ES2953532T3 - Mezclas de polímeros para utilizar en una estructura multicapa y estructuras multicapa que comprenden las mismas - Google Patents
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Abstract
La presente invención proporciona mezclas de polímeros que se pueden usar en una estructura multicapa y en estructuras multicapa que comprenden una o más capas formadas a partir de tales mezclas. En un aspecto, una mezcla de polímeros comprende un copolímero que comprende etileno y al menos uno de ácido acrílico y ácido metacrílico que tiene un contenido de ácido superior al 4 y hasta el 25 por ciento en peso basado en el peso del copolímero y que tiene un índice de fusión (I2). de 1 a 60 g/10 minutos, en donde la cantidad total de copolímero de etileno y ácido acrílico y copolímero de etileno y ácido metacrílico comprende de 45 a 99 por ciento en peso de la mezcla basada en el peso total de la mezcla, y una poliolefina que tiene una densidad de 0,870 g. /cm3 o más y que tiene un índice de fusión (I2) de 20 g/10 minutos o menos, en el que la poliolefina comprende del 1 al 55 por ciento en peso de la mezcla basándose en el peso total de la mezcla. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Mezclas de polímeros para utilizar en una estructura multicapa y estructuras multicapa que comprenden las mismas Campo
La presente invención se refiere a mezclas de polímeros que pueden utilizarse en una estructura multicapa y a estructuras multicapa que comprenden una o más capas formadas a partir de dichas mezclas de polímeros.
Introducción
Los copolímeros de etileno-ácido acrílico (“ EAA” ), tales como los disponibles comercialmente en The Dow Chemical Company con el nombre PRIMACOR™ proporcionan una adherencia excelente a los sustratos metálicos tales como el aluminio. Por esta razón, las resinas de EAA se utilizan típicamente como capas de unión para lámina de aluminio en estructuras de envasado multicapa. A pesar de la utilidad de las resinas de EAA en capas de unión, en algunos casos, el EAA en una capa de unión puede contribuir negativamente a la sensibilidad a la temperatura de la capa de unión. Por lo tanto, sigue existiendo la necesidad de enfoques alternativos para polímeros que puedan proporcionar una adherencia deseable a la lámina, película metalizada o sustratos similares en estructuras multicapa a la vez que se minimizan los efectos indeseables.
Descripción detallada
Salvo que se indique lo contrario, implícito en el contexto o habitual en la técnica, todas las partes y porcentajes se basan en el peso, todas las temperaturas están en °C, y todos los métodos de prueba están actualizados a la fecha de presentación de esta descripción.
El término “composición” , tal como se utiliza en la presente memoria, se refiere a una mezcla de materiales que comprende la composición, así como a productos de reacción y a productos de descomposición formados a partir de los materiales de la composición.
“ Polímero” significa un compuesto polimérico preparado mediante polimerización de monómeros, ya sean del mismo tipo o de un tipo diferente. Por lo tanto, el término genérico polímero abarca el término homopolímero (empleado para referirse a polímeros preparados a partir de solo un tipo de monómero, entendiendo que se pueden incorporar trazas de impurezas en la estructura del polímero), y el término interpolímero como se define a continuación. Las cantidades traza de impurezas (por ejemplo, residuos de catalizador) pueden incorporarse en el polímero y/o dentro del mismo. Un polímero puede ser un polímero único, una combinación de polímeros o mezcla de polímeros.
El término “ interpolímero” , como se utiliza en la presente memoria, se refiere a polímeros preparados por la polimerización de al menos dos tipos diferentes de monómeros. El término genérico interpolímero incluye de este modo copolímeros (empleados para referirse a polímeros preparados a partir de dos tipos diferentes de monómeros), y polímeros preparados a partir de más de dos tipos diferentes de monómeros.
Los términos “ polímero a base de olefina” o “ poliolefina” , como se utiliza en la presente memoria, se refieren a un polímero que comprende, en forma polimerizada, una cantidad mayoritaria de monómero de olefina, por ejemplo, etileno o propileno (en función del peso del polímero), y opcionalmente puede comprender uno o más comonómeros. “ Polipropileno” significa un polímero que tiene más de 50 % en peso de unidades derivadas de monómero de propileno.
El término “ interpolímero de etileno/a-olefina” , como se utiliza en la presente memoria, se refiere a un interpolímero que comprende, en forma polimerizada, una cantidad mayoritaria de monómero de etileno (en función del peso del interpolímero) y una a-olefina.
El término “copolímero de etileno/a-olefina” , tal como se utiliza en la presente memoria, se refiere a un copolímero que comprende, en forma polimerizada, una cantidad mayoritaria de monómero de etileno (en función del peso del copolímero) y una a-olefina, como los únicos dos tipos de monómero.
La expresión “ en contacto adherente” y términos similares significan que una superficie facial de una capa y una superficie facial de otra capa están en contacto físico y de unión entre sí de manera que una capa no puede ser retirada de la otra capa sin dañar las superficies de la capa intermedia (es decir, las superficies faciales en contacto) de ambas capas.
Los términos “ que comprende/n” , “que incluye/n” , “que tiene/n” y sus derivados no pretenden excluir la presencia de ningún componente, etapa o procedimiento adicional, ya sea que se describa específicamente o no. Para evitar cualquier duda, todas las composiciones reivindicadas mediante el uso de la expresión “que comprende/n” pueden incluir cualquier aditivo, adyuvante o compuesto adicional, ya sea polimérico o no, salvo que se indique lo contrario.
Por el contrario, la expresión “ que consiste/n esencialmente en” excluye del alcance de cualquier enumeración posterior cualquier otro componente, etapa o procedimiento, excepto aquellos que no son esenciales para la operatividad. La expresión “que consiste/n en” excluye cualquier componente, etapa o procedimiento que no esté específicamente delimitado o enumerado.
“ Polietileno” o “ polímero a base de etileno” significará polímeros que comprenden más del 50 % en peso de unidades que se han derivado de monómero de etileno. Esto incluye homopolímeros o copolímeros de polietileno (que significa unidades derivadas de dos o más comonómeros). Las formas comunes de polietileno conocidas en la técnica incluyen polietileno de baja densidad (LDPE); polietileno lineal de baja densidad (LLDPE); polietileno de densidad ultrabaja (ULDPE); polietileno de densidad muy baja (VLDPE); polietileno lineal de baja densidad catalizado de un solo sitio, que incluye resinas tanto lineales como sustancialmente lineales de baja densidad (m-LLDPE); polietileno de densidad media (MDPE); y polietileno de alta densidad (HDPE). Estos materiales de polietileno son conocidos generalmente en la técnica; sin embargo, las siguientes descripciones pueden ser útiles para comprender las diferencias entre algunas de estas resinas de polietileno diferentes.
El término “ LDPE” también puede denominarse “ polímero de etileno a alta presión” o “ polietileno altamente ramificado” y se define como que significa que el polímero está parcial o totalmente homopolimerizado o copolimerizado en reactores de autoclave o tubulares a presiones superiores a 100 MPa (14500 psi) con la utilización de iniciadores de radicales libres, tales como peróxidos (véase, por ejemplo, la patente US-4599392, que se incorpora a la presente memoria como referencia). Las resinas de LDPE tienen típicamente una densidad en el intervalo de 0,916 a 0,935 g/cm3.
El término “ LLDPE” incluye tanto resina realizada utilizando los sistemas de catalizador de Ziegler-Natta tradicionales como catalizadores de un solo sitio, incluyendo, aunque sin limitación, catalizadores de bis-metaloceno (a veces denominados “ m-LLDPE” ) y catalizadores de geometría restringida, e incluye copolímeros u homopolímeros de polietileno lineales, sustancialmente lineales o heterogéneos. Los LLDPE contienen menos ramificación de cadena larga que los LDPE e incluyen los polímeros de etileno sustancialmente lineales que se definen adicionalmente en la patente US-5.272.236, la patente US-5.278.272, la patente US-5.582.923 y la patente US-5.773.155; las composiciones de polímero de etileno lineales homogéneamente ramificadas tales como las de la patente US-3.645.992; los polímeros de etileno heterogéneamente ramificados tales como los preparados según el proceso descrito en la patente US-4.076.698; y/o mezclas de los mismos (tales como los descritos en US-3914342 o US-5844045). Los LLDPE se pueden preparar mediante polimerización en fase gaseosa, en fase de solución o en suspensión o cualquier combinación de las mismas, usando cualquier tipo de reactor o configuración de reactor conocido en la técnica.
El término “ MDPE” se refiere a polietilenos que tienen densidades de 0,926 a 0,935 g/cm3. Los “ MDPE” se fabrican típicamente utilizando catalizadores de cromo o Ziegler-Natta o utilizando catalizadores de un solo sitio que incluyen, aunque sin limitación, catalizadores de bis-metaloceno y catalizadores de geometría restringida, y típicamente tienen una distribución de peso molecular (“ MWD” ) superior a 2,5.
El término “ HDPE” se refiere a polietilenos que tienen densidades superiores a aproximadamente 0,935 g/cm3 , que se preparan generalmente con catalizadores de Ziegler-Natta, catalizadores de cromo o catalizadores de un solo sitio que incluyen, aunque sin limitación, catalizadores de bis-metaloceno y catalizadores de geometría restringida. El término “ ULDPE” se refiere a polietilenos que tienen densidades de 0,880 a 0,912 g/cm3, que se preparan generalmente con catalizadores de Ziegler-Natta, catalizadores de cromo o catalizadores de un solo sitio que incluyen, aunque sin limitación, catalizadores de bis-metaloceno y catalizadores de geometría restringida.
La expresión “ estructura multicapa” se refiere a cualquier estructura que comprende dos o más capas que tienen diferentes composiciones e incluye, sin limitación, películas multicapa, láminas multicapa, películas laminadas, recipientes rígidos multicapa, tuberías multicapa y sustratos revestidos multicapa.
A menos que se indique lo contrario en la presente memoria, los siguientes métodos analíticos se usan en los aspectos descritos de la presente invención:
“ Densidad” se determina según la norma ASTM D792.
Índice de fusión: Los índices de fusión I2 (o I2) e I10 (o I10) se miden según la norma ASTM D-1238 a 190 °C y a 2,16 kg y 10 kg de carga, respectivamente. Sus valores se presentan en g/10 min. “Velocidad de flujo del fundido” se utiliza para resinas a base de polipropileno y se determina según la norma ASTM D1238 (230 °C a 2,16 kg).
“Contenido de ácido” : El contenido ácido de copolímeros de etileno/ácido (met)acrílico se mide según la norma ASTM D4094.
“Adherencia a sustrato metálico” : La adherencia de una capa a sustrato metálico se determina utilizando una prueba de desprendimiento de 180 grados basada en ASTM F904 con una velocidad de cruceta (como se especifica) de 3
pulgadas/minuto o 10 pulgadas/minuto. Cuando se caracteriza la adherencia de una capa formada a partir de una mezcla de polímeros a un sustrato metálico, la muestra que comprende la capa de mezcla de polímeros y el sustrato metálico se prepara y se prueba como se describe en los Ejemplos.
