Generalidades
Sappi es un proveedor mundial de productos a base de fibra, incluidos envases de papel flexible con propiedades de termosellado integradas y barreras contra el oxígeno, el vapor de agua, la grasa, el aroma y el aceite mineral.
Sappi descubre el atractivo de la codificación láser para las marcas mundiales de alimentos que requieren códigos de alta calidad en envases de papel barrera y buscó la colaboración de Domino Printing Sciences para determinar la solución de codificación ideal.
Los codificadores láser de la Serie-D de Domino se utilizaron para codificar una gama de seis productos Sappi diferentes y, en todos los casos, consiguieron un código limpio y nítido sin afectar a las propiedades de barrera.
Datos Relevantes
- Sappi es líder del mercado de papeles barrera para envases flexibles.
- La empresa empezó a desarrollar soluciones de envasado innovadoras en 2013 y ha completado más de 100 proyectos en aplicaciones como té, chocolate, cereales y tabaco.
- Los papeles son completamente reciclables y diseñados para cumplir con las regulaciones de empaquetado reciclable, incluyendo los compromisos de la Unión Europea con la agenda ambiental 2030 sobre la realización total de empaques reciclables o reusables.
- Los productos de papel de Sappi se obtienen a partir de pulpa de madera procedente de plantaciones con certificación FSC y PEFC gestionadas de forma responsable en un radio de 100 km de las plantas de fabricación.
Antecedentes del proyecto
Sappi ha desarrollado una gama de papeles barrera para sustituir a los compuestos plásticos multi material convencionales, no reciclables. La gama de productos incluye revestimientos de barrera a base de agua para la protección contra la humedad, el oxígeno, el aroma, la grasa y el aceite mineral.
"Nuestros materiales de envasado se han desarrollado para adaptarse a una serie de requisitos de los clientes", afirma Mike Zywietz, Ingeniero de Aplicaciones de Productos de Sappi. "Cuando desarrollamos una nueva solución de envasado innovadora para nuestros clientes, primero estudiamos las demandas del producto y el material de envasado actual y seleccionamos uno o dos papeles barrera de nuestra cartera para realizar más pruebas."
"Sin embargo, reproducir el rendimiento es sólo una pequeña parte de la cuestión. También queremos asegurarnos de que nuestros materiales puedan funcionar en las líneas de producción existentes de los clientes, que actualmente funcionan con materiales multicapa", afirma Zywietz. "En la mayoría de los casos, los propietarios de marcas no pueden gestionar el cambio por sí solos; de ahí que nuestro objetivo sea ofrecer a los propietarios de marcas una solución para toda la cadena de valor. La colaboración es clave para encontrar la solución adecuada, por lo que Sappi coopera con empresas de fabricación líderes para ofrecer la mejor experiencia en sus campos".
A la hora de desarrollar la nueva gama de papeles barrera, Sappi quiso colaborar con Domino para determinar la idoneidad de la codificación láser para los materiales de envasado acabados.
Requisitos de codificación para los papeles barrera
Los papeles barrera de Sappi son una alternativa a los compuestos plásticos en diversas aplicaciones. Las aplicaciones típicas incluyen:
- Bolsas de fondo cuadrado para ingredientes secos como azúcar y pasta;
- envoltorios fluidos para aperitivos, chocolate y confitería; y
- bolsas y tapas para alimentos frescos y procesados.
Los requisitos exactos de codificación varían en función de la aplicación específica del cliente; sin embargo, todas las líneas de envasado de alimentos suelen requerir la impresión de fechas de caducidad y consumo preferente obligatorias, así como códigos de lote y producto estándar. Además, muchos fabricantes de alimentos y bebidas buscan ahora soluciones de codificado más sofisticadas, incluida la aplicación de códigos 2D para facilitar el intercambio de datos y la trazabilidad.
"Estamos observando un aumento del número de marcas que desean añadir códigos 2D a sus envases acabados, a menudo para facilitar la trazabilidad de los productos, pero también como respuesta a la demanda de los consumidores de más información sobre el origen de los productos envasados", afirma Zywietz.
"No es posible añadir este tipo de información como parte del diseño original del envase, ya que los códigos de trazabilidad requieren información nueva para cada lote o producto individual", continúa Zywietz. "Con un láser, nuestros clientes pueden añadir un código 2D justo al final del proceso, sin necesidad de modificar la imagen de impresión ni el diseño del envase del producto: se puede añadir un nuevo código junto a los requisitos de los códigos obligatorios en milisegundos y sin costo adicional".
¿Cómo eligió Domino la solución adecuada?
Los láseres de CO2 son la aplicación láser más adecuada para los envases de papel, por lo que el primer paso fue determinar qué tipo de láser de CO2 sería más eficaz. Para identificar la longitud de onda del láser ideal, los especialistas de Domino realizaron análisis espectroscópicos FT-IR en seis papeles barrera diferentes de Sappi para medir la tasa de respuesta.
"El análisis espectroscópico se utiliza para identificar qué longitud de onda del láser tiene la mejor interacción con el material del sustrato", afirma el Dr. Stefan Stadler, Jefe de Equipo de la Domino Laser Academy. "Mediante este análisis inicial, identificamos nuestro láser de CO2 de tubo azul de la Serie-D como una posible solución para los papeles barrera de Sappi".
El gráfico anterior muestra la respuesta del sustrato a los láseres de CO2 de tubo azul, negro y rojo de Domino, presentando el láser de tubo azul un índice de absorción ligeramente más favorable. Otras pruebas de aptitud identificaron el láser de tubo azul D320i como la solución óptima.
