Año de la Promoción de la Industria Responsable y del Compromiso Climático

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN MARTIN

INFORME Nº05

TITULO: METODOS DE ENSAYOS DE EMBALAJES PLASTICOS.

CURSO : EMBALAJE Y TRANSPORTE

ALUMNOS :

JIMENEZ GARCIA LUZ MERY.

DOCENTE : ING. DR. ABNER OBREGON LUJERIO.

FECHA DE PRESENTACION: 26/05/14

JUANJUI – PERÚ

2014

DETERMINACIÓN DE LA ABSORCIÓN DE AGUA EN PAPEL Y CARTON

I. INTRODUCCIÓN

EL Procesamiento de Plásticos Industriales se desarrolla nociones de vital importancia para el desarrollo profesional del alumno del Módulo, lo que permitirá una rápida inserción en el mercado ocupacional. Se desarrollan toda la teoría básica acerca de los plásticos, su origen, propiedades, su procesamiento, la construcción de moldes, designación de los plásticos y las últimas innovaciones en materiales plásticos y su procesamiento.A éste proceso se le denomina Polimerización, el cual se efectúa por dos métodos: Polimerización por adición, en la cual dos o más monómeros similares tienen reacción directa para formar moléculas de cadena larga y Polimerización por condensación, en la cual reaccionan dos o más monómeros diferentes para formar moléculas largas y agua como subproducto.El monómero de un plástico es una molécula única de un hidrocarburo, por ejemplo, una molécula del etileno, (C2 H4). Y los polímeros son moléculas d cadenas largas, formada por muchos monómeros unidos entre sí. El polímero comercial más conocido es el Polietileno –( C2 H4) n – siendo n de 100 a 1000 aproximadamente. Muchos plásticos importantes entre ellos el polietileno, son sólo compuestos de carbono e hidrogeno, otros contienen Oxigeno como los acrílicos, Nitrógeno como las Amidas (nylon), silicio como las siliconas, etc.Existen polímeros naturales de gran significación comercial como el algodón, formado por fibras de celulosas. La celulosa se encuentra en la madera y en los tallos de muchas plantas, y se emplean para hacer telas y papel. La seda es otro polímero natural muy apreciado y es una poliamida semejante al nylon. La lana, proteína del pelo de las ovejas, es otro ejemplo. El hule de los árboles de hevea y de los arbustos de Guayule, son también polímeros naturales importantes. Sin embargo, la mayor parte de los polímeros que usamos en nuestra vida diaria son materiales sintéticos con propiedades y aplicaciones variadas.

I.1. OBJETIVOS

Identificar sus características permeabilidad, densidad de los envases plásticos.

II. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICAS

Plástico: del griego “plástikos = maleable moldeable”. Plástico: Del griego o moldeable. Representa hoy el principal material para envases embalajes, utilizados como bolsas, botellas, frascos, tubos y cajas, pallets, films, etc. Hecho a partir de petróleo, carbón o gas natural a través de procesos de polimerización, en su esencia el plástico contiene una macromolécula orgánica llamada POLIMERO. Se atribuye su invento a Leo Hendrik Baekland que vendió en 1909 el primer plástico llamado baquelita.

II.1. ENVASES DE PLÁSTICO

Material de origen sintético o natural, que puede manipularse en distintas formas: bolsas, botellas, frascos, sachets, films, blister; de variados colores, agradable al tacto, resaltando:

Su excelente función a bajo costo. Liviano. Su afinidad entre sí y con otros materiales (cartón, aluminio, etc.). Compatible con alimentos, drogas, químicos, etc. Combinables para dar lugar a empaques como TETRABRIK. Salvaguarda la cadena desde la producción del alimento hasta el

Consumidor.

II.2. PROPIEDADES DEL PLASTICO

a) Resistencia a la Tensión:

Expresa la fuerza necesaria para la ruptura de un material al estirar una sección transversal del mismo. Los plásticos tienen una resistencia elevada.

b) Resistencia al Rasgado:

Determina el uso final de numerosas películas para envases y embalajes.

