Cómo mejorar las propiedades de barrera del papel

Abstracto

Frente a la tendencia de protección ambiental, los recubrimientos a base de agua se han consolidado como una solución sostenible para mejorar las propiedades de barrera del papel. Este artículo profundiza en los factores clave que influyen en dichas propiedades, incluyendo el proceso de recubrimiento, las propiedades del papel base, los métodos de recubrimiento y las características intrínsecas de los recubrimientos de barrera a base de agua, ofreciendo una guía práctica para optimizar el rendimiento del embalaje de papel.

Introducción

Envases de plástico El papel, gracias a su reciclabilidad y capacidad de repulpado, ofrece comodidad, pero plantea serios desafíos ambientales debido a su naturaleza no biodegradable. Se está convirtiendo en una alternativa ecológica cada vez más popular para el envasado de alimentos, sustituyendo a los plásticos tradicionales. Sin embargo, su estructura fibrosa y porosa le confiere escasas propiedades de barrera contra el vapor de agua, el aceite, el agua y otros líquidos, lo que limita su uso generalizado.

De este modo, se han desarrollado recubrimientos a base de agua. A diferencia de los productos de papel convencionales recubiertos con polietileno (PE) extruido, los recubrimientos a base de agua facilitan el reprocesamiento de los envases de papel desechables, lo que permite la sustitución parcial de la pulpa virgen en las fábricas de papel y minimiza el impacto ambiental de los envases de papel desechables.

Como líder en dispersiones y resinas, BASF está comprometida con la sostenibilidad a través de productos innovadores. Su serie de barreras acuosas de alto rendimiento Joncryl® HPB (High Performance Barrier) ofrece excelentes propiedades de barrera para el papel, reduce el uso de plástico, disminuye las emisiones de solventes y mejora la huella de carbono de los envases.

Factores clave que afectan las propiedades de barrera del papel estucado

1. Proceso de recubrimiento

Los recubrimientos de barrera funcionan aplicando una capa a base de agua sobre la superficie del papel para bloquear el paso de líquidos y gases. Generalmente, un mayor gramaje del recubrimiento mejora el rendimiento de la barrera, pero aumenta los costos, por lo que se requiere un equilibrio entre rendimiento y costo en la producción.

• Doble recubrimiento para papel base

El papel base sin recubrimiento para envases de alimentos suele presentar porosidad superficial, humedad, gramaje y grosor irregulares, lo que provoca que los recubrimientos a base de agua penetren en el papel durante el secado y generen capas de recubrimiento desiguales. El pretratamiento o el doble recubrimiento pueden mitigar eficazmente este problema, garantizando un recubrimiento más uniforme y un mejor rendimiento de barrera en comparación con el recubrimiento simple.

• Temperatura y método de secado

Las condiciones de secado influyen significativamente en la eficacia de la barrera. Cada emulsión de estireno-acrílico tiene una temperatura de secado óptima para maximizar sus propiedades de barrera. El secado en horno de aire caliente es el método preferido para los recubrimientos de barrera, ya que permite un secado uniforme mediante curvas de secado ajustables y elimina eficazmente los olores volátiles residuales del recubrimiento.

2. Propiedades del papel base

Las propiedades del papel base —incluidas la suavidad, la permeabilidad al aire, el brillo y la composición de las fibras— determinan su capacidad de absorción y, por lo tanto, el efecto final del recubrimiento. Incluso con el mismo recubrimiento de barrera, proceso y gramaje, los distintos papeles base producen resultados de barrera muy diferentes debido a las variaciones en la rugosidad superficial y la uniformidad estructural.

3. Métodos de recubrimiento

Los métodos de recubrimiento más comunes incluyen el recubrimiento con cuchilla, con varilla dosificadora, con cuchilla de aire y con rodillo anilox. Los tres primeros se utilizan ampliamente en las fábricas de papel, mientras que el recubrimiento con rodillo anilox es común en las imprentas. La selección debe basarse en el gramaje del papel base, el peso del recubrimiento deseado y los requisitos de barrera.

Por ejemplo, el recubrimiento con cuchilla de aire o rodillo anilox es adecuado para aplicar aproximadamente 3 g/m² de recubrimiento sobre papel de hamburguesa de 20-30 g/m² para cumplir con la resistencia a la grasa del Kit 6, logrando recubrimientos uniformes y un alto rendimiento de barrera con bajos pesos de recubrimiento.

4. Propiedades inherentes de los recubrimientos de barrera a base de agua

• Los recubrimientos de barrera se diseñan en función de diferentes mecanismos de barrera.

Recubrimientos barrera contra el vapor de agua: Reducen el coeficiente de solubilidad maximizando la diferencia de polaridad entre el recubrimiento y el vapor de agua; un mayor peso y espesor del recubrimiento mejoran el rendimiento como barrera contra el vapor de agua.

• Recubrimientos de barrera contra el aceite y el agua

Bloquear o retrasar la penetración de sustancias oleosas mediante la formación de una película, influenciada por la solubilidad del polímero, la temperatura de transición vítrea, la estructura núcleo-corteza, el índice de acidez y el pH.

Los recubrimientos pueden ofrecer propiedades multifuncionales (resistencia al aceite, resistencia al agua, barrera contra el vapor de agua, capacidad de termosellado) o un rendimiento de barrera de función única. La selección debe ajustarse a las necesidades específicas de la aplicación.

Conclusión

Con el endurecimiento de las políticas de restricción del plástico, ha llegado la era de la sustitución del plástico por papel. Los proveedores de materiales representados por BASF promueven activamente recubrimientos de barrera innovadores para satisfacer la demanda del mercado de envases ecológicos y sostenibles. El desarrollo y la aplicación de recubrimientos de barrera de alto rendimiento a base de agua potenciarán aún más el potencial del papel en envases respetuosos con el medio ambiente.