Claves para el reciclado de empaques flexibles multicapa

En el constante afán del hombre por aspirar a la comodidad, a “facilitarse la vida”, el uso de los empaque de diversos materiales, entre ellos los plásticos, ha contribuido grandemente con dicho propósito. Los empaques son importantes para cumplir con la gran demanda de preservar y garantizar la seguridad y calidad de los alimentos, así como proteger los medicamentos de las condiciones ambientales como son luz, humedad y del oxígeno entre muchos otros más requerimientos.

Sin embargo, consideraciones económicas y medioambientales han llevado, en lo que respecta en particular en empaques plásticos flexibles, a desarrollar películas multicapas que cumplan con especificaciones técnicas especiales, difíciles de alcanzar con películas monocapa.

Un factor importante que ha incidido en el aumento de la demanda de películas multicapa son las consideraciones económicas y ambientales asociadas con una reducción en el consumo de materiales originales como resultado del uso de una capa de un material barrera a gases (oxígeno o CO₂) como puede ser EVOH y EVA (la capa de barrera de EVOH con un espesor de 4-20mm tiene las mismas propiedades de barrera  que el Nylon con un espesor de 400 mm, o polietileno con un espesor de 4 mm). Normalmente, los espesores convencionales utilizados son alrededor de 250 mm que se puede lograr con estructuras entre 3 – 20 capas.

Las películas de uso común tienen un grosor de hasta 500 m, mientras que las películas más utilizadas pueden tener un espesor de 250 m. Estas películas suelen constar de 3 a 21 capas.  En este tipo de estructuras multicapa, preferentemente se utilizan Poliolefinas  entre LDPE y LLDPE como estructura base, así como nylon-6 y PET empleándose como capa barrera. En la figura 1  se muestra una distribución a manera de ejemplo.

Actualmente la mayor cantidad de productos alimenticios  como productos cárnicos y lácteos, frutos deshidratados, comidas listas para consumo, aceites comestibles, sopas, alimentos para bebés, entre muchos otros más son empacadas en bolsas o “pouches” multicapa mediante coextrusión o laminado, que otorgan resistencia al calor ofreciendo a su vez resistencia mecánica  de tensión e impermeabilidad  a gases y vapor de agua, conservando las propiedades organolépticas de olor, sabor, textura etc. de los productos empacados.

Puesto que la mayoría de las películas multicapa están destinadas al empacado de productos alimenticios (productos de vida corta), que se convierten en residuos después de su uso, debe contemplarse su reincorporación al ciclo productivo mediante su reciclado. Esta tendencia está generando subsecuentemente una gran cantidad de residuos plásticos en la corriente residual municipal de nuestras ciudades, debido principalmente a un inadecuado manejo de dichos productos al final de su ciclo de vida, afectando adversamente nuestro medio ambiente y sistema ecológico.

El reciclado de películas de una sola capa, como PE, PP, PVC, PS o PET, actualmente no representa problema ya que hoy día es práctica común de las empresas transformadoras de película plástica, siendo utilizada en diversas aplicaciones.

Sin embargo, el reciclado de películas multicapa se presenta como un reto importante, debido a causas entre las cuales se pueden mencionar las siguientes:

• Una gran diversidad de materiales plásticos utilizados para cada capa que conforma estructura.
• Debido a la gran similitud visual que presentan tanto la película monocapa y multicapa, puede propiciar una separación ineficiente entre ambas, llevando a la generación de problemas en durante el procesamiento y a una reducción en las propiedades del producto terminado
• Grandes diferencias en las propiedades de procesamiento de cada uno de los materiales utilizados para la película multicapa, como lo puede ser la diferencia en viscosidad entre los materiales de cada capa.
• La falta de implementación de metodologías prácticas o equipos automatizados comerciales para la identificación de películas multicapa, tales como estructuras bicapa comerciales de PA/PE, PS/PE, PVC/PE, PET/PE, etc.),
• El efecto de tintas de impresión contenidas en materiales reciclados, ocasionando  por la descomposición de los pigmentos decoloración y la ´presencia de ojos de pescado o geles por entrecruzamiento del material.
• Un factor por demás importante es la degradación de los materiales plásticos  causado por el reprocesamiento múltiple de la película plástica. La calidad del reciclado es también influenciado negativamente  por otros procesos paralelos como la adhesión térmica o la cristalización inducida durante la etapa de enfriamiento.  Una anotación de gran interés, es tener en cuenta, que  varios factores iniciales negativos generalmente se juntan, el efecto combinado presenta un mayor daño en el empaque final.
• La carencia de un sistema eficiente para la recolección de materiales plásticos que ya cumplieron con su ciclo de vida productivo, tanto monocapa y con mayor énfasis de requerimientos en materiales multicapa, lo que termina en el acumulamiento y mezclado heterogéneo con otros materiales plásticos con características similares como el color, espesor, rigidez, entre otra

Sin embargo, partiendo de que la vida útil de servicio de dichos empaques  es muy corta y no están expuestos a un manejo agresivo, la degradación de plásticos y demás componentes, generada no es de fuerte impacto. Por lo tanto, las propiedades de los materiales plásticos reciclados de tales empaques serían muy similares a las de los polímeros vírgenes, siempre y cuando que el reciclado se lleve a cabo de manera adecuada.

La calidad del material reciclado dependerá de la severidad de la condición del proceso de limpieza y molienda a la que se someta. Los esfuerzos mecánico y térmico generados sobre el material, asi como la compatibilidad o incompatibilidad ocasionada entre las materiales mezclados, son las principales causas que pueden causar pérdida de las propiedades del material reciclado.

El primer factor a tomar en cuenta es que entre materiales típicos que conforman una estructura multicapa, como puede ser el caso de polietileno y nylon y al tratar de mezclar ambos, se obtiene un sistema de dos fases termodinámicamente inmiscible.

La compatibilización selectiva después de la identificación adecuada de los componentes poliméricos presentes en los residuos, puede promover la calidad del producto final, mejorando las propiedades morfológicas, térmicas y mecánicas del sistema.

Por lo tanto el acondicionamiento de las propiedades de la mezcla dependerá tanto del tipo de compatibilizante como de la cantidad de agente compatibilizante utilizado. 

Factores a contemplar en la preparación de la mezcla de materiales que formarán una de las capas de la estructura de la película: 

1. La ubicación adecuada de la capa del material reciclado en la película coextruida o laminada, que casi la mayor parte de los casos constituyen generalmente.
2. La estabilidad del material o de la mezcla de materiales reciclados, la cual depende del grado de degradación de los plásticos.
3. La compatibilidad entre los plásticos constituyentes de la mezcla de materiales reciclados, además de una apropiada dispersión entre los componentes.
4. El efecto del contenido de reciclado, en la estabilidad de flujo, así como en la distribución de las capas de la estructura completa.
5. La forma y tamaño del granulo adecuado que permita una eficiente alimentación  al equipo de extrusión.
6. La selección y definición de las condiciones de operación del sistema de coextrusión, que son altamente dependientes de las características reológicas o de flujo de los plásticos considerados para conformar la multicapa.

Agradecimientos:

Ing. Rodrigo Cedillo García, L.C.Q María Concepción, Quim. Guadalupe Méndez y Quim. Rosario Rangel.