Cómo la tecnología de soplado de film multicapa mejora el rendimiento del film de embalaje

Optimización del rendimiento de barrera Mediante un diseño estratégico de capas

Mejoras en la barrera frente al oxígeno y la humedad en configuraciones de 5 frente a 7 capas

La forma en que se disponen las capas en los materiales de embalaje afecta realmente su eficacia para bloquear elementos no deseados. Según una investigación reciente del sector publicada el año pasado en Packaging Digest, las películas de siete capas reducen la permeación de oxígeno aproximadamente entre un 40 y un 60 % en comparación con sus homólogas de cinco capas. Asimismo, impiden el paso de la humedad un 25 a un 35 % mejor. ¿Qué hace posible esto? Capas especiales de barrera, intercaladas entre capas de unión idénticas, forman complejos caminos en espiral que ralentizan la difusión de sustancias a través del material. Con este control adicional sobre la estructura, los fabricantes pueden colocar esos polímeros especiales exactamente donde los necesitan: por ejemplo, EVOH para bloquear el oxígeno o poliamida (PA) para regular los niveles de dióxido de carbono en envases con atmósfera modificada. Este tipo de ingeniería precisa resulta fundamental cuando las empresas desean que sus productos conserven su frescura durante más tiempo.

Capas funcionales de EVOH y poliamida: mecanismos selectivos de exclusión de contaminantes

Cuando se trata de propiedades barrera, el alcohol etilenvinílico (EVOH) y la poliamida (PA) funcionan a la perfección en conjunto. El EVOH posee una estructura muy compacta, rica en etileno, que impide el paso de pequeñas moléculas no polares, como el oxígeno, cuyo tamaño es de aproximadamente 3,86 angstroms. Esto le confiere tasas de transmisión de oxígeno (OTR) que permanecen considerablemente por debajo de 1 cm³ por metro cuadrado al día. Por otro lado, la poliamida desempeña una función distinta, pero igualmente importante: su estructura cristalina la convierte en un excelente material para resistir la permeación de vapor de agua, aunque aún permite el paso selectivo de ciertos gases. Su tasa de transmisión de vapor de agua (MVTR) se mantiene por debajo de 1 gramo por metro cuadrado al día. La combinación de estos dos materiales cumple rigurosamente todos los exigentes estándares requeridos para productos como medicamentos y alimentos que necesitan largos periodos de vida útil. Los fabricantes emplean técnicas de coextrusión para garantizar que estas capas se adhieran correctamente entre sí, y diseñan capas intermedias especiales (capas de unión) entre ellas, con el fin de evitar cualquier riesgo de separación, tanto durante la fabricación del producto como posteriormente, en su uso real.

Resistencia Mecánica: Cómo La Coextrusión y la Orientación Biaxial Mejoran Resistencia

Dinámica de Inflado de Burbujas y Efectos de la Orientación Biaxial sobre la Resistencia a la Tracción y al Perforamiento

Cuando los fabricantes controlan cómo se inflan las burbujas durante el proceso de soplado de películas multicapa, crean lo que se denomina orientación biaxial. Básicamente, esto significa que las cadenas poliméricas se alinean simultáneamente en dos direcciones: alrededor de la circunferencia y a lo largo de la longitud de la película. ¿Cuál es el resultado? Un conjunto de características de rendimiento considerablemente mejorado. El estiramiento provoca, de hecho, un fenómeno denominado cristalización inducida por deformación, lo que confiere a estas películas una resistencia mucho mayor bajo tensión. Hablamos de una mejora aproximada del 56 % en la resistencia a la tracción en comparación con películas convencionales, además de un impresionante aumento del 300 % en la resistencia a las perforaciones. Lograr la relación de estiramiento adecuada es fundamental aquí. La mayoría de los expertos recomiendan mantenerla en torno a 2:1 en la dirección circunferencial y aproximadamente 1,8:1 en la dirección axial. Estas relaciones ayudan a conservar la integridad estructural, distribuyendo uniformemente las tensiones a lo largo del material. Sin un equilibrio adecuado, los envases podrían fallar en las zonas de sellado o desgarrarse por completo al transitar por esas líneas de producción de alta velocidad.

Arquitectura de núcleo de LLDPE + capa de unión: aumento validado del 32 % en la resistencia al desgarro Elmendorf

Una arquitectura de capas sinérgica mejora la resistencia mecánica:

• Los núcleos de polietileno lineal de baja densidad (LLDPE) absorben la energía del impacto mediante una cristalinidad controlada
• Capas de unión reactivas —normalmente poliolefinas injertadas con anhídrido maleico— anclan químicamente polímeros disímiles, evitando la deslaminación
• Los ensayos de extrusión validan una mejora del 32 % en la resistencia al desgarro Elmendorf, lo que permite reducir el espesor sin sacrificar la durabilidad

Este diseño coextruido redistribuye las tensiones dinámicas a través de las interfaces, inhibiendo la iniciación y propagación de grietas bajo condiciones reales de manipulación.

