Tecnologia del Plastico

JORNADA TÉCNICA:

Tecnologías de Impresión de Materiales Plásticos” 13 de Septiembre de 2012.

Propiedades materiales plásticos para impresión Vicente Martínez

AIMPLAS.

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Propiedades materiales plásticos para impresión JORNADA “Tecnologías de Impresión de Materiales Plásticos” Valencia, 13 Septiembre 2012

Vicent Martinez Sanz Departamento Extrusión AIMPLAS [email protected]

Técnicas impresión materiales plásticos

Import Impo rtan anci ciaa de dell di dise seño ño im impr pres eso o en el sec secto torr de dell pa pack ckag agin ing g de en enva vase sess rí rígi gido dos, s, sem semii-rí rígi gido doss y fl flex exib ible les. s.

1


Funciones que aporta el diseño impreso: • Proporcionar información sobre el contenido (ingredientes, composición, modo preparación, etc.) . • Ofrecer mayor seguridad al consumidor (códigos barras, nº lote, ec a envasa o y ca uc a , etc. • Marketing: Diferenciación, exclusividad imagen, mayor impacto visual, transmisión valor añadido, influencia decisión compra, etc.


Elementos sistema impresión: • Soporte o substrato Material a imprimir: film plástico, papel, cartón, tela, etc.

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Elementos sistema impresión: • Medio Tintas que se imprimen sobre el soporte. Pueden ser tintas líquidas, translúcidas de secado rápido (flexo, huecograbado). Tintas espesas y opacas (serigrafía) Polvos cargados electrostáticamente (tóner fotocopiadoras)

Técnicas impresión films materiales plásticos

TINTAS TINTAS

TINTAS PASTA

SERIGRAFIA

TINTAS LÍQUIDAS

OFFSET

FLEXO

SECADO UV

HUECO

SECADO FÍSICO

BASE AGUA

BASE SOLVENTE

3


COMPOSICIÓN TINTAS: Pigmentos y/o colorantes: orgánicos o inorgánicos, proporcionan a 

la tinta su color



Solventes o vehículo: Fase en la que se dispersan pigmentos,

colorantes y resinas. Determinan viscosidad, tiempo secado, y por tanto técnica aplicación.



Resinas: Su función es fijar tinta sobre sustrato y proveer a la

impresión de la resistencia química, flexibilidad, resistencia roces, etc.

Aditivos: Plastificantes, ceras, antiespumantes, secantes, biocidas, etc.




PROPIEDADES TINTAS: Color o tono Intensidad o fuerza colorante Viscosidad Tensión superficial Poder cubriente o rendimiento Características de secado Resistencia al calor pH (entre 8-9) Resistencia a ácidos y bases Resistencia mecánica a plegado, rozamiento y rayado 



















4


Elementos sistema impresión: • Forma impresora Modelo físico de impresión (generalmente una plancha) del que se obtienen las copias en soporte impreso. El tipo de material (metal, polímero), coste elaboración, durabilidad para producir grandes tiradas son factores decisivos en la elección de un sistema de impresión u otro.


Elementos sistema impresión: • Herramienta Máquina impresora. Puede ser una prensa tambor central flexográfica, una rotativa offset impresión periódicos, etc.

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Técnicas

CLASIFICACIÓN TÉCNICAS IMPRESIÓN • Impresión en relieve: Flexografía • Impresión en hueco: Huecograbado • Im resión en lano: Offset

Seri rafía

Las técnicas mayoritariamente utilizadas en la impresión de materiales plásticos son Flexografía y Huecograbado

Técnicas

FLEXOGRAFIA Técnica de impresión en relieve: el diseño que se desea reproducir sobre el

soporte sobresale sobre el resto de la

plancha.

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Técnicas

FLEXOGRAFIA Técnica de impresión en relieve: el diseño que se desea plasmar sobre el sustrato aparece en altorelieve en la forma impresora. La forma impresora o cliché consiste en una plancha o manga cilíndrica de

fotopolímero. La tinta se transfiere a las partes en relieve del cliche mediante rodillo de transferencia (anilox). El cliché transfiere la tinta al sustrato a imprimir mediante presión del cilindro impresor.

Técnicas

FLEXOGRAFIA

7

Técnicas

FLEXOGRAFIA

Prensa tambor central


HUECOGRABADO El diseño que se desea reproducir sobre el soporte está grabado en la plancha en bajorelieve.

