Bolsas parables reciclables en PE: oportunidad para extrusores de película

Las bolsas parables (pouches) de plástico evolucionan rápidamente, tanto en la variedad de diseño como en la amplitud de aplicaciones: empaques para alimentos secos y congelados, alimentos líquidos, alimentos para mascotas y productos para el hogar.

Gracias a la creciente demanda de opciones de empaques sostenibles por parte de los consumidores y las compañías dueñas de marca, las estructuras totalmente en PE ya han ganado una ventaja significativa simplemente debido a su potencial reciclabilidad sobre las estructuras de película de multicapa y multimaterial.

Además, la fabricación de empaques de plástico tiene un 70% menos de emisiones que la producción de envases en aluminio, y los empaques ocupan mucho menos espacio que los contenedores rígidos, son muy resistentes a los daños, son livianas, más baratas y más eficientes en el transporte de energía.

Un puñado de proveedores líderes en poliolefinas han logrado avances comerciales significativos en empaques de PE en el último lustro y sus polímeros de PE de alto rendimiento especializados, incluido el LLDPE catalizado con metaloceno (mLLDPE), permiten a los procesadores reducir los espesores de sus películas. También hay avances en HDPE, elastómeros y plastómeros de poliolefina, y recubrimientos especiales que permiten el reemplazo de estructuras de película que contienen PET o nylon con mejores propiedades de barrera y mayor rigidez.

En la pasada K 2019, en Düsseldorf, los pioneros Dow, ExxonMobil y Nova Chemicals, con SABIC como un competidor más reciente, destacaron sus avances en este tipo de empaques sostenibles y resaltaron sus colaboraciones con socios de la industria en toda la cadena de suministro.

Se preguntó a los proveedores de resinas si existen requisitos específicos de maquinaria para la extrusión de película destinada a la fabricación de bolsas parables de PE. Las fuentes de Nova Chemicals lo resumieron mejor, señalando que la mayoría de las estructuras en PE se pueden procesar en equipos de película estándar. Sin embargo, creen que las tecnologías alternativas de procesamiento de películas pueden ofrecer ventajas y deben considerarse.

Señalan que las películas totalmente en PE, producidas en líneas de orientación monoaxial (MDO) tienen una rigidez excepcional y una gran claridad, lo que indica que el MDO probablemente tendrá ventajas sobre las líneas tradicionales, siempre que la barrera se mantenga a un costo competitivo.

Preguntamos a los proveedores cuántas capas se usan normalmente en las bolsas parables de PE, dependiendo del producto que contengan. Holly Dunnill, directora de la división Food & Specialty Packaging de Dow Packaging, dice que la mayoría de las películas en empaques actuales tienen de 3 a 12 capas y varían según la aplicación y el contenido.

“Con nuestras tecnologías RecycleReady, incluidas las resinas de PE y los compatibilizadores, tenemos como objetivo hacer que las múltiples capas sean compatibles con el PE y puedan reciclarse a través de las corrientes de reciclaje de PE existentes”.

El gerente de mercado de empaques para alimentos de Nova Chemicals, Eric Vignola, dice que las bolsas parables de PE coextruidas y reciclables están formuladas con un mínimo de cinco capas y hasta nueve capas o más, mientras que los laminados pueden tener un mínimo de dos o tres capas. Por ejemplo, los empaques que requieren solo barrera contra la humedad podrían ser una película coextruida de cinco capas con impresión en la superficie. Para estructuras laminadas, que incluyen una capa externa de impresión y una capa interna sellante, generalmente se requiere un mínimo de dos o tres capas para empaques de uso general y empaques con barrera contra la humedad. Si se requiere una barrera más alta, se necesitaría un mínimo de cinco capas.

Las fuentes de SABIC dicen que la gran ventaja es que los empaques se pueden diseñar con propiedades personalizadas de barrera, basadas en los requisitos de vida útil. Sugieren dos alternativas básicas: para empaques sin barrera, una coextrusión máxima de tres capas y una capa de laminación adicional; para empaques con barrera, al menos cinco capas debido a las capas de unión y los sustratos de barrera requeridos.

El nuevo liviano de los pesos pesados

Vignola, de Nova, señala que con el compromiso del American Chemistry Council de que todos los empaques plásticos deben ser reciclables o reutilizables para el 2030, y muchos dueños de marca que se comprometen a usar empaques 100% reciclables para el 2025, las estructuras en PE se han convertido en una tendencia importante.

