Adhesivos híbridos de acrílico/uretano en empaques para alimentos

**B2BFOTO**El presente artículo documenta los resultados obtenidos a partir de un ensayo efectuado por la firma Rohm and Haas Company en su desarrollo de sistemas de adhesivos híbridos de acrílico/uretano para la industria de envases flexibles para alimentos. Para la comparación se utilizaron los siguientes productos manufacturados por esta compañía: Robond^TM

I-100/cr-2, un sistema híbrido de acrílico-uretano con patente en trámite; Robond^TM L-90D, un adhesivo de latex acrílico de una parte; y Aqua-Lam^TM

Generalidades

Los adhesivos de poliuretano y poliéster base solvente se han usado durante décadas en los adhesivos para laminación seca, demostrando una buena adherencia en diversos sustratos, como foil de aluminio, polipropileno (OPP), polietileno (PE), poliéster (PET) y nylon. En la actividad de envases flexibles para alimentos, los adhesivos de uretano base solvente siempre han dado una buena resistencia del producto a la humedad, alimentos con contenido de grasa y aceite para cumplir con los requerimientos para los diversos embalajes para alimentos.

En respuesta a las tendencias y demandas de la industria, investigaciones extensivas se han concentrado en desarrollar adhesivos para laminación en seco base agua, que ofrecen un rendimiento comparable con los adhesivos base solvente. Actualmente existen en el mercado de adhesivos tanto de látex acrílico como de dispersión de poliuretano (PUD). Los adhesivos acrílicos base agua usualmente se utilizan en las etiquetas para botellas y embalajes para snacks. Las dispersiones de poliuretano se utilizaron para mejorar la adherencia y la resistencia del producto de los adhesivos base agua. Sin embargo, la vida en envase de los PUDs de dos partes es, generalmente, corta, y el costo de la materia prima de los PUDs puede ser inconveniente.

Con este trabajo se buscó mejorar el rendimiento de los acrílicos base agua al introducir uretano en el sistema acrílico, para formar un adhesivo híbrido de acrílico/uretano.

Adhesivo híbrido base agua de acrílico uretano

La unión de hidrógeno y la buena densidad de enlace cruzado son los dos factores clave que se requieren para alcanzar una buena adherencia de laminación. Debido a la naturaleza de su química, los adhesivos acrílicos base agua no tienen una fuerte unión de hidrógeno provista por los adhesivos de uretano. Asimismo, hay un deficiente enlace cruzado con la mayoría de los látex acrílicos.

Sin embargo, los látex acrílicos de una parte tienen ventajas sobre otros sistemas base agua, tales como dispersiones de uretano. Generalmente tienen un muy elevado peso molecular, una alta resistencia al esfuerzo cortante, una buena capacidad de procesamiento en máquina, y prolongada vida en envase. Con el fin de mejorar la adherencia de los acrílicos base agua, manteniendo al mismo tiempo sus buenas propiedades, se ha desarrollado un nuevo adhesivo híbrido base agua de acrílico/uretano de dos partes.

Debido a una red de inter-penetración (IPN) formada en el sistema híbrido de uretano/acrílico y el enlace cruzado de la reacción de uretano, el compuesto de uretano/acrílico mostró una resistencia superior a la cohesión, resistencia al desprendimiento, resistencia a la humedad, resistencia al calor, y resistencia del producto en comparación con los adhesivos de acrílico de una parte. En el ensayo también se incluyó una dispersión de uretano. El resultado final de estas comparaciones fue el hallazgo de que el híbrido de acrílico/uretano tiene un rendimiento mejor o equivalente respecto al sistema de dispersión de uretano, y es ampliamente superior a los sistemas acrílicos básicos.

1. Ensayo de resistencia cohesiva

La resistencia cohesiva se ensayó mediante una prueba de esfuerzo cortante de caída. Se cargó una celda con 1.000 gr de peso en uno de los extremos de la banda primaria de un sustrato laminado de 0,5 pulgadas por 1,0 pulgadas, en tanto que la banda secundaria fue suspendida en la parte superior. Se registró el tiempo hasta que la celda de peso cayó.

La

2. Ensayo de resistencia al desprendimiento

Se aplicaron los tres adhesivos a diversos substratos para ensayar la resistencia al desprendimiento T. El sistema híbrido de acrílico/uretano demostró una buena adherencia en comparación con el látex acrílico. El híbrido de acrílico/uretano tuvo una similar, y a veces mejor, adherencia en comparación con el adhesivo de dispersión de uretano. La

3. Ensayo de resistencia a la humedad

Otra ventaja del sistema híbrido de acrílico/uretano fue la mejora de la resistencia a la humedad, al calor y al producto en comparación con los adhesivos de látex acrílico simple y de dispersión de uretano.

El ensayo de resistencia a la humedad fue conducido colocando cintas de 1 pulgada de cada substrato laminado en un horno con 90% de humedad relativa a 100° F

4. Ensayo de "Hervido de Envase"

Se condujo un ensayo de "Hervido de Envase" para verificar la resistencia al calor y al producto de los substratos laminados con los adhesivos sobre diversos substratos. Se envasaron diferentes productos que incluyeron agua, aceite de maíz y una mezcla de vinagre, aceite de maíz y salsa de tomate, en envases fabricados con laminados. Los envases fueron hervidos en agua durante una hora. Se midió la adherencia de la capa antes y después del ensayo.

El adhesivo de látex acrílico de una parte mostró la peor resistencia al calor y al producto. Los envases fabricados con híbrido de acrílico/uretano pasaron bien la prueba sin observarse túneles o desprendimiento de la laminación. Estos resultados del ensayo demostraron la significativa mejora en la resistencia del producto del sistema híbrido de acrílico/uretano de dos partes en comparación con el adhesivo de látex acrílico.

5. Estabilidad mecánica y apariencia

A diferencia de la dispersión típica del poliuretano de dos partes, el sistema híbrido de acrílico/uretano de dos partes tiene una prolongada vida en envase. La viscosidad de la mezcla del híbrido de acrílico/uretano permaneció igual 24 horas después de la mezcla.

El sistema híbrido de acrílico/uretano de dos partes presentó una apariencia clara y transparente. Puede procesarse en la máquina a alta velocidad sin formación de espuma o grietas. Además, se humedece bien en diversos substratos.

Conclusiones

El adhesivo híbrido base agua de acrílico/uretano recientemente desarrollado tiene varios beneficios en comparación con los adhesivos de látex acrílico de una parte y las dispersiones de uretano, entre los cuales están:

• Mejoró la adherencia, su resistencia a la humedad y al producto de los látex acrílicos de una parte, al igual que los adhesivos de laminación en seco.
• El rendimiento del adhesivo híbrido de acrílico/uretano fue igual o mejor al adhesivo de dispersión de poliuretano ensayado.
• Demostró tener una prolongada vida de envase y propiedades mecánicas superiores durante su aplicación
• Se adhiere a una amplia variedad de substratos con buena claridad, buena resistencia al producto y una mínima interacción de deslizamiento.

(*) Nota del autor: Agradecemos la colaboración en el desarrollo de este trabajo de Mai Chen, Gerente de Proyectos de Investigación y Desarrollo; a Chris Zak, científico, y a Tom Cusack, Gerente de Servicio Técnico de la Región Asia Pacífico para Rohm and Haas.