“Viscosidad a 190 °C y 1000 s-1” : Se utiliza un reómetro capilar Rheotester 2000 de acero inoxidable, un troquel de entrada plana de 1 mm de diámetro y 20 mm de longitud (relación LID de 20) para generar la curva de flujo de un polímero. Las pruebas se realizan a 190 °C. Las velocidades de cizallamiento aparentes se especifican de 150 a 10000 s-1 y 5 puntos espaciados logarítmicamente se recogen por década. La resina se envasa en un barril de 15 mm de diámetro y se deja fundir durante 10 minutos antes de la prueba. Se puede utilizar una varilla como tapón en la parte inferior del capilar durante el tiempo de remojo para evitar el goteo del material desde el depósito. La velocidad del pistón se controla para lograr las tasas de cizallamiento aparentes especificadas. Se deja que el polímero fundido fluya hasta alcanzar el equilibrio a cada velocidad de cizallamiento impuesta antes de realizar la medición correspondiente. Como saben los expertos en la técnica, la velocidad de cizallamiento aparente y la tensión de cizallamiento en la pared se calculan según las dimensiones del capilar, la caída de presión a través del capilar y la velocidad del pistón. La viscosidad de cizallamiento corregida de la resina se calcula tomando la relación de la tensión de cizallamiento en la pared y la velocidad de cizallamiento corregida. La tasa de cizallamiento corregida se obtiene aplicando la corrección de Weissenberg-Rabinowitsch. La corrección de Bagley no se aplicó a este cálculo. La viscosidad del polímero a 190 °C y una velocidad de cizallamiento corregida de 1000 s-1 se determina utilizando un proceso de interpolación lineal. El logaritmo de la viscosidad de cizallamiento corregida y el logaritmo de la velocidad de cizallamiento corregida se toman para el punto más cercano a continuación y el punto más cercano por encima de una velocidad de cizallamiento corregida de 1000 s-1. La pendiente y la intersección de una línea que pasa a través de estos dos puntos se calcula para obtener una ecuación que expresa el logaritmo de la viscosidad de cizallamiento corregida en función del logaritmo de la tasa de cizallamiento corregida. Esta ecuación se utiliza para determinar el valor del logaritmo de la viscosidad de cizallamiento corregida a un valor del logaritmo de la tasa de cizallamiento corregida igual a 3 (log10 de 1000). El valor de viscosidad de cizallamiento interpolado a una velocidad de cizallamiento corregida de 1000 s-1 finalmente se calcula tomando el antilogaritmo del logaritmo de la viscosidad de cizallamiento corregida.
Propiedades adicionales y métodos de prueba se describen adicionalmente en la presente memoria.
En un aspecto, la presente invención proporciona una mezcla de polímeros que comprende un copolímero que comprende etileno y al menos uno de ácido acrílico y ácido metacrílico que tiene un contenido de ácido superior a 4 y hasta 25 por ciento en peso basándose en el peso del copolímero y que tiene un índice de fusión (I2) de 1 a 60 g/10 minutos, en donde la cantidad total de copolímero de etileno-ácido acrílico y copolímero de etileno-ácido metacrílico comprende del 45 al 85 por ciento en peso de la mezcla basándose en el peso total de la mezcla, y una poliolefina que tiene una densidad de 0,870 g/cm3 o más y que tiene un índice de fusión (I2) de 20 g/10 minutos o menos, en donde la poliolefina comprende del 1 al 55 por ciento en peso de la mezcla basándose en el peso total de la mezcla; y en donde la relación de viscosidad relativa de la poliolefina al copolímero de etileno/ácido (met)acrílico es ≤0,15; en donde el índice de fusión (I2) se mide según la norma ASTM D-1238 a 190 °C y a 2,16 kg; y la relación de viscosidad relativa de la poliolefina con respecto al copolímero de etileno/ácido (met)acrílico se determina dividiendo el índice de fusión (I2) de la poliolefina por el índice de fusión (I2) del copolímero de etileno/ácido(met)acrílico. En algunas realizaciones, la poliolefina comprende polietileno lineal de baja densidad, polietileno de baja densidad, polietileno de alta densidad, polietileno de densidad media, plastómero de poliolefina, elastómero de poliolefina, polipropileno, copolímero de etileno/olefina cíclica, o una combinación de los mismos. La poliolefina comprende polietileno de baja densidad o polietileno lineal de baja densidad en algunas realizaciones. En algunas realizaciones, en lugar de, o además de la poliolefina, la mezcla de polímeros comprende además poliestireno.
En otro aspecto, la presente invención proporciona una mezcla de polímeros que comprende un copolímero que comprende etileno y al menos uno de ácido acrílico y ácido metacrílico que tiene un contenido de ácido superior a 4 y hasta 25 por ciento en peso basándose en el peso del copolímero y que tiene un índice de fusión (I2) de 1 a 60 g/10 minutos, en donde la cantidad total de copolímero de etileno-ácido acrílico y copolímero de etileno-ácido metacrílico comprende del 45 al 99 por ciento en peso de la mezcla basándose en el peso total de la mezcla, y un polietileno que comprende polietileno de baja densidad o polietileno lineal de baja densidad y que tiene un índice de fusión (I2) de 10 g/10 minutos o menos, en donde el polietileno comprende del 15 al 55 por ciento en peso de la mezcla basándose en el peso total de la mezcla, en donde la relación de viscosidad relativa del polietileno con respecto al copolímero de etileno/ácido (met)acrílico es ≤0,15.
En algunas realizaciones, la cantidad total de copolímero de etileno-ácido acrílico y copolímero de etileno-ácido metacrílico comprende más del 50 por ciento en peso de la mezcla, y la poliolefina comprende menos del 50 por ciento en peso de la mezcla. La cantidad total de copolímero de etileno-ácido acrílico y copolímero de etileno-ácido metacrílico comprende más del 55 por ciento en peso de la mezcla, y la poliolefina comprende menos del 45 por ciento en peso de la mezcla en algunas realizaciones.
En algunas realizaciones, la relación de viscosidad relativa de la poliolefina al copolímero de etileno/ácido (met)acrílico en la mezcla de polímeros es ≤0,15, y ≤0,10 en algunas realizaciones. La relación de viscosidad de la
poliolefina al copolímero de etileno/ácido (met)acrílico es superior a 1 e inferior a 10 en algunas realizaciones, superior a 1,5 e inferior a 10 en algunas realizaciones, y superior a 1,5 e inferior a 5 en algunas realizaciones. En algunas realizaciones, el índice de fusión (I2) de la poliolefina es inferior a 10 g/10 minutos.
En algunas realizaciones, la mezcla de polímeros comprende además una carga inorgánica. La carga inorgánica, en algunas realizaciones, comprende carbonato de calcio, carbonato de magnesio, o una combinación de los mismos. En algunas realizaciones en donde la mezcla de polímeros comprende una carga inorgánica, la carga inorgánica comprende hasta 50 por ciento en peso de la mezcla basándose en el peso total de la mezcla.
En algunas realizaciones, la mezcla de polímeros comprende además al menos uno de un oxidante, un colorante, un agente de deslizamiento, un antibloqueante, un coadyuvante de procesado o una combinación de los mismos. La mezcla de polímeros puede comprender una combinación de dos o más realizaciones tal como se describe en la presente memoria.
Las realizaciones de la presente invención también se refieren a estructuras multicapa que incluyen una capa formada a partir de una mezcla de polímeros de la presente invención. En un aspecto, una estructura multicapa comprende al menos dos capas, teniendo cada capa superficies faciales opuestas, en donde la Capa A comprende una mezcla de polímeros según cualquiera de las realizaciones descritas en la presente memoria, en donde la Capa B comprende un sustrato, y en donde una superficie facial superior de la Capa B está en contacto adherente con una superficie facial inferior de la Capa A. En algunas realizaciones, el sustrato comprende lámina de aluminio o película metalizada. La adherencia de la Capa A a la Capa B es de al menos 3 N/pulgada cuando se mide utilizando una prueba de desprendimiento de 180 grados basada en ASTM F904 con una velocidad de cruceta de 3 pulgadas/minuto, en algunas realizaciones. La adherencia de la Capa A a la Capa B, en algunas realizaciones, es de al menos 5 N/pulgada cuando se mide utilizando una prueba de desprendimiento de 180 grados basada en ASTM F904 con una velocidad de cruceta de 3 pulgadas/minuto. En algunas realizaciones, la Capa A se reviste por extrusión sobre la Capa B a una temperatura de fusión de 300 °C.
En algunas realizaciones, la estructura multicapa comprende además la Capa C, en donde una superficie facial superior de la Capa A está en contacto adherente con una superficie facial inferior de la Capa C. En algunas de tales realizaciones, la Capa C comprende una poliolefina.
Las estructuras multicapa de la presente invención comprenden una combinación de dos o más realizaciones tal como se describen en la presente memoria.
Las realizaciones de la presente invención también se refieren a artículos que comprenden cualquiera de las estructuras multicapa (p. ej., películas multicapa) descritas en la presente memoria.
Mezclas de polímeros
Las mezclas poliméricas según las realizaciones de la presente invención comprenden un copolímero que comprende etileno y al menos uno de ácido acrílico y ácido metacrílico que tiene ciertas características especificadas en la presente memoria y una poliolefina que tiene ciertas características como se especifica en la presente memoria. Para facilitar la referencia, el copolímero que comprende etileno y al menos uno de ácido acrílico y ácido metacrílico también se denominará en la presente memoria “ copolímero de etileno/ácido (met)acrílico” con la comprensión de que algunos de estos copolímeros pueden comprender monómero de ácido acrílico y monómero de ácido metacrílico.
El copolímero de etileno/ ácido (met)acrílico utilizado en las realizaciones de la presente invención se caracteriza como un copolímero aleatorio. Tales copolímeros de etileno/ácido (met)acrílico pueden prepararse a alta presión por la acción de un iniciador de polimerización por radicales libres, actuando sobre una mezcla de etileno y monómeros de ácido acrílico y/o ácido metacrílico utilizando técnicas conocidas por los expertos en la técnica. Los copolímeros de etileno/ácido (met)acrílico utilizados en combinaciones poliméricas de la presente invención se denominan con mayor precisión como interpolímeros puesto que se forman por la polimerización de una mezcla de los comonómeros, a diferencia de los copolímeros fabricados mediante métodos de “ injerto” o “ polimerización en bloque” .
El copolímero de etileno/ácido (met)acrílico utilizado en algunas realizaciones de la presente invención puede caracterizarse por tener un contenido de ácido superior a 4 y hasta 25 por ciento en peso basándose en el peso del copolímero. El copolímero de etileno/ácido (met)acrílico tiene un contenido de ácido superior a 5 por ciento en peso y hasta 15 por ciento en peso basándose en el peso del copolímero en algunas realizaciones preferidas. El copolímero de etileno/ácido (met)acrílico tiene un contenido de ácido superior a 6 por ciento en peso y hasta 12 por ciento en peso basándose en el peso del copolímero en algunas realizaciones preferidas. El copolímero de etileno/ácido (met)acrílico tiene un contenido de ácido superior a 7 por ciento en peso y hasta 12 por ciento en peso basándose en el peso del copolímero en algunas realizaciones preferidas.
