Como melhorar as propriedades de barreira do papel

Resumo

Contrariando a tendência de proteção ambiental, os revestimentos à base de água surgiram como uma solução sustentável para melhorar o desempenho de barreira do papel. Este artigo aborda os principais fatores que afetam as propriedades de barreira do papel revestido, incluindo o processo de revestimento, as propriedades do papel base, os métodos de revestimento e as características inerentes dos revestimentos de barreira à base de água, fornecendo orientações práticas para otimizar o desempenho das embalagens de papel.

Introdução

Embalagem plástica Oferece praticidade, mas apresenta sérios desafios ambientais devido à sua natureza não biodegradável. O papel, com suas vantagens de ser reciclável e repulpável, é cada vez mais preferido como uma alternativa ecológica em embalagens de alimentos para substituir os plásticos tradicionais. No entanto, a estrutura fibrosa porosa do papel resulta em propriedades de barreira deficientes contra vapor de água, óleo, água e outros líquidos, limitando sua aplicação em larga escala.

Dessa forma, foram desenvolvidos revestimentos à base de água. Ao contrário dos produtos de papel convencionais revestidos por extrusão com polietileno (PE), os revestimentos à base de água facilitam a repolpação de embalagens de papel descartáveis, permitindo a substituição parcial da polpa virgem nas fábricas de papel e minimizando o impacto ambiental das embalagens de papel descartáveis.

Como líder em dispersões e resinas, a BASF está comprometida com a sustentabilidade por meio de produtos inovadores. Sua linha de barreira aquosa de alto desempenho Joncryl® HPB (High Performance Barrier) oferece excelentes propriedades de barreira ao papel, reduz o uso de plástico, diminui as emissões de solventes e melhora a pegada de carbono das embalagens.

Principais fatores que afetam as propriedades de barreira do papel revestido

1. Processo de Revestimento

Os revestimentos de barreira funcionam aplicando uma camada à base de água na superfície do papel para bloquear a passagem de líquidos e gases. Geralmente, uma maior gramatura do revestimento melhora o desempenho da barreira, mas aumenta os custos, exigindo um equilíbrio entre desempenho e custo na produção.

• Revestimento duplo para papel base

O papel base não revestido para embalagens de alimentos frequentemente apresenta porosidade superficial, umidade, gramatura e espessura irregulares, o que permite que os revestimentos à base de água penetrem no papel durante a secagem, resultando em camadas de revestimento desiguais. O pré-tratamento ou a dupla camada de revestimento podem mitigar esse problema de forma eficaz, garantindo um revestimento mais uniforme e melhor desempenho de barreira em comparação com a aplicação de uma única camada.

• Temperatura e método de secagem

As condições de secagem impactam significativamente a eficácia da barreira. Cada emulsão de estireno-acrílico possui uma temperatura de secagem ideal para maximizar suas propriedades de barreira. A secagem em estufa de ar quente é preferida para revestimentos de barreira, pois permite uma secagem uniforme por meio de curvas de secagem ajustáveis ​​e remove eficazmente os odores voláteis residuais do revestimento.

2. Propriedades do papel base

As propriedades do papel base — incluindo lisura, permeabilidade ao ar, brilho e composição das fibras — determinam sua capacidade de absorção e, consequentemente, o efeito final do revestimento. Mesmo com o mesmo revestimento de barreira, processo e gramatura, diferentes papéis base produzem resultados de barreira bastante distintos devido às variações na rugosidade da superfície e na uniformidade estrutural.

3. Métodos de Revestimento

Os métodos de revestimento mais comuns incluem revestimento por lâmina, revestimento por barra dosadora, revestimento por jato de ar e revestimento anilox. Os três primeiros são amplamente utilizados em fábricas de papel, enquanto o revestimento anilox é comum em gráficas. A seleção deve ser baseada na gramatura do papel base, na gramatura desejada para o revestimento e nos requisitos de barreira.

Por exemplo, o revestimento com jato de ar ou cilindro anilox é adequado para aplicar aproximadamente 3 g/m² de revestimento em papel para hambúrguer de 20 a 30 g/m² para atender à resistência à gordura do Kit 6, obtendo revestimentos uniformes e alto desempenho de barreira com baixas gramaturas de revestimento.

4. Propriedades inerentes dos revestimentos de barreira à base de água

• Os revestimentos de barreira são projetados com base em diferentes mecanismos de barreira.

Revestimentos de barreira ao vapor de água: Reduzem o coeficiente de solubilidade maximizando a diferença de polaridade entre o revestimento e o vapor de água; maior peso e espessura do revestimento melhoram o desempenho da barreira ao vapor de água.

• Revestimentos de barreira contra óleo e água

Bloquear ou retardar a penetração de substâncias oleosas através da formação de película, influenciada pela solubilidade do polímero, temperatura de transição vítrea, estrutura núcleo-casca, índice de acidez e pH.

Os revestimentos podem oferecer propriedades multifuncionais (resistência a óleo, resistência à água, barreira ao vapor de água, selagem térmica) ou desempenho de barreira com função única. A seleção deve estar alinhada com as necessidades específicas da aplicação.

Conclusão

Com o endurecimento das políticas de restrição ao plástico, chegou a era da "substituição do plástico pelo papel". Os fornecedores de materiais representados pela BASF estão promovendo ativamente revestimentos de barreira inovadores para atender à demanda do mercado por embalagens ecológicas sustentáveis. O desenvolvimento e a aplicação de revestimentos de barreira à base de água de alto desempenho irão desbloquear ainda mais o potencial do papel em embalagens ecologicamente corretas.