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1 Bimestrale - N 33 Mag-Giu ANNO VI e d i z i o n i A R T E K Poste Italiane S.p.a.- Sped. in A.P. - D.L. 353/2003 (conv. In L. 27/02/2004 n 46) art.1, comma 1, DCB Varese. ISSN Overview Pack per l'ortofrutta Pack for fruit and vegetable Un nuovo concetto di easy-peel NotePack In vetro veritas Patrocinato da BIMONTHLY ON TESTING, DESIGN & TECHNOLOGIES IN PACKAGING

2 RICERCA APPLICATA E PACKAGING CONVENIENCE Un nuovo concetto di easy-peel Tecnologie Proteco, ITP, e Berg, un metadistretto unito in un unico obiettivo: quello di realizzare una saldatura permanente che al tempo stesso sia un apertura facilitata Sono sempre più diffuse le confezioni di alimenti e bevande dotate di dispositivi e di soluzioni che conferiscono elementi di facilità d uso per il consumatore finale. L aspettativa di praticità è certamente forte nel consumatore moderno, che dedica meno tempo alla prepa- razione dei pasti e, di conseguenza, il valore praticità si è rapidamente affermato tra i progettisti di packaging e rappresenta ormai uno dei fattori che influenzano maggiormente l innovazione in questo settore. È necessario tuttavia essere ben consapevoli che, a volte, queste soluzioni, dette anche di convenience, introducono nell imballaggio elementi di debolezza e di precarietà e che, in altre circostanze, la praticità introdotta risulta in contrasto con le esigenze di protezione del prodotto confezionato. Casi emblematici di tali situazioni sono, ad esempio, gli imballaggi perfettamente trasparenti: sebbene la visibilità del contenuto facilita l apprezzamento da parte del consumatore, questi pack hanno lo svantaggio di esporre i prodotti a radiazioni potenzialmente dannose per le loro qualità sensoriali; inoltre i dispositivi di chiusura si aprono facilmente ma dovrebbero richiudersi altrettanto efficacemente; infine, ricordiamo quei sigilli e quelle saldature che si aprono senza sforzo ma che devono garantire comunque l integrità del prodotto lungo tutta la supply chain. L antitesi che molte di queste soluzioni di packaging convenience comportano le rende innovazioni particolarmente difficili da realizzare e piuttosto critiche nell impiego. Ciò che potrebbe apparire una scelta edonistica, di vantaggio superficiale e non sostanziale, è sempre un innovazione di complessa e delicata realizzazione, soprattutto quando riguarda gli aspetti dell integrità e dell ermeticità di una confezione. In questa prospettiva va considerata e analizzata l innovazione del progetto ID 4237 del Bando Metadistretti 2007, intitolato Nuovi poliaccoppiati destinati all'imballag- 24