El PE ofrece buena resistencia al rasgado mientras que las películas de poliéster tienen una resistencia muy baja.

Las bolsas de papas fritas necesitan una baja resistencia al rasgado.

c) Resistencia al Impacto:

Es necesaria para la fabricación de embalajes para productos pesados o para contenedores que sufren golpes durante el transporte.

d) Rigidez:

Es necesaria cuando se maneja películas plásticas en maquinarias automáticas, tanto para envases como embalajes.

e) Estabilidad Térmica

A determinada temperatura la estructura rígida de los plásticos comienza a romperse.

Dos superficies de plástico termoselladas resisten la separación. El PE presenta una resistencia muy elevada. Una buena resistencia no es siempre necesaria: envases para

dulces. Las temperaturas bajas vuelven quebradizos a los plásticos. El PE resulta mejor que el celofán.

f) Resistencia a humedad:

Algunos productos necesitan protección contra la humedad del aire, otros requieren envases embalajes que impiden la evaporación de la humedad propia.

g) Barrera contra Gases

Se necesita dejar salir algunos gases e impedir el ingreso de otros: Café fresco libera CO2 que hincha el envase, 02 externo puede deteriorar el producto. Para café fresco envase con ligera permeabilidad al 02 y muy permeable al CO2.

h) Elongación

Estiramiento de un plástico sin fracturarse. A mayor estiramiento mayor absorción de los impactos y menor la posibilidad de ruptura. Ej.: bolsas y sacos de gran contenido.

i) Elasticidad

Facultad del material de recuperar su forma original, después de ser sometida a un esfuerzo. PVC plastificado presenta baja elasticidad y se estira muy bien, el PS tiene elasticidad elevada y se estira con dificultad.

j) Estabilidad dimensional

Depende de la humedad relativa y por ella envases y embalajes pueden alargarse o retraerse.

II.3. CLASIFICACION DE LOS PLASTICOS :

II.3.1. Según el Monómero

Naturales: Algunos proceden de productos naturales como: Celulosa, la caseína y el caucho.

Sintéticos: Tienen su origen en productos elaborados a partir del petróleo.

II.3.2. Según su Comportamiento frente al Calor:

Termoplásticos: A temperatura ambiente son plásticos deformables, líquidos cuando se derrite y endurecido a estado vítreo cuando es enfriado. Cuando son calentados y moldeados se pueden recalentar y adoptar. Podemos citar: Resinas celulósicas (rayón), polietilenos y derivados (PVC, poliestireno, metacrilatos), derivados de las proteínas (naylon y perlón), derivados del caucho (pliofilmes, clorhidrato de caucho).

Termoestables: Cuando ocurre su calentamiento-fusión y formación-solidificación, se convierten en materiales rígidos que no vuelven a fundirse. Son obtenidos a partir de un aldehido y podemos citar: Polímeros de fenol, resinas epoxi, resinas melamínicas, baquelita, aminoplásticos, etc.

II.4. PRINCIPALES MATERIALES PLÁSTICOS PARA ENVASES Y EMBALAJES

Entre los más importantes tenemos:

PE: Polietileno PET: Poli tereftalato de etileno - Poliéster PP: Polipropileno PS: Poliestireno PA: Poliamida PVC: Poli Cloruro de vinilo PVDC: Poli Cloruro de vinilideno CMC: Carboxi metil celulosa CA: Acetato de celulosa, etc

III. MATERIALES Y MÉTODOS

III.1. MATERIALES

Mechero de Bunsen Chapa de calentamiento Regla, o vernier Pinzas de madera Alambre de cobre Tubos de ensayo Beckers, probetas, pinzas. Solventes (acetona, demetil, formamida, acetato de etilo) Materiales: botellas de plásticos, y envoltura de galletas.

