Mejora de la propiedades barrera en films con base en PLA y envases

En el marco del proyecto europeo Dibbiopack (7� Programa Marco Europeo; n�: 280676), uno de los principales objetivos, adem�s de envases funcionales, ha sido el desarrollo de films biodegradables que implicaran la mejora de propiedades barrera mediante tratamientos superficiales, as� como de investigaciones sobre las propiedades barrera del propio envase utilizando nanopart�culas combinadas con PLA. Este art�culo est� especialmente relacionado con el desarrollo de recubrimientos barrera en films con base de PLA biodegradable.

El principal prop�sito del proyecto Dibbiopack ha sido el desarrollo de nuevos materiales de biobasados especialmente adaptados al desarrollo de una amplia gama de recipientes o envases (films fabricados por soplado con orientaci�n biaxial, bandejas y tarros desarrollados por moldeo por inyecci�n y botellas realizado por las tecnolog�as de moldeo por extrusi�n soplado) y la mejora de las propiedades t�rmicas, mec�nicas y barrera de estos envases a trav�s de la nanotecnolog�a, como por ejemplo mediante tratamientos superficiales innovadores.

Objetivos.

Otro objetivo esencial fue la integraci�n operativa de las diferentes tecnolog�as o dispositivos inteligentes para proporcionar a la cadena de valor de los envases m�s informaci�n sobre los productos y los procesos, aumentar la seguridad y la calidad de los productos dentro de la cadena de suministro y mejorar la vida �til de los productos envasados. El proyecto incluye el dise�o, desarrollo, optimizaci�n y fabricaci�n de envases inteligentes multifuncionales, asegurando el cumplimiento de los requisitos ambientales por medio de LCA y el an�lisis de LCC, la gesti�n de riesgos de la nanotecnolog�a dentro de toda la cadena de valor de los envases y, por �ltimo, la evaluaci�n del usuario final en los diferentes sectores: cosm�tica, farmac�utica y alimentaria.

19 socios forman el consorcio de Dibbiopack, encabezados por el Centro Tecnol�gico espa�ol Aitiip. Entre los socios, que se dedican a la investigaci�n b�sica y aplicada, est�n representados institutos y universidades como Fraunhofer ISC, INSTM, Tecos o CNR para nombrar s�lo algunos. Pero tambi�n hay hueco para pymes investigadoras como Avanzare, Condensia Qu�mica, Archa o Plasma, que contribuyen con sus conocimientos a conseguir el mejor envase biodegradable posible para adaptarse a las necesidades de las empresas con el rol de usuarios finales: Cosmetic, Help y Nutreco y, por extensi�n, de las posibles necesidades de los mercados con respecto a los envases de base biol�gica.

Consorcio.

En el mes 42 de proyecto (la duraci�n del proyecto es de 48 meses), ya se han conseguido bastantes de los objetivos iniciales del proyecto:

• Formulaciones optimizadas de materiales basadas en �cido polil�ctico, PLA, nanoaditivado, procesamiento de estas composiciones con moldeo por inyecci�n y extrusi�n soplado, mejora de las propiedades mec�nicas y barrera y su procesabilidad en relaci�n a las calidades comerciales. Se comenzaron con cantidades a nivel laboratorio, pero el escalado a nivel industrial de la preparaci�n de material se ha llevado a cabo en Aitiip centro Tecnol�gico.
• Mejora de las propiedades barrera de los films que se crean por medio de un tratamiento superficial inorg�nico de plasma y tratamientos superficiales funcionales a base de pol�meros h�bridos. Estos pol�meros h�bridos barrera pueden ser ahora, gracias a Dibbiopack, tambi�n biodegradables.
• Por �ltimo, los procesos de producci�n se han optimizado a nivel industrial, con demostradores reales fabricados, dos de ellos disponibles (tanto proceso como demostradores f�sicos) en las instalaciones de Aitiip centro tecnol�gico, en Zaragoza:

Demostradores.

Todos los demostradores portan etiquetas adheridas mediante tecnolog�a IML, tanto funcionales como decorativas, 100% biodegradables.

