ES2229657T3

ES2229657T3 - Procedimiento para la fabricacion de una lamina de aluminio recubierta con plastico.

Info

Publication number: ES2229657T3
Application number: ES99811204T
Authority: ES
Inventors: Hans-Rudolf Nageli; Franz Kolb; Werner Hammon; Werner Hartmann
Original assignee: Alcan Technology and Management Ltd
Current assignee: 3A Composites International AG
Priority date: 1999-12-23
Filing date: 1999-12-23
Publication date: 2005-04-16
Anticipated expiration: 2019-12-23
Also published as: DE59911201D1; CA2329024A1; US20010006711A1; ATE283763T1; EP1110718B1; EP1110718A1

Abstract

Procedimiento para la fabricación de una lámina de aluminio (10) recubierta con plástico (14) que se puede sellar y esterilizar, a base de polipropileno (PP) o de polietileno (PE), siendo coextruido el plástico (14) con un adhesivo (16), haciendo confluir la lámina de plástico obtenida de esta manera entre dos cilindros (20, 22) con una lámina de aluminio (24) y siendo refrigerada la lámina de aluminio (10) recubierta por coextrusión de esta manera.

Description

Procedimiento para la fabricación de una lámina de aluminio recubierta con plástico y envase fabricado a partir de dicha lámina.

La invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de una lámina de aluminio recubierta con plástico que se puede sellar y esterilizar, a base de polipropileno (PP) o de polietileno (PE), de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.

Para el envase de productos alimenticios para animales se conocen envases de forma de latas o de bandejas con una tapa desprendible sellada sobre el borde del envase. La lámina de aluminio utilizada como material de envase está recubierta con PP por razones de sellado y de esterilización sobre el lado interior posterior del envase. Tales envases o bien la lámina de aluminio recubierta con PP empleada para su fabricación se conocen bajo el nombre comercial STERALCON®. La fabricación hasta ahora de la lámina de aluminio recubierta con PP se ha realizado por medio de un revestimiento de laca a base de disolvente con una película fundida de PP. En este caso, se seca un pegamento a base de disolvente, por ejemplo un pegamento de poliuretano, en un horno continuo a través de la evaporación del disolvente y se conecta la lámina de aluminio recubierta con pegamento a continuación entre dos cilindros con la película fundida de PP a la lámina de aluminio recubierta. El pegamento de revestimiento empleado como adhesivo desarrolla en un tiempo relativamente corto una fuerza de adhesión suficiente, que conduce a una resistencia de la costura de sellado según DIN 53539 de más de 5 N/15 mm.

La fabricación de una lámina de aluminio recubierta con PP a través de revestimiento de laca de la lámina con una película fundida de PP es relativamente cara. Por lo tanto, ya se han realizado ensayos para substituir el revestimiento de laca con una película fundida de PP por un recubrimiento por coextrusión con PP. Sin embargo, en la tecnología actual de recubrimiento por coextrusión, para la consecución de una adhesión suficiente, es necesario un tratamiento térmico. Éste conduce a una recristalización de la capa de PP; lo que conduce a una adherencia elevada del producto de relleno húmedo o mojado. Por lo tanto, se empeoran las propiedades de vuelco, es decir, que el producto alimenticio para animales que está presente en forma de un bloque coherente no se puede retirar ya fácilmente a través de inversión del envase o a través de la aplicación de presión ligera con el dedo pulgar desde el lado del fondo sin medios auxiliares fuera del envase. De la misma manera y por el mismo motivo, el producto de relleno húmedo o mojado permanece adherido o pegado a la tapa. Pero precisamente la propiedad de vuelco y la separación limpia del producto alimenticio para animales desde la tapa cuando se abre el envase es esperada por el cliente, que presentará a su gato o a su perro el producto alimenticio en forma del bloque
completo.

Además de la influencia negativa sobre las propiedades de vuelco y la adherencia, la elevada cristalinidad, provocada a través de la atemperación posterior, de la capa de PP conduce, durante la transformación de la lámina de aluminio recubierta en envases, a la llamada rotura blanca en el polímero, lo que reduce en una medida considerable la resistencia del lado interior del envase en el caso de un producto de relleno agresivo. La resistencia reducida puede conducir al desprendimiento del recubrimiento y, por lo tanto, a la corrosión del metal que se encuentra debajo, no siendo aceptable por el cliente tampoco ya un simple deterioro óptico.

