4 Multicapa

7/21/2019 4 Multicapa

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ESTRUCTURAS MULTICAPAS

Para que hacer estructuras complejas

multicapa?

- Reducir cantidad de material plástico

necesario.

-Versatilidad en diseño de producto.

-Ajustar desempeño a los requerimientos



CO EXTRUSION

- PLANA O CAST - LAMINAS→ TERMOFORMADO→ potes, bandejas,tapas, vasos, blister.- LAMINAS ESPUMADAS→ obleas

→ TERMOFORMADO→ bandejas, vasospara bebidas calientes,hueveras, maples

FILMS→ bolsas, films extensibles o stretch-TUBULAR METALIZACION (con aluminio)(SOPLADO) RECUBRIMIENTOS: PVDC, SiOx, C amorfo

BIORIENTACION→ films biorientados, termocontraíblesLAMINACION EN SECO (adhesivos con y sin solvente)

-EXTRUSION COATING→ papeles y cartones recubiertos con PE-EXTRUSION SOPLADO→ botellas, frascos, bidones, vinagreras-LAMINACION POR CO EXTRUSION

-CO INYECCION → tapas, bandejas, potes, vasos, insertos,preformas, cucharitas para helados, vajilla y cubiertos

SOPLADO-ESTIRADO→ botellas, frascos



ESTRUCTURAS MULTICAPAS

1- Laminación

2- Recubrimientopor extrusión

3- Coextrusión

4- Metalización

Combinación de Materiales

Tapa:

PET+PVDC/PEBD

(PET Saranizado)

ó Celofán K/PEBD

(Celofán Saranizado)

Fondo:

coextrusión PA/PE

plana y termoformada

Ejemplos de combinación de materiales plásticos. Envase de barrera.



Coextrusion• Combinar capas de materiales plasticos condistintas

propiedades “optimizada” para cumplir con diversos

requerimientos.

Aplicaciones:

- Materiales plásticos de barrera.

- Atmosfera modificada.

- Envases esterilizables.

- Envasado al vacio.- Barrera funcional (aplicaciones en reciclado).

- Mejorar estanqueidad por la probabilidad de microporos

pasantes.

Coextrusora para película de 7 capas o mas



Productos termoformados a partir de laminas

obtenidas por coextrusion plana

Coextrusion multicapa de distintos materiales o

coextrusion de un mismo material en distintas colores

Productos termoformados a partir de laminas

obtenidas por coextrusion plana

Coextrusion multicapa de distintos materiales ocoextrusion de un mismo material en distintas colores



Coextrusora para película cast o plana

Coextrusion• Combinar capas de materiales plasticos condistintas

propiedades “optimizada” para cumplir con diversos

requerimientos.

A tener en cuenta:- Interacciones entre los materiales a procesar. barrera.

- propiedades reologicas en el cabezal (temperatura y

viscosidad)

- Uso de compatibilizantes o agentes de acople (capa extra)

denominados adhesivos de coextrusion.

- Ajustar espesores (para no usar en exceso materiales caros).



Adhesivos de coextrusion (tie-Layers)

• Estas resinas tienen como función

promover un vinculo o adhesión estableentre materiales que no son compatibles.

• Ejemplos:

– Ionomeros (copolimeros de etileno y

acidometacrilico parcialmente neutralizado

con cationes, que generan grupos polares) – Polietileno modificado con anhidrido maleico

Laminacionforma de combinar materiales plásticos, foil dealuminio y papel, que consiste en pegar dos o máspelículas o láminas o sustratos flexibles por medio de

adhesivos.

LAMINACION CON ADHESIVO SECO: se aplica eladhesivo al primer sustrato, se seca y se une alsegundo sustrato (plásticos y foil de Al).

LAMINACION CON ADHESIVO HUMEDO: se aplica el

adhesivo al primer sustrato, se une al segundo y luegose seca. Requiere de sustratos porosos (papeles).



TERMODINAMICA DE LA ADHESIONEnergías superficiales relativas entre la superficie del sólido y el líquido que lo moja

TENSION SUPERFICIAL EN LIQUIDOS•Fuerza ejercida en el plano de una superficie, por unidad de longitud, medidaperpendicularmente a la dirección de la fuerza: Ts (dyn/cm)

Tema muy presente en las etapas de impresión de las peliculas , estos temas implican

generalmente tratamientos superficiales



LAMINACION CON ADHESIVO SECO

•Los adhesivos de laminación más usados son prepolímeros depoliuretano (alcohol + isocianato), normalmente disueltos ensolventes de bajo punto de ebullición (acetato de etilo, acetona,

metil etil cetona, tolueno, etc.). Existen también adhesivospoliuretánicos sin solventes.

•Si se realiza correctamente la laminación, el contenido desolventes residuales es mínimo en el laminado. Esto aseguraque no haya problemas, sobre todo de carácter sensorial, en losalimentos envasados.

•Una ventaja de la laminación sobre la coextrusión, es que en

esta última la impresión es siempre externa, mientras que en lalaminación puede realizarse también en reverso o sandwich.Con esto último se logra proteger la impresión del roce y deldesgaste.

DISTINTOS TIPOS DE ADHESIVOS DE LAMINACION (EN SECO)

La reacción de un poliol con un isocianato da una estructurapoliuretánica:R-NCO + HO-R*→ R-NHCOO-R*

1ª. GENERACION: resinas poliuretánicas de alto peso molecular,

disueltas en tolueno.Sólidos de aplicación: aproximadamente 20%.