El copolímero de etileno/ácido (met)acrílico puede caracterizarse además como que tiene un índice de fusión (I2) de 1 a 60 g/10 minutos en algunas realizaciones. Todos los valores y subintervalos individuales entre 1 y 60 g/10 minutos se incluyen en la presente memoria y se describen en la presente memoria. Por ejemplo, el copolímero de etileno/ácido (met)acrílico puede tener un índice de fusión desde un límite inferior de 1, 5, 10, 15 o 20 g/10 minutos hasta un límite superior de 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50 o 55 g/10 minutos. En algunas realizaciones, el copolímero de etileno/ácido (met)acrílico tiene un índice de fusión (I2) de 1 a 40 g/10 minutos, y de 1 a 30 g/10 minutos en algunas realizaciones.
La mezcla de polímeros comprende del 45 al 99 por ciento en peso de copolímero de etileno/ácido (met)acrílico basándose en el peso de la mezcla en algunas realizaciones. En algunas realizaciones, la mezcla de polímeros comprende más del 50 por ciento en peso de copolímero de etileno/ácido (met)acrílico basándose en el peso de la mezcla en algunas realizaciones. En algunas realizaciones, la mezcla de polímeros comprende al menos 55 por ciento en peso del copolímero de etileno/ácido (met)acrílico basándose en el peso de la mezcla. En algunas realizaciones, la mezcla de polímeros puede comprender más del 50 al 95 % en peso de copolímero de etileno/ácido (met)acrílico basándose en el peso de la mezcla. Todos los valores y subintervalos individuales del 50 al 99 % en peso se incluyen y describen en la presente memoria; por ejemplo, la cantidad de copolímero de etileno/ácido (met)acrílico en la mezcla de polímeros puede ser de un límite inferior del 50, 55, 60, 65, 70, 75 u 80 % en peso a un límite superior del 75, 80, 85, 90, 95 o 99 % en peso. Por ejemplo, la cantidad de copolímero de etileno/ácido (met)acrílico en la mezcla de polímeros puede ser del 50 al 99 % en peso, o alternativamente, del 55 al 95 % en peso, o alternativamente, del 55 al 85 % en peso, o alternativamente, del 57 al 75 % en peso.
Los ejemplos de copolímeros de etileno/ácido (met)acrílico disponibles comercialmente que pueden utilizarse en las realizaciones de la presente invención incluyen copolímeros de etileno/ácido acrílico PRIMACOR™, disponibles comercialmente en The Dow Chemical Company, copolímeros de etileno/ácido acrílico Escor disponibles comercialmente en Exxon Mobil Corp., copolímeros de etileno/ácido metacrílico Nucrel disponibles comercialmente en DuPont y copolímeros de etileno/ácido metacrílico disponibles comercialmente en INEOS.
Además de un copolímero de etileno/ácido (met)acrílico, las mezclas de polímeros de la presente invención comprenden además una poliolefina que tiene una densidad de 0,870 g/cm3 o más y un índice de fusión (I2) de 20 g/10 minutos o menos. Tales poliolefinas pueden incluir polímeros que comprenden, en forma polimerizada, una cantidad mayoritaria de monómero de etileno o propileno (en función del peso del polímero), y opcionalmente puede comprender uno o más comonómeros.
En algunas realizaciones, la poliolefina comprende un polietileno que tiene una densidad de 0,870 g/cm3 o más y un índice de fusión (I2) de 20 g/10 minutos o menos. Todos los valores individuales y subintervalos de igual a o superior a 0,870 g/cm3 se incluyen y describen en la presente memoria; por ejemplo, la densidad del polietileno puede ser igual a o superior a 0,870 g/cm3 , o como alternativa, igual a o superior a 0,900 g/cm3 , o como alternativa, igual a o superior a 0,910 g/cm3, o como alternativa, igual a o superior a 0,925 g/cm3, o como alternativa, igual a o superior a 0,935 g/cm3. En una realización particular, el polietileno tiene una densidad igual o inferior a 0,970 g/cm3. Todos los valores individuales y subintervalos de igual a o inferior a 0,970 g/cm3 se incluyen y describen en la presente memoria. Por ejemplo, la densidad del polietileno puede ser igual a o inferior a 0,970 g/cm3, o como alternativa, igual a o inferior a 0,960 g/cm3 , o como alternativa, igual a o inferior a 0,955 g/cm3 , o como alternativa, igual a o inferior a 0. 950 g/cm3, o como alternativa, igual a o inferior a 0,940 g/cm3. Cuando la poliolefina comprende polipropileno, los expertos en la técnica pueden identificar una densidad apropiada para el polipropileno basándose en las enseñanzas de la presente memoria.
En algunas realizaciones, la poliolefina tiene un índice de fusión (I2) de 20 g/10 minutos o menos. Todos los valores individuales y subintervalos hasta 20 g/10 minutos se incluyen en la presente memoria y se describen en la presente memoria. Por ejemplo, la poliolefina puede tener un índice de fusión desde un límite inferior de 0,2, 0,25, 0,5, 0,75, 1, 2, 4, 5, 10 o 15 g/10 minutos hasta un límite superior de 1, 2, 4, 5, 10 o 15 g/10 minutos. La poliolefina tiene un índice de fusión (I2) de hasta 15 g/10 minutos en algunas realizaciones. La poliolefina tiene un índice de fusión (I2) de hasta 10 g/10 minutos en algunas realizaciones. En algunas realizaciones, la poliolefina tiene un índice de fusión (I2) de menos de 5 g/10 minutos.
Los polietilenos que son particularmente adecuados para su utilización en algunas realizaciones de la presente invención incluyen polietileno lineal de baja densidad (LLDPE), polietileno de baja densidad (LDPE), polietileno de alta densidad (HDPE), polietileno de densidad media (MDPE), elastómeros de poliolefina, plastómeros de poliolefina, copolímeros de olefina cíclica, copolímeros de bloques de olefina y combinaciones de los mismos. En algunas realizaciones, la poliolefina comprende polietileno de baja densidad (LDPE) y/o polietileno lineal de baja densidad (LLDPE).
Cuando la poliolefina comprende LDPE y/o LLDPE, la densidad del LDPE o LLDPE estará típicamente en el intervalo de 0,916 a 0,935 g/cm3. Cuando la poliolefina comprende HDPE, la densidad del HDPE estará típicamente en el intervalo superior a 0,935 g/cm3 hasta 0,970 g/cm3.
Los ejemplos disponibles comercialmente en LDPE que pueden utilizarse en las realizaciones de la presente invención incluyen DOW™ LDPE 132i, DOW™ LDPE 4012 y AGILITY™ 1001, así como otros polietilenos de baja densidad, disponibles comercialmente en The Dow Chemical Company. Los ejemplos disponibles comercialmente en LLDPE que pueden utilizarse en las realizaciones de la presente invención incluyen polietileno lineal de baja densidad DOWLEX™, tales como DOWLEX™ 2045 y DOWLEX™ 2740G, así como otros, que están disponibles comercialmente en The Dow Chemical Company. Los ejemplos disponibles comercialmente en HDPE que pueden utilizarse en las realizaciones de la presente invención incluyen las resinas DOW™ HDPE y DOWLEX™ 2050B, así como también otros polietilenos de alta densidad, disponibles comercialmente en The Dow Chemical Company. Además de las resinas de HDPE, la poliolefina utilizada en la mezcla de polímeros también puede incluir polietilenos mejorados que tienen densidades mayores de 0,935 g/cm3 Los ejemplos de resinas de polietileno mejoradas disponibles en el mercado que tienen densidades altas que pueden utilizarse en las realizaciones de la presente invención incluyen ELITE™ y otras resinas de polietileno mejoradas que están comercializadas por The Dow Chemical Company. Además, en algunas realizaciones, la poliolefina utilizada en la mezcla de polímeros también puede incluir polietilenos mejorados que tienen densidades de 0,935 g/cm3 o menos, tal como, por ejemplo, polietilenos mejorados ELITE™ disponibles comercialmente en The Dow Chemical Company. Los ejemplos de plastómeros de poliolefina disponibles comercialmente que pueden utilizarse en realizaciones de la presente invención incluyen plastómeros de poliolefina AFFINITY™, tales como AFFINITY™, PL1880G, así como otros, que están disponibles comercialmente en The Dow Chemical Company. Los ejemplos de copolímeros de bloques de olefina disponibles comercialmente que pueden utilizarse en las realizaciones de la presente invención incluyen copolímeros de bloques de olefina INFUSE™, tales como NFUSE™ 9107, así como otros, que están disponibles comercialmente en The Dow Chemical Company.
Los expertos en la técnica pueden seleccionar polipropilenos adecuados comercialmente disponibles para su utilización en mezclas de polímeros basándose en las enseñanzas de la presente memoria.
La mezcla de polímeros comprende del 1 al 55 por ciento en peso de poliolefina basándose en el peso de la mezcla en algunas realizaciones. En algunas realizaciones, la mezcla de polímeros comprende 50 por ciento en peso o menos de poliolefina basándose en el peso de la mezcla en algunas realizaciones. En algunas realizaciones, la mezcla de polímeros comprende menos del 45 por ciento en peso de la poliolefina basándose en el peso de la mezcla. En algunas realizaciones, la mezcla de polímeros puede comprender del 5 al 50 % en peso de poliolefina basándose en el peso de la mezcla. Todos los valores y subintervalos individuales del 1 al 55 % en peso se incluyen y describen en la presente memoria; por ejemplo, la cantidad de poliolefina en la mezcla de polímeros puede ser de un límite inferior del 1, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35 o 40 % en peso a un límite superior del 25, 30, 35, 40, 45, 50 o 55 % en peso. Por ejemplo, la cantidad de poliolefina en la mezcla de polímeros puede ser del 1 al 50 % en peso, o alternativamente, del 5 al 45 % en peso, o alternativamente, del 15 al 45 % en peso, o alternativamente, del 25 al 43 % en peso.
La relación de viscosidad relativa de la poliolefina al copolímero de etileno/ácido (met)acrílico puede ser importante en algunas realizaciones. Como se utiliza en la presente memoria, “ relación de viscosidad relativa” o “ RVR” se refiere al índice de fusión (I2) de un primer componente dividido por el índice de fusión (I2) de un segundo componente. Por lo tanto, la RVR de la poliolefina al copolímero de etileno/ácido (met)acrílico se determina dividiendo el índice de fusión (I2) de la poliolefina por el índice de fusión (I2) del copolímero de etileno/ácido (met)acrílico. En algunas realizaciones, la RVR de la poliolefina al copolímero de etileno/ácido (met)acrílico es inferior a 0,15, preferiblemente inferior a 0,10. Si bien no desea estar ligado a ninguna teoría en particular, se cree que dichos valores de RVR para poliolefina a copolímero de etileno/ácido (met)acrílico contribuyen a la adherencia deseable cuando se utilizan como capa de unión en una estructura multicapa y particularmente cuando una de las capas es una lámina metálica o película metalizada. Además, en algunas realizaciones, la resistencia de adherencia a una capa de lámina de aluminio se puede ajustar cambiando la RVR de la poliolefina al copolímero de etileno/ácido (met)acrílico.
