BRPI0815178B1

BRPI0815178B1 - Disposição de filmes, processo para produção da referida disposição e uso da mesma

Info

Publication number: BRPI0815178B1
Application number: BRPI0815178-4A
Authority: BR
Inventors: Kurt Stark; Karl Mauser; Roland Kelm
Original assignee: Infiana Germany Gmbh & Co. Kg
Priority date: 2007-08-14
Filing date: 2008-08-06
Publication date: 2019-02-26
Also published as: EP2178702B1; PL2178702T3; JP5406184B2; DE102007038473C5; CA2695957A1; MX2010001675A; JP2010535920A; ES2507511T3; EP2178702A1; US8846202B2; US20100183834A1; IL203840A; WO2009021893A1; DE102007038473B4; DE102007038473A1; CA2695957C; BRPI0815178A2

Abstract

"disposição de filmes, processo para produção da referida disposição e uso da mesma". a presente invenção refere-se à disposição de filmes (1) tendo pelo menos uma camada de filme, em que a disposição de filmes é produzida por pelo menos uma camada de filme (3) de um pla biodegradável e um plastificante de cadeia longa.

Description

[001] A presente invenção refere-se a uma disposição de filmes biodegradável com pelo menos uma camada de filme.

[002] Do estado da técnica são conhecidas as mais diversas disposições de filmes biodegradáveis. Entre outros são descritos filmes de PLA contendo um plastificante. Como plastificantes são previstos principal mente ésteres orgânicos de cadeia curta.

[003] Porém, estas disposições de filme contendo, principalmente, PLA, apresentam o problema considerável que, devido à rigidez do PLA, somente podem ser usadas em algumas poucas aplicações. Quando forem acrescidos plastificantes, há o problema de que estes muito rapidamente difundem para fora do material sintético ou influenciam as propriedades ópticas ou mecânicas do filme. O uso no campo da higiene como filmes do tipo com camada de suporte (backsheet), por exemplo, não é possível, uma vez que nessa área somente podem ser usados filmes muito macios e maleáveis. Do mesmo modo, as disposições conhecidas não são apropriadas para a área de embalagens. A flexibilidade, a resistência à ruptura, a resistência a impactos e a resistência ao repuxamento profundo necessárias não podem ser garantidas.

[004] Portanto, a presente invenção tem a tarefa de sugerir uma disposição de filmes que podem ser usados nas mais diversas áreas de aplicação e que, em comparação com os filmes e disposições de filmes de PLA conhecidos, apresentam uma alta flexibilidade.

[005] De acordo com a presente invenção, esta tarefa é solucionada pelo fato de que a disposição de filmes é feita de pelo menos uma camada de filmes de PLA biodegradável e com um plastificante de cadeia longa.

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2/12 [006] Em virtude disso, a rigidez é reduzida e uma flexibilidade maior é obtida.

[007] No caso evidenciou-se como sendo muito vantajoso que como plastificante seja previsto um poliglicol, em particular, um polietileno glicol, um polipropileno glicol, ou semelhantes.

[008] Poliglicóis consagraram-se como plastificantes ideais para PLA. Devido à escolha de plastificantes de cadeia longa, contra os quais há um preconceito no estado da técnica, a tarefa da presente invenção é solucionada. De acordo com o estado da técnica, há o preconceito de que plastificantes de cadeia longa exerceríam uma influência negativa sobre a estabilidade da camada de material sintético e que o material sintético se tornaria amarelado e/ou fosco. Isto também já foi observado no passado no caso de frações maiores de plastificantes de cadeia curta.

[009] De acordo com uma outra realização da presente invenção também é extremamente vantajoso, se for previsto como plastificante um poliglicol modificado, em particular um polietileno glicol modificado, um polipropileno glicol modificado, ou semelhantes, sendo que, preferencialmente, o plastificante seja modificado com funções tais como, por exemplo, uma função de ácido carboxílico.

[0010] Dessa forma, é melhorada a introdução do plastificante no PI_A.

