GENERALIDADES DE LOS MATERIALES FLEXIBLES ANTECEDENTES La primera aplicacin de un material flexible, en la industria del empaque nace con la invencin del papel, aplicndose a la envoltura de diversos productos. El primer avance tecnolgico lo da Gutemberg en Alemania con la invencin de la imprenta tipogrfica, y las primeras aplicaciones al campo de las etiquetas y rtulos para envases y paquetes.

A comienzos de siglo otro gran avance se logra con el desarrollo de las pelculas de Celofn, el cual se utiliz a gran escala para el empaque de todo tipo de productos, incluyendo los alimenticios como pastas, dulces, etc. Este material, se us solo sin combinar, por varios aos hasta cuando nacieron empresas convertidoras que a partir de otras pelculas a granel en bobinas, comenzaron a aplicarlo sobre otros sustratos para combinar las diferentes aplicaciones y propiedades de dos o ms materiales en uno solo. Naci entonces una creciente industria con una tecnologa tambin en desarrollo permanente.

Despus de la primera guerra mundial, en el ao 1924, Dupont inventa y desarrolla el celofn como material de empacado en New Cork, Estados Unidos Para el ao 1926, Laura Scudder de Montgomery, CA. Inventa la bolsa para papas fritas que inicia la era de los empaques flexibles aplicados a envasado automtico.

Posteriormente, en los aos 60's nacen en Amrica Latina algunas empresas de materias primas para la industria de empaques flexibles, como ALUMINIO REYNOLDS DE COLOMBIA (1960) de Barranquilla fabricante de Aluminio en hoja (foil) de diferentes espesores y tambin en otras formas como perfiles, etc. En 1962 comienza a funcionar la planta de PROPAL en Cali Colombia, produciendo varios tipos de papel para envoltura, empaques y tambin para papelera en general. Posteriormente, en los aos 70's, se inici la produccin de Propalaste con lo cual se abri un amplio campo en la elaboracin de empaques flexibles de alta calidad. En la compaa CELANESE de Barranquilla (hoy QUINTEX) se inici la produccin del Celofn que al principio era solamente del tipo no recubierto (o PT) y otro con recubrimiento de laca nitrocelulsica (MSAT). Posteriormente, introdujeron el tipo de Celofn recubierto con PVDC (Sarn) marca de Dow Chemical), el cual tuvo un gran xito por sus mejores propiedades de

barrera. En la dcada de los 50s se desarrolla la industria petroqumica en el mundo entero y la compaa ICI de Inglaterra desarrolla el Polietileno que luego comienzan a fabricar diversas empresas latinas como es el caso de la Empresa de Petrleos Colombiana (ECOPETROL) 1979 que inici la produccin de polietileno de baja densidad con asesora tcnica de la DOW QUIMICA, en su planta POLICOLSA de Barrancabermeja. Inicialmente se producan all varios grados diferentes de polietileno de baja densidad a saber: para soplado de pelcula, inyeccin, laminacin por extrusin, etc. Hoy en da, se pueden obtener diversos grados y calidades de polietileno con diversas tecnologas para la industria de inyeccin y el soplado y aplicaciones de conversin en el campo de los empaques flexibles.

Hace ms de 35 aos se introdujo el uso de PVC rgido para empaques como reemplazo del Celofn, En los ltimos aos, se ha utilizado esta resina de PVC para fabricar pelcula extensible para empaque de carnes, frutas y otros alimentos, as como pelcula tipo stretch para embalaje de estibas, o paletizado.

Adems se han venido produciendo diversos tipos de empaques flexibles tanto impresos como sin impresin y en diversas presentaciones como rollos, bolsas, hojas, etiquetas, etc. Es preciso indicar aqu que los convertidores latinoamericanos de empaques flexibles, han tenido una evolucin sorprendente en cuanto a maquinaria, procesos de impresin y conversin con utilizacin de materias primas tanto extranjeras como nacionales que, sin lugar a dudas, colocan a algunos pases como Colombia, Argentina, Brasil y Venezuela como lderes no solo en Latinoamrica sino a nivel mundial en el campo de los empaques flexibles.

En cuanto a las mquinas empacadoras que existan anteriormente podemos citar las que trabajaban a partir de bolsas preformadas. Dentro de este tipo de mquinas estaban por ejemplo las de empaque al vaco, en las cuales se empacaban carnes fras en forma manual para luego introducirse a la cmara de vaco de la mquina y posterior sellado al calor en ella. Hoy por hoy, an existen varias de estas mquinas pero las principales empresas productoras de carnes fras utilizan sistema automtico a partir de dos rollos, uno de los cuales es un laminado (o tambin coextrudo) termoformable Y el otro, la parte superior, es otro laminado generalmente impreso y termosellable al primero. En este tema de las carnes fras, vale la pena recordar que en los primeros albores del empaque al vaco, ste se haca utilizando bolsas de polietileno de 4 a 5 milsimas de pulgada (100 a 125 micrones) de espesor. Con este empaque, por ser muy permeable al oxgeno; las carnes fras se daaban en pocos das por perdida del vaco y las devoluciones eran constantes. Luego, el empaque se cambi a un laminado compuesto de Celofn MSAT y Polietileno, el cual mejor bastante la preservacin del producto pero an no era suficiente. Posteriormente, se cambi a otro laminado de Celofn (ya saranizado) con polietileno que ampli ms la conservacin por la mayor barrera al oxgeno del Celofn saranizado. Sin embargo, en nuestro clima tropical, el Celofn pierde su barrera con facilidad pues es gradualmente afectado por condiciones extremas de humedad y temperatura, por ello, se introdujo para este tipo de empaque al vaco, la pelcula de polister biorientado que por ser polmero no la afectan dichas condiciones. Esta puede ser saranizada para una barrera an mayor a la penetracin del oxgeno causante de la rancidez de dichas carnes. Vemos entonces, como el concepto de "barrera" empieza a tener la importancia que merece en los empaques flexibles, primando sobre la mera concepcin cuantitativa del costo unitario del empaque que fue la base inicial de la decisin de compra del mismo.

En pocas palabras podemos agregar que el desarrollo de los empaques flexibles en Latinoamrica, ha venido ligado a la bsqueda de materiales ms econmicos que los tradicionales de hojalata y vidrio por medio de la introduccin a este continente de de mquinas empacadoras ms eficientes y verstiles.

