Uma bolsa de PE monomaterial pode ainda assim oferecer uma elevada barreira?

É fácil prometer a substituição do papel de alumínio ou do PET por uma estrutura à base de PE. O difícil é manter o produto protegido e a embalagem estável em todas as máquinas.

Sim, uma bolsa de PE monomaterial pode proporcionar uma elevada barreira quando os requisitos relativos ao oxigénio, à humidade, à selagem e ao prazo de validade são concebidos em conjunto. A resposta depende do produto, da camada de barreira funcional, da estrutura completa da película e dos resultados dos ensaios realizados na embalagem final — e não apenas da expressão “monomaterial”.

Quando analiso esta alteração na nossa fábrica, começo por definir o que o produto tem de suportar. Depois, vou avançando de trás para a frente, passando pela barreira alvo, pela banda de impressão, pela banda de selagem, pela camada funcional, pelo adesivo, pelo formato da embalagem, pelo método de enchimento, pela rota de transporte e pelas diretrizes de reciclagem. Uma estrutura só está pronta quando protege o produto e funciona de forma consistente, desde o filme até à embalagem acabada.

Consulte os formatos personalizados das bolsas verticais da JINYI e as opções de materiais →

Principais conclusões

Será que um saco de PE monomaterial consegue realmente oferecer uma elevada barreira?

O erro comum é comparar “PE” com “folha metálica”, como se cada um desses termos descrevesse um nível fixo de proteção.

Uma bolsa com predominância de PE pode atingir parâmetros exigentes em termos de oxigénio e humidade, mas o resultado deve-se à estrutura completa e não apenas à resina de PE. Os diferentes tipos de PE, o PE orientado, os revestimentos, o EVOH, as camadas de ligação, os adesivos, a cobertura de impressão e o design do selante influenciam, todos eles, o desempenho final.

Aprecio a função que a bolsa pode desempenhar, não o nome que consta nas especificações

Uma bolsa monomaterial pode conter várias camadas físicas. O termo “mono” refere-se à principal família de polímeros e à via de reciclagem prevista. Não significa que exijamos que uma única folha fina de PE comum suporte a arte final, permaneça plana sob o calor da impressão, bloqueie o oxigénio, resista a perfurações, forme um reforço lateral e sela dentro do mesmo intervalo restrito de temperatura.

Numa estrutura prática de PE, uma camada pode proporcionar imprimibilidade e estabilidade no sentido da máquina, outra pode desempenhar a função de barreira e a camada interior pode assegurar o contacto com o produto e a selagem a quente. As camadas são selecionadas de forma a que o polietileno continue a ser a família de materiais dominante e os outros materiais funcionais se mantenham compatíveis com o fluxo de reciclagem pretendido.

É por isso que não respondo a um comprador dizendo que “o PE é de alta barreira” ou que “o PE é de baixa barreira”. Ambas as afirmações são demasiado vagas. Pergunto o que é que vai ser embalado, o que é que o danifica em primeiro lugar, quanto tempo tem de durar e em que condições de temperatura e humidade. Só então é que “alta barreira” se torna uma especificação útil.

Para conhecer toda a lógica de reciclabilidade subjacente a cada camada, leia O que torna uma embalagem flexível reciclável? Um engenheiro de fábrica explica cada camada.

O que significa “barreira elevada” para o produto?

Um valor muito baixo na ficha técnica de uma película pode parecer impressionante e, mesmo assim, ser a resposta errada para a encomenda.

«Barreira elevada» significa que a embalagem mantém o oxigénio, a humidade, o aroma, a luz ou a gordura dentro de limites que protegem o produto durante o prazo de validade previsto. O nível exigido varia consoante a formulação, o tamanho da embalagem, o espaço livre, as condições de armazenamento, transporte e enchimento.