III.2. METODOLOGÍA

III.2.1. ENSAYOS FÍSICOS - MECANICOS

III.2.1.1. CARACTERISTICAS VISUALES:

Inspeccionar visualmente la muestra (película) y observar su transferencia en términos de su aspecto brillante y opacidad. Celofanes, polipropilenos, poliésteres, poliestirenos y poliamidas, generalmente son bien transparentes y brillantes. Estas características dependen básicamente del proceso de obtención del material, como la extrusión de películas por matriz plana (“cast”) y por circular (soplo) bien como el grado de orientación utilizado.

III.2.1.2. FACILIDAD DE RASGADO Y ELASTICIDAD

Doblar la muestra (películas), tentar rasgarla manualmente y observar la resistencia al rasgado. Películas celulósicas y poliestirenos presentan fácil rasgado; nailons, poliésteres y policloruro de vinilideno (PVdC) resisten al rasgado, mientras que poliestirenos, polipropilenos y policloruro de vinilo (PVC) estiran antes de rasgar. El mismo material podrá presentar resistencia variable, en función del sentido del esfuerzo aplicado, debido a su orientación (mono o biaxial).

En vez de doblar la muestra, se puede facilitar el rasgado con un pequeño corte al margen de la película. Películas orientadas tendrán poca resistencia, cuando el corte es hecho en el sentido de la orientación. La película de polipropileno obtenido por el proceso “cast”, presenta una característica típica que es el rasgado formándose una “V”. La elasticidad puede ser medida utilizándose una regla y la marcación de dos líneas sobre la película. Generalmente las poliolefinas pueden ser estiradas hasta 100%, antes de rasgar. La elasticidad también depende del grado y sentido de la orientación dad a la películas plásticas, cuanto a la resistencia al estiramiento y rasgado.Cuadro N° 01. CLASIFICACION DE PELICULAS CON RELACION A SU RESISTENCIA A LA ELASTICIDAD Y AL RASGADO

ESTIRA Y RASGA CON FACILIDAD

ESTIRA POCO Y RASGA CON DIFICULTAD

NO ESTIRA Y RASGA FACIL DESPUES DEL

CORTE

Polietileno (PEBD)Policloruro de vinilideno

(PVdC)Celofán común o

barnizado

Polipropileno “Cast” (PPC)

Poliestireno modificado (PSM)

Poliéster orientado (PET)

Policloruro de vinilo (PVC)

Acetato de celulosa (AC)Polipropileno bionentado

(PPBO)

Caucho hidroclorado (BHd)

Poliéster (PET), Nailon (PA)

Laminados de los anteriores materiales

III.2.1.3. RIGIDEZ Y PEGAJOSIDAD

Ciertos materiales presentan particularidades que pueden ser observadas por el simple contacto manual. Películas de celofán, poliéster y de poliestireno presentan particularidades que pueden ser observadas por el simple contacto manual. Películas de celofán, poliéster y de poliestireno presentan sonido característico cuando son frotados. Vasos y botellas de poliestireno producen sonido metálico cuando caen sobre superficies duras. Las películas de PEBD y de PVC son pegajosas, siendo que la pegajosidad depende de su formulación básica como el tenor de agentes plastificantes, antiadherentes o deslizantes.

III.2.1.4. CARACTERÍSTICAS DEL QUEMADO:

Semejante a los ensayos anteriores, este también depende de la habilidad del identificador en distinguir ciertas características típicas del material.Al quemarse una muestra sobre llama directa, se observa lo siguiente: quemado con facilidad, quemado lento, quemada con gotea miento, quemado con o sin humo negro ó quemado con la formación de olores bien definidos como los de vinagre, goma, cabello quemado, etc. Obviamente, siendo los plásticos materiales orgánicos, estos se quemaran aún con dificultad, dependiendo de su composición química. El quemado a fuego directo es diferente de la que ocurre a alta temperatura. Para tal, se utiliza un alambre de cobre calentado al rojo y quemando un poco de plástico en su extremidad podrá observar el quemado con ionización. En este caso, si el plástico posee compuestos halogenados en su molécula, se observa la formación de llama verde. Los plásticos que contienen cloro y que presentan llama verde son: PVC, PVDC y la goma hidroclorada (BHD).