EMPAQUE FLEXIBLE - DEFINICION "Un empaque flexible es un material que por su naturaleza se puede manejar en mquinas de envolturas o de formado, llenado y sellado, y que est constituido por uno o ms de los siguientes materiales bsicos: Papel, foil de aluminio, y un plimero, y que puede presentarse para el usuario del mismo en rollos, bolsas, hojas o etiquetas, ya sea en forma impresa o sin impresin. Esta definicin trata de cubrir todas las posibilidades de un empaque flexible, de lo cual se deduce que hay 2 clases fundamentales, a saber: los empaques flexibles sencillos o sea sin soporte alguno, y los que son la combinacin de dos o ms elementos de los citados en la definicin de arriba, los cuales llevan el nombre de laminados flexibles, para cuya fabricacin se utilizan las materias primas bsicas que a continuacin se describen en forma general:

De este cuadro pasaremos a hablar de cada una de las materias primas en su orden, a saber:

PAPELES Y CARTONES Tanto los diferentes tipos de papel como las cartulinas, provienen de las fibras naturales de celulosa que se encuentran en gran variedad de rboles, en especial pinos. Ahora bien, el proceso de manufactura es muy similar para ellos, as que por ese motivo los clasificamos juntas bajo un mismo ttulo, aunque en forma exacta los cartones no son parte de los empaques flexibles; si se tiene en cuenta su gran rigidez, en especial, para los cartones ms gruesos. Sin embargo, tanto cartulinas como algunos tipos de cartn, han llegado a ser parte de empaques flexibles, como por ejemplo la caja de empaque asptico, compuesta bsicamente de cartn, aluminio y polietileno.

La manufactura de los papeles y cartones es, esencialmente, un proceso de separacin de las fibras de la madera para formar as la llamada pulpa, proceso que puede ser qumico o mecnico. La pulpa as formada se mezcla con productos qumicos, desperdicios de papel y cartones (o papel recuperado), bagazo de caa u otros materiales fibrosos, para formar una suspensin diluida de fibras (99% de agua), que se hace pasar por una banda sin fin, en donde poco a poco va perdiendo humedad, primero por gravedad y luego por secado con vapor de agua en una mquina llamada Fourdrinier.

Luego se procede a darle un acabado superficial cuando se requiere. As se obtienen papeles llamados MG (Machine Glazed), los que reciben un acabado brillante por una cara al terminar su secado en un secador "Yankee". Los papeles MF (Machine Fish), son los que no reciben dicho acabado y as son un poco speros por ambas caras.

Otro tratamiento superficial que se les da a los papeles es el llamado supercalandrado, que da un acabado brillante a ambas caras del papel por medio de paso del mismo a travs de una serie sucesiva de rodillos de acero y rodillones rellenos de pasta y deformables, los cuales producen un acabado superior en brillo al MG. Ahora bien, este acabado superficial se puede realizar a papeles no recubiertos, as como a los recubiertos con arcilla, caolines y otros productos qumicos. En este caso, el acabado es an superior. En nuestro pas tenemos el caso del Propalcote, el cual es un papel (o cartulina) que lleva dichos tratamientos: recubrimiento y supercalandrado por una o ambas caras, y ha reemplazado a papeles y cartulinas que antes se importaban con el nombre de Cromakotes.

PRINCIPALES CLASES DE PAPELES Papel Kraft. Este es un papel cuyo contenido de fibra larga procedente de pinos es muy alto, y que se produce por el mtodo del sulfate. Sus propiedades son las de alta resistencia a la tensin y al desgarre, combinadas con su flexibilidad. La diferencia entre el extensible y el no extensible radica en que en la fabricacin del primero, las hojas se compactan longitudinalmente durante el proceso de secado, con lo cual la resistencia es an mayor que en el no extensible. Ambos se fabrican en el color caf (natural), semi-blanqueados o completamente blanqueados. Su uso principal es para bolsas multipliegos

Sulfito MG y MF. Estos papeles son producidos con muy poco contenido de fibra larga (15 a 20%). Por ello su resistencia mecnica es menor. Sin embargo, en la forma MG - completamente blanqueada, son muy utilizados en empaques flexibles por su imprimabilidad y buena absorcin de ceras y parafinas, en especial para bolsas y envolturas de margarinas.

Papel Pouch. Este es un papel Kraft blanqueado, con refinado de las fibras - muy especial -, altamente plastificado y supercalandrado, el cual tiene gran resistencia mecnica y plegabilidad. Tiene tambin una gran densidad y una superficie muy lisa, lo que lo hace excelente para impresin, pero no es resistente a las grasas como el Glassine, al cual se parece en algunas de sus propiedades. Se usa solo o combinado con otros materiales como polietileno y aluminio, para el empaque de productos alimenticios y farmacuticos. Este tipo de papel no se produce en Colombia pues sus volmenes de consumo no justifican, inversiones para su elaboracin.

Glassine y Grease Proof. Para la produccin de estos papeles, las fibras se refinan en forma tal, que forman una masa gelatinosa con alta hidratacin, lo cual produce un papel de alta resistencia a grasas y aceites. El Glassine es la versin supercalandrada del Grease Proof y se produce en forma opaca, translcida o coloreada. Se utilizan solos o combinados, en un 85 % para empaque de alimentos. Hoy en da existen tambin tcnicas de tratar fibras normales de papel con aditivos fluorados, para volverlas ms resistentes a las grasas y aceites.

Papel Pergamino Vegetal (Parchment). Este se fabrica sumergiendo las hojas de papel sin aprestos en un bao de cido sulfrico concentrado, y luego neutralizndolas, lavndolas y secndolas. El resultado es un papel translcido, estril, dense, sin fibras sueltas, fuerte, an hmedo y de alta resistencia a las grasas. Para hacerlo ms flexible se plastifica con glicerina pura. Este papel es muy utilizado como base para papeles siliconizados y tambin para envoltura de mantequilla, grasa, e igualmente como envoltura interior de cajas que vayan a contener legumbres hmedas. carnes frescas, jamn, tocino, etc. Los anteriores son tres tipos de papeles que no se fabrican en el pas, por las razones explicadas arriba.

