Películas susceptoras de baja cristalinidad.

Estructura interactiva con la energía de microondas, que comprende:

una película de polímero que tiene una birrefringencia

(nz-nx) de menos de, aproximadamente, 0,15; y

una capa de material interactivo con la energía de microondas sobre la película de polímero, siendo la capa de material interactivo con la energía de microondas operativa para convertir, como mínimo, una parte de la energía de microondas incidente en energía térmica.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2010/043677.

Solicitante: GRAPHIC PACKAGING INTERNATIONAL, INC..

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 814 LIVINGSTON COURT MARIETTA, GA 30067 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: MIDDLETON,SCOTT W, BOHRER,TIMOTHY H, SLOAT,JEFFREY T, GILPATRICK,WILLIAM, SINCLAIR,MARK.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PRODUCTOS ESTRATIFICADOS > PRODUCTOS ESTRATIFICADOS, es decir, HECHOS DE VARIAS... > Productos estratificados compuestos esencialmente... > B32B27/08 (de una resina sintética de una clase diferente)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION... > PRODUCCION; PROCESOS GENERALES PARA FORMAR MEZCLAS;... > Fabricación de artículos o modelado de materiales... > C08J5/18 (Fabricación de películas u hojas)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION... > PRODUCCION; PROCESOS GENERALES PARA FORMAR MEZCLAS;... > Tratamiento químico o revestimiento de materiales... > C08J7/18 (utilizando energía ondulatoria o radiación corpuscular)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > TRANSPORTE; EMBALAJE; ALMACENADO; MANIPULACION DE... > RECIPIENTES PARA EL ALMACENAMIENTO O EL TRANSPORTE... > Recipientes, elementos de embalaje o paquetes para... > B65D81/34 (para embalar alimentos que deben ser cocinados o calentados dentro del embalaje)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > TECNICAS ELECTRICAS NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR > CALEFACCION ELECTRICA; ALUMBRADO ELECTRICO NO PREVISTO... > Calefacción por campos eléctricos, magnéticos... > H05B6/64 (Calefacción por microondas)

PDF original: ES-2546981_T3.pdf

 

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Ilustración 1 de Películas susceptoras de baja cristalinidad.
Ilustración 2 de Películas susceptoras de baja cristalinidad.
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Películas susceptoras de baja cristalinidad.

Fragmento de la descripción:

Películas susceptoras de baja cristalinidad TÉCNICA ANTERIOR

Se conoce la utilización de un susceptor en envoltorios que se calientan por microondas para mejorar el dorado y/o efecto crujiente de un alimento adyacente. En una realización, un susceptor es una capa delgada de un material interactivo con la energía de microondas que tiende a absorber, como mínimo, una parte de la energía de microondas que incide y la convierte en energía térmica (es decir, calor) a través de pérdidas resistivas en la capa de material interactivo con la energía de microondas. El resto de la energía de microondas o bien se refleja por el susceptor o bien se transmite a través del mismo. Susceptores típicos comprenden aluminio, de forma general menos de, aproximadamente, 500 angstroms de espesor, por ejemplo, aproximadamente, de 60 a, aproximadamente, 100 angstroms de espesor, y que tiene una densidad óptica de, aproximadamente, 0,15 a, aproximadamente, 0,35, por ejemplo de, aproximadamente, 0,17 a, aproximadamente, 0,28.

La capa de material interactivo con la energía de microondas (es decir, el susceptor) está soportada típicamente por una película de polímero para definir una película susceptora. La película susceptora está unida típicamente (por ejemplo, laminada) a una capa de soporte, por ejemplo, papel o cartón, utilizando un adhesivo o de otro modo, para proporcionar estabilidad dimensional a la película susceptora y para proteger la capa de metal de ser dañada. La estructura resultante puede ser denominada como una "estructura susceptora".

Las primeras películas susceptoras de microondas comerciales y posteriormente los envases susceptores introducidos se han basado en la utilización de películas altamente orientadas, altamente cristalizadas, biaxialmente orientadas y termoendurecidas producidas a partir de polímero de tereftalato de polietileno o PET. Típicamente, estas películas están altamente orientadas, es decir, el grado de estiramiento durante el proceso de orientación es, aproximadamente, desde 3,5:1 a, aproximadamente, 4:1 en la dirección de la máquina (MD) y, aproximadamente, de 3,5:1 a, aproximadamente, 4:1 en la dirección transversal a la máquina (CD). Películas de PET orientadas biaxialmente producidas a partir de este polímero se utilizan de forma común en una amplia variedad de envases y en utilizaciones no de envases en las que son útiles la combinación de todas o algunas de las propiedades de claridad, brillo, suavidad, una buena combinación de barrera de vapor de agua y al oxígeno, buena resistencia mecánica y modesta estabilidad térmica dimensional. Películas disponibles comercialmente que se utilizan en estructuras susceptoras habituales comprenden típicamente películas de esta descripción general, cuyas propiedades de forma general han sido optimizadas para aplicaciones de gran volumen diferentes de la utilización en susceptores de microondas.

