Nuevas tintas y tratamientos para mejorar la sostenibilidad de envases

A lo largo de estos últimos años se ha producido un incremento en la presión normativa de cara a mejorar la sostenibilidad de residuos plásticos y envases y su interacción con el medio ambiente. De hecho, los desarrollos sostenibles son un principio fundamental de la Unión Europea y un objetivo prioritario de la regulación comunitaria.

Dentro de este contexto, la sostenibilidad en el envase puede abordarse a través de los siguientes puntos:

1. A través del material, mediante una reducción de su cantidad o a través de soluciones sostenibles que hagan del envase un artículo reusable, reciclable, compostable.

2. Mediante el empleo de tintas que sean sostenibles, como las biobasadas, biodegradables o lavables, y su aplicación en el envase y/o en sus etiquetas. Así, se permite que el envase sea fácilmente destintable y se favorece un posterior reciclado del material o tratamiento de compostabilidad.

3. La incorporación de nuevos sistemas de control y monitorización basados en tintas conductivas e impresión electrónica que ayudan a mejorar el control de la calidad del envase y del producto almacenado. De este modo, la necesidad de nuevos envases puede verse reducida, mientras se consigue reducir el desperdicio del producto envasado.

Las tintas biobasadas tienen la característica de no depender de fuentes fósiles, pues están desarrolladas mediante pigmentos, resinas y aditivos de origen natural y fuentes renovables, lo cual evita la dependencia de otras fuentes como la del petróleo, evitando así las fluctuaciones en precio de las materias primas derivadas. Además, el hecho de que estas tintas puedan ser formuladas en base agua, contribuyen considerablemente a la sostenibilidad medioambiental, así como a la seguridad del impresor.

Actualmente, existen en el mercado tintas certificadas OK Compost acorde a la norma UNE EN 13432 para su empleo en el envase compostable. Sin embargo, debido a la naturaleza no completamente biodegradable de las tintas actualmente certificadas, la cantidad de tinta impresa está limitada a las indicaciones dadas por el fabricante y en cualquier caso nunca debe exceder el 1% en peso seco del total del envase. El desarrollo de tintas biobasadas, biodegradables y compostables podrían permitir la impresión sin límite de peso sobre materiales compostables, facilitando así los diseños de impresión, sin ir en detrimento de los certificados de compostabilidad del envase final. Además, estas tintas ayudan a la reducción de la huella de carbono, a la no emisión de compuestos orgánicos volátiles y a la no dependencia de fuentes fósiles.

Dentro de este nuevo paradigma, el centro tecnológico Itene ha desarrollado nuevas soluciones de tintas sostenibles aplicables a etiquetas de envase que puedan ayudar a dar una respuesta a las nuevas necesidades de la sociedad actual. Itene cuenta con una importante experiencia en el desarrollo de tintas y tecnologías de impresión enfocadas a la industria del envase y embalaje.

En el marco del proyecto de I+D Biosurfink 2022, financiado por la Conselleria de Innovación, Universidades, Ciencia y Sociedad Digital de la Generalitat Valenciana, Itene ha desarrollado tintas biobasadas coloreadas para la industria gráfica. En concreto, se han obtenido tintas en colores magenta y amarillo, que complementan en cuatricromía a las tintas cian y negra, que fueron desarrolladas en el proyecto Biosurfink (edición 2021), al que ha dado continuidad Biosurfink 2022.

Las tintas azul y negra desarrollas por Itene pudieron acreditar su contenido biobasado en un 94% y 100%, respectivamente, de acuerdo con ASTM D6866 Standard test methods para la determinación del contenido biobasado de muestras sólidas, líquidas y gaseosas, mediante datación por análisis de radiocarbono. Estas tintas se desarrollaron en base a biodisolvente y en base agua, para contribuir así a la sostenibilidad de las tintas y del envase, una vez aplicadas.

Estas tintas biobasadas se han validado a nivel industrial en distintos sustratos típicamente empleados en la industrial del envase flexible como lo son PET, PP y PE y también otros sustratos más sostenibles como PLA y sustratos plásticos transparente derivados de la celulosa.