Papel Tissue. Se produce en forma similar al papel MG, presionando la hoja hmeda de papel de bajo peso contra un Secador Yankee bien pulido. Este papel se utiliza como envoltura, y se produce en varios grados de acuerdo a su opacidad, transparencia o resistencia mecnica.

Cartn Blanqueado. Se produce a partir de Kraft blanqueado o fibras de pulpa sulfatadas. Se usa para producir cajas plegadizas y ms recientemente empaques para hornear alimentos. Cuando va recubierto con polietileno por ambas caras, pero sin recubrimiento de arcilla, se utiliza para el empaque de productos lquidos como leche y jugos. El llamado Empaque Asptico, (Hot Fill; TetraPAK, Gable top) se fabrica a partir de este cartn, debidamente tratado para resistir condiciones de humedad, el cual se

lamina con foil de aluminio y luego de laminado se recubre por ambas caras con polietileno.

Tambin se usa este cartn laminado con polister para empaque de alimentos que van a ser luego horneados dentro de la misma caja, usando ya sea hornos de microondas, como tambin hornos convencionales.

POLIMEROS Durante los ltimos 50 aos, se ha venido desarrollando la industria petroqumica en Latinoamrica y a nivel Mundial, ofreciendo toda una amplia gama de materias primas para la fabricacin de empaques flexibles. Todos los polmeros se obtienen a partir de procesos de condensacin, adicin, polimerizacin o copolimerizacin. EL POLIETILENO El PE puede transformarse para aplicacin en empaques flexibles, por los procesos de extrusin o coextrusin directa. Es preciso decir que la industria petroqumica de la cual proceden los polmeros es una industria muy promisoria, dado que solamente un 10% de la produccin total de petrleo se dedica a dicha industria, y si el petrleo sigue siendo sustituido por otras fuentes renovables, entonces el potencial de reservas de materia prima para la industria petroqumica, es cada ver mayor, y a precios cuya tendencia es a la baja por el aumento en la oferta del petrleo crudo y del gas natural.

Los polmeros ms importantes utilizados para fabricar laminados flexibles se procesan por el sistema de extrusin (o coextrusin) directa, ya sea para recubrimientos o para laminacin. Estos son los siguientes:

Pelcula de extrabaja densidad. Esta resina se desarroll con el objeto de poder producir pelcula de un espesor de apenas 6 a 8 micrones con una alta sellabilidad al calor

Polietileno de Baja Densidad. El ms utilizado para fabricar laminados flexibles por extrusin (recubrimientos y laminaciones) es el polietileno de baja densidad. Dentro de esta categora hay varias clases, dependiendo del grado de fluidez (MELT-INDEX ndice de fusin), de los aditivos, etc. Los diferentes polietilenos de baja densidad son fabricados a partir de la polimerizacin a altas presiones del gas etileno (50.000 PSI y 300C). En Colombia, la compaa POLICOLSA fabrica polietileno de baja densidad, pero solo en los grados correspondientes para fabricacin de pelcula soplada por extrusin.

Las propiedades del polietileno de baja densidad como materia prima bsica para la fabricacin de laminados flexibles, son: buena sellabilidad al calor, buena barrera a la humedad, y buena adherencia, en especial a papeles. Sin embargo, las mquinas empacadoras modernas exigen cada vez ms que dichas pro piedades sean superiores, y por ello se han desarrollado otros polmeros, de los cuales hablaremos ms adelante.

Entre todas las diferentes pelculas de polietileno, sta es la ms usada por ser la primera en desarrollarse, as como la ms fcil de producir y la ms econmica. Existen varias clases de polietileno de baja densidad para la fabricacin de pelcula, ya sea por soplado a por el sistema "cast" de labio plano. Ellas varan principalmente de acuerdo al llamado ndice de fusin (M.I. o Melt Index), el cual, aparte de medir el grado de fluidez, es una indicacin del peso molecular o sea que a menor M.I. mayor peso molecular; tambin varan de acuerdo a la distribucin de pesos moleculares y a la densidad que por definicin, vara para este grado de polietileno entre 0.910 y 0.925

gr/cm3. Las resinas de polietileno son producidas por sus fabricantes con diferentes aditivos, los cuales se involucran directamente en ellas, como por ejemplo aditivos de deslizamiento, antibloqueo, antioxidantes, inhibidores de luz ultravioleta, etc.

Las propiedades fsicas arriba mencionadas y los aditivos dichos, dan lugar a una amplia gama de posibilidades para el polietileno de baja densidad. Por ejemplo a menor ndice de fusin se tiene una pelcula de mayor resistencia mecnica pero de mayor dificultad de proceso y menor transparencia.

Pelculas de polietileno lineal baja densidad (LLDPE). El polietileno lineal est desplazando poco a poco al polietileno de baja densidad convencional: hasta el punto que en USA. en pocos aos subi su consumo de menos de 100.000 lb al ao a ms de 2 mil millones de lb/ao. Sin embargo, adems de las razones econmicas dichas es preciso decir que sus propiedades mecnicas son superiores al polietileno de baja densidad convencional, por ejemplo: la resistencia a la tensin es de 50 a 75% mayor, lo mismo que la elongacin; la resistencia al impacto y a la perforacin, tambin son mayores. Sin embargo, su extrusin en mquinas convencionales se puede hacer solamente modificando el diseo del tornillo, el molde y el anillo de aire. Debido a que puede fabricarse en espesores muy bajos, se utiliza para bolsas de lavandera, bolsas para supermercados, en reemplazo de copolmeros ms costosos, envolturas de fardos o estibas por el sistema de strech o estiramiento de pelcula, empaque de alimentos y de textiles, pelcula para agricultura, etc. Tambin se utiliza para mezclarla con polietileno baja densidad para mejorar su procesamiento y sus propiedades. Hay un: gran inters en los fabricantes de esta resina para hacerla no solamente mas dura, sino ms transparente.

Pelculas de polietileno de media densidad. Estas pelculas por provenir de una resina de polietileno de mayor cristalinidad presentan una mayor transparencia y brillo, mayor rigidez y mayor sellabilidad que las de baja densidad. Tienen por ello mejor maquinabilidad y se han usado en mucha cantidad en USA. para el empaque de pastelera, dulces, papel higinico y confecciones en mquinas de mucha velocidad.

