BOPP frente a BOPET. Alguna vez se ha preguntado: ¿cuál es la diferencia? Entender los films con orientación biaxial y monoaxial puede ser todo un reto. Pero estamos aquí para explicárselo.
Los procesos de orientación en fase sólida generan cambios muy significativos en las propiedades de las películas que pueden ser muy valiosos en las estructuras de envasado. Estos cambios permiten que las películas más ligeras y delgadas que las películas sopladas o fundidas estándar satisfagan las necesidades de rendimiento al generar aumentos significativos en propiedades como la resistencia a la tracción, la tenacidad, la estabilidad térmica, la resistencia a la iniciación del desgarro y la barrera.
Prácticamente toda la orientación de películas en fase sólida tiene lugar en línea con la extrusión de polímeros. Esto se debe a los requisitos de coste y uniformidad de las aplicaciones de envasado. Las opciones de proceso en fase sólida incluyen:
- Orientación monaxial
- Orientación biaxial o monaxial
- Formato plano o tubular
- Sentido máquina (MD) y sentido transversal (CD) simultáneos o secuenciales
Orientación biaxial plana
La orientación biaxial plana es el proceso de orientación de películas más frecuente. La mayoría de las películas de polipropileno (BOPP) y poliéster (BOPET) orientadas biaxialmente que se utilizan en los envases se fabrican mediante la técnica que se detalla a continuación. En todo el mundo se están instalando unidades muy grandes, capaces de producir películas acabadas de más de 300 pulgadas de ancho, lo que abarata los costes de procesamiento por libra y crea suministros abundantes para el creciente mercado mundial de Empaques flexibles.
El proceso: Una unidad comúnmente llamada línea tenter frame realiza la orientación plana biaxial. El término "tenter frame" se refiere a la sección de orientación CD. El proceso comienza con una extrusora de plastificación que alimenta un primer módulo que funciona de forma similar a una línea de película fundida. (Para obtener más información Bolsita las películas fundidas, descargue el PDF "Entender las técnicas de fabricación de películas" aquí).
Con la orientación biaxial plana, hay múltiples rodillos de enfriamiento y acabado superficial para manejar la hoja mucho más gruesa que se forma. La orientación (o "estiramiento") adelgaza la banda de polímero proporcionalmente a las relaciones de orientación o estiramiento. Por ejemplo, para obtener una lámina acabada de 1 mm con relaciones de estiramiento de 5:1 tanto en MD como en CD, el proceso debe comenzar con una banda de polímero templado de aproximadamente 25 mm.
Una vez que la lámina extruida se ha enfriado y su temperatura se ha estabilizado, el estirado MD se lleva a cabo tirando de la lámina mediante rodillos que giran con velocidades superficiales progresivamente crecientes; el estirado tiene lugar en pequeños espacios entre rodillos sucesivos. Los pequeños huecos minimizan la posibilidad de "neck in", que es una Mallasucción de la anchura de la banda durante los procesos de estirado o adelgazamiento.
Tras el estirado MD, unas Transportador de cadenas sin fin con pinzas sujetan los bordes de la banda en movimiento y la llevan a un horno de aire caliente de varias etapas. La primera etapa del horno se utiliza para equilibrar la banda a la temperatura deseada; a continuación se produce el estirado CD, a medida que las dos pistas que transportan las Transportador de cadenas y los clips se alejan gradualmente, ensanchando la banda. En las últimas secciones del horno, se somete la lámina a un tratamiento de recocido o relajación de tensiones para conseguir estabilidad dimensional y enfriarla antes del bobinado.
Aplicaciones: El BOPP y el BOPET son películas de envasado flexible muy utilizadas, principalmente en laminados, donde pueden utilizarse en forma orientada, pero a menudo se metalizan al vacío, donde las propias películas no ofrecen suficiente protección de barrera. El BOPP se utiliza mucho en el envasado de aperitivos salados y secos, ya que ofrece una mejor barrera al vapor de humedad que el BOPET. El BOPP también tiene la densidad más baja de las películas de envasado comúnmente orientadas, produciendo más de un 6% más de superficie por libra de película con un espesor de 0,70 milímetros que el BOPET de 0,48 milímetros.
