METODO PARA SELLAR UN MATERIAL BASADO EN FIBRA.

Método para sellar un material de papel o cartón (1, 4) contra una contrasuperficie fundiendo un polímero que está presente en el punto de sellado,

siendo el sellado llevado a cabo dirigiendo un haz láser (8) a través de una capa de fibra (4) del material a la zona de sellado (9) fundiendo con ello el polímero (5, 11, 12, 14, 15) y generando así el sellado; caracterizado por el hecho de que el láser procede de una fuente láser de diodo o de Nd:YAG (7) y un pigmento absorbente de radiación está dispuesto en la zona de sellado

Método para sellar un material basado en fibra.

Esta invención se refiere a un método para sellar un material basado en fibra contra una contrasuperficie a unir al material fundiendo el polímero que está presente en el punto de sellado.

La de termosellado es una técnica que se usa comúnmente al unir materiales basados en fibra y recubiertos con polímero, tales como papeles y cartones recubiertos. El sellado puede llevarse a cabo presionando las superficies a sellar entre elementos selladores calentables, de forma tal que el calor funde el plástico del recubrimiento, haciendo así que las superficies queden unidas por sellado, o bien un plástico de recubrimiento puede ser fundido mediante soplado de aire caliente antes de juntar las superficies a sellar. Estas técnicas de termosellado son extensamente usadas en la tecnología de envasado para la fabricación de bolsas, recipientes, fundas y cajas y en técnicas para cerrar envases de productos.

Es también anteriormente conocida la técnica de sellar papel o cartón recubierto con plástico por medio de un haz láser que funde el polímero. Tales métodos de sellado han sido descritos en los documentos EP 1069984 B1, US 4540392, DE 195 16 726 y US 5690775, entre otros. Se dirige el haz láser al recubrimiento de plástico del papel o cartón, y entonces se presionan una contra otra las superficies a sellar, uniendo el plástico fundido las superficies entre sí en el punto de sellado al enfriarse y solidificarse.

El sellado por láser ha sido principalmente llevado a cabo por medio de un láser de CO₂, absorbiendo los polímeros usados en los recubrimientos y en las películas la longitud de onda generada por dicho láser, con lo cual el haz funde inmediatamente los polímeros al incidir en ellos. Sin embargo, los documentos WO 02/00144 y WO 00/20157 dan a conocer un método de sellado por láser para materiales de plástico que está basado en el uso de un pigmento que absorbe radiación y es calentado en virtud del efecto del calor de absorción. Esta publicación usa un láser de Nd:YAG o de diodo como fuente de láser, atravesando las longitudes de onda de estos láseres las capas de plástico sin ser absorbidas. El método pretende dirigir el sellado a las superficies de contacto entre películas de plástico puestas una sobre otra, sin que se fundan las películas, con la consiguiente unión mutua por fusión en todo su espesor. El pigmento que es calentado en virtud del efecto del haz y funde el polímero circundante puede estar dispuesto en la superficie de contacto entre las películas de plástico, o bien un pigmento absorbente puede estar totalmente dispersado en la película que se sella.

En métodos conocidos para sellar papel o cartón recubierto con polímero usando láser de CO₂, el haz láser es dirigido al recubrimiento desde una fuente láser situada enfrente. No ha sido posible usar un método en el cual el haz láser que funde el polímero sea llevado al punto de sellado a través de la capa de fibra del papel o cartón, porque el haz láser quemaría el papel o cartón. Que sepa la solicitante, ésta es la razón por la cual el sellado por láser no ha sido aplicado al sellado de papeles o cartones recubiertos a los que previamente se ha puesto mutuamente encarados, sino que tan sólo se ha usado un procedimiento en el cual el recubrimiento es primeramente fundido con láser y las superficies son posteriormente presionadas una contra otra a fin de unirlas mutuamente.

La finalidad de la presente invención es por consiguiente la de encontrar una solución al problema anteriormente mencionado por medio de la cual un material basado en fibra, tal como papel o cartón, pueda ser sellado por un haz láser en una situación en la que las superficies a sellar hayan sido dispuestas una junto a otra antes de ser el haz láser dirigido a ellas. La solución de la invención está caracterizada por el hecho de que el sellado tiene lugar al ser el haz láser dirigido a través de la capa fibrosa del material a un pigmento absorbente de radiación dispuesto en la zona de sellado, con lo cual el calor de absorción funde el polímero que está presente en el punto de sellado y produce así el sellado.

La invención está basada en los descubrimientos de los inventores relativos a los efectos de la radiación láser en los materiales de fibra tales como papel o cartón. Como se ha mencionado anteriormente, se sabe que el láser de CO₂ que funde y sella polímeros quema el papel o el cartón, y este proceso ha sido utilizado para hacer marcas de identificación en estos materiales, entre otras cosas. El láser de diodo, de Nd:YAG o de fibra puede generar longitudes de onda que no queman el papel, pero entonces se producirá una fuerte dispersión de la radiación en la capa de fibra. Son adecuados haces láser que actúan dentro de la gama de longitudes de onda de 500 - 1.500 nm. Según la idea predominante, el haz láser no puede ser dirigido a través de un material de fibra tal como papel o cartón. Las mediciones llevadas a cabo por los inventores también confirmaron la dispersión de la radiación; habiendo un sensor de medición situado enfrente de la fuente láser en el lado opuesto de la capa de fibra detectado bajas intensidades de radiación que eran tan sólo una fracción de las originales.