[0011] É extremamente vantajoso se o peso molecular do plastificante for maior que 8000, preferencial mente entre 20000 e 4000000.

[0012] No caso também é muito vantajoso que o peso molecular do plastificante esteja entre 25000 e 400000.

[0013] Com esses valores para o peso molecular do plastificante foram obtidos resultados especialmente bons em relação à flexibilidade. Além disso, um difundir do plastificante para fora do PLA foi amplamente

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3/12 interrompido, de modo que podem ser obtidos longos tempos de conservação.

[0014] De acordo com uma outra realização da presente invenção é extremamente vantajoso que o PLA contenha de 0,01 a 40 % em peso, de preferência de 5 a 25 % em peso, especialmente de 10 a 20 % em peso de plastificante.

[0015] O uso de quantidades tão reduzidas assim é suficiente para se obter a flexibilidade desejada, que pode ser comparada a LLDPE, LDPE e filmes similares.

[0016] De acordo com a presente invenção, comprovou-se ser extremamente vantajoso que à camada PLA sejam conjugadas outras camadas.

[0017] Devido às outras camadas, a estrutura do filme pode ser aplicada mais universalmente.

[0018] Nisso, tornou-se extremamente vantajoso que as camadas sejam produzidas pelo processo de coextrusão por sopro ou pelo processo de coextrusão por moldagem.

[0019] Em virtude disso, a produção é simplificada decisivamente.

[0020] No caso, ficou evidente que é extremamente vantajoso se a camada de PI_A tenha pelo menos uma camada de barreira.

[0021] Graças à camada de barreira, a disposição de filmes pode ser usada também para embalar alimentos sensíveis, ou semelhantes.

[0022] De acordo com a presente invenção, é extremamente vantajoso que as demais camadas também sejam biodegradáveis.

[0023] Dessa forma, a biodegradabilidade do conjunto total não será prejudicada.

[0024] Um outro desenvolvimento muito vantajoso da presente invenção é também quando a camada de PI_A for inserida entre pelo menos duas camadas externas.

[0025] Desse modo, a camada de PLA será protegida

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4/12 adicionalmente.

[0026] Mas também é extremamente vantajoso que a disposição de filmes seja construída como uma estrutura de filmes de várias camadas com pelo menos três camadas, em que as duas camadas externas consistem, cada uma, de uma camada de PLA.

[0027] Com isso abrem-se novamente outras possibilidades de uso. [0028] De acordo com a presente invenção, também se mostrou extremamente vantajoso que as camadas externas consistindo de PLA não contenham nenhuma fração de plastificante, ao passo que é previsto pelo menos uma camada interna de PLA com um plastificante. [0029] Também é muito vantajoso que as camadas externas apresentem uma fração de plastificante reduzida, entre 0,1 e 10 %, em particular, entre 0,1 e 5 %, e uma camada interna de PLA apresente uma fração de plastificante mais elevada.

[0030] Com a ajuda das duas realizações consegue-se que a tendência de aglutinar entre os vários filmes ocorra devido ao PLA plastificado ser reduzido ou evitado. Assim mesmo, as propriedades de todo o filme serão determinadas pela camada de PLA interna plastificada, de modo que, como resultado, surge um filme de PLA macio, porém, assim mesmo, com tendência de aglutinação no máximo baixa. A conjugação de mais camadas, que também podem ser formadas por PLA, é possível.

[0031] De acordo com a presente invenção também é muito vantajoso que a disposição de filmes seja estirada.

[0032] Dessa forma, as propriedades do filme são melhoradas ainda mais.

[0033] Também é muito vantajoso se pelo menos a camada externa da disposição de filmes portar um impresso.

[0034] Dessa forma, o filme pode ser usado diretamente como embalagem final para produtos, ou, então, podem ser previstos padrões

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5/12 ou semelhantes em artigos da área da higiene.

[0035] Ocorre um processo muito vantajoso para a produção de tal disposição de filmes quando o PLA for misturado ou homogeneizado no extrusor com o plastificante.