Versatilidad funcional: equilibrio entre sellabilidad, flexibilidad y estabilidad térmica

Capas sellantes de LDPE/LLDPE permiten un sellado térmico fiable en un amplio rango de temperaturas

Las capas sellantes de LDPE y LLDPE ofrecen una adaptabilidad térmica incomparable, manteniendo un sellado térmico fiable desde –50 °C hasta 120 °C este rango permite el almacenamiento de alimentos congelados, el recalentamiento en microondas y la esterilización terminal de dispositivos médicos. Su estructura molecular ramificada proporciona:

• Bajas temperaturas de iniciación de sellado (hasta 90 °C)
• Alta resistencia al sellado en caliente para soportar las presiones de llenado
• Excepcional resistencia a la fractura frágil a temperaturas inferiores a cero grados

Las mezclas de LDPE/LLDPE presentan una variación inferior al 15 % en la resistencia al sellado a lo largo de este espectro, superando en un 40 % a los polímeros homogéneos en pruebas de estabilidad térmica. Esa consistencia permite que las bolsas flexibles conserven su capacidad de conformación en frío y que las bandejas rígidas resistan los ciclos de autoclave, todo ello sin comprometer la integridad del sellado ni la eficiencia productiva.

Sinergia entre proceso y material: garantía de compatibilidad e integridad en la tecnología de soplado de películas multicapa

Reglas de combinación de polímeros: por qué el EVOH requiere capas de poliamida (PA) o capas intermedias para evitar la deslaminación

El EVOH ofrece un rendimiento líder en la industria como barrera contra el oxígeno, pero su naturaleza hidrofílica y su mala adherencia a poliolefinas como el PE o el PP hacen que la unión directa sea inestable. Sin mitigar, las interfaces EVOH/PE se desprenden bajo ciclos térmicos o esfuerzos mecánicos, generando microcanales que comprometen la función barrera. Los diseños de máxima calidad resuelven este problema mediante dos estrategias comprobadas:

• Mediación mediante capa adhesiva : Las poliolefinas injertadas con anhídrido maleico forman enlaces covalentes con los grupos hidroxilo del EVOH, incrementando la resistencia al despegue entre un 300 % y un 400 %
• Sandwich de poliamida : Las capas de nailon adyacentes al EVOH mejoran la resistencia a la humedad y estabilizan la cohesión interfacial

Las pruebas de ciclos térmicos muestran que las estructuras de EVOH sin modificar sufren un 80 % de desprendimiento tras tan solo 15 ciclos. Una combinación adecuada transforma al EVOH de una debilidad en una barrera duradera y de alto rendimiento, garantizando la integridad estructural y funcional durante la extrusión, la conversión y el uso final.

Preguntas frecuentes

¿Cuáles son las ventajas de una configuración de película de 7 capas frente a una configuración de 5 capas?

Una configuración de película de 7 capas reduce significativamente la permeabilidad al oxígeno en un 40-60 % y la transmisión de humedad en un 25-35 % en comparación con una configuración de 5 capas, lo que permite una mejor conservación de la frescura del producto.

¿Cómo contribuyen el EVOH y la poliamida a las propiedades barrera en el embalaje?

El EVOH ofrece excelentes propiedades barrera frente al oxígeno gracias a su estructura rica en etileno, mientras que la poliamida aporta resistencia a la humedad, permitiendo una permeabilidad selectiva a los gases. Juntos cumplen con los elevados estándares exigidos para productos con larga vida útil.

¿Qué es la orientación biaxial y cómo mejora la resistencia de la película?

La orientación biaxial consiste en alinear las cadenas poliméricas en dos direcciones durante el proceso de soplado de la película, lo que resulta en una mayor resistencia a la tracción y a la perforación mediante la cristalización inducida por deformación.

¿Cómo ayudan las capas selladoras de LDPE/LLDPE en el embalaje?

Las capas sellantes de LDPE/LLDPE permiten un sellado térmico fiable en un amplio rango de temperaturas, lo que respalda diversos procesos como el almacenamiento congelado y la esterilización terminal. Su estructura molecular ramificada permite temperaturas bajas de sellado y resistencia a la fractura frágil.

¿Por qué es importante utilizar capas de unión con EVOH?

Las capas de unión, típicamente poliolefinas injertadas con anhídrido maleico, son esenciales al emplear EVOH debido a su naturaleza hidrofílica y su pobre adherencia a las poliolefinas. Mejoran la resistencia al desprendimiento y evitan la delaminación, garantizando un embalaje duradero y eficaz.