El BOPET es un film de superficie popular en laminados, donde su rigidez superior, resistencia al calor y propiedades de barrera al oxígeno en comparación con el BOPP lo convierten en una buena opción para una amplia variedad de productos. El BOPET es más estable en los procesos de impresión y laminación que el BOPP y suele preferirse cuando se requieren gráficos de alta calidad. Es el film de superficie preferido para las bolsas de esterilización en retorta por su estabilidad dimensional durante la esterilización en retorta.
Orientación biaxial simultánea de película plana
Hacía años que se buscaban máquinas para orientar simultáneamente películas planas de forma biaxial, y ahora los proveedores de máquinas ofrecen sistemas viables. Estas máquinas también están equipadas con pinzas que sujetan los bordes de la banda en movimiento, pero en este caso, antes de cualquier orientación en fase sólida. Se utilizan diversas estrategias mecánicas para alejar simultáneamente las pinzas tanto en MD como en CD.
El proceso: En este caso también se utiliza la separación de las pistas para lograr la orientación del CD, pero la diferencia significativa con respecto a la orientación plana secuencial es la necesidad de crear también la separación MD de los clips al mismo tiempo. Las máquinas más sofisticadas emplean servomotores individuales para cada clip. Éstos pueden controlarse por ordenador para crear perfiles precisos de orientación MD mientras se produce la separación CD de las pistas de clips.
Los proveedores de este tipo de máquinas afirman que la orientación plana simultánea es capaz de crear un rendimiento mecánico superior y más equilibrado que el que puede conseguirse con la orientación secuencial y también ofrece la posibilidad de alcanzar niveles de orientación más elevados. También se afirma que estas unidades permiten orientar películas multicapa complejas, incluidas las que incorporan alcohol vinílico de etileno, que son difíciles o imposibles de producir en procesos de orientación secuencial debido a los desajustes de las temperaturas de orientación y cristalización.
Aplicaciones: La mayor complejidad mecánica de estas líneas ha limitado su adopción, pero a medida que las ventajas de las propiedades se validen en el mercado y se introduzcan películas únicas, deberíamos esperar ver más de estas líneas instaladas.
Orientación biaxial simultánea de la película tubular
La orientación simultánea de la película tubular, comúnmente conocida como proceso de "doble burbuja", ofrece una escala de operación menor y más flexibilidad para cambiar los ratios de orientación que las líneas de bastidores de centrifugado a muy gran escala que acabamos de comentar. La principal ventaja del proceso de doble burbuja -la menor inversión de capital- se ve contrarrestada por la menor uniformidad del producto y los problemas de control del proceso, así como por la baja producción por línea. Parte del BOPP se produce en líneas de doble burbuja, y las películas de nailon/poliamida con orientación biaxial (BON o BOPA) se producen utilizando líneas de doble burbuja y líneas planas de orientación biaxial.
El proceso: La orientación biaxial simultánea es inherente al proceso de orientación tubular, o de doble burbuja. Como su nombre indica, la primera mitad de la línea de producción se parece mucho a una línea estándar de película soplada, pero en lugar de cortar los bordes y separar los dos lados del tubo colapsado, ese tubo se recalienta cuidadosamente y se vuelve a inflar con alta presión de aire, expandiendo el diámetro al tiempo que es arrastrado por una boquilla de colapso que funciona a una velocidad lineal superior a la de la boquilla que sella el principio de la segunda burbuja. A continuación, la película se enrolla de la forma habitual. Por lo general, en este proceso se realiza menos recocido que en el proceso de orientación plana, con lo que se obtienen películas con menor estabilidad térmica y mayor retracción residual.
