de los EE.UU. de número 5.741.861 que son una mezcla de, por ejemplo, polietileno de baja densidad y copolímero de hidrocarburos de etileno de baja densidad. Sin embargo, lamentablemente, a menudo tales composiciones tienen propiedades de pegajosidad en caliente que pueden limitar la capacidad de producción. De este modo, sería deseable descubrir nuevas composiciones que tuvieran propiedades de pegajosidad en caliente mejoradas.

Ventajosamente, se ha descubierto una nueva composición que proporcionas propiedades de pegajosidad en caliente superiores. La composición comprende,

(a): de 2 a 13 por ciento en peso de polipropileno que es un homopolímero o un copolímero derivado de al menos aproximadamente 80 por ciento de monómero de propileno y menos de aproximadamente 20 por ciento de monómero de alfa-olefina, en base al peso total de los monómeros, y que tiene un índice de fluidez en estado fundido de 1,0 a 50 dg/minuto medido según la norma ASTM D-1238, Condición 230ºC/2,16 kg.

(b): de 87 a 98 por ciento en peso de un polímero elegido del grupo que consiste de polímero de etileno lineal, polímero de etileno sustancialmente lineal, polímero de etileno de baja densidad, y sus mezclas;

: en el que el polímero de etileno lineal o el polímero de etileno sustancialmente lineal se caracteriza por:

(1): una densidad de 0,87 a 0,960 g/cm^{3}.

(2): una distribución de pesos moleculares, M_{w}/M_{n} menor que o igual a aproximadamente 5 y,

(3): un índice de fluidez, I_{2}, medido según la norma ASTM D-1238,

: Condición 190ºC/2,16 kg, de 0,1 a 20,0 dg/minuto; y

: en el que el polímero de etileno de baja densidad se caracteriza por:

(1): una densidad de 0,91 a 0,96 g/cm^{3}, y

(2): un índice de fluidez, I_{2}, medido según la norma ASTM D-1238,

: Condición 190ºC/2,16 kg de 0,1 a 20,0 dg/minuto.

La composición es apropiada para formar una película que tiene una pegajosidad en caliente mejorada y para uso en el revestimiento de substratos. De esta forma, se puede hacer una película sellable por calor para materiales para envases. Los materiales para envases son provechosos ya que exhiben unas propiedades de pegajosidad en caliente sorprendentes e inesperadas y facilitan la producción.

Cuando se usan en el revestimiento por extrusión, las composiciones de la presente invención a menudo forman extrusionados homogéneos, dan unas velocidades de extrusión estables a elevadas velocidades de desprendimiento, tienen una aceptable reducción, proporcionan buenas propiedades al producto tales como pegajosidad en caliente, resistencia a la tensión, amplio intervalo de temperatura de procesado, y buena resistencia a la abrasión y al desgarro.

La Fig. 1 muestra el comportamiento de la pegajosidad en caliente de las composiciones de la presente invención revestidas sobre papel en comparación con una composición de polietileno.

La Fig. 2 muestra el comportamiento de la pegajosidad en caliente de las composiciones de la presente invención revestidas sobre una lámina fina de metal en comparación con una composición de polietileno.

La Fig. 3 muestra el comportamiento de la pegajosidad en caliente de las composiciones de la presente invención revestidas sobre polipropileno orientado en comparación con una composición de polietileno.

La Fig. 4 muestra el comportamiento de la pegajosidad en caliente de las composiciones de la presente invención revestidas sobre poli(tereftalato de etileno) en comparación con una composición de polietileno.

Procedimientos de ensayo y definiciones

A menos que se indique otra cosa, se emplean los siguientes procedimientos de ensayo:

La Densidad se mide según la norma ISO D-792. Las muestras se atemperaron a condiciones ambientales durante 24 horas antes de que se tomaran las medidas.

El índice de fluidez (I_{2}), (medido en el caso del polímero homogéneo de etileno lineal, del polímero de etileno sustancialmente lineal o del polímero de etileno de baja densidad) se mide según la norma ASTM D-1238, condición 190ºC/2,16 kg (anteriormente conocida como "Condición (E)").

La tasa de fluidez en fundida (medida en el caso de polímeros de polipropileno) se mide según la norma ASTM D-1238, condición 230ºC/2,16 kg (anteriormente conocida como "Condición (L)").

El peso molecular se determina usando cromatografía sobre gel (GPC, del inglés Gel Permeation Chromatography) con una unidad de cromatografía de alta temperatura Waters 150C equipada con tres columnas de porosidad mezclada (Polymer Laboratories 10^{3}, 10^{4}, 10^{5}, y 10^{6}), operando a una temperatura de sistema de 140ºC. El disolvente es 1,2,4-triclorobenceno, del que se preparan para inyección disoluciones al 0,3% en peso. La velocidad de flujo es 1,0 ml/min y el volumen de inyección es 100 micrólitros.

La determinación del peso molecular se deduce usando patrones de poliestireno de distribución de pesos moleculares estrecha (procedentes de Polymer Laboratories) en conjunción con sus volúmenes de elución. Los pesos moleculares de polietileno equivalente se determinan usando los coeficientes de Mark - Houwink apropiados para el polipropileno y el poliestireno (como se describe por Williams y Word en Journal of Polymer Science, Polymer Letters, Vol. 6, (621) 1968 de donde deduce de la siguiente ecuación:

M polietileno = a* (M poliestireno)^{b}

En esta ecuación, a = 0,4316 y b = 1,0. El peso molecular medio ponderado, M_{W}, se calcula en la forma acostumbrada según la siguiente fórmula: M_{W} = \Sigma w_{i} * M_{i}, en la que w_{i} y M_{i} son la fracción másica y el peso molecular, respectivamente, de la fracción i que sale de la columna del GPC.

Por "resonancia de tensión" se entiende un ciclo límite que corresponde a una oscilación periódica sostenida en la velocidad y en el área de sección transversal de un proceso de tensión en el que las condiciones límite son una velocidad fija a la salida del extrusor y una velocidad fija en la posición de despegue.

Por reducción se entiende la reducción en el espesor del tejido de la película a medida que se extrusiona desde una matriz y que es causada por la combinación los efectos del hinchamiento y la tensión superficial a medida que el materia abandona la matriz. La reducción se mide como la distancia entre la tela extrusionada que sale de la matriz menos el espesor de la tela extrusionada a medida que es recogida.

El término "composición" como se usa en la presente invención incluye una mezcla de materiales que comprenden la composición, además de los productos formados por la reacción o la descomposición de los materiales que comprende la composición.

El término "derivado de" significa realizado o mezclado con materiales especificados, pero no necesariamente compuesto de una mezcla sencilla de estos materiales. Las composiciones "derivadas de" de los materiales especificados pueden ser mezclas simples de los materiales originales, y también pueden incluir los productos de reacción de aquellos materiales, o pueden incluso estar enteramente compuestas de productos de reacción o de descomposición de los materiales originales.

Polipropileno

La composición de la presente invención es apropiada para formar películas que exhiben una pegajosidad sorprendente e inesperada. La cantidad de polipropileno en la composición variará dependiendo de las propiedades de pegajosidad en caliente deseadas, de los otros componentes, del tipo de polipropileno, y del substrato. Sin embargo, la composición generalmente comprende al menos aproximadamente 2, preferentemente al menos aproximadamente 3, más preferentemente al menos aproximadamente 4 por ciento en peso de polipropileno. En consecuencia, la cantidad es normalmente menos de aproximadamente 13, preferentemente menos de aproximadamente 12, más preferentemente menos de aproximadamente 10, más preferentemente menos de aproximadamente 7 por ciento en peso de polipropileno.

