tema 7- envases de plastico-reducido
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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.
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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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Envases de plástico flexibles
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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Envases de plástico flexibles
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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Envases de plástico flexibles
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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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Cloruro de PoliVinilideno (PVdC)
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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Cloruro de PoliVinilideno (PVdC)
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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PoliEtileno Tereftalato (PET)
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)
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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
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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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