[0036] Desse modo, é garantida uma distribuição muito uniforme do plastificante no PLA.

[0037] De acordo com a presente invenção, também é muito vantajoso que a camada de PLA seja coextrusada junto com as outras camadas.

[0038] Desse modo, logo uma grande parte da disposição de filmes, ou também toda a disposição de filmes, pode ser produzida em uma única etapa de trabalho.

[0039] No caso, é muito vantajoso se a disposição de filmes for extrusada por meio do processo de moldagem.

[0040] Também é muito vantajoso que a disposição de filmes seja extrusada por meio do processo de sopro.

[0041] Nos dois processos de extrusão, filmes com uma ou várias camadas podem ser produzidos de modo simples.

[0042] Um uso muito vantajoso de uma disposição de filmes, de acordo com a presente invenção, existe quando a disposição de filmes passa por repuxamento profundo para formar recipientes.

[0043] Dessa forma, podem ser obtidas caixas ou também copos para embalagens biodegradáveis.

[0044] Também é muito vantajoso que a disposição de filmes seja impermeabilizada com outros filmes ou disposições de filmes.

[0045] Dessa forma, podem ser feitas bolsas, mangueiras, ou também embalagens de embrulho.

[0046] Uma outra realização muito vantajosa da presente invenção é também quando a disposição de filmes for usada como filme do tipo com camada de suporte.

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6/12 [0047] Justamente no campo da higiene, onde são usados filmes com camada de suporte, são importantes filmes flexíveis e biodegradáveis.

[0048] De acordo com a presente invenção, também ficou extremamente vantajoso que a disposição de filmes seja usada como filme de cobertura resistente.

[0049] Devido a uma estrutura de várias camadas, a disposição de filmes pode ser ajustada precisamente às exigências de um filme de cobertura.

[0050] A seguir, a presente invenção é ilustrada com a ajuda de vários exemplos de execução.

[0051] Eles mostram:

[0052] A figura 1 mostra uma disposição de filmes em três camadas com uma camada de PLA interna equipada com plastificantes.

[0053] A figura 2 mostra uma estrutura de filme com duas camadas de PLA externas dotadas de plastificantes.

[0054] A figura 3 mostra uma estrutura de filme de cinco camadas com várias camadas de PLA internas, dotadas de plastificantes.

[0055] A figura 1 mostra uma estrutura de filme 1 que consiste de duas camadas de cobertura externas 2 e 4. Entre as camadas de cobertura 2 e 4 é disposta uma camada de PLA 3 biodegradável.

[0056] Esta camada de PLA 3 é dotada de plastificantes que consistem de poliglicóis, glicóis modificados, ou semelhantes.

[0057] A fim de impedir uma difusão não desejada para fora do PLA, são usados poliglicóis de cadeia longa, principal mente polietileno glicol e polipropileno glicol, com uma massa molecular superior a 8000. Desse modo, o PLA é mantido flexível durante um longo tempo por meio dos plastificantes.

[0058] No presente exemplo, os melhores resultados foram obtidos com um poliglicol com uma massa molecular de 35000 e 85 partes de

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PLA contra 15 partes de polietileno glicol (PEG). A espessura de camada da camada interna foi de 30 pm. A temperatura de transição vítrea (Tg) do lote PLA/PEG é de 36Ό.

[0059] As camadas de cobertura 2 e 4 também foram feitas de PLA. No caso, foram adicionados 3% de agentes antiaglutinantes. As espessuras de camada são, respectivamente, de 10 μm. A temperatura de transição vítrea (Tg) é de 65 Ό.

[0060] Em virtude dessa estrutura do filme, evita-se uma aglutinação de várias camadas de filme, por exemplo, em estado enrolado. Porém, assim mesmo, as propriedades de todo o filme são determinadas pela camada interna, de modo que resulta em um filme muito flexível, porém, resistente e também capaz de passar por repuxamento profundo.