El polipropileno es generalmente en la forma isotáctica del homopolímero de polipropileno, aunque también se pueden usar otras formas de polipropileno (por ejemplo, polipropileno sindiotáctico). Sin embargo, se pueden utilizar los copolímeros de impacto de polipropileno (por ejemplo, aquellos en los una etapa de copolimerización secundaria comprende la reacción de un monómero alfa-olefina tal como una alfa-olefina C_{2}-C_{8} tal como etileno con un monómero de propileno de forma que la cantidad de monómero de alfa-olefina en el producto de polipropileno modificado de impacto es menos de aproximadamente 20% en peso) y los copolímeros aleatorios (también generalmente modificados en reactor y generalmente conteniendo 1,5 a 8 por ciento en peso de alfa-olefina tal como etileno copolimerizado con el propileno). Una discusión completa de diferentes polímeros de polipropileno aptos en la presente invención se recoge en Modern Plastics Encyclopedia/89, número de mediados de Octubre de 1988, Volumen 65, Número 11, pag.
86 - 92.

El peso molecular del polipropileno para su uso en la presente invención se indica de manera conveniente usando una medida de la fluidez en fundido según la norma ASTM D-1238, Condición 230ºC/2,16 kg (anteriormente conocida como "Condición (L)" y también conocida como I_{2}). La tasa de fluidez en fundido es inversamente proporcional al peso molecular del polímero. De este modo, a mayor peso molecular, menor tasa de fluidez en fundido, aunque la relación no es lineal. La tasa de fluidez en fundido para el polipropileno apropiado en la presente invención es generalmente al menos aproximadamente 1,0, preferentemente al menos aproximadamente 6,0 dg/min. En consecuencia, la tasa de fluidez en fundido es generalmente menos de aproximadamente 50, preferentemente menos de 15 dg/min.

Si se desea claridad en la película, por ejemplo, en una película de envase, entonces el índice de refracción del polímero de polipropileno debería ser de 0,005, preferentemente de 0,002 unidades de índice de refracción, normalmente medidas a 589 nm, para el polímero de etileno lineal, el polímero de etileno sustancialmente lineal, el polímero de etileno de baja densidad, o sus mezclas. Generalmente, el polipropileno tiene un índice de refracción de 1,470 a 1,515 a 589 nm, por ejemplo, el homopolímero de polipropileno clarificado tiene un índice de refracción de aproximadamente 1,5065 y el copolímero aleatorio de polipropileno clarificado tiene un índice de refracción de aproximadamente 1,5004 a 589 nm.

El índice de refracción se mide usando un Refractómetro Abbe-3L fabricado por Milton Roy Company y funcionado a 589 nm (línea "d" del sodio). Las muestras de ensayo para el refractómetro se preparan mediante moldeo por inyección en un moldeador por inyección BOY 30T a un espesor de aproximadamente 0,125 pulgadas.

Chum, Silvis, y Kao, en la presentación titulada "INSITE Technology Based Polyolefin Elastomers for Impact Modification", SPO '93, presentaron una gráfica del índice de refracción frente a la densidad para polímeros de etileno lineal. A partir de ésta, dedujeron las ecuaciones:

RI = 0,69694 (densidad) + 0,87884

Densidad = (RI - 0,87884)/0,69694

en donde RI es el índice de refracción del polímero (del inglés Refractive Index). Por consiguiente, cuando se desea usar un copolímero aleatorio de polipropileno clarificado que tenga un índice de refracción de aproximadamente 1,5044, los polímeros de etileno sustancialmente lineal y los polímeros homogéneos de etileno lineal preferentes tendrán una densidad de aproximadamente 0,898 g/cm^{3}.

Para promover la claridad, la viscosidad del polímero de polipropileno debería ser menos que la del polímero de etileno lineal, que la del polímero de etileno sustancialmente lineal, que la del polímero de etileno de baja densidad, o que la de sus mezclas. La viscosidad es inversamente proporcional al índice de fluidez (en el caso de los polímeros de etileno) y a la tasa de fluidez en fundido (en el caso del polímero de polipropileno). Un estimación para comparar el índice de fluidez del polietileno con la tasa de fluidez en fundido del polipropileno es dividir la tasa de fluidez en fundido del polipropileno por 3. De este modo, un polipropileno que tuviera un índice de fluidez en estado fundido de 12 g/10 min es como un polietileno que tuviera un índice de fluidez de 4 g/min, en términos de su viscosidad o de su comportamiento de fluidez. Por consiguiente, usando un polipropileno que tenga un índice de fluidez en estado fundido de 2 a 4 g/10 min con un polímero de etileno que tuviera un índice de fluidez de 1,6 g/10 min daría como resultado una mezcla en la que el componente de mayor viscosidad constituye el componente minoritario de la mezcla, y por lo tanto no sería preferente para obtener estructuras de película de baja neblina y alta claridad. Por el contrario, usando un polipropileno que tuviera un índice de fluidez en estado fundido de 12 g/10 min con un polímero de etileno que tuviera un índice de refracción de 1,6 g/min, daría como resultado una mezcla en la que el componente de menor viscosidad constituye el componente de menor viscosidad de la mezcla, produciendo una dispersión mejorada del componente minoritario en la fase dominante de polímero de etileno sustancialmente lineal o polímero homogéneo de etileno lineal, y de ese modo proporcionar una excelentes propiedades ópticas.

Polímeros de etileno lineal y sustancialmente lineal

En el modo en que la definición se usa en la presente invención, "interpolímero" significa un polímero de dos o más comonómeros, por ejemplo, un copolímero, terpolímero, etc.

Los interpolímeros que son útiles en la presente invención son polímeros de etileno lineal y polímeros de etileno sustancialmente lineal. La cantidad de tales polímeros, si están presentes, en la composición variará dependiendo de las propiedades de pegajosidad deseadas, los otros componentes, el tipo de polietileno lineal o sustancialmente lineal, y el substrato, si está presente.

Los polímeros de etileno lineal o sustancialmente lineal que se pueden emplear en la presente invención se caracterizan por una densidad de al menos aproximadamente 0,87, preferentemente al menos 0,89 g/cm^{3}. En consecuencia, la densidad es generalmente menos de 0,96, preferentemente menos de aproximadamente 0,94 g/cm^{3}.

Otra característica de los polímeros de etileno lineal o sustancialmente lineal que pueden ser empleados en la presente invención es una distribución de pesos moleculares, M_{w}/M_{n} menor que o igual a aproximadamente 5, preferentemente menos de o igual a aproximadamente 4.

Otra característica adicional del polímero de etileno lineal o sustancialmente lineal que puede ser empleado en la presente invención es un índice de fluidez, I_{2}, medido según la norma ASTM D-1238, Condición 190ºC/2,16 kg de 0,5 a 20,0 dg/min. Se ha descubierto que los polímeros de etileno lineal o sustancialmente lineal que tienen las propiedades antes mencionadas producen composiciones según la presente invención que tienen una alta pegajosidad en caliente.

