Lo nuevo en resinas para empaque rígido

Los consumidores de hoy buscan diseños atractivos y mejor desempeño en los empaques de sus productos sin incurrir en costos extra, y los proveedores de alimentos, bebidas y productos de cuidado personal están compitiendo activamente para satisfacer sus expectativas. En este ambiente altamente competitivo, los transformadores necesitan desarrollar soluciones innovadores de material para el mercado de empaques rígidos.

Los plásticos están experimentando un crecimiento superior al del resto de materiales en el sector de botellas y contenedores destinados a empaque, asociado a su flexibilidad de manufactura, a su capacidad de protección y a la eficiencia en uso de insumos para su producción. Actualmente representan el 12% de un mercado de 156,3 MM TM, e investigaciones predicen que su participación continuará creciendo a tasas del 5% anual. 

En los segmentos industriales y de empaques de consumo los plásticos rígidos hacen parte de múltiples aplicaciones. El sector de contenedores industriales está experimentando crecimiento y un significativo efecto de sustitución de materiales, especialmente en los mercados de pintura y confitería. El costo y la facilidad de procesamiento de los materiales plásticos son grandes promotores de innovación, así como los requerimientos por empaques etiquetados dentro del molde y altamente transparentes.

Se ha estimado que el mercado de las botellas tenga un crecimiento del 3%, impulsado por factores como la portabilidad, el reemplazo de materiales más costosos y menos prácticos, y la preferencia del consumidor por materiales transparentes. El PET seguirá creciendo en forma fuerte, al igual que el PP, en particular para aplicaciones de hogar y empaques de alimentos.

Las tapas y cierres constituyen una de las industrias más grandes y complejas del sector de empaques rígidos. Se estima que el sector crecerá un 3% en una base anual, debido a requerimientos de excelente comportamiento organoléptico, en particular en las aplicaciones en contacto con alimentos. Así mismo, la demanda por propiedades de alta rigidez y alta resistencia química impulsarán el crecimiento de este campo.

El sector de contenedores de pared delgada, que experimenta un crecimiento del 4% anual, sigue reemplazando materiales como el papel y el metal, y aporta valores como alta claridad y alta tenacidad, en particular en la industria de empaque de alimentos. El PP tendrá el mayor crecimiento, apoyado en el proceso de moldeo por inyección para la fabricación de este tipo de contenedores. El uso de PS crecerá en versatilidad y procesabilidad, especialmente en aplicaciones de empaques de alimentos.

El sector de manejo de materiales tiene un gran potencial de crecimiento para los plásticos, especialmente en el campo de las estibas plásticas, que representa un total de 180 MM de unidades y en donde los polímeros sólo han penetrado en un 8%. El uso de estibas plásticas está creciendo en una cifra cercana al 30% anual, debido a una tendencia de reducción en el desperdicio de empaque y a las oportunidades mejoradas de reciclaje. El desarrollo de productos se enfoca en resinas con más brillo, y con mayor rigidez y tenacidad.

Se estima que el 45% de la resina empleada en empaques rígidos es moldeada por soplado, y que la extrusión de lámina y el moldeo por inyección comparten el mercado restante, representando el 28% y el 27% respectivamente.

Novedades en polipropilenos
Borealis ha introducido un nuevo grado de polipropileno para inyección-estirado-soplado. De acuerdo con la empresa, el grado RF926MO, que tiene orientación biaxial, reduce el peso de los contenedores en más de 30% comparando con envases de PEAD moldeados por extrusión-soplado; además incrementa la transparencia, puede ahorrar de 30 a 50% en costos de producción y su ventana de procesamiento es significativamente mayor que la de otras resinas de PP.

También de Borealis es el polipropileno clarificado Borpact SG930MO, que satisface la demanda de empaques transparentes resistentes a altos grados de congelación. La resina puede emplearse en el moldeo de recipientes de pared delgada, con espesores que pueden llegar a 0,6 mm. Debido a sus buenas propiedades de desmoldeo, a su estabilidad de forma y a que se encuentra aditivado en las proporciones requeridas, su fabricante afirma que el polipropileno Borpact exhibe la mejores propiedades de desmoldeo entre los materiales que actualmente se usan en la misma aplicación, y reduce el tiempo de ciclo en 16%.

Además de empaques de helados, el producto puede emplearse en aplicaciones de contenedores de alimentos tales como cajas para congelar y almacenar, o empaques de uso industrial donde la transparencia es prioritaria.