La relación de viscosidad de la poliolefina al copolímero de etileno/ácido (met)acrílico puede ser importante en algunas realizaciones. Como se utiliza en la presente memoria, “ relación de viscosidad” se refiere a la viscosidad de un primer componente dividido por la viscosidad de un segundo componente cuando la viscosidad se determina a una temperatura de 190 °C a una velocidad de cizallamiento aplicada de 1000 s-1. Por lo tanto, la relación de viscosidad de la poliolefina al copolímero de etileno/ácido (met)acrílico se determina dividiendo la viscosidad determinada de la poliolefina por la viscosidad determinada del copolímero de etileno/ácido (met)acrílico. Para calcular la “ relación de viscosidad” entre dos componentes como se utiliza en la presente memoria, la viscosidad a 190 °C y 1000 s-1 de cada componente se mide como se ha descrito anteriormente.
En algunas realizaciones, la relación de viscosidad de la poliolefina al copolímero de etileno/ácido (met)acrílico, cuando las viscosidades se miden como se ha descrito anteriormente a 190 °C bajo una velocidad de cizallamiento aplicada de 1000 s-1, es mayor que 1 y menor que 10, preferiblemente mayor que 1,5 y menor que 10, y más preferiblemente mayor que 1,5 y menor que 5. Si bien no desea estar ligado a ninguna teoría en particular, se cree que dichos valores de relación de viscosidad para poliolefina a copolímero de etileno/ácido (met)acrílico contribuyen a la adherencia deseable cuando se utilizan como capa de unión en estructura multicapa y particularmente cuando una de las capas es una lámina metálica o una película metalizada. Los expertos en la técnica deberían reconocer
que la viscosidad determinada de cada componente en una mezcla de polímeros utilizada para calcular la relación de viscosidad entre los componentes está sujeta al cambio en función de las condiciones de procesamiento. Las condiciones accesibles experimentalmente se utilizan como referencia para medir las viscosidades de los componentes, y no pretenden servir como límites para cualquiera de las realizaciones descritas en la presente memoria.
En algunas realizaciones, la mezcla de polímeros comprende además una o más cargas inorgánicas. Los ejemplos de cargas inorgánicas que se pueden incorporar en mezclas de polímeros según algunas realizaciones incluyen carbonato de calcio, carbonato de magnesio o una combinación de los mismos. En algunas realizaciones se pueden incluir cargas inorgánicas para reducir los costes, mejorar las propiedades de sellado, mejorar impresiones u otras razones. La mezcla de polímeros comprende hasta 50 por ciento en peso de carga inorgánica basándose en el peso de la mezcla en algunas realizaciones. Todos los valores y subintervalos individuales del 0 al 50 % en peso se incluyen y describen en la presente memoria; por ejemplo, la cantidad de carga inorgánica en la mezcla de polímeros puede ser de un límite inferior del 1,5, 10, 15, 20, 25, 30, 35 o 40 % en peso a un límite superior del 25, 30, 35, 40, 45 o 50 % en peso.
En algunas realizaciones, la mezcla de polímeros puede comprender además uno o más aditivos conocidos por los expertos en la técnica, incluyendo, por ejemplo, antioxidantes, colorantes, agentes de deslizamiento, antibloqueantes, coadyuvantes de procesado y combinaciones de los mismos. En algunas realizaciones, la mezcla de polímeros comprende hasta 5 por ciento en peso de dichos aditivos. Todos los valores y subintervalos individuales del 0 al 5 % en peso se incluyen y describen en la presente memoria; por ejemplo, la cantidad total de aditivos en la mezcla de polímeros puede ser de un límite inferior del 0,5, 1, 1,5, 2, 2,5, 3, 3,5, 4 o 4,5 % en peso a un límite superior del 1, 2, 3, 4 o 5 % en peso.
Cuando se preparan micrografías electrónicas de algunas realizaciones de la mezcla de polímeros utilizando la técnica descrita en el Ejemplo 1 a continuación, se observa una morfología de dos fases que se asemeja a “ islas en un océano” , donde los dominios de polietileno discretos (islas) están dispersos en una fase continua de copolímero de etileno/ácido (met)acrílico (océano). En algunas de tales realizaciones, un número significativo de los dominios de polietileno tiene una forma alargada (tienen una longitud que es al menos dos veces mayor su ancho). En algunas de tales realizaciones, al menos una mayoría de los dominios de polietileno que tienen una forma alargada tienen un ancho que es 0,2 micrómetros o más. En algunas realizaciones, al menos una mayoría de los dominios de polietileno que tienen una forma alargada tienen un ancho que está entre 0,2 micrómetros y 0,5 micrómetros.
Como se describirá a continuación, una mezcla de polímeros de la presente invención puede incorporarse/convertirse en un producto fabricado final (p. ej., una estructura multicapa) mediante revestimiento por extrusión (u otro equipo) mediante la utilización de técnicas conocidas por los expertos en la técnica basándose en las enseñanzas de la presente memoria.
Las mezclas de polímeros de la presente invención se pueden preparar mezclando en estado fundido las cantidades prescritas de los componentes con un extrusor de doble tornillo antes de introducirlas en un revestidor de extrusión (u otro equipo) para la fabricación de películas. Dichas mezclas de polímeros también se pueden preparar mezclando en tambor las cantidades prescritas de los componentes antes de introducirlas en el revestidor de extrusión (u otro equipo) para la fabricación de películas. En algunas realizaciones, las mezclas de polímeros de la presente invención pueden estar en forma de gránulos. Por ejemplo, los componentes individuales se pueden mezclar en estado fundido y luego formarse en gránulos utilizando un extrusor de doble tornillo u otras técnicas conocidas por los expertos en la técnica basándose en las enseñanzas de la presente memoria. En algunas realizaciones, una mezcla de polímeros puede incluir la combinación de un gránulo compuesto y un polímero adicional que se mezcla en tambor antes de introducirlos en el revestidor de extrusión. Por ejemplo, un gránulo que comprende una mezcla de copolímero de etileno/ácido (met)acrílico y poliolefina (p. ej., LDPE) puede mezclarse en tambor con una poliolefina adicional (p. ej., LDPE adicional) para proporcionar una mezcla de polímeros que tenga los porcentajes en peso deseados de copolímero de etileno/ácido (met)acrílico y poliolefina.
Estructuras multicapa
En algunas realizaciones, la presente invención se refiere a estructuras multicapa en las que al menos una capa está formada a partir de una mezcla de polímeros según cualquier realización descrita en la presente memoria. La estructura multicapa, en algunas realizaciones, comprende al menos dos capas, cada una con superficies faciales opuestas. En tales realizaciones, una primera capa (Capa A) (p. ej., una capa que comprende una mezcla de polímeros de la presente invención) está en contacto adherente con una segunda capa (Capa B), con una superficie facial superior de la segunda capa (Capa B) que está en contacto adherente con una superficie facial inferior de la primera capa (Capa A).
En realizaciones en las que una primera capa (Capa A) se forma a partir de una mezcla de polímeros de la presente invención, una segunda capa (Capa B) puede comprender un sustrato. Los ejemplos de sustratos que se pueden utilizar como la segunda capa (Capa B) en las realizaciones de la presente invención incluyen láminas metálicas, esteras tejidas (p. ej., esteras de fibra tejida), esteras no tejidas (p. ej., esteras de vidrio de fibra no tejida), mallas,
películas metalizadas (p. ej., PET metalizado) y películas poliméricas (p. ej., polipropileno orientado, PET orientado, etc.). Las mezclas de polímeros de la presente invención son particularmente útiles para adherirse a láminas metálicas o películas metalizadas. Cualquier lámina metálica o película metalizada puede formar el sustrato sobre el que se aplica la capa de mezcla de polímeros. Las láminas metálicas ilustrativas incluyen lámina de aluminio y lámina de cobre. La lámina, cuando está presente, puede, pero no es necesario, tratarse con llama o corona o someterse a otro tratamiento para mejorar la humectabilidad y/o la adherencia. Las películas metalizadas ilustrativas incluyen películas de PET metalizadas, películas de polipropileno orientadas metalizadas, películas de poliamida metalizada y películas de polietileno metalizado. En algunas realizaciones, los sustratos que no sean láminas metálicas también pueden tratarse con llama o corona o someterse a otro tratamiento para mejorar la humectabilidad y/o las adherencias. En algunas de tales realizaciones, los sustratos comprenden películas de polipropileno orientadas o de poliamida orientadas. Los expertos en la técnica pueden identificar tales sustratos basándose en las enseñanzas de la presente memoria.
En algunas realizaciones, una estructura multicapa de la presente invención comprende una primera capa (Capa A) formada a partir de una mezcla de polímeros según cualquiera de las realizaciones descritas en la presente memoria y una segunda capa (Capa B) que comprende un sustrato metálico (p. ej., una lámina metálica o una película metalizada) en contacto adherente con la primera capa, en donde la adherencia de la primera capa a sustrato metálico (p. ej., lámina metálica) es de al menos 3 N/pulgada cuando se mide utilizando una prueba de desprendimiento de 180 grados basado en ASTM F904 con una velocidad de cruceta de 3 pulgadas/minuto, al menos 5 N/pulgada en algunas realizaciones, y al menos 6 N/pulgada en otras realizaciones. En algunas realizaciones, el sustrato metálico es una lámina de aluminio.
En realizaciones en donde la estructura multicapa incluye una capa de lámina metálica (p. ej., una capa de lámina de aluminio), la lámina metálica tiene un espesor de 0,20 a 2,0 milipulgadas, más preferiblemente de 0,20 a 0,50 milipulgadas. Todos los valores individuales y subintervalos de 0,20 a 0,50 milipulgadas se incluyen y describen en la presente memoria; por ejemplo, el espesor de la capa de lámina metálica puede variar desde un límite inferior de 0,20, 0,25, 0,30, 0,35, 0,40 o 0,45 milipulgadas a un límite superior de 0,30, 0,35, 0,40, 0,45 o 0,50 milipulgadas. Por ejemplo, el espesor de la capa de lámina metálica puede variar de 0,20 a 0,50 milipulgadas, o de forma alternativa, de 0,20 a 0,60 milipulgadas, o de forma alternativa, de 0,60 a 1,0 milipulgadas, o de forma alternativa, de 0,25 a 0,50 milipulgadas. Para un experto en la técnica, el espesor de la capa de lámina metálica se define como suficiente para la aplicación.