8

Técnicas impresió

HUECOGRABADO Técnica de impresión en bajorelieve: el diseño que se desea plasmar sobre el sustrato aparece rebajado en la forma impresora. La forma impresora consiste en un cilindro en el que el diseño está grabado mediante multitud celdillas. La tinta se transfiere directamente al cilindro impresor. Con un rasqueta metálica se elimina de las zonas no grabadas. Por contacto con el sustrato la tinta de las celdillas se deposita sobre el sustrato a imprimir mediante presión del cilindro impresor.

Técnicas impresió

HUECOGRABADO

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VENTAJAS IMPRESIÓN FLEXOGRÁFICA • La flexografía es una técnica capaz de imprimir sobre muchos tipos de soportes. Está especialmente adaptada al mundo del envase y embalaje (bolsas de plástico, sacos de papel, envases multicapa, tetra-bricks, cartones corrugados, papel de regalo, …). Incluso se pueden imprimir películas extensibles o elásticas sin pérdida de registro. Las planchas flexibles se adaptan fácilmente a superficies razonablemente rugosas. • También puede emplearse una amplia gama de tintas, incluyendo tintas en base agua, solvente y de curado por radiación ultravioleta o EB.


VENTAJAS IMPRESIÓN FLEXOGRÁFICA • El coste de los cliches es mucho más barato que en huecograbado y también tienen capacidad para aguantar tiradas muy largas, hasta varios millones de impresiones.

• Las operaciones en línea permiten la impresión, corte, plegado y terminado en un proceso continuo. Al tratarse de un método de impresión muy rápido (450 m/min o superior) permite grandes producciones. En el caso de tiradas cortas, la relación coste/beneficio es buena.

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INCONVENIENTES IMPRESIÓN FLEXOGRÁFICA •Existencia de un efecto halo en la impresión (escurrido de la tinta líquida hacia el exterior). •Mayor ganancia de punto (aumento del tamaño de punto aparente tomando como base el punto teórico), lo que supone un problema cuando existen puntos pequeños. •La calidad y la definición en la impresión es menor que la conseguida en la técnica de huecograbado. •Aunque se trata de un sistema relativamente simple, para mantener un nivel de calidad elevado debe mantener un estricto control del proceso en cada tirada, si no el color puede resultar desigual, la impresión puede tener halos, etc. •Las características de la plancha y los sustratos hacen que las lineaturas y tamaños mínimos de tipografía reproducibles sean más limitados que en procesos como huecograbado.


VENTAJAS IMPRESIÓN HUECOGRABADO • os ro os gra a os sopor an gran es ra as e pro ucc n s n su r r e er oro. Para grandes tiradas las economías de escala hacen que sea el sistema de impresión más rentable.

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VENTAJAS IMPRESIÓN HUECOGRABADO • uecogra a o es e s s ema que perm e o ener os resu a os m s repetitivos y exactos para un mismo soporte, siempre que se repitan las condiciones de temperatura y viscosidad de las tintas empleadas. • Los impresos obtenidos son de muy alta calidad: tienen una gran intensidad, viveza del color y efectos de contraste que difícilmente pueden obtenerse por otros métodos. • El sistema de huecograbado permite reproducir detalles muy precisos y una reproducción del color muy brillante sobre soportes muy finos a alta velocidad. Son capaces de trabajar con lineaturas muy elevadas y conserva el detalle con una ganancia de punto razonablemente controlada.


VENTAJAS IMPRESIÓN HUECOGRABADO • as ro a vas e uecogra a o pue en ser as an e m s anc as que as e o ros tipos de impresión. Admiten bobinas de gran anchura lo que permite imprimir trabajos bastante amplios y ofrece una gran flexibilidad productiva. • Al grabarse los diseños sobre cilindros, se p ueden imprimir motivos sin fin. • La mayor fluidez de las tintas permite su aplicación con mayor densidad, con lo que se obtienen colores más brillantes.

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DESVENTAJAS IMPRESIÓN HUECOGRABADO • gra a o e os c n ros mpresores ene un a o cos e, por o que a cn ca solo resulta rentable para grandes tirajes o en impresiones de gran calidad y valor añadido. • El material de soporte debe presentar una superficie perfectamente lisa para que la transferencia de tinta del cilindro al sustrato sea lo más eficaz posible. • Un defecto muy común en los impresos obtenidos por hueco es la aparición de rayas provenientes de la acción de la cuchilla, debido a pequeñas partículas atrapadas en ella. • La utilización de tintas con alto contenido en solventes ocasiona problemas medioambientales relativos a la emisión de compuestos orgánicos volátiles (COVs), por lo que las industrias del sector ha tenido que adaptar sus infraestructuras instalando sistemas de recuperación de dichos compuestos.


