ESPAÑA
51 Int. Cl.7:B32B 27/20 B32B 27/32 B32B 27/36 B32B 31/30
12 TRADUCCIÓN DE PATENTE EUROPEA T3
86 Número de solicitud europea:01906847 .7
86 Fecha de presentación:31.01.2001
87 Número de publicación de la solicitud:1263584
87 Fecha de publicación de la solicitud:11.12.2002
54 Título:Películas polímeras opacas preparadas con un agente de cavitación que comprenden poli(tereftalato de butileno) (PBT) y un policarbonato.
30 Prioridad:09.02.2000 US 500608
45 Fecha de publicación de la mención BOPI:
01.07.2004
45 Fecha de la publicación del folleto de la patente:
01.07.2004
73 Titular/es:EXXONMOBIL OIL CORPORATION 5200 Bayway Drive
Baytown, Texas 77520-5200, US
72 Inventor/es:Kong, Dan-Cheng;
Larter, John, A. y Mount, Eldridge, M., III
74 Agente:Díez de Rivera y Elzaburu, Ignacio
Aviso: En el plazo de nueve meses a contar desde la fecha de publicación en el Boletín europeo de patentes, de la mención de concesión de la patente europea, cualquier persona podrá oponerse ante la Oficina Europea de Patentes a la patente concedida. La oposición deberá formularse por escrito y estar motivada; sólo se considerará como formulada una vez que se haya realizado el pago de la tasa de oposición (art. 99.1 del Convenio sobre concesión de Patentes Europeas).
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DESCRIPCIÓN
Películas polímeras opacas preparadas con un agente de cavitación que comprenden poli(tereftala- to de butileno) (PBT) y un policarbonato.
Campo de la invención
La presente invención se refiere a películas polí- meras opacas. Más particularmente, esta invención se refiere a películas polímeras opacas orientadas, pre- paradas con un agente de cavitación que comprende poli(tereftalafo de butileno) (PBT) y policarbonato.
Antecedentes de la invención
Las películas polímeras opacas que tienen una ca- pa central (de núcleo) de poliolefinas, por ejemplo, de un polipropileno isotáctico orientado (OPP, por las si- glas de su expresión inglesa, Oriented Isotactic Poly- propylene), se han usado ampliamente en aplicacio- nes de envasado de alimentos y otras, porque dichas películas tienen propiedades deseables como resisten- cia a la transmisión de la humedad, aire, aromas perju- diciales y de otros análogos, así como excepcionales propiedades mecánicas.
Durante la producción de estas películas políme- ras opacas, se pueden usar agentes de cavitación. En los casos, cuando se usa el poli(tereftalafo de butile- no) (PBT, por las siglas de su expresión inglesa, Poly- butylene Terephthalate) como agente de cavitación, durante la extrusión puede ser un problema el chapa- do de la superficie interior del extrusor. En particular, el PBT se puede degradar y acumular en el equipo de producción de películas, formando depósitos que posteriormente afectan los patrones de flujo del polí- mero fundido en la matriz. El uso de los agentes de cavitación, basados en PBT, en la preparación de pe- lículas polímeras opacas se describe en la patente de los EE.UU. Nº 4.632.869 de Park et. al.
Sumario de la invención
Se proporciona una película polímera opaca que comprende:
(a) una capa base que comprende una matriz polí- mera y por lo menos un agente de cavitación; y
(b) por lo menos una capa adicional,
en la que dicho agente de cavitación comprende poli (tereftalafo de butileno) (PBT) y policarbonato.
También se proporciona un método de producción de una película polímera opaca que comprende:
(a) extruir una capa base que comprende una ma- triz polímera y por lo menos un agente de cavitación:
(b) coextruir por lo menos una capa adicional en por lo menos un lado de la capa base;
(c) enfriar la película multicapa coextruida, y lue- go
(d) orientar la película por lo menos en la direc- ción de la máquina (MD, por las siglas de su expre- sión inglesa, Machine Direction);
en el que dicho agente de cavitación comprende poli (tereftalafo de butileno) (PBT) y policarbonato.
Las ventajas de las presentes películas incluyen (1) reducción del chapado en el interior del extrusor durante la fabricación, (2) una opacidad uniforme, y (3) resistencia a la distorsión causada por el plegado de las películas.