2ª. GENERACION: resinas poliuretánicas de peso molecular medio,disueltas en acetato de etilo o cetonas, que reticulan con humedad (uncomponente): R-N=C=O + H2O→ R-NH2 + CO2 R-NH2 + R*-N=C=O→ R-NH-CO-NH-R*o por reacción entre grupos OH e isocianatos (NCO) (dos componentes):R-N=C=O + HO-R*→ R-NH-CO-O-R*Sólidos de aplicación: aproximadamente 35%.

3ª. GENERACION: sólidos de aplicación: aproximadamente 60%.Adhesivos base acuosa Adhesivos base alcohol

4ª. GENERACION: Adhesivos sin solventes (uno y dos componentes).



TIPOS DE ADHESIVOS

•Base solvente (uno y dos componentes)

•Base acuosa (dispersiones)

•Base alcohol

•Sin solventes (uno y dos componentes)

ADHESIVOS BASE ACUOSA•Dispersiones poliuretánicas (tamaño de partícula muy

pequeño) desempeño parecido a base solvente.

•Emulsiones acrílicas (desempeño moderado, no llega a

la performance de los poliuretánicos)•“Cross linking” mejora notablemente la resistencia final

(aziridina o isocianato dispersable)

MECANISMO DE ADHESION EN LAMINACION

La reacción de di-y poli-isocianatos con polioles (cadenas depoliéster y poliéter con grupos OH) produce poliuretanos confuertes uniones puente hidrógeno, polares, que interactúanintensamente con las superficies de sustratos de alta energía(teoría de la adsorción) .

Los grupos polares de la superficie de los sustratos tienen altaafinidad química con los adhesivos polares.



Etapas del proceso de laminación

1) Regulación de tensiones

2) Aplicación del adhesivo

2) Secado

3) Unión en el “nip”

4) Rebobinado

5) Curado

CONTROL DE CARGA

•En general, el adhesivo que recircula en el circuito, se concentra por

evaporación de solvente, tanto más cuanto mayor sea el tiempo que tarda

en consumirse y deberá ser compensado, idealmente en forma continua.

Se mide viscosidad del adhesivo (Método Copa Zhan).

•En casos extremos, será conveniente utilizar dosificadores automáticos

que mezclan adhesivo y solvente en proporciones predeterminadas y lo

dosifican casi simultáneamente con el consumo.



Estación de pegado (NIP)

•Velocidad de línea

•Temperatura de calandra (NIP)

•Presión

Estos tres parámetros están íntimamente relacionados y condicionan el

resultado final de la laminación, ya que en el NIP se debe asegurar que

el adhesivo aplicado en la película primaria entre en contacto estrecho

con la película secundaria y eso depende de su plasticidad, presiónque se aplica y la cantidad de calor que se le incorpore. El tiempo que

soporte la presión y la temperatura dependerá lógicamente de la

velocidad de la línea.

LOS FACTORES CRITICOS



REBOBINADO

•Tensión constante

•Rampa decreciente

Debido al exceso de presión, que se incrementa hacía el

centro de la bobina por la tensión que ejercen las capas

superpuestas aconseja en determinados casos ir

disminuyendo la misma a medida que aumenta el diámetro de

bobina.



TIPO DE ENVASE

COMPOSICIÓN DEL MATERIAL (μm)

Pouch con aluminio, simple o autoportante (standing pouch)

PET (12) /Al (7-9) / PP(70) PET (12) / PA (15) /Al (9) / PP (70) (usoinstitucional)

Pouch plástico simple o autoportante

PA (15) / PP (70) PET (12) / PVDC ó EVOH (15) / PP (50)

EJEMPLOS DE ESTRUCTURAS TÍPICAS DE ENVASES FLEXIBLES ESTERILIZABLES (RETORTABLE POUCHES)

Ensayos sobre envases flexibles esterilizables

•Gramaje

•Espesores

•Fuerza de adhesión – Resistencia a la delaminación

•Resistencia de selladura – Coeficiente de sellado

•Permeabilidad a gases (oxígeno) y vapor de agua

•Resistencia a la presión interna

•Resistencia a la penetración bacteriana. Biotester con Aerobacter aerogenes

•Migración específica de isocianatos

ESPECIFICACIÓN MILITAR NORMA MIL – P 44073 A (USA)ENVASADO Y TERMOPROCESADO DE ALIMENTOS EN BOLSAS FLEXIBLES•Ensayos y especificaciones del material•Examen del pouch vacío; fallas de sellado en los tres lados; evidencia de delaminación.•Examen durante el procesado.•Examen del envase lleno y sellado (antes y después del termoprocesado); presencia de materiaatrapada en las selladuras; delaminación; nivel residual de gas (10 cm3); presión interna (20psig); esterilidad.Fuerza de adhesión (bond strength) Resistencia a la delaminación poliolefina/foil de aluminioDepende no sólo del tipo de adhesivo utilizado sino también de las condiciones de laminación. Promedio: nomenor de 1.5 lb/in (268 g/cm) Ningún pouch por debajo de 1 lb/in (178 g/cm)



ENVASADO ASEPTICOESTRUCTURA TÍPICA DE TETRABRIK (ext. a int.)

PE/tinta/cartulina/PE/foil Al/PE/PE

Laminación asistida por extrusión



Recubrimiento por extrusión

FIN

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