tema 7- envases de plastico-reducido

8/16/2019 Tema 7- Envases de Plastico-reducido

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Universidad Nacional Mayor de San Marcos

Facultad de Química e Ingeniería Química

E.A.P. de Ingeniería Agroindustrial

Asignatura: Envases y Embalajes

Tema 7: Envases de plástico

Profesor: Dr. Ing. Waldir D. Estela Escalante, MSc, PhD


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Introducción

Monómeros ⇒ Polímeros

.

Cadenas lineales y cadenas ramificadas

Homopolímeros

Materiales que contienen una sola unidad estructuralcomo el PE, PVC, PP, etc.

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Copolímeros

Contienen varias unidades estructurales.

- - - - - - - -

Combinación de monómeros: modificar propiedades de

polímeros y lograr nuevas aplicaciones.

resistencia química, flexibilidad, rigidez.

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Estructura física de plásticos

Estructura semicristalina – parte estructura cristalina yparte amorfa.

Estructuras cristalinas aportan propiedades mecánicas:mayor resistencia a tensión y al impacto.

Polímeros semicristalinos: opacos, temperatura de.

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Estructura cristalina

Factores que influyen en la formación de estructurascristales:

– Alineamiento de las cadenas

– Presencia de grupos polares

Ventajas de la cristalinidad:

– Mayor rigidez – Mayor densidad

– Mayor resistencia mecánica – Menor transparencia

Ejemplos: HDPE, PP, PA.

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Estructura amorfa

Moléculas desordenadas: propiedades semejantes alvidrio.

Son transparentes, duros, rígidos, frágiles.

Temperatura de ablandamiento baja: en poliestireno y, a an am en o en re a .

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Ejemplos: Acrilicos, PC, etc.

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Orientación

Proceso por el cual se alinean u orientan las moléculasde un polímero.

Puede realizarse en una dirección o en dos direcciones.

La orientación se realiza con el fin de mejorar ciertaspropiedades físicas de los plásticos.

Mejora propiedades de barrera a gases y vapor de agua:polipropileno, poliéster, poliamida, poliestireno.

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Envases de plástico rígidos

Tipos de plástico usados:

1. Polietileno tereftalato PET – sodas a ua aceite

2. Polietileno de alta densidad (HDPE) – productos convida útil corta – leche.

3. Polipropileno (PP) – llenado en caliente de productoscomo sopas y jarabe de frutas. Puede ser fácilmentemoldeado – o urt helado.

4. Poliestireno (PS) – protege al producto de daño físico.Retención térmica – bandejas y vasos.

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Envases de plástico rígidos

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Envases de plástico flexibles

Hechos fundiendo una bola (molde) y forzándola salir

a una forma deseada.

Este proceso es conocido como extrusión.

Cual uier lástico con un rosor de hasta 0.375mm.

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Tipos de plásticos flexibles:

1. Polietileno (PE): envoltura2. Polietileno de alta densidad (HDPE): bolsas de

cereal.

3. Polietileno de baja densidad (LDPE): envolturas.

4. Poli ro ileno PP : chi s biscuit s.

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Laminaciones (plásticos compuestos):

Combinación de 2 o mas materiales plásticos que sonpegados con adhesivo.

Plásticos son extruidos y pegados al mismo tiempo.

Envases para MAP y vacío pueden usar 3 – 11 capas.

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Polímeros básicos

I. Poliolefinas: LDPE, LLDPE, HDPE, PPII. Copolímeros de etileno: EVA, EVOH

III. Sustitutos de olefinas: PS, PVC, PVdCIV. Poliésteres: PETV. Poliamidas : PA

VI. Celulosa regenerada

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I. Poliolefinas

Polietileno (PE): HDPE ≥ 940 kg/m³

- ³

Polipropileno (PP):

900 kg/m³

Alta permeabilidad a O2 Baja permeabilidad al agua

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LDPE (polietileno de baja densidad)

Resistencia química excelente (ejem. ácidos)

Películas y botellas

Adecuado para aplicaciones de congelado profundo.

Excelente propiedad de sellado: generalmente usadocomo capa exterior en películas multicapa.

.

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HDPE (polietileno de alta densidad)

90% cristalinidad: estructura más lineal que LDPE

– Menos transparente que LDPE

Mejor resistencia a aceites y grasa que LDPE Películas y botellas.

LLDPE ( polietileno lineal de baja densidad)

Mas cristalino (˃ 50%) que LDPE (mas lineal).

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Características de plásticos de polietileno

Densidad ↑:

• Pro iedades de resistencia mecánica ri idez

• Temperatura de uso ↑• Propiedades de barrera ↑

Densidad ↓:

•

• Resistencia al rasgado ↓

• Resistencia a la rotura ↓

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LDPE

Buen desempeño a bajas temperaturas Baja permeabilidad al vapor de agua

a permea a a os gases Excelente resistencia química (ácidos, bases, soluciones

inorgánicas).