Impresión OFFSET de envases plásticos T cnica de impresi n planogr fica. En la forma impresora las zonas imagen y las zonas no imagen están en el mismo nivel, por lo que la distinción entre área grafismo y contragrafismo se realiza por medios químicos. El sistema se basa en la repulsión agua-tinta. Las planchas reciben un tratamiento químico de tal manera que la zona imagen a imprimir acepte un producto graso (tintas hidrófobas) y la zona que no se va a imprimir por el contrario acepte el agua.

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OFFSET Impresión planográfica


Impresión OFFSET de envases plásticos Las planchas de impresi n se realizan en aluminio, metal flexible que ofrece resistencia y estabilidad dimensional adecuada para mantener registro adecuado de colores y por tanto la calidad final de la impresión.

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Impresión OFFSET de envases plásticos


SERIGRAFIA de envases plásticos Técnica de impresión permeográfica consistente en transferir una tinta a través de una malla tensada en un marco. En la forma impresora las zonas imagen están delimitadas en la malla mediante una emulsión que al endurecer cierra los agujeros para que la tinta solo traspase los huecos que definen el diseño a reproducir.

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SERIGRAFIA


SERIGRAFIA Las pantallas se serigrafía pueden presentar un mayor o menor número de hilos por unidad de longitud para conseguir mayores o menores resoluciones.

20 hilos / cm pantallas abiertas impresión productos textiles 150 hilos / cm para trabajos especiales

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SERIGRAFIA Las pantallas se fabrican en hilos de poliéster o nylon. El grosor de los hilos determina el grosor de la capa de tinta depositada. Los diámetros pueden oscilar entre las 20 micras de los tejidos más finos hasta las 500 micras que pueden tener los hilos de una malla más gruesa. Las mallas elaboradas con tejido fino ermiten re roducción con ma or detalle aunque también presentan una menor resistencia a abrasión y agentes químicos.


SERIGRAFIA Técnica utilizada mayoritariamente en la impresión de tejidos. También se utiliza ampliamente en impresión de envases plásticos.

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SOPORTES IMPRESIÓN • Soportes papeleros • Soportes no papeleros

Plásticos Textil Metal Vidrio Madera


• Buen balance resistencia mecánica con

bajo peso • Buenas propiedades barrera • Sellabilidad • Versatilidad procesado múltiples formatos y

diseños • Bajo coste • Posibilidad reciclado • Posibilidad impresión

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•Resistencia mecánica •Propiedades barrera •Transparencia / Opacidad •Capacidad de sellado

O2

•Seguridad / Higiene •Resistencia térmica

CO2

•Soporte gráfico

MAP

aromas



ENVASES PLÁSTICOS

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envase flexible: • Representan hasta un 25% del

volumen total del mercado de plásticos.



Factores que promueven crecimiento mercado: • Reducción espesor films, manteniendo prestaciones. • Requerimientos propiedades de barrera (multicapa). • Elevadas velocidades de producción en líneas Flow

Pac

Form Fi Sea .

• Mejorar balance medioambiental.


20


Sustitución formatos envases rígidos por envases flexibles.



Sustitución formatos envases rígidos por envases flexibles.

Contribución emisiones CO2


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FILMS TERMOPLÁSTICOS Láminas flexibles extrusionadas de diferentes tipos de polímeros: poliolefinas, poliésteres, poliamidas, etc. A efectos de impresión su principal característica es que no son absorbentes puesto que no son porosos, como los sustratos papeleros o textiles, lo que determina la capacidad de fijación de las tintas. Requieren la aplicación de tratamientos para aumentar la tensión superficial.


Propiedades films termoplásticos Espesor: mayor espesor implica mayor coste material. Un film con mayor espesor aporta: • Mejores prestaciones mecánicas • Propiedades barrera (WVTR y OTR)

Pero también puede ofrecer mayor turbidez, lo que afecta a transparencia y aspecto visual.


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Propiedades films termoplásticos MATERIAL

Celofan HDPE

RANGO ESPESORES UTILIZADOS (µm)

DENSIDAD (g/cm3)

GRAMAJE (g/m2)

10 – 30

1.45

36.9

350-1000

0.95

24.1

-

.

.

BOPP

20-40

0.90

23.0

BOPET

12-30

1.39

35.3

BOPA

12-30

1.16

29.5



Resistencia mecánica: Depende tipo de material pero también esta fuertemente determinada por el proceso extrusión de films y orientación cadenas poliméricas. • Para film soplado (HDPE y LDPE) se consigue un buen balance de

propiedades resistencia tracción y elongación en MD y TD. • os procesos

e cas

m con pos er or es ra o y

or en a o

,

BOPET, BOPA) permiten aumentar las prestaciones mecánicas hasta 300%.