Estos inconvenientes no se producen en la lámina de aluminio revestida con laca en virtud de la estructura superficial en gran medida amorfa de la película fundida de PP.

Se conoce a partir del documento DE-A-42 18 369 un procedimiento del tipo mencionado al principio.

La presente invención tiene el cometido de crear un procedimiento del tipo mencionado al principio, con el que se puede elevar la resistencia adhesiva entre la lámina de aluminio y la capa de plástico, debiendo presentar las láminas de aluminio recubiertas, fabricadas con el procedimiento según la invención, o bien los envases y las tapas fabricados a partir de ellas para productos alimenticios para animales propiedades buenas comparables con las láminas revestidas de laca según el estado de la técnica con relación a sus propiedades de vuelco, adherencia y resistencia frente a los productos de relleno agresivos.

A la solución del cometido según la invención conduce un procedimiento con las características de la reivindicación 1.

Por lo tanto, el núcleo esencial de la invención está en la combinación de la conducción del plástico conducido inmediatamente después de la coextrusión con el adhesivo junto con la lámina de aluminio a través de un horno y la refrigeración brusca de la superficie de la capa de plástico para la reducción de la recristalización, es decir, la obtención de una estructura superficial predominantemente amorfa, como existe en las películas fundidas de PP.

Como plásticos a base de polipropileno (PP) o polietileno (PE) se entienden aquí a continuación tanto los polímeros puros, que se designan habitualmente como homo-PP y homo-PE, respectivamente, como también los polímeros modificados con un porcentaje predominante de PP o bien de PE. El concepto "polímeros modificados" comprende, por ejemplo, los copolímeros y terpolímeros designados como "aleatorios", por ejemplo con etileno como otro porcentaje de monómeros así como los copolímeros o terpolímeros designados con el concepto "en bloque" o mezclas de PP con otros plásticos, especialmente con polietilenos, o con materiales de relleno. Otros ejemplos son los polietilenos modificados en la densidad como LDPE y HDPE. En general, los polietilenos muestran un comportamiento comparable con los polipropilenos con respecto a la cristalinidad. El valor característico decisivo aquí para la recristalización de las capas de PP y de PE es el punto de fusión de la cristalita del polímero, que define la transición de un termoplástico desde su estado fundido viscoso a la transición caracterizada por una cristalización en el estado sólido. Los puntos de fusión de la cristalita para PP están aproximadamente en 160ºC, para PE según la densidad, entre 100ºC y 140ºC. Con el concepto "refrigeración brusca" debe expresarse que el intervalo de temperaturas adyacente al punto de fusión de la cristalita es atravesado tan rápidamente que, por un lado, una parte esencial de la zona superficial de la capa de plástico se mantiene en un estado amorfo y, por otro lado, el sobreenfriamiento es tan fuerte que las cristalitas o esferolitas que cristalizan en pequeña medida son lo más finas posible. La estructura que se configura en la superficie de la capa de plástico conduce, en virtud de la porción reducida de cristalitas, a una supresión efectiva de la adherencia descrita anteriormente de los productos alimenticios para animales, lo que conduce a buenas propiedades de vuelco y a una adherencia reducida de los envases y de las tapas fabricados a partir de la lámina recubierta. El tamaño extraordinariamente reducido de las cristalitas y el alto porcentaje de material amorfo impiden esencialmente también la configuración de rotura blanca en la zona de transformación.

Los adhesivos adecuados son, por ejemplo, copolímeros y terpolímeros modificados favorables a la adhesión con etileno (E) y propileno (P) así como uno de los componentes de monómeros, especialmente E.AA, E.MAA, E.VA, E.MA, E.EA, E.nBA, E.CO, E.VA.CO, E.mBA.CO, E.AE.AA, P.MAH, ionómeros y similares, siendo empleado con preferencia P.MAH.

Los componentes de monómeros mencionados significan:

AA	Ácido acrílico
AE	Éster acrílico (MA, EA, BA)
nBA	n-butilacrilato
CO	Monóxido de carbono
EA	Etilacrilato
MA	Metilacrilato
MAA	Ácido metacrílico
MAH	Anhídrido del ácido maleico
VA	Acetato de vinilo

La determinación de las velocidades de refrigeración que son necesarias para la consecución de las propiedades mencionadas así como del límite inferior del intervalo de temperaturas, a través del cual debe pasarse rápidamente, se puede calcular por un técnico de una manera sencilla con la ayuda de unos pocos ensayos para el dimensionado correspondiente de una estación de refrigeración.

