3.2.3 Filmes Biaxialmente Orientados

No sector da embalagem, o filme de polipropileno biaxialmente orientado (BOPP) é o material mais utilizado; de facto o BOPP constitui dois terços de todos os filmes biaxialmente orientados. Em uma laminação, eles fornecem a capacidade de impressão, aparência transparente ou fosca, ou propriedades de deslizamento. A película fornece uma superfície adequada para receber revestimentos orgânicos ou inorgânicos para propriedades de barreira de gás e umidade. As películas também fornecem uma camada selável por calor para a formação e selagem de sacos, ou uma camada que é adequada para receber um adesivo por revestimento ou por laminação. Entretanto, o BOPP é um material não degradável, e como é o caso de outros materiais de embalagem derivados de recursos de combustíveis fósseis, há uma tendência para substituí-los por materiais de embalagem derivados de recursos renováveis devido à preocupação com a disposição desses materiais volumosos, geração de gases de efeito estufa, e esgotamento dos recursos de combustíveis fósseis.

PLA é um dos polímeros biodegradáveis, que são adequados para fazer filmes biaxialmente orientados. Os filmes BOPLA são amplamente utilizados em aplicações de embalagens flexíveis, como alternativa ao BOPP. Normalmente, os filmes de BOPLA são transparentes com alta claridade e alto brilho. Em algumas aplicações de embalagem, isso é desejável para imprimir gráficos com alto apelo visual e para fornecer alta resolução das imagens desejadas. O PLA, sendo um polímero polar, tem naturalmente uma alta energia superficial que ajuda a permitir uma boa molhabilidade dos tipos de tintas de impressão e cores usadas nas embalagens. Além disso, os filmes BOPLA multicamadas podem ser formados através da coextrusão de vários fluxos de fusão de polímeros à base de PLA. Um exemplo pode ser uma estrutura de filme coextrudado de duas camadas em que uma camada base ou núcleo incluindo um PLA cristalino e uma camada “pele” mais fina incluindo PLA amorfo é coextrudada em um lado da camada núcleo e depois biaxialmente orientada em um filme. A camada amorfa de PLA é frequentemente utilizada para proporcionar uma selagem térmica à película, uma vez que é menos cristalina e geralmente tem um Tm inferior à camada do núcleo de maior cristalinidade (2010, WO2010148105 A1, TORAY PLASTICS AMERICA INC.).

Para que um polímero de base biológica possa ser utilizado em muitas aplicações de embalagens de snacks, é desejável que a película de polímero de base biológica corresponda ao maior número possível de atributos pelos quais o BOPP é bem conhecido, tais como a impermeabilidade térmica, a capacidade de impressão, o coeficiente de atrito controlado (COF), a metalizabilidade, a barreira de gás, etc. Uma vez que a película BOPLA tende a ter propriedades de contração dimensional térmica mais pobres na máquina e orientações de direção transversal do que a película BOPP, uma laminação BOPLA pode não funcionar tão bem em uma máquina de embalagem otimizada para laminações BOPP. Foi observado que a fabricação de sacos em uma máquina de embalagem projetada para laminações BOPP tem certas expectativas de set-points de selagem térmica e velocidades de fabricação de sacos. Também foi descoberto que a substituição de uma laminação all-BOPP por uma laminação all-BOPLA pode, em alguns casos, resultar na distorção do saco em torno das áreas seladas por calor, nomeadamente os selos finais do saco e o selo traseiro do saco. Embora o típico PLA amorfo usado como camada de selagem térmica nas películas de BOPLA geralmente tenha uma temperatura de início de selagem em Tm mais baixa do que as resinas de selagem térmica convencionais à base de propileno (por exemplo, copolímeros de propileno, etileno e/ou butileno), em uma máquina de embalagem típica projetada para laminações BOPP, as barras de selagem aquecidas são geralmente muito quentes para laminações BOPLA causando distorção nas áreas seladas. Isto é esteticamente inaceitável para muitas empresas de embalagem de alimentos. As soluções para contornar o problema de distorção com as laminações BOPLA envolvem a redução do ponto de ajuste de temperatura da barra de selagem térmica ou a redução da velocidade de fabricação de sacos da máquina de embalagem. No entanto, verificou-se que o controle de temperatura e a consistência das barras de selagem térmica são altamente variáveis e insuficientes para controlar de forma confiável os problemas de distorção, especialmente em um grande número de máquinas de embalagem que podem incluir diferentes modelos e designs; e a redução da velocidade de fabricação de sacos é geralmente inaceitável devido a problemas de custo unitário do produto ensacado. Uma solução poderia ser melhorar a estabilidade térmica dos filmes BOPLA; outra solução poderia ser melhorar a faixa de selagem dos filmes BOPLA baixando a temperatura de início de selagem da camada amorfa de selante PLA, de modo que as altas velocidades de fabricação de sacos possam ser mantidas com temperaturas de set point mais baixas nas barras de selagem (2010, WO2010148105 A1, TORAY PLASTICS AMERICA INC.).