Pelculas de polietileno de alta densidad. Estas tienen an una mayor rigidez pero no muy buena sellabilidad y como se dijo antes, la pelcula soplada no es transparente y la cast por el contrario si lo es, en especial si se usa agua fra como refrigerante directo. Este grado de polietileno, tiene una muy buena resistencia a las grasas y se usa en laminados flexibles donde el producto empacado se someta a calor.

Existe una pelcula de polietileno de alta densidad biorientada de alta resistencia y rigidez, la cual, laminada a otra pelcula sirve como reemplazo de sacos multipliego hechos con kraft.

La resina de polietileno de alta densidad y alto peso molecular (HMW-HDPE) comercializada para fabricar bolsas para supermercado, es usualmente de solo 14 micrones, y ha llegado a ser un xito por su mayor rendimiento y alta resistencia mecnica, mayor an que el polietileno no lineal. Sin embargo esta pelcula tiene la desventaja de que para su fabricacin se requiere un equipo especial.

Polietileno de media y alta densidad. Se utilizan para extrusin directa sobre papeles o pelculas como celofn, polister, etc. para mejorar caractersticas de resistencia a la abrasin e impermeabilidad al vapor de agua. En el caso del polietileno de alta densidad, se aumenta considerablemente la impermeabilidad al oxgeno y a grasas y aceites con respecto a la ofrecida por el polietileno de baja densidad, la cual es muy baja.

Polietileno lineal. Este es un tipo relativamente nuevo de polietileno de baja densidad, el cual se produce por sistema de polimerizacin cataltica a baja presin (100 a 300PSI y 100C) utilizando etileno, alfaolefinas y catalizadores organometlicos. Los costos de su produccin (al no tener altas presiones) son considerablemente menores que los del polietileno tradicional de baja densidad, y as se est imponiendo en el mercado mundial, dadas sus excelentes propiedades mecnicas y de alta sellabilidad a un amplio rango de temperatura mayor que el polietileno de baja densidad.

Los grados ms populares en la actualidad son para producir. Para recubrimientos con extrusin hay poca disponibilidad de tipos de polietileno lineal, pero sus propiedades mecnicas son superiores - cmo se dijo antes -, por lo tanto es muy probable que en los prximos aos veamos nuevos y ms interesantes grados de polietileno lineal para recubrimientos y laminados por extrusin.

Ionmeros. Son copolmeros generalmente de etileno y radicales de Zinc, Sodio, etc. De ah su carcter inico. Sus propiedades precisamente radican en el hecho de ser inicos y principalmente en presentar una gran afinidad por los metales, una gran resistencia qumica y fsica y una excelente sellabilidad o sea, un amplio rango de temperatura y rpida respuesta al selle al calor. El ms comn de estos inomeros es el Surlyn, de la compaa E.I. Dupont De Nemours, el cual se fabrica en dos versiones bsicas: para recubrimientos y laminados por extrusin y para pelcula

Con la llegada del Surlyn, las mquinas empacadoras de laminados flexibles, rpidas o con presencia de contaminantes en el rea del selle. se han visto tremendamente favorecidas en cuanto a mayor productividad o rendimiento.

Existen varios grados para la fabricacin de estas pelculas, las cuales presentan unas propiedades superiores de sellabilidad y resistencia qumica, que las resinas utilizadas para recubrimientos por extrusin.

Polipropileno. Este polmero proviene del petrleo o del gas natural, de los cuales se puede obtener por cracking y refinacin del propileno y polimerizacin cataltica. Aunque el mayor uso del polipropileno es para la fabricacin de diversas pelculas, el uso para recubrimientos por extrusin se ha extendido en especial para recubrimiento de papel Kraft, el cual se utiliza a su vez como material antiadherente y resistente a la temperatura, para fabricacin de pisos plsticos. Este polmero ha tenido un gran desarrollo en el campo de los empaques flexibles donde sus mayores ventajas se obtienen por el proceso de soplado biorientado o BOPP. Ha sustiudo al celofn en casi todas las aplicaciones de empaques como snacks, cigarrillos, etc.

Polipropileno Homopolmero: Es un material que es muy transparente, brillante y rgido cuando no est orientado (o sea producida por el sistema cast); se utiliza para envolturas para textiles, para productos de papel, galletera, snacks, etc. Cuando est biorentado, su rango de usos aumenta siempre y cuando sea lacado o coextrudo. Sin embargo, estas dos clases de polipropileno son muy diferentes y no pueden intercambiarse para los mismos usos finales.

Copolmero. La pelcula de polipropileno homopolmero, por tener un rango de selle al calor muy estrecho, en ciertos casos no funciona muy bien en mquinas empacadoras.

Todo lo contrario sucede con el polipropileno coplimero el cual tiene una maquinabilidad similar a la del polietileno de baja densidad, sin embargo, es menos rgido y brillante, que el homopolmero. En la actualidad, se combinan los dos por medio de la coextrusin para as tener las propiedades de ambos en una sola pelcula.

BOPP: El polipropileno biorientado en sus diversos espesores y formas (coextrudo, lacado, metalizado) ha tenido un gran xito en los ltimos aos para el empaque de snacks como reemplazo del celofn pues no es susceptible a perder barrera por efecto de la humedad ambiental como le sucede al celofn.

PVDC (SARAN). El Cloruro de Polivinilideno, inventado por Dow Quimica y patentado con el nombre de Sarn. el cual se ha convertido en nombre genrico, aunque hoy por hoy hay otros fabricantes de la resina. Se produce bsicamente en tres formas: emulsin, resina soluble en disolventes y resina en grano para fabricar pelculas. De estas tres grandes formas, hay a su vez varias clases, dependiendo del grado de cristalinidad, plastificacin, proceso, impermeabilidad, etc. Los recubrimientos con Sarn se hacen en maquinas lacadoras que lo aplican en varias formas, segn el tipo de Sarn. Si se trata de una emulsin acuosa, se usa generalmente el sistema de rodillos invertidos. o rodillo tomador, de contacto, con labio soplador. Para la solucin en disolventes se usa normalmente el sistema de rodillos grabados pero con recuperacin de los disolventes usados, por su alto costo.