La temperatura del horno es al menos 20ºC por encima del punto de fusión de la cristalita del polímero respectivo. También la temperatura inicial para la refrigeración brusca de la capa de plástico está por encima del punto de fusión de la cristalita del plástico, estando la temperatura final de la refrigeración brusca al menos 40º por debajo del punto de fusión de la cristalita.

Con preferencia, la refrigeración brusca está al menos 80ºC, con preferencia al menos 100ºC, por debajo del punto de fusión de la cristalita del plástico.

La velocidad de la refrigeración brusca de la capa de plástico es mayor que 10ºC/seg., con preferencia mayor que 50ºC/seg., especialmente mayor que 100ºC/seg.

La refrigeración brusca de la capa de plástico se puede realizar, por ejemplo, abrazando parcialmente al menos un cilindro refrigerado. Otras posibilidades para la refrigeración brusca son, por ejemplo, una refrigeración directa por medio de un refrigerante líquido o gaseoso, siendo especialmente adecuada aquí el agua por razones ecológicas y de costes, que se puede refrigerar adicionalmente, por ejemplo, con hielo.

La lámina de aluminio recubierta se puede pulverizar también con el refrigerante líquido, con preferencia agua. Por último, en ciertos casos es suficiente también refrigerar rápidamente la lámina de aluminio recubierta por medio de un gas con preferencia refrigerado.

Como ya se ha mencionado, el procedimiento o bien la lámina de aluminio recubierta fabricada con el procedimiento se emplean con preferencia para la fabricación de envases para alimentación animal húmeda.

A los envases preferidos, que se fabrican a partir de las láminas de aluminio recubiertas de plástico, pertenecen especialmente los envases semiduros, que se pueden fabricar a través de la transformación de la lámina de aluminio recubierta, especialmente una lata o una bandeja. Éstas disponen de una manera más conveniente de un cierre en forma de una tapa sellada sobre la zona del borde del envase, que está constituida con preferencia igualmente por una lámina de aluminio recubierta, fabricada con un procedimiento según la invención. Como se ha mencionado anteriormente, estos envases son adecuados especialmente para alimentación animal húmeda.

Otras ventajas, características y detalles de la invención se deducen a partir de la descripción siguiente de ejemplos de realización preferidos así como con la ayuda del dibujo; éste muestra de forma esquemática lo siguiente:

La figura 1 muestra la fabricación de una lámina de aluminio recubierta.

La figura 2 muestra una sección transversal a través de un envase en forma de bandeja para alimentación animal con tapa parcialmente desprendida.

La disposición representada en la figura 1 muestra las etapas esenciales del procedimiento para la fabricación de una lámina de aluminio 10 recubierta. Una capa de coextrusión, que sale desde la tobera 12 de una instalación de coextrusión no representada en el dibujo, que está constituida por una primera porción de plástico 14, por ejemplo de polipropileno (PP) y por una segunda porción de plástico 16 de un adhesivo, por ejemplo PP modificado con ácido maleico, se hace confluir en el intersticio de una pareja de cilindros 20, 22 con una lámina de aluminio 24 que entra sobre uno de los dos cilindros 20. La lámina de aluminio 10 recubierta formada de esta manera, que no muestra todavía ninguna adhesión suficiente para la formación de una costura de sellado, es conducida después de la salida desde el intersticio de los cilindros a través de un horno 26 con una temperatura interior T_{o}, por ejemplo, de 250ºC. Después de la salida desde el horno 26 se conduce la lámina de aluminio 10 recubierta sobre rodillos de desviación 32, 34, 36 dispuestos en un depósito de refrigerante a través de un refrigerante 30, por ejemplo agua enfriada con hielo. La temperatura T_{s} de la lámina de aluminio 26 recubierta, poco antes de la entrada en el refrigerante 30, es decir, la temperatura inicial de la refrigeración brusca, corresponde prácticamente a la temperatura de salida del horno, por ejemplo de 230ºC. A la salida de la lámina de aluminio 10 recubierta refrigerada desde el refrigerante 30, la temperatura T_{E}, es decir, la temperatura final de la refrigeración brusca, es 70ºC, por ejemplo. La lámina de aluminio 10 recubierta fabricada de esta manera es arrollada a continuación antes de un procesamiento posterior, como por ejemplo un laqueado y/o una impresión del lado exterior y una formación de los envases, para formar una bobina no representada en el dibujo. El laqueado y/o la impresión del lado exterior se puede realizar en principio también antes del recubrimiento del lado interior.

