Goma laca

7 de febrero de 2023

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por Sociedad de la Industria Química

Investigadores de la Facultad de Ciencias de la Universidad Mae Fah Luang de Tailandia y de la Facultad de Ingeniería y Ciencias de los Materiales de la Universidad Queen Mary de Londres, Reino Unido, han desarrollado un revestimiento a base de goma laca para mejorar las propiedades de barrera contra los gases de un material reciclable, compostable y sostenible. material de embalaje de origen para que sea adecuado para alimentos instantáneos, deshidratados, congelados y refrigerados.

La pulpa moldeada, hecha de materiales renovables como la madera de eucalipto o el bagazo de caña de azúcar, se usa ampliamente como material de empaque sostenible para proteger los productos en el envío, para bandejas de servicio de alimentos, contenedores y portabebidas. Su volumen de producción representa más del 30 % de todos los materiales de embalaje a base de papel y, además de sus materias primas renovables, también es adecuado para el reciclaje y el compostaje.

Sin embargo, las malas propiedades de barrera contra gases de los materiales y su limitada resistencia al agua y al aceite hacen que las pulpas moldeadas no sean adecuadas para mantener la vida útil y la calidad de muchos productos. Esto generalmente se resuelve laminando o recubriendo los materiales con polímeros a base de petróleo como el polietileno y una capa delgada de metales, generalmente aluminio, lo que hace que el reciclaje o el compostaje sean difíciles y poco prácticos.

El objetivo de este estudio, publicado el 7 de febrero en la revista Polymer International, fue mejorar las propiedades de barrera y la resistencia de la superficie de la pulpa moldeada mientras preservaba su perfil verde y sostenibilidad ambiental mediante el desarrollo de un nuevo recubrimiento basado en materiales ecológicos, renovables y biodegradables. materiales

La goma laca se deriva de una resina secretada por los insectos laca y se ha producido durante siglos para su uso en productos que van desde esmaltes de uñas hasta laca para muebles y varios tintes. Los mayores productores de goma laca son India, Tailandia y China, pero también se produce en Bangladesh, Myanmar, Laos, Vietnam y México.

Es un biopolímero del grupo de los poliésteres y ampliamente utilizado en las industrias de alimentos y medicamentos debido a su naturaleza no tóxica, comportamiento termoplástico, resistencia al aceite y buenas propiedades de barrera contra la humedad. También exhibe un buen acabado de adherencia y se puede disolver en solventes de baja toxicidad. Sin embargo, una capa de revestimiento de goma laca pura no se usa comúnmente debido a su naturaleza quebradiza y alta permeabilidad al oxígeno.

En este trabajo, se revistió una pulpa moldeada con una capa de nanocompuestos de celulosa nanofibrilada (NFC) y goma laca para mejorar su rendimiento de barrera y resistencia superficial. Para mejorar la compatibilidad con la fase de goma laca y aumentar la resistencia al agua de NFC, se preparó celulosa nanofibrilada modificada (mNFC) mediante una reacción de esterificación. Los investigadores también prepararon muestras sin recubrir y muestras recubiertas con goma laca pura para comparar.

Los efectos de la formulación del recubrimiento de nanocompuestos (es decir, el contenido y la modificación de nanocelulosa), así como los diferentes espesores de la capa de recubrimiento sobre la pulpa moldeada, sobre la morfología, las propiedades de barrera (tasa de transmisión de vapor de agua [WVTR], OTR), el agua y Se examinaron sistemáticamente la resistencia al aceite, la estabilidad térmica y las propiedades mecánicas de las muestras fabricadas.

Los investigadores informaron tasas de transmisión de oxígeno y vapor de agua en el mismo rango que las de los materiales de envasado de alimentos convencionales, como el polietileno de baja densidad, el polipropileno orientado y el tereftalato de polietileno.

Las pruebas del ángulo de contacto con el agua, el ángulo de contacto con el aceite y la tasa de absorción de aceite también indicaron que la capa de recubrimiento de nanocompuesto proporcionó una resistencia al agua superior y una superficie a prueba de grasa prometedora para la hoja de pulpa moldeada. La capa de recubrimiento también mejoró las propiedades de tracción de las muestras de hojas, especialmente para la muestra recubierta con goma laca y mNFC. Las muestras lograron una buena estabilidad térmica (aprox. 250 °C) después de introducir la capa de goma laca con una temperatura de degradación térmica más baja, lo que confirma sus usos prácticos para aplicaciones de envasado.

En declaraciones a SCI, el investigador principal, el profesor Nattakan Soykeabkaew, de la Facultad de Ciencias de la Universidad Mae Fah Luang, señaló que "nuestro próximo objetivo es desarrollar un recubrimiento sostenible que sea más económico y escalable a través de la selección y el diseño de materiales, así como algunas modificaciones del proceso".

Una barrera actual para la comercialización radica en su costo, que el profesor Soykeabkaew estima actualmente entre tres y diez veces más que los materiales actualmente en uso. Sin embargo, el revestimiento también podría "aplicarse sobre otros materiales ecológicos para disminuir la sensibilidad al agua/humedad", señala el profesor Soykeabkaew.

Más información: Supattra Klayya et al, Revestimiento de nanocompuesto sostenible para pulpa moldeada con propiedades de barrera mejoradas para aplicaciones de envasado de alimentos, Polymer International (2022). DOI: 10.1002/pi.6469

Proporcionado por la Sociedad de la Industria Química