Recubrimientos para la protección del envase metálico

Los barnices y recubrimientos juegan un papel importante en la protección del envase metálico frente al producto y viceversa, y en la mejora de la apariencia del envase respecto al consumidor.

El uso de los recubrimientos interiores está ampliamente extendido en el mundo del envase metálico, dadas diversas exigencias.

Sanitarias.- Es necesario evitar el contacto directo del alimento con el material de envase.

Económicas.- La utilización de barnices ejerce un efecto protector frente al ataque de los alimentos, por lo que se puede reducir el espesor de estaño en la hojalata, con el ahorro económico que esto supone.

Comerciales.- Mejor apariencia de cara al consumidor.

 

Clasificación de los recubrimientos para la protección del envase metálico

a) Alimentos inocuos a la hojalata.- Son alimentos inocuos, cuyo comportamiento es indiferente al contacto con estaño. Poseen bajo contenido en ácidos y proteínas.
b) Alimentos a los que les conviene estar en contacto con el estaño.- Este es el caso de los espárragos, donde el contacto con el estaño evita la oxidación del alimento, oxidándose primero el material. Sin embargo, los niveles de este metal deben estar siempre dentro de los márgenes permitidos.
c) Aquellos en los que es necesario evitar el contacto con el estaño.- Estos alimentos necesitan de la presencia de un barniz, ya que alguno de los componentes del alimento resulta agresivo frente al estaño, como es el caso de los agentes azufrados de carnes y pescados.

El principal recubrimiento que se emplea en la industria alimentaria es el de tipo epoxifenólico y en menor medida el acrílico.

A estos compuestos se les puede dar una capa de color para mejorar la apariencia externa, pudiendo adquirir colores dorados, plateados o blancos (denominado también cerámico y formado a partir de óxido de titanio). Es importante dejar claro que el coloreado de estas sustancias es simplemente un elemento decorativo.

Los recubrimientos interiores protectores, denominados también lacas, son diseñados para resistir la fabricación del envase y su uso posterior y para minimizar la interacción posible entre el alimento y el envase, durante toda la vida útil del producto envasado (hasta tres años). Las propiedades que se les exigen a estos barnices son inercia química, flexibilidad, resistencia y buen proceso a altas temperaturas (esterilización).

Además, en el caso de contacto directo con alimentos, la formulación y composición del recubrimiento debe ser aprobada por organismos legales y/o internacionales, de tal manera que se demuestre su inocuidad frente a la salud humana y la no alteración de las características organolépticas del producto envasado (lista positiva de sustancias).

Aunque en el caso de aplicaciones no alimenticias de los envases metálicos, éstos no tienen requisitos tan estrictos, los tipos de lacas empleadas en ambos casos son similares.

 

Tipo de capas para la protección del envase metálico

 

Los recubrimientos exteriores pueden ser protectores, decorativos o cumplir ambas funciones al mismo tiempo.

Un modelo de recubrimiento exterior comprendería las siguientes capas
consecutivas:
- Delgada capa transparente sobre el metal base.
- Capa gruesa y sólida coloreada (a menudo blanco), para su posterior impresión (hasta 6 colores).
- Barniz transparente para fortalecer el brillo.

Tradicionalmente los recubrimientos exteriores suponían mezclas de resinas disueltas o dispersas en disolventes orgánicos (compuestos orgánicos volátiles (VOC)).

Tras la deposición de una fina capa del recubrimiento sobre el metal, éste era sometido a un proceso de secado a temperaturas de hasta 210° centígrados (proceso con¬vencional) o hasta 300° centígrados (procesos a alta velocidad).

El propósito de este secado era doble: eliminar los VOCs presentes y realizar el curado del recubrimiento mediante reacciones químicas entre distintos grupos funcionales.

Actualmente, se regula la emisión de VOCs. La alternativa es entonces el empleo de mezclas líquidas donde el agua sustituye parte o todo el disolvente orgánico, o bien el empleo de mezclas sin disolvente (denominados 100 % sólidos).