El cuadro N° 02 muestra las características del quemado para materiales plásticos más comunes, incluyendo las películas celulósicas.

III.2.1.5. DENSDAD

La densidad o peso específico de los materiales plásticos varía de 0.90 a 1.68. Las poliolefinas son las menos densas y los vinílico son los más densos (CUADRO 03).

Basado en la densidad, el ensayo de flotación puede ser utilizado como auxiliar en la conclusión de la identificacion, en complementación a los demás ensayos. Si el material flota es porque su densidad es menor que la densidad de la solución: la velocidad de inmersión también indica la diferencia relativa entre las densidades (muestra y solución).

Las soluciones pueden ser agua pura, mezcla de agua y alcohol y soluciones salinas. La adición de tensoactivos para reducir la tensión superficial facilita el ensayo, pues evita la flotación de muestras debido a la formación de bolsas de aire. Los ensayos de densidad son los más apropiados para vasos, bandejas, botellas y tapas plásticas, entre tanto, son menos indicados para películas.

III.2.2. ENSAYOS QUIMICOS

III.2.2.1. SOLUBILIDAD

La solubilidad de los plásticos no es una relación química y es un fenómeno físico-químico y termodinámico.La interacción plástico/solvente depende de sus similitudes orgánicas y específicamente de sus polaridades. El conocido fenómeno de la solubilidad “igual disuelve igual” es observado para los plásticos y solventes orgánicos. Solventes polares como el agua y los alcoholes disuelven plásticos polares como el etileno vinil alcohol (EVOH), y solventes apolares como el tolueno, solubiliza el poliestireno, debido también sus similitudes químicas.La actuación del solvente se produce a través del debilitamiento de las fuerzas cohesivas de la molécula, tales como las de Van der Waals y las puentes de hidrogeno. Existen casos en que la solubilidad es apenas parcial y el plástico apenas ablanda; en estas circunstancias la interacción no es suficiente para promover la solubilidad.

Además de la polaridad. La solubilidad de los plásticos depende inversamente del peso molecular de los enlaces cruzadas y de la cristalinidad. Por ser también un fenómeno termodinámico, el aumento de la temperatura aumenta la energía del sistema por causa del aumento de la entropía. Eso significa que tanto el polímero

como el solvente tendrán mayores posibilidades de interacción, debido al aumento de los movimientos moleculares.

Los CUADROS 4 y 5 muestran la sistemática de identificacion y la relación de los principales plásticos en cuanto a la solubilidad en varios solventes.

La acetona solubiliza un gran número de plásticos, con excepción de las poliolefinas y del poliéster, que es el plástico orgánicamente más inerte. Los nailons son también bastantes resistentes a los solventes orgánicos, pero, son afectados químicamente por soluciones acidas, acido fórmico y acido sulfúrico concentrado).

Se observa también que la solubilidad de las películas se toma más rápida que la de los materiales menos flexibles (botellas, vasos, etc.), debido principalmente al factor espesor.

Ejemplo 01. Basados en las características de solubilidad, quemado y rasgado de los materiales, el PIRA (“The Research Association for the Paper and Board, Printing and Packaging Industries”) sugiere la siguiente secuencia para la identificacion:

Realizar en una primera etapa los ensayos que denoten la presencia del celofán:

✧ Quemado: el celofán quema como el papel.✧ Rasgado: difícil inicialmente en el celofán.✧ Aplicación de una cabeza de fosforo caliente: en el celofán no se formara

un hueco.

Seguir el flujograma indicados en el CUADRO 05 Como alternativa al CUADRO 05 se puede proceder de la siguiente manera:

✧ Hacer un trazo con un lapicero hidrográfico o un pincel mojado en una

solución 0.2 % de azul de metileno en el agua, sobre del material. La aglomeración de la tinta después de 30 segundos indica la presencia de barniz;

✧ Colocar una gota de solución recién preparada, diluida en 20 ml de agua, de 1 gr. De difenilamina en 100 ml de H2 SO4 al 98%. El desarrollo de la coloración azul indica la presencia de revestimiento de nitrocelulosa.