El polímero de etileno lineal o sustancialmente lineal que se puede emplear en la presente invención puede ser un homopolímero o copolímero de etileno con uno o más monómeros. Los monómeros o copolímeros de etileno con uno o más monómeros son preferentes. Los monómeros preferentes incluyen alfa-olefinas C_{3}-C_{8} tales como 1-buteno,
1-penteno, 4-metil-1-penteno, 1-hexeno, 1-hepteno, y 1-octeno.

El polímero de etileno lineal puede ser un polímero de etileno preparado usando un catalizador de metal de transición, por ejemplo, un catalizador de sitio sencillo o un catalizador Ziegler-Natta. El término "polímero de etileno lineal" comprende polímeros homogéneos de etileno lineal y polímeros heterogéneos de etileno lineal. Por el término "homogéneo", se entiende que cualquier comonómero esta distribuido de manera aleatoria dentro de una molécula de interpolímero dada y sustancialmente, todas las moléculas de interpolímero tienen la misma relación etileno/comonómero dentro de ese interpolímero. Sin embargo, a diferencia de los polímeros heterogéneos, cuando un polímero homogéneo tiene un punto máximo de fusión mayor de 115ºC (tal como es el caso de los polímeros que tienen una densidad mayor de 0,940 g/cm^{3}), tales polímeros además no tienen una punto máximo de fusión de temperatura inferior claro.

Además, la mayoría del polímero homogéneo de etileno lineal y todos los polímeros de etileno sustancialmente lineales carecerán de una fracción de alta densidad medible, (es decir, una fracción esencialmente lineal o una fracción de homopolímero que se pueda medir mediante fraccionamiento por elución a temperatura creciente, descrito en el documento de patente de los EE.UU. de número U.S.-A- 5.089.321, y que se incorpora en su totalidad y forma parte de esta aplicación), por ejemplo no contendrán fracción de polímero alguna que tenga un grado de ramificación menor que o igual a 2 grupo metilo/1.000 átomos de carbono.

Los polímeros homogéneos de etileno lineal o polímeros de etileno sustancialmente lineal se caracterizan por tener una distribución de pesos moleculares (M_{w}/M_{n}) estrecha. Para el polímero homogéneo de etileno lineal y los polímeros de etileno sustancialmente lineal, (M_{w}/M_{n}) es desde 1,5 a 3,0, preferentemente de 1,8 a 2,2.

La distribución de las ramificaciones del comonómero para el polímero homogéneo de etileno lineal y los polímeros de etileno sustancialmente lineal se caracteriza por su índice de distribución de la ramificación de cadena corta, SCBDI. (del inglés, Short Chain Branch Distribution Index) o su índice de la ramificación en la distribución de la composición, CDBI (del inglés, Composition Distribution Branch Index) y se define como el porcentaje en peso de las moléculas del polímero que tienen un contenido de comonómero dentro del 50 por ciento del contenido de comonómero molar total medio. El CDBI de un polímero se calcula fácilmente a partir de los datos obtenidos a partir de técnicas conocidas en la técnica, tales como, por ejemplo, fraccionamiento por elusión a temperatura creciente (abreviado en la presente invención como "TREF", del inglés, Temperatura Rising Elution Fractionation) tal como se describe, por ejemplo, por Wild et al., Journal of Polymer Science, Poly. Phys. Ed., Vol. 20, pag. 441 (1982), o en los documentos de patente U.S. -A- de números 4.798.081 y 5.008.204. El SCBDI o CDBI para el polímero homogéneo de etileno lineal y los polímeros de etileno sustancialmente lineal apropiados en las composiciones de la presente invención es preferentemente mayor de aproximadamente 50 por ciento, específicamente mayor de aproximadamente 70 por ciento, más preferentemente mayor de aproximadamente 90 por ciento.

Los interpolímeros homogéneos de \alpha-olefina/etileno lineal se pueden preparar usando procesos de polimerización (por ejemplo, como se describe por Elston en el documento de patente U.S.-A- de Nº 3.645.992) que proporciona una distribución homogénea de la ramificación de cadena corta. En este proceso de polimerización, Elston usa un sistema de catalizador de vanadio soluble para fabricar tales polímeros. Sin embargo, otros, tales como Mitsui Petrochemical Company y Exxon Chemical Company han usado los denominados sistemas de catalizadores de sitio sencillo para fabricar polímeros que tienen una estructura lineal homogénea. Los interpolímeros homogéneos de etileno lineal/\alpha-olefina están actualmente disponibles comercialmente por Mitsui Petrochemical Company bajo la marca comercial "Tafmer" y por Exxon Chemical Company bajos los nombres comerciales "Exact" y "Exceed".

A diferencia de los polímeros homogéneos de etileno lineal (los cuales tienen menos de 0,01 ramificaciones de cadena por cada 1000 átomos de carbono), los polímeros de etileno sustancialmente lineal son polímeros homogéneos que tienen ramificación de cadena larga. En particular, como se usa en la presente invención, "sustancialmente lineal" significa que la estructura del polímero está sustituida con aproximadamente 0,01 ramificaciones de cadena larga/1.000 átomos de carbono a aproximadamente 3 ramificaciones de cadena larga/1.000 átomos de carbono, preferentemente de 0,01 ramificaciones de cadena larga/1.000 átomos de carbono a 1 ramificación de cadena larga/1.000 átomos de carbono, y más preferentemente de 0,05 ramificaciones de cadena larga/1.000 átomos de carbono a 1 ramificación de cadena larga/1.000 átomos de carbono.

La ramificación de cadena larga (LCB, del inglés. Long Chain Branching) se define en la presente invención como una longitud de cadena de al menos un (1) átomo de carbono menos que el número de átomos de carbono en el comonómero, mientras que la ramificación de cadena corta (SCB, del inglés Short Chain Branching) se define en la presente invención como una longitud de cadena del mismo número de átomos de carbono en el residuo del comonómero después que se incorpora a la estructura molecular de polímero. Por ejemplo, un polímero de etileno sustancialmente lineal/1-octeno tiene estructuras con ramificaciones de cadena larga de al menos siete (7) átomos de carbono de longitud, pero también tiene ramificaciones de cadena corta de sólo seis (6) átomos de carbono de longitud.

La ramificación de cadena larga se puede distinguir de la ramificación de cadena corta mediante espectroscopia de resonancia magnética nuclear de ^{13}C (NMR, del inglés Nuclear Magnetic Resonance) y en un grado limitado, por ejemplo, para el homopolímero de etileno, se puede cuantificar usando el método de Randall (Rev. Macromol. Chem. Phys., C29 (2&3), p. 285-297. Sin embargo, como aspecto práctico, la actual espectroscopia de resonancia magnética nuclear de ^{13}C no puede determinar la longitud de la ramificación de cadena larga superior a aproximadamente seis (6) átomos de carbono y, por ejemplo, esta técnica analítica no puede distinguir entre una ramificación de siete (7) átomos de carbono y una ramificación de setenta (70) átomos de carbono. La ramificación de cadena larga puede ser tan larga como aproximadamente la misma longitud que la longitud de la estructura del polímero.

Son conocidos los polímeros homogéneos de etileno lineal y los polímeros de etileno sustancialmente lineal en la composición de esta invención. Los polímeros de etileno sustancialmente lineal y sus métodos de preparación se describen enteramente en los documentos de Patente de U.S.-A- de números 5.272.236 y 5.278.272, los cuales se incorporan en su totalidad en la invención y forman una parte de esta aplicación.