[0061] Cabe destacar que a camada interna 3, caso ela fosse enrolada sem as camadas de cobertura 2 e 4, aglutinaria durante o armazenamento em estado enrolado de tal modo que não fosse mais possível desenrolá-la.

[0062] A causa disso é a baixa temperatura de transição vítrea de um PLA dotado de um plastificante. Esta temperatura de transição vítrea baixa frequentemente já é ultrapassada durante o armazenamento, mais tardar, porém, no processamento posterior nas fábricas, de modo que, de fato, as camadas de um rolo aglutinam-se umas às outras.

[0063] A fração de aditivos nas camadas de cobertura 2 e 4 pode ser entre 0 e 15 %. Aditivos do grupo dos corantes, dos agentes de branqueamento ópticos, dos agentes antiaglutinantes, dos agentes antiestáticos, dos agentes antinévoa, dos agentes deslizantes, dos absorvedores de luz ultravioleta, dos materiais de enchimento, dos aditivos de descamação e/ou de impermeabilização, dos antioxidantes e/ou de agentes auxiliares de processamento são imagináveis. Nisso, também é imaginável que tais aditivos sejam previstos nas camadas

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8/12 internas.

[0064] Outros experimentos com uma massa molecular de 20000, 35000 e 30000 também produziram filmes de PLA muito flexíveis, comparáveis a filmes de LDPE que mantiveram sua flexibilidade também sob temperaturas elevadas durante um tempo prolongado. No caso, a fração do polietileno glicol era entre 10 e 15%.

[0065] Em virtude do alto peso molecular, a migração do PEG é restrita, e o efeito como plastificante é claramente mais efetivo em comparação com os tipos de baixa molecularidade. Os poliglicóis de maior molecularidade podem muito bem ser usados na extrusão, devido a sua alta coesão.

[0066] A transparência do filme de PLA é excelente e não é prejudicada pelo plastificante.

[0067] Afim de conseguir isso e para eliminar o preconceito reinante no estado da técnica, primeiro foi produzido um lote entre PLA e PEG com uma fração de PEG maior. No extrusor foi então adicionado mais PLA, de modo que se obtenha a relação desejada entre PLA e PEG. Dessa forma, por exemplo, 70% do lote podem ser misturados com 30% de PLA para se chegar à relação de 85:15.

[0068] Com isso, são superados os preconceitos oriundos do estado da técnica que negam o uso de PLA devido a uma difusão grande demais de massas moleculares menores, ou de prejuízos ópticos no caso de massas moleculares maiores.

[0069] Esse preconceito é superado pelo fato de que uma distribuição muito uniforme e homogênea do poliglicol no PLA é obtida através da mistura no extrusor. Mas também é imaginável que primeiro seja adicionada uma fração menor do plastificante, e somente pouco antes da extrusão seja adicionado mais plastificante a fim de se obter a concentração desejada.

[0070] O filme de PLA pode ser extrusado sozinho ou pode ser

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9/12 extrusado junto com outras camadas.

[0071] Por outro lado, devido aos plastificantes, a camada de PLA 3 torna-se mais permeável para vapor de água e gás. Por esta razão, é imaginável que pelo menos uma das duas camadas de cobertura 2 e 4 seja executada como uma camada de barreira que impeça essa transmissão de vapor de água e de gás. Mas também é possível que entre a camada de PI_A 3 e as camadas de cobertura 2 e 4 sejam previstas outras camadas executadas como camada de barreira. São possíveis camadas de barreira contra radiação ultravioleta, vapor de água e oxigênio.

[0072] Mas também é imaginável que para outros usos sejam previstas duas camadas de PLA 22 e 24 como camadas externas de uma estrutura de filme 21, e que entre as duas camadas de PLA 22 e 24 seja disposta uma outra camada de filme 23 que pode ser executada como uma camada de barreira. Mas, em uma realização desse tipo, frequentemente é apropriado adicionar ao PLA relativamente pouco PEG como plastificante, a fim de manter alta a temperatura de transição vítrea para se evitar uma aglutinação. A temperatura de transição vítrea (Tg) do PLA puro fica entre 60 e 65 Ό. A temperatu ra de transição vítrea (Tg) do PLA flexível, com a flexibilidade desejada, é inferior a 55 Ό, especialmente inferior a 45 Ό.

