Laminación por adhesivo de sustratos para empaques flexibles

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Tal y como prometí, inicio este post hablando de los procesos más comunes de la laminación por adhesivo de sustratos que se utilizan, posteriormente, para crear estructuras para flexibles, de diferente número de capas.

Debemos recordar en este punto que el éxito de un laminado flexible de varias capas está en que su adherencia entre capas sea tan alta que éste se comporte como si fuera una sola.

A medida que avancemos hablaremos de valores, de tal forma que todo el análisis y el viaje que hagamos a través del mundo de la laminación sea objetivo y cuantificable, porque como todos los procesos (la laminación no es la excepción) necesitamos controlar, y para controlar necesitamos medir, y así es que podemos estandarizar.

Empezaremos este post explicando por qué la laminación de sustratos en los empaques flexibles, los conceptos básicos de la laminación húmeda y de la laminación seca, para terminar mencionando los tres sistemas más utilizados y en los cuales nos enfocaremos. Ellos son: la laminación con adhesivo base solvente, la laminación con adhesivo sin solvente, y la laminación base agua.

No obstante los invito a enviarme también, a través de este blog, todas las preguntas que tengan, incluso si se trata de procesos de laminación como el UV, el EB entre otros.

Existe la laminación por extrusión coating que será tratada posteriormente en otro post.

 

Introducción

La amplia variedad de productos presente hoy en la industria de empaques flexibles no sería posible hoy si no existieran los sistemas modernos de adhesivos. La evolución de la industria del empaque flexible ha estado muy ligada al desarrollo de los nuevos materiales para la fabricación de adhesivos, y de los avances en los procesos de producción. Estas tendencias han conducido a estructuras de alta calidad y técnicamente exigentes por parte del consumidor.

Para muchas aplicaciones de empaques flexibles, el uso de un solo material puede no satisfacer todas las propiedades exigidas por un producto. En estos casos, una estructura compleja de dos o más capas de material pueden suministrar el desempeño esperado. Una forma común de crear esta situación compleja es laminar varias películas poliméricas a otras películas, aluminio, papel, etcétera, con un adhesivo polimérico.

Esta solución es normalmente empleada en la industria del empaque donde el producto final requiere propiedades multifuncionales, tales como un alto esfuerzo de tensión y alta permeabilidad a los gases. Estas son llamadas generalmente películas de barrera. La construcción del laminado puede ser complicada debido a la naturaleza de la aplicación específica. Un laminado típico utilizado en la industria del empaque para alimentos, por ejemplo, puede ser una estructura multicapa formada por Poliéster/adhesivo/aluminio/adhesivo/polietileno, o en la industria de cuidado del hogar o personal Poliéster/adhesivo/polietileno.

Los adhesivos para empaque flexible están disponibles en una gran variedad de tecnologías, viscosidades y concentración de sólidos. Existen tres categorías básicas de adhesivos para laminación en las cuales estaremos enfocados

  • Base solvente
  • Base sin solvente (100% sólidos)
  • Base agua

 

Cada categoría tiene un número aplicable de polímeros base, y una amplia variedad de posibilidades de formulación. Las formulaciones específicas dependerán mucho de la naturaleza de los procesos empleados para la laminación, la naturaleza de la película base, y de las propiedades físicas finales deseadas.

Discutiremos primero los principios de la laminación en húmedo (wet bonding), y en seco (dry bonding), para luego seguir con una discusión general y básica de la química de los principales sistemas de adhesivos que usualmente se emplean.

 

Laminación en húmedo y en seco
La manufactura de películas laminadas es, relativamente, un proceso continuo de  recubrimiento y unión de estas. Posteriormente se muestran ilustraciones genéricas de líneas de producción típicas de laminados flexibles; los procesos específicos difieren principalmente de cómo el adhesivo es aplicado y convertido de un líquido a un sólido.

Estos procesos son generalmente clasificados ya sea como procesos de laminación en seco, o como procesos de laminación en húmedo.

Los aspectos básicos e importantes en laminación son: las embobinadoras y desembobinadoras de las películas, el aplicador del adhesivo y la unidad de laminación. En este punto es muy importante definir una palabra que utilizaremos mientras hablemos de laminación de dos sustratos: NIP de laminación, que se define como un conjunto de rodillos paralelos que hacen presión el uno sobre el otro. En la laminación el NIP de laminación es el encargado de unir uno o más sustratos ejerciendo presión una vez el adhesivo haya sido aplicado entre éstos.

Laminación en húmedo
La laminación en húmedo es un proceso utilizado para laminar dos sustratos, donde normalmente uno de ellos es poroso, tal como el papel. Por ejemplo, una laminación  de un foil de aluminio a papel puede ser llevada a cabo a través de un proceso de laminación en húmedo. Una vez los dos sustratos están unidos pasan por un horno para llevar a cabo el proceso de secado.

 

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Laminación en seco
La laminación en seco es aquella en la cual el adhesivo es primero secado antes de la laminación. El adhesivo es aplicado a uno de los sustratos y secado en un horno antes de unirse al otro sustrato, la fuerza de laminación es alcanzada en un NIP de laminación con temperatura y presión.

 

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Luego de esta introducción básica de las formas de laminar, en nuestro siguiente post profundizaremos en los tres procesos de laminación más utilizados en la industria de los empaques flexibles: Base solvente, base sin solvente y base agua. Revisaremos para cada uno la química básica de sus adhesivos, los elementos que lo conforman, sus ventajas y desventajas, y daremos ejemplos de aplicaciones.
Posteriormente profundizaremos en cada uno de los elementos más importantes:

  • Desembobinador primario y secundario
  • Unidad de aplicación de adhesivo
  • Horno de secado
  • Rodillo laminador
  • Embobinador
  • Alineadores

Algo sumamente importante es que toda máquina debe tener un sistema de control de tensión, y a este tema le dedicaremos suficiente tiempo, debido a su alta influencia en los problemas del día a día, y a muchos de los defectos por los cuales nos rechazan materiales nuestros clientes.

¡Hasta la próxima!

 


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