“Las aplicaciones comerciales actuales de empaques para alimentos en PE reciclable incluyen alimentos secos y congelados, así como aplicaciones domésticas no alimenticias, por ejemplo, detergentes líquidos y en polvo”.

Él cree que a medida que evolucionan las soluciones técnicas y los materiales, los empaques en PE reciclable encontrarán su camino en la mayoría de las aplicaciones, que van desde productos sin requisitos de barrera, solo barrera a la humedad y, en última instancia, a empaques que requieren barrera de oxígeno y aroma.

Vignola dice: “Para aplicaciones que no requieren barrera, el reemplazo de laminados multimaterial con lámina de PE reciclables y coextrusiones está en marcha. Los proveedores de maquinaria están optimizando sus equipos para permitir el procesamiento sin problemas de estas estructuras de película, que tienen diferentzes requisitos de maquinabilidad”.

La barrera contra la humedad en una estructura de PE reciclable requiere un HDPE más especializado y experiencia en cómo procesar estos productos y estructuras de manera óptima, tanto en las películas como en las líneas de empacado, dice Vignola. “Hemos tenido éxito produciendo y procesando tales estructuras en una gama de películas comerciales y líneas de empaque, y creemos que la comercialización de estas aplicaciones se acelerará”.

Dunnill, de Dow, dice que la compañía continúa avanzando en su tecnología RecycleReady y lo está entregando a los convertidores desde inicio del proceso de diseño. Esto les permite colaborar y crear más empaques monomateriales que califiquen para la etiqueta How2Recycle y el Programa de devolución en tienda en Norte América. “

“El año pasado lanzamos una formulación innovadora en resinas de PE para crear una nueva solución de laminado de PE totalmente sostenible para envases flexibles. Esta solución, completamente en PE, no compromete ni la estética, ni el rendimiento, mientras que el empaque postconsumo seguirá siendo 100% reciclable al final de su ciclo de vida”.

Dunnill también enfatiza la colaboración continua de Dow para desarrollar un empaque plástico totalmente reciclable para los productos de granola de Bear Naked, que se formalizo a través de la colaboración en la cadena de valor en poco más de 18 meses. “Esto incluyó el cierre de cremallera en PE de Fresh-Lock, las tintas utilizadas para la estética en el paquete por Colormasters y la transformación por Berry Global del empaque reciclable de Bear Naked. Y, por supuesto, nuestra experiencia en diseños reciclables desempeñó un papel clave en todo momento”, dice Dunhill.

Señalando una clara tendencia hacia estructuras monomateriales para empaques multicapa, las fuentes de SABIC citan la amplia oportunidad en alimentos secos, bebidas y productos alimenticios precocinados (arroz precocido, sopas, salsas, comidas preparadas, carne y pescado), comida húmeda para mascotas y el creciente sector no alimenticio, como limpiadores domésticos líquidos y artículos de cuidado personal. También señalan que las aplicaciones retortables requieren una estructura en PP completa, mientras que en el caso de productos no retortables, los convertidores se están moviendo hacia soluciones de PE completo.

Vignola ve un desafío importante para cumplir con los requisitos de rendimiento de la barrera de oxígeno y aroma, donde generalmente se utilizan productos como el nylon y el EVOH. Una forma de hacer que esas estructuras de barrera sean reciclables es reducir la cantidad de nylon y EVOH, de modo que el reciclaje mecánico sea factible. Además, agrega que trabajar en estrecha colaboración con organizaciones como la Asociación de Recicladores de Plásticos (APR) y la Coalición de Empaques Sostenibles ayudará a la industria a aprovechar su experiencia colectiva y sus conocimientos para encontrar soluciones.

Las fuentes de SABIC ven un gran potencial para reemplazar los formatos tradicionales de empaques como el vidrio, el estaño y los envases de plástico rígido. Están de acuerdo en que el mayor desafío es poder proporcionar propiedades similares, como una alta barrera al oxígeno y la conveniencia con estos empaques monomateriales.

