LA ENERGÍA SUPERFICIAL EN EL PROCESO DE CONVERSIÓN DE PELÍCULAS PLÁSTICAS

Glosario:

 

Humectabilidad:

Capacidad de un líquido de extenderse completamente sobre una superficie plana y horizontal de
un sólido. La humectabilidad se mide en dinas/cm.

 

Ángulo de contacto:

Es el ángulo que se forma sobre la línea que delimita la superficie de adhesión entre una gota de
líquido y un sólido.

Durante las vistas realizadas a nuestros aliados con frecuencia se hacen preguntas relacionadas
con el tratamiento corona:

  1. ¿Cuál es el método para determinar el grado o nivel de tratamiento superficial de los sustratos?
  1. ¿Cómo medir el tratamiento superficial de las películas plásticas?
  1. ¿Cuál es el nivel de tratamiento requerido para la etapa de impresión y laminación?

Quiero comenzar mencionado que la superficie de las poliolefinas (todo polímero obtenido mediante la polimerización de olefinas) requiere un tratamiento previo a la impresión o laminación, con el objetivo de lograr un aumento en la energía superficial del sustrato que permita una adecuada humectación y adherencia de las tintas, adhesivos base agua, sin solvente o base solvente.

Aproximadamente 30 dinas/cm es la energía superficial del polietileno y el polipropileno sin tratar, y su superficie es muy poco polar, es decir, de baja atracción, por lo que el proceso de impresión o laminación, sin lugar a duda, va a generar diversos defectos, como desprendimiento de la tinta, separación de capas cuando se trata de laminación y baja calidad de imagen de impresión.

Por este motivo, es necesario buscar como aumentar la polaridad del sustrato para hacer la superficie más afín a las tintas y adhesivos. Actualmente existen varios métodos para el tratamiento superficial de las películas como recubrimientos químicos, flama, descarga de corona o uso de primers.

De estos procedimientos, el que más compete, es el tratamiento superficial por descarga de corona, que se aplica a los sustratos que van al proceso de impresión y/o laminación. Este proceso genera un aumento de la tensión superficial mediante oxidación del sustrato.

En referencia a los niveles de tratamiento superficial adecuados para la etapa de impresión de películas, los rangos se encuentran entre 38 y 40 dinas/cm, mientras que los niveles para laminación oscilan entre 40 a 42 dinas/cm. Los niveles por debajo de 38 dinas/cm pueden ocasionar pobre adherencia de las tintas y del adhesivo al sustrato, ocasionando diversas fallas en la impresión y laminación comprometiendo la calidad del producto final.

Como referencia, para tener una buena humectabilidad, la energía superficial de los materiales plásticos, medida en dinas/cm, tiene que ser de al menos 10 dinas/cm más alta que la tensión superficial del líquido que se va a aplicar.

Por otro lado, muchas veces se comete el error de pensar que al tener sustratos con niveles de
tratamiento mayores de 42 dinas/cm, se lograrán mejores resultados en la impresión, aunque éstos
ocasionan bloqueos y bajas fuerzas de sellado. Indicado esto, es importante tener controlado el nivel de tratamiento superficial por parte del operador de extrusión, para así obtener un sustrato con niveles óptimos que genere buena calidad de laminación e impresión para evitarseproblemas de desperdicios y reclamos externos.

La manera como se determinan los niveles de tratamiento permite mencionar dos métodos: 1. soluciones de dinas de diferentes niveles o, 2. la utilización de un GONIÓMETRO, que mide la energía superficial del material y la tensión superficial de los líquidos.

                           Método de soluciones de dinas                                                  Goniómetro

                           

 

 

El goniómetro es el método más confiable para determinar el nivel de Dinas/cm. En este dispositivo se deposita una gota de agua desionizada en la superficie del sustrato según se requiera, luego el goniómetro analiza la forma de la gota a una velocidad de 80 imágenes por segundo y de esta forma determina el ángulo de contacto que se forma en la línea que delimita la superficie de adherencia entre una gota de líquido y un sólido.

En resumen:

  • Se obtiene humectabilidad completa cuando el ángulo de contacto se aproxima a 0° y el líquido resulta completamente »extendido» (mayor energía superficial).
  • Por el contrario, se tiene humectabilidad escasa cuando el ángulo de contacto se aproxima a 180° y el líquido se divide en gotas pequeñas (menor energía superficial).

Mencionado lo anterior, básicamente en la industria de empaques flexibles se pueden utilizar dos sistemas o equipos para modificar la energía superficial de los materiales:

 

Tratadores corona para materiales NO CONDUCTIVOS que cuentan con:

  • Extrusor por burbuja.
  • Extrusor por dado plano.
  • Extrusor por laminación de cortina caliente (Extrusion Coating).

Tratador corona para materiales CONDUCTIVOS

Los tratadores para materiales conductivos también se puede utilizar para materiales NO conductivos.

  • Laminadoras base solvente
  • Laminadoras sin solvente (Solventless)
  • Imprentas flexográficas.

En conclusión, en el momento definir la inversión de un tratador corona se deben tomar en consideración algunas variables para su configuración:

  • Tipo de máquina donde se instalará en equipo.
  • Velocidad de la línea de proceso.
  • Porcentaje de aditivos, mínimos y máximos.
  • Porcentaje de pigmentos.
  • Espesor del sustrato mínimo y máximo.
  • Conducción del material.
  • Ambiente donde se instalará el equipo(si hay riesgo de explosión por vapores de solventes).

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