✧ Colocar una gota de potasa alcohólica al 20% (20 gr. De KOH en 80 gr. De etanol al 95%), recién preparada sobre el material. Esperar 2 minutos y adicionar 1 gota de piridina. El desarrollo de coloración marrón indica la presencia de PVdC.

III.2.2.2. REACCIONES ESPECIFICAS

Varios son los ensayos químicos para la identificacion de materiales plásticos. La discusión que se menciona es apenas un resumen de ellos, incluyendo los relativos y la coloración observada.

Poliamidas (Nailons)

a) Solución de o-nitrobenzaldeido en 2N de NaOH humedecida en papel filtro. El nailon 6/6 presenta un color malva, en cuanto los demás no dan coloración.

b) Ensayo de Gries: acido sulfanilico, acido acético y naftilamina dan un color rosa o rojo.

Poliésteres (PET)

a) Piridina y 2% de NaOH en alcohol metálico dan un color marrón para PVC, un color negro para PVdC y no forma color para goma hidroclorada.

b) Acido acético deshidratado y acido sulfúrico concentrado de un color azul para PVC, color amarilla para PVdC y no cambia de color para goma hidroclorada.

Acetato y Alcohol polivinilico

a) Yoduro de potasio, alcohol etílico y acido clorhídrico da un color rojo para el acetato de polivino y color azul para el alcohol polivinilico.

III.2.3. ESPECTROSCOPIA EN EL INFRAROJO

Técnica moderna que utiliza la absorción del infrarojo. La identificacion por infrarojo puede ser hecha por diferentes formas, siendo la más utilizada para muestras solidas a lectura directa, la película disuelta (“hot press film”) y las pastillas de bromuro de potasio. Las dos primeras técnicas son utilizadas solamente tranparentes.

III.2.3.1. LECTURA DIRECTA DE LA PELICULA

Esta técnica es la más simple, la lectura se realiza directamente en el cuerpo de prueba de 40 X 20 m de la película, mediante el espectrofotómetro.

Limpiar el cuerpo de prueba con papel absorbente, seguidamente colocar esta muestra en el dispositivo apropiado que acompaña el espectrofotómetro. Obteniéndose el espectro respectivo para cada material, para luego identificar el material por comparación del espectro obtenido con espectro de referencia. Para los materiales más conocidos se encuentran en la presente publicación. Los equipos modernos tienen esos espectros en la memoria , por lo que ellos mismos hacen la comparación.

III.2.3.2. LECTURA DE LA PELICULA DISUELTA (“HOT PRESS FILM”)

Son necesarios:

Solventes conforme a lo descrito anteriormente. Vidrio de reloj o Placa Petri Cristales de KBr o CsI.

Se debe contar con suficiente material para la obtención de una película sobre el crital con 30 a 70 um de espesor.

Procedimiento: disolver la muestra en un solvente adecuado, colocar el cristal de KBr o CsI sobre un vidrio de reloj o placa petri y mantenerlos sobre una chapa calentada, adicional una gota de solución del material a ser identificado sobre el cristal hasta que se obtenga una película con 30 a 70 um de espesor. Cuando no fuese posible la evaporación del solvente, se debe estar atento a fin de evitar interferencias del mismo en el espectro de absorción. Identificar el material conforme fue descrito.

III.2.3.3. PASTILLAS DE BROMURO DE POTASIO

Son necesarios:

✧ Prensa con capacidad de 12 toneladas.✧ Estufa

Procedimiento: triturar cerca de 10 mgr. De muestras en un mortero con la finalidad de obtener partículas con dimensiones aproximadas de 1.0 um. Mezclar cerca de 200 a 400 gr. De KBr seco en estufa (105 °C por 24 horas) con aproximadamente 1 mgr. De muestra. Transferir cuidadosamente la muestra para el molde en el cual será prensada, distribuyéndola uniformemente. Someter el conjunto a una presión a una presión de 10 a 12 toneladas de fuerza total por un periodo de 3 a 4 minutos. Extraer la pastilla y colocar en el soporte apropiado para la obtención del espectro tomado cuidado de no tocarlo con los dedos. Identificar el material conforme fue descrito.