3 gio alimentare capaci di saldatura permanente (non pelabile) e al tempo stesso di facile apertura: un nuovo concetto di easy-peel. Il progetto, finanziato dalla Regione Lombardia e recentemente concluso, ha visto impegnate tre aziende che, di fatto, rappresentano l intera filiera produttiva degli oggetti che si voleva realizzare: la ITP di Bosnasco (PV), la Proteco di Milano e la Berg di Voghera (PV). Infatti la prima produce film poliolefinici tramite estrusione, cioè converte in film i granuli delle diverse resine, Proteco accoppia questi film a supporti stampati o non, e produce quindi il poliaccoppiato finale e Berg produce le vaschette cui i poliaccoppiati sono destinati e ha messo a disposizione le macchine di confezionamento che hanno consentito di testare sul campo i coestrusi sviluppati, a completamento delle prove condotte in laboratorio. Il consorzio, pienamente rispondente al criterio di Meta-distretto introdotto dalla regione Lombardia per finanziare quelle aree in cui si concentrano imprese di una stessa filiera ritenuta strategica, ha affrontato un tema fortemente attuale, quale appunto quello delle aperture facilitate, introducendo una effettiva innovazione, grazie alla scelta dei materiali di base e alla progettazione delle strutture multistrato finali. Fino ad oggi i sistemi impiegati per ottenere un apertura facilitata in un imballaggio flessibile, di tipo cosiddetto pelabile, sono essenzialmente tre e vengono indicati come di tipo coesivo, adesivo e per frattura. Il meccanismo di tipo coesivo: corrisponde all introduzione all interno di una matrice poliolefinica di un componente poco compatibile, in bassa concentrazione; questo componente si disperde nella matrice plastica, ma ne interrompe la 1. Pelabilità di tipo coesivo Fase incompatibile Fase continua Substrato Top pelabile 2. Pelabilità di tipo adesivo 3. Pelabilità per frattura La separazione avviene dove le due fasi si incontrano Film coestruso Linea di frattura Strato saldante Apertura della confezione sotto controllo; ampia finestra di saldabilità; elevata riproducibilità delle prestazioni di pelabilità; versatilità della forza di pelabilità in funzione delle richieste dell utilizzo finale. Funziona solo su se stesso: su PE o su PP. Offre una soluzione dove altri sistemi non funzionano (PET, PVC, PS, ); apertura agevole della confezione (normalmente basse forze di pelabilità). Apertura della saldatura a scatti e/o rumorosa; film intrinsecamente appiccicoso, difficoltà di produzione e utilizzo. Buona tenuta della saldatura anche in presenza di contaminazioni grazie all'utilizzo di resine molto performanti da questo punto di vista; normalmente basse forze di apertura. Difficile realizzazione; applicabile solo per saldatura di polimeri con la stessa natura. Foto 1: I meccanismi di apertura facilitata nell imballaggio flessibile Tecnologie 25

4 Tecnologie continuità, formando isole il cui numero e la cui dimensione possono essere facilmente controllabili in fase di produzione. Quando il film così realizzato è saldato su se stesso o su un atra poliolefina, si ha la formazione di legami forti (di tipo coesivo, tra molecole uguali) solo in corrispondenza della matrice continua e di molti legami deboli (di tipo secondario) in corrispondenza delle isole di componente incompatibile, che conferiscono la scarsa resistenza opposta all apertura. Accanto a molti vantaggi, soprattutto legati alla modulabilità della resistenza, questo sistema, a tutt oggi, si applica solo ai materiali poliolefinici (PP e PE) escludendo tutte le soluzioni che impiegano PVC, PS, PET, PLA e ogni altro nuovo materiale. Saldatura permanente: Apertura per delaminazione: Il meccanismo di tipo adesivo: si basa, come evidente dalla denominazione, sulla possibilità di realizzare in fase di saldatura legami di tipo adesivo che interessano molecole diverse e sono sostenuti dalle cosiddette forze di van der Waals. Si tratta di forze relativamente deboli, quali quelle che normalmente entrano in gioco nell applicazione di nastri adesivi. Uno specifico polimero di natura poliolefinica, polare e aggiunto di specifici additivi, viene estruso come strato saldante. Le forze di apertura sono modeste ed è possibile applicare questi sistemi su qualsiasi materiale ma le resine che sono più performanti per questo sistema sono intrinsecamente appiccicose, e quindi inducono ad attivazioni che riducono la trasparenza in modo non trascurabile. PET Adesivo Coestruso PET Adesivo Coestruso Foto 2: Nuovo meccanismo di apertura facilitata realizzato Il meccanismo per frattura: detto anche per delaminazione a rottura preferenziale. Anche in questo caso si ricorre a strutture multistrato nelle quali sono indebolite le forze di adesione tra lo strato saldante e quello sovrastante. Al momento dell apertura, esercitando un azione di strappo, lo strato saldante si rompe delaminandosi all interfaccia tra due strati del film coestruso. La tecnologia di produzione del multistrato non è semplice e la tipologia di resina e gli spessori dei singoli strati sono fondamentali nel regolare la forza di apertura; l inconveniente maggiore, comunque, è che il sistema risulta oggi applicabile solo dove la saldatura avvenga tra polimeri della stessa natura e per specifiche applicazioni. Il problema da risolvere, e al quale si sono applicate le imprese finanziate dalla regione Lombardia, era quindi quello di realizzare una saldatura permanente e al tempo stesso un apertura facilitata, grazie all intrinseca scarsa coesione tra alcuni degli strati del poliaccoppiato. Un apertura che fosse applicabile per il confezionamento di prodotti molto umidi o addirittura liquidi, un sistema di saldatura che funzionasse in presenza di frammenti e di residui alimentari, solidi o liquidi, che fosse efficace anche per resine additivate di antifog, antistatici o altri additivi indispensabili nelle applicazioni più critiche. Per raggiungere l obiettivo, i servizi di R&D delle tre aziende hanno dovuto concentrare la loro attenzione sulla misura delle forze di coesione tra gli strati del poliaccoppiato, di tenuta della saldatura (adesione del film sul bordo di vaschette di materiali diversi), della resistenza alla lacerazione dello strato più esterno e dell intera struttura realizzata attraverso coestrusione. Attraverso la valutazione accurata di queste proprietà e la comprensione del ruolo che esse giocano sull effetto finale desiderato e della possibilità di modularle attraverso 26