Descripción detallada de la invención
La capa base de la película polímera opaca com- prende una matriz polímera, que se puede seleccionar entre cualquiera de los polímeros previamente usados en la técnica para tal propósito. En muchos casos, un polímero de este tipo será una poliolefina que tenga un
punto de fusión, por ejemplo, de por lo menos 150ºC y hasta, por ejemplo, 167ºC. La poliolefina de la capa base tiene, preferentemente, un grado relativamente alto de cristalinidad. Una poliolefina particularmen- te deseable como polímero de la capa base será un homopolímero isotáctico de polipropileno que tenga una cristalinidad, por ejemplo, de 89 a 99% (medi- da por espectroscopía RMN de13C, usando mesopen- tads), un punto de fusión de 155 a 165ºC, y un índice de fusión de 0,5 a 15 g/10 minutos (medido por la norma D1238, ASTM).
Otros materiales convenientes para la matriz po- límera de la capa base, incluyen, pero no se limitan a, polipropileno sindiotáctico, copolímeros de etile- no-propileno, terpolímeros de etileno-propileno-bu- tileno, copolímeros de butileno-etileno, copolímeros injertados funcionalmente, mezclas de polímeros, etc.
Se proporciona, por lo menos, un agente de cavita- ción en forma de una fase dispersa en el material de la matriz polímera de la capa base, antes de la extrusión y orientación de la película. Una fase dispersa de tal tipo comprende partículas de poli(tereftalafo de buti- leno) (PBT) y policarbonato. Esta fase dispersa tam- bién puede, opcionalmente, comprender por lo menos un agente adicional de cavitación.
El poli(tereftalafo de butileno) es un polímero se- micristalino que tiene baja viscosidad y, como se ha discutido anteriormente, tiende durante la extrusión a formar producir un chapado sobre la superficie inte- rior de. Este chapado se puede observar al separar el tornillo del extrusor y viendo la acumulación de poli (tereftalafo de butileno) sobre las superficies metáli- cas después, por ejemplo, de un ciclo de trabajo de 48 horas.
El policarbonato es un polímero amorfo de alta viscosidad. El policarbonato es parcialmente misci- ble con tereftalato de polibutileno. Se cree que el po- licarbonato atrapa al poli(tereftalafo de butileno) den- tro del polímero de la matriz, evitando o reduciendo así el chapado. Por consiguiente, el presente proceso representa una mejora respecto al proceso anterior- mente mencionado de la patente de los EE.UU. Nº 4.632.869, en la que el PBT se emplea en ausencia de policarbonato.
La mezcla de policarbonato y poli(tereftalafo de butileno) dentro de la matriz del polímero puede ser de 4% en peso a 20% en peso en base al peso total de la capa cavitada. La relación en peso de poli(terefta- lafo de butileno) a policarbonato puede ser de 1:1 a 4:1.
El agente adicional opcional de cavitación, pue- de ser un material que tenga un punto fusión superior al punto de fusión del material de la matriz políme- ra de la capa base. El agente adicional opcional de cavitación, también puede ser inmiscible con el ma- terial de la matriz polímera de la capa base. El agen- te adicional opcional de cavitación, puede ser cual- quiera de los descritos en la patente de los EE.UU. Nº 4.377.616. Así, el agente adicional opcional de cavi- tación, se puede seleccionar entre un polímero, como, por ejemplo, un poliéster que no sea el PBT, nilón (por ejemplo, nilón-6), una resina acrílica, un copolímero de etileno y de norborneno, o un material inorgánico, como, vidrio, carbonato cálcico, metal o cerámica, o sus mezclas.
El tamaño de partículas de los agentes de cavi- tación en la fase dispersa puede, por ejemplo, ser 0,1 µm hasta 5 µm, más preferentemente 0,2 µm hasta
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Para preservar la integridad estructural de la capa base que contiene la fase dispersa, se puede coextruir una capa delgada del material de la matriz políme- ra de la capa base, sin que contenga la fase dispersa, sobre uno o ambos lados de propiamente el material de la matriz polímera de la capa base que contiene la fase dispersa. En este caso, la totalidad de la ca- pa del polímero que contiene la fase dispersa y la(s) capa(s) base(s) que no contiene(n) fase dispersa se pueden considerar como capa base global de la pelí- cula. Cuando se somete un sustrato de polímero de tal tipo a una orientación monoaxial o biaxial, se forma una cavidad alrededor de los restos distribuidos de la fase dispersa, proporcionando una película que tiene una apariencia opaca.