A través del uso de polipropileno clarificado se está abriendo un potencial significativamente grande para reducir los costos de producción de botellas en bebidas no carbonatadas. Un ejemplo de esto lo constituye el proyecto de desarrollo de PPaM, multinacional belga productora de preformas de PP, y la compañía Milliken Chemical, productora del clarificante Millad 3988. En él, las dos empresas han logrado producir preformas estándar de PP que pueden moldearse por inyección-estirado-soplado al doble de la velocidad de producción que se trabajaba anteriormente con preformas de PP. Las preformas, que tienen el nombre de PPreX, pueden alcanzar la velocidad de producción del PET, pero reducen los costos entre 10-20% para botellas de llenado en frío, y entre 20-30% para aplicaciones de llenado en caliente, según experimentos realizados por ambas compañías. Además de actuar como agente clarificante, el Millad 3988 es un agente nucleante que provee al PP de una solidificación mucho más rápida que la que ocurre con la resina original. Esto permite que se pueda operar con mayores tasas de producción. El aditivo añade un conjunto atractivo de propiedades de tenacidad, flexibilidad, rigidez, resistencia química y al calor, y barrera a la humedad.

Otra experiencia exitosa del PP clarificado fue protagonizada por Danone, un productor mundialmente reconocido de productos de consumo diario y agua. En una aplicación de empaque de queso crema llenado en caliente, Milliken y Huhtamaki, el transformador del empaque, produjeron un envase completamente en polipropileno (copa, tapa y etiqueta), a partir de el agente clarificante Millad 3988 y una resina de Braskem. La nueva solución, que reemplazó el envase de vidrio usado por décadas en la empresa, puede ser llenada a 90°C y redujo el peso del envase de 150 gr. a tan sólo 29.

En la feria K, Sidel presentó algunos de sus diseños en polipropileno clarificado moldeado por Inyección Estirado Soplado (ISBM), que combinan la aplicación de polipropileno clarificado con un grado apropiado para soplado. Las botellas que se producen tienen excelente claridad y distribución de espesor, e incrementan la velocidad de producción hasta en 1.500 bph/m, de acuerdo con la empresa.

Esta aparición hace que el polipropileno para ISBM resulte más atractivo que nunca, ofreciendo una alternativa competitiva para los mercados de empaque de alimentos y bebidas. Milliken Chemical ha sido el proveedor de los agentes clarificantes. Un caso exitoso de aplicación se ha fijado en Brasil: Braskem ha unido fuerzas a las dos empresas proveedoras, y ha suministrado resina para Packpet, un transformador local. Packpet producirá botellas clarificadas de polipropileno a través del proceso ISBM para Tampico, uno de los principales jugadores en la industria de jugos estadounidense.

Dow se encuentra desarrollando un nuevo grado de poliestireno, que se destaca por su alta claridad, resistencia mecánica, tenacidad y resistencia al calor; la clave de la tecnología está basada en el control sobre el tamaño y la morfología de las partículas de caucho que se insertan en las macromoléculas. La resina resulta particularmente atractiva para el mercado de FFS (form fill seal), donde las soluciones actuales, basadas en copolímeros de bloque y estructuras poliméricas exóticas, son difíciles de mezclar, procesar y reciclar, además de tener un precio más alto. La tecnología ofrece un procesamiento simple y rápido, y no requiere mezclado adicional o recubrimiento de capa de brillo. Es particularmente relevante en aplicaciones de formación de vajillas de uso diario o desechables, donde se requieren propiedades de alto brillo y claridad, además de una tenacidad mejorada y calidad consistente.

En cuanto a procesamiento, Dow afirma que la resina no forma geles, y cuenta con una ventana de procesamiento más amplia a menores condiciones energéticas.

Dow presenta además la línea de plastómeros y elastómeros Versify, una familia de copolímeros de etileno y propileno. A través de un proceso especial de catálisis, que se combina con la tecnología propietaria Insite, la empresa logra una arquitectura molecular única que provee excelentes propiedades ópticas, efecto suave al tacto, una amplia ventana de sellado en caliente y alta capacidad de relleno con cargas, además de una buena elasticidad, excelente compatibilidad con otras poliolefinas y facilidad de procesamiento. Las resinas están orientadas a reemplazar o mejorar las propiedades de diferentes poliolefinas, y se procesan en forma similar al polipropileno o polietileno lineal de baja densidad.

Los nuevos copolímeros tienen una distribución de peso molecular de 2 a 3, y una amplia distribución de cristalinidad, que les permiten tener un comportamiento mejorado frente a la temperatura, además de hacer más ancho su rango de fusión. Para los productores de empaques rígidos, la línea Versify requiere una cantidad de calor baja para producir sellado en una ventana de trabajo más amplia, lo que se traduce en partes flexibles, transparentes, sellables al calor y con mejores características estéticas y de seguridad.