A pesar de los hechos anteriormente expuestos, las pruebas condujeron a la siguiente observación inesperada: Al ser el haz láser dirigido a un cartón que había sido recubierto con una capa de polímero que contenía un pigmento absorbente en el lado opuesto al de la dirección de incidencia del haz, la radiación daba como resultado la fusión de la capa de recubrimiento. Esta observación se hizo tanto con un láser de diodo como con un láser de Nd:YAG, que no tienen el efecto de quemar la capa de fibra o fundir el polímero directamente, es decir, sin la contribución del pigmento.

Se ha observado adicionalmente en conexión con la invención que el pigmento no necesariamente tiene que estar en contacto directo con la capa de fibra, sino que el haz láser llega también al mismo a través de una capa de polímero transparente situada junto a la capa de fibra, y también que el efecto de fusión del pigmento alcanza a la capa de polímero transparente adyacente, con lo cual esta capa deviene sellable también en su lado opuesto al pigmento.

Debido a las premisas anteriormente expuestas, la invención ofrece la posibilidad de numerosas aplicaciones distintas. El pigmento puede incluirse en el material basado en fibra a sellar, o bien opcionalmente el pigmento puede estar contenido en un elemento contra el cual se selle el material basado en fibra. El pigmento puede estar dispersado en el recubrimiento de polímero del material basado en fibra o en una película de polímero contra la cual se selle el material basado en fibra. Opcionalmente, el pigmento puede estar dispuesto sobre la superficie del material a sellar o de una capa de material de éste, y entonces el pigmento puede también estar interpuesto entre las capas de material, como p. ej. junto a la capa de fibra de debajo de la capa de polímero transparente.

Puede citarse como ejemplo de objetos de aplicación preferidos de la invención el sellado de un cartón de envasado recubierto con una capa de polímero pigmentado en color gris contra una contrasuperficie, como p. ej. contra sí mismo. Tales cartones de envasado, cuyo recubrimiento de polímero imita a un folio de aluminio, han sido descritos en la memoria descriptiva de patente WO 01/76976 y en la solicitud de patente FI 20021359. La capa de recubrimiento gris fotoprotectora está dispuesta sobre la superficie interior del cartón en los envases de producto, permitiendo la invención el cierre de los envases por sellado, siendo el haz láser que funde la capa de polímero pigmentado dirigido al punto de sellado a través del cartón desde el exterior del envase. Además de los sellos lineares ordinarios, puede mencionarse otro objeto de aplicación que comprende los sellos de forma, tales como p. ej. los sellos de las tapas de los envases de yogur.

Se explica más detalladamente a continuación la invención con la ayuda de ejemplos y con referencia a los dibujos acompañantes, en los cuales:

la figura 1 ilustra el sellado de una hoja de cartón recubierta con plástico según la invención en forma tubular,

la figura 2, que es una vista en sección transversal según el plano de sección II-II de la figura 1, muestra un punto de sellado en el cual las capas de recubrimiento de plástico pigmentado del cartón están mutuamente enfrentadas,

la figura...

1. Método para sellar un material de papel o cartón (1, 4) contra una contrasuperficie fundiendo un polímero que está presente en el punto de sellado, siendo el sellado llevado a cabo dirigiendo un haz láser (8) a través de una capa de fibra (4) del material a la zona de sellado (9) fundiendo con ello el polímero (5, 11, 12, 14, 15) y generando así el sellado; caracterizado por el hecho de que el láser procede de una fuente láser de diodo o de Nd:YAG (7) y un pigmento absorbente de radiación está dispuesto en la zona de sellado.

2. Método como el definido en la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que un papel o cartón (1) recubierto con polímero es sellado contra una contrasuperficie (5' 11', 12', 14) puesta junto al recubrimiento (5, 11, 12).

3. Método como el definido en la reivindicación 1 o 2, caracterizado por el hecho de que un material de papel o cartón (1, 4) es sellado contra una contrasuperficie que contiene un polímero puesto junto al material, tal como una película de polímero (14, 15).

4. Método como el definido en cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que el pigmento está incluido en el material de papel o cartón (1) a sellar.

5. Método como el definido en cualquiera de las reivindicaciones 1-3, caracterizado por el hecho de que el pigmento está incluido en un elemento (15) que forma la contrasuperficie contra la cual debe ser sellado el material de papel o cartón (4).

6. Método como el definido en cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que el pigmento (13) está situado en la superficie de la capa de fibra (4).

7. Método como el definido en la reivindicación 6, caracterizado por el hecho de que el pigmento (13) está situado bajo un recubrimiento de polímero (12) de un papel o cartón.

8. Método como el definido en cualquiera de las reivindicaciones 1-5, caracterizado por el hecho de que el pigmento está dispersado en una capa de polímero (5, 15) de un recubrimiento o de una película.

9. Método como el definido en la reivindicación 8, caracterizado por el hecho de que el pigmento está incluido en la capa más superior de una película o de un recubrimiento de polímero multicapa (5, 10).

10. Método como el definido en la reivindicación 8, caracterizado por el hecho de que el pigmento está incluido en una capa interior de una película o de un recubrimiento de polímero multicapa (5, 11).

11. Método como el definido en cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que el pigmento contiene negro de carbón.

12. Método como el definido en cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que un papel o cartón (1) recubierto con polímero es sellado contra una capa de polímero adyacente (5', 11', 12', 14).

13. Método como el definido en la reivindicación 12, caracterizado por el hecho de que el papel o cartón (1) recubierto con polímero es sellado contra sí mismo.

14. Método como el definido en la reivindicación 13, caracterizado por el hecho de que el método es usado para el sellado lateral o el cierre de envases realizados en forma de fundas, recipientes o bolsas y hechos de papel o cartón (1) recubierto con polímero.