En realizaciones en donde la estructura multicapa incluye una capa de película metalizada (p. ej., una película de PET metalizada, una película de polipropileno orientada metalizada, una película de poliamida metalizada, o una película de polietileno metalizado), la capa metalizada en la película puede tener una variedad de grosores dependiendo de factores tales como rendimiento (p. ej., propiedades de barrera, opacidad, etc.) y coste. En algunas realizaciones, la capa metalizada sobre la capa de película metalizada tiene un espesor de 3 a 40 nm. Todos los valores y subintervalos individuales de 3 a 40 nm se incluyen y describen en la presente memoria; por ejemplo, el espesor de la capa metalizada puede variar desde un límite inferior de 3, 5, 10, 17, 20, 22, 25, 30 o 35 nm hasta un límite superior de 10, 12, 15, 20, 23, 25, 32, 35, 37 o 40 nm. Para un experto en la técnica, el grosor de la capa metalizada de la película metalizada se define como suficiente para la aplicación.
La capa formada a partir de la mezcla de polímeros se puede aplicar a una capa de sustrato metálico (p. ej., lámina metálica) de cualquier manera aceptable, tal como laminación por extrusión y/o revestimiento por extrusión. En el revestimiento por extrusión de la capa de mezcla de polímeros sobre la capa de sustrato metálico (p. ej., lámina metálica), en algunas realizaciones, las mezclas de polímeros pueden mantener niveles aceptables de la velocidad de estirado y estrechamiento, a la vez que proporcionan una adherencia aceptable a la capa de lámina metálica. Las mezclas de polímeros de la presente invención, en algunas realizaciones, pueden revestirse por extrusión sobre una capa de sustrato metálico a temperaturas (p. ej., -300 °C o menos) inferiores a las temperaturas (p. ej., -320 °C) utilizadas cuando una capa de polímero que comprende solo polietileno de baja densidad es revestida por extrusión, mientras que todavía proporciona una adherencia aceptable al sustrato metálico. Por lo tanto, la capacidad de revestimiento por extrusión a una temperatura relativamente más baja mientras se logra una adherencia aceptable es una ventaja de algunas realizaciones de la presente invención.
En algunas realizaciones, una capa formada a partir de una mezcla de polímeros de la presente invención puede estar en contacto adherente con otra capa, además de un sustrato (p. ej., además de con una capa de lámina metálica). Por ejemplo, en algunas realizaciones, la capa formada a partir de la mezcla de polímeros puede estar adicionalmente en contacto adherente con una capa que comprende una poliolefina. Es decir, en tales realizaciones, la capa formada a partir de una mezcla de polímeros de la presente invención puede estar entre la capa de poliolefina y el sustrato (p. ej., la lámina metálica), con una superficie facial superior del sustrato que está en contacto adherente con una superficie facial inferior de la capa de mezcla de polímeros, y con una superficie facial superior de la capa de mezcla de polímeros que está en contacto adherente con una superficie facial inferior de la capa de poliolefina.
En realizaciones que comprenden una capa de poliolefina, la poliolefina puede ser cualquier polietileno, polipropileno y sus derivados (p. ej., copolímero de etileno-propileno) conocidos por los expertos en la técnica como adecuados
para su utilización como capa en una estructura multicapa según las enseñanzas de la presente memoria. Por ejemplo, el polietileno puede utilizarse en dicha capa, así como otras capas en la estructura multicapa, en algunas realizaciones, puede ser polietileno de densidad ultrabaja (ULDPE), polietileno de baja densidad (LDPE), polietileno lineal de baja densidad (LLDPE), polietileno de densidad media (MDPE), polietileno de alta densidad (HDPE), polietileno de alta densidad y alta resistencia a la fusión (HMS-HDPE), polietileno de densidad ultra alta (UHDPE), copolímeros de etileno/a-olefina homogéneamente ramificados fabricados con un catalizador de un solo sitio tal como un catalizador de metaloceno o un catalizador de geometría restringida, y combinaciones de los mismos. En algunas realizaciones, los polietilenos utilizados en la capa de poliolefina pueden prepararse mediante polimerización en fase gaseosa. En algunas realizaciones, los polietilenos utilizados en la capa de poliolefina pueden fabricarse mediante polimerización en fase gaseosa, fase de solución o en suspensión, o cualquier combinación de las mismas, utilizando cualquier tipo de reactor o configuración de reactor conocida en la técnica.
Algunas realizaciones de estructuras multicapa pueden incluir capas más allá de las descritas anteriormente. Por ejemplo, aunque no necesariamente está en contacto adherente con una capa formada a partir de una mezcla de polímeros según la presente invención (aunque, en algunas realizaciones, dichas capas pueden estar en contacto con la capa formada a partir de dicha mezcla de polímeros), una estructura multicapa puede comprender además otras capas incluidas típicamente en estructuras multicapa dependiendo de la aplicación que incluye, por ejemplo, capas de barrera, capas sellantes, capas de unión, otras capas de polietileno, capas de polipropileno, etc. De forma adicional, otras capas tales como capas impresas, de alto módulo, de alto brillo pueden laminarse a estructuras multicapa (p. ej., películas) de la presente invención. Adicionalmente, en algunas realizaciones, la estructura multicapa puede revestirse por extrusión a un sustrato que contiene fibra tal como papel o fibra de vidrio (p. ej., esteras no tejidas, esteras tejidas, mallas y similares).
Además del revestimiento por extrusión, las estructuras multicapa de la presente invención pueden coextrudirse como películas sopladas o películas coladas utilizando técnicas conocidas por los expertos en la técnica basándose las enseñanzas de la presente memoria. En algunas realizaciones, las estructuras multicapa de la presente invención también pueden formarse mediante laminación o mediante una combinación de película soplada/colada seguida de laminación térmica.
Envasado
En algunas realizaciones, la presente invención se refiere al envasado que comprende la estructura multicapa de cualquier realización descrita en la presente memoria. En una realización particular, el envasado es un envasado de retorta y/o esterilización. El envasado puede utilizarse para contener, en varias realizaciones, sólidos, suspensiones, líquidos o gases. A modo de ejemplo y no de limitación, el envasado puede utilizarse para contener soluciones ácidas, aceite de maíz, alcoholes, carnes, quesos, pantalla solar, champú, especias, salsa de soja, sustituto de crema, café con sabor, leche, zumo, detergente, alimento aséptico, zumo de relleno caliente, alimentos grasos, toallitas para bebés, solución de yodo, aliño para ensalada, kétchup, salsas y otros artículos.
Algunas realizaciones de la invención se describirán ahora en detalle en los siguientes Ejemplos.
Ejemplos
Las siguientes materias primas se utilizan en los ejemplos descritos a continuación.
La viscosidad a 190 °C y 1000 s-1 para cada una de las materias primas se determina utilizando el procedimiento descrito anteriormente. Los datos y viscosidades relevantes son los siguientes:
Los Ejemplos 1-7 expuestos a continuación se utilizan para ilustrar la adherencia de la mezcla de polímeros de la invención a un sustrato de aluminio. El sustrato de aluminio utilizado en cada uno de los ejemplos se prepara como sigue. Un papel blanqueado de 30 libras por resma se lamina por extrusión con papel de aluminio humectable de grado A de 0,00035 pulgadas (0,35 milipulgadas) utilizando DOW™ LDPE 722 (The Dow Chemical Company). A continuación, la hoja laminada se corta en longitudes de 3-4 pies para proporcionar el sustrato de aluminio. La cinta enmascarante se aplica al borde conductor del sustrato de aluminio. El sustrato de aluminio no se trata en corona en ninguno de los Ejemplos 1-7.
Ejemplo 1
Se preparan diversas estructuras multicapa, como se muestra en la Tabla 1:
Tabla 1
La Capa A se reviste como una monocapa sobre el sustrato de aluminio como se describe a continuación.
Todos los ejemplos en la presente memoria se preparan revistiendo por extrusión la capa de polímero (Capa A) sobre el sustrato de aluminio (Capa B) utilizando un revestidor de extrusión Black Clawson. Los gránulos del polímero utilizado para la Capa A en los Ejemplos comparativos A y B se alimentan directamente de una caja de material comercial. La Capa A en el Ejemplo comparativo C y los Ejemplos de la invención 1 y 2 se preparan mezclando en estado fundido las cantidades prescritas de los dos componentes mediante un extrusor de doble tornillo equipado con un tornillo de propósito general antes de introducir la mezcla en el revestidor de extrusión. El sustrato de aluminio se deja caer sobre el papel Kraft de 50 libras/resma en movimiento justo antes de la boquilla del rodillo de enfriamiento/rodillo de caucho, donde el sustrato de aluminio se introduce en la boquilla, aplicando así la Capa A en el lado de la lámina del sustrato de aluminio. El flujo resultante desde la boquilla es de ~10 libras/hora de polímero por pulgada de apertura de troquel. Se utiliza un espacio de aire constante de 6 pulgadas en la fabricación de la muestra. Cada muestra consiste en una monocapa de 1 milipulgada de espesor de la Capa A revestida sobre el sustrato de aluminio. Las muestras se realizan a una temperatura de fusión de 300 °C y una velocidad de línea de 134,11 m (440 pies) por minuto.
La adherencia de la Capa A al sustrato de aluminio para cada una de las muestras se determina utilizando una prueba de desprendimiento de 180 grados basada en ASTM F904 con una velocidad de cruceta de 3 pulgadas/minuto. Se miden al menos cinco muestras de cada Ejemplo comparativo/de la invención, y se calculan los valores promedio y las desviaciones estándar. Los resultados se muestran en la Tabla 2:
Tabla 2
La RVR se determina a partir de los índices de fusión (I2) de los componentes de la Capa A como se ha descrito anteriormente. La relación de viscosidad es la relación de la viscosidad a 190 °C y 1000 s-1del componente de polietileno a la viscosidad a 190 °C y 1000 s-1 del copolímero de etileno/ácido acrílico cuando se mide como se ha descrito anteriormente. Para el Ejemplo comparativo A, no hay adherencia medible de la Capa A al sustrato de aluminio en condiciones de procesamiento. Los Ejemplos de la invención 1 y 2 ilustran una ventaja de algunas realizaciones de la presente invención, la capacidad de revestir por extrusión un sustrato metálico a temperaturas inferiores a las utilizadas típicamente para el revestimiento por extrusión de LDPE solo sobre un sustrato metálico. El Ejemplo comparativo A utilizó únicamente LDPE pero no tenía ninguna adherencia medible cuando se revistió por extrusión a 300 °C, mientras que los Ejemplos de la invención 1 y 2 exhibieron cada uno valores de adherencia deseables cuando se revistió por extrusión a esa temperatura.