Antes de escolher a película, distingo o risco relacionado com o oxigénio do risco relacionado com a humidade

A taxa de transmissão de oxigénio (OTR) mede a quantidade de oxigénio que atravessa um material em condições de ensaio especificadas. A taxa de transmissão de vapor de água (WVTR) faz o mesmo em relação ao vapor de água. Valores mais baixos indicam uma barreira mais resistente, mas um valor apresentado sem indicar a temperatura, a humidade relativa, a composição da amostra e o método de ensaio é incompleto.

O tamanho da embalagem também é importante. Os resultados da transmissão são normalmente apresentados por unidade de área, enquanto o produto está sujeito à área total da embalagem, além das fugas através das juntas e fechos. Uma saqueta pequena e uma embalagem vertical grande, ambas fabricadas com o mesmo filme, não expõem o produto à mesma quantidade total de infiltração. O peso do enchimento e o espaço livre alteram novamente o resultado.

O nosso guia específico explica como eu escolho entre proteção contra a humidade, o oxigénio, a luz e a perda de aroma. No que diz respeito a este artigo, o ponto importante é simples: não ajusto todos os produtos para os valores mais baixos disponíveis de OTR e WVTR. Especifico uma proteção suficiente para o risco real e verifico-a em condições relevantes.

Por que é que o PE lida melhor com a humidade do que com o oxigénio?

Muitas embalagens de PE já oferecem uma boa resistência ao vapor de água, mas os alimentos sensíveis ao oxigénio revelam o ponto fraco de uma estrutura comum feita apenas de PE.

O polietileno é naturalmente adequado para a resistência à humidade e à selagem a quente, embora a sua barreira ao oxigénio não seja, normalmente, suficiente para produtos com requisitos exigentes em termos de oxidação ou aroma. Um design de mono-PE de alta barreira proporciona, assim, proteção contra o oxigénio sem comprometer a reciclagem do PE.

Utilizo cada camada de PE para a função em que tem melhor desempenho

A camada interior deve garantir uma vedação fiável e proteger a superfície em contacto com o produto. A camada exterior deve permitir a impressão, resistir ao alongamento e manter-se estável durante os processos de registo, laminação, corte longitudinal e confeção de sacos. O PE orientado, como o MDO-PE, pode conferir rigidez e controlo dimensional, mas não dispensa a necessidade de verificar a resposta ao calor e o desempenho de barreira.

No caso de alimentos secos sensíveis ao oxigénio, frutos secos, pós nutricionais, produtos relacionados com o café ou ingredientes sensíveis ao aroma, o filme necessita frequentemente de uma barreira funcional separada. Essa barreira pode ser EVOH, um revestimento adequado ou outra solução testada e compatível com as diretrizes de reciclagem selecionadas. Escolho-a com base no objetivo, e não num nome de material que esteja na moda.

A humidade requer uma atenção especial, uma vez que alguns materiais de barreira ao oxigénio perdem desempenho à medida que a exposição à humidade aumenta. Por conseguinte, as camadas protetoras de PE, o design do revestimento, a posição das camadas e as condições de ensaio são fatores importantes. Um valor de OTR obtido em condições secas não deve ser aplicado a uma rota de distribuição húmida sem verificar se esse valor continua a corresponder à embalagem final.

É também por isso que a espessura, por si só, não é uma solução adequada. Adicionar mais PE comum pode melhorar a resistência e, por vezes, a resistência à humidade, mas não proporciona a mesma proteção contra o oxigénio que uma camada funcional devidamente concebida. Uma maior quantidade de material pode aumentar os custos e o consumo de resina sem resolver o verdadeiro risco.

Quais são as estruturas de mono-PE que podem proporcionar uma maior barreira?

Não existe um único “filme de PE reciclável” que se adapte a todos os alimentos, máquinas de fabrico de saquetas e mercados de venda.

As opções práticas incluem laminados de PE/PE, laminados de PE orientado sobre PE selante, estruturas de PE coextrudidas com uma barreira funcional e películas de PE revestidas aprovadas. Cada método apresenta um equilíbrio diferente entre barreira, rigidez, transparência, vedação, reciclabilidade e estabilidade de produção.

