Detección de sustancias presentes en la superficie de un film plástico y relación con problemas de deslaminación y fallos de temosellado.

Algunas sustancias acumuladas sobre la superficie de un film plástico pueden ocasionar problemas en los procesos de termosellado y de laminado de films multicapa. 

  

Figura 1. Ejemplos de productos plásticos termosellados (izquierda) y film multicapa (derecha)

En el caso de los films plásticos destinados a unirse a otros films mediante procesos de termosellado (por ejemplo, bolsas para envasado de productos alimentarios), es de elevada importancia que los materiales de ambos films puestos en contacto sean compatibles, para que, al aplicar calor y presión, se logre una buena interacción entre las moléculas en estado fundido, y se obtenga una estructura entrelazada de las mismas al enfriar el conjunto.

La acumulación de sustancias sobre la superficie de alguno de los films, ajenas a los polímeros compatibles, puede interferir el proceso de entrelazado de las moléculas de polímero fundido.

Estas sustancias pueden provenir de contaminaciones externas producidas durante el proceso de fabricación (aceites lubricantes, siliconas, sustancias presentes en el producto envasado, etc…), o bien pueden consistir en aditivos del propio material plástico (por ejemplo, agentes de slip como la erucamida).

En el caso de los films multicapa, compuestos por varias capas de diferentes materiales plásticos con diversa funcionalidad, es frecuente utilizar adhesivos como por ejemplo el poliuretano, para unir capas de materiales diferentes entre sí, cuya compatibilidad es insuficiente para permanecer unidos por sí mismos. De la misma manera que en los procesos de termosellado, la presencia de sustancias que generen interfases entre las capas (material plástico con adhesivo) puede interferir en la compatibilidad entre los materiales y provocar una deslaminación de las capas posterior a la fabricación del film.

Mediante la técnica de espectrofotometría infrarroja (FTIR) por reflexión (ATR) (ver Figura 2), es posible analizar la composición de la superficie (o interfase, previa deslaminación), y detectar los compuestos presentes en la misma, determinando si son propios del material, o bien son ajenos al mismo y posiblemente la causa del fallo de termosellado o deslaminación.

Figura 2. Esquema del ensayo de ATR sobre la superficie de un film

Durante el análisis por ATR, el haz infrarrojo incidente penetra en la muestra hasta una determinada profundidad (unas pocas micras). El material de la muestra absorbe parte de esa luz, reflejando otra parte, la cual es registrada por un detector. El resultado es la obtención de un espectro de reflexión, con bandas características de cada tipo de enlace químico presente en la muestra. En el caso de que exista una fina capa de sustancia ajena al material depositada sobre su superficie, el espectro de reflexión presentará bandas características de ambos materiales.

En el siguiente ejemplo se muestra un caso de acumulación de erucamida sobre la superficie de un film de polietileno que presentó problemas de termosellado. El espectro de IR de reflexión muestra bandas características de polietileno y también de erucamida. Al frotar la superficie del film con un algodón impregnado en etanol para retirar la erucamida acumulada y volver a registrar el espectro, se observa que las bandas de erucamida desaparecen y quedan únicamente las bandas características del polietileno (ver figura3).

Figura 3. Espectros de IR de reflexión de un film de PE con erucamida en superficie ( __ ), y del mismo film tras retirar la erucamida mediante un lavado con etanol ( __ )

En el siguiente ejemplo se muestra un caso de contaminación por aceite sobre la superficie de un film de poliamida. El espectro de IR de reflexión muestra bandas características de poliamida y también bandas coincidentes con una sustancia de tipo aceite vegetal. Al igual que en el anterior ejemplo, al frotar la superficie del film con un algodón impregnado en etanol las bandas características del aceite desaparecen y quedan únicamente las bandas características de la poliamida (ver figura 4).

Figura 4. Espectros de IR de reflexión de un film de PA con aceite en superficie ( __ ), del mismo film tras retirar el aceite mediante un lavado con etanol ( __ ), y de una muestra de aceite vegetal ( __ ).

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