Los métodos para determinar la cantidad presente de ramificación de cadena larga, tanto cuantitativamente como cualitativamente, se conocen en la técnica. Para los métodos cualitativos de determinación, véase, por ejemplo, los documentos de patente de U.S.-A- de números 5.272.236 y 5.278.272, los cuales describen el uso de una gráfica de tensión cortante aparente vs. a la velocidad cortante aparente para identificar el fenómeno de fractura de
fluidez.

Para los métodos cuantitativos de determinación de la presencia de ramificaciones de cadena larga, véase, por ejemplo, los documentos de Patente de EE.UU. de números U.S.-A-5.272.236 y 5.278.272; Randall (Rev. Macromol. Chem. Phys., C29 (2&3), pag. 285 - 297), que describen la medida de la ramificación de cadena larga usando la espectroscopía de resonancia magnética nuclear, Zimm, G. H. y Stockmayer, W. H., J. Chem. Phys., 17, 1301 (1949); y Rudin, A., Modern Methods of Polymer Characterization, John Wiley & Sons, New York (1991) pag. 103 - 112, que describe el uso de la cromatografía de permeación sobre gel acoplada a un detector de barrido de rayo laser de bajo ángulo (GPC-LALLS, del inglés Gel Permeation Chromatography coupled with a Low Angle Laser Light Scattering detector) y cromatografía de permeación sobre gel acoplada a un detector viscosímetro diferencial (GPC-DV, del inglés Gas Permeation Chromatography Coupled with a Differential Viscosimeter detector).

El "índice de procesado reológico" (PI, del inglés Processing Index) es la viscosidad aparente (en kpoise) de un polímero medida mediante un reómetro de extrusión con gas (GER, del inglés Gas Extrusión Rheometer). El reómetro de extrusión con gas se describe por M. Shida, R. N. Shroff y L. V. Cancio en Polymer Engineering Science, Vol. 17, Nº 11, p. 770 (1997), y en Rheometers for Molten Plastics por John Dealy, publicado por Van Nostrand Reinhold Co. (1982) en pag. 97 - 99. Los experimentos de GER se desarrollan a una temperatura de 190ºC, a presiones de nitrógeno entre 250 a 5.550 psig usando aproximadamente una matriz de L/D de 20:1, un diámetro de 0, 754 milímetros, con un ángulo de entrada de 180º. Para los polímeros sustancialmente lineales de etileno apropiados en la presente invención, el PI es la viscosidad aparente (en kpiose) de un material medido mediante GER a un esfuerzo cortante aparente de 2,15 \cdot 10^{6} dinas/cm^{2} (0,215 MPa). Los polímeros de etileno sustancialmente lineal útiles en la presente invención tienen preferentemente un PI en el intervalo de 0,01 kpoise a 50 kpoise, preferentemente aproximadamente 15 kpoise o menos. Los polímeros de etileno sustancialmente lineal útiles en la presente invención tienen un PI menos de o igual a aproximadamente 70 por ciento del PI de un polímero de etileno lineal comparativo (bien un polímero polimerizado Ziegler o un polímero lineal ramificado uniformemente, como el descrito por Elston en el documento de patente de U.S.-A- de Nº 3.645.992) a aproximadamente el mismo I_{2} y M_{w}/M_{n}.

Los polímeros de etileno sustancialmente lineal además se caracterizan por tener una resistencia a la fractura de fundido. Una representación del esfuerzo cortante aparente frente a la tasa de esfuerzo cortante aparente se usa para identificar el fenómeno de fractura de fundido. Según Ramamurthy en el Journal of Rheology, 30(2), 337-357, 1986, por encima de una cierta tasa de fluidez crítica, las irregularidades de la película extrusionada observadas se pueden clasificar en general en dos tipos principales: fractura de fundido superficial y fractura de fundido en grueso.

La fractura de fundido superficial ocurre bajo condiciones de flujo aparentemente estacionario y va desde una pérdida del brillo especular de la película hasta la forma más severa del fenómeno conocido como skarkskin. El comienzo de la fractura de fundido superficial (OSMF, del ingles Onset of Surface Melt Fracture) se caracteriza al comienzo por la pérdida de brillo del material extrusionado en el que la rugosidad de la superficie del material extrusionado se puede detectar sólo mediante un aumento de x40. La tasa cortante crítica en el comienzo de la fractura de fundido de la superficie para los homopolímeros e interpolímeros de etileno sustancialmente lineal es al menos 50 por ciento mayor que la tasa cortante crítica en el comienzo de la fractura de fundido de la superficie de un polímero de etileno lineal comparativo (o un polímero polimerizado con Ziegler o un polímero lineal ramificado uniformemente como se describe por Elston en el documento de patente de los EE.UU. de nº 3.645.992) que tiene aproximadamente el mismo I_{2} y M_{w}/M_{n}.

La fractura de fluido en grueso ocurre a condiciones de flujo de extrusión no estacionario y varía en detalle desde deformaciones regulares (alternando rugoso y liso, helicoidal, etc.) a deformaciones aleatorias. Para una aceptabilidad comercial, (por ejemplo, en películas inflables y sus bolsas), la defectos de la superficie deberían ser mínimos, si no ausentes, para una buena calidad y propiedades de película. La tensión cortante crítica en el comienzo de la fractura de fluido en grueso para los polímeros de etileno sustancialmente lineales usados en la fabricación de la estructura de la película de la presente invención es mayor de aproximadamente 4 \cdot 10^{6} dinas/cm^{2} (0,4 MPa). La tasa cortante crítica en el comienzo de la fractura de fluido superficial (OSMF, del inglés Onset of Surface Melt Fracture) y el comienzo de la fractura de fluido en grueso (OGMF, del inglés Onset of Gross Melt Fracture) se utilizará en la presente invención en base a los cambios en la rugosidad de la superficie y en las configuraciones de los productos extrusionados mediante un GER.

Los polímeros de etileno sustancialmente lineal se caracterizarán por tener un I_{10}/I_{2} (ASTM D-1238), mayor de o igual a 5,63, y es preferentemente de 6,5 a 15, más preferentemente de 7 a 10. La distribución del peso molecular (M_{w}/M_{n}), medida mediante cromatografía de permeación sobre gel (GPC, del inglés Gel Permeation Chromatography), está definida por la ecuación:

(M_{w}/M_{n}) \leq (I_{10}/I_{2}) - 4,63, y es preferentemente entre 1,5 y 2,5. Para los polímeros de etileno sustancialmente lineal, la relación I_{10}/I_{2} indica el grado de ramificación de cadena larga, esto es, cuanto mayor es la relación I_{10}/I_{2}, más larga es la ramificación de cadena larga en el polímero.

Los polímeros de etileno sustancialmente lineal tienen una propiedad de fluidez altamente no esperada, cuando el valor de I_{10}/I_{2} del polímero es esencialmente independiente del índice de polidispersidad (esto es, M_{w}/M_{n}) del polímero. Esto está en contraste con las resinas de polietileno lineales convencionales ramificadas homogéneamente y las resinas de polietileno lineales ramificadas heterogéneamente que tienen propiedades reológicas tales que al incrementar el valor I_{10}/I_{2}, también se debe incrementar el índice de polidispersividad.