La capa base de la película tiene un espesor sufi- ciente como para proporcionar propiedades en masa, como barrera, rigidez, etc., deseables para la protec- ción de un producto y buena prestación en el envasado de equipos. Preferentemente, el espesor varía de 50%
a 100% en base al espesor de la estructura total de la película.
Capa(s) adicional(es) de la presente invención puede(n) ser cualesquiera de las resinas coextruibles, conocidas en la técnica, que forman películas orienta- bles biaxialmente. Tales materiales incluyen, pero no se limitan a, polipropileno sindiotáctico, polietileno de baja densidad (LDPE, por las siglas de su expre- sión inglesa, Low Density Polyethylene), polietileno lineal de baja densidad (LLDPE, por las siglas de su expresión inglesa, Linear Low Density Polyethylene), polietileno de densidad media (MDPE, por las siglas de su expresión inglesa, Medium Density Polyethy- lene), polietileno de alta densidad (HDPE, por las si- glas de su expresión inglesa, High Density Polyethy- lene), copolímeros de etileno-propileno, copolímeros de butileno-propileno, copolímeros de etileno-butile- no, terpolímeros de etileno-propileno-butileno, copo- límeros de etileno-acetato de vinilo, copolímeros de etileno-alcohol vinílico, nilones, polímeros injertados con grupos funcionales, mezclas apropiadas de éstos, y otros conocidos por los expertos en la técnica. Cada capa adicional tiene preferentemente un intervalo de espesor de 0,127 a 3,81 µm, preferentemente de 0,51 a 2,54 µm.
Puede haber más de una capa adicional coextruida sobre cada lado de la capa base. Es decir, se pueden añadir una o más capas a la superficie de la capa base.
Las películas que tienen una estructura multicapa de tal tipo se representan, en forma simplificada, como que tienen una estructura “ABCDE”, en la que “C”
representa la capa base, “B” representa una capa adi- cional adyacente a la capa base y “A” representa otra capa adicional o capa superficial, aplicada a la super- ficie externa de la capa “B”. En dicha estructura de película, la capa adicional “B” se puede denominar capa “de unión” o “capa” intermedia. Las capas “A”
y “B” pueden ser las mismas o diferentes. De una for- ma similar, “D” y “E” representan las capas adicio- nales en el otro lado de la capa base, y éstas pueden ser las mismas o diferentes. Las capas “B” y “D” pue- den ser las mismas o diferentes, y las capas “A” y “E”
puede ser las mismas o diferentes. Adicionalmente, se consideran estructuras que contengan más de cinco
capas, por ejemplo siete, nueve o más capas.
A fin de modificar o mejorar para fines específi- cos ciertas propiedades de las películas multicapa de la presente invención, es posible que una o más de las capas contengan aditivos apropiados en cantidades eficaces. Los aditivos preferentes incluyen, pero no se limitan a, aditivos antiadherentes, agentes antiestáti- cos, modificadores del coeficiente de fricción (COF, por las siglas de su expresión inglesa, Coefficient of Friction), adyuvantes de proceso, colorantes, clarifi- cadores y otros aditivos conocidos por los expertos en la técnica.
También, se pueden tratar superficialmente una o más de las capas expuestas de las películas multicapa de la presente invención para volver las películas re- ceptivas a las tintas de impresión, a los adhesivos y/o a los revestimientos. El tratamiento de la superficie se puede llevar a cabo por cualquiera de los métodos conocidos en la técnica, como son el tratamiento con descarga en corona o el tratamiento con llama.
Opcionalmente, se puede aplicar un revestimien- to a una o a ambas superficies expuestas de las capas exteriores de la película. Antes de la aplicación del material de revestimiento, la película se puede tratar superficialmente o se puede imprimar con una capa de imprimación. Los revestimientos apropiados con- templados incluyen revestimientos acrílicos, como los descritos en las patentes de los EE.UU. Nº 3.753.769 y 4.865.908, y revestimientos de PVDC, como los descritos en las patentes de los EE.UU. Nº. 4.214.039, 4.447.494, 4.961.992, 5.019.447 y 5.057.177. Como composición de revestimiento también se puede usar un polímero de alcohol vinílico, como el VINOL 325.