Escolho a estrutura depois de saber o percurso de conversão

Um laminado de duas bandas pode ser mais fácil de imprimir e transformar do que uma única banda muito complexa. Um filme coextrudido pode proteger a camada de barreira entre as camadas de PE e eliminar uma etapa de laminação separada. Uma estrutura revestida pode reduzir a quantidade de material adicionado, mas requer um manuseamento cuidadoso, uma vez que riscos, fissuras por flexão, dobras e calor podem afetar uma superfície de barreira fina. Não há um vencedor automático.

O acabamento da superfície também altera o processo. Revestimentos mate espessos, vernizes táteis, grande cobertura de tinta e efeitos decorativos aumentam a espessura do material e podem alterar o atrito, o bloqueio, a contaminação da vedação e a compatibilidade com a reciclagem. Defino a estrutura de desempenho antes de aprovar um acabamento que possa tornar mais difícil o fabrico ou a avaliação.

Como é que o EVOH pode melhorar a barreira ao oxigénio sem comprometer o processo de reciclagem do PE?

O EVOH é útil, mas considerar essa percentagem como uma autorização para todas as embalagens e todos os países é uma atitude descuidada.

O EVOH pode proporcionar uma forte proteção contra o oxigénio numa estrutura com predominância de PE, desde que a sua proporção, as camadas de ligação, a construção global e a avaliação da reciclagem sejam compatíveis com o fluxo de PE pretendido. O resultado aceite diz respeito ao projeto completo que foi testado — e não à palavra «EVOH» por si só.

Considero essa percentagem como um ponto de referência, e não como uma afirmação de marketing

O EVOH desempenha a função de barreira ao oxigénio numa proporção muito menor do que as camadas de PE, que suportam a maior parte da embalagem. Os materiais de ligação unem-no ao PE circundante, uma vez que as camadas, por si só, não se ligam naturalmente com a devida eficácia. Esses materiais de suporte também são tidos em conta na avaliação da estrutura.

A RecyClass referiu que o EVOH até 5% do peso total do filme de PE teve um impacto menor nos seus testes de reciclagem de filmes de PE, enquanto que o material acima desse nível produziu um impacto imediato na extrusão, de acordo com o estudo referido. Utilizo essa conclusão como uma referência útil para a conceção de filmes de PE na Europa. Não a transformo numa afirmação universal, porque a bolsa completa, o compatibilizador, outras camadas e o mercado-alvo continuam a determinar o resultado.

A questão correta do ponto de vista da engenharia não é “Contém EVOH?”, mas sim “Qual é a quantidade de material funcional presente na embalagem completa, o que o suporta, que desempenho proporciona e como é que a estrutura final é classificada na via de reciclagem prevista?”. Essa questão proporciona às equipas de aquisição, produção e design gráfico algo que podem verificar.

Que alterações ocorrem nas linhas de impressão, laminação e fabrico de bolsas?

Uma boa película de laboratório pode, mesmo assim, tornar-se um saco de má qualidade quando as tiras se esticam, se enrolam, se aglomeram ou não selam de forma uniforme.

As estruturas de mono-PE exigem um controlo mais rigoroso da tensão da banda, da entrada de calor, do alinhamento, da aderência da laminação, do atrito e da selagem, uma vez que o PE reage de forma diferente de um laminado PET/PE convencional. A estabilidade da produção deve ser integrada nas especificações.

Acompanho o filme em todas as etapas de processamento antes de o considerar pronto para produção

Na linha de impressão, observo o alinhamento e o alongamento da banda. Uma banda de PE mais flexível pode deslocar-se mais sob tensão e calor do que o PET. O PE orientado melhora o controlo, mas as configurações da linha têm ainda de se adequar ao filme. O calor excessivo ou uma tensão instável podem alterar o comprimento da repetição, distorcer a arte final e tornar mais difícil manter as dimensões finais das bolsas.

