Principales conclusiones de este artículo:
- Los recubrimientos de base acuosa requieren un enfoque de secado diferente al de otros sistemas de recubrimiento.
- Las condiciones de secado influyen en la formación de la película y en las propiedades finales del material recubierto.
- Los recubrimientos barrera ayudan a proteger el papel y el cartón frente a la humedad, las grasas, los aceites y otros agentes externos.
- Comprender el proceso de secado es fundamental para incorporar nuevas aplicaciones de recubrimiento a la producción industrial.
En nuestro artículo anterior analizamos cómo la transición hacia los recubrimientos barrera de base acuosa está abriendo nuevas oportunidades para los fabricantes de envases y embalajes, al tiempo que plantea nuevos retos para la producción industrial. Pero ¿qué ocurre después de aplicar un recubrimiento sobre una banda de papel o cartón en movimiento?
El siguiente paso es el secado. Aunque pueda parecer un proceso sencillo, eliminar el líquido de un recubrimiento sin comprometer sus propiedades funcionales exige un control preciso de las condiciones de producción.
¿Qué son los recubrimientos barrera y por qué son importantes?
Los recubrimientos barrera son capas funcionales que proporcionan determinadas propiedades mecánicas a un producto o protegen un material frente a agentes como el agua, la humedad, los aceites, las grasas o el oxígeno. Permiten dotar al papel y al cartón de las características necesarias para aplicaciones específicas, especialmente en el sector del envase y embalaje.
Por ejemplo, los envases de papel destinados a productos alimentarios pueden necesitar resistencia a las grasas, mientras que los utilizados para productos secos pueden requerir protección frente a la humedad. Según la aplicación, los recubrimientos barrera también pueden aportar propiedades de termosellado, lo que permite cerrar los envases sin recurrir a una capa convencional de plástico.
Tradicionalmente, algunas de estas funciones se han conseguido mediante películas plásticas o estructuras laminadas. Sin embargo, a medida que los fabricantes buscan reducir el uso de plásticos, especialmente los de un solo uso, y mejorar la reciclabilidad de los envases y embalajes basados en fibras, los recubrimientos barrera de base acuosa están adquiriendo cada vez mayor relevancia como alternativa.
Estos recubrimientos se aplican en estado líquido y, posteriormente, es necesario eliminar el agua para formar la capa funcional deseada. Su rendimiento no depende únicamente de la formulación del recubrimiento, sino también de cómo se aplica y se seca.
Por tanto, el secado constituye una fase fundamental del proceso de recubrimiento. El objetivo no consiste simplemente en eliminar el agua, sino en conseguir las propiedades barrera necesarias para el producto final.
¿Cómo funciona el secado industrial de los recubrimientos de base acuosa?
Cuando se aplica un recubrimiento líquido sobre una banda de material en movimiento, es necesario eliminar el líquido para obtener una capa funcional. En el caso de los recubrimientos barrera de base acuosa, esto implica evaporar el agua. Al mismo tiempo, la temperatura desempeña un papel fundamental en la formación de la película y, dependiendo de la composición química del recubrimiento, también en su curado o reticulación.
Por tanto, el secador cumple dos funciones esenciales: eliminar el medio líquido que actúa como vehículo y crear las condiciones necesarias para que el recubrimiento desarrolle las propiedades previstas.
Para conseguirlo, es necesario encontrar el equilibrio entre el aporte de energía suficiente para la evaporación y las condiciones de temperatura adecuadas para la formación de la película y el curado. El líquido debe poder desplazarse desde el interior del recubrimiento hasta la superficie, donde se evapora. Si la superficie se seca demasiado rápido, puede quedar humedad retenida en las capas interiores. Un flujo de aire excesivo también puede alterar el recubrimiento mientras todavía está húmedo, mientras que una distribución desigual de la temperatura puede provocar una capa de recubrimiento irregular o defectos, como pequeños orificios.
Por ello, resulta esencial controlar tanto el flujo de aire como la temperatura. El flujo debe ser suficiente para evacuar la humedad evaporada sin alterar el recubrimiento, mientras que una temperatura uniforme favorece la formación de una película homogénea y continua.
Esta es también la razón por la que el calentamiento por infrarrojos no siempre constituye la mejor solución. Una distribución irregular de la radiación y la aparición de puntos de sobrecalentamiento pueden dificultar un secado uniforme y comprometer la calidad del recubrimiento.
El reto consiste en eliminar la cantidad de humedad necesaria con la máxima eficiencia de secado posible, manteniendo al mismo tiempo tanto el recubrimiento como el sustrato dentro de los límites de temperatura requeridos para una correcta formación de la película.
Un secado insuficiente puede dejar humedad residual, lo que afecta a las propiedades finales del recubrimiento o a las siguientes etapas de producción. Por el contrario, una temperatura excesiva o un secado demasiado intenso pueden dañar el sustrato o interferir en la formación de la película.
El equilibrio adecuado depende de la formulación, el gramaje del recubrimiento aplicado, las propiedades del sustrato y la velocidad de producción. Por tanto, un secado eficaz no consiste simplemente en aplicar más calor, sino en suministrar la cantidad de energía adecuada bajo las condiciones de proceso apropiadas.
Un mismo concepto de secado para diferentes aplicaciones
Las necesidades de secado de un recubrimiento convencional, un recubrimiento barrera de base acuosa y una nueva formulación de origen biológico pueden variar considerablemente. Las diferencias en el contenido de agua, el gramaje del recubrimiento, el sustrato y la velocidad de producción influyen tanto en la cantidad de energía necesaria como en la forma de controlar el proceso de secado.
Aquí es donde cobra especial importancia adoptar un enfoque flexible en el diseño de los secadores. El Contiweb Modular Dryer se ha desarrollado partiendo del principio de que los requisitos de secado dependen de cada aplicación. Su diseño modular permite adaptar la solución de secado a las necesidades específicas de cada proceso, en lugar de recurrir a una configuración única para todas las aplicaciones.
Para los fabricantes que desean introducir nuevos recubrimientos o ampliar la producción de aplicaciones existentes, la cuestión fundamental es cómo conseguir las propiedades requeridas del producto sin comprometer la velocidad de producción, la estabilidad del proceso ni la eficiencia energética.
Comprender los requisitos específicos del secado es el primer paso. Sin embargo, es al aplicar estos conocimientos en un entorno de producción real cuando se pone de manifiesto su verdadero valor práctico.
En nuestro próximo artículo hablaremos con una empresa que ya utiliza un Contiweb Modular Dryer en su proceso de producción. Conoceremos su experiencia y analizaremos el papel que desempeña el secado en sus operaciones.