Permeable a los aceites y grasas Inerte

Buena termosellabilidad Transparente.

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LDPE


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LDPE

Aplicaciones:

Bolsas: granos, sal, azúcar, productos de panificación y

ec e pas eur za a.

Películas y laminas co-extruidas: sellabilidad y barrera al

vapor de agua.

Frascos: helados mostaza.

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Espuma de polietileno

Empaque de frutas, verduras. Muy liviano y un excelenteaislante térmico.

Excelente amortiguador de impactos, previene contra lahumedad.

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Aplicaciones del HDPE:

Alimentos sensibles a la humedad: deshidratados,cereales para desayuno.

Productos lácteos: leche esterilizada y pasteurizada,yogur.

Aceite vegetal

Alimentos en bolsa: arroz, platos congelados listospara el consumo.

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HDPE

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Polipropileno (PP)

Buena resistencia a grasas y químicos

Alta estabilidad a la temperatura

– Adecuado para procesos de calor (ejem.aplicaciones de microonda, esterilización)

– Buen brillo y alta claridad → ideal para impresión.

an e as, apas, pe u as

Bolsas autoclavables, botellas de llenado en caliente.

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Polipropileno (PP)

Baja resistencia mecánica a bajas temperaturas

Alta permeabilidad a los gases

Buena barrera contra la grasa

Buena resistencia química.

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A li i


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Aplicaciones:

Laminados: dulces, galletas, masas, “snacks”. Botellas sopladas: agua mineral, jugo de frutas. Envases co-extruídos soplados: ketchup, mayonesa.

Envases soplados biorientados: productosdeshidratados.

Envases termoformados: agua, margarina, queso.

Envases co-extruídos termoformados: comidas listas.

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II Copolímeros de Etileno


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II. Copolímeros de Etileno

Etileno-vinil acetato (EVA): – ↑VA→ ↓cristalinidad → ↑ permeabilidad – M ormente us do en lic ciones multic

– Ventajas sobre LDPE• Menor temperatura de sellado• Mejores propiedades de barrera• Excelentes propiedades de estiramiento.

– Envolturas elásticas: remplazando PVC – Capa de sellado térmico para películas de PET y

BOPP.

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Etileno-Vinil Acetato (EVA)

Películas, revestimientos Porcenta e de vinil acetato varia:

< 5% - Películas finas (mayor transparencia yresistencia mecánica moderada)

6-12% - Mejora la resistencia al impacto,propiedades a bajas temperaturas.

- - e cu as ermose a es es ruc uras co-extruídas).

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Etileno-Vinil Alcohol (EVOH)

Excelente procesabilidad en maquinas.

Barrera superior a gases, olores y solventes

Aplicaciones multicapa: uso de poliolefinas Hidrofílico → absorción de humedad → ↓ propiedades

de barrera.

Buenas propiedades mecánicas, ópticas, térmicas

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Etileno-Vinil Alcohol (EVOH)

Hidrofílico: recupera propiedades de barrera con lapérdida de humedad.

Resistente a aceites y solventes orgánicos

Buena estabilidad térmica.

o a sor e aroma e a men os ugo e naran a .

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Características de EVOH:

% Etileno ↑ Aumenta permeabilidad

arrera es menos a ecta a por a ume a Mejora características de procesabilidad. ↑ etileno → ↓ propiedades de barrera y ↑ barrera

a humedad.

% Etileno ↓ Barrera es más afectada por la humedad

Aumenta punto de fusión Aumenta sensibilidad a la temperatura.

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Aplicaciones:

Películas co-extruídas: carnes, productos cárnicos Bandejas co-extruídas: platos listos

- , ,frutas.

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Etileno-Vinil Alcohol

Multicapas: PS-EVOH-PE

Multicapas: PP-EVOH-PP

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III Sustitutos de Olefinas


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III. Sustitutos de Olefinas

Poliestireno (PS)

– –

– Ejemplos: Poliestireno de alto impacto (HIPS):

Aplicaciones de termoformado (vasos paracrema).

Poliestireno expandido (EPS): Espuma PS. Envases desechables: bandejas para carne y

productos alimenticios.

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Poliestireno

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Poliestireno (PS) cristal:


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Poliestireno (PS) cristal:

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PS – Expandido:

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Cloruro de PoliVinilo (PVC)

Estructura amorfa. Propiedades de permeabilidad:

– Menor barrera a vapor de agua que poliolefinas – Mayor barrera a gases que poliolefinas

Aplicaciones: Películas:

Envolturas elásticas Excelente brillo y transparencia.

Bandejas.

