3
1. MATERIALE PLASTICE1.1. IstoricMaterialele plastice sunt
relativ noi. Majoritatea materialelor plastice itehnologiile de
obinere a acestora au fost dezvoltate n jurul anilor 1930 -1950.
Sunt sintetice i se obin n industria petrochimic.1.2.
Clasificare.Materiale plastice sunt substane chimice polimerice
formate dinmacromolecule de provenien natural sau obinute pe cale
artificial, prinsintez, din petrol, crbune, gaze
naturale.Caracteristic pentru aceste materiale este ca ele se
nmoaie progresiv, nun toat masa, sub influena cldurii. Rezult c nu
au un punct de topire fix,proprietate ce face posibil modelarea
maselor plastice la anumite temperaturii presiuni.Dup modul de
comportare la temperatur materialele plastice se mpartn:-
termoplaste - substane polimerice amorfe sau parial cristaline; se
potprelucra la cald; sufer modificri fizice reversibile; dup rcire
i pstreazforma cpzat la cald.- termorigide (termoreactive,
duroplaste) - substane amorfe; pot fimodelate o singur dat,
nmuindu-se prin nclzire, cnd capt formadefinitiv; solidificarea
este ireversibil, deoarece la cald are loc o transformarechimic cu
formare de structur tridimensional.- termoelastice - substane
amorfe de tipul cauciucului; dac li setranfer cldur din exterior
ele trec din starea consistent elastic n starea slabelastic,
neajungnd niciodat la starea plastic, fiin n general
nepracticepentru ambalaje.1.3. Puncte de transformareTemperatura de
ngheare - este temperatura la care toate moleculelesubstanei au
trecut la starea de total imobilitate adic masa de polimer a
trecutla starea solid.Temperatura de nmuiere - temperatura la care
moleculele sunt nmicare, adic masa de polimer este n stare
fluid.1.4. AditiviPentru a putea modela masa de polimer este
necesar s se ncorporeze naceasta o serie de materiale de adaos,
numite aditivi, care i mbuntesccalitatea. Adugarea de aditivi
urmrete creterea rezistenei la viitoarelesolicitri n condiii de
utilizare (stabilizatori, antioxidani) sau o mbuntire acondiiilor
de prelucrare (plastifiani, lubrifiani)a. Plastifianii. Sunt
substane lichide sau solide cu puncte de topire saude volatilitate
foarte sczute, care adugate polimerilor le micoreaztemperatura de
solidificare i de curgere.Prin introducerea plastifianilor se
urmrete:- mbuntirea condiiilor de prelucrare prin
micorareaviscozitii materialului;- coborrea temperaturii masei de
polimer ce seprelucreaz sub temperatura de degradare a acestora;-
schimbarea proprietilor tehnologice ale produsului finitce rezult
dup prelucrare: flexibilitate, alungirespecific, rezisten la oc i
frig;Au loc i modificri nedorite, cum ar fi:- creterea concentraiei
de plastifiani determin scderearezistenei mecanice;- scade modulul
de elasticitate;- scad proprietile dielectrice.Plastifianii se
adaug n proporie de 10 - 20% la masa de polimer subform de ftalai,
fosfai poliesteri, etc.b. Stabilizatorii. Sunt substane chimice
care adugate la masapolimerului n cantiti mici (max 5%) au rolul de
a atenua sau elimina reaciilece cauzeaz degradarea acestuia.
Degradarea polimerilor se manifest prinschimbarea culorii,
opacizare, schimbarea aspectului exterior i micorareaproprietilor
fizico-mecanice.c. Antioxidanii. Sunt substane chimice ce se adaug
polimerilor pentrua combate degradarea datorat oxigenului.