En las pruebas de calidad de los códigos, el D320i creó códigos nítidos y claros en los papeles barrera para mensajes sencillos, como fechas de caducidad y códigos de lote, y diseños más complejos, como gráficos y códigos 2D escaneables.
¿Cómo se aseguró Domino de que el láser no comprometía la integridad del papel?
Los especialistas en láser de Domino crearon imágenes microscópicas 3D posteriores a la codificación de las muestras de papel barrera de Sappi para examinar cómo se formaba el código.
"Podemos utilizar las imágenes en 3D para comprobar la profundidad del grabado láser y asegurarnos de que el sustrato no está perforado ni comprometido", afirma Stadler. "Estas muestras demuestran que el láser de CO2 eliminó la capa superior de la impresión para crear un código indeleble sin grabar demasiado profundo en la superficie del material".
“Nuestro análisis demostró que la profundidad total del grabado láser era mínima, de ~ 6 µm", prosigue Stadler. "Según nuestra experiencia, es improbable que un grabado tan pequeño tenga algún efecto sobre las propiedades de barrera de un sustrato.”
Posteriormente, Alexander Schröder, Ingeniero de Aplicación de Productos del Centro de I+D de Sappi, realizo pruebas adicionales al regreso de los materiales ya codificados con el fin de determinar si la codificación láser afectaba a las propiedades de barrera de los papeles.
Para comprobar las barreras de oxígeno y vapor de agua, Sappi utilizó analizadores de permeabilidad para medir el índice de transmisión de vapor de agua (WVTR) y el índice de transmisión de oxígeno (OTR) de los productos requeridos. Los papeles funcionales se colocaron entre dos cámaras, con gas nitrógeno en una y aire o vapor de agua en la otra. Se utilizaron sensores infrarrojos para medir la cantidad de partículas de oxígeno o agua en la cámara de nitrógeno a lo largo del tiempo para calcular la tasa de transmisión. Se utilizó un método similar para comprobar la tasa de transmisión de vapor de hexano (HVTR) para examinar las propiedades de barrera contra la grasa y el aceite mineral.
Sappi pudo determinar si la codificación láser tenía algún efecto sobre las propiedades de barrera del sustrato; los resultados se muestran en el gráfico siguiente. Las pruebas de índice de transmisión confirmaron que el codificador láser de CO2 de la Serie-D de Domino no afectaba significativamente a las propiedades de barrera de ninguno de los papeles.
Los resultados que aparecen en los gráficos son valores normalizados con una variación del 10%, que se considera dentro del rango normal. Por ejemplo, para mediciones de OTR muy bajas (<3 cc(m².d) [centímetros cúbicos por metro cuadrado y día]) la variación del 10% es de sólo 0,3 cc(m².d), lo que está dentro de un rango de medición normal.
"Nos impresionaron mucho los resultados de las pruebas de barrera", afirma Zywietz. "Esto, combinado con la calidad y claridad de los códigos, hacen de la Serie D de Domino una buena elección para los clientes de Sappi".
La ventaja Domino
Tras el éxito de las pruebas de los papeles barrera de Sappi, se invitó a una cohorte de Sappi a visitar la Domino Laser Academy y experimentar las pruebas de muestras a través de los ojos del cliente.
"Fue una experiencia muy positiva para nosotros", afirma Zywietz. "Tuvimos una experiencia de primera mano del proceso de codificación de nuestros papeles barrera y una demostración de todos los equipos de ensayo y medición utilizados en los ensayos rutinarios de muestras; los laboratorios están muy bien equipados".
"La visita demostró las ventajas de invitar a los usuarios finales a experimentar el proceso de ensayo de muestras para ayudarles a identificar la solución adecuada", prosigue Zywietz. "Estaremos encantados de recomendar una visita a la Domino Laser Academy a cualquiera de nuestros clientes de envasado de alimentos que busque una solución de codificación".
Mirando hacia el futuro
El mercado de los envases de productos sostenibles está creciendo, y es probable que los avances en alternativas a los plásticos flexibles difíciles de reciclar, como los papeles barrera de Sappi, continúen durante varios años.
"El mercado de los envases flexibles es enorme, pero actualmente muchas soluciones son imposibles o muy difíciles de reciclar, por lo que hay que trabajar mucho para ofrecer alternativas sostenibles»" afirma Ingo Kaiser, Especialista en Comunicaciones de Marketing de Sappi.
"En Sappi estamos invirtiendo en una nueva máquina de recubrimiento en nuestra planta de fabricación de Alfeld, que nos dará más flexibilidad, espacio y capacidad para desarrollar nuevas alternativas sostenibles a los envases flexibles actuales", continúa Kaiser. "Seguiremos colaborando con otros proveedores para ayudar a que la transición de los fabricantes a los papeles barrera sea lo más fácil posible".
"Esta reciente colaboración con Domino ha sido muy positiva, y esperamos tener muchos más proyectos de éxito en el futuro»" concluye.
El proyecto con Sappi es otro excelente ejemplo de cómo Domino trabaja para apoyar a los fabricantes en su camino hacia la sostenibilidad. Como proveedor de codificación y marcado, Domino siempre busca colaborar con proveedores de envases innovadores para identificar soluciones para nuevos tipos de envases sostenibles.
Si usted es un proveedor de envases que desea encontrar una solución de codificación y marcado para un nuevo tipo de envase, o un fabricante que desea explorar nuevas opciones de envasado sostenible, Domino está aquí para ayudarle.
Contáctenos para descubrir más acerca de las soluciones que Domino ofrece, o agende una visita a nuestras instalaciones de pruebas avanzadas de sustratos.