Existen varios elementos clave de esta construcción estándar que pueden limitar la eficacia de calentamiento de estas películas y, por lo tanto, de envases, componentes de envase susceptores de microondas, o materiales compuestos susceptores y envases o componentes de modificación del campo o de blindaje. Existe una amplia comprensión de los técnicos en la materia de producir envases susceptores de microondas del fenómeno de calentamiento auto-limitante, referido de forma común como fisuración o "crazing". Durante el calentamiento inducido en la propia capa de susceptor, resultante de la interacción del material susceptor con uno o ambos de los componentes eléctrico o magnético de la energía electromagnética de microondas, la temperatura de la película de sustrato susceptor aumenta. Aunque no se desea quedar ligado por ninguna teoría, y para esta discusión, utilizando el ejemplo de un metal metalizado al vacío depositado sobre una película de orientación biaxial y que interactúa principalmente con el componente eléctrico de la energía de microondas, se cree que cuando las fuerzas de contracción residuales en la película de sustrato susceptor exceden la capacidad del sustrato adhesivo/soporte para sostener la película de sustrato susceptor en su configuración original y deseada, se producen fisuras en la película de sustrato susceptor, provocando discontinuidades en el material susceptor interactivo con las microondas que interrumpe el flujo de corriente eléctrica en la capa de metal. A medida que la fisuración progresa y las fisuras se cruzan entre sí, la red de líneas de intersección subdivide el plano del susceptor en islas conductoras progresivamente menores. Como resultado, disminuye la reflectancia total del susceptor, la transmisión global del susceptor aumenta, y disminuye la cantidad de energía convertida por el susceptor en calor sensible.

Cuando este comportamiento autolimitante se produce de forma prematura (es decir, demasiado pronto en el ciclo de calentamiento), el susceptor puede no ser capaz de generar la cantidad necesaria de calor para una aplicación en particular de calentamiento de alimentos. En contraste, en algunos casos, este comportamiento autolimitante puede ser ventajoso cuando el calentamiento del susceptor fuera de control (es decir, no controlado) de lo contrario podría causar carbonización o chamuscado excesivo del alimento adyacente y/o cualquier estructura o sustrato de soporte, por ejemplo, papel o cartón. De este modo, para cada aplicación, la necesidad de calentamiento suficiente debe equilibrarse con el deseo de evitar el recalentamiento indeseable. Desafortunadamente, con un susceptor de PET altamente orientado convencional, la temperatura a la que se produce la fisuración sólo puede ser controlada ligeramente, por ejemplo, modificando el espesor de la capa de metal, el tipo y la cantidad de adhesivo, y la uniformidad de la aplicación del adhesivo.

Retrasar la aparición de fisuras en estructuras susceptoras ha sido objeto de importantes esfuerzos, pero no se ha logrado ninguna mejora significativa o muy pocas utilizando el pensamiento tradicional. Sin embargo, los cambios significativos y no previstos previamente en los materiales poliméricos de base de utilizados y/o en la forma en que se procesan en las películas que se muestran en la presente invención dan lugar a temperaturas más elevadas o retraso en la aparición de la fisuración y un potencial controlable mayor de calentamiento por microondas.

Para entender la singularidad de los enfoques adoptados en la presente descripción, es instructivo en primer lugar revisar los intentos anteriores de crear mejores películas susceptoras de calentamiento a través de modificaciones en las formas en que se producen estas películas. Una discusión de la caracterización de las películas revela además una nueva comprensión que soporta la singularidad de los aspectos de la presente invención.