Materiales apropiados como imprimaciones son las imprimaciones basadas en poli(etilenimina) y en epoxi.
La superficie externa de la película preferente- mente se trata, como ya se expuso anteriormente, para aumentar su energía superficial y de esta forma ase- gurar que la capa de revestimiento estará fuertemente adherida a aquella, con lo que se reduce la posibilidad de peladura del revestimiento o su desprendimiento de la película. Este tratamiento se puede realizar em- pleando técnicas conocidas, como son, por ejemplo, la cloración de la película, es decir, exposición de la superficie de la película al cloro acuoso, el tratamien- to con agentes oxidantes como ácido crómico, aire caliente o vapor, y tratamientos análogos. Aunque se puede emplear eficazmente cualquiera de estas técni- cas para tratar previamente la superficie de la película, un método de tratamiento particularmente deseable es el denominado método de tratamiento en corona, que consiste en exponer la superficie de la película a una descarga en corona con alto voltaje, mientras se hace pasar la película entre un par de electrodos espacia- dos. Luego del tratamiento en corona de la superficie de la película, se aplica entonces a ésta la composi- ción de revestimiento.
Las superficies expuestas, tratadas o no tratadas, de la película pueden tener aplicadas sobre ellas com- posiciones de revestimiento, como las mencionadas anteriormente, y/o sustratos, como una película o un laminado de otro polímero; una lámina metálica, co- mo una lámina de aluminio; bandas de celulosa, por ejemplo, numerosas variedades de papel como cartón ondulado, papel de envolver (papel kraf), papel vege- tal, paneles de cartón; tela no tejida, por ejemplo, fi- bra hilada de poliolefina, microfibras sopladas en ma-
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sa fundida; una capa metalizada, etc., La aplicación puede emplear un adhesivo conveniente, por ejemplo, un adhesivo de fusión en caliente como el polietileno de baja densidad, un copolímero de etileno y de me- tacrilato, o adhesivos basados en agua, como el látex de poli(cloruro de vinilideno).
La película extruida se puede estirar en la direc- ción de la máquina, revestirla con la composición de revestimiento, y luego estirarla perpendicularmente en dirección transversal. Todavía en otra realización, el revestimiento se puede llevar a cabo después de que se haya completado la orientación biaxial.
La composición de revestimiento se debe aplicar en una cantidad tal, que al secar se deposite una ca- pa lisa, distribuida uniformemente, generalmente de un orden de 0,254 a 5,08 µm de espesor (equivalen- tes a 0,2 a 3,5 g por m2de película). Generalmente, el revestimiento comprende 1 hasta 25% en peso, pre- ferentemente 7 hasta 15% en peso de la composición total de la película recubierta. Seguidamente, el re- vestimiento se seca sobre la película con aire caliente, calor radiante o por cualquier otro medio conveniente.
La película de la invención puede tener un espe- sor total que va de 5,08 a 127 µm, específicamente de 10,16 a 63,5 µm. La relación del espesor de las ca- pas puede ser importante. Por ejemplo, la capa base puede constituir 40 hasta 100 por ciento del espesor total de la película, cualquier capa intermedia puede tener un espesor que va de 0 a 30 por ciento del es- pesor total de la película, mientras que cualquier capa superficial exterior puede ser de 0 a 10 por ciento del espesor total de la película.
Se pueden preparar películas multicapa emplean- do los sistemas disponibles comercialmente para la coextrusión.
Se prefiere que todas las capas de la estructura multicapa de la película de la presente invención sean coextruidas. Después de lo cual, la película se orienta biaxialmente. Específicamente, los polímeros se lle- van al estado fundido y se coextruyen en un extrusor convencional a través de una matriz en forma de ho- ja plana, las corrientes fundidas se combinan, en un adaptador antes de extruirlas con la matriz, o en la propia matriz. Después de salir de la matriz, la ban-
da multicapa se enfría, y la banda ya templada, se recalienta y orienta. Preferentemente, la película se orienta por estiramiento biaxial de la película. La pe- lícula se puede orientar estirando de 3 a 11 veces en la dirección de la máquina (MD) a temperaturas que van de 105ºC a 150ºC, y de 3 a 12 veces en direc- ción transversal (TD, por las siglas de su expresión inglesa, Transverse Direction) a temperaturas que van desde 150ºC hasta 165ºC.