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Property Tensile Strength

E-Modulus

Unit

HDPE

LDPE

BOPP

BOPET

BOPA

MD

N/mm2

35

32

140

230

250

TD

N/mm2

48

28

280

260

280

MD

N /mm2

862

303

2000

4400

3500

TD

N/mm2

897

338

3500

5200

3800

TD

%

500

550

70

90

100

MD

gm

150

230

35

35

75

TD

gm

150

310

onga on

Tear propagation



Resistencia mecánica: Para un mismo espesor, un film con mayor módulo elástico resultará más rígido y se estirará menos bajo misma tensión. Las propiedades mecánicas pueden verse afectadas severamente por pequeños cambios en la temperatura. Esto resulta crítico al trabajar con films de bajo espesor y altas empera uras

ne seca o, ya que pue e e

m pue e su r r e ongac n

y deformación permanente, lo que afectará al registro. Mantener control de la tensión de bobinado en prensa impresión.


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Resistencia térmica: Determina el rango de aplicaciones en packaging (posibilidad someter tratamientos térmicos). HDPE

LDPE

PP

PET

PA

10 0

66

116

204

275

MATERIAL Máxima temperatura recomendada uso (ºC)

También influye en la estabilidad dimensional (deformación por encogimiento) y en capacidad de termosellado.



Coeficiente de fricción: Parámetro decisivo en líneas de converting que determina la capacidad de deslizamiento del film sobre una superficie. COF > 0.50 Films con dificultad deslizamiento COF < 0.20 Films que deslizan muy fácilmente y pueden propiciar deformación telescópica bobinado


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Coeficiente de fricción: Generalmente los materiales plásticos se aditivan con slip agents para reducir su COF. Dichos slip agents están basado en amidas de ácidos grasos que migran a la superficie del film, pero que con el tiempo pueden provocar: • Variaciones COF • • Reducir resistencia termosellado • Interaccionar con tintas y adhesivos laminación • Reducir la tensión superficial • Acumularse sobre superficies cilindros en prensas y rebobinadoras ©2011 AIMPLAS. Todos los derechos reservados


Tensión superficial: Los films de poliolefinas (PE y PP) presentan superficies inertes y no porosas con tensiones superficiales bajas que no permiten la adherencia de tintas y adhesivos. Para que una superficie que pueda ser “mojada” por líquidos, la tensión super c a

e sus ra o e e ser m s a a que a ens n super c a

e

líquido (Regla de los 10 puntos).


26


Tensión superficial



Impresión tintas base solvente

38-42 Dinas/cm

Impresión tintas base agua

44-48 Dinas/cm

Laminación adhesivos

38-44 Dinas/cm

Tensión superficial polímeros PP

29-31 Dinas/cm

PE

30-31 Dinas/cm

ABS

35-42 Dinas/cm

PA

<36 Dinas/cm

PMMA

<36 Dinas/cm

PET

41-44 Dinas/cm

PVC

39 Dinas/cm

PC

46 Dinas/cm ©2011 AIMPLAS. Todos los derechos reservados

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Tratamientos para aumentar tensión superficial : •

Imprimación con primers o promotores adhesión

• Flameado con llama oxidante • Tecnología de plasma atmosférico •

ra am en o escarga corona



Tratamiento Corona para aumentar tensión superficial Consiste en ionización por choque o bombardeo de la superficie del film que pasa por el espacio (air-gap) entre electrodo y el cilindro aislante. Las partículas ionizadas al chocar oxidan la superficie e

m romp en o en aces e n uc en o ormac n

grupos polares que actúan como centros de anclaje para aplicación tintas o adhesivos.


28




Tratamiento Corona ara aumentar tensión su erficial


29


Tratamiento Corona para aumentar tensión superficial No todos los materiales reaccionan de la misma manera al tratamiento: • Los poliésteres (PET) ofrecen rápido aumento tensión superficial

utilizando niveles de potencia bajos (3,5-7,5 kW). • Los polietilenos (PE) requieren niveles de potencia medios (7,5-10 kW).

• Los polipropilenos son difíciles de tratar y sólo muestran aumentos

moderados de tensión superficial para niveles potencia altos (12-14 kW).



Tratamiento Corona para aumentar tensión superficial Otros factores que afectan a la efectividad del tratamiento: • Variaciones en la estructura molecular del polímero como resultado

proceso extrusión. • Temperatura sustrato en el momento del tratamiento.

• Localización de la estación de tratamiento en función del punto de

extrusión.


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Tratamiento Corona para aumentar tensión superficial • El contenido en aditivos reduce la capacidad del material para mantener

el efecto del tratamiento con el tiempo debido a la tendencia de los aditivos a migrar a la superficie y ocultar el efecto del tratamiento. • Otros factores como humedad ambiental, contaminación o exposición a

altas temperaturas también reducen efectividad del tratamiento con el tiempo.