Por otro lado, el centro tecnológico Itene ha desarrollado nuevos tratamientos superficiales para mejorar las propiedades del envase. Estos tratamientos, consistentes en la modificación química de la superficie del material, modifican la interacción del envase con el entorno, aportando nuevas propiedades.

Con estas modificaciones, se consigue disminuir la adhesión de líquidos y de toda clase de fluidos y agentes contaminantes o ensuciantes sobre la superficie. Estos tratamientos aportan novedosas soluciones de envase, como el fácil vaciado de líquidos viscosos, favoreciendo así el máximo aprovechamiento del producto envasado y evitando el problema recurrente del desperdicio del producto envasado.

Además, las propiedades de baja adhesión superficial también ofrecen otras aplicaciones como la auto-limpieza y fácil limpieza del envase o superficies, especialmente dirigido a aquellos envases, cajas y embalajes reutilizables destinados a más de un uso, disminuyendo el residuo procedente del envase y además favoreciendo las condiciones de limpieza, a condiciones menos drásticas.

Esta modificación superficial puede realizarse mediante distintas vías técnicas: puede realizarse una modificación superficial por vía húmeda, en la cual nuevas moléculas son ancladas a la superficie, o mediante métodos fisicoquímicos en el que un recubrimiento de un nuevo material se deposita sobre la superficie del material de envase, aportando nuevas propiedades superficiales.

Ambas metodologías presentan sus pros y sus contras, una modificación de la superficie por vía húmeda se realiza mediante técnicas más sencillas como inmersión en un tanque o un rociado en un proceso en continuo, pero necesitan del empleo de disolventes, generalmente orgánicos y de una etapa anterior de activación y otra posterior de curado, térmico o ultravioleta.

Las modificaciones por métodos fisicoquímicos, por lo general, son métodos más limpios, que permiten el empleo de una variedad más amplia de moléculas. Estos métodos, como CVD o PVD, normalmente no necesitan de la etapa anterior de activación y de la etapa de curado posterior, por lo que, además de ser métodos más limpios, son procesos más rápidos. En contra, estos métodos requieren de un equipamiento especial para llevar a cabo estas modificaciones. La propiedad más fácilmente evaluable, que nos da indicación sobre la extensión de la modificación de superficie alcanzada y a priori, información también sobre las propiedades de baja adhesión, es el ángulo de contacto. Esta medida nos da indicación sobre cómo de afín es un líquido a una superficie, de tal manera que cuanto más alto sea el valor de ángulo de contacto obtenido, menos afinidad presenta el líquido a esa superficie.

En el caso del agua, esta medida se puede trasladar a la hidrofilicidad e hidrofobicidad de superficies, de tal manera que valores de ángulo de contacto por debajo de 90°, hace referencia a superficies hidrofílicas con alta capacidad a permanecer mojada o manchada cuando entra en contacto con el agua u otros líquidos en base agua.

En cambio, valores de ángulo de contacto por encima de 90°, indica que una superficie tenderá a ser hidrofóbica y el agua tendrá poca afinidad por la superficie, por lo que tenderá a mantenerse seca y repelente a líquidos en base agua. Igualmente, esta modificación superficial, puede ser más compleja y diseñarse para ser repelente hacia otros tipos de líquidos, como aceites, grasas y/o disolventes y aportar así una solución más global a los problemas de fácil vaciado, autolimpieza y fácil limpieza de envases y superficies en general.

En la siguiente infografía se pueden ver los resultados en cuanto a ángulo de contacto en función de las modificaciones planteadas y en función de los distintos líquidos empleados para la medida. Como puede observarse, los ángulos de contacto más altos se obtienen para los tratamientos con material 2 y medidos frente a agua, por la elevada tensión superficial de este líquido.

Los tratamientos también se aplicaron sobre otros materiales de envase como las poliolefinas y se evaluó su capacidad de auto-limpieza sobre alimentos viscosos, como lo es el preparado de tinta de calamar. Los sustratos se inclinaron 45° y se evaluó el tiempo en autolimpiarse, observándose una mejora sustancial del sustrato tratado, frente al sustrato sin tratar (el cual no presentaba la propiedad).