IV. RESULTADOS Y DISCUSIONES

PROPIEDADES QUÍMICAS, ASPECTOS VISUALES CUADRO N° 01: Identificación de los materiales plásticos por el quemado

CARACTERÍSTICAS

MATERIAL

Botella de

Cifrut

Botella de San Luis

Desodorante (DOVE)

Envase de Desinfectant

e

Envoltura de Full

Quema con goteamiento humo blanco, olor a cera

si si

Quema lentamente ,apaga después de retirar

de la llamasi si

si

Quema lentamente con humo negro,

apaga después de retirar la llama

sisi

Quema poco , humo negro , olor a jabón

si si si

Quema poco, llama de borde verde , huele a caucho

quemado

Si Si

PROPIEDADES FISICO - MECANICAS

CUADRO N° 02: Rasgado y elongación

Material RasgadoElongación

L. inicial

L. final

∆ Longitud

Botella de CifrutOpone

poca resistencia11.9 12.5 0.6

Botella de San Luis

Oponepoca resistencia

9.4 10 0.6

Desodorante (DOVE)

Opone poca resistencia, material muy duro

11 11.3 0.3

Envase de Desinfectante

Difícil de rasgar12.8 13.5 0.7

Envoltura de Full Poca resistencia 18 23 5

4.2. DISCUSIONES.

Varios son los ensayos químicos para la identificación de materiales plásticos. La discusión que se menciona es apenas un resumen de ellos, incluyendo los relativos y la coloración observada, olores a caucho.

De acuerdo a los resultados obtenidos identificamos que todo plástico presenta clasificación de películas con relación a su resistencia a la elasticidad y al rasgado.

los plásticos materiales orgánicos, estos se quemaran aún con dificultad, dependiendo de su composición química. El quemado a fuego directo es diferente de la que ocurre a alta temperatura. Para tal, se utiliza un alambre de cobre calentado al rojo y quemando un poco de plástico en su extremidad podrá observar el quemado con ionización.

V. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

V.1. CONCLUSIONES

En conclusión observamos que todo plástico al momento de ser quemado presenta rugosidad, elasticidad, elongaciones, migraciones, permeabilidad.

una muestra sobre llama directa, se observa lo siguiente: quemado con facilidad, quemado lento, quemada con gotea miento, quemado con o sin humo negro ó quemado con la formación de olores bien definidos como los de vinagre, goma, cabello quemado,

En este caso, si el plástico posee compuestos halogenados en su molécula, se observa la formación de llama verde. Los plásticos que contienen cloro y que presentan llama verde son: PVC, PVDC y la goma hidroclorada (BHD).

V.2. RECOMENDACIONES

Al quemar un envase plástico tener encuenta su toxicidad.

una buena calidad de productos envasados en plásticos es prudente que se realice las diferentes pruebas de laboratorio, solo así se podrá determinar su permeabilidad, dureza y resistencia a cualquier ambiente.

VI. BIBLIOGRAFIA

http://www.arqhys.com/arquitectura/embalaje-historia.html

www.plastico.com

http://www.newapproach.org/ProductFamilies/Keywords.asp

http://europea.eu.int/comm/enterprise/newapproach/standardization/harm

stds/index.html o www.newapproach.org

VII. ANEXOS

Productos observados:

Botella de Cifrut Botella de San Luis Desodrorante DOVE

Envase de desinfectante Envoltura de Full PRODUCTOS

OBSERVADOS

Quemado de la botella Cifrut Botella de San Luis Desinfectante

Desodorante DOVE Envoltura de Cifrut Evalucion de los Productos de Plastico.