Uno de los desarrollos más importantes en este sentido, empleado tanto como función decorativa como protectora, es el uso de laminados de film poliméricos sobre los sustratos metálicos.

Otro de ellos es el uso de recubrimientos en polvo. Éste supone la deposición electrostática de partículas sólidas muy pequeñas sobre el sustrato, seguido de un curado que funde las partículas dando lugar a un film continuo.

 

Recubrimientos exteriores

 

Se refieren a sustancias, distintas de las tintas, que se aplica a la superficie exterior de un envase con función protectora y/o estética.

El uso más extendido es un recubrimiento blanco denso empleado como base para la impresión. Al igual que en el caso de los recubrimientos interiores, éstos pueden contener distintos aditivos que mejoren sus propiedades. En este caso, la lubricidad es uno de los principales aspectos a considerar para conseguir un procesado eficaz y sin daños en las líneas de alta velocidad de formación de envases o en las líneas de llenado.

Típicamente se utilizan recubrimientos con un peso de película seca de 10-18 g/m2, basados en los siguientes componentes:

- Tipo acrílico.- Los recubrimientos tipo acrílico generan films blancos resistentes al desgaste o abrasión, con buenas propiedades de pigmentación. Existe un amplio rango de monómeros acrílicos quedan lugar a diversos polímeros, ajustados a cada necesidad. Forman sistemas termoestables normalmente entrecruzados con resinas tipo amina, para conservar su incoloración.

- Tipo poliéster.- Al igual que en el caso anterior, la gran variedad de monómeros de partida (polioles orgánicos y poliácidos) permiten gran flexibilidad en la formulación. Los poliésteres funcionales se entrecruzan con resinas tipo amina con el mismo propósito que en el caso de los acrílicos.

- Tipo alquídico.- Se basan en aceites insaturados naturales (soja, semilla de lino) y/o ácidos grasos equivalentes que reaccionan con glicerol dando lugar a triglicéridos. El oxígeno atmosférico es el responsable del entrecruzamiento pero el secado puede acelerarse mediante la adición de agentes de este tipo externos, por ejemplo resinas tipo amina. A temperaturas elevadas, los recubrimientos de tipo alquídico tienen tendencia a amarillear, por lo que su empleo se reduce a aplicaciones de escaso grado decorativo.

- Tipo epoxi fenólico.- Igual que en el caso de recubrimientos interiores.

 

Barnices

 

El principal requisito de un barniz es su completa transparencia, de forma que la impresión y recubrimientos por debajo de él puedan poner de manifiesto por completo su efecto visual y estético.

La mayoría de los barnices son compuestos análogos a los descritos en los recubrimientos exteriores (tipo acrílico, poliéster o alquídico), siempre sin pigmentación. Se emplea además el epoxiéster, que combina una resina tipo epoxi con un ácido graso y un agente de entrecruzamiento.

Los barnices suelen necesitar un aditivo para mejorar su lubricidad y la mayoría se diseñan con el objetivo de proporcionar brillo al envase

 

Recubrimientos poliméricos sobre metales

 

Los recubrimientos poliméricos sobre sustratos metálicos se realizan generalmente sobre chapa cromada o aluminio y su método de preparación implica un único paso: se lleva a cabo el recubrimiento de ambas caras del metal o bien por calentamiento de un film preformado o bien por extrusión directa de un film sobre el metal. Suele emplearse polietileno tereftalato (PET) o polipropileno (PP), y puede ser pigmentada o no.

Los responsables del desarrollo de esta tecnología sostienen que un análisis del ciclo de vida (ACV) comparativo frente al recubrimiento en base líquida, demostraría un gran aho¬rro energético así como un enorme beneficio medioambiental.

Sin embargo, su uso se encuentra todavía limitado a determinadas aplicaciones.

Por Tamara Castrillón Rodríguez