Este ltimo sistema es el ms utilizado en la manufactura del celofn saranizado. El primer sistema, en cambio, se utiliza primordialmente para recubrir papeles con el fin de darles impermeabilidad a gases y aceites de humedad, as como termosellabilidad.

Dentro de la gama de emulsiones de Sarn, tambin se encuentran adhesivos, los cuales, a parte de servir para pegar los sustratos, les imparten adems una impermeabilidad adicional a los gases y al vapor de agua.

EAA y EMA. El EAA es un copolmero producto de la poliadicin de cido acrlico al etileno y el EMA es igual, pero con cido metacrlico. Estos dos copolmeros compiten con el Surlyn en sus propiedades de alta sellabilidad, resistencia qumica y fsica, procesabilidad, etc.. y se producen tambin a varios grados, dependiendo del contenido de cido, grado de polimerizacin (que da cuenta de la fluidez), etc.

Por lo dicho, sus usos son similares a los del Surlyn.

LAS PELCULAS PLASTICAS Aunque el trmino "pelculas plsticas" podra indicar que son termoplsticas, esto no es necesariamente cierto como veremos luego, se refiere al hecho de que todas ellas provienen de polmeros termoplsticos que se procesan en varias formas para dar lugar a diferentes clases de pelculas.

El soplado de pelcula es el mtodo mas utilizado para la produccin de pelculas. Se puede utilizar tambin la coextrusin para obtener varias capas en una sola pelcula. La mejor calidad se obtiene con sopladoras verticales y giratorias que garantizan un espesos constante en el material.

PRODUCCION Los dos sistemas ms importantes para producir pelculas plsticas son el de extrusin (y coextrusin) y calandrado. El segundo (calandrado) se usa bsicamente para producir pelcula (y lmina) de PVC plastificada. En cuanto a la extrusin podemos decir que es el sistema ms utilizado para producir pelculas plsticas, que cubre a su vez el sistema por soplado el cual utiliza una boquilla o molde circular y el sistema

llamado "cast" el cual utiliza una boquilla o labio plano. O sea que en el primer sistema se produce un tubo de diferentes dimetros segn el tamao de la boquilla y la relacin de soplado utilizada, el cual se puede ofrecer al usuario o al transformador en forma de rollos ya sea tubulares, semitubulares o simplemente en lmina u hoja enrollada. En cambio, en el sistema "cast" al salir la pelcula a travs de un labio plano, ella no sale en forma tubular sino de lmina continua que luego de enfriada se enrolla. En el sistema tubular, el molde generalmente es giratorio para que el calibre de la pelcula sea uniforme a lo ancho del tubo para dar as una buena pelcula. En el sistema "cast" generalmente hay que calibrar muy bien el molde por medio de sistemas de lectura con rayos beta y control automtico de la abertura del molde y de la velocidad, pues de no ser as, no hay forma de repartir el descalibre como en el caso de la extrusin tubular. El sistema de coextrusin consiste esencialmente en dos o ms extrusoras que alimentan un mismo molde especial donde se renen ntimamente las diferentes capas de polmeros, el cual puede ser circular o plano como lo descrito antes para la extrusin simple. As pues, la pelcula resultante de la coextrusin puede ser tubular o en hoja pero de varias capas de polmeros. Por ejemplo: una coextrusin de dos extruders con resinas A y B puede producir una pelcula de dos capas A-B o de tres capas A-B-A, segn el diseo del molde.

Generalmente, es posible unir dos termoplsticos muy dismiles como una poliamida y una poliolefina, por medio de la adicin de un tercer extruder que alimenta un polmero que une los dos polmeros incompatibles. El sistema de coextrusin, por lo tanto, ha sido un xito en los ltimos aos en que se han desarrollado polmeros de una increble barrera a gases (como el EVOH) pero que por s solos tienen problemas de extrusin simple por su higroscopicidad inherente.

IMPRESIN O DECORACION de los empaques flexibles

Estos materiales que usualmente vienen del convertidor en forma de bobinas, se pueden imprimir por:

FLEXOGRAFIA (banda angosta, media, y ancha) ROTOGRABADO (banda angosta, media, y ancha) DIGITAL - INDIGO (banda angosta)

Aplica para empaque flexible y etiquetas en bobina; papeles y polmeros, y tambin foil de aluminio.

Si el material flexible viene en forma de pliegos puede imprimirse por: SERIGRAFIA LITOGRAFIA

Aplica a etiquetas, bolsas, en papeles y polmeros.

En ambos casos cuando se imprime polmeros debe verificarse antes el valor de tensin superficial para el sustrato a imprimir.

La flexografa es actualmente el sistema de impresin de mayor crecimiento en el mundo. Su bajo costo de produccin, tiempos ms cortos de desarrollo y las mejoras sustanciales a la calidad impresa han transformado a esta industria en la mejor opcin para la fabricacin de empaques, cajas y etiquetas. (Fotografa maquina italiana Schiavi Sirio.)

Diversos empaques flexibles

CLASES DE PELCULAS No Orientadas: En los sistemas de extrusin y coextrusin citados antes sin ms detalles, se producen pelculas no orientadas. Esto significa que la pelcula una vez conformada no sufre ninguna clase de tratamiento trmico, o mecnico u otro que altere el orden molecular conque sali la pelcula del respectivo molde. As pues, las pelculas no orientadas por no poseer ningn orden molecular, son en general, poco resistentes mecnicamente, termoplsticas, de baja barrera, etc. Sin embargo, representan quizs el volumen ms grande de las pelculas plsticas pues su elaboracin es la ms econmica en trminos generales.

Biorientadas: Todo lo contrario sucede en cuanto a las pelculas biorientadas cuyo ordenamiento molecular es en la mayora de los casos perfectos pues las molculas quedan ordenadas simtricamente (o biaxialmente como tambin se le denomina). Las siglas en ingles BOPP por ejemplo, significan Polipropileno Biaxialmente Orientado. O sea que en su biorientacin, las molculas fueron mecnicamente inducidas a seguir lneas de fuerza iguales tanto en sentido longitudinal como en sentido transversal. El resultado es como una especie de tramado molecular lo cual nos da una idea de gran resistencia mecnica e impermeabilidad al comparar esta pelcula as formada con la no orientada sin ninguna trama ni forma organizada de sus molculas. La pelcula biorentada entonces, deja de ser termoplstica precisamente por esa alta tenacidad que adquieren sus molculas.