5 Foto 3: l'evidente delaminazione dopo l'apertura del provino corrisponde alla striscia biancastra laddove è avvenuta la saldatura della saldatura [g/15mm] TOP dopo apertura della confezione: zona in corrispondenza della saldatura Zona del bottom corrispondente al profilo di saldatura dopo l'apertura della confezione Grafico 1: la curva di saldatura su PP ottenuta in laboratorio (forza di apertura della saldatura vs. temperatura di saldatura). Il film comincia ad avere saldatura efficace a partire da 170 C la scelta delle materie prime e dei parametri di processo della coestrusione e della saldatura, è stato possibile raggiungere il risultato atteso. Un classico esempio di ricerca applicata dunque, nella quale, fissato un obiettivo e formulata una serie di ipotesi, il risultato è perseguito attraverso la scelta di misurazioni attendibili e di valutazioni dei risultati. Il fine è quello di realizzare un oggetto di largo consumo e basso costo come un imballaggio a perdere, un obiettivo concreto e di utilità immediata la cui realizzazione non sia banale o frutto di scelte solo formali. Anzi, il progetto implica Strato delaminatosi dal Top (~15µm) Bottom (PP) (~250µm) Vista in sezione al microscopio del bottom l applicazione di rigorosi protocolli di valutazione e la capacità di collegare dati oggettivi a fenomeni reali, di comprendere e di descrivere l effetto di variabili e di inferire un risultato atteso. Un risultato che, converrà ribadirlo, ha a che fare con la praticità d uso di un imballaggio alimentare (la sua facile apertura) ma riguarda anche un requisito fondamentale e assolutamente critico della confezione che è la sua ermeticità. La garanzia di sicurezza igienica e di mantenimento delle qualità originali di un alimento o di una bevanda confezionati è assicurata, prima di ogni altra considerazione, dal confinamento del prodotto rispetto all ambiente esterno che potenzialmente lo può contaminare. Sono l integrità e l ermeticità dell imballaggio che, in primo luogo, rappresentano la capacità protettiva di un prodotto sensibile. Aver puntato a una soluzione che fosse una vera saldatura, attuabile tenendo conto delle necessità di additivazione dei materiali oggi impiegati, ma in grado di soddisfare le aspettative del consumatore, quali sono emerse da un analisi delle tendenze di mercato, è certamente un punto di forza di questo progetto di cui, in conclusione, non è neppure fuori luogo sottolineare anche la positiva e non così comune collaborazione tra un pool di aziende private e un Ente Pubblico di finanziamento. Luciano Piergiovanni DiSTAM, Università degli Studi di Milano Tecnologie 27

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