Coninutul de antioxidani nutrebuie s depeasc 0,1 - 0,2 % din masa
polimerului.d. Coloranii. Substane chimice care se adaug la masa de
polimer nproporie de 0,5 - 1% pentru a le da culoarea dorit i
pentru a oferi ambalajuluiproprietile unei bariere pentru razele
ultraviolete. Se comport similar cuantioxidanii. Sunt n majoritatea
cazurilor sub form de pigmeni organici sauanorganici (oxid de
titan, de fier, cadmiu sau crom i negru de fum).e. Materiale de
umplutur i ranforsare. Substane sau amestecuri denatur mineral,
vegetal sau organic (caolin, azbest, mic, cuar, talc, ardezie,fulgi
de celuloz, fibre vegetale, fin de lemn, fibre de sticl etc.) ce au
rol dentrire a masei plastice creia i se adaug. Coninutul de
materiale de acest tipvariaz de la 0 - 60%.f. Lubrifianii. Uureaz
prelucrarea materialelor plastice princalandrare, extrudere,
injectare. Pot fi lubrifiani interni sau externi.
Lubrifianiiinterni, amestecai cu materialul plastic, mbuntesc
curgerea acestuia ntimpul prelucrrii, micornd frecarea cu
suprafeele metalice cu care aceasta
vine n contact. Dintre lubrifianii interni cei mai folosii sunt:
acidul stearic,stearaii de Mg, Al, Cu, Zn, Ca, poliglicolii ceroi,
grsimile, uleiurile, parafinai uleiul de parafin. Lubrifianii
externi numii i ageni de demulare, se aplicpe suprafeele metalice
pentru a uura desprinderea materialului plastic. Ceimai folosii
sunt stearaii, siliconii i cerurile.g. Ageni de odorizare.
Corecteaz mirosurile neplcute dezvoltate deunele materiale plastice
datorit compoziiei chimice, a materialelor de adaos, aunor procese
de oxidare, a descompunerii peroxizilor sau a
ataculuimicroorganismelor. Se introduc n masa polimerului n
concentraie de 0,02 -0,2 %.1.5. Tipuri de materiale plastice
folosite n industria ambalajelor.1.5.1. Polietilena PEEste un
polimer termoplast obinut prin polimerizarea etilenei la
presiunimici, mijlocii sau mari, cu utilizarea oxigenului ca
iniiator. Se prezint subform solid (granule sau pulberi) translucid
pentru formare sau lichid-viscoas pentru lubrefiere.Formula chimic
a polietilenei este:HHHHH
CCCCCHHHHHDintre materialele plastice, PE este materialul cel
mai utilizat ndomeniul ambalajelor avnd i un pre sczut.Foliile de
PE vezi tabelul de mai jos se clasific dup urmtoarele formede
livrare: folie plat FF, preprelucrat pe o parte V, preprelucrat pe
ambelepri VV, semicilindric HS, tub pliat S, tub pliat cu o singur
sudur lateralST, tub cu dou suduri laterale SMS.Din cauza
structurii moleculare nepolare suprafeele PE nu pot fiimprimate
astfel nct scrisul s nu se tearg, i nici lipite. Prin
preprelucrareasuprafeelelor se formeaz grupe de atomi polare n
moleculele de PE i astfelse obin condiii de imprimabilitate. O msur
a imprimabilitii este tensiuneala suprafaa PE. Preprelucrarea
suprafeelor se face prin oxidare, tratamentetermice etc.Polietilena
astfel tratat este:- imprimabil - trebuie s fie prelucrat maximum n
6 luni;- sudabil prin lipire cu adezivi - pot fi lipite cu adezivi
de dispersie pe baz dePVAC sau poliacrilat.Exist trei tipuri de PE,
n funcie de tipul de polimerizare:- polietilena de mare densitate
-obinut la presiuni mici 8-10 at;- polietilena de densitate medie
-obinut la presiuni de 35-50 at;- polietilena de mic densitate - la
presiuni de 1000-2000 at.PE este un material plastic cu tueu gras,
flexibil, inodor, insipid inetoxic, care la 300oC se descompune
aproape 100%, la 115oC se inmoaie,plastifiindu-se, iar la 25oC
devine casant.Principalele domenii de aplicaie:- folii de strngere,