Tratamiento Corona para aumentar tensión superficial


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Tratamiento Corona para aumentar tensión superficial • Se recomienda “refrescar” el efecto Corona sometiendo el film a un nuevo

tratamiento previo al proceso de impresión o laminación. • La experiencia demuestra que, dado un determinado aumento de la

tensión superficial, “refrescar” films ya tratados requiere de menos potencia que tratar un film no tratado previamente.



Materiales: films termoplásticos LDPE • Polimeriza

en

condiciones

de

altas

presiones

y

temperaturas

obteniéndose un estructura ramificada con baja cristalinidad. •

Esta estructura confiere

ro iedades de trans arencia

flexibilidad

elevada elongación bajo tensión, fácil procesado. •

Propiedades mecánicas dependen del balance entre peso molecular, distribución de pesos moleculares y extensión ramificaciones.


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Materiales: films termoplásticos LDPE •

Proceso de extrusión soplado.

•

Baja temperatura reblandecimiento, lo que confiere excelente capacidad termosellado.

•

Barrera a humedad.



Materiales: films termoplásticos LLDPE •

Copolímero de etileno con comonómero (buteno, hexeno, octeno) -

.

•

Estructura más regular y distribución estrecha pesos moleculares.

•

Presenta incremento 10-15ºC puntos de fusión.

•

Mayor resistencia tensión, rasgado y perforación; posibilidad de utilizar films con menores espesores. ©2011 AIMPLAS. Todos los derechos reservados

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Materiales: films termoplásticos BOPP •

Debido a su estructura semi-cristalina presenta mayor punto de fusión que el PE y mayores propiedades mecánicas.

•

El proceso de orientación biaxial proporciona al film resultante mayor resistencia en las dos direcciones y mayores propiedades de barrera (reducción permeabilidad gases).

•

Utilizado en envasado de snacks, cereales, bollería industrial, piensos, etc.



Materiales: films termoplásticos BOPP


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Materiales: films termoplásticos BOPP •

Para mejorar su capacidad de termosellado para aplicaciones de

flow-pack a alta velocidad se coextruyen con grados de copolímero de menor temperatura reblandecimiento.


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Materiales: films termoplásticos BOPP • Para mejorar sus propiedades de barrera a gases y opacidad a la luz se aplica recubrimiento metalizado por deposición de aluminio cámara en alto vacío.





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Materiales: films termoplásticos BOPET •

Ofrece buenas propiedades de resistencia mecánica a temperaturas superiores 150ºC.

•

Excelentes ro iedades ó ticas de brillo

trans arencia

•

Utilizado en envasado de productos frescos refrigerados, precocinados para calentar en microondas, etc.


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Materiales: films termoplásticos BOPA •

Excelentes propiedades de resistencia mecánica a punzonamiento y cracking bajo flexión.

•

Excelentes propiedades ópticas de brillo y transparencia.

•

Buenas resistencia química a grasas y aceites.

•

Excelente resistencia térmica a altas temperaturas.

•

Utilizado en envasado a vacío (skin-layer) y bosas para boil-in-bags and roast-in-bags.



Films y láminas que se han obtenido por combinación de 2 o más películas de materiales simples.


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una misma estructura? En la mayoría de aplicaciones un único material no es capaz de ofrecer por si sólo todas las propiedades requeridas para el envasado de un producto. La combinación de distintos materiales permite

ue a ortan diferentes funcionalidades

ofrecer una estructura óptima para preservar las características del

producto envasado. Hasta un 60% de los films utilizados en food packaging corresponde a estructuras multicapa. ©2012 AIMPLAS. Todos los derechos reservados

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Principales propiedades materiales para envases Material

Termosellado

Barrera Oxígeno

Humedad

Papel

X

Foil aluminio

X

Film metalizado

X

LDPE

Luz

X

X X

X

X

PP

X

EVOH PVDC

X X

X

X ©2012 AIMPLAS. Todos los derechos reservados


Procesos obtención films multica a Coextrusión films termoplásticos •Tecnología lámina plana •Tecnología film soplado

Laminación con adhesivos


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Extrusión simultánea de distintos materiales poliméricos a través de un cabezal común.




41





42


Proceso que posibilita la obtención de films multicapa(hasta 11 capas) de diferentes materiales poliméricos.



Con polímeros no compatibles es necesario utilizar capas de adhesivo (tie layer). El procesado de polímeros con diferentes propiedades reológicas pueden ofrecer inestabilidades de flujo que dan lugar a defectos y distorsiones en el film.