JPH0623836 A (1994, SHIMADZU CORP.) revela a produção de filmes orientados feitos de PLA. O processo começa a partir de uma fusão PLA, que é extrudada e rapidamente resfriada. Este pré-filme pode posteriormente ser submetido a um alongamento uniaxial ou submetido a um alongamento biaxial sequencial ou simultâneo; opcionalmente, o alongamento é seguido de uma regulação de calor. A temperatura de estiramento é entre o Tg e a temperatura de cristalização do PLA. O alongamento resulta num aumento da resistência e num módulo Young mais elevado na película final.

WO0130889 A1 (2001, MITSUBISHI PLASTICS INC.) revela uma película BOPLA de camada única que é selável por calor usando um PLA de um determinado módulo elástico de armazenamento a 120 °C de 100-230 MPa. Entretanto, o uso de uma película selável a quente de camada única pode dar origem a outros problemas em termos de manuseio, processamento e aderência a peças de equipamentos (2010, WO2010148105 A1, TORAY PLASTICS AMERICA INC.).

WO02087851 A1 (2002, TRESPAPHAN GMBH) revela uma embalagem termoformada biodegradável feita de uma película BOPLA. O filme é composto de uma camada base de PLA com um componente minoritário de um polímero termoplástico, como polipropileno, polietileno, PET ou poli(tereftalato de butileno) (PBT), normalmente na faixa de 0,2-1 wt% da camada base. Tal formulação é particularmente adequada para termoformagem por meio de desenho pneumático ou outra forma mecânica. Uma embalagem blister é produzida a partir da película BOPLA. Contudo, a invenção não é adequada para altas taxas de orientação transversal (TDX) superiores a seis TDX. Tais poliolefinas têm tipicamente um Tm superior ao PLA amorfo e, além disso, são à base de combustíveis fósseis e não biodegradáveis (2010, WO2010148105 A1, TORAY PLASTICS AMERICA INC.).

WO0234818 A1 (2002, MITSUBISHI PLASTICS IND) revela um filme BOPLA composto por partículas inorgânicas com tamanho médio de partícula de 0,1-5 μm com rugosidade média de superfície (Ra) de 0,01 < Ra ≤ 0,08. O filme de BOPLA é alegado ter propriedades de deslizamento satisfatórias melhores do que as dos filmes de BOPLA simples, ser inibido de meandros ou vincos, reter rigidez, resistência e baixa contração térmica e, opcionalmente, ter transparência.

WO2005007403 A1 (2005, MITSUBISHI PLASTICS INC.) revela um filme BOPLA multicamadas composto por duas camadas de misturas variáveis de PLA cristalino e amorfo, em que uma camada tem o PLA amorfo como componente majoritário e a segunda camada tem o PLA amorfo como componente minoritário. A camada selável por calor seria presumivelmente a camada que contém a maioria do PLA amorfo. Seria de se esperar que a temperatura de iniciação da selagem térmica de uma camada mista de PLA amorfo e PLA cristalino fosse pior que a de uma camada totalmente amorfa de PLA.

CA2472420 A1 (2005, BIAX INTERNATIONAL INC.) revela uma película BOPLA coextrudida de várias camadas, que usa um PLA amorfo que é selável por calor. A película BOPLA compreende uma camada do núcleo de copolímero PLA e pelo menos uma camada adicional de pele do mesmo Tm ou Tm inferior da camada do núcleo. A pelo menos uma das camadas mais externas da pele é adicionada uma partícula esférica produzida a partir de polímero reticulado, de preferência selecionado a partir de polimetilsilsesquioxano e resina acrílica, de preferência polimetilsilsesquioxano com um tamanho de partícula de 2-6 μm, em uma quantidade de 0,05-0,6 wt% da camada da pele. O filme BOPLA é afirmado como tendo melhorado o manuseio e o processamento da trama, enquanto adiciona o benefício adicional de redução do COF, redução do bloqueio, a adição de selabilidade por calor, melhor impressão, melhor adesão das camadas metalizadas, uma redução surpreendente na formação estática, e redução na captação de poeira pelos filmes.

US2012333047 A (2009, TORAY PLASTICS AMERICA INC.) revela um filme laminado BOPLA incluindo uma primeira camada amorfa selável por calor PLA e uma segunda camada do núcleo incluindo uma mistura de PLA cristalino e 2-10 wt% da camada do núcleo de um copolímero etileno-acrilato. A película laminada exibe a propriedade de ser orientada transversalmente em mais de 6 vezes a sua largura original, tipicamente 8-10 vezes a sua largura original com excelente operabilidade e uma névoa relativamente baixa. A película laminada pode ainda ter camadas adicionais como uma terceira camada à base de PLA disposta na lateral da camada do núcleo oposta à camada selável a quente, uma camada metálica, ou combinações das mesmas.

WO2010148105 A1 (2010, TORAY PLASTICS AMERICA INC.) revela uma película BOPLA compreendendo uma camada do núcleo incluindo PLA, e uma camada selável a quente incluindo PLA amorfo e um modificador compreendendo PCL ou PBAT. O uso de aditivos poliméricos como componente minoritário na formulação do filme permite que o filme BOPLA se torne selável por calor a temperaturas de selagem mais baixas para aplicações em embalagens, proporciona baixa neblina e boa clareza óptica e mantém a biodegradabilidade.