contractibile i ambalaje diverse precum ar fi pungi, cti,saci,
plase, plicuri;- ambalaje rigide precum sticle, canistre, lzi,
butoaie i auxiliare cum suntcapacele;- folii imprimate sub form de
rol pentru prelucrarea lor pe maini de ambalat;- materiale
sintetice spongioase sub form de folii folosite ca absorbente de
oc;- ca material de acoperire pentru alte suporturi (sticl de
exemplu).1. Polietilena de mic densitate - dintre materialele
plastice are cea mailarg utilizare n industria ambalajelor datorit
versatilitii sale. Poate fiextrudat n folii i filme, suflat sub
form de butelii, injectat n matrie,extrudat ca material de
acoperire pentru hrtie, folii de aluminiu sau filme
deceluloz.Proprietile polietilenei de mic densitate sunt:- suplee i
transparen mai bune dect ale PE de mare densitate;- rezisten mic la
uleiuri i grsimi;- rezisten la ocuri;- stabilitate chimic mare;-
impermeabilitate la ap;- permeabilitate la gaze i la oxigen;-
sensibilitate la contracie;- sensibilitate la razele ultraviolete;-
ardere uoar;- retracie puternic la mulare.Poate fi folosit la
produse alimentare ce se altereaz sub influenaoxigenului, dar numai
pentru ambalarea lor de scurt durat datoritpermeabilitii la oxigen.
Se utilizeaz filme perforate pentru ambalarealegumelor i a
fructelor. Prin injectare sau presare se obin dopuri
pentruinchiderea buteliilor.2. Polietilena de nalt densitate - are
i ea o serie de proprieti dintrecare se remarc urmtoarele:- are
punctul de nmuiere mai ridicat dect PE de micdensitate i este mai
dur;- rezisten mecanic mare;- foarte stabil fa de agenii chimici
(la 60oC nu estesolubil aproape n nici o substan chimic, iar la
25oCnu mai este atacat de nici una din substanele puternic
oxidante);- impenetrabil pentru majoritatea gazelor;-
permeabilitate redus la ap i vapori de ap, uleiuri i grsimi;-
sensibilitate redus la fisurare sub contracie;- inflamabil;-
mbtrnete uor, mai ales la expunere la soare;- se imprim bine.3.
Polietilena de medie densitate - se folosete mai rar, cnd filmele
ncare se face ambalarea trebuie s fie mai rigide. Are proprieti de
termosudarei optice corespunztoare.4. Polietilena expandat - se
folosete n industria ambalajelor n specialca material de umplere
antioc. Principalele proprieti ale PE expandate sunt:- adsorbie
foarte bun de energie (oc);- stabilitate chimic;- flexibilitate
ntr-un interval mare de temperatur;- rezisten mare la ap i vapori
de ap;- greutate specific foarte mic;- inodor i netoxic;- uor de
produs.5. Polietilena tereftalat PET - are o bun rezisten mecanic i
unpunct de inmuiere ridicat. PET este un important material de
ambalare pe piaa
buturilor rcoritoare i a apei mbuteliate dar i a produselor din
carne, asosurilor pentru salate.Din PET se confecioneaz ambalaje de
diferite forme: butelii, borcane,cutii, doze, flacoane, canistre,
bidoane, lzi, saci, pungi, folii contractibile itermosudabile, prin
toate procedeele de formare, fiind n prezent unul dinmaterialele
cele mai prezente pe piaa de ambalaje pentru buturi
carbogazoase.Formula chimic a PET-ului
este:[CH2CH2OCOCOO]nCH2CH2OH1.5.2. Policrolura de vinil PVCSe obine
prin polimerizarea clorurii de vinil sub aciunea cldurii i nprezena
unor catalizatori. Se produce sub form de granule, praf sau emulsii
ieste de dou tipuri:- PVC dur, un polimer rigid, de mare duritate,
care pentru a putea fiprelucrat trebuie tratat cu aditivi care s-i
reduc duritatea; este imflamabil iarde cu o flacr verzuie, se