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Utilización material reciclado que queda confiando entre capas funcionales.



Tecnología ganando implantación a nivel industrial. Esta tecnología es relativamente compleja y el equipamiento sofisticado y , quieren combinar polímeros con grandes diferencias estructurales y de temperatura de procesado.

.


44


El campo de aplicación de las estructuras obtenidas mediante coextrusión es sobre todo la obtención de envases termoformados (bandejas semi-rígidas) donde se destaca su apariencia, brillo y transparencia. No obstante, no resultan una buena elección para su utilización en envase flexible para envasado en flow-pack.


Laminación films con adhesivos de diferente naturaleza (papel, foil aluminio, textiles, etc.).


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Laminación films con adhesivos Permite la obtención de films complejos de estructura multicapa combinando diferentes materiales (films termoplásticos, foils aluminio, papel, etc.). Permite la protección de la cara interna impresa de un film. Las tecnologías de aplicación de adhesivos más comunes son: •

Adhesivos base solvente

•

Adhesivos solvent-less


Laminación de films impresos con film transparente que de este modo protege la impresión.


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Laminación de films impresos en cara reversa con film metalizado.



Otras Otr as ven ventaja tajass a des destac tacar ar son los men menore oress con consum sumos os ene energé rgétic ticos os en comparación con otros procesos de coating/coextrusión. .


47





48


Componentes máquina laminación: •

ruposs es o na or sus ra os pr mar o y sec rupo secun un ar o

•

Cilindros y balancines control tensión

•

Unidad tratamiento Corona

•

Sistema guiado banda

•

Calderín dosificación adhesivos

•

stema ste ma ap cac n a

es vo

•

Túnel difusores secado

•

Calandra laminación

•

Grupo rebobinador

ase so ven vente te

o ven ventt- ess





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Adhesivos •

Base solvente (con solventes orgánicos)

•

Solvent-less (sin solventes) contenido 100% sólidos

•

Curado UV/EB

•

Base acuosa ©2011 AIMPLAS. Todos los derechos reservados

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Adhesivos base solvente Las resinas que forman el adhesivo están disueltas en solventes orgánicos: • Acetato etilo • Etanol • Isopropanol • Metil-etil-cetona

Cuando se van a aplicar en máquina, además se añade la proporción óptima de solvente para lograr la viscosidad y contenido en sólidos recomendado. ©2011 AIMPLAS. Todos los derechos reservados


Adhesivos base solvente Sistemas monocomponente y bicomponente basados en prepolímeros de isocianato y polioles de alto peso molecular. El tiempo de vida útil (pot-life) de las mezclas es de 12 h. En máquina dependiendo de las condiciones de trabajo el tiempo el pot-life se reduce a 4 horas.


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Adhesivos base solvente Sobre el sustrato se aplica un recubrimiento continuo de la solución de adhesivo mediante tecnología de cilindro huecograbado. El diseño de las celdillas (incisión troncopiramidal) y la lineatura de los cilindros (nº líneas por cm) determina la transferencia de adhesivo al sustrato.

Cuadrangular

Piramidal

Helicoidal



Adhesivos base solvente El film con el adhesivo aplicado entra al túnel de secado donde un corriente forzada de aire caliente (60-80ºC) y un sistema de extracción permite eliminar solvente. la mezcla de resinas con pegajosidad (tack) para facilitar unión de los dos films bajo

presión

en

calandra

(50-80ºC,

4 kg/cm). ©2011 AIMPLAS. Todos los derechos reservados

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Adhesivos base solvente Este tack inicial evita que los dos films unidos se desplacen sobre sí mismos por deslizamiento, lo que provocaría defectos en el bobinado (efecto telescopio). El complejo resultante se bobina manteniendo una adecuada presión entre espiras para alcanzar un buen contacto y desarrollar un fuerte unión final.



Adhesivos base solvente La reacción de reticulación del adhesivo progresa con el tiempo y la fuerza de unión se incrementa requiriendo al menos 8-12 h para manipulación en operaciones de corte y rebobinado. La reacción de curado total se completa a las 48 h. Dependiendo de cada aplicación, el gramaje aportado recomendado oscila entre 1-5 g/m2 (extracto seco). La película de adhesivo reticulada y completamente seca resulta transparente, inodora, elástica y resistente al envejecimiento y al calor.


53


Adhesivos base solvente Es preciso controlar las condiciones de trabajo (temperatura) para evitar evaporación del solvente que puede afectar a la viscosidad de la solución. Las regulaciones cada vez más restrictivas en materia de emisiones de COVs han presionado para disminuir su utilización y sustitución por sistemas solvent-less o en base acuosa.