También se miden las velocidades de estirado y estrechamiento de estas muestras y los resultados se muestran en la Tabla 3 (además de la RVR):
Tabla 3
El estrechamiento (pulgadas) se mide a una velocidad de línea de 134,11 m (440 pies por minuto). La velocidad de estirado (pies por minuto) es la velocidad de línea cuando se observa un desgarro de banda mientras que el tomillo dentro del revestidor de extrusión funciona a 90 rpm, lo que da como resultado una velocidad de flujo de aproximadamente 250 libras/hora. La velocidad de estirado reducida (pies por minuto) es la velocidad de línea cuando se observa un desgarro de banda mientras que el tornillo dentro del revestidor de extrusión funciona a 45 rpm. El valor máximo para la velocidad de estirado y la velocidad de estirado reducida es de 1500 pies por minuto, y la velocidad de estirado reducida solo se determina si la velocidad de línea alcanza 1500 pies por minuto cuando el extrusor funciona a 90 rpm. La Tabla 3 ilustra que los Ejemplos de la invención 1 y 2 muestran propiedades de rendimiento que serían aceptables para aplicaciones de revestimiento por extrusión.
La morfología de los Ejemplos de la invención 1 y 2 y del Ejemplo comparativo C se examinan a continuaión de la siguiente manera. Partes del sustrato de aluminio revestido (Capa A Capa B) para cada uno de los dos Ejemplos de la invención y el Ejemplo comparativo están incrustadas en la resina epoxídica EpoFix™ de baja viscosidad, después se pulen y recortan. Las muestras recortadas se colocan en un portaobjetos de vidrio utilizando cinta de doble cara y se exponen al vapor de una solución acuosa al 2 % de tetraóxido de rutenio (RuO4) durante 3 horas a temperatura ambiente para mejorar el contraste. La solución de tinción se preparó mezclando 0,2 g de hidrato de cloruro de rutenio (III) (RuCb-^O) con 10 ml de una solución acuosa de hipoclorito sódico al 5,25 % en una botella de vidrio con un tapón de rosca. Los vapores de RuO4 tiñen preferiblemente la fase de copolímero de etileno/ácido acrílico proporcionando contraste para microscopía electrónica. Las caras de bloque teñidas se pulen criogénicamente y se colocan en extremos de muestra de aluminio. Las muestras se pulverizan con plasma de iridio utilizando una máquina de revestimiento por pulverización catódica turbo Emitech K575X durante 25 segundos para hacerlas conductoras para microscopía electrónica de barrido. Se usó un microscopio electrónico de barrido FEI Nano-600 a una tensión de aceleración de 5 kV bajo modo de formación de imágenes de electrones de retrodispersión para recoger imágenes digitales de las muestras de cara de bloque criopulidas. Bajo la configuración descrita anteriormente, la fase teñida (es decir, copolímero de etileno/ácido acrílico) parece más ligera, mientras que la fase sin teñir (es decir, polietileno) aparece más oscura.
Las micrografías electrónicas del Ejemplo comparativo C y los Ejemplos de la invención 1 y 2 se toman perpendicularmente a la dirección de la máquina. Una morfología de dos fases que se asemeja a “ islas en un océano” es evidente para cada una de las muestras, donde los dominios de polietileno discretos (islas) se dispersan en una fase continua de copolímero de etileno/ácido acrílico (océano). Cuando las imágenes se comparan con el mismo aumento (p. ej., 5x), el tamaño promedio de los dominios de polietileno (islas) en las imágenes para los Ejemplos de la invención 1 y 2 son similares entre sí. Sin embargo, cuando una imagen del Ejemplo de la invención 1 o 2 se compara con una imagen del Ejemplo comparativo C con el mismo aumento, el tamaño promedio de los dominios de polietileno (islas) en los Ejemplos de la invención es al menos un orden de magnitud mayor en relación con el tamaño promedio de los dominios de polietileno del Ejemplo comparativo C. El tamaño de dominio promedio para la fase dispersa se relaciona con la relación de las viscosidades de cada componente en la mezcla de polímeros. Además de las diferencias en tamaño, el número de dominios de polietileno (islas) en los Ejemplos de la invención 1 y 2 es menor en comparación con el número de dominios de polietileno en el Ejemplo comparativo C. Aunque el tamaño y el número de dominios de polietileno (islas) son diferentes entre los Ejemplos de la invención 1 y 2 y el Ejemplo comparativo C, su forma general es similar. En particular, los dominios de polietileno (islas) en cada una de las muestras son generalmente alargados como consecuencia de los perfiles de deformación aplicados durante el procesamiento de la mezcla de polímeros fundidos. Sin embargo, en los Ejemplos de la invención 1 y 2, los dominios de polietileno que tienen una forma alargada (aquellos dominios que tienen una longitud que es al menos dos veces más largo que su ancho), la anchura de los dominios de polietileno está generalmente entre 0,2 y 0,5 micrómetros, mientras que la anchura de los dominios de polietileno en el Ejemplo comparativo C es generalmente inferior a 0,1 micrómetros. La morfología más gruesa asociada con una gran diferencia en la viscosidad entre la fase dispersa (polietileno) y la fase continua (copolímero de etileno/ácido acrílico) en los Ejemplos de la invención es beneficiosa ya que se cree que contribuye a los valores de adherencia más altos observados.
Ejemplo 2
Se preparan estructuras multicapa adicionales como se muestra en la Tabla 4:
Tabla 4
Los Ejemplos de la invención 3 y 4 incorporan 200 ppm de un antioxidante (Irganox 1076 comercialmente disponible en BASF) para comparación con los Ejemplos de la invención 1 y 2, respectivamente. La Capa A se reviste como una monocapa sobre el sustrato de aluminio como se describe a continuación.
Cada uno de los ejemplos se prepara revistiendo por extrusión la capa de polímero (Capa A) sobre el sustrato de aluminio (Capa B) utilizando un revestidor de extrusión Black Clawson. La Capa A en los Ejemplos de la invención 3 y 4 se preparan mezclando en estado fundido las cantidades prescritas de los dos componentes mediante un extrusor de doble tornillo equipado con un tornillo de diseño más ligero (con respecto a un tornillo de propósito general) antes de introducir la mezcla en el revestidor de extrusión. Los antioxidantes en los Ejemplos de la invención 3 y 4 se incorporan en las mezclas mediante un proceso de lote maestro antes de la mezcla en estado fundido. El sustrato de aluminio se deja caer sobre el papel Kraft de 50 libras/resma en movimiento justo antes de la boquilla del rodillo de enfriamiento/rodillo de caucho, donde el sustrato de aluminio se introduce en la boquilla, aplicando así la Capa A en el lado de la lámina del sustrato de aluminio. Cada muestra consiste en una monocapa de 1 milipulgada de espesor de la Capa A revestida sobre el sustrato de aluminio. Las muestras se realizan a una temperatura de fusión de 300 °C y una velocidad de línea de 134,11 m (440 pies) por minuto.
La adherencia de la Capa A al sustrato de aluminio para cada una de las muestras se mide como se ha descrito anteriormente en el Ejemplo 1. Se miden al menos cinco muestras de cada Ejemplo de la invención, y se calculan los valores promedio y las desviaciones estándar. Los resultados se muestran en la Tabla 5:
Tabla 5
La RVR se determina a partir de los índices de fusión (I2) de los componentes de la Capa A como se ha descrito anteriormente. La relación de viscosidad es la relación de la viscosidad a 190 °C y 1000 s-1del componente de polietileno a la viscosidad a 190 °C y 1000 s-1 del copolímero de etileno/ácido acrílico cuando se mide como se ha descrito anteriormente. La Tabla 5 ilustra que la inclusión de cierta cantidad de antioxidante no parece tener un efecto perjudicial sobre la adherencia.
Ejemplo 3
Se preparan estructuras multicapa adicionales como se muestra en la Tabla 6:
La capa A en los Ejemplos de la invención 5 y 6 es mezclada en tambor para la comparación con los Ejemplos de la invención 1 y 2, respectivamente, en la que la Capa A se mezcla en estado fundido. La Capa A se reviste como una monocapa sobre el sustrato de aluminio como se describe a continuación.
Cada uno de los ejemplos se prepara revistiendo por extrusión la capa de polímero (Capa A) sobre el sustrato de aluminio (Capa B) utilizando un revestidor de extrusión Black Clawson. La Capa A en los Ejemplos de la invención 5 y 6 se preparan mezclando en tambor las cantidades prescritas de los dos componentes durante ~30 minutos antes de introducirlas en el revestidor de extrusión. El sustrato de aluminio se deja caer sobre el papel Kraft de 50 libras/resma en movimiento justo antes de la boquilla del rodillo de enfriamiento/rodillo de caucho, donde el sustrato de aluminio se introduce en la boquilla, aplicando así la Capa A en el lado de la lámina del sustrato de aluminio. Cada muestra consiste en una monocapa de 1 milipulgada de espesor de la Capa A revestida sobre el sustrato de aluminio. Las muestras se realizan a una temperatura de fusión de 300 °C y una velocidad de línea de 134,11 m (440 pies) por minuto.
La adherencia de la Capa A al sustrato de aluminio para cada una de las muestras se mide como se ha descrito anteriormente en el Ejemplo 1. Se miden al menos cinco muestras de cada Ejemplo de la invención, y se calculan los valores promedio y las desviaciones estándar. Los resultados se muestran en la Tabla 7:
Tabla 7
La RVR se determina a partir de los índices de fusión (I2) de los componentes de la Capa A como se ha descrito anteriormente. La relación de viscosidad es la relación de la viscosidad a 190 °C y 1000 s-1del componente de polietileno a la viscosidad a 190 °C y 1000 s-1 del copolímero de etileno/ácido acrílico cuando se mide como se ha descrito anteriormente. Si bien la mezcla en tambor de los componentes de la Capa A dio como resultado una adherencia de lámina inferior que la mezcla en estado fundido de los mismos componentes, los valores de adherencia de lámina para los Ejemplos de la invención 5 y 6 todavía pueden ser aceptables para algunas aplicaciones.
Ejemplo 4
Se prepara una estructura multicapa adicional como se muestra en la Tabla 8:
El Ejemplo de la invención 7 incorpora 200 ppm de un antioxidante (Irganox 1076 comercialmente disponible en BASF). La Capa A se reviste como una monocapa sobre el sustrato de aluminio como se describe a continuación. El Ejemplo de la invención 7 se prepara revistiendo por extrusión la capa de polímero (Capa A) sobre el sustrato de aluminio (Capa B) utilizando un revestidor de extrusión Black Clawson. La Capa A se prepara mezclando en estado fundido las cantidades prescritas de los dos componentes mediante un extrusor de doble tornillo equipado con un tornillo de diseño más ligero (en relación con un tornillo de propósito general) antes de introducir la mezcla en el revestidor de extrusión. El antioxidante se incorpora a la mezcla mediante un proceso de lote maestro antes de la mezcla en estado fundido. El sustrato de aluminio se deja caer sobre el papel Kraft de 50 libras/resma en movimiento justo antes de la boquilla del rodillo de enfriamiento/rodillo de caucho, donde el sustrato de aluminio se introduce en la boquilla, aplicando así la Capa A en el lado de la lámina del sustrato de aluminio. Cada muestra consiste en una monocapa de 1 milipulgada de espesor de la Capa A revestida sobre el sustrato de aluminio. Las muestras se realizan a una temperatura de fusión de 300 °C y una velocidad de línea de 134,11 m (440 pies) por minuto.