Durante a laminação, o adesivo deve unir as superfícies selecionadas sem provocar ondulações, bolhas, pontos fracos ou resíduos excessivos. O tratamento da superfície, a escolha do adesivo, o peso do revestimento, a secagem, o enrolamento e a cura influenciam todos a operação seguinte. Não reduzo o tempo de cura simplesmente porque a parte exterior do rolo parece seca. A ligação tem de estar pronta para o corte longitudinal e a confeção de sacos.

O nosso artigo sobre por que razão os saquinhos laminados precisam de tempo de cura explica em pormenor esta decisão de lançamento.

Na fabricação de sacos, a camada exterior de PE deve resistir ao calor necessário para ativar o selante interior. Se a margem de resistência ao calor for demasiado estreita, o saco pode encolher, enrugar, colar-se à barra de selagem ou perder o controlo dimensional antes de a camada interior formar uma selagem fiável. A temperatura das mandíbulas indicada na máquina é apenas um ponto de partida. A pressão, o tempo de permanência, o contacto com o filme, a velocidade da máquina, a espessura do reforço lateral e a contaminação do produto são fatores que alteram a janela útil.

O reforço inferior e as soldaduras laterais são especialmente importantes numa embalagem vertical, uma vez que várias camadas se unem numa área reduzida. Verifico a transição da soldadura, e não apenas a secção plana, que é mais fácil de avaliar. Uma soldadura com aspeto impecável pode, ainda assim, ser frágil no ponto em que o material passa de duas para quatro camadas.

Um caso real da JINYI: uma bolsa de PE monomaterial de alta barreira para embalagem de alimentos

Esta bolsa tem um aspeto simples e é suave ao toque. A sua conceção exigiu mais do que a simples substituição de um laminado convencional por PE.

A JINYI produziu esta bolsa vertical de alta barreira, com predominância de PE, para uma base de refeição seca de 80 g com longa vida útil. A embalagem final combina um material de PE reciclável com o desempenho em termos de oxigénio, humidade, impressão, selagem e manuseamento exigido pela aplicação alimentar.

Mantive a estrutura centrada no produto e eliminei os componentes desnecessários

A embalagem utiliza um reforço na base para que o produto possa ficar de pé na prateleira. Não utiliza fecho de correr, bico, válvula, camada de papel, PET, folha de alumínio nem película metalizada. Isso elimina várias questões de compatibilidade e mantém a construção centrada na solução de PE. O corpo mantém-se flexível, uma vez que a suavidade é característica desta família de películas; a rigidez é apenas um dos fatores que determinam se a bolsa pode funcionar e ficar em pé corretamente.

Não procurámos que a embalagem tivesse o aspeto de um laminado de PET/PE ou de folha metálica. Concebemo-la para funcionar como PE. A camada exterior tinha de apresentar a arte final e manter-se estável ao longo do processo de transformação. A estrutura interior tinha de assegurar as funções de selagem e de contacto com o produto. A função de barreira tinha de proteger os alimentos secos sem introduzir uma camada de barreira convencional incompatível.

A análise da produção centrou-se nos verdadeiros pontos fracos: o alinhamento durante a impressão, a qualidade da aderência após a laminação, o estado do rolo antes do corte, a formação das selagens laterais e inferiores, as dimensões finais, a capacidade de manter-se em pé e a integridade da bolsa finalizada. Este caso demonstra que uma bolsa de PE flexível pode, ainda assim, cumprir uma tarefa exigente de embalagem alimentar quando as camadas e o processo de transformação são concebidos em conjunto.

Isso não significa que se deva copiar o mesmo modelo para todos os alimentos secos. Um produto com mais gordura sensível à oxidação, um prazo de validade mais longo, uma área de embalagem maior, condições de humidade mais adversas ou uma linha de enchimento diferente pode necessitar de um objetivo de barreira e de um design de selagem distintos. Utilizo o caso como referência de produção e, em seguida, reavalio as especificações para o próximo produto.

Que testes deve a bolsa acabada passar?

O resultado do fornecedor do filme descreve uma amostra. O cliente adquire uma embalagem impressa, laminada, cortada, selada, preparada para manuseamento e expedida.