[0073] Outras camadas são possíveis. As camadas de PLA 22 e 24 externas também podem conter um teor baixo de plastificantes de mais ou menos 2 a 5 %, em virtude do que a tendência de aglutinação com os filmes restantes, por exemplo, no enrolar ou empilhar, ainda é baixa. A temperatura de transição vítrea ainda fica muito perto daquela do PLA puro. Devido à adição dos agentes antiaglutinantes acima mencionados, a tendência de aglutinação pode ser reduzida ainda mais. [0074] As camadas 2, 4 e 23, preferencialmente, também são feitas de matérias-primas biodegradáveis, em particular de PLA.

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10/12 [0075] Também é possível uma estrutura de cinco camadas 31 conforme é mostrado na Figura 3. Lá são previstas duas camadas de cobertura 32 e 34, respectivamente, feitas de PLA, com 3% de agente antiaglutinante, apresentando uma espessura de 12 pm. Como camadas internas 33a, 33b e 33c são previstas três camadas de PLA/PEG com uma relação entre PLA e PEG de 85:15. As camadas 33a e 33c possuem, respectivamente, uma espessura de 14 pm. A camada 33b possui uma espessura de 48 pm.

[0076] Na tabela seguinte, este filme é comparado com um filme de PLA também de cinco camadas que, porém, não contém nenhum plastificante nas camadas 33a, 33b e 33c, mas que de resto tem a mesma estrutura.

Teste	Filme da Figura 3	Filme de PLA padrão
Resiliência de impacto md/cd	91 Kj/m² /123 Kj/m²	49 Kj/m² / 49 Kj/m²
Capacidade de ser cortada	Muito boa	Ruim (fragmenta)
E-módulo md/cd	2002 N/mm²/2157 N/mm²	2857 N/mm² / 3396 N/mm²
Resistência à ruptura	65,5 N/mm² / 57,4 N/mm²	64,5 N/mm² / 72,95 N/mm²
Alongamento de ruptura	4,24 % / 5,5 %	2,49 % / 3,44 %
Teste de aglutinação	Não aglutina	Não aglutina
Resistência à ruptura posterior md/cd segundo método lateral	8,6 N/5,7 N	3,2 N/2,6 N
Resistência à ruptura posterior md/cd segundo método de trapézio	44,3 N / 39,3 N	11,4 N/10,6 N
Migração	Nenhuma	Nenhuma

[0077] No filme de acordo com a presente invenção, as

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11/12 propriedades mecânicas são consideravelmente melhores em comparação com um filme de PLA padrão, sem que se tornem visíveis quaisquer desvantagens no filme de acordo com a presente invenção. Assim sendo, no filme biodegradável de acordo com a presente invenção, a resiliência de impacto é melhorada por um fator de 2 a 3 em comparação com um filme de PI_A puro. Do mesmo modo, a elasticidade maior do filme, de acordo com a presente invenção, manifesta-se em um aumento do alongamento de ruptura. A flexibilidade maior reproduz-se em módulos menores. Cabe destacar uma capacidade de corte claramente melhor do filme biodegradável de acordo com a presente invenção. O corte é absolutamente limpo e não ocorre nenhuma fragmentação. No quesito resistência à ruptura posterior é constatada uma melhora considerável em comparação com o filme de PI_A puro. A resistência à ruptura posterior no método de trapézio melhora por um fator de 4.

[0078] O filme de acordo com a presente invenção da Figura 3 mostra uma transparência extremamente alta. Tampouco não há nenhuma migração do plastificante. Em nenhum dos dois filmes foi constatada aglutinação de dois filmes iguais.

