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MATERIALES FLEXIBLES (FILMS)

(José Angel Garde Belza. Dpto. Tecnologías del Envase de ainia)


Introducción.

El término “material flexible” habitualmente se utiliza para designar aquellos materiales que permiten la configuración de un envase a partir de un rollo o bobina, por mediación de una máquina (“form-fill-sealing”: formado, llenado y sellado), momentos antes de producirse la dosificación del producto.


Características principales.

A efectos de conservación del producto contenido, es interesante conocer del material las siguientes propiedades mecánicas, ópticas y transferencia de masa (barrera y migración):

* MECÁNICAS

Resistencia a la tracción (ASTM D882-02 y ASTM D638-03): Es la fuerza necesaria para romper por estiramiento una determinada superficie de un material plásticos, ejercida en el sentido de alargar el material.

Elongación a la ruptura: Es la capacidad de algunos material para alargarse cuando se ven sometidos a un esfuerzo de tracción en sus extremos. Se expresa en %. Aporta idea de la resistencia a la perforación, ya que un ligero alargamiento del film sirve para repartir el esfuerzo ejercido en un punto y ofrecer mayor resistencia a los objetos punzantes.

Resistencia al rasgado (ASTM D1938-02): es la fuerza necesaria para romper un material sometido a tracción en direcciones opuestas.

Resistencia al impacto (ASTM D5420-04 y ASTM D1709-03): es la fuerza que es capaz de desarrollar un material para contrarrestar la caída de un objeto de un peso determinado, sobre él, antes de romperse.

Resistencia a la perforación (ASTM F735-94, 2001): Es índice de la resistencia que ofrece un material plástico a ser desgarrado en un punto de su superficie.

Resistencia a la abrasión(ASTM F735-94, 2001): Es el grado de facilidad de un material a ser afectado por una acción mecánica como frotamiento, rascado o erosión. Esta acción produce un desgaste o alteración progresiva en la superficie del material que se traduce en un deterioro de las propiedades ópticas, en el caso de materiales transparentes.


* OPTICAS:

Brillo o “gloss” (ASTM D2457-03): Es la propiedad de algunos materiales plásticos de reflejar la luz, que incide sobre ellos. Un valor elevado es indicativo de una superficie brillante.

Indice de refracción: es la variación del ángulo que una luz incidente sufre al pasar a través de un material plástico transparente.

Transparencia o “Haze” (ASTM D4039-93, 1999 y ASTM D1003-00): Representa el porcentaje de luz transmitida que ha pasado a través de un plástico transparente.


* BARRERA:

Salvo desarrollos específicos de materiales en los que se persigue que permitan un elevado intercambio de gases con el medio que los rodea (p. ej. envasado de pan y de productos vegetales frescos y enteros, apósitos para curas de heridas), en general se demanda al material de envase que aporte propiedades barrera frente a los agentes desencadentes del deterioro del producto envasado. Barrera significa baja permeabilidad, es decir, dificultad para que estos agentes atraviesen la superficie del material que rodea al producto.

Permeabilidad: se define como la cantidad de una sustancia (habitualmente oxígeno, dióxido de carbono o vapor de agua) que atraviesa una película de espesor (l) por unidad de área por unidad de tiempo, y por unidad de diferencia de concentración (en los gases, presión). Las unidades en que se suele expresar son:
Para oxígeno (ASTM D3985-02e1): cm3(c.n.).µm/m2.día. atm.
Para dióxido de carbono (ASTM WK728): cm3(c.n.).µm/m2.día. atm.
Para vapor de agua (ASTM E96-00e1; ASTM F1249-01 y ASTM F372-99, 2003): gr.µm/m2.día, para una determinada H.R..

Cuando estos valores se refieren a un material de un determinado espesor, dato habitual de las especificaciones técnicas, el concepto es permeanza y se defina como la cantidad de sustancia que atraviesa una película determinada, por unidad de superficie, por unidad de tiempo y por unidad de diferencia de concentración.

En cuanto a la permeabilidad al oxígeno, los materiales poliméricos más barrera son aquellos que en su estructura intervienen grupos funcionales (hidroxilos, amidad, ésteres) capaces de establecer fuerzas intermoleculares consistentes, del nivel de puentes de hidrógeno.

