FILM POLIOLEFINICI NEL CONFEZIONAMENTO ALIMENTARE

I Film Poliolefinici nel Confezionamento Alimentare

Le proprietà di barriera dei film poliolefinici

Le proprietà chimico-fisiche delle poliolefine (PE e PP) ne fanno degli ottimi materiali da imballaggio, in virtù di specifiche e uniche performance. Parliamo delle eccellenti proprietà ottiche, della scarsa rigidità, dell’elevata barriera al vapor d’acqua, dell’inerzia ad acidi, oli, alcoli, della resistenza allo stress-cracking e dell’isolamento elettrico. Non meno importante, il costo unitario inferiore rispetto ad altri polimeri come il PET.

Nel food-packaging l’elevata barriera all’ossigeno ad esempio è una prerogativa essenziale per l’estensione della shelf-life dei prodotti sensibili all’ossidazione.

 

imballaggi-alimentari

 

 

trattamento a fiamma pre laminazione e pre coating

 

Per migliorare le proprietà fisiche del materiale finale, si possono creare strutture multistrato mediante processi come la laminazione e la coestrusione, in cui la poliolefina viene unita a ulteriori layers (ad es. PP/EVOH/PE), oppure si possono depositare sottili strati barriera ai gas detti coatings, mediante laccatura. Anche in un’ottica di ottimizzazione dell’imballaggio, l’attuale tendenza è quella di adottare la seconda via, sicuramente più economica e a minore impatto ambientale, visto che, a parità di performance finali, consente di utilizzare un packaging più leggero.

La deposizione di coatings incontra però alcuni ostacoli di processo legati alla natura idrofobica delle poliolefine, che presentano una superficie ‘recalcitrante’, ovvero poco adatta ai trattamenti superficiali. Ciò è dovuto ai bassi valori di energia superficiale (~32 dyne cm-1), che rendono la deposizione di lacche, vernici e inchiostri un’operazione ardua da espletare.

Al fine di incrementarne la bagnabilità, ovvero per aumentarne i valori di energia superficiale (dyne cm-1), i film poliolefinici destinati all’imballaggio flessibile subiscono un pre-trattamento.

La differenza tra il trattamento corona e il trattamento a fiamma

Il cosiddetto trattamento a corona consiste in una scarica elettrica caratterizzata da alto voltaggio ed alta tensione per promuovere la ionizzazione della superficie del substrato plastico. Il risultato è una maggiore affinità del substrato verso il liquido depositato. Il trattamento a fiamma invece , come suggerisce il nome stesso,  consiste in una miscela aria/gas che, grazie alle numerose specie radicaliche associate al processo della combustione, garantisce l’attivazione della superficie trattata.

 

Il trattamento a fiamma garantisce la deposizione di lacche base-acqua

Il trattamento a fiamma permette di rivestire i film poliolefinici  anche con le lacche più difficili da stendere, come quelle base-acqua.

Dalle prove preliminari sembra essere l’unico in grado di garantire la successiva deposizione di lacche difficilmente stendibili, come quelle ‘base-acqua’, a causa degli alti valori di tensione superficiale. Per verificare tale ipotesi, un team di ricercatori del Distam – Dipartimento di Scienze e Tecnologie Alimentari e Microbiologiche, Università degli Studi di Milano, ha studiato l’effetto del trattamento a fiamma in funzione del tipo di gas utilizzato e della rugosità del substrato poliolefinico.

imballaggi-flessibili-polyolefine

Più in particolare, nella prima parte della sperimentazione il trattamento a fiamma è stato realizzato su piastrine di polipropilene cast (spessore 1 mm) utilizzando tre differenti combustibili (metano, butano e propano), tal quali o miscelati con aria. Successivamente, invece, si è deciso di considerare l’influenza della topografia del substrato  utilizzando piastrine a tre differenti livelli di rugosità. I campioni in esame sono poi stati trattati a fiamma mantenendo costanti i principali tre parametri di processo (distanza dalla fiamma, miscela aria/gas, durata del trattamento).

L’effetto del trattamento è stato in ogni caso quantificato mediante determinazione dell’angolo di contatto all’interfaccia solido/liquido/aria e attraverso la definizione dell’energia superficiale espressa in dyne cm-1. I risultati finora ottenuti mostrano come il trattamento a fiamma permetta di incrementare drasticamente l’energia superficiale di materiali scarsamente bagnabili come il polipropilene. Tuttavia, a tale scopo il tipo di gas da utilizzare e la topografia del campione da trattare sono risultati essere due parametri fondamentali da considerare. Altre variabili legate alle condizioni di processo (e in particolare al fenomeno della combustione) dovrebbero essere prese in considerazione ai fini di assimizzare il trattamento. Fra queste, il rapporto aria/gas della miscela, il tempo di trattamento e la zona della fiamma usata per il trattamento stesso meritano ulteriore approfondimento.

 

I motivi percui la fiammatura è un ottimo trattamento per le superfici poliolefiniche

Le ragioni sono numerose:

  1. la sua stabilità nel tempo,
  2. l’elevata velocità di attivazione del materiale,
  3. l’assenza di danni meccanici (microfori) e di ozono
  4.  il trattamento è solo superficiale, il che evita il back side effect.

 

 

tabella-energia-superficiale tabella-angolo-di-contatto superficie-substrati

Trattamento a fiamma  S p e r i m e n t a z i o n e

TEAM

Farris, S. Pozzoli, P. Biagioni, S. Mancinelli, A. Angeli, L. Piergiovanni

LABORATORI

Distam – Dipartimento di Scienze e Tecnologie Alimentari e Microbiologiche, Università degli Studi di  Milano;

LNESS, Dipartimento di Fisica, Politecnico di Milano;

esseCI srl – Narni (TR)

CAMPIONI

Lastrine PP-cast (70 mm x 70 mm x1mm);

Trattatore a fiamma (prototipo di laboratorio).

Gas: metano, propano (GPL), butano

ANALISI

Angolo di contatto ed energia superficiale (OCA 15 + Video-Based Optical Contact Angle Meter, Germany);

Rugosità (atomic force microscopy, Alpha-SNOM, WITec GmbH, Germany)

SCOPO

Valutazione dell’effetto del trattamento a fiamma in funzione del tipo di gas utilizzato e della rugosità del substrato poliolefinico.

RISULTATI

Il trattamento a fiamma permette di incrementare drasticamente l’energia superficiale di materiali scarsamente bagnabili come il polipropilene.

Si pone dunque come una valida alternativa al trattamento a corona per le superfici poliolefiniche.

 

 

 

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FILM POLIOLEFINICI NEL CONFEZIONAMENTO ALIMENTARE ultima modifica: 2016-12-19T18:05:27+00:00 da Ufficio Stampa