Los polímeros son materiales formados por largas cadenas de carbono unidas por enlaces covalentes que pueden alcanzar pesos moleculares altos, presentan baja densidad, son fáciles de procesar y son químicamente inertes. Entre estos se encuentra el Polietilén Tereftalato (PET) que, en los últimos 20 años, pasó de ser un polímero de ingeniería a convertirse en un polímero de alto volumen.
Por lo general, el PET registra fuertes interacciones del tipo Vander Walls y puede presentar, entre sus cadenas poliméricas, la formación de puentes de hidrógeno, lo cual le atribuye buenas propiedades térmicas y físico-mecánicas.
Estas características le confieren una gran variedad de aplicaciones en diferentes campos tecnológicos y, en los últimos años, ha sido ampliamente usado en la industria Embotelladora de Refrescos, Jugos y Aguas, entre otros.
Sistema de barrera en botellas PET
El PET tiene propiedades muy atractivas, como la transparencia y la baja densidad. Sin embargo, en algunos casos, presenta bajas propiedades de barrera a los gases, tales como dióxido de carbono (CO2) y oxígeno, por lo que, a veces, es necesario fabricar botellas multicapa, donde cada capa de polímero puede aportar una propiedad específica a la botella.
Es importante mencionar que la desventaja surge cuando se fabrican botellas multicapa, puesto que el costo de producción se incrementa. Otra opción es utilizar botellas de vidrio, ya que presentan buena barrera a los gases, pero éstas son pesadas y frágiles, por lo cual, el costo de transportación puede ser mucho más alto que si se ocuparan botellas de PET.
Aplicación de barrera por plasma
El plasma es mejor conocido como el cuarto estado de la materia, se trata de un gas parcialmente ionizado que tiene una gran cantidad de aplicaciones en los campos de la ciencia y la tecnología. Cualquier tipo de gas puede ser transformado en plasma mediante la aplicación de energía térmica o eléctrica; de esta forma es parcialmente ionizado.
El plasma, si presenta bajo grado de ionización, puede ser frío; o térmico, si posee un grado de ionización cercano al 100%.
Comúnmente se genera por energía de microondas, mediante alto voltaje, o por energía de radiofrecuencia (RF) a través de una bobina o electrodos dentro de una cámara a bajas presiones, aunque los electrodos también pueden ser localizados en el exterior de la cámara.
Un ejemplo puede ser el reactor con una bobina de RF pegado a la pared de vidrio Pirex, conectado a un generador y monitoreado por un controlador de RF.
El plasma se utiliza para producir nuevos grupos químicos en las superficies de los materiales; o también para mejorar sus propiedades químicas superficiales, como la energía superficial, la adhesión, el comportamiento hidrófilo o hidrófobo, entre otros.
Por otra parte, cuando se emplea un monómero como el Hexametildisiloxano (HMDSO), el propileno o el Acetileno (C2H2), generan plasma y pueden transformarse en un polímero, mismo que se deposita en la superficie del substrato que lo contiene. En consecuencia, se forma una barrera a los gases que evita principalmente el paso del CO2 y del oxígeno, conservando la calidad de los alimentos sensibles a estos gases.
La barrera –o recubrimiento depositado por plasma– puede ser transparente, delgada, interna y/o externa, lo cual le confiere propiedades atractivas para el envasado de productos alimenticios y bebidas.
Aplicaciones en botellas para vino, cervezas y jugos
La industria alemana ha desarrollado algunas botellas de PET para vino tinto. Estas tienen un recubrimiento muy delgado, el cual ha sido aplicado mediante el proceso de deposición química de vapor (CVD).
En este proceso, las botellas son colocadas en una cámara de vacío, donde los gases de plasma: oxígeno y hexametildisiloxano, son inyectados en el interior de la botella y, una vez dentro, son transformados en plasma; se deposita un recubrimiento polimérico ultradelgado en las paredes de la botella, mismo que se adhiere a ellas fuertemente; es un recubrimiento ultradelgado, libre de poros, químicamente inerte –por lo que no afecta los sabores o colores del vino o de la cerveza–, pero brinda buenas propiedades de barrera contra los gases.
El recubrimiento es, además, incoloro, muy delgado, y tiene la apariencia transparente del vidrio. Este tipo de envases ganan cada vez más mercado, ya que además de ser atractivos, pesan menos que las botellas de vidrio tradicionales, sin contar que tienen mayor resistencia al impacto.
De esta aplicación se beneficia también la industria de Jugos, donde se utilizan recubrimientos a base de silicio (SiOx) sobre la superficie de las botellas, para producir una barrera mediante plasma que conserva el color, el sabor y la calidad de los vinos y jugos.
Una ventaja que le da la barrera interna en su aplicación es evitar el contacto del PET con el producto, lo cual le confiere una mayor sanidad al consumidor. Otra ventaja es su reciclado, ya que el recubrimiento es ultradelgado, por lo que el polimérico no afecta la reprocesabilidad del material.
Conclusiones
Se puede aplicar un recubrimiento transparente y delgado, con la apariencia del vidrio, sobre la superficie de las botellas de PET; este recubrimiento mejora la propiedad de barrera del Polietilén Tereftalato. De esta forma se conservan el sabor y las propiedades innatas de las bebidas almacenadas en dichas botellas.
En la actualidad, hay empresas alemanas y estadounidenses que ofrecen equipos de plasma listos para ser conectados en la línea de producción, con sistemas de aplicación de plasma para la producción de barreras de acuerdo con las necesidades del cliente. Estos equipos están disponibles de forma estándar para adaptarse a la línea o con el servicio de fabricación a la medida.