Analiso a estrutura com base no risco associado às bolsas acabadas, e não apenas com base nos dados relativos à película plana. O plano de ensaio deve abranger as condições relativas à barreira, à aderência, às vedações, às fugas, ao manuseamento mecânico, à compatibilidade de enchimento e ao prazo de validade relevantes para o produto.

Testo as áreas em que os pacotes reais falham

Se o produto for novo, se o prazo de validade previsto for longo ou se a cadeia de distribuição for exigente, também pretendo um estudo de armazenamento com o produto real. Os ensaios acelerados podem ajudar a comparar estruturas, mas a marca continua a necessitar de um plano de validação que reflita as condições reais de conservação e de venda do alimento. A embalagem, por si só, não permite determinar um prazo de validade fiável.

O resultado do teste deve identificar o que foi testado. “OTR aprovado” não é suficiente. Quero saber qual é a película ou a embalagem acabada, a espessura ou a composição, a temperatura, a humidade relativa (quando relevante), o método, as unidades, o estado da amostra e o valor-alvo de aceitação. Esses detalhes impedem que dois valores tecnicamente diferentes sejam tratados como iguais.

Em que casos o Mono-PE pode substituir a folha metálica — e em que casos não deve?

A possibilidade de reciclagem é importante, mas não constitui motivo para reduzir o nível de proteção abaixo dos requisitos de segurança do produto.

O Mono-PE é uma opção a considerar quando as suas características comprovadas em termos de barreira, vedação, resistência mecânica e compatibilidade com o enchimento satisfazem plenamente o caso de utilização. A folha metálica ou outra estrutura convencional de alta barreira continua a ser a escolha correta quando a solução de PE ainda não consegue fazer face ao risco de forma fiável.

Não vou rebaixar a classificação da embalagem só para melhorar uma linha relativa ao ambiente na ilustração

Os produtos secos com uma sensibilidade ao oxigénio controlável, níveis de humidade adequados, prazo de validade realista e distribuição controlada são, frequentemente, bons candidatos para o mono-PE de alta barreira. O mesmo se aplica quando o produto e a linha de enchimento podem funcionar dentro da janela de selagem do PE e o mercado-alvo dispõe de uma via de comercialização reconhecida para o PE flexível.

Reconsidero essa alteração quando o produto necessita de proteção quase total contra a luz, transmissão de gases extremamente baixa, resistência química elevada, tratamento térmico rigoroso, armazenamento prolongado em condições de calor e humidade, ou uma resposta de selagem que a estrutura de PE selecionada não consiga proporcionar. O processamento em retorta é um exemplo claro em que a resistência à temperatura e a integridade da embalagem podem impor limites muito mais rigorosos do que no caso de uma bolsa para alimentos em ambiente seco.

A comparação deve incluir o desperdício do produto. Uma embalagem mais leve ou mais reciclável não constitui um resultado melhor se a perda de propriedades de barreira encurtar o prazo de validade, provocar devoluções ou danificar os alimentos. Em primeiro lugar, retiro a proteção desnecessária. Não retiro a proteção necessária.

Para uma comparação direta das opções convencionais, consulte Folha metálica, VMPET ou EVOH: como escolho a estrutura adequada para a embalagem com base no risco real do produto.

Que informações deve um comprador fornecer antes de recomendarmos a estrutura?

“Bolsa reciclável de alta barreira” é uma orientação. Não constitui informação suficiente para uma especificação de produção.

Envie o produto, o peso de enchimento, o prazo de validade pretendido, a estrutura atual, o valor OTR ou WVTR pretendido, se for o caso, o método de enchimento, o equipamento de selagem, a rota de transporte, o mercado de destino, as características da embalagem e a declaração ambiental. Estes detalhes permitem-nos decidir se o mono-PE está apto para a tarefa.

