Los envases de alimentos y bienes de consumo están experimentando importantes mejoras tecnológicas. Por un lado, el mercado exige una mayor vida útil de los alimentos y una menor dependencia de conservantes; por otro, el desarrollo sostenible y el cumplimiento normativo impulsan la transformación de los materiales de envasado hacia la reciclabilidad y la biodegradabilidad. En este contexto, la demanda de propiedades de barrera en los envases de papel y cartón ha aumentado significativamente, especialmente en lo que respecta a las propiedades de barrera al oxígeno, las grasas y los aceites minerales.
Las películas plásticas tradicionales (como el PE y el PP) tienen un rendimiento limitado como barrera al oxígeno, mientras que los materiales compuestos multicapa, si bien ofrecen un rendimiento excelente, dificultan el reciclaje y el cumplimiento normativo. Por el contrario, los recubrimientos de barrera a base de agua pueden mejorar significativamente la funcionalidad del material sin alterar significativamente la estructura del sustrato de papel, ofreciendo un rendimiento para envases de papel cercano al de los materiales de alta barrera, manteniendo al mismo tiempo una buena reciclabilidad.
Entre los numerosos materiales de barrera a base de agua, los recubrimientos de sistema de alcohol polivinílico (PVOH) se han convertido en una solución importante para la tecnología actual de barrera de envases de papel debido a sus excelentes propiedades de barrera al oxígeno y a la grasa, y a su amplia gama de aplicaciones industriales. El KURARAY POVAL (POVAL 6-98), las series de productos ELVANOL y EXCEVAL son sistemas de materiales representativos basados en PVOH.
1. Mecanismo de barrera del PVOH y ventajas de rendimiento en envases de papel
El alcohol polivinílico es un polímero cristalino lineal, no iónico y soluble en agua, cuyas cadenas moleculares pueden formar numerosos enlaces de hidrógeno. Esta disposición molecular altamente ordenada dificulta la difusión de las moléculas de oxígeno, lo que explica su excelente capacidad de barrera al oxígeno. En condiciones adecuadas de recubrimiento y secado, el recubrimiento de PVOH puede formar una película densa y continua, lo que reduce significativamente la tasa de transmisión de oxígeno (OTR) del sustrato de papel.
Además, la naturaleza hidrófila del PVOH lo hace igualmente excelente para bloquear la grasa y el aceite mineral, lo que es particularmente crucial para el envasado de pan, café, productos horneados, etc. Al recubrir papel común a base de almidón con EXCEVAL HR-3010, con un peso de recubrimiento de solo 7 g/m², la OTR (tasa de transmisión de oxígeno) se puede reducir de >2000 mL/m²/d a <1 mL/m²/d (23℃, 50% HR), lo que demuestra una eficiencia de barrera extremadamente alta.
♠ En comparación con otros materiales de barrera comunes, el PVOH es un material líder en términos de rendimiento de barrera de oxígeno:
Polietileno, polipropileno: barrera débil
PET, PA6: Barrera media
PVDC: Alta barrera pero con preocupaciones ambientales
EVOH / PVOH: Rendimiento de barrera de oxígeno extremadamente alto
Al mismo tiempo, el PVOH ha sido certificado por BfR y FDA para las regulaciones de contacto con alimentos, lo que lo hace seguro para su uso en sistemas de envasado de alimentos, lo que es un requisito previo importante para su uso generalizado en el campo del recubrimiento de envases.
2. Sistema de recubrimiento de barrera de PVOH y parámetros de rendimiento típicos
Ofrecemos una variedad de modelos de productos PVOH adecuados para recubrimientos de barrera en envases de papel. Los diferentes modelos varían en viscosidad, concentración de barrera e idoneidad para la aplicación, lo que permite una selección según las necesidades reales. A continuación, se presenta una tabla comparativa de rendimiento:
Desde una perspectiva de aplicación, los modelos de baja viscosidad (como EXCEVAL AQ-4104) son más adecuados para sistemas de recubrimiento de alta velocidad o de bajo peso de recubrimiento, mientras que los modelos de alta viscosidad (como ELVANOL 71-30) son beneficiosos para formar capas de barrera más gruesas y densas. Estos productos son compatibles con diversos procesos de recubrimiento comunes, como el recubrimiento por cuchilla, el recubrimiento por huecograbado o el recubrimiento por cortina, y presentan una buena compatibilidad con los procesos.
En resumen, los recubrimientos de barrera a base de agua basados en PVOH proporcionan una solución bien equilibrada para los envases de papel en términos de rendimiento, sostenibilidad y cumplimiento normativo, especialmente adecuados para escenarios de envasado de alimentos sensibles al oxígeno y la grasa.
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