Aplicaciones: Los Películas contraíbles para salchichas aprovechan esta retracción en forma de coextrusiones de BOPA con EVOH procesado mediante el proceso de doble burbuja como ejemplo de propiedades únicas de este enfoque. El BOPA es superior al BOPET y al BOPP en cuanto a barrera al oxígeno y tiene una resistencia a la perforación mucho mayor; estas propiedades pueden justificar a menudo su mayor coste en comparación con los otros films para aplicaciones exigentes.
Orientación monoaxial
La creación deliberada de propiedades desequilibradas en la MD y la CD puede proporcionar valiosas y exclusivas ventajas de rendimiento adaptadas a aplicaciones específicas. La orientación en fase sólida realizada únicamente en la MD se denomina MDO y en la CD, comúnmente denominada TDO.
Las películas retráctiles para etiquetas se crean mediante procesos MDO y TDO, dependiendo de la configuración de la película en relación con la dirección deseada de contracción en la funda formada. Los manguitos termorretráctiles TDO se crean normalmente utilizando un bastidor y una sección de horno como los utilizados para el paso de orientación TD de la orientación biaxial de películas planas. Para estas películas, se desea una contracción sustancial a temperaturas relativamente bajas, y un recocido mínimo (relajación del esfuerzo bajo tensión) después de aplicar la orientación.
En coextrusiones independientes y películas de laminación, el uso de películas de polietileno orientadas a la dirección tras la extrusión en máquina está aumentando, ya que el aumento de la rigidez de la MD, las propiedades ópticas y la barrera, así como la resistencia al desgarro de la TD, ofrecen oportunidades de Mallasucción y un mejor aspecto.
El proceso: Los módulos adicionales de fácil instalación en las líneas de film soplado permiten una modesta MDO de los films para crear una rigidez adicional en la MD de los films tratados de esta manera, así como mejoras en las propiedades de barrera de los films. La tecnología de proceso para la MDO es similar a la del paso de orientación MD en la orientación biaxial; la película postemplada se acondiciona a temperatura y se estira entre un par de rodillos de velocidad diferencial muy próximos para minimizar el espacio sin soporte donde se produce la orientación.
Aplicaciones: En el caso de las camisas de cereales, esto ha permitido bajar...
El uso de copolímeros más resistentes en mezclas o capas coextruidas de película puede aliviar en cierta medida la tendencia a la "rotura", pero debe equilibrarse con la consecución de la resistencia y las propiedades de barrera deseadas. El uso de copolímeros más resistentes en mezclas o capas de película coextruidas puede aliviar en cierta medida la tendencia a la "rotura", pero debe equilibrarse con la consecución de las propiedades de resistencia y barrera deseadas.
Resumen orientativo de la película
La mejora de las propiedades mecánicas, ópticas y de barrera de las películas orientadas las convierte en opciones convincentes para las estructuras de envasado flexible. De los films orientados biaxialmente, el BOPET ofrece prestaciones de bajo espesor, alta rigidez, buena resistencia al calor y un equilibrio razonable de barrera al oxígeno y al vapor de humedad.
El BOPP ofrece una barrera superior al vapor de humedad y la menor densidad del triunvirato BOPET, BOPP y BON. El BOPA ofrece la mejor barrera al oxígeno y una dureza y resistencia a la perforación excepcionales. Las versiones estándar de las tres películas, que tienden a ofrecer un buen equilibrio en propiedades mecánicas entre MD y CD, son ampliamente adquiridas y especificadas por su contribución única a los envases.
La orientación unidireccional, o monodireccional, produce películas con propiedades direccionales más especializadas y desequilibradas, y debe considerarse cuidadosamente para aprovechar estos atributos únicos. Los procesos de orientación son una parte importante del arsenal de procesamiento de polímeros para convertir gránulos de resina plástica en valiosas películas de envasado.