El polímero homogéneo de etileno lineal o el polímero de etileno sustancialmente lineal se puede preparar adecuadamente usando un complejo de metal de geometría constrictiva, tal como el descrito en la solicitud de documento de patente de los EE.UU. de nº de serie 545,403, presentada el 3 Julio de 1990 (EP-A-416.815); la solicitud de documento de patente de los EE.UU. de nº de serie 702.475, presentada el 20 de Mayo de 1991 (EP-A-514.828); además de los documentos de patente de los EE.UU. de números U.S.-A-5.470.993, 5.374.696, 5.231.106, 5.055.438, 5.057.475, 5.096.867, 5.064.802, y 5.132.380. En la solicitud de documento de patente de los EE.UU. de número de serie 720.041, presentada el 24 de Junio de 1991, (EP - A - 514.828) se describen ciertos derivados de borano de los catalizadores de geometría constrictiva anteriores y se muestra y reivindica un método para su preparación. En el documento de Patente de los EE.UU. de número U.S.-A-5.453.410 se describían combinaciones de catalizadores de geometría constrictiva catiónicos con un aluminoxano como catalizadores apropiados para la polimerización de olefinas.

Los polímeros heterogéneos de etileno lineal son homopolímeros de etileno o copolímeros de etileno y uno o más alfa olefinas de C_{3} a C_{8}. La distribución del peso molecular y la distribución de la ramificación de cadena corta, que surgen a raíz de la copolimerización de la alfa olefina, son relativamente amplios en comparación con los polímeros homogéneos de etileno lineal. Los polímeros heterogéneos de etileno lineal se pueden fabricar en una disolución, en un lodo, o en un proceso de fase gas usando un catalizador Ziegler-Natta, y son bien conocidos por aquellos habituados con la técnica. Por ejemplo, ver el documento de patente de los EE.UU. de número U.S.-A-4.339.507.

Polímero de etileno de baja densidad

La cantidad, si está presente, de polímero de etileno de baja densidad, esto es, polietileno de baja densidad, en la composición variará dependiendo de las propiedades de pegajosidad en caliente deseadas, los otros componentes, el tipo de polietileno de baja densidad, y el substrato, si está presente.

El polímero de etileno de baja densidad puede ser un homopolímero de etileno o un copolímero de etileno y otro monómero que se produce, por ejemplo, por medio de una polimerización por radicales libres. Los polímeros de etileno de baja densidad apropiados se describen en, por ejemplo los documentos de patente GB 1.096.645 y el documento de patente de los EE.UU. de número U.S.-A-2.825.751. Los otros monómeros a menudo se copolimerizan con etileno para producir un polímero que tiene propiedades diferentes a las del homopolímero. Si se emplea, el comonómero generalmente se incorpora en 1 a 20 por ciento en peso en base al peso de los monómeros. Los comonómeros preferentes incluyen acetatos (tales como acetato de vinilo), acrílicos (tales como ácido acrílico o metacrílico), y acrilatos (tales como metacrilato, butilacrilato, metilmetacrilato, o hidroxietilmetilacrilato). El índice de fluidez del polímero de etileno de baja densidad apropiado en la presente invención es normalmente de 0,1 a 20, preferentemente de 0,4 a 12 dg/min. Generalmente, el incremento en el peso molecular medio dentro de este intervalo, esto es, la disminución en el índice de fluidez, generalmente produce una composición que es apropiada para fabricar una película que tiene una resistencia a la tensión mejorada, propiedades de impacto aumentadas, resistencia del cierre aumentada, y propiedades ópticas menores.

La densidad de los polímeros de etileno de baja densidad que son apropiados en la presente invención varía dependiendo del homopolímero o el copolímero empleados pero es generalmente de 0,91-0,96 g/cm^{3}. La densidad del homopolímero del polímero de etileno de baja densidad es generalmente de 0,91 a 0,94, preferentemente de 0,915 a 0,925 g/cm^{3}. La densidad del copolímero del polímero de etileno de baja densidad es generalmente de 0,92 a 0,96 g/cm^{3}, preferentemente de 0,93 a 0,95 g/cm^{3}.

Composiciones preferentes

Las composiciones preferentes de la presente invención normalmente comprenden al menos aproximadamente 87, preferentemente al menos aproximadamente 90 por ciento en peso de polímero de etileno lineal, polímero de etileno sustancialmente lineal, polímero de etileno de baja densidad o sus mezclas. Por consiguiente, las composiciones preferentes normalmente comprenden no más de aproximadamente 98, preferentemente no más de aproximadamente 96 por ciento en peso de polímero de etileno lineal, polímero de etileno sustancialmente lineal, polímero de etileno de baja densidad o sus mezclas.

Normalmente, las composiciones de la presente invención incrementan la pegajosidad en caliente última al menos un 15 por ciento, preferentemente al menos 25 por ciento sobre composiciones similares que no tienen polipropileno. También, las composiciones de la presente invención a menudo exhiben las temperaturas de iniciación que son al menos 5, preferentemente al menos 10ºC menores que las de composiciones similares que no tienen polipropileno.

Las composiciones preferentes de la presente invención para el revestimiento por extrusión a menudo incluyen mezclas de polímero de etileno lineal o polímero de etileno sustancialmente lineal y polímero de etileno de baja densidad. La cantidad de cada polímero en la composición variará dependiendo de las características deseadas y de la cantidad y tipo de polipropileno.

Una composición particularmente preferente de la presente invención para revestimiento por extrusión comprende de 2 a 13 por ciento en peso de polipropileno, de 67 a 93, más preferentemente de 80 a 90 por ciento en peso de polímero de etileno lineal o polímero de etileno sustancialmente lineal y de 5 a 20 por ciento en peso de polietileno de baja densidad.

Las composiciones preferentes para el revestimiento por extrusión de la presente invención a menudo exhiben un índice de fluidez, I_{2}, medido según la norma ASTM D-1238, Condición 190ºC/2,16 kg de 4 a 50 dg/min y una densidad de 0,89 a 0,91 g/cm^{3}. Las composiciones de este tipo a menudo exhiben una baja reducción y/o baja o sin resonancia en aplicaciones de revestimiento por extrusión.

Películas sellables por calor fabricadas con la composición de la presente invención

Las composiciones de la presente invención se pueden formar por cualquier procedimiento conveniente. Normalmente, es apropiado mezclar en fusión los componentes individuales. En el caso de mezcla en fusión, los polímeros se mezclan primero y a continuación, se extruyen en una extrusor de composición para obtener los pelets que contienen una combinación de estos materiales. Normalmente, los pelets son de 10 a 120 pelets/gramo, preferentemente de 20 a 40 pelets/gramo.

Si se forma una película sellable por calor que tiene la composición de la invención, entonces también es apropiado una mezcla en seco de los componentes individuales. En la mezcla en seco, los pelets de los diferentes materiales se mezclan conjuntamente y a continuación, se añaden directamente al extrusor empleado para fabricar la película. De manera opcional, se pueden incorporar aditivos adicionales, tales como agentes engrasantes, anti-bloque, y ayudantes de proceso de polimerización bien en las mezclas en fundido o en la mezclas secas.