Los films más impermeables al vapor de agua son aquellos en los que se combinan los siguientes factores: una cadena carbonada saturada, un mínimo de cadenas laterales, un alto grado de simetría y una fuerte proporción de átomo no hidrófilos, sustituidos y relativamente pequeños.

Los datos que se pueden obtener a partir de los valores de especificaciones técnicas sólo deben considerarse orientativos, por lo que cuando se utiliza un material flexible y debido a otros problemas que pueden surgir durante el sellado, siempre es necesario y/o conveniente realizar el ensayo sobre el envase final ya formado en la máquina, para asegurarse de la eficacia del material y del proceso completo.

* Permeabilidad a las radiaciones U.V.: Los materiales plásticos, en general, son poco permeables a las radiaciones U.V., pero sí más permeables que el vidrio. Para mejorar la barrera a estas radicaciones puede utilizarse en su formulación aditivos absorbedores U.V.


* MIGRACION:

Los materiales de envase no deben ceder a los alimentos aditivos o contaminantes utilizados en su transformación, en cantidades que.

En primer lugar, los materiales de envase deben de haber sido fabricados con materias primas recogidas en las listas positivas y siguiendo buenas prácticas de fabricación. Deben comportarse de manera inerte respecto a su contenido, no cediendo componentes de su formulación – migración – en niveles que puedan significar un riesgo para los consumidores, conlleven un cambio en las propiedades organolépticas o provoquen un deterioro del material.

La legislación y reglamentaciones técnico-sanitarias de los países recogen disposiciones que regulan los materiales destinados a entrar en contacto con productos alimenticios. El ensayo de migración global de un material u objeto determinado en el simulante apropiado (85/572/CEE) es el ensayo más representativo en lo que se refiere a la interacción envase-producto, como medida de inercia del material con respecto al producto con el que va a estar en contacto. Estos ensayos se deben realizar para asegurar el cumplimiento de un material con la legislación vigente sobre migración global (2002/72/CEE y R.D. 118/2003).


Procedimientos de fabricación

La inexistencia de un material plástico con propiedades barrera elevadas, junto con buenas propiedades mecánicas, térmicas u ópticas, hace necesario combinar las propiedades de diferentes tipos de polímeros mediante estructuras multicapa. La asociación de materiales distintos no representa simplemente una suma de componentes, sino que, por la prestaciones de los mismos, su mecanismos de acción constituye una asociación sinérgica, de forma que la capacidad de protección del conjunto es superior a la que cabría esperar de la integración aditivas de sus partes.

En líneas generales, al hablar de los materiales poliméricos, éstos pueden agruparse en tres grandes áreas de aplicación, aunque no en todos los materiales multicapa intervienen las tres capas o puede ser que intervenga más de un material del mismo grupo, pero con funciones específicas :





Los procedimientos existentes para la fabricación de estructuras de materiales complejos son las siguientes:

Laminación (contracolado): unión de dos soportes mediante la interposición de un material adhesivo, que habitualmente está disuelto (base solvente o base acuosa).

Extrusión-recubrimiento: consistente en forzar la salida de un material polimérico fundido a través de un labio, con un espesor muy bajo, en forma de cortina continua, que cae sobre un soporte que está pasando a velocidad elevada.

Extrusión-laminación: proceso en el que se unen dos sustratos por medio de un sistema de dos rodillos (acero-caucho) y, entre ellos, se deposita una capa de mínimo espesor de un polímero fundido que actúa como medio de unión.

Coextrusión: Proceso en el cual, a partir de tolvas de alimentación diferentes, se extruyen distintos materiales y el adhesivo. El sistema de distribución de las resinas fundidas, hace que éstas estén siempre sin mezclarse entre sí , de forma que la colada que sale del labio de extrusión produce directamente una estructura multicapa. Como ventaja, los materiales que se extruyen en las capas centrales pueden tener espesores inferiores que si se transforman por otros procedimientos.

Coextrusión-laminación: la coextrusión de materiales se realiza en forma de cortina entre dos soportes pre-existentes que quedan constituyendo una sola estructura con la coextrusión en el centro.





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