La adherencia de la Capa A al sustrato de aluminio para cada una de las muestras se mide como se ha descrito anteriormente en el Ejemplo 1. Se miden cuatro muestras y se calcula el valor promedio y la desviación estándar. Los resultados se muestran en la Tabla 9:
Tabla 9
La RVR se determina a partir de los índices de fusión (I2) de los componentes de la Capa A como se ha descrito anteriormente. La relación de viscosidad es la relación de la viscosidad a 190 °C y 1000 s-1del componente de polietileno a la viscosidad a 190 °C y 1000 s-1 del copolímero de etileno/ácido acrílico cuando se mide como se ha descrito anteriormente.
Ejemplo 5
Se preparan estructuras multicapa adicionales como se muestra en la Tabla 10:
Tabla 10
La Capa A se reviste como una monocapa sobre el sustrato de aluminio como se describe a continuación.
Todos los ejemplos en la presente memoria se preparan revistiendo por extrusión la capa de polímero (Capa A) sobre el sustrato de aluminio (Capa B) utilizando un revestidor por extrusión Black Clawson. Los gránulos del polímero utilizado para la Capa A en el Ejemplo comparativo D se alimentan directamente de una caja de material comercial. La Capa A en los Ejemplos de la invención 8, 9 y 10 se preparan mezclando en estado fundido las cantidades prescritas de los dos componentes mediante un extrusor de doble tornillo equipado con un tornillo de propósito general antes de introducir la mezcla en el revestidor de extrusión. La Capa A en el Ejemplo de la invención 11 se prepara mezclando en tambor las cantidades prescritas de los dos componentes durante ~30 minutos antes de introducirlas en el revestidor de extrusión. El sustrato de aluminio se deja caer sobre el papel Kraft de 50 libras/resma en movimiento justo antes de la boquilla del rodillo de enfriamiento/rodillo de caucho, donde el sustrato de aluminio se introduce en la boquilla, aplicando así la Capa A en el lado de la lámina del sustrato de aluminio. El flujo resultante desde la boquilla es de ~10 libras/hora de polímero por pulgada de apertura de troquel. Se utiliza un espacio de aire constante de 6 pulgadas en la fabricación de la muestra. Cada muestra consiste en una monocapa de 2 milipulgadas de espesor de la Capa A revestida sobre el sustrato de aluminio. Las muestras se realizan a una temperatura de fusión de 300 °C y una velocidad de línea de 134,11 m (440 pies) por minuto.
La adherencia de la Capa A al sustrato de aluminio para cada una de las muestras se determina utilizando una prueba de desprendimiento de 180 grados basada en ASTM F904 con una velocidad de cruceta de 10 pulgadas/minuto. Se miden al menos cinco muestras de cada Ejemplo de la invención, y se calculan los valores promedio y las desviaciones estándar. Los resultados se muestran en la Tabla 11:
Tabla 11
La RVR se determina a partir de los índices de fusión (I2) de los componentes de la Capa A como se ha descrito anteriormente. La relación de viscosidad es la relación de la viscosidad a 190 °C y 1000 s-1del componente de polietileno a la viscosidad a 190 °C y 1000 s-1 del copolímero de etileno/ácido acrílico cuando se mide como se ha descrito anteriormente. Los Ejemplos de la invención 8-10, en particular, proporcionan ventajosamente la capacidad de revestir por extrusión un sustrato metálico a temperaturas inferiores a las utilizadas típicamente para el revestimiento por extrusión de LDPE solo sobre un sustrato metálico. Los Ejemplos de la invención 8-10 que incorporan otras resinas de polietileno también proporcionan ventajosamente valores de adherencia comparables a los sustratos revestidos por extrusión con 100 % del copolímero de etileno/ácido acrílico.
También se miden las velocidades de estrechamiento y estirado de estas muestras y los resultados se muestran en la Tabla 12 (además de la RVR):
Tabla 12
El estrechamiento (pulgadas) se mide a una velocidad de línea de 134,11 m (440 pies) por minuto. La velocidad de estirado (pies por minuto) es la velocidad de línea cuando se observa un desgarro de banda mientras que el tomillo dentro del revestidor de extrusión funciona a 90 rpm, lo que da como resultado una velocidad de flujo de aproximadamente 250 libras/hora. La velocidad de estirado reducida (pies por minuto) es la velocidad de línea cuando se observa un desgarro de banda mientras que el tornillo dentro del revestidor de extrusión funciona a 45 rpm. El valor máximo para la velocidad de estirado y la velocidad de estirado reducida es de 1500 pies por minuto, y la velocidad de estirado reducida solo se determina si la velocidad de línea alcanza 1500 pies por minuto cuando el extrusor funciona a 90 rpm. La Tabla 12 ilustra que los Ejemplos de la Invención 8-11 exhiben propiedades de rendimiento que serían aceptables para aplicaciones de revestimiento por extrusión.
Ejemplo 6
Se preparan estructuras multicapa adicionales como se muestra en la Tabla 13:
Tabla 13
La Capa A se reviste como una monocapa sobre el sustrato de aluminio como se describe a continuación.
Todos los ejemplos en la presente memoria se preparan revistiendo por extrusión la capa de polímero (Capa A) sobre el sustrato de aluminio (Capa B) utilizando un revestidor de extrusión Black Clawson. Los gránulos del polímero utilizado para la Capa A en los Ejemplos comparativos E y F se alimentan directamente de una caja de material comercial. La Capa A en el Ejemplo de la invención 12 y el Ejemplo comparativo G se preparan mezclando en estado fundido las cantidades prescritas de los dos componentes mediante un extrusor de doble tornillo equipado con un tornillo de propósito general antes de introducir la mezcla en el revestidor de extrusión. El sustrato de aluminio se deja caer sobre el papel Kraft de 50 libras/resma en movimiento justo antes de la boquilla del rodillo de enfriamiento/rodillo de caucho, donde el sustrato de aluminio se introduce en la boquilla, aplicando así la Capa A en el lado de la lámina del sustrato de aluminio. El flujo resultante desde la boquilla es de ~10 libras/hora de polímero por pulgada de apertura de troquel. Se utiliza un espacio de aire constante de 6 pulgadas en la fabricación de la muestra. Cada muestra consiste en una monocapa de 2 milipulgadas de espesor de la Capa A revestida sobre el sustrato de aluminio. Las muestras se realizan a una temperatura de fusión de 300 °C y una velocidad de línea de 134,11 m (440 pies) por minuto.
La adherencia de la Capa A al sustrato de aluminio para cada una de las muestras se determina utilizando una prueba de desprendimiento de 180 grados basada en ASTM F904 con una velocidad de cruceta de 10 pulgadas/minuto. Se miden al menos cinco muestras de cada Ejemplo, y se calculan los valores promedio y las desviaciones estándar. Los resultados se muestran en la Tabla 14:
Tabla 14
La RVR se determina a partir de los índices de fusión (I2) de los componentes de la Capa A como se ha descrito anteriormente. La relación de viscosidad es la relación de la viscosidad a 190 °C y 1000 s-1del componente de polietileno a la viscosidad a 190 °C y 1000 s-1 del copolímero de etileno/ácido acrílico cuando se mide como se ha descrito anteriormente. El Ejemplo 12 de la invención proporciona ventajosamente la capacidad de revestir por extrusión un sustrato metálico a temperaturas inferiores a las utilizadas típicamente para el revestimiento por extrusión de LDPE solo sobre un sustrato metálico y es otro ejemplo de un copolímero de etileno/ácido acrílico que puede utilizarse en algunas realizaciones de la presente invención. Además, la inclusión del LLDPE en el Ejemplo
comparativo G (con un copolímero de etileno/ácido acrílico que tiene un contenido de comonómero de ácido de 3,0 por ciento en peso) no proporcionó la mejora en la adherencia de la lámina observada cuando se incluyó en el Ejemplo de la invención 12 (con un copolímero de etileno/ácido acrílico que tiene un contenido de comonómero de ácido de 6,5 por ciento en peso).
También se miden las velocidades de estrechamiento y estirado de estas muestras y los resultados se muestran en la Tabla 15 (además de la RVR):
Tabla 15
El estrechamiento (pulgadas) se mide a una velocidad de línea de 134,11 m (440 pies) por minuto. La velocidad de estirado (pies por minuto) es la velocidad de línea cuando se observa un desgarro de banda mientras que el tornillo dentro del revestidor de extrusión funciona a 90 rpm, lo que da como resultado una velocidad de flujo de aproximadamente 250 libras/hora. La velocidad de estirado reducida (pies por minuto) es la velocidad de línea cuando se observa un desgarro de banda mientras que el tornillo dentro del revestidor de extrusión funciona a 45 rpm. El valor máximo para la velocidad de estirado y la velocidad de estirado reducida es de 1500 pies por minuto, y la velocidad de estirado reducida solo se determina si la velocidad de línea alcanza 1500 pies por minuto cuando el extrusor funciona a 90 rpm. La Tabla 15 ilustra que el Ejemplo 12 de la invención presenta propiedades de rendimiento que serían aceptables para aplicaciones de revestimiento por extrusión. Además, la inclusión del LLDPE en el Ejemplo comparativo G (con un copolímero de etileno/ácido acrílico que tiene un contenido de comonómero de ácido de 3,0 por ciento en peso) dio como resultado una disminución en la velocidad de estirado, mientras que con el Ejemplo de la invención 12, (con un copolímero de etileno/ácido acrílico que tiene un contenido de comonómero de ácido de 6,5 por ciento en peso), aumentó la velocidad de estirado.
Ejemplo 7
Se preparan estructuras multicapa adicionales como se muestra en la Tabla 16:
Tabla 16
El sustrato de aluminio 2 utilizado en los ejemplos anteriores se prepara como sigue. Se lamina un PET de calibre 48 a una lámina de aluminio humectable de grado A de 0,00035 pulgadas utilizando una mezcla de ADCOTE™ 550/Coreactant F en una proporción de 100: 12. Tanto ADCOTE™ 550 como Coreactant F están disponibles comercialmente en The Dow Chemical Company. La mezcla adhesiva se aplica a 3 libras/resma mediante un cilindro de grabado utilizando temperaturas de horno a 66 °C (150 °F) aumentando a 82 °C (180 °F) con una temperatura de línea de contacto de 82 °C (180 °F). La estructura laminada se cura a 25 °C (77 °F) durante un mínimo de 7 días antes de su utilización. A continuación, la hoja laminada se corta en longitudes de 3-4 pies para proporcionar el sustrato de aluminio. La cinta enmascarante se aplica al borde conductor del sustrato de aluminio. El sustrato de aluminio no se trata con corona. La Capa A se reviste como una monocapa sobre el sustrato de aluminio como se describe a continuación.