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Cloruro de Polivinilo (PVC)


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Cloruro de Polivinilo (PVC)

Fácil procesamiento: termoformación y soplo Buena barrera a gases y baja al vapor de agua

Baja resistencia al impacto

Resistente a los aceites, grasas y productos químicos.

Baja resistencia térmica y a solventes

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Cloruro de Polivinilo (PVC):


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Cloruro de Polivinilo (PVC):

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Cloruro de PoliVinilideno (PVdC)


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Copolímero de cloruro de vinilo y vinilideno (13-20%cloruro de vinilo).

Densidad: 1.64 – 1.71 g/cm3

Baja permeabilidad a vapor de agua y gases, olores,grasas y alcoholes.

Adecuado para aplicaciones de llenado en caliente yautoclavado.

Componente en películas o envases multicapa de barrera.

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Cl d P liVi ilid (PVdC)


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Co-extruido: películas

Revestimientos: PET, BOPP, PVC, a el, celofán.

Revestimientos: aumenta barrera. Buena resistencia a la grasa y a químicos

Resistente a procesos térmicos Termosellabilidad

,

bandejas coextruídas (platos listos).

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IV. Poliésteres


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Uniones carbono-oxigeno-carbono Polietileno tereftalato (PET):

–

Amorfo → excelente transparencia

Botellas PET:

– Estiramiento (orientación biaxial) → buena barrera a, .

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PoliEtileno Tereftalato (PET)


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Densidad: 1.33-1.37g/cm3

Transparencia y brillo uena res s enc a a a racc n y per orac n.

Rigidez Buena resistencia química y a la grasa

Buena barrera a gases y aromas y baja al vapor deagua B n ili rmi : - 7 1 .

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PoliEtileno Tereftalato (PET)(l i d )


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(laminados)

Laminados debido a su transparencia y resistenciamecánica.

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PoliEtileno Tereftalato (PET)(inyección – soplado)

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V. PoliAmida (PA)


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Llamado nylon Óptimas propiedades mecánicas: resistencia a la tracción,

im acto.

Excelente propiedad de barrera a gases (cuando estaseco).

Baja barrera al vapor de agua (altera permeabilidad agases y resistencia mecánica).

Excelente estabilidad térmica.

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PoliAmida (PA) - Nylon


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Clases de poliamidas: Nailon 6,6 - ácido adípico + hexametileno diamina

a on - capro actano Nailon 12 - laurolactano

Resistente a altas temperaturas (> 140°C)

Buena resistencia a aceites, grasas y químicos Termoformable

Película biorientada: propiedades físicas, barrera ytransparencia.

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PoliAmida (PA)- Nailon


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( )

Aplicaciones: películas coextruidas – carnes, boil-in-bag.

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VI. Celulosa Regenerada


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Películas: también llamado celofán

Buenas propiedades de berrera a gases (cuando esta

seco) Usado en películas multicapa

Remplazado por BOPP en muchos casos.

Ejemplo uso: envolturas para caramelos.

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Celulosa Regenerada – celofán


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Celulosa Regenerada celofán

Sin revestimiento: envases para alimentos que nonecesitan rotección.

Con revestimiento: más utilizados, envasado de carnefresca - reemplazado por el PVC.

Laminación o extrusión con PE: utilizada para café,, , , .

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Permeabilidad de Celulosa Regenerada


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e eab dad de Ce u osa ege e ada

Depende de: Espesor emperatura HR Sellado de material.

Unidades:

. . .

Permeabilidad al agua: gH2O/m².d

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Incremento de propiedades de barrera


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p p

Incrementar el grosor del material Combinar diferentes polímeros

Multicapas: – PET/PVdC/PE

– PA/PVdC/PE – LDPE/Al –

Vía:

Co-extrusión

– MOPP – OPP/PVdC

Recubrimiento Metalización (M)

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Modificaciones


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Objetivo: mejorar diferentes propiedades de polímerosbásicos

1. Adición de aditivos en plásticos

2. Co-extrusión, laminación, recubrimiento

3. Orientación4. Metalización

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1. Adición de aditivos:


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Mejora propiedad sin alteración apreciable de suestructura.

Tipos: Flexibilizadores Aditivos antienvejecimiento

Modificadores de propiedades de superficie Modificadores de propiedades ópticas

gentes espumantes

Tecnología de empaque activo.

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Recubrimiento:


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Principales aplicaciones:

– Cartón recubierto de LDPE – Polímeros recubiertos de PVdC

Ejemplo: OPP-PVdC (envase de biscuitas).

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Co-extrusión:


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Laminación por extrusión:


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Orientación: proceso tubular


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Aplicación:


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Mangas encogidas

–

aplica calor.

Laminas estiradas:

– Orientación por estiramiento a temperatura ambiente – LDPE, LLDPE, PVC, EVA, PP

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Simbología de plásticos


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