descompune chimic, are un miros neptor de acidclorhidric;- PVC
moale, plastifiat, dac este tratat cu plastifiani de nmuiere;
nfuncie de coninutul de plastifiant arde singur, cu un miros de
acid clorhidricamestecat cu mirosul de plastifiant.Formula chimic a
policlorurii de vinil este:
ClHCCHHClHCCHHClHCCHHEste utilizat n domeniul ambalajelor,
datorit proprietilor sale:- se poate prelucra prin injectare,
extrudare, presare suflare itermoformare;- rezist foarte bine
solicitrilor mecanice, fiind superioar din acestpunct de vedere
polietilenei;- se sudeaz termic, cu ultrasunete i electric, att cu
cureni de micfrecven ct i cu cei de nalt frecven;- rezist chimic la
acizi, baze i alcooli i la numeroi solveni organici;are o rezisten
deosebit la grsimi i uleiuri, fiind folosit la
confecionareabuteliilor pentru ulei.- este atacat de hidrocarburile
aromatice i de mediile puternic oxidante;- are permeabilitate
foarte sczut pentru gaze i arome;- nu este alterat de ap sau de
vapori de ap;- n contact direct cu produsul alimentar nu l
influeneaz;- rezist la temperaturi joase pn la - 40oC i
latemperaturi de pn la 60oC;- este netoxic, incolor, insipid i
inodor;- are o mare stabilitate chimic i dimensional;- se poate
obine n stare transparent sau opac, dar poatefi i colorat;- se
comport bine la scriere, acceptnd orice fel decerneal, fr a fi
atacat.Dintre dezavantaje cele mai mari sunt:- densitate relativ
ridicat;- este casant i fragil la temperaturi sczute;- necesit
stabilizatori termici pentru a evita mbtrnirea;- este dificil de
injectat;- poate degaja vapori de clor n timpul descompunerii.n
industria alimentar PVC-ul se folosete sub form de pahare i
cupepentru margarin, unt, brnz i alte produse lactate, flacoane,
butelii, bidoanede mare transparen pentru ulei comestibil, oet,
siropuri, sucuri de fructe, apeminerale i n proporie mai mic a
vinului i a berii, cofraje pentru legume,fructe sau ou. Are marea
calitate de a se nchide ermetic, putndu-se utiliza cusucces
capacele din PVC.Foliile din PVC se utilizeaz la ambalarea crnii de
pasre, abrnzeturilor, a mezelurilor, a legumelor i a fructelor. Se
pot fabrica foliipentru ambalaje interioare, pentru saci, folii
contractibile din PVC-moalepentru huse, folii extensibile pentru
ambalaje de transport.1.5.3. Policlorur de viniliden PVDCEste o
hidrocarbur policlorurat alifatic asemntoare cu PVC i ntehnica
ambalrii se folosete cu preponderen ca copolimer cu PVC-ul,
carepoate fi att fabricat n emulsie sau n suspensie, coninnd, ca i
PVC-ulplastifiani. Este deosebit de rezistent la grsime i mirosuri,
fiind chimic inert.Formula chimic a policlorurii de viniliden
este:
ClHCCClHClHCCHHClHCCClHArde n flacr, miroase neptor de acid
clorhidric, este solubil naceton i etilacetat.Sub form e dispersii
se folosete la acoperiri pentru hrtie, carton,celuloz, PE, PP, PC;
materialele complexe obinute se preteaz foarte bine lafabricarea de
ambalaje rezistente la mirosuri externe, sudabile la 120oC.1.5.4.
Polivinilacetat PVACEste ca polimer de emulsie al vinil acetatului
un ester alpolivinilalcoolului. Din cauza temperaturii sczute de
nmuiere 50-60oC PVACse folosete preponderent la acoperirea hrtiei,
cartonului din dispersii apoase.Dispersiile de PVAC au un caracter
slab acid (pH=3-6).Emolienii coninui (dibutilftalat) asigur o
pelicul elastic deacoperire. Aceast pelicul este strlucitoare,
foarte transparent, rezistent ntimp, i rezist la mirosuri, abur,
ulei i oxigen.Formula chimic a polivinilacetatului este:
