3.2.3 Películas orientadas biaxialmente

En el sector del envasado, la película de polipropileno orientada biaxialmente (BOPP) es el material más utilizado; en realidad, el BOPP constituye dos tercios de todas las películas orientadas biaxialmente. En un laminado, proporcionan imprimibilidad, aspecto transparente o mate, o propiedades de deslizamiento. La película proporciona una superficie adecuada para recibir revestimientos orgánicos o inorgánicos con propiedades de barrera contra el gas y la humedad. Las películas también proporcionan una capa termosellable para la formación y el sellado de bolsas, o una capa adecuada para recibir un adhesivo, ya sea por recubrimiento o por laminación. Sin embargo, el BOPP es un material no degradable y, como ocurre con otros materiales de envasado derivados de recursos de combustibles fósiles, existe una tendencia a sustituirlos por materiales de envasado derivados de recursos renovables debido a la preocupación por la eliminación de estos materiales voluminosos, la generación de gases de efecto invernadero y el agotamiento de los recursos de combustibles fósiles.

El BOPLA es uno de los polímeros biodegradables, que son adecuados para fabricar películas orientadas biaxialmente. Las películas de BOPLA se utilizan ampliamente en aplicaciones de embalaje flexible, como alternativa al BOPP. Por lo general, las películas de BOPLA son transparentes, con una gran claridad y alto brillo. En algunas aplicaciones de envasado, esto es deseable para imprimir gráficos con gran atractivo visual y para proporcionar una alta resolución de las imágenes deseadas. El PLA, al ser un polímero polar, tiene naturalmente una alta energía superficial que ayuda a permitir una buena humectabilidad de los tipos de tintas de impresión y colores utilizados en los envases. Además, las películas BOPLA multicapa pueden formarse mediante la coextrusión de varias corrientes de fusión de polímeros basados en PLA. Un ejemplo podría ser una estructura de película coextruida de dos capas en la que una capa base o núcleo que incluya un PLA cristalino y una capa “piel” más fina que incluya PLA amorfo se coextruye sobre un lado de la capa núcleo y luego se orienta biaxialmente en una película. La capa de PLA amorfo se utiliza a menudo para proporcionar capacidad de sellado térmico a la película, ya que es menos cristalina y generalmente tiene una Tm más baja que la capa central de mayor cristalinidad (2010, WO2010148105 A1, TORAY PLASTICS AMERICA INC.).

Para que un polímero de base biológica de este tipo sea apto para muchas aplicaciones de envasado de alimentos de aperitivos, es deseable que la película de polímero de base biológica cumpla con el mayor número posible de atributos por los que el BOPP es bien conocido, como la capacidad de sellado térmico, la imprimibilidad, el coeficiente de fricción (COF) controlado, la metalizabilidad, la barrera al gas, etc. Dado que la película de BOPLA tiende a tener peores propiedades de contracción dimensional térmica en las orientaciones de la máquina y de la dirección transversal que la película de BOPP, un laminado de BOPLA puede no funcionar tan bien en una máquina de envasado optimizada para laminados de BOPP. Se ha observado que la fabricación de bolsas en una máquina de envasado diseñada para laminados de BOPP tiene ciertas expectativas para los puntos de ajuste de sellado térmico y las velocidades de fabricación de bolsas. También se ha observado que la sustitución de una laminación totalmente de BOPP por una laminación totalmente de BOPLA puede, en algunos casos, dar lugar a la distorsión de la bolsa alrededor de las zonas de sellado térmico, es decir, los sellos finales de la bolsa y el sello posterior de la bolsa. Aunque el PLA amorfo típico utilizado como capa de termosellado en las láminas de BOPLA suele tener una Tm y una temperatura de inicio de sellado más bajas que las resinas de termosellado convencionales a base de propileno (por ejemplo, copolímeros de propileno, etileno y/o butileno), en una máquina de envasado típica diseñada para las laminaciones de BOPP, las barras de sellado calentadas suelen estar demasiado calientes para las laminaciones de BOPLA, lo que provoca una distorsión en las zonas selladas. Esto es estéticamente inaceptable para muchas empresas de envasado de alimentos. Las soluciones para evitar el problema de la distorsión en las laminaciones de BOPLA consisten en reducir el punto de ajuste de la temperatura de la barra de sellado térmico o reducir la velocidad de fabricación de bolsas de la máquina de envasado. Sin embargo, se ha descubierto que el control de la temperatura y la consistencia de las barras de sellado térmico son muy variables e insuficientes para controlar de forma fiable los problemas de distorsión, especialmente en un gran número de máquinas de envasado que pueden incluir diferentes modelos y diseños; y la reducción de la velocidad de fabricación de bolsas es generalmente inaceptable debido a los problemas de coste unitario del producto embolsado. Una solución podría ser mejorar la estabilidad térmica de las películas de BOPLA; otra solución podría ser mejorar el rango de sellado de las películas de BOPLA reduciendo la temperatura de iniciación del sellado de la capa de sellado de PLA amorfo de manera que se puedan mantener altas velocidades de fabricación de bolsas con temperaturas de consigna más bajas en las barras de sellado (2010, WO2010148105 A1, TORAY PLASTICS AMERICA INC.).