Hay dos sistemas de biorentacin:

a. El del marco de estiramiento, el cual consiste en un extruder de labio plano por donde sale la pelcula gruesa y angosta, la cual se va estirando transversalmente y longitudinalmente hasta quedar, al final de la mquina, como una pelcula delgada y ancha. Previamente al enrollado final, la pelcula se somete a tratamiento trmico para que las molculas queden fijas en su posicin, de ordenamiento biaxial. Este sistema fue el que originalmente ide la empresa Montecatini de Italia para biorientar pelculas. Tiene el inconveniente que las mquinas son muy costosas y requieren una alta demanda de pelcula biorentada debido a la alta produccin que ellas generan.

b. El sistema de biorientacin de doble burbuja. Se trata de una burbuja que se produce verticalmente y luego de aplanarse en la parte superior de la mquina, vuelve a formarse en otra burbuja ya horizontal. Despus del tratamiento de fijacin trmica de las molculas, se enrolla en forma tubular o de lmina. Este sistema fue inventado en Japn y entre sus ventajas figura una menor inversin inicial (la dcima parte) de la dicha en el punto a. para una produccin tambin inferior pero con la posibilidad de aadir ms equipos si la demanda lo exige. Para ambos sistemas descritos, existe tambin la posibilidad de coextrusin. O sea que en la actualidad se puede conseguir una gran diversidad de pelculas coextrudas y a la vez biorientadas con lo cual se ha abierto una gran cantidad de posibilidades para los empaques flexibles, en especial para la obtencin de pelculas de alta barrera.

Mono-orientadas. Como su nombre lo indica, la orientacin de estas pelculas es slo en una direccin, la longitudinal con lo cual se logra una organizacin de las molculas en ese sentido. La pelcula queda con una gran tenacidad y resistencia a romperse en sentido transversal. El principal uso de las pelculas mono-orientadas es para la fabricacin de cintas auto-adhesivas.

Pelculas irradiadas. La irradiacin con rayos causa tambin una ordenacin molecular en las pelculas, dndoles la caracterstica de biorientacin cuyas propiedades fueron descritas arriba.

SUBCLASES DE PELCULAS Todas las clases de pelculas descritas arriba podemos subdividirlas segn el proceso que se les aplique, en:

Transparentes,

Perladas y

Metalizadas, las cuales a su vez, pueden ser o no ser lacadas.

Transparentes:

La mayora de estas pelculas se producen en forma transparente, aunque en algunas, en especial el polietileno de baja densidad y del poliestireno, se venden grandes cantidades pigmentadas de blanco. En cuanto al polietileno de baja densidad, fabricado por el sistema de extrusin, por soplado, ste sale lechoso por s mismo, es decir sin pigmento blanco alguno. En cambio la pelcula de polietileno de alta densidad fabricada por el sistema "cast" sale transparente y si este sistema tiene bao de agua fra en lugar de rodillos fros, la pelcula sale absolutamente cristalina.

Perladas: Esta clase de pelculas de aparicin relativamente reciente, en especial para polipropileno biorientado, consiste en mezclar pequeas partculas de diferente consistencia con la resina, las cuales al hacer la extrusin (y la biorientacin) crean microporos en la pelcula, los cuales hacen que la luz se difunda y se refleje creando el efecto de opacidad. Este sistema aparte de dar un aspecto perlado a la pelcula de gran atractivo para la venta del producto, hace que la pelcula sea menos densa o sea ms econmica, pues da ms rendimiento de metros cuadrados por kilogramo de pelcula.

En este caso particular la compaa Merck ha venido trabajando en el desarrollo y aplicacin de pigmentos perlinos (Iriodin y Uropol) que logran un mejoramiento de las caractersticas pticas.

Metalizadas: Las pelculas metalizadas (en especial el polister biorientado) en aos anteriores se utilizaban para efectos decorativos, pues su apariencia metlica pero plstica es de gran impacto en las ventas. Sin embargo, ltimamente ha habido, un gran desarrollo en las mquinas metalizadoras y tambin en las pelculas base, para dar un producto de alta barrera y alta adherencia del metalizado a la pelcula. Con ello se han abierto an mayores posibilidades a los empaques flexibles. El sistema de metalizado de pelculas (tambin de papeles), consiste en una mquina en donde se hace un alto vaco, el cual permite que se sublime aluminio (u otro metal) al calentarse hasta 1250C Al pasar directamente al estado de vapor, el aluminio se condensa luego sobre la pelcula, quedando as metalizada. La deposicin del metal es uniforme (sin perforaciones o "pinholes") y tiene un espesor de una millonsima de pulgada o aproximadamente 0.20 gr/m2 de peso. El ms reciente sistema de metalizacin es el llamado "Sputtering" o bombardeo de iones desde la superficie del metal, usando altos voltajes. Los iones as producidos se depositan sobre la superficie de la pelcula plstica (o papel). Las ventajas de este sistema sobre el tradicional descrito antes son:

- Mayor uniformidad de la metalizacin.

- Menor efecto reflexivo.

- Posibilidad de usar metales con mayores puntos de vaporizacin que el aluminio como acero inoxidable y titanio.