Todos los ejemplos en la presente memoria se preparan revistiendo por extrusión la capa de polímero (Capa A) sobre el sustrato de aluminio (Capa B) utilizando un revestidor de extrusión Black Clawson. Los gránulos del polímero utilizado para la Capa A en el Ejemplo comparativo H se alimentan directamente de una caja de material comercial. La Capa A en los Ejemplos de la Invención 13-16 se preparan mezclando en estado fundido las cantidades prescritas de los dos componentes mediante un extrusor de doble tornillo equipado con un tornillo de propósito general antes de introducir la mezcla en el revestidor de extrusión. El sustrato de aluminio se deja caer sobre el papel Kraft de 50 libras/resma en movimiento justo antes de la boquilla del rodillo de enfriamiento/rodillo de caucho, donde el sustrato de aluminio se introduce en la boquilla, aplicando así la Capa A en el lado de la lámina del sustrato de aluminio. El flujo resultante desde la boquilla es de ~10 libras/hora de polímero por pulgada de apertura de troquel. Se utiliza un espacio de aire constante de 6 pulgadas en la fabricación de la muestra. Cada muestra consiste en una monocapa de 1 milipulgada de espesor de la Capa A revestida sobre el sustrato de aluminio. Las muestras se realizan a una temperatura de fusión de 300 °C y una velocidad de línea de 134,11 m (440 pies) por minuto.
La resistencia de la adherencia en caliente de cada una de las muestras se mide según la norma ASTM F1921, Método A, utilizando un instrumento de prueba de Enepay Corporation. La “ resistencia de la adherencia en caliente” se refiere a la resistencia del sello térmico inmediatamente después de la operación de sellado antes de que la muestra tenga la oportunidad de enfriarse. Una muestra se corta en tiras de 1 pulgada en la dirección de la máquina y se prueba en incrementos de 10 °C con un tiempo de permanencia de 0,5 segundos. Los resultados se muestran en la Tabla 17:
Tabla 17
Cada una de las muestras presentó una resistencia de la adherencia en caliente máxima a 110 °C. Las resistencias de la adherencia en caliente máximas de los Ejemplos 13-16 de la invención son significativamente mayores que la resistencia en caliente máxima del Ejemplo comparativo H.
Ejemplo 8
Se preparan estructuras multicapa adicionales como se muestra en la Tabla 18:
Tabla 18
El polipropileno orientado (oPP) es una estructura multicapa que tiene la siguiente composición: 25 libras de papel BLMG (blanqueado vidriado a máquina)/5,5# LDPE/60 ga de polipropileno orientado metalizado con un tratamiento de 1,0 vatios en el polipropileno orientado. La Capa A se reviste como una monocapa sobre el lado no metalizado del sustrato de polipropileno orientado como se describe a continuación.
Todos los ejemplos en la presente memoria se preparan revistiendo por extrusión la capa de polímero (Capa A) sobre el sustrato de polipropileno orientado (Capa B) utilizando un revestidor de extrusión Black Clawson. Los gránulos del polímero utilizado para la Capa A en el Ejemplo comparativo I se alimentan directamente de una caja de material comercial. La Capa A en los Ejemplos de la invención 17-20 se prepara mezclando en estado fundido las cantidades prescritas de los dos componentes mediante un extrusor de doble tornillo equipado con un tornillo de propósito general antes de introducir la mezcla en el revestidor de extrusión. La Capa A en el Ejemplo de la invención 21 se prepara mezclando en tambor las cantidades prescritas de los dos componentes durante ~30 minutos antes de introducirlas en el revestidor de extrusión. El sustrato de polipropileno orientado se deja caer sobre el papel Kraft de 50 libras/resma en movimiento justo antes de la boquilla del rodillo de enfriamiento/rodillo de caucho, donde el sustrato de aluminio se introduce en la boquilla, aplicando así la Capa A sobre sustrato de aluminio. El flujo resultante desde la boquilla es de ~10 libras/hora de polímero por pulgada de apertura de troquel. Se utiliza un espacio de aire constante de 6 pulgadas en la fabricación de la muestra. Cada muestra consiste en una monocapa de 2 milipulgadas de espesor de la Capa A revestida sobre el sustrato de polipropileno orientado. Las muestras se realizan a una temperatura de fusión de 300 °C y una velocidad de línea de 134,11 m (440 pies) por minuto.
La adherencia de la Capa A al sustrato de polipropileno orientado para cada una de las muestras se determina utilizando una prueba de desprendimiento de 180 grados basada en ASTM F904 con una velocidad de cruceta de 10 pulgadas/minuto. Se miden al menos cinco muestras de cada Ejemplo, y se calculan los valores promedio y las desviaciones estándar. Los resultados se muestran en la Tabla 19:
Tabla 19
La RVR se determina a partir de los índices de fusión (I2) de los componentes de la Capa A como se ha descrito anteriormente. La relación de viscosidad es la relación de la viscosidad a 190 °C y 1000 s-1del componente de
polietileno a la viscosidad a 190 °C y 1000 s-1 del copolímero de etileno/ácido acrílico cuando se mide como se ha descrito anteriormente. Los Ejemplos de la invención 17-21 proporcionan valores de adherencia comparables o mejorados al sustrato de polipropileno orientado en comparación con el 100 % de un copolímero de etileno/ácido acrílico (Ejemplo comparativo I).
Ejemplo 9
Se preparan estructuras multicapa adicionales como se muestra en la Tabla 20:
Tabla 20
El sustrato en estos ejemplos es una película de poliamida orientada (oPA). La Capa A se reviste como una monocapa sobre el sustrato de poliamida orientado como se describe a continuación.
Todos los ejemplos de la presente memoria se preparan revistiendo por extrusión la capa de polímero (Capa A) sobre el sustrato de poliamida orientado (Capa B) utilizando un revestidor de extrusión Black Clawson. Los gránulos del polímero utilizado para la Capa A en el Ejemplo comparativo J se alimentan directamente de una caja de material comercial. La Capa A en los Ejemplos de la Invención 22-25 se preparan mezclando en estado fundido las cantidades prescritas de los dos componentes mediante un extrusor de doble tornillo equipado con un tornillo de propósito general antes de introducir la mezcla en el revestidor de extrusión. La Capa A en el Ejemplo de la invención 26 se prepara mezclando en tambor las cantidades prescritas de los dos componentes durante ~30 minutos antes de alimentar el revestidor de extrusión. El sustrato de poliamida orientado se deja caer sobre el papel en movimiento de 50 libras/resma justo antes de la boquilla del rodillo de enfriamiento/rodillo de caucho, donde el sustrato se introduce en la boquilla, aplicando así la Capa A sobre el sustrato. El flujo resultante desde la boquilla es de ~10 libras/hora de polímero por pulgada de apertura de troquel. Se utiliza un espacio de aire constante de 6 pulgadas en la fabricación de la muestra. Cada muestra consiste en una monocapa de 2 milipulgadas de espesor de la Capa A revestida sobre el sustrato de poliamida orientado. Las muestras se realizan a una temperatura de fusión de 300 °C y una velocidad de línea de 134,11 m (440 pies) por minuto.
La adherencia de la Capa A al sustrato de poliamida orientado para cada una de las muestras se determina utilizando una prueba de desprendimiento de 180 grados basada en ASTM F904 con una velocidad de cruceta de 10 pulgadas/minuto. Se miden al menos cinco muestras de cada Ejemplo, y se calculan los valores promedio y las desviaciones estándar. Los resultados se muestran en la Tabla 21:
Tabla 21
La RVR se determina a partir de los índices de fusión (I2) de los componentes de la Capa A como se ha descrito anteriormente. La relación de viscosidad es la relación de la viscosidad a 190 °C y 1000 s-1del componente de polietileno a la viscosidad a 190 °C y 1000 s-1 del copolímero de etileno/ácido acrílico cuando se mide como se ha descrito anteriormente. Los Ejemplos de la invención 22-26 proporcionan valores de adherencia mejorados al sustrato de poliamida orientado en comparación con el 100 % de un copolímero de etileno/ácido acrílico (Ejemplo comparativo J).
Claims (9)
1. Una mezcla de polímeros que comprende:
un copolímero que comprende etileno y al menos uno de ácido acrílico y ácido metacrílico que tiene un contenido de ácido superior a 4 y hasta 25 por ciento en peso basado en el peso del copolímero y que tiene un índice de fusión (I2) de 1 a 60 g/10 minutos, en donde la cantidad total de copolímero de etileno-ácido acrílico y copolímero de etileno-ácido metacrílico comprende del 45 al 85 por ciento en peso de la mezcla basándose en el peso total de la mezcla;
una poliolefina que tiene una densidad de 0,870 g/cm3 o más y que tiene un índice de fusión (I2) de 20 g/10 minutos o menos, en donde la poliolefina comprende del 1 al 55 por ciento en peso de la mezcla basándose en el peso total de la mezcla; y
en donde la relación de viscosidad relativa de la poliolefina al copolímero de etileno/ácido (met)acrílico es ≤0,15;
en donde el índice de fusión (I2) se mide según la norma ASTM D-1238 a 190 °C y a 2,16 kg; y la relación de viscosidad relativa de la poliolefina con respecto al copolímero de etileno/ácido (met)acrílico se determina dividiendo el índice de fusión (I2) de la poliolefina por el índice de fusión (I2) del copolímero de etileno/ácido(met)acrílico.
2. La mezcla de polímeros de la reivindicación 1, en donde la poliolefina comprende polietileno lineal de baja densidad, polietileno de baja densidad, polietileno de alta densidad, polipropileno, o una combinación de los mismos.
3. La mezcla de polímeros de cualquiera de las reivindicaciones 1-2, en donde la cantidad total de copolímero de etileno-ácido acrílico y copolímero de etileno-ácido metacrílico comprende más del 50 por ciento en peso de la mezcla, y en donde la poliolefina comprende menos del 50 por ciento en peso de la mezcla.
4. La mezcla de polímeros de cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en donde la relación de viscosidad de poliolefina al copolímero de etileno/ácido (met)acrílico es superior a 1 e inferior a 10.
5. La mezcla de polímeros de cualquiera de las reivindicaciones 1-4, que comprende además una carga inorgánica, en donde la carga inorgánica comprende carbonato de calcio, carbonato de magnesio o una combinación de los mismos.
6. Una estructura multicapa que comprende al menos dos capas, cada capa con superficies faciales opuestas, en donde:
la Capa A comprende la mezcla de polímeros de cualquiera de las reivindicaciones 1-10; y la Capa B comprende un sustrato, en donde una superficie facial superior de la Capa B está en contacto adherente con una superficie facial inferior de la Capa A.
7. La estructura multicapa de la reivindicación 6, en donde el sustrato comprende una lámina metálica, una película metalizada, una estera tejida, una estera no tejida o una malla.
8. La estructura multicapa de la reivindicación 6 o la reivindicación 7, que comprende además la Capa C, en donde una superficie facial superior de la Capa A está en contacto adherente con una superficie facial inferior de la Capa C, en donde la Capa C comprende una poliolefina.
9. La estructura multicapa de cualquiera de las reivindicaciones 6-7, en donde la adherencia de la Capa A a la Capa B es al menos 3 N/pulgada cuando se mide utilizando una prueba de desprendimiento de 180 grados basada en ASTM F904 con una velocidad de cruceta de 3 pulgadas/minuto.
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