Muchos empaques para líquidos, productos viscosos y polvos tienen accesorios para dispensar. Normalmente moldeados en PE, estos accesorios se sellan fácilmente en empaques de materiales múltiples, pero ha habido desafíos en el sellado de accesorios de PE en empaques completamente en PE, dice Vignola. "Hay mucha I+D centrada en nuevas resinas de PE y nuevas tecnologías, y en Nova Chemicals estamos cerca de superar esos desafíos".

Los proveedores reconocen que las estructuras de empaques reciclables requieren una combinación de procesabilidad, rendimiento de barrera y sellado, claridad y estética. Aquí hay ejemplos de algunos materiales clave que compiten por este mercado:

Nova: se puede lograr una barrera a la humedad moderada, para aplicaciones como alimentos secos, con el homopolímero Sclair 19C HDPE de barrera media. Vignola afirma que, para productos que requieren un alto nivel de protección contra la humedad y una vida útil más larga, las resinas de HDPE de barrera Surpass HPs167-AB o HPs667-AB son ideales. Todas estas resinas también proporcionan resistencia al calor y rigidez adicional que permite la eliminación de laminados sin PE. 

Se requiere el mejor sellador en su clase en todas las estructuras de PE para garantizar la integridad del sellado sin dañar el paquete al momento de sellar a altas temperaturas. “Nuestra serie VPsK914 y VPs412-A ofrece una amplia ventana de sellado en caliente y adhesivo  necesaria para un sellado más rápido, junto con mejores tasas de producción y procesabilidad”, dice Vignola.

Las bandas de impresión totalmente en PE se pueden personalizar con productos de MDPE o HDPE, como el TF-Y534-IP de Nova para una estética deseada, que puede incluir alta claridad y acabado mate o satinado. Todo esto manteniendo la resistencia al calor que es crítica para la impresión y procesos de conversión.

▪ Dow: Dunnill dice: “Nuestro portafolio RecycleReady incorpora varias tecnologías y compatibilizadores de PE para crear una estructura más mono-poliolefínica que puede reciclarse a través de las corrientes de reciclaje de PE existente en los Estados Unidos”. Señala que con el uso de los modificadores Retain de Dow, el empaque tipo StandUp pouch RecycleReady se convirtió en el primero de este tipo con película de barrera que se puede reciclar en las corrientes de reciclaje de PE existentes. Cuando se combina con otras resinas de PE, el compatibilizador Retain ofrece una solución reciclable con sellos herméticos completos para evitar fugas.

Además, los plastómeros de poliolefina Affinity de Dow están diseñados para ofrecer una mejor procesabilidad y resistencia de hot-tack. Estas propiedades permiten el sellado hermético a mayor velocidad, peso o tensión en las áreas de sellado.

Dow también acaba de lanzar los acabados ópticos Opulux HGT para proporcionar un alto brillo y una alta resistencia al calor, lo que permite la producción de empaques completamente en PE. Opulux HGT es adecuado para muchos formatos de empaque y para los equipos de recubrimiento y empaque más comunes. Este barniz de alta temperatura y alto brillo se aplica a películas de PE impresas en la superficie. Amplía la ventana de procesamiento de las películas y ayuda a ampliar el rango de rendimiento de la película en PE.

▪ SABIC: para estructuras totalmente en PE, el Cohere S100 mLLDPE ofrece un excelente rendimiento de sellado térmico, sellado por contaminación y con baja temperatura de inicio del sellado. Las resinas Supeer C6 y C8 mLLDPE ofrecen alta resistencia a la punción y tenacidad, mientras que se dice que el portafolio de resinas SABIC HDPE ofrece alta rigidez.

SABIC dice que su nuevo LLDPE BX202 para hacer películas en PE orientadas biaxialmente (BOPE) en BOPP apoya la reciclabilidad mediante el uso de estructuras de PE mono-material en películas multicapa. Las películas resultantes cuentan con muy buena capacidad de impresión, altas propiedades mecánicas y tenacidad. Tiene uno de los niveles más altos de integridad de sellado para evitar fugas y reducir el desperdicio de alimentos en comparación con BOPP. Los empaques resultantes se utilizan para productos de confitería, refrigerios y alimentos secos, así como para productos de cuidado personal no alimenticios.