Las desventajas por el momento son que este proceso es ms lento y ms costoso que en el equipo convencional. Existe desde hace algunos aos otra tcnica de metalizacin, en especial para papeles y cartulinas, la cual se llama metalizacin por transferencia, que consiste en metalizar una pelcula plstica gruesa, la cual luego se combina con un papel, usando un adhesivo. Este se adhiere perfectamente al papel y a la capa de metal que no est bien adherida a la pelcula plstica, la cual luego se despega, completamente transparente. Con este sistema se obtienen papeles con una excelente superficie metlica, la cual no se puede realizar por la metalizacin directa de los mismos, pues el metal queda absorbido por los poros del papel, dndole una apariencia muy perfecta. Otra nueva tecnologa en la metalizacin, consiste en la "capa supermetalizada", la cual, aparte de tener un mayor espesor de metal como su nombre lo indica, ha resuelto el problema de sensibilidad al calor de las pelculas plsticas que se van a metalizar, as como tambin los problemas de cohesin del aluminio metalizado y los costos de produccin. Con este nuevo proceso se obtienen pelculas con una mayor consistencia en la deposicin, mejor brillo y esttica. Pero lo ms importante son las mejores propiedades de barrera obtenidas. Por ejemplo, el polister as metalizado presenta una barrera al vapor de agua de 0.003 gr/100 pulg2 x 24 horas, o sea 10 veces mayor que el polister metalizado convencional. Lo mismo sucede con la barrera al oxgeno, la cual es de 0.01 cm3/100 pulg2 x 24 horas o sea un incremento de 8 a 10 veces la barrera del polister metalizado convencional. Adems la barrera a la luz ultravioleta tambin se ha aumentado con este nuevo proceso (con una transmisin de luz de apenas el 0.28), con lo cual se elimina posibilidad de rancidez de los aceites. En USA. y Europa, el principal mercado para pelculas metalizadas es en el empaque de Snacks y caf, adems se utiliza tambin para etiquetas y aislamiento trmico de edificios, para lo cual ha tenido gran auge en los ltimos aos.

OTROS TIPOS DE PELCULAS

PVC. (Cloruro de Polivinilo). Existen dos procesos bsicos para la fabricacin del monmero de vinilo, uno a partir de clorinacin del gas etileno (obtenido a partir del gas natural) y otro a partir de clorinacin del acetileno (obtenido por hidrlisis del carburo de calcio, que a su vez proviene de la reaccin electroltica del carbn con la cal). Estos dos procesos de fabricacin son utilizados en Colombia respectivamente por las compaas Petroqumica Colombiana y Colcarburos.

Aparte de todos los usos que tiene el PVC y sus compuestos (tapicera, muebles, pisos, etc.), existen tres tipos de PVC utilizados en los empaques flexibles a saber: a. Pelcula rgida, b. Pelcula extensible, y c. Pelcula termoformable.

PVC Pelcula rgida. Se obtiene principalmente por la extrusin por soplado de PVC mezclado con diferentes aditivos como antioxidantes, lubrificantes, plastificantes, pigmentos, etc. Esta pelcula de alto brillo y transparencia se ha utilizado en gran parte para reemplazar el celofn en envolturas de dulces tipo twist, en empaque de caf y para elaborar algunos laminados flexibles.

PVC Pelcula extensible: Esta contiene un alto porcentaje de plastificantes por lo que tambin se denomina PVC plastificado. Se fabrica tambin principalmente por extrusin por soplado en espesores desde 10 micrones, aunque con el fin de controlar mejor el espesor y las propiedades fsicas. ltimamente se ha venido fabricando en USA. por medio de formado de pelcula en una banda continua, a la cual se le alimenta

una solucin de PVC en tetrahidrofurano. El PVC plastificado se utiliza principalmente para el empaque de productos alimenticios en grandes centrales procesadoras de alimentos y su consumo asciende a ms de 100 millones de Kg./ao. El uso para el empaque extensible strech de fardos o estibas ha declinado por su competidor de mejores resultados y precio, el polietileno lineal.

Pelcula termoformable: En realidad, sta es una lmina de PVC fabricada por el proceso de calandrado, la cual tambin es plastificada aunque no tanto como la anterior. Por ser termoformable, se utiliza principalmente para el empaque "Blister" o de ampolla, que combinado con foil de aluminio, ha venido teniendo gran xito en el empaque de productos farmacuticos y de ferretera donde fue un xito que adems disminuy el robo de pequeos objetos.

PVDC (Cloruro de Polivinilideno) SARAN. Esta resina, tambin llamada SARAN por sus inventores (DOW Chemical), se fabrica en forma de pelcula por el proceso de soplado por extrusin, superenfriado por inmersin en agua y luego cristalizado y vuelto a soplar para obtenerlo orientado. Se fabrica en espesores desde 12 hasta 150 micrones. El Sarn tiene una altsima barrera al paso del oxigeno, vapor de agua, aromas, etc. Tiene buena resistencia a grasas, aceites, solventes y muchos productos qumicos. Tiene adems buenas propiedades mecnicas. En la actualidad se fabrica en USA un grado de Sarn para laminacin con cinco veces ms barrera al vapor de agua y diez veces ms al oxgeno que el Sarn tradicional. Este grado sirve para fabricar laminados flexibles de alta barrera.

El Sarn tradicional es brillante y pegajoso y se usa para envolver bloques de queso que se curan en la misma pelcula para luego volver a empacar en mquina automtica o a mano. El Sarn en pelcula delgada se vende mucho en USA en cajas pequeas para diferentes usos en el hogar, como empaque de sandwichs, horneado de alimentos en hornos de microondas, etc., por su habilidad para resistir aceites y grasas calientes.

EVOH (Copolmero del etileno y el alcohol vinlico). Los avances tecnolgicos de empaques de alimentos en forma asptica y ultra alta temperatura de esterilizacin (UNTS) ha llevado al desarrollo de plsticos de alta barrera para poder reemplazar los empaques tradicionales ms costosos como el metal y el vidrio. Uno de estas plsticos es el EVOH, el cual combinado a otros plsticos ms econmicos como el polipropileno o el nylon producen unas excelentes alternativas por economa, presentacin, rendimiento y bajo peso, a dichos envases tradicionales. Las resinas de EVOH son copolmeros hidrolizados del acetato de Vinilo y el etileno con lo cual se produce un polialcohol vinlico del etileno. La parte correspondiente al alcohol vinlico es la que proporciona una alta barrera a gases.

Por definicin, un polmero de "alta barrera" para empaque de alimentos, es aquel que por cada milsima de espesor (25 micrones), sea inferior en transmisin de oxgeno a 1 cm3/100 pulg2/24 horas a 250C, 1 atm y 65% de humedad relativa y que a la vez tampoco exceda a 10 gr/100 pulg2/24 horas a 40 C, 90% de humedad relativa y 1 atmsfera de presin. Adicionalmente, el polmero de alta barrera debe ser muy impermeable al paso de olores, fragancias y adems ser fcilmente procesable. Bajo esta definicin, solamente hay 3 polmeros que la cumplen, a saber: EVOH, ACRILONITRILO y SARAN.