Adhesivos solventless Los adhesivos sin solventes se desarrollaron como respuesta para mejorar el impacto ambiental por liberación a la atmosfera COVs y también para mejorar el rendimiento energético de los adhesivos en base agua. os s s emas so ven - ess ex g eron un re se o comp e o

e as

máquinas de laminación dado que en esta tecnología la variación de propiedades del adhesivo se logra físicamente mediante rotación y laminación relativa sobre cilindros calefactados.


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Adhesivos solventless La mezcla se bombea al espacio entre cilindros R1 y R2. Por efecto temperatura y variaciones relativa

se

de

velocidad

consigue

de

rotación

modificar

las

propiedades de viscosidad. El cilindro dosificador R3 transfiere un capa fina y uniforme de adhesivo al cilindro aplicador R4 que lo trasfiere sobre el sustrato por contacto directo. ©2011 AIMPLAS. Todos los derechos reservados


Adhesivos solventless Sistemas solventless monocomponente (Generación I) Prepolímero MDI isocianato con polioles que reacciona con la humedad del ambiente para formar una estructura entrecruzada poliurea/poliuretano. Su aplicación está restringida para laminación films temoplásticos sobre sustratos porosos (papel y cartón).


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Sistemas solventless monocomponente (Generación I) Debido a su naturaleza presentan una elevada viscosidad (30.000 cPs) requiriéndose altas temperaturas de aplicación (80ºC). Dependiendo de cada aplicación, el gramaje aportado recomendado oscila entre 1-5 g/m2.



Sistemas solventless monocomponente (Generación I) La reacción de reticulación del adhesivo progresa con el tiempo y la fuerza de unión se incrementa requiriendo al menos 24 h para manipulación en operaciones de corte y rebobinado. La reacción de curado

total

se

completa tras una semana,

precisándose garantizar un grado de humedad relativa suficiente en el ambiente.


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Sistemas solventless monocomponente (Generación I) El principal inconveniente de estos sistemas adhesivos de Generación I radicaba en las mayores posibilidades de migración favorecidas por las altas temperaturas implicadas en el proceso y la potencial formación de aminas primarias aromáticas (PAAs) a partir de monómeros sin reacc onar e soc ana os arom

cos

.



Sistemas solventless monocomponente (Generación I) Otros inconvenientes venían dados por la variabilidad de condiciones de humedad ambiental, que pueden dar lugar a burbujas en superficie o variabilidad velocidad de curado. Un exceso de adhesivo puede limitar el curado total por la falta de humedad.


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Sistemas solventless bicomponente (Generación II) • Prepolímero con grupos reactivos isocianato basado en el producto de reacción MDI (Difenil metano isocianato) con polioles

• Polioles basados en poliésteres o poliéteres.



Sistemas solventless bicomponente (Generación II) • Los polioles basados en políesteres pueden presentar una adhesión limitada por interación con slip agents de amidas de ácidos grasos. • Durante la reacción de curado con isocianatos pueden generarse

gases como CO2 que pueden interferir con algunos componentes tintas (solventes residuales) y ocasionar atrapamientos burbujas y otros defectos. Como consecuencia los diseños impresos tienen peor calidad y los colores aparecen más apagados. ©2011 AIMPLAS. Todos los derechos reservados

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Sistemas solventless bicomponente (Generación II) Su principal ventaja con respecto a los anteriores radica en su menor viscosidad (3.000/900 cPs). Temperaturas recomendadas aplicación 35-40ºC. Pot-life 30-45 min a temperatura normal aplicación. Temperatura óptima recomendada calandra 50-60ºC.



Sistemas solventless bicomponente (Generación II) El progreso de la reacción de reticulación permite manipular bobinas para operaciones de corte y rebobinado a las 24 h. El completo reticulado se consigue tras 1 semana. Dependiendo de cada aplicación, el gramaje aportado recomendado oscila entre 1-3 g/m2.


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Sistemas solventless bicomponente (Generación II) Este tipo de sistemas contiene altos niveles de monómero libre de isocianato (20-40%) que pueden propiciar reacciones laterales con agua para formar aminas primarias aromáticas (PAAs) y otros compuestos que podrían migrar a través del film.



Sistemas solventless bicomponente (Generación II) Otros inconvenientes: • Menor pot-life.

• El alto contenido en monómeros residuales puede dar lugar a malas

propiedades de sellado. • Baja pegajosidad inicial (green tack).


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Fenómenos de “tunneling” o deslaminación localizada de dos films con erentes prop e a es e extens

a

a o tens n cuan o no se ut zan

adhesivos con suficiente tack inicial.