Las películas que se cavitan sólo con PBT tien- den a tener una apariencia distorsionada, cuando estas películas se pliegan o se doblan. En particular, estas películas plegadas pueden mostrar una apariencia de panel de abeja en su superficie. Sin embargo, las pre- sentes películas, cavitadas con PBT y policarbonato, son más resistentes a la distorsión causada por el ple- gado o doblado de la película.
Ejemplo
Se produjo una película orientada de tres capas, que tenía una capa superficial A, una capa central B y una capa superficial C. La capa central B se preparó por mezclamiento de pelets de polipropileno isotácti- co con pelets de poli(tereftalafo de butileno) y de po- licarbonato para obtener una relación de 86 partes de polipropileno, 7 partes de poli(tereftalafo de butileno) y 7 partes de policarbonato. El polipropileno isotác- tico de la capa central B fue PP 3371, vendido por Fina Oil and Chemical Company. Los componentes de la capa central B se extruyeron a una temperatura de 280ºC.
Las capas superficiales A y C se hicieron de EP 8573 que es un copolímero de etileno-propileno, ven- dido por Fina Oil and Chemical Company.
Las tres capas se coextruyeron, se estiraron 5,2 ve- ces en la dirección de la máquina (MD) y 8 veces en dirección transversal (TD). La temperatura de la orientación MD varió desde 95ºC hasta 100ºC y la temperatura de la orientación TD varió desde 160ºC hasta 170ºC. Las capas superficiales A y C, cada una, tuvieron un espesor de 1 µm, y el de la capa central b fue 23 µm.
La película resultante tenía una opacidad de 20%
de transmisión de la luz.
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REIVINDICACIONES
1. Una película polímera opaca, que comprende:
(a) una capa base que comprende una matriz polí- mera y por lo menos un agente decavitación; y
(b) por lo menos, una capa adicional;
en la que dicho agente de cavitación comprende poli (tereftalafo de butileno) (PBT) y policarbonato.
2. Una película según la reivindicación 1, que ade- más comprende por lo menos un agente de cavitación adicional, seleccionado entre el grupo que consta de nilón, una resina acrílica, un copolímero de etileno- norborneno, vidrio, carbonato cálcico, metal y cerá- mica.
3. Una película según la reivindicación 1 ó 2, en la que dicha matriz polímera es una matriz de polipropi- leno.
4. Una película según la reivindicación 1, 2 ó 3, en la que la relación en peso de dicho poli(tereftalafo de butileno) a dicho policarbonato es de 1:1 hasta 4:1.
5. Un método para producir una película polímera opaca, que comprende:
(a) extruir una capa base que comprenda una ma- triz polímera y por lo menos un agente de cavitación;
(b) coextruir por lo menos una capa adicional en por lo menos un lado de la capa base;
(c) enfriar la película multicapa coextruida; y lue- go
(d) orientar la película en por lo menos la direc- ción de la máquina (MD);
en el que dicho agente de cavitación comprende poli (tereftalafo de butileno) (PBT) y policarbonato.
6. Un método según la reivindicación 5, en el que la capa base además comprende, por lo menos, un agente de cavitación adicional seleccionado entre un grupo que consta de nilón, una resina acrílica, un copolímero de etileno-norborneno, vidrio, carbonato cálcico, metal y cerámica.
7. Un método según la reivindicación 5 ó 6, en el que dicha matriz polímera es una matriz de polipropi- leno.
8. Un método según la reivindicación 5, 6 ó 7, en el que dicho agente de cavitación está presente en una cantidad de 4 a 20 por ciento en base al peso total de la capa base.
9. Un método según la reivindicación 5, 6, 7 u 8, en el que la relación en peso de dicho poli(tereftalafo de butileno) a dicho policarbonato es de 1:1.
NOTA INFORMATIVA: Conforme a la reserva del art.
167.2 del Convenio de Patentes Europeas (CPE) y a la Dis- posición Transitoria del RD 2424/1986, de 10 de octubre, relativo a la aplicación del Convenio de Patente Europea, las patentes europeas que designen a España y solicitadas antes del 7-10-1992, no producirán ningún efecto en Espa- ña en la medida en que confieran protección a productos químicos y farmacéuticos como tales.
Esta información no prejuzga que la patente esté o no in- cluida en la mencionada reserva.
