Tecnologías para extrusión de películas de alta barrera

El desarrollo de tecnologías para producir películas y láminas de alta barrera ha permitido el florecimiento de los empaques flexibles, un segmento que se ha destacado en los últimos años por su dinámico crecimiento. El concepto de barrera puede ser definido como la habilidad que posee una estructura monocapa o multicapa de detener o reducir la transmisión de gases, sabores, aromas, vapor de agua o inclusive rayos ultravioleta entre el interior y el exterior de un empaque. Estructuras multicapa sopladas o cast constituyen una solución ideal para la industria alimenticia en la preservación de productos altamente susceptibles a la degradación por el oxígeno, así como para otras aplicaciones (películas para invernaderos o bienes industriales).

En Estados Unidos, el valor del consumo de la industria de láminas y películas plásticas sin laminar fue de USD$15.395 millones en 2006, de acuerdo con un reporte publicado por la firma consultora Research and Markets en abril de 2007. Por su parte, la compañía consultora Freedonia Group asegura que el mercado de alta barrera en Estados Unidos continuará creciendo a un ritmo muy saludable. Se espera que la demanda de películas de alta barrera alcance USD $3.700 millones en 2010, lo cual representa 5.5% de crecimiento anual con respecto a los niveles reportados en 2005.

En un artículo sobre películas de alta barrera publicado a finales de 2005 en el TechLiner de Battenfeld Gloucester (www.bge-battenfeld.com), Germán Laverde, director de desarrollo de nuevos negocios de la compañía, comenta que en América Latina y Asia se espera una alta tasa de crecimiento de los empaques flexibles, para los cuales las películas y láminas de alta barrera son fundamentales. "El crecimiento agresivo y alto nivel de interés en estas áreas está relacionado con tiempos más cortos de desarrollo para nuevos formatos de empaques y estructuras. Algunas aplicaciones están actualmente usando estructuras no vistas en países desarrollados. Esto puede deberse a los altos costos que implica reemplazar equipos existentes de empacado y de llenado en países desarrollados. Adicionalmente, las experiencias previas y la experticia desarrolladas en mercados más maduros están siendo rápidamente transferidas y adoptadas en estas regiones en particular".

Conozca a continuación algunas soluciones tecnológicas disponibles en el mercado para la producción de estructuras de alta barrera en películas sopladas y tipo cast.

Extrusión de película soplada multicapa
Battenfeld Gloucester incluyó la nueva Tecnología de Alimentación por Encapsulación (EFT) en los diseños de sus cabezales, con el fin de mejorar la uniformidad de la temperatura, el flujo, los espesores y el control durante el proceso de extrusión. Esta tecnología mejora el desempeño del dado con la modificación de los canales de flujo, permitiendo cambios rápidos de resina o color. Voceros de la compañía afirman que este desarrollo representa menos paradas, reducción de costos y aumento de la rentabilidad.

Un fabricante de películas y bolsas especiales de alta barrera, ubicado en Miami, FL, E.U., recientemente actualizó una línea de soplado de película de 5 capas y adquirió una línea completa para producir película de 7 capas de Battenfeld Gloucester. La línea de 5 capas fue refaccionada tras veinte años de servicio y luego de sufrir daños ocasionados por el huracán Rita. El reacondicionamiento incluyó nuevas extrusoras ContraCool, dados, anillo de aire, sistema de control de espesores Autoprofile y el nuevo microprocesador de control Extrol. El sistema llave en mano para producción de película de 7 capas está comprendido por un dado de 12" Optiflow que conserva la rigidez y uniformidad térmica de la película. Los canales de flujo modelados por computador proveen bajo tiempo de residencia y altas velocidades de cizalla. El anillo de aire de doble labio UltraCool 900 12" entrega un flujo de aire convergente entre la burbuja y el cono de formado para incrementar la productividad.

General Films, una compañía fabricante de empaques flexibles en Estados Unidos, ampliará en los próximos meses su capacidad productiva con la instalación de una línea de película soplada de nueve capas, también de Battenfeld Gloucester. La nueva adquisición le permitirá a este procesador atender mercados altamente exigentes como el de empaques de atmósfera modificada para alimentos perecederos y productos industriales. El equipo que suministrará Battenfeld Gloucester incluye nueve extrusoras ContraCool, un dado para producir nueve capas, el sistema Autoprofile para control del espesor y un anillo de aire de doble labio Ultracool. La empresa procesadora trabajará con varios grados de nylon, polietileno y EVOH en esta nueva línea.