Las láminas sellables por calor realizadas con la composición de la presente invención se pueden emplear en estructuras de lámina monocapa o multicapa o como laminados. Sin considerar como se vaya a utilizar la película, ésta se puede preparar mediante una variedad de procesos que son bien conocidos por aquellos habituados con la técnica.

Las estructuras de película se pueden hacer por medio de técnicas de fabricación convencionales, por ejemplo proceso de extrusión de burbuja sencilla y de orientación biaxial (tales como de marco, proceso de doble burbuja o proceso de burbuja atrapada), extrusión de hoja/fundido sencilla, coextrusión, laminación, etc. Los procesos de extrusión de burbuja sencilla convencionales (también conocidos como procesos de película soplada en caliente) se describen, por ejemplo, en The Encyclopedia of Chemical Technology, Kirk-Othmer, Tercera Edición, John Wiley & Sons, Nueva York, 1981, Vol., 16, pag. 416 - 417 y Vol. 18, pag. 191 - 192. Los procesos de fabricación de película de orientación biaxial tales como los descritos en el proceso de "doble burbuja" del documento de patente de los EE.UU. de número U.S.-A-3.456.044 (Pahlke), y el proceso descrito en el documento de patente de EE.UU. de número U.S.-A-4.352.849 (Mueller), en los documentos de patente de EE.UU. de número U.S.-A-4.820.557 y 4.837.084 (ambos de Warren), en el documento de patente de EE.UU. de número U.S.-A-4.865.902 (Golike et al.), en el documento de patente de EE.UU. de número U.S.-A-4.927.708 (Herran et al.), en el documento de patente de EE.UU. de número U.S.-A-4.952.451 (Mueller), y en los documentos de patente de EE.UU. de número U.S.-A-4.963.419 y 5.059.481 (ambos de Lusting et al.), también se pueden usar para fabricar las estructuras de película novedosas de esta invención. Las estructuras de película orientadas biaxialmente también se pueden fabricar por medio de una técnica de marco, tales como las usadas para el polipropileno orientado.

Otras técnicas de fabricación de películas multicapa para aplicaciones de envases alimentarios se describen en Packaging Foods With Plastics por Wilmer A. Jenkins y James P. Harrington (1991), pag. 19 - 27, y en "Coextrusión Basics" por Thomas I. Butler, Film Extrusion Manual: Process, Materials, Properties, pag. 31 - 80 (publicado por TAPPI Press (1992)).

En ciertas realizaciones de esta invención, al menos una de la capa más externa o más interna sellable por calor de una estructura de película comprende la mezcla del polímero de polipropileno y el polímero de etileno lineal o sustancialmente lineal, el polietileno de baja densidad o sus mezclas. Esta capa sellable por calor se puede coextrusionar con otra(s) capa(s) o capa sellable por calor que se puede laminar sobre otra(s) capa(s) o substrato en una segunda operación, tales como las descritas en Packaging Foods With Plasctics, ibid, o como la descrita en "Coextrusion For Barrier Packaging" por W. J. Schrenk y C. R. Finch, Society of Plastics Engineers RETEC Proceeding, Junio 15 -17 (1981), pag. 211-229. Los substratos preferentes incluyen papeles, láminas de metal, polipropilenos orientados tales como grado industrial o BICOR LBW®, poliamidas, poliésteres, polietilenos, poli(tereftalato de etileno), y, substratos metalizados.

Si se deseara una película multicapa, la misma se podría obtener a partir de una película monocapa que previamente se habría producido vía película tubular (esto es, mediante técnicas de película soplada) o vía matriz plana (esto es, película fundida) como se describe por K. R. Osborn y W. A. Jenkins en Pastics Films, Technology and Packaging Applications (Technomic Publishing Co., Inc. (1992), en el que la película de sellado debe pasar a través una etapa de post-extrusión adicional de adhesivo o de laminación por extrusión a otras capas de materiales para envases. Si la capa de sellado es una coextrusión de dos o más capas (también descrito por Osborn y Jenkins), la película pude aún ser laminada con capas adicionales de materiales para envases, dependiendo de los otros requerimientos físicos de la película de envase final. "Laminations vs. Coextrusions" de D. Dumbletón (Converting Magazine, September 1992) también analiza la laminación frente a la coextrusión. Las películas monocapa y coextrusionadas también pueden sufrir técnicas de post-extrusión, tales como un proceso de orientación biaxial e irradiación. Con relación a la irradiación, esta técnica también puede anteceder a la extrusión mediante la irradiación de los pelets a partir de los cuales se fabrica la película antes de alimentar los pelets al extrusor, lo que incrementa la tensión de fluidez de la película de polímero extrusionado y aumenta su facilidad de procesado.

El revestimiento por extrusión es otra técnica adicional para la producción de materiales para envases. Similar a la película fundida, el revestimiento por extrusión es una técnica de moldeo plano. Una película sellable por calor comprendida de las composiciones de la presente invención se puede revestir por extrusión sobre un substrato bien en la forma de una monocapa o de un material extrusionado coextrusionado según, por ejemplo, los procesos descritos en el documento de patente de los EE.UU. de número U.S.-A-4.339.507. La utilización de extrusores múltiples o el paso de varios substratos a través de un sistema de revestimiento por extrusión varias veces puede dar como resultado capas de polímero múltiple, cada una proporcionando alguna clase de atributo de funcionamiento, ya sea barrera, dureza, o pegajosidad o sellabilidad en caliente mejoradas. Algunas aplicaciones de uso final típicas para sistemas multicapas/multi-sustrato son los envases para queso. Otras aplicaciones de uso final incluyen, pero no están limitadas a, alimentos húmedos para mascotas, aperitivos, patatas fritas, alimentos congelados, carnes, perritos calientes, y otras numerosas aplicaciones.

En aquellas reivindicaciones en las que la película comprende la mezcla de polímero homogéneo de etileno lineal o polímero de etileno sustancialmente lineal y/o polímero de etileno de baja densidad, y el polímero de polipropileno, se pueden incluir otras capas de estructura multicapa para proporcionar una variedad de atributos de funcionamiento. Estas capas pueden estar construidas a partir de varios materiales, incluyendo mezclas de polímeros homogéneos de etileno lineal o polímeros de etileno sustancialmente lineal con polímeros de polipropileno, y algunas capas se pueden construir de los mismos materiales, por ejemplo, algunas películas pueden tener la estructura A/B/C/D/A en la que cada letra diferente representa una composición diferente. Ejemplos representativos, no limitantes de materiales en las otras capas son: poli(tereftalato de etileno) (PET, del inglés Poly(Etilen Terephtalate)), copolímeros de etileno/acetato de vinilo (EVA, del inglés Ethylene/Vinyl Acetale), copolímeros de etileno/ácido acrílico (EAA, del inglés Ethylene/
Acrylic Acid), copolímeros de etileno/ácido metacrílico (EMAA, del inglés Ethylene/Methacrylic Acid), LLDPE, HDPE, LDPE, polímeros de etileno de injerto modificado (por ejemplo, polietileno de injerto con anhídrido maleico), polímeros de estireno - butadieno (tales como resinas-K, disponibles de Phillips Petroleum), etc. Generalmente, las estructuras de película multicapa comprenden de 2 a 7 capas.

