PP clarificado compite con PET y PS en empaques de alimentos

Tradicionalmente, los empaques plásticos transparentes para comida rápida fría y refrescos han sido elaborados, en su gran mayoría con PET y PS. Estos materiales son relativamente densos y costosos, pero poseen excelentes cualidades de transparencia, resistencia a las condiciones de uso y estética.
Ahora, es posible disponer de grados de PP con aditivos especiales que le imparten claridad y transparencia, lo que hace competitivo en este campo a este polímero, de bajo precio y más liviano. Adicionalmente, su reciclaje es menos complicado que el de otros plásticos, puesto que no forma gel ni produce desprendimiento de gases. Estas últimas características están en línea con la tendencia a una menor huella de carbono en los empaques utilizados por las grandes cadenas. Un fabricante de aditivos para dar transparencia al PP, Milliken Chemical, suministró abundante información acerca de las cualidades del PP así modificado.

A pesar de sus ventajas por menor densidad y mayor reciclabilidad, además de su relación costo/beneficio, el PP presenta retos grandes en los procesos de termoformado. Tiene una baja resistencia mecánica en estado fundido, por lo que puede presentar variación en el espesor de la lámina o alabeo de la misma durante el enfriamiento. La ventana de procesamiento (un rango de 15°C) es menor que la del PS o el PET (30°C), por lo que se requiere un monitoreo cuidadoso en la operación. El tiempo requerido para que el PP cristalice totalmente hace que los ciclos de producción sean más largos, con la consiguiente pérdida en productividad. Si la pieza no ha sido uniformemente enfriada, puede presentar curvaturas anormales, dando lugar a vasos y platos ovalados en vez de circulares.

Se puede conseguir mayor resistencia en el PP termoformado mediante acciones que tiendan a promover la cristalinidad del material, porque esta propiedad ayuda a dar mayor consistencia al fundido, incrementando su resistencia y la tendencia a no fluir bajo su propio peso. Pero para lograrlo habría que incrementar la temperatura en el rodillo de enfriamiento de la línea y al hacerlo, se tendrían esferulitas de mayor diámetro, que disminuyen la transparencia y también en algo la resistencia mecánica del producto.

Por otra parte, el PP tiene un “halo” inherente a su naturaleza. En el pasado, esta desventaja anulaba las superiores características que pudiera tener el polímero frente al PET o el PS.

Por las razones anotadas, desde hace tiempo se han empleado agentes nucleantes para mejorar las características de proceso y de uso final del PP. Dichos agentes actúan como promotores de la cristalización del PP, al multiplicar los sitios de crecimiento de los cristales. La técnica es muy antigua en la industria química, cuando se desea que se formen cristales de tamaño uniforme que puedan ser separados fácilmente de la solución madre. En el caso del PP, se busca que una mayor y más uniforme cristalinidad logre incrementar la resistencia mecánica del fundido, dando lugar a  aumentos en la velocidad de producción y a mejoras en la morfología del producto final, para obtener superiores características ópticas y de estabilidad mecánica de la pieza final.

No todos los agentes de nucleación logran equilibrar el requisito de una mayor productividad con la estabilidad dimensional o la claridad de la pieza final. La nueva generación de aditivos, que es más costosa que las anteriores, se acerca significativamente a esta meta. Requiere una menor concentración (menos de 1000 ppm, típicamente) y los resultados finales la hacen ampliamente competitiva con los agentes nucleantes anteriores. Una de sus principales virtudes es que su acción empieza después de que la lámina ha sido extruida, en su etapa de enfriamiento, lo cual permite que la extrusora opere a más altas velocidades y que se reduzca el ciclo de producción. Esto es posible porque los nuevos agentes nucleantes incrementan la temperatura a la que arranca la cristalización, que se traduce en menor tiempo de enfriamiento. Los aumentos reportados de productividad van desde un 10 a un 40%.

En general, las diferencias dimensionales en las piezas terminadas nacen de una distinta velocidad de encogimiento entre el eje de formación de la lámina (longitudinal al flujo) y su eje transversal (perpendicular al flujo). Este es un fenómeno ampliamente explicado en el manual de Osswald-Menges, (“Ciencia de los Materiales Poliméricos para Ingenieros”, Cap. 7), y conocido como anisotropía (por oposición a la isotropía, que sería la igualdad de propiedades independiente de la dirección en la pieza). En el PP, como en cualquier otro polímero, se desarrolla anisotropía por sus propias características. Pero la presencia de pigmentos, contaminantes e incluso la de algunos agentes nucleadores tradicionales, puede ayudar a que aparezca más fuerte el fenómeno. Las consecuencias prácticas se ven en la línea de producción, como deformidad en las piezas finales, cuando las tapas no se ajustan al recipiente, o los vasos no pueden ser encajados uno en el otro. El resultado es aumentar las pérdidas por rechazos o cambiar los ajustes de la línea de producción cada vez que se cambia un pigmento para permitir que las piezas de diferentes colores tengan las mismas dimensiones.

Los agentes nucleantes de alto desempeño, afirma Milliken, aceleran la cristalización, al tiempo que promueven el encogimiento isotrópico. Las ventajas que se pueden obtener con estas características son evidentes: reducción de los rechazos por fallas dimensionales o alabeo en las piezas y disminución de los cambios en la línea de producción al cambiar los pigmentos. Las mejoras serían mucho más importantes en los casos en que estos problemas presentaran más variación.

Pero un agente nucleador no garantiza necesariamente la transparencia necesaria en aplicaciones de empaque de altos segmentos o en envases poco profundos como tapas de copas, empaques blister o recipientes tipo almeja. Se requiere añadir agentes clarificantes para eliminar parcialmente el “halo” que acompaña al PP. Milliken asegura que su agente clarificante de alto desempeño, ya disponible en el mercado, garantiza una transparencia que hace competitivo al PP con materiales como el PET o el PS. Varias cadenas de alimentos y bebidas de gran presencia en el mercado de Estados Unidos han cambiado a este material aditivado, sin que los consumidores noten variación en la apariencia o las propiedades organolépticas de los envases. Concluyen que, dadas las ventajas de reciclabilidad, menor densidad y menor energía necesaria para su fabricación, la presión de los consumidores por mayor sostenibilidad hará que los usuarios y transformadores aprovechen rápidamente las nuevas propiedades alcanzables en PP con los aditivos de última generación.