Sistemas solventless bicomponente (Generación III y IV) Se trata adhesivos con muy bajos niveles de monómero libre (<0,1%) gracias a un proceso de síntesis que permite controlar mejor el grado de reacción en prepolímeros, basados en isocianatos aromáticos (MDI, TDI) y isocianatos alifáticos (IPDI,HDI). resen an mayor v scos a , requ r en o mayores empera uras ap cac n (65-80ºC) aunque en los adhesivos Generación IV ya presentan mucha menor viscosidad.


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Sistemas solventless bicomponente (Generación III y IV) Por otro lado estos adhesivos de nueva generación son más caros y requieren mayores tiempos de curado, por lo que se recomienda almacenar las bobinas en cámaras con condiciones controladas de temperatura y humedad para facilitar las siguientes etapas de converting.



Consideraciones adhesivos basados en isocianatos para evitar potencial migración aminas primarias aromáticas (PAAs).

aromáticos (TDI, MDI) y colorantes base diazo presentes en tintas impresión. Están consideradas como sustancias cancerígenas a muy bajas concentraciones. ©2011 AIMPLAS. Todos los derechos reservados

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El reciente Reglamente Europeo 10/2011 establece en su anexo II que los materiales plásticos en contacto con alimentos no pueden liberar PAAs estableciéndose un límite de detección de 0,1 mg por kg de alimento o simulante.



Si el proceso de curado de los componentes del adhesivo es completo, el laminado resultante es seguro y no debe dar lugar a migración de sustancias al alimento envasado. De ahí la necesidad de definir las condiciones de curado (temperatura, humedad y tiempo) del sistema de adhesivos que garanticen la total ausenc a e componen es s n reacc onar.


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Sistemas adhesivos alternativos para laminación Adhesivos curado UV/EB • Basados en monómeros/oligómeros de metacrilato y acrilatos uretano

alifáticos. • Cuentan en su formulación con aditivos fotoiniciadores. • Presentan buena adhesión a film termoplásticos y no sufren

problemas de amarilleamiento. • Tienen muy baja viscosidad (350-450 cPs) • Se aplican a temperatura ambiente.



Sistemas adhesivos alternativos para laminación Adhesivos curado UV • Recomendado aplicación sobre films muy sensibles calor.

• Pueden aplicarse directamente sobre sustrato mediante cilindro de

transferencia. • Sistemas monocomponente con larga vida almacenamiento (shelf

life).


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Adhesivos curado UV •

proceso e cura o ene ugar “ en nea” con

mparas ra ac n

que permite alcanzar elevada fuerza adhesión casi inmediatamente. • La regulación del nivel de potencia de las lámparas permite optimizar

las velocidades producción de la línea. • Equipos de aplicación más compactos sin necesidad largos hornos de

secado.



Adhesivos curado UV


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Adhesivos curado UV • os sus ra os requ eren ra am en o corona m n mo recomen a o

-

48 dyn/cm. • Aplicaciones recomendadas entre 2.75-4.10 g/m2.

a absorción de radiación UV. PET: 30-50 % UV light absorption PP: 5-10% PE: 10-18% ©2011 AIMPLAS. Todos los derechos reservados


Adhesivos curado UV Evitar contaminaciones con siliconas y otros coatings. Selección tintas y barnices compatibles.


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Adhesivos curado EB a ecno og a e cura o me an e e ec rones ace era os

se reserva

para aquellas aplicaciones con laminación de sustratos opacos.



Reciclado film impresos y laminados rec c a o e

ms mpresos y o am na os pue e presentar a gunos

inconvenientes: • Elevada relación volumen/peso • Mezcla resultante de colores oscuros • Generación de compuestos volátiles, gases y otros contaminantes.

Como resultado, la granza obtenida de material reciclado es de baja calidad y se destina a aplicaciones de bajo valor añadido: bolsas basura, tuberías irrigación, macetas, mobiliario urbano, etc.


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Reciclado film impresos y laminados ara po er aprovec ar es e rec c a o en ap cac ones

e mayor va or

sería necesario poder eliminar la capa de tintas impresas (deinking). Se han propuesto algunos procesos físico-químicos que comprenden etapas simultáneas de: • Trituración/aglomeración films • Fricción intensiva para erosionar

la capa impresa • Extracción con solventes de los

restos de tintas

Norec® Recycling Process ©2011 AIMPLAS. Todos los derechos reservados


Inconvenientes: • roceso

scont nuo que requ ere

e pretratam entos y suces vas

etapas de limpieza. • Empleo de solventes con elevado impacto medioambiental. • Generación

de

fangos

y

residuos

que

deben

gestionarse

adecuadamente. •

mantenimiento. • Limitado rendimiento económico.


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Tecnologia del Plastico

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