El espesor de las estructuras multicapa es normalmente de 1 mil a 4 mils (25 a 102 micrómetros) (espesor total). La capa de película sellable por calor varía en espesor dependiendo si es producida vía extrusión o laminación de la película monocapa o una película coextrusionada a otros materiales para envases. En una coextrusión, la capa de película sellable por calor es normalmente de 0,1 a 3 mils (2,5 a 75 \mum), preferentemente de 0,4 a 2 mils (10 a 51 \mum). En una estructura laminada, la capa de película sellable por calor monocapa o coextrusionada es normalmente de 0,5 a 2 mils (13 a 51 \mum), preferentemente de 1 a 2 mils (25 a 51 \mum). Para una película monocapa, el espesor está normalmente entre 0,4 mil a 4 mils (10 a 102 \mum), preferentemente entre 0,8 a 2,5 mils (20 a
64 \mum).

Las películas sellables por calor de la invención se pueden transformar en estructuras de envase tales como un estructura de conformado - llenado - sellado o estructuras de bolsa en caja. Por ejemplo, una de tales operaciones de conformado - llenado - sellado se describe en Packaging Foods With Plastics, ibid, pag. 78 - 83. Los envases también se pueden formar a partir de un rollo de material para envases multicapa mediante envasado por conformado - llenado - sellado vertical u horizontal y envasado por termoconformado - llenado - sellado, como se describe en "Packaging Machinery Operations: Nº 8, Form - Fill - Sealing, A Self - Instructional Course" por C. G. Davis, Packaging

 \hbox{Machinery}

Manufactures Institute (Abril 1982); The Wiley Encyclopedia of Packaging Technology por M. Bakker (Editor), John & Sons (1986), pag. 334, 364-369; y Packaging: An Introduction por S. Sacharow y A. L. Brody, Harcourt Brace Javanovich Publications, Inc. (1987), pag. 322-326. Un sistema particularmente apropiado para las operaciones de conformado - llenado - sellado es la máquina de Conformado - Llenado - Sellado Vertical Hayssen Ultima Super CMB. Otros fabricantes de equipos para termoconformado de bolsas y evacuación incluyen Cryovac and Koch. Un proceso para fabricar una bolsa con una máquina de conformado - llenado - sellado se describe de manera general en los documentos de patente de EE.UU. de números U.S.-A-4.503.102 y 4.521.437. Las estructuras de película que tienen una o más capas que comprenden una película sellable por calor de la presente invención son bastante apropiadas para el envase de agua potable, vino, queso, patatas, condimentos, y productos alimentarios similares en tales estructuras de conformado - llenado - sellado.

Las composiciones y las películas sellables por calor de esta invención y su uso son descritas más detalladamente mediante los siguientes ejemplos. A menos que se indique lo contrario, todas las partes y porcentajes están dados en peso.

Ejemplos

Los polímeros de la tabla titulada "Polímeros" se utilizaron en la preparación de las composiciones y de las películas de los ejemplos y de los ejemplos comparativos.

Ejemplo 1 Preparación de las composiciones

Las mezclas de polímeros se pueden preparar de diversas maneras. El mezclado en seco de cada polímero se puede obtener mediante la adición de la cantidad de cada componente en peso y a continuación, mezclar a mano o mediante medios mecánicos tales como un mezclamiento neumático o de volteo. Las mezclas en fundido también se pueden producir mediante composición por extrusión dando como resultados pelets que contienen cada componente a sus concentraciones adecuadas. Cada polímero individual también se podría introducir en la sección de alimentación en el extrusor que va a ser usado para formar la película final, laminado o revestimiento por extrusión. Algunos sistemas de mezcla sólo eran mezclado en seco, mezclas en fundido de dos o tres componentes, o mezclas en fundido de dos componentes los cuales a continuación, eran mezclados en seco con un tercer componente. El mecanismo de mezcla no afectaba negativamente a la mejora en el comportamiento tal como se reivindica en esta aplicación.

Ejemplo 2 Formación de laminados

Normalmente, los laminados se forman mediante revestimiento por extrusión del sistema de polímero reivindicado sobre diferentes sustratos a varios espesores. La estructura resultante se utiliza entonces para ensayar su comportamiento. La coextrusión del sistema de polímero también se puede utilizar cuando el sistema de pegajosidad en caliente mejorado está en la superficie de sellado de la extrusión multicapa resultante. Cuando se incorpora el sistema de polímeros reivindicado, la laminación de películas producidas mediante la invención reivindicada sobre una variedad de sustratos también dará como resultado una mejora en el comportamiento de la pegajosidad en caliente. El comportamiento del revestimiento por extrusión se evaluó mediante una revestidora por extrusión Black Clawson 3 ½'' (88,9 mm), de L/D 30:1, equipada con una matriz Cloeren de 30'' (762 mm) y un sistema de alimentación Cloeren. La abertura de la matriz se estableció en 25 mils (625 \mum) utilizando un espacio de aire de 6 pulgadas (15,2 cm) (la distancia desde la abertura de la matriz a la interfase del sustrato/rodillo frío. La velocidad de giro se mantenía aproximadamente a 90 rpm para producir un revestimiento de 1 mil (25 \mum), mientras se hacían correr diferentes substratos a 440 fpm (13,4 mpm) a través de la revestidora por extrusión. Todas las estructuras de papel se produjeron a partir de un papel Kraft de 50 lb (23 kg). Otros substratos evaluados se produjeron mediante hojas que se podían quitar (unir cinta al perfil delantero del substrato que se iba a ensayar y a continuación, se dejaba caer sobre el papel Kraft que se movía, presionando de ese modo la muestra de substrato bajo la matriz de extrusión sobre el cilindro frío mientras era revestida con el sistema de polímeros que era evaluado).

Ejemplo 3 Medida de las propiedades de los laminados

Las resistencias de la pegajosidad en caliente se evaluaron usando un Analizador de Pegajosidad en Caliente DTC Modelo Nº DTC 52D disponible de Topware o un Analizador de Pegajosidad en Caliente Modelo 3000 versión 2 disponible de J&B Instruments y las instrucciones para cada uno de ellos. Las muestras revestidas (tiras de 1 pulgada) se sellaron a una presión de 40 psig, con un tiempo de aplicación de 0,5 segundos, un tiempo de retraso de 0,4 segundos y una velocidad de arranque de 150 mm/s. Se realizaron cinco evaluaciones para cada muestra a cada temperatura y el valor medio se recoge en las tablas mostradas a continuación. Todos los datos de pegajosidad en caliente mostrados en la medidas de resistencia son de Newtons/pulgada (N/pulg).

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Claims

1. Una capa de película sellable por calor que comprende:

(a): de 2 a 13 por ciento en peso de polipropileno que es un homopolímero o copolímero que comprende al menos aproximadamente 93 por ciento de propileno y menos de aproximadamente 8 por ciento de alfa-olefina en base al peso de polímero, y que tiene un índice de fluidez en estado fundido de 1,0 a 50 dg/minuto medido según la norma ASTM D-1238, Condición 230ºC/2,16 kg;

(b): de 87 a 98 por ciento en peso de un polímero seleccionado del grupo que consiste en polímero de etileno lineal, polímero de etileno sustancialmente lineal, polímero de etileno de baja densidad, y sus mezclas;

: en el que el polímero de etileno lineal y el polímero de etileno sustancialmente lineal se caracterizan por:

(1): una densidad de 0,87 a 0,96 g/cm^{3},

(2): una distribución de pesos moleculares, M_{w}/M_{n} menor que o igual a aproximadamente 5,

(3): un índice de fluidez, I_{2}, medido según la norma ASTM D-1238, Condición 190ºC/2,16 kg de 0,5 a 20,0 dg/minuto; y

: en el que el polímero de etileno de baja densidad se caracteriza por;

(1): una densidad de 0,91 a 0,96 g/cm^{3}, y

(2): un índice de fluidez, I_{2}, medido según la norma ASTM D-1238, Condición 190ºC/2,16 kg de 0,1 a 20,0 dg/minuto.