Dado que la maquinaria de orientación biaxial utilizada para producir películas de sustrato susceptoras de PET estándar proporcionan la capacidad para acondicionar térmicamente, o termoendurecer la película altamente orientada a temperatura controlada, ha sido un objetivo de algunos investigadores el aumentar las temperaturas de termoendurecimiento y los tiempos de permanencia para lograr películas con estabilidad dimensional a temperaturas más elevadas. Por ejemplo, las patentes de EE.UU. Nos. 4.851.632, 4.993.526, 5.003.142, y 5.177.332 y la solicitud de patente de EE.UU. No. de publicación 2007/0084860 A1, asignadas de forma común, dan a conocer la utilización de películas de "PET estabilizado al calor", que se define en la patente de EE.UU. No. 5. 177. 632 como "PET que se trata para que se contraiga menos de, aproximadamente, el 2% cuando se calienta a 150°C durante treinta minutos. Preferentemente, se contraerá menos de, aproximadamente, el 1,5%... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Estructura interactiva con la energía de microondas, que comprende:

una película de polímero que tiene una birrefringencia (nz-nx) de menos de, aproximadamente, 0,15; y una capa de material interactivo con la energía de microondas sobre la película de polímero, siendo la capa de material interactivo con la energía de microondas operativa para convertir, como mínimo, una parte de la energía de microondas incidente en energía térmica.

2. Estructura, según la reivindicación 1, en la que la película de polímero tiene una birrefringencia (nz-nx) de menos de, aproximadamente, 0,14.

3. Estructura, según la reivindicación 1, en la que la película de polímero tiene una birrefringencia (nz-nx) de menos de, aproximadamente, 0,10.

4. Estructura, según la reivindicación 1, en la que la película de polímero tiene una birrefringencia (nz-nx) de menos de, aproximadamente, 0,015.

5. Estructura, según la reivindicación 1, en la que

(a) la película de polímero comprende tereftalato de polietileno amorfo, y

la película de polímero tiene una birrefringencia (nz-nx) de menos de, aproximadamente, 0,005;

(b) la película de polímero comprende tereftalato de polietileno orientado uniaxialmente, y

la película de polímero tiene una birrefringencia (nz-nx) de menos de, aproximadamente, 0,05; o

(c) la película de polímero comprende un copoliéster que tiene un punto de fusión de menos de, aproximadamente, 260°C, y

la película de polímero tiene una birrefringencia (nz-nx) de menos de, aproximadamente, 0,15.

6. Estructura, según la reivindicación 1, en la que

la película de polímero comprende homopolímero de tereftalato de polietileno y un copoliéster, teniendo el copoliéster un punto de fusión de menos de, aproximadamente, 260°C, y teniendo la película de polímero una birrefringencia (nz-nx) de menos de, aproximadamente, 0,15.

7. Estructura, según la reivindicación 6, en la que la película de polímero comprende una pluralidad de capas, que incluyen

(a) como mínimo, una capa que comprende un homopolímero de tereftalato de polietileno, y como mínimo, otra capa que comprende un copoliéster;

(b) una primera capa que comprende homopolímero de tereftalato de polietileno, una segunda capa que comprende copoliéster, y

una tercera capa que comprende homopolímero de tereftalato de polietileno, estando la segunda capa dispuesta entre la primera capa y la segunda capa; o

(c) una primera capa que comprende un copoliéster,

una segunda capa que comprende homopolímero de tereftalato de polietileno, y

una tercera capa que comprende un copoliéster, estando la segunda capa dispuesta entre la primera capa y la segunda capa.

8. Estructura, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en la que la película de polímero tiene una cristalinidad de menos de, aproximadamente, el 50%.

9. Estructura, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en la que la película de polímero tiene una cristalinidad de menos de, aproximadamente, el 25%.

10. Estructura, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en la que la película de polímero tiene una cristalinidad de menos de, aproximadamente, el 10%.

11. Estructura, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en la que la película de polímero tiene una cristalinidad de, aproximadamente, el 5%.

12. Estructura, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en la que la película de polímero tiene un índice de refracción (nz) de menos de aproximadamente, 1,64.

13. Estructura, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en la que la película de polímero tiene un índice de 5 refracción (nz) de, aproximadamente, 1,57 a, aproximadamente, 1,62.

14. Estructura, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, que comprende además una capa de soporte unida a la capa de material interactivo con la energía de microondas de tal manera que la capa de material interactivo con la energía de microondas está dispuesta entre la película de polímero y la capa de soporte, en la que la capa de

soporte comprende papel, cartón, una película de polímero, o cualquier combinación de los mismos.

15. Estructura, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, que comprende, como mínimo, una parte de una construcción de calentamiento por microondas para calentar, dorar y/o volver crujiente un alimento en un horno de microondas.