[0079] Justamente em embalagens para alimentos, a fragmentação de material de filme ao abrir a embalagem era um problema grande no caso de filme de PI_A, o que impossibilitou seu uso.

[0080] A disposição de filmes pode conter mais camadas, pode ser unido com outros filmes ou estruturas de filmes, redes de fibras não tecidas, papéis, folhas de metal, ou semelhantes, ou pode ser fundida ou impermeabilizada com ele mesmo ou com outros filmes.

[0081] Devido à alta flexibilidade do PI_A, os filmes de acordo com a presente invenção não somente podem ser usados para embalagens, em particular embalagens para alimentos como, por exemplo, caixas, copos, sacos tubulares, filmes de cobertura, etc., de repuxamento

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12/12 profundo, e sim também no campo da higiene, especialmente como filmes do tipo com camada de suporte de artigos sanitários, tais como absorventes, fraldas, ou semelhantes.

[0082] Outras aplicações são imagináveis. Por exemplo, o filme de acordo com a presente invenção é especialmente bem apropriado para fraldas ou sacos descartáveis após o uso. Na agricultura, um filme desse gênero pode ser usado, por exemplo, como filme de cobertura de adubo. O uso como invólucro ou como filme de fita adesiva também é possível.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Disposição de filmes estruturada como uma estrutura de filmes de várias camadas apresentando pelo menos três camadas, caracterizada pelo fato de que pelo menos uma camada de filme de um PI_A biodegradável e de um plastificante poliglicol de cadeia longa é inserida entre pelo menos duas camadas externas e cada uma das duas camadas externas consiste em uma camada de PLA, em que as camadas externas que consistem em PLA não contêm qualquer plastificante ou as camadas externas apresentam um teor reduzido de plastificante entre 0,1 e 10%, e uma camada interna de PLA apresenta um teor de plastificante mais elevado e em que o peso molecular do plastificante fica entre 20.000 e 4.000.000.
2. Disposição de filmes de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o plastificante é um polietileno glicol ou um polipropileno glicol, ou um polietileno glicol modificado ou um polipropileno glicol modificado, que é modificado com uma função de ácido carboxílico.
3. Disposição de filmes de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que o peso molecular do plastificante fica entre 25.000 e 400.000.
4. Disposição de filmes de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que o PLA é misturado com 0,01 a 40 % em peso de plastificante.
5. Disposição de filmes de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o PLA é misturado com de 5 a 25 % em peso de plastificante.
6. Disposição de filmes de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que a disposição de filmes compreende outras camadas que também são biodegradáveis.

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7. Disposição de filmes de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que compreende pelo menos uma camada de barreira.
8. Disposição de filmes de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que as camadas externas apresentam um teor de plastificante reduzido entre 0,1 e 5 % em peso.
9. Disposição de filmes de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que pelo menos um aditivo selecionado do grupo consistindo de corantes, dos agentes de branqueamento ópticos, dos agentes antiaglutinantes, dos agentes antiestáticos, dos agentes antinévoa, dos agentes deslizantes, dos absorvedores de luz ultravioleta, dos agentes de enchimento, dos aditivos de descamação, de impermeabilização, dos antioxidantes e/ou dos agentes auxiliares de processo está presente pelo menos em uma camada externa da disposição de filmes.
10. Disposição de filmes de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que a disposição de filmes é estirada.
11. Disposição de filmes de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que pelo menos uma camada externa da disposição de filmes porta um impresso.
12. Processo para a produção da disposição de filmes como definida em qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o PI_A é misturado e homogeneizado com o plastificante no extrusor, e a camada de PI_A é coextrusada com outras camadas.
13. Uso de uma disposição de filmes como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 11 produzida por um processo como definido na reivindicação 12, caracterizado pelo fato que a

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3/3 disposição de filmes passa por um repuxamento profundo para a formação de recipientes.
14. Uso de uma disposição de filmes como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 11 produzida por um processo como definido na reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a disposição de filmes é usada como um filme do tipo com camada de suporte de artigos sanitários.