JPH0623836 A (1994, SHIMADZU CORP.) divulga la producción de películas orientadas hechas de PLA. El proceso parte de una masa fundida de PLA, que se extruye y se enfría rápidamente. Esta prepelícula puede someterse posteriormente a un estiramiento uniaxial o someterse a un estiramiento biaxial secuencial o simultáneo; opcionalmente, el estiramiento va seguido de un endurecimiento por calor. La temperatura de estiramiento está entre la Tg y la temperatura de cristalización del PLA. El estiramiento da como resultado un aumento de la resistencia y un mayor módulo de Young en la película final.

WO0130889 A1 (2001, MITSUBISHI PLASTICS INC.) divulga una película de BOPLA de una sola capa que es termosellable utilizando un PLA de un determinado módulo elástico de almacenamiento a 120 °C de 100-230 MPa. Sin embargo, el uso de una película termosellable de una sola capa puede dar lugar a otros problemas en cuanto a la manipulación de la película, el procesamiento y la adhesión a las piezas del equipo (2010, WO2010148105 A1, TORAY PLASTICS AMERICA INC.).

WO02087851 A1 (2002, TRESPAPHAN GMBH) divulga un envase termoformado biodegradable hecho de una película de BOPLA. La película está compuesta por una capa base de PLA con un componente minoritario de un polímero termoplástico como polipropileno, polietileno, PET o poli(tereftalato de butileno) (PBT), típicamente en el rango de 0,2-1 wt% de la capa base. Dicha formulación es especialmente adecuada para el termoformado mediante embutición neumática u otro tipo de conformación mecánica. A partir de la película de BOPLA se produce un blíster. Sin embargo, la invención no es adecuada para altas tasas de orientación transversal (TDX) superiores a seis TDX. Tales poliolefinas tienen típicamente una Tm más alta que el PLA amorfo, y además, están basadas en combustibles fósiles y no son biodegradables (2010, WO2010148105 A1, TORAY PLASTICS AMERICA INC.).

WO0234818 A1 (2002, MITSUBISHI PLASTICS IND) divulga una película de BOPLA que comprende partículas inorgánicas que tienen un tamaño medio de partícula de 0,1-5 μm con una rugosidad superficial media (Ra) de 0,01 < Ra ≤ 0,08. Se afirma que la película de BOPLA tiene propiedades de deslizamiento satisfactorias mejores que las de las películas de BOPLA lisas, que se inhibe la formación de meandros o pliegues, que conserva la rigidez, la resistencia y la baja contracción por calor y que, opcionalmente, tiene transparencia.

WO2005007403 A1 (2005, MITSUBISHI PLASTICS INC.) divulga una película de BOPLA multicapa compuesta por dos capas de mezclas variables de PLA cristalino y amorfo, en las que una capa tiene el PLA amorfo como componente mayoritario y la segunda capa tiene el PLA amorfo como componente minoritario. La capa termosellable sería presumiblemente la capa que contiene una mayoría de PLA amorfo. Se esperaría que la temperatura de inicio del sellado térmico de una capa mezclada de PLA amorfo y PLA cristalino fuera peor que la de una capa de PLA totalmente amorfo.

CA2472420 A1 (2005, BIAX INTERNATIONAL INC.) divulga una película de BOPLA coextruida multicapa, que utiliza un PLA amorfo que es sellable por calor. La película de BOPLA comprende una capa central de copolímero de PLA y al menos una capa superficial adicional de igual o menor Tm que la del núcleo. A al menos una de las capas de piel más externas se le añade una partícula esférica producida a partir de polímero reticulado, preferentemente seleccionada entre polimetilsilsesquioxano y resina acrílica, más preferentemente polimetilsesquioxano con un tamaño de partícula de 2-6 μm, en una cantidad de 0,05-0,6 wt% de la capa de piel. Se afirma que la película de BOPLA tiene un manejo y un procesamiento de la banda mejorados, a la vez que añade el beneficio adicional de la reducción del COF, la reducción del bloqueo, la adición de la capacidad de sellado térmico, la mejora de la impresión, la mejora de la adhesión de las capas metalizadas, una reducción sorprendente de la formación de estática y la reducción de la captación de polvo por las películas.

US2012333047 A (2009, TORAY PLASTICS AMERICA INC.) divulga una película laminada de BOPLA que incluye una primera capa amorfa de PLA sellable por calor y una segunda capa central que incluye una mezcla de PLA cristalino y un 2-10 % en peso de la capa central de un copolímero de etileno-acrilato. La película laminada presenta la propiedad de orientarse transversalmente en más de 6 veces su anchura original, típicamente de 8 a 10 veces su anchura original, con una excelente operatividad y una neblina relativamente baja. La película laminada puede tener además capas adicionales, tales como una tercera capa a base de PLA dispuesta en el lado de la capa central opuesta a la capa sellable al calor, una capa metálica, o combinaciones de las mismas.

WO2010148105 A1 (2010, TORAY PLASTICS AMERICA INC.) divulga una película BOPLA que comprende una capa central que incluye PLA, y una capa sellable al calor que incluye PLA amorfo y un modificador que comprende PCL o PBAT. El uso de aditivos poliméricos como componente minoritario en la formulación de la película permite que la película de BOPLA sea termosellable a temperaturas de sellado más bajas para aplicaciones de envasado, proporciona una baja turbidez y una buena claridad óptica, y mantiene la biodegradabilidad.