▪ ExxonMobil: En la feria K2019, la empresa destacó sus polímeros Exceed, Exceed XP y Enable, que ayudan a superar los problemas de reciclaje típicamente asociados con las estructuras laminadas convencionales. Estas nuevas soluciones laminadas completamente en PE pueden reciclarse fácilmente donde existen programas e instalaciones para recolectar y reciclar películas de plástico, al tiempo que ofrecen las propiedades de rendimiento necesarias para un empaque de alta calidad. También se discutieron los nuevos avances tecnológicos que utilizan PE reciclado en combinación con polímeros de PE de rendimiento para producir una gama de aplicaciones sostenibles de película flexible.

Necesidades de competencia técnica y conocimiento de materiales

¿Qué necesitarían los procesadores de empaques flexibles que desean ingresar a esta competencia en empaques totalmente en PE en términos de conocimiento técnico para evitar tener problemas como el control de calidad? Vignola de Nova dice que los procesadores de película necesitarán un control de proceso preciso para poder procesar capas delgadas. El control de la relación de capas en una estructura de barrera es clave, además de un excelente control de espesores. Una vez que se procesa la película, el próximo desafío es enrollar películas delgadas y rígidas. Se pueden producir arrugas, lo que tiene un efecto negativo en la impresión y la laminación.

Los laminados estándar que contienen múltiples polímeros suelen ser más tolerantes en la línea de empacado que las estructuras totalmente en PE. La ventana de sello no es tan ancha en las estructuras de PE, por lo que es esencial controlar la exposición al calor para limitar el estiramiento mientras se sella. Los procesadores que pasan de empaques estándar a empaques totalmente en PE deben optimizar sus procesos de sellado para obtener los mejores resultados.

Dunnill, de Dow, dice que los procesadores de empaques de alimentos deben poder responder rápidamente a las demandas de las compañías dueñas de marca, minoristas e incluso a las nuevas regulaciones o legislación.

Cuando se le preguntó a Vignola qué errores podrían cometer los nuevos participantes en términos de selección de materiales, respondió que ve principalmente dos pasos en falso que pueden afectar las posibilidades de éxito al desarrollar un nuevo empaque en PE reciclable. Uno es enfocarse solo en opciones de empaques flexibles reciclables que son de costo neutral versus laminados de material mixto.

“El rendimiento debe ser la primera consideración. Los proyectos más exitosos son aquellos que primero establecen una estructura de película funcional y luego ajustan para ahorrar costos más adelante. Por ejemplo, puede ser tentador reducir el contenido de HDPE para simplificar la producción de película y reducir el costo, pero también reduce la rigidez y la resistencia al calor, lo que resulta en una operabilidad más pobre en los procesos de formado, llenado y sellado”.

El otro error potencial es elegir resinas basadas únicamente en especificaciones de hojas de datos y armar una película basada en principios que funcionan para laminados multimaterial. Cada aplicación es diferente. Dependiendo del tamaño, la forma y el contenido, así como las condiciones de la línea, la estructura de un empaque en PE debe ser optimizado para la aplicación específica. “Los expertos de Nova Chemicals tienen el conocimiento y la experiencia para ayudar a los clientes a diseñar películas reciclables que funcionen", dice Vignola. "Además, nuestra plataforma de desarrollo de películas Bonfire, una aplicación web patentada, ayuda a nuestros clientes a acelerar el desarrollo de películas multicapa”.

Dunnill, de Dow, dice que un error crítico es "traer reciclabilidad y sostenibilidad demasiado tarde en el proceso de diseño del empaque. Nuestros clientes dueñas de marca reconocen que considerar la reciclabilidad como un complemento puede ser un obstáculo importante para crear empaques reciclables de alta calidad. Aconsejamos a las empresas que están ingresando al mundo de las estructuras totalmente en PE que trabajen con una empresa como Dow que ha navegado exitosamente en el diseño para la reciclabilidad con estructuras completamente de poliolefina de principio a fin”.

La falta de pruebas de diseño de empaque adecuadas es otro obstáculo, dice Dunnill, y señala que es crucial probar la durabilidad, transporte, manejo y protección del producto antes de lanzar un nuevo diseño de empaque para garantizar que la forma y la funcionalidad se mantengan.

Sugiere que los nuevos participantes inviertan en tecnología de automatización, pero sin olvidar que “el toque humano es crucial en todo el proceso de producción de empaques, desde decidir qué tecnología de automatización de procesos es la mejor para su empresa, hasta llevar diseños de empaques diseñados por software a una experiencia de usuario por medio de un control de calidad en proceso”.