�Biodegradable Ormocers- bioOromocers�

Para aumentar las propiedades barrera de los films del envase, tales como tapas y cubiertas de pol�meros, se pueden aplicar tratamientos superficiales adicionales. Por supuesto, en un sistema de envasado biodegradable, estos recubrimientos deben ser biodegradables por s� mismos. El desarrollo de tratamientos superficiales barrera biodegradables fue uno de los principales objetivos del Instituto Fraunhofer- Institute for Silicate Research (ISC) en W�rzburg, que ha estado trabajando con una clase de materiales llamados Ormocers durante m�s de 20 a�os. Ormocers son pol�meros inorg�nico-org�nico h�bridos, que se sintetizan a trav�s de reacciones sol-gel cuidadosamente controladas. Las propiedades de estos materiales de revestimiento se pueden ajustar a requisitos de aplicaciones muy espec�ficas, por ejemplo, los recubrimientos pueden tener excelentes propiedades barrera. Sobre todo cuando se combinan con finas pel�culas inorg�nicas, las propiedades barrera resultantes sobre sustratos polim�ricos flexibles son excepcionales debido a los efectos sin�rgicos.

En el marco del proyecto Dibbiopack, Fraunhofer ISC ha llevado a cabo el desarrollo de nuevos Ormocer biodegradables, llamado bioOromocers, que luego se puede a�adir como un refinamiento de superficie de pel�culas de pol�meros biodegradables para aumentar las propiedades barrera de vapor de agua y ox�geno.

El concepto b�sico de este desarrollo es la combinaci�n de precursores del Ormocer t�pico con biopol�meros modificados, el entrecruzamiento covalente de estos materiales por fuertes enlaces qu�micos covalentes y la formaci�n de un nuevo material de revestimiento de pol�mero h�brido. En combinaci�n con capas pulverizadas inorg�nicas, desarrolladas por el socio del consorcio Plasma, se lograron excelentes propiedades barrera para estas nuevas pel�culas de pol�mero de superficie refinada. En detalle, la velocidad de transmisi�n de vapor de agua de pel�culas de pol�mero PLA puro (proporcionado por el socio del consorcio Innovia), que originalmente era > 500 g�m-2�d-1 disminuy� por debajo de 0,15 g�m-2�d-1 en una configuraci�n s�ndwich de sustrato PLA y capas de recubrimiento de plasma y bioOromocers (condiciones de prueba de 23 �C, humedad relativa del 100%). Las pruebas comparativas de esta configuraci�n capa de bioOromocers en pel�culas de PET / SiOx (Ceramis (Amcor), pel�cula de PET recubierta con una capa de SiOx por la aplicaci�n e-beam), demostr� adem�s propiedades barrera de ox�geno de 0,05 cm3�m-2�d-1�bar-1� (23 �C, 50% de humedad relativa). Estas pel�culas de pol�mero de superficie refinado superan, adem�s, el ensayo de biodegradabilidad de acuerdo con DIN ISO 14885 1: 2005.

En resumen, una nueva clase de material, el bioOromocerss, ha sido desarrollado dentro del proyecto Dibbiopack, especialmente enfocado a tratamientos superficiales de films o envases. Estos nuevos materiales de revestimiento funcionales pueden mejorar las propiedades de las films de pol�meros biodegradables. En este concepto de material, la tasa de biodegradabilidad se puede ajustar a�n m�s para satisfacer las necesidades reales en soluciones de envasado por la elecci�n de biopol�mero, el grado de funcionalizaci�n y cantidad integrada dentro del pol�mero. Al lado de las propiedades de barrera, las caracter�sticas adicionales pueden ser implementados dentro de lasbioOromocerss como caracter�sticas antimicrobianas o resistencia a la abrasi�n.

Diagrama.

El proyecto Dibbiopack finaliza en febrero de 2016. Les invitamos a la conferencia final y demostraci�n que tendr� lugar el d�a 24 de febrero 2016 en Zaragoza con inscripci�n gratuita, con la intenci�n tanto de dar a conocer los resultados del proyecto, los �ltimos avances en las l�neas desarrolladas, como mostrar los envases desarrollados y el funcionamiento de las l�neas piloto de dos de los demostradores y del escalado de la preparaci�n del material.

Para m�s informaci�n sobre el evento, p�ngase en contacto con los coordinadores del proyecto en Aitiip Centro Tecnol�gico.

Aitiip Centro Tecnol�gico, Zaragoza, Espa�a

Pol�gono Industrial Empresarium Calle Romero N� 12. 50720 � Zaragoza � Espa�a

T. (+34) 976 46 45 44 F. (+34) 976 47 61 87;

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