El nuevo cabezal de soplado de 9 capas Maxicone, de Windmöller & Hölscher, se caracteriza por un excelente dominio de relaciones extremas de las capas, distribución de las capas individuales y cortos tiempos de permanencia, según la compañía. Para demostrar la capacidad del cabezal de soplado, W&H utilizó una línea Varex para producir película soplada durante su Open-House en octubre pasado. La aplicación requería la extrusión de una película simétrica, de alta barrera, con un espesor de 30 µm, que mostraba algunas características particulares: La capa central consistió en un EVOH, material sensible a la temperatura, que estaba encapsulado por un PA, que debe ser calentado a temperaturas muy elevadas para alcanzar características óptimas de la masa fundida. Los requerimientos del cabezal de soplado fueron aumentados adicionalmente porque la capa de EVOH tenía un espesor de 1 µm. De acuerdo con W&H, esta prueba confirmó que en el cabezal Maxicone se pueden procesar los materiales más variados y realizar relaciones extremas de las capas.

Brampton Engineering (BE) ofrece sus líneas de película soplada AquaFrost de hasta 7 capas, que brindan tasas de producción comparables con las de película cast. Un anillo AquaRing usa agua como medio refrigerante, en lugar de aire, y ofrece mejoras en las propiedades del producto. Las películas se cortan sin tiras en los bordes por lo que se reduce la producción de desperdicio con respecto al proceso de extrusión cast. La empresa afirma que la película final tiene buen aspecto en el estante, alto brillo superficial y excelente claridad.

Por su parte, Macro Engineering le suministró una línea de película soplada de 5 capas a la división de empaque flexible de la compañía chilena BO Packaging a comienzos de 2007. La línea, una Macro BXL-5160, incorpora la tecnología de extrusión más avanzada de Macro para producir películas de alta barrera. Incluye extrusoras MacroPlast, el dado de coextrusión MacroPack con tecnología multicapa de alta flexibilidad, el control automático de espesores Accupro, el anillo de aire de doble labio D10 para estabilizar y enfriar la burbuja, así como el rebobinador de torreta AUTOMAX TF160G para obtener rollos bien alineados.

Película plana multicapa
Extrusion Dies Industries, LLC (EDI) obtuvo la patente para un diseño de cabezal plano que reduce el tiempo de inactividad para el ajuste de labio requerido para cada nueva corrida de producto, y produce una estructura de capa uniforme en la coextrusión. De acuerdo con EDI, el Contour Die resuelve un viejo problema que causa la presión del polímero fundido en el canal de distribución entre los cuerpos de cualquier cabezal plano. Esta presión (en el intervalo de 1.000 a 3.000 psi., ó 70 a 200 bares) tiene la suficiente magnitud como para hacer que los pesados cuerpos de acero sufran una deflexión. En los cabezales convencionales, debido a que el área superficial en contacto con el polímero fundido es mayor en el centro que en los extremos, el resultado es una deflexión no uniforme. A su vez, esto causa una distorsión en el producto que se describe como "en forma de concha". Aunque es posible corregir este problema con los sistemas de ajuste de labio que son la norma en los cabezales planos, los frecuentes ajustes necesarios para corridas pequeñas causan un descenso importante de la productividad.

"Comprender el fenómeno de la deflexión del cabezal nos permitió hacer frente a ambos problemas", dijo John A. Ulcej, inventor del Contour Die y vicepresidente ejecutivo de ingeniería y tecnología de EDI. "Al final resolvimos el problema de la deflexión no uniforme mediante el diseño de un cabezal que tiene un aspecto muy diferente al cabezal convencional similar a un bloque". El Contour Die tiene una forma más gruesa en el centro, donde la fuerza de flexión es mayor, que en los extremos. Ese diseño promueve un flujo uniforme de polímero fundido a través del cabezal, afirma la compañía fabricante.

Reifenhäuser presentó una línea de extrusión de película cast, caracterizada por reducir el consumo de energía y optimizar la distribución de las capas, asegura la empresa. La línea, que puede procesar materias primas variadas en estructuras entre 1 y 7 capas, está compuesta por extrusoras de accionamiento directo de la serie REItorque; un programa de calentamiento inteligente, y husillos desarrollados especialmente para las temperaturas de fundido de polímeros de última generación. Para la etapa de formación de la película, viene un bloque de coextrusión de 7 capas REIcofeed, cuya tecnología patentada permite la producción de diferentes estructuras. Los flujos de fundido de todas las extrusoras se combinan en un bloque central de alimentación y son predistribuidos con un módulo de intercambio rápido.El control del espesor de las películas y de las capas se hace usando un sistema de medición por infrarrojo. La productividad de la línea se encuentra entre 800 y 1.800 kg/h con espesores entre 10 m m y 250 m m y anchos de película entre 2.000 mm y 4.800 mm.

A finales de 2006, Colines asesoró tecnológicamente a la compañía argentina Chemton, productora de películas plásticas, para entrar en la producción de películas de barrera. El equipo suministrado fue una línea de la serie Barriercast para producir película de siete capas con largo útil 2.100 mm, dotada con un cabezal de Cloeren.

Otras compañías proveedoras de tecnologías para producción de películas multicapa son American Maplan, Amut, Bandera Spa, Davis-Standard, Industrias Acmaplast y Welex.