En materia de resinas para envases de PET, Voridian, una división de Eastman Chemical Company, presentó en el curso del año pasado el copoliéster BD445, un producto diseñado pensando en las necesidades de los mercados del Mercosur y países vecinos. La resina se caracteriza por absorber el calor extremadamente rápido, consumir menos potencia durante la etapa de soplado y permitir la formación de recipientes de alta calidad a menores temperaturas. Esto resulta interesante en equipos de mayor antigüedad o en aplicaciones particularmente exigentes, ya que favorece el aumento en la cadencia de las sopladoras. La resina fue diseñada para proveer ventanas de proceso superiores a las ya conocidas en inyección y soplado. En inyección se puede procesar a menores temperaturas y ciclos más cortos, reduciendo la generación de acetaldehído; en el proceso de soplado se extiende la venta de operación, permitiendo una mejor distribución de material en las paredes de la botella, lo que se traduce en mejores propiedades de barrera y mayor resistencia a la carga vertical. Esto hace posible la producción de envases más livianos y reduce el tiempo muerto en aplicaciones complejas. De acuerdo con su fabricante, en pruebas en diversas instalaciones piloto el producto probó reducir el consumo de energía en el horno entre 20 y 40%, además de mejorar los rendimientos de moldeo por soplado entre 5 y 12%.

Resinas que reemplazan al vidrio 
Eastman anunció el lanzamiento de la resina EB062 a su portafolio de productos vidrio-plástico. La resina puede usarse para reemplazar al vidrio, sin hacer ningún sacrificio en términos de claridad, resistencia química y libertad de diseño, y está específicamente desarrollada para moldeo por extrusión soplado. Es más ligera que el vidrio, y más resistente a la ruptura que otras alternativas plásticas. Puede además combinar 75.000 colores diferentes y logra valores de transmisión de luz de hasta 90%.

DuPont presenta su tecnología TWB, botellas de paredes gruesas, que permite a los moldeadores por extrusión-soplado formar jarras y botellas monocapa o coextruidas con altas propiedades de transparencia, durabilidad y resiliencia. La tecnología se basa en la resina Surlyn, que puede combinarse con otros materiales como polipropileno, polietileno o EVOH para lograr un desempeño de barrera establecido; la capa interna ofrece mayor libertad de diseño, permitiendo la creación de efectos visuales difíciles de alcanzar en vidrio, y puede especificarse para ser compatible con su contenido. Con la superposición dos capas pueden lograrse juegos de colores o efectos. De acuerdo con su fabricante, la resina garantiza propiedades óptimas de estabilidad dimensional, tolerancia, resistencia a la ruptura o deterioro y bajo peso.

Desarrollos para tapas y cierres
En la producción de cierres y tapas también se han registrado casos exitosos con el uso de tecnología de nucleación de polipropileno. Sacmi, un moldeador italiano que emplea los procesos de extrusión-compresión para producción de tapas, ha reportado un incremento en la calidad de la rosca y un aumento entre 8 y 17% en la productividad del proceso al incluir el agente nucleante Hyperform, de Milliken. El efecto es que el agente promueve un encogimiento más isotrópico en el polipropileno, haciendo que los detalles de la pieza sean de mejor calidad y que las superficies sean más planas.

Dos nuevos grados de PEAD han sido desarrollados por Borealis, a partir del proceso Borstar, para la fabricación de tapas y cierres con mayor resistencia a los ataques ambientales y mejor balance de propiedades mecánicas. Pueden ser moldeadas por inyección o por compresión, y están orientadas al mercado de bebidas carbonatadas y de agua con gas. Las propiedades organolépticas de la resina han sido probadas por laboratorios independientes, y se ha concluido que los materiales carecen de olores o sabores objetables. De acuerdo con Dirk Matthijs, gerente de mercadeo para aplicaciones de tapas cierres de Borealis Moulding, "Borstar puede reducir el espesor de las tapas, y su capacidad mejorada de procesamiento incrementa los ahorros de energía y reduce el mantenimiento necesario en el molde".

Una interesante alternativa para el cierre y selle de vinos está siendo promovida por DuPont a través de su resina Elvax, un etileno-vinil-acetato que se está empleando para reemplazar corchos tradicionales. El cierre puede ser abierto fácilmente, es transparente, altamente elástico, y la resina base, que es completamente libre de plastificantes y halógenos, no es soluble en alcohol y resiste ácidos débiles y otros constituyentes del vino. La empresa afirma además que el producto no deja ningún residuo de sabor y tiene una vida útil de varios años.

*Información de tendencias de mercado suministrada por Dow Chemical Company.