Pegado con almidón: adhesivos biológicos para aplicaciones industriales
Sustitución de polímeros sintéticos en adhesivos de dispersión por productos de almidón modificado
Las cajas plegables se consideran soluciones de envasado sostenibles para numerosos productos cotidianos, ya sean cereales para el desayuno, productos electrónicos, medicamentos o perfumes. Fabricadas con papel y cartón, las cajas plegables son eficientes en recursos, biodegradables y fácilmente reciclables. Sin embargo, aún faltan adhesivos respetuosos con el medio ambiente para una fabricación completamente sostenible. Investigadores del Instituto Fraunhofer de Investigación Aplicada de Polímeros (IAP) están desarrollando y probando adhesivos de base biológica para la producción industrial de cajas plegables en el proyecto Sustainable Gluing With Renewable Adhesives (SUGRA).
Los adhesivos de dispersión fabricados a partir de polímeros sintéticos marcan actualmente la pauta en la producción industrial de cajas plegables en máquinas de producción de alta velocidad. Su desventaja: se componen principalmente de materias primas fósiles. Los investigadores del Fraunhofer IAP quieren cambiar esta situación. Junto con socios de la industria y la ciencia, están trabajando en adhesivos de base biológica fabricados a partir de materias primas renovables.
Adhesivos biológicos: Del laboratorio a la industria
Los adhesivos para cajas plegables deben cumplir normas muy estrictas. "La calidad de la aplicación, el tiempo de curado y la fuerza inicial del adhesivo, conocida como tack inicial, son factores importantes para el éxito de la producción de cajas plegables en máquinas de alta velocidad", explica el Dr. Jens Buller, jefe del Departamento de Modificación del Almidón y Propiedades Moleculares del Fraunhofer IAP. Las modernas máquinas de encolado de cajas plegables alcanzan velocidades de producción de hasta 600 metros por minuto. Sólo se dispone de unos segundos para crear una unión adhesiva estable. Las pequeñas lengüetas adhesivas de las cajas plegables también requieren una aplicación especialmente precisa del adhesivo. El adhesivo no debe salpicar, gotear ni formar hilos. Si entra en zonas que deberían permanecer libres de adhesivo, puede producirse una unión interna, lo que imposibilitaría el montaje del envase y, por tanto, su uso.
Sustitución de polímeros sintéticos en adhesivos de dispersión por productos de almidón modificado
"Incluso la elección de la materia prima afecta a las propiedades del adhesivo. Por ejemplo, influye significativamente en si el adhesivo forma hilos", afirma el Dr. Jens Buller. El equipo del Fraunhofer IAP ha caracterizado, analizado y evaluado productos de almidón modificado para determinar la materia prima adecuada. Los investigadores lograron la alta pegajosidad inicial, el corto tiempo de curado y el comportamiento de flujo y aplicación necesarios del adhesivo para la producción industrial de cajas plegables mediante modificaciones posteriores del almidón y la formulación en adhesivos de almidón. En el desarrollo, los científicos se aseguran de que el adhesivo sea apto para alimentos.
Pruebas con éxito: Adhesivos de base biológica en uso
La calidad de aplicación de las variantes de adhesivo de base biológica ya se ha probado con éxito en cooperación con empresas industriales en máquinas de alta velocidad con aplicación por boquilla. Además, se ha demostrado una alta adhesión inicial y la estabilidad de la unión adhesiva en condiciones de humedad y temperatura elevadas. En el desarrollo del adhesivo, los investigadores adoptan un enfoque holístico: Junto con sus socios Baumer hhs GmbH, PTS - Institute for Fibers & Paper gGmbH, y Fraunhofer Institute for Coating and Surface Technology IST, consideran la interacción del adhesivo de almidón con el equipo, las condiciones y el entorno de la producción de cajas plegables. "Nuestros resultados muestran que los adhesivos de almidón de origen biológico son adecuados para sustituir a los polímeros sintéticos en la fabricación de cajas plegables. Además, pueden simplificar considerablemente los procesos de reciclado gracias a su buena solubilidad. Estamos allanando el camino hacia unos envases totalmente ecológicos y sostenibles", resume el Dr. Buller.
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