A pesar de las excelentes caractersticas del EVOH, es muy higroscpico debido a la presencia de grupos hidroxlicos (OH) en su molcula, lo cual le hace perder su barrera a medida que aumenta el contenido de humedad. Por ello, el EVOH siempre va encapsulado ya sea con un laminado flexible o por coextrusin, utilizando otros plsticos. Algunos Ingenieros japoneses han hecho varias investigaciones interesantes mezclando resinas de EVOH con resinas de polister o de nylon, con unos resultados increbles en cuanto a barrera y procesabilidad.

EVA (Copolimero del etileno y el acetato de vinilo). Este tipo de copolmero del etileno ha sido muy usado por su buena sellabilidad, mayor flexibilidad, elongacin y claridad que el polietileno de baja densidad.

Sin embargo, a medida que aumenta el porcentaje de contenido de vinil acetato en el copolmero (el cual vara desde 2 a 18%) disminuye sus propiedades de barrera aumentndose s su sellabilidad. Las pelculas de EVA han reemplazado en muchos casos tanto al polietileno de baja densidad como al PVC plastificado.

Pelcula de Policarbonato. Esta es una pelcula interesante desde el punto de vista de su gran transparencia de cristal, su alta resistencia mecnica a aceites y su capacidad de resistir sin cambiar estas propiedades desde -140C a ms de 270C lo cual la hace un buen candidato para esterilizar tanto drogas como alimentos. En 1982 se introdujo al mercado un copolmero del policarbonato, el PPC, el cual presenta an mejores propiedades que el homopolmero. Este es uno de los ms fuertes y duros termoplsticos. Sin embargo su barrera no es muy alta, por lo cual, cuando ella se requiera, es preciso laminarlo o coextruirlo a otros polmeros. Tiene adems la caracterstica de dejarse imprimir sin necesidad de tratamiento qumico o fsico y para termosellarse a s mismo se requiere una alta temperatura (350 a 4300 F), pero el sellado es muy resistente.

Debido a sus caractersticas trmicas el PPC resiste varios ciclos repetidos de autoclave sin prdida de sus propiedades.

Pelcula de Polister (PET). El polister (Polietiln Tereftalato), se produce por policondensacin del etilnglicol con el cido tereftlico. La resina obtenida se procesa por extrusin o coextrusin (cast o soplado) y biorientacin. La pelcula as obtenida puede modificarse luego en su superficie para ser tratada qumicamente o con descarga elctrica para que quede apta para posterior impresin. Un aspecto muy importante es su alta resistencia trmica (-70C a +150C) con mnimo encogimiento y prdida de su resistencia, lo cual lo hace apto para bolsas que contengan alimentos para hervir en la misma bolsa (boil-in-bags); bolsas esterilizables (retort-pouches) y tapas para cajas horneables. Existe un polister termosellable, el cual se obtiene por la coextrusin con polister amorfo.

Este tipo de polister se utiliza tal cual para empaque de galletas en mquinas horizontales. Otro tipo de polister es el recubierto con Sarn, el cual tiene alta barrera a gases y humedad y es termosellable. Esta barrera aumenta an ms con la metalizacin segn el cuadro siguiente:

Los laminados flexibles que utilizan polister metalizado, tienen la ventaja de que la metalizacin no sufre a pesar del mal trato durante el maquinado, transporte o de parte del usuario final, lo cual s sucede con laminados flexibles polister transparente y foil de aluminio. El polister es muy utilizado en el empaque de quesos y carnes procesadas. El polister metalizado se utiliza para empaques de caf molido, lquidos, snacks, y para el empaque de vinos por el sistema de bolsa en una caja (bag-in-box), lo cual ha tenido un gran desarrollo en los ltimos aos en USA y Europa.

Pelculas de Nylon. El Nylon es un nombre genrico para la familia de las poliamidas producto de policondensacin de diamidas con cidos dibsicos, siendo los ms usados la caprolactama para el Nylon C y la hexametilendiamina y el cido adpico para el Nylon 66.

Existen tambin copolmeros como el Nylon 6/66 y el Nylon 6/12 (a base de Caprolactama y Laurolactama).

Las diferentes pelculas existentes de Nvlon poseen excelentes propiedades de barrera al oxgeno, a los aromas, alta dureza, termoformabilidad, y alto punto de fusin.

Normalmente se combina a otros materiales como EVA para darle sellabilidad. Tambin se recubre con Sarn para aumentar su barrera. Sus propiedades aumentan si se le biorienta, pero en esta forma ya no es termoformable. El Nylon no orientado laminado con EVA sirve para el empaque de carne cruda, carnes procesadas y quesos. Se usa combinado a polietileno de media densidad para fabricar las bolsas tipo "boil-in-bags" descritas antes. Una propiedad que no tienen las dems pelculas plsticas es su baja permeabilidad a solventes orgnicos.

Recientemente se ha introducido en USA la pelcula de Nylon amorfo, el cual se haba usado anteriormente como plstico de ingeniera. Esta pelcula, contrariamente a la pelcula tradicional de Nylon, tiene la caracterstica de que sus propiedades de barrera aumentan al aumentar la humedad relativa ambiente an manteniendo las dems propiedades fsicas del Nylon tradicional. Esto la hace muy apropiada para el empaque de productos alimenticios delicados en nuestro clima tropical de alta humedad.

Pelculas de Poliestireno: Debido a su bajo costo y propiedades fsicas de dureza, resistencia mecnica, no absorcin de humedad y resistencia a cambios dimensionales, se ha utilizado como envoltura de productos agrcolas como lechuga, tomate, etc., pues es adems muy permeable al vapor de agua y a gases. Tambin se utiliza como ventana en sobres y cajas por su excelente brillo y transparencia. Se deja imprimir y metalizar muy bien por no contener plastificantes.

La pelcula espumada se ha venido usando en nuestro pas para etiquetas de botellas de gaseosas y aceites bajo el nombre de "Plasti-Shield". Con este sistema de etiquetado al calor, el vidrio puede ser ms delgado pues el poliestireno expandido aparte de servir como etiqueta de excelente presentacin, le da mayor resistencia a la botella.

Prohibida su reproduccin total o parcial por cualquier medio. Envapack 2012