Un envase 40 mostrado en la figura 2 para alimentación animal 42 está constituido por un recipiente 44 en forma de bandeja con una parte de fondo 46 y por una parte de pared 48, que se proyecta desde ésta, cuyo borde superior 50 forma una superficie sellada circundante. Sobre este borde superior está sellada una tapa 52, parcialmente retirada en la figura, que está constituida por una lámina de aluminio 10 recubierta. El plástico de base del material de la tapa está constituido, por ejemplo, por PP y está modificado, por lo demás, de tal forma que se puede retirar fácilmente la tapa 52 del borde del envase 50 por medio de pelado.

Claims

1. Procedimiento para la fabricación de una lámina de aluminio (10) recubierta con plástico (14) que se puede sellar y esterilizar, a base de polipropileno (PP) o de polietileno (PE), siendo coextruido el plástico (14) con un adhesivo (16), haciendo confluir la lámina de plástico obtenida de esta manera entre dos cilindros (20, 22) con una lámina de aluminio (24) y siendo refrigerada la lámina de aluminio (10) recubierta por coextrusión de esta manera,

caracterizado porque

el plástico (14) coextruido con el adhesivo (16) se hace confluir inmediatamente después de la coextrusión con la lámina de aluminio (24) y la lámina de aluminio (24) recubierta es conducida a continuación de una manera continua a través de un horno (26) mantenido a una temperatura (T_{o}) de al menos 20ºC por encima del punto de fusión de la cristalita (T_{K}) del plástico (14), para la elevación de la resistencia adhesiva entre la lámina de aluminio (24) y la capa de plástico (14), de manera que la temperatura en la superficie de la capa de plástico (14) y del adhesivo (16) está por encima del punto de fusión de la cristalita (T_{K}) del plástico (16) y la lámina de aluminio (10) recubierta, tratada con calor de esta manera, es refrigerada después de la salida del horno (26) para la reducción de la porción cristalina y del tamaño de los granos de cristal al menos en la zona de la superficie de la capa de plástico (14) refrigerada desde una temperatura inicial (T_{s}), que está por encima del punto de fusión de la cristalita (T_{K}) del plástico (16), con una velocidad de refrigeración (V_{A}) mayor que 10ºC/s de forma brusca a una temperatura final (T_{E}) que está al menos 40ºC por debajo del punto de fusión de la cristalita (T_{K}).

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la temperatura final (TE) de la refrigeración brusca está al menos 60ºC, con preferencia al menos 80ºC, por debajo de la temperatura de fusión de la cristalita (T_{o}) del plástico (14).

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la velocidad de refrigeración (V_{A}) es mayor que 50ºC/s, con preferencia mayor que 100ºC/s.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la refrigeración brusca de la capa de plástico (14) se realiza abrazando parcialmente al menos un cilindro (20, 22) refrigerado.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la refrigeración brusca de la capa de plástico (14) se realiza a través de la refrigeración directa por medio de un refrigerante líquido o gaseoso (30).

6. Procedimiento según la reivindicación 5, caracterizado porque la lámina de aluminio (10) recubierta es conducida a través de agua, dado el caso, enfriada con hielo.

7. Procedimiento según la reivindicación 5, caracterizado porque la lámina de aluminio (10) recubierta es pulverizada con el refrigerante líquido (30), con preferencia con agua.

8. Procedimiento según la reivindicación 5, caracterizado porque la lámina de aluminio (10) recubierta es refrigerada por medio de un gas con preferencia refrigerado.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque como adhesivo (16) se emplean copolímeros o terpolímeros modificados, favorables a la adhesión con etileno (E) y propileno (P) así como uno de los componentes de monómeros, especialmente E.AA, E.MAA, E.VA, E.MA, E.EA, E.nBA, E.CO, E.VA.CO, E.mBA.CO, E.AE.AA, P.MAH, donde significan AA ácido acrílico, AE éster acrílico (MA, EA, BA), nBA n-butilacrilato, CO monóxido de carbono, EA etilacrilato, MA metilacrilato, MAA ácido metacrílico, MAH anhídrido del ácido maleico y VA acetato de vinilo.