Permeabilidade em papel é o novo desafio no mundo das embalagens, isso deve-se pela preocupação em relação a natureza e a constante busca pelo desenvolvimento de produtos sustentáveis.
Uma grande tendência são as embalagens em papel ou papel cartão com barreiras de permeabilidade para a proteção adequada de cada produto.
Maior desafio: garantir que o papelão seja resistente à umidade, suporte diversas temperaturas, seja durável, econômico o suficiente para ser utilizado em uma variedade de produtos. Xícaras de papel são um grande desafio!
Xícara de papel
Barreira a umidade do papel
Para entendermos melhor sobre essa nova tendência, nosso fornecedor Mocon que é especialista quando o assunto é permeabilidade, realizou uma parceria com diversas indústrias de papel revestido ao longo desse tempo para estudar e garantir que as propriedade de permeabilidade de papel sejam caracterizadas com precisão. Abaixo vamos te contar os detalhes mais importantes para que a sua embalagem tenha eficiência máxima!
Permeabilidade em papel – superando os desafios relacionados as embalagens e testes
Como já falamos acima, a utilização de papel e/ou papel cartão para embalagens está sendo uma opção atrativa para embalagens sustentáveis. No entanto, testar com precisão e desempenho da barreira ou permeabilidade pode ser um desafio, sem subestimar a causa raiz das falhas de teste.
Para servir como materiais de barreira, produtos de papel revestido devem passar por estudos de permeação, como taxa de transmissão de oxigênio e taxa de transmissão de água. No entanto, durante os testes de permeação, dados imprecisos podem levar a decisões inadequadas. Teste de materiais revestidos oferecem vários desafios únicos:
1- Análises frequentes
2 – Selagem da amostra
3- Vazamento
Pelos poros naturais, o papel e papel cartão não são considerados bons materiais de barreira para várias propostas de embalagens. No entanto, aplicando um fino revestimento de polímero, eles podem ser uma ótima opção para uma embalagem ambiente adequada.
Enquanto o desenvolvimento especializado de revestimento e os seus processos podem ser o foco principal, a experiência nos ensinou que a medição técnica de permeação é também uma chave importante para o sucesso dessa nova embalagem de papel. Nos estágios inicias de P&D, testes com falhas são comuns mas é crucial entender as causas potenciais das falhas e tomar medidas para reduzir resultados enganosos.
Abaixo alguns resultados sobre as altas taxas de transmissão:
1- O papel cartão tem uma superfície porosa e difícil de vedar. O teste de permeação requer uma área de superfície lisa para formar uma boa vedação entre o teste, portanto uma camada de revestimento é importante
2- Se o revestimento de polímero não for o suficiente, isso pode causar falhas no teste:
a) Um revestimento fino muitas vezes não vai cobrir toda a superfície do papel, deixando manchas ou porosidade
b) Uma camada fina pode deixar a superfície irregular, não permitindo uma boa vedação entre a amostra e a interface da célula de teste, o ar ambiente ou a umidade podem vazar através da interface
3- O revestimento pode ser absorvido demais pelo papelão, não formando assim uma camada na parte superior do papel para formar um filme contínuo
4- O solvente no revestimento pode alterar a estrutura do substrato
5 – O próprio revestimento pode não fornecer uma barreira adequada
6 – Entrada de ar ambiente e umidade através da seção transversal da estrutura do poro na borda da amostra
7- Alta umidade pode fazer com que o substrato do papel inche e comprometa a eficácia do revestimento
Camadas da embalagem de papel com barreira
A razão pela qual as empresas muitas vezes têm dificuldade em obter resultados nos testes de permeação é por causa do efeito borda que acontece quando o oxigênio e/ou umidade do ambiente vaza pela borda no teste de permeação em papel revestido, papelão ou laminado.
Tipicamente essa falha influencia o resultado do teste quando o ar ambiente, aumento da umidade ou quando dilui o gradiente de gás desejado.
Para resultados mais consistentes, a célula de teste Edge effect cell foi desenvolvida exclusivamente pela Mocon para a eliminação do efeito de borda.
Com base nos estudos realizados pela Mocon, esse acessório elimina o efeito borda no teste de papel revestido. Simples e preciso nas análises de taxa de transmissão de permeabilidade em papel.
Os métodos de teste padrão não tem a capacidade de testar com precisão a taxa de transmissão de oxigênio ou vapor de água em papel revestido.
Inovação
A Edge effect cell elimina o efeito borda para a selagem efetiva durante o teste para prevenir que o oxigênio e/ou umidade migre para dentro da área de teste. Isso garante taxas de transmissão de dados mais precisas e repetíveis por meio do material, não da borda. A célula de teste pode ser utiliza para realizar testes com até 125 mil ou 3,175 mm de espessura.
O efeito de borda pode levar a resultados imprecisos e variáveis!
Quando usada com a linha de permeabilidade Oxtran 2/12, Oxtran 2/22 ou Permatran W 3/34, a Edge effect cell fornece acurácia e constância nos resultados.
Tenha certeza dos melhores materiais para o seu produto, reduza custo, garanta a vida útil desejada, proteja o conteúdo e principalmente a marca!
Estudo de caso
Os resultados abaixo ilustram a variabilidade em TPVA usando uma célula normal x Edge effect cell
Análise permeabilidade com e sem efeito borda
Tipos de células
A Mocon desenvolveu dois tipos de célula:
– Uma desenvolvida para testes de TPO2 e/ou TPVA com controle preciso de umidade relativa (UR). Essa célula tem dois pequenos orifícios para entrada e saída de gás teste na câmara de gás.
– A outra é indicada para testes de TPVA com 100% de umidade relativa (UR). Essa contém um pequeno orifício para liberar a pressão na câmara de gás de teste e na esponja.
É importante selecionar a célula adequada para testar a umidade relativa precisa ou 100% de UR.
Edge effect cell bloqueia o vazamento da seção transversal da barreira
Soluções
Substrato a base de papel pode ser feito com os seguintes tipos de barreira:
– Selecione o revestimento com a barreira adequada para o seu produto
Uma dica: para uma boa barreira de oxigênio não é necessário uma boa barreira de umidade
– Utilize um microscópio para examinar a espessura da barreira e o acabamento do revestimento para garantir que cubra completamente a superfície irregular do substrato de papel com uma camada contínua
– Teste a compatibilidade entre o solvente de revestimento e o substrato para garantir que não haverá alteração
– Inicie o teste com o nosso equipamento Optech modelo P que permite a análise de altos níveis de OTR enquanto refina seu processo de revestimento dentro da faixa de teste do seu analisador OTR
– Assim que o seu processo estiver otimizado, indicamos análises em nossa linha de equipamentos de permeabilidade para maior acurácia e repetibilidade nas análises
– Para eliminar o efeito de vazamento nas bordas, a Mocon oferece acessórios que selam as bordas das amostras para testes sem epoxy ou máscaras para selagem da borda com epoxy.
Benefícios
Implementar as diretrizes acima ajudará a otimizar o desenvolvimento de materiais de papel revestidos em barreiras de embalagem adequada. Permitindo que dados mais precisos sejam gerados enquanto reduz tempo, custo e frustração.
Conclusão
As embalagens de papel para fornecerem a proteção adequada devem ser revestidas com barreira de polímero contínua.
– Aplique barreira o suficiente para cobrir a superfície irregular do papel
– Estude a compatibilidade do revestimento e substrato
– Verifique se o revestimento oferece o nível desejado de proteção
– Teste a permeabilidade em papel
Você ainda tem dúvidas sobre a permeabilidade em papel? Entre em contato conosco, iremos te auxiliar no seu processo de validação.
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