Preciso de informações suficientemente detalhadas para escolher, testar e lançar a bolsa

• Produto: ingredientes, teor de gordura, sensibilidade à humidade, aroma, comportamento do pó ou das partículas e requisitos relativos ao contacto com os alimentos.
• Embalagem: peso de enchimento, dimensões, espaço livre, fecho, reforço lateral, janela, bico, válvula, fecho de correr e área de impressão.
• Processo: temperatura de enchimento, método de selagem, velocidade da máquina, contaminação na zona de selagem, pasteurização ou outro tratamento.
• Distribuição: prazo de validade, temperatura, humidade, altitude, manuseamento no comércio eletrónico, rota de exportação e embalagem secundária.
• Provas: especificações atuais do filme, relatório sobre a barreira, amostras rejeitadas, observações sobre o prazo de validade e o método de aceitação do cliente.
• Afirmação: país de destino, diretrizes de reciclagem, texto do rótulo, certificação ou avaliação necessária e se a indicação é “concebido para reciclagem” ou uma alegação mais abrangente.

Se esses detalhes estiverem incompletos, posso, mesmo assim, sugerir uma estrutura inicial e um percurso de amostragem. Não apresentarei esse ponto de partida como aprovação final. O comprador e a JINYI devem definir por escrito uma especificação, a amostra relevante, as condições de ensaio e os critérios de aceitação antes do início da produção em série.

Envie à JINYI as condições do seu produto e da sua embalagem para que possamos comparar uma solução de mono-PE de alta barreira com a estrutura convencional →

Na JINYI, associamos a escolha do material ao processo de produção. A nossa equipa verifica a impressão, a laminação, a cura, o corte, a confeção dos sacos, a formação das soldaduras, as dimensões finais e a inspeção das embalagens como um todo. É assim que uma ideia de reciclagem se transforma numa encomenda de embalagens repetível, em vez de uma simples afirmação sobre o material que só funciona no papel.

Conclusão

Uma bolsa de PE monomaterial pode proporcionar uma elevada barreira quando a estrutura, o percurso de reciclagem, o processo de produção e os testes à bolsa acabada cumprem os requisitos reais do produto.

Discuta a sua bolsa de mono-PE de alta barreira →

Perguntas mais frequentes

Uma bolsa de PE monomaterial pode ter uma elevada barreira?

Sim. Uma estrutura com predominância de PE pode combinar camadas de PE resistentes à humidade com uma camada ou revestimento compatível que funcione como barreira ao oxigénio, sendo posteriormente verificada em relação ao produto, ao prazo de validade e às diretrizes de reciclagem pretendidas.

«Monomaterial» significa que a bolsa tem apenas uma camada?

Não. Uma bolsa de PE monomaterial pode utilizar várias camadas físicas para impressão, rigidez, barreira, resistência e selagem, embora o polietileno continue a ser a família de polímeros dominante.

O PE é uma boa barreira ao oxigénio?

O PE comum é mais conhecido pela sua resistência à humidade e pela sua capacidade de selagem a quente do que pela proteção exigida contra o oxigénio. Os produtos sensíveis ao oxigénio necessitam normalmente de uma barreira funcional compatível, como o EVOH ou um revestimento aprovado.

Quanto EVOH pode uma bolsa de PE reciclável conter?

Não existe um valor universal aplicável a todos os mercados. A RecyClass referiu um impacto menor até ao 5% EVOH no seu protocolo de testes de películas de PE, mas a bolsa completa, as camadas de suporte, as orientações de reciclagem e as alegações de mercado continuam a necessitar de revisão.

O mono-PE de alta barreira pode substituir a folha de alumínio?

Pode substituir a folha de alumínio quando se verificar que a barreira, a proteção contra a luz, as vedações, a resistência mecânica, as condições de enchimento e o prazo de validade cumprem integralmente os requisitos do produto. Não deve substituir a folha de alumínio quando essas condições não puderem ser cumpridas de forma fiável.

O que deve ser testado antes de encomendar um saco de PE de alta barreira?

Confirmar o OTR, o WVTR, a aderência da laminação, a janela de vedação, a estanqueidade, o desempenho em termos de compressão ou queda, a compatibilidade de enchimento, a interação do produto e a bolsa acabada nas condições relevantes de armazenamento e transporte.