Descrizione pellicole

Tradizionalmente le pellicole che conosciamo derivano dalla lavorazione del petrolio. Tuttavia oggi possiamo citare ulteriori materie prime come la cellulosa, l’amido e gli zuccheri. Queste sono classificate come fonti rinnovabili e vengono usate tipicamente per realizzare pellicole biodegradabili e compostabili.

Le pellicole più comunemente utilizzate sono: il polipropilene (PP), il polietilentereftalato (PET) e il polietilene (PE). Esempi di pellicole compostabili sono l’acetato di cellulosa e il PLA.

La produzione delle pellicole tradizionali è simile tra loro. Si parte da granuli che vengono introdotti in estrusori ovvero cilindri cavi riscaldati che ospitano all’interno una vite senza fine. L’estrusore ha il compito di omogeneizzare e fondere tutti i componenti. Il composto ottenuto viene spinto attraverso una trafila la quale fornisce una “lastra” o un ”tubo” continuo di polimero semi fuso.

Grazie all’operazione di “orientazione” ovvero stiramento della lastra sia in senso longitudinale che trasversale, si conferisce alla pellicola l’aspetto, lo spessore e le proprietà che conosciamo. Nell’immagine sottostante un esempio di orientazione sequenziale. Da sinistra verso destra, è possibile apprezzare in ordine: la tramoggia di caricamento dei granuli (resin), l’estrusore vero e proprio (Twin-screw extruder), la trafila (T-die), prima stazione di orientazione in senso macchina (Machine direction stretcher) e la seconda stazione di orientazione in senso trasversale (Transverse direction stretcher). L’operazione si conclude con l’avvolgimento del film (Winder)

La pellicola può ricevere ulteriori lavorazioni come il trattamento corona, l’applicazione su un lato di un coating, la metallizzazione.

Trattamento Corona

Obiettivo è aumentare il livello di bagnabilità dello strato più superficiale del film al fine di permettere una adesione ottimale di vernici, inchiostri, adesivi. Il processo prevede l’esposizione della pellicola ad un ambiente fortemente ossidativo che promuove la formazione di gruppi radicalici sulla superficie del film. Questo fa aumentare l’energia superficiale del film ovvero l’affinità polare con inchiostri, vernici, ecc (aumento della stampabilità).

Applicazione di un coating

Se vogliamo conferire alla pellicola una funzione particolare come una migliore stampabilità per affinità chimica, un lato termosaldante oppure rendere una pellicola dry (preadesivizzata) possiamo spalmare su un lato della pellicola uno strato di polimero speciale. L’applicazione avverrà tramite processi di coestrusione ovvero alimentare la trafila con due o più estrusori (applicazione on line) oppure con tecniche di spalmatura sullo strato di base della pellicola già pronta (applicazione off line).

Metallizzazione

Ovvero la deposizione di uno strato sottilissimo di alluminio (poche centinaia di Angstrom di spessore). Questo processo conferisce alla pellicola un aspetto argentato e aggiunge caratteristiche di barriera ai gas e alla luce. La funzione quindi può essere semplicemente estetica oppure funzionale nel caso di applicazioni di packaging. Il processo viene eseguito in camera ad alto vuoto in cui filamenti di alluminio purissimo (vedi foto) vengono fusi in appositi crogioli formando un vapore di alluminio che sublima direttamente sulla superficie della pellicola. E’ possibile regolare la quantità d’alluminio depositata sul film regolando la velocità del film.

Caratteristiche dei principali film  convenzionali

BOPP

Il polipropilene è il film maggiormente usato nella plastificazione. Ottime caratteristiche ottiche, resistente, buona trasparenza. Permeabile all’ossigeno.

PET

Il poliestere è un film più resistente del BOPP, è più trasparente e presenta una bassa permeabilità all’ossigeno. E’ inoltre più stabile termicamente perciò indicato per imballi alimentari che devono subire un passaggio al microonde.

PE

Il polietilene è un film più morbido e flessibile rispetto sia al polipropilene che al poliestere. E’ meno trasparente del BOPP, permeabile all’ossigeno ed è particolarmente adatto per il contatto con gli alimenti. Frequentemente usato per conferire termo saldabilità agli imballi.

Proprietà

L’industria chimica ha selezionato un’ampia gamma di monomeri poiché ciascuno di essi conferisce, al film, caratteristiche differenti. Le proprietà dei film sono però determinate anche dal processo produttivo, dagli additivi e copolimeri che vengono aggiunti e dal loro spessore. Guardando una tipica scheda tecnica troviamo le seguenti proprietà:

Fisiche

  • Spessore: misurata in micron, influisce sulla trasparenza, consistenza ed effetto barriera del film.

  • Peso specifico: misurato in g/cm3 è il rapporto tra peso e volume.

  • COF: coefficiente d’attrito, attitudine del film a scivolare. Fornisce un’indicazione circa il comportamento del film in macchina. Spesso un film particolarmente trasparente e anche meno scivoloso.

  • Bagnabilità: “è la capacità di un liquido di stendersi completamente su una superficie piana e orizzontale di un solido”. Viene misurata in dyne/cm.

Meccaniche

  • Il film subisce diversi stress meccanici, è utile quindi poter confrontare i film per capire quale sopporta meglio tali sollecitazioni. Le prove di Carico a rottura e Allungamento a rottura servono per quantificare la risposta del film alle sollecitazioni.

Termiche

  • Stabilità dimensionale (Restringimento al calore): durante la plastificazione il film assorbe calore e può “restringersi”.

  • Saldabilità: per film termosaldabili indica la tenacia con cui si può realizzare la saldatura. Per esempio per realizzare confezioni tipo blister.

Ottiche

  • Opacità (HAZE): capacità del film di far passare la luce al suo interno. Più è basso tale valore più il film è trasparente. Possiamo trovare un valore pari a 2,0 per un BOPP fino a 0,5 per un PET particolarmente trasparente o 0,7 per un Acetato di cellulosa lucido.

  • Lucentezza: capacità del film di riflettere la luce incidente. Il valore sarà basso per film trasparenti e alto per film metallizzati.

  • Densità ottica: nei film metallizzati quantifica la quantità di metallo depositato sulla superficie.

Barriera

  • Al vapore acqueo, ossigeno o agli aromi. Si misura in quantità di aeriforme che passa in m2 al giorno attraverso il film ad una data temperatura. Più il valore è basso e più il film fa barriera al loro passaggio.

In conclusione

Per le applicazioni della cartotecnica e imballaggio sono disponibili numerosi tipi di film. Ciascuno di essi fornisce caratteristiche e prestazioni differenti che vanno valutati rispetto alla specifica applicazione richiesta.

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