2. La capa de la Reivindicación 1, en la que el polietileno de baja densidad comprende polietileno de baja densidad producido mediante polimerización por radicales libres.

3. La capa de la Reivindicación 1, en la que el polímero de etileno lineal o polímero de etileno sustancialmente lineal comprende un copolímero de etileno y 1-octeno, etileno y 1-buteno, etileno y 1-hexeno, etileno y 1-penteno, etileno y 1-hepteno, o etileno y 4-metil-1-penteno.

4. La capa de la Reivindicación 1, que comprende de 67 a 93 por ciento en peso de polímero de etileno lineal, polímero de etileno sustancialmente lineal o una mezcla de los mismos y de 5 a 20 por ciento en peso de polietileno de baja densidad.

5. La capa de la Reivindicación 1, que comprende de 4 a 10 por ciento en peso de polipropileno.

6. La capa de la Reivindicación 5, en la que el polipropileno es un homopolímero.

7. La capa de la Reivindicación 1, que comprende de 80 a 90 por ciento en peso de polímero de etileno lineal o polímero de etileno sustancialmente lineal y en la que dicho polímero de etileno lineal o polímero de etileno sustancialmente lineal es un copolímero de etileno y 1-octeno.

8. La capa de la Reivindicación 7, en la que la composición tiene un índice de fluidez, I_{2}, medido según la norma ASTM D-1238, Condición 190ºC/2,16 kg de 4,0 a 20,0 dg/minuto.

9. La capa de la Reivindicación 7, en la que la composición tiene una densidad de 0,890 a 0,910 g/cm^{3}.

10. Una composición que comprende:

(a): de 2 a 13 por ciento en peso de polipropileno que es un homopolímero o un copolímero derivado de al menos aproximadamente 80 por ciento un monómero de propileno y menos de aproximadamente 20 por ciento de monómero de alfa-olefina en base al peso total de los monómeros, y que tiene un índice de fluidez en estado fundido de 1,0 a 50 dg/minuto medido según la norma ASTM D-1238, Condición 230ºC/2,16 kg.

(1): una densidad de 0,87 a 0,960 g/cm^{3},

(2): una distribución de pesos moleculares, M_{w}/M_{n} menor que o igual a 5, y

(1): una densidad de 0,91 a 0,96 g/cm^{3}, y

11. La composición de la Reivindicación 10, en la que polímero de etileno de baja densidad es polietileno de baja densidad producido mediante una polimerización por radicales libres.

12. La composición de la Reivindicación 10, en la que polímero de etileno lineal o el polímero de etileno sustancialmente lineal es un copolímero de etileno y 1-octeno.

13. La composición de la Reivindicación 10, en la que polímero de etileno lineal o el polímero de etileno sustancialmente lineal es un copolímero de etileno y 1-buteno.

14. La composición de la Reivindicación 10, en la que polímero de etileno lineal o el polímero de etileno sustancialmente lineal es un copolímero de etileno y 1-hexeno.

15. La composición de la Reivindicación 10, en la que polímero de etileno lineal o el polímero de etileno sustancialmente lineal es un copolímero de etileno y 1-penteno.

16. La composición de la Reivindicación 10 en la que polímero de etileno lineal o el polímero de etileno sustancialmente lineal es un copolímero de etileno y 1-hepteno.

17. La composición de la Reivindicación 10, en la que polímero de etileno lineal o el polímero de etileno sustancialmente lineal es un copolímero de etileno y 4-metil-1-penteno.

18. La composición de la Reivindicación 10, que comprende de 67 a 93 por ciento en peso de polímero de etileno lineal o polímero de etileno sustancialmente lineal y de 5 a 20 por ciento en peso de polietileno de baja densidad.

19. La composición de la Reivindicación 10, que comprende de 4 a 10 por ciento en peso de polipropileno.

20. La composición de la Reivindicación 19, en la que el polipropileno es un homopolímero.

21. La composición de la Reivindicación 12, que comprende de 80 a 90 por ciento en peso de un copolímero de etileno y 1-octeno.

22. La composición de la Reivindicación 21, en la que la composición tiene un índice de fluidez, I_{2}, medido según la norma ASTM D-1238, Condición 190ºC/2,16 kg de 4 a 20 dg/minuto.

23. La composición de la Reivindicación 22, en la que la composición tiene una densidad de 0,89 a 0,91 g/cm^{3}.

24. La composición de la Reivindicación 10, en la que el polímero de etileno de baja densidad es un copolímero derivado de al menos aproximadamente 80 por ciento de monómero de propileno y menos de aproximadamente 20 por ciento de monómero seleccionado del grupo que consiste en un acrilato, un acrílico, y un acetato.

25. Un material para envases que tiene una pegajosidad en caliente mejorada que comprende un substrato y una composición de polímero revestido sobre el mismo, en el que la composición de polímero comprende:

(a): de 2 a 13 por ciento en peso de polipropileno que es un homopolímero o un copolímero derivado de al menos aproximadamente 93 por ciento de monómero de propileno y menos de aproximadamente 8 por ciento de monómero de alfa-olefina en base al peso total de los monómeros, y que tiene un índice de fluidez en estado fundido de 1,0 a 50 dg/minuto medido según la norma ASTM D-1238, Condición 230ºC/2,16 kg;

(1): una densidad de 0,87 a 0,96 g/cm^{3},

(2): una distribución de pesos moleculares, M_{w}/M_{n} menor que o igual a aproximadamente 5, y

(1): una densidad de 0,91 a 0,96 g/cm^{3}, y

26. El material para envases de la Reivindicación 25, en el que el substrato se selecciona del grupo que consiste en papeles, láminas de metal, polipropilenos orientados, poliamidas, poliéstres, polietilenos, poli(tereftalato de etileno), y substratos metalizados.

27. El material para envases de la Reivindicación 25, en el que el polímero de etileno lineal o el polímero de etileno sustancialmente lineal se selecciona del grupo que consiste en un copolímero de etileno y 1-octeno, de etileno y 1-buteno, de etileno y 1-hexeno, de etileno y 1-penteno, de etileno y 1-hepteno, y de etileno y 4-metil-1-penteno.

28. El material para envases de la Reivindicación 27, en el que la composición de polímero comprende de 67 a 93 por ciento en peso de polímero de etileno lineal o polímero de etileno sustancialmente lineal y de 5 a 20 por ciento en peso de polietileno de baja densidad.

29. El material para envases de la Reivindicación 28, en el que la composición de polímero comprende de 4 a 10 por ciento en peso de polipropileno.

30. El material para envases de la Reivindicación 29, en el que el polipropileno es un homopolímero.

31. El material para envases de la Reivindicación 25, en el que la composición de polímero está coextruido sobre el substrato.