Proyecto Europeo SVARNISH, un paso más allá en barnices funcionales para envases flexibles

En el proyecto Europeo SVARNISH, de duración 24 meses, que comenzó en octubre de 2013, participan los institutos tecnológicos: AIDO (España), MATRI (Reino Unido), NOFIMA (Noruega), las empresas ARTIBAL (España), A.HATZOPOULOS S.A. (Grecia), SAMPAS NANOTEKNOLOJI ARASTIMA GELISTIRME VE PAZARLAMA LIMITED SIRKETI (Turquía), AROMA PRAHA A.A. (República Checa), y FERRERO SPA (Italia) como usuario final.

La investigación, que dará lugar a el desarrollo del barniz funcional, ha sido financiada por el Séptimo Programa Marco de la Unión Europea, gestionado por la Agencia Ejecutiva para la Investigación (REA).
El proyecto SVARNISH, está desarrollando un barniz para envase flexible para alimentación con buenas propiedades físico-mecánicas, barrera al vapor de agua, al oxígeno, y con características antimicrobianas. Introducción
En la actualidad, existen muchos tipos de materiales plásticos, cada uno de ellos con propiedades diferentes. En muchas ocasiones, es difícil que un único material presente todas las características de protección, técnicas y comerciales necesarias para el envasado de un producto determinado. Por este motivo, suelen fabricarse envases con estructuras multicapa.
La obtención de estructuras multicapa ha permitido aumentar las aplicaciones de los materiales plásticos para el envasado de alimentos, productos farmacéuticos, cosméticos y demás productos industriales, y actualmente podríamos decir que el 60% de los film de uso en el sector de la alimentación, son estructuras multicapas, films con diferentes propiedades, que laminados dan lugar a una estructura que tiene las características necesarias para contener el producto a envasar.
Todos los envases han de presentar unas propiedades críticas para preservar las cualidades nutricionales y organolépticas del producto que contienen. Esto implica evitar el paso de los gases, como oxígeno y vapor de agua) desde el exterior al interior, y por otro lado evitar la pérdida de aroma, perdida de CO2, atmosfera modificada) desde el interior del envase al exterior. Por otro lado, tenemos otras propiedades, no nos menos importantes, y que radican en las propiedades físicas de los materiales que componen el film. Estamos hablando de la resistencia a punzonamiento y desagarro del material y su capacidad de sellado para garantizar la hermeticidad del producto envasado. No hemos de olvidar la resistencia térmica, para aquellas aplicaciones que requieran someter al envase a procesos de esterilización o bien cuando se desee calentarlo por microondas. Sin olvidar la importancia del aspecto visual del envase, que debe captar la atención del consumidor y servir de soporte idóneo para transmitir imagen de marca e información sobre características del producto envasado.
Tradicionalmente, se utilizan estructuras multicapa con diferentes propiedades y funcionalidades que ofrecen una estructura óptima para el envasado y aunque existen desarrollos de nanotecnología aplicados a los envases para la alimentación que mejoran algunas propiedades de los films, importantes para la conservación de los alimentos, en la actualidad, se siguen utilizando estas estructuras.

Grado de innovación
El proyecto SVARNISH va un paso más allá, y mediante el desarrollo de un barniz antimicrobiano, con propiedades barrera y con propiedades físico-mecánicas mejoradas, pretende ser una solución para la sustitución de las estructuras multicapas.
Como ya hemos explicado, para fabricar un film impreso multicapa, es necesario trabajar en varias fases. En muchas ocasiones una estructura multicapa impresa requiere de una primera fase de impresión y sucesivas fases de laminación, para dar lugar a la estructura final, esto es debido a que un solo film no presentan todas las propiedades físicas y barrera que la estructura necesita, como ya hemos comentado.
La estructura más comúnmente utilizada es la estructura dúplex, que consta de dos láminas unidas mediante un adhesivo, también podemos encontrar estructuras de tríplex e incluso estructuras con 4 capas para productos específicos.
Mediante el uso de un barniz con propiedades físicas mejoradas, con propiedades barrera y características antimicrobianas, podremos redu-cir los costes debidos a materia prima, y costes de fabricación. La aplicación del barniz en línea durante el proceso de impresión, reducirá el número de capas, y el peso final del envase, lo que facilitará su reciclabilidad, como consecuencia de esta reducción de capas.
Con respecto a las ventajas que presenta el desarrollo para el usuario final, las características barrera y la capacidad antimicrobiana del barniz, alargará la vida de los productos envasados y permitirá al usuario final abrir nuevos nichos de mercado y expandirse.

Desarrollo científico-técnico
El barniz que estamos desarrollando está basado en las propiedades que presentan las nanopartículas, más concretamente las nanoarcillas, en cuanto a la mejora de las características físicas de los polímeros y la mejora de las propiedades barrera.
Las nanoarcillas son las nanopartículas más utilizadas hasta la fecha, derivadas del mineral natural montmorillonita, de naturaleza hidrofílica, que son tratadas con sales de amonio para hacer la organoarcilla compatible con los materiales poliméricos. La nanoarcilla dispersa forma plaquetas con una alta relación de aspecto, que presentan buenas barreras al flujo de gases y vapores.
El nivel de barrera obtenido depende de la relación de aspecto de las plaquetas y aglomerados resultantes en el compuesto final, del grado de dispersión o distribución uniforme que tengan las nanoarcillas en la matriz del polímero y de la forma en que estén ordenadas y orientadas. De manera que una buena dispersión y orientación en el polímero generará un camino tortuoso (ver figura 1) que ralentizará el paso de las moléculas de gas a través de la matriz, lo que dará lugar a unas mejores propiedades físicas y barrera de los gases al polímero, frente a las propiedades que presentaba el material original.
Por otro lado, a la hora de insertar la nanoarcilla en el polímero es muy importante conseguir una buena exfoliación de las plaquetas (ver caso b de la Figura 2) para evitar la formación de agregados, que reducirían las propiedades físicas y barrera del material resultante.
Mediante la inserción de nanoarcillas en una matriz polimérica líquida mejoraremos la problemática existente de formación de agregados en nanocomposites.
Y mediante el uso de compuestos antimicrobianos y su inserción en la matriz polimérica líquida, otorgaremos al barniz características antimicrobianas.
En la primera etapa del proyecto, que terminó con el primer entregable técnico en febrero de 2014, se realizó la selección de materiales: polímeros, nanoarcillas, sales de amonio, y compuestos antimicrobianos, susceptibles de ser utilizados en el proyecto, así como el proceso de inserción de las nanoarcillas funcionalizadas en la matriz polimérica y el mecanismo de incorporación de los compuestos antimicrobianos en la matriz polimérica funcionalizada.
Actualmente, estamos trabajando en el desarrollo a nivel de laboratorio de la matriz polimérica funcionalizada con capacidad antimicrobiana, para su posterior formulación como barniz líquido para impresión flexográfica y huecograbado.

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