EMBALAGENS PLÁSTICAS

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Embalagens Plásticas  
Plástico  
● Termo para designar os polímeros sintéticos que não os elastômeros  
● Utilizado para vários materiais que apresentam moldabilidade → deformam sob  
calor e pressão  
  
Polímeros  
Materiais orgânicos, naturais ou sintéticos, cujas moléculas resultantes são de alta  
massa molecular.  
  
Classificação  
  
#1  
● Natural (papel, borracha, biopolímeros): celulose, amido, óleos, látex  
● Sintético (PE, PP, PVC, PET): carvão mineral, petróleo  
  
#2  
● Homopolímeros: apenas um monômero  
● Heteropolímeros: reação de diferentes monômeros  
● Copolímeros: 2 monômeros  
● Terpolímeros: 3 monômeros  
● A distribuição dos monômeros pode ser alternada, randômica ou em blocos  
#3  
● Linear  
● Ramificado  
#4  
● Composição química: polímero, estrutura molecular, MM, densidade, cristalinidade  
  
#5  
● Propriedades físicas e mecânicas: permeabilidade, resistência, estabilidade  
térmica, rigidez, características ópticas  
#6  
● Processo de transformação e/ou conversão: laminação, extrusão, injeção,  
metalização  
#7  
● Tipo de estrutura do recipiente: frascos, potes, garrafas, bolhas  
  
  
  
Caract. Mecânicas dos Plásticos  
Termorrígidos (termofixos)  
● Moldados por T e P  
● Endurecem irreversivelmente  
● Não podem ser reprocessados  
● Reciclagem difícil: o aquecimento do polímero acabado promove a decomposição  
do material antes da sua fusão  
Exemplos : resina epóxida, resina fenólica → piscinas, tomadas, caixas d’água  
  
Elastômeros (borrachas)  
● Classe intermediária  
● Não são flexíveis  
● ↑ elasticidade  
● Podem ser amolecidos com calor  
● Reciclagem complicada pela incapacidade de fusão  
Exemplos : polisopreno, neopreno, buna S, buna N → borracha, pneu, vedação de  
mangueiras  
  
Termoplásticos  
● Apresentam comportamento reversível sob a ação do calor  
● Mudança de estado físico, mas sem que ocorram modificações em sua estrutura  
química → possibilidade de termossoldabilidade e simplifica a reciclagem  
Exemplos: poliolefinos, vinílicos, poliamídicos, poliésteres → embalagens  
  
Amorfos  
● Cadeias moleculares fortemente ramificadas e cadeias secundárias longas  
● São transparentes → vidros sintéticos (PS cristal), policarbonato  
  
Semi Cristalino  
● Cadeias moleculares com poucas ramificações  
● Regiões ordenadas - cristalinas  
● Não ocorre cristalização completa  
● São turvos e opacos → PEAD  
  
Atributos Positivos dos Plásticos  
● Versatilidade  
● Baixo custo  
● Termossoldabilidade  
● Leveza  
● Conformação/moldabilidade em formas e tamanhos ilimitados  
● Propriedades ópticas → transparência, brilho, cores  
● Possibilidade de processos de produção integrada → evita o transporte e  
armazenamento de embalagens vazias  
  
Inserção dos Plásticos como Materiais de Embalagem 
● Possibilidade de combinação de materiais  
● Proteção exigida para conservação do produto  
● Desempenho da máquina de embalagem  
● Resistência necessária ao sistema de distribuição  
  
Barreiras dos Filmes Plásticos 
● Tipo de resina  
● Grau de orientação  
● Espessura total ou parcial  
● Temperatura e umidade relativa do ambiente  
  
Propriedades Térmicas e Mecânicas Variáveis 
● Alto ou baixo ponto de fusão  
● Estruturas rígidas  
○ Suportam pressão mecânicas externa > 0,7 kg/cm²  
○ Baldes, tambores, garrafas e tampas  
● Estruturas semi-rígidas  
○ Pressão mecânica externa < 0,7 kg/cm²  
○ Copos, bandejas e garrafas  
● Estruturas flexíveis  
○ Sacos (bolsas), sachês, filmes plásticos  
○ Filmes monocamada: filmes plásticos simples  
○ Filmes multicamada: filmes plásticos co-extrusados e laminados, metalizados  
  
✗ Atributos Negativos  
● Permeabilidade em embalagens “convencionais” → gases, compostos com ↓  
MM podem migrar  
● Difusividade em embalagens “ativas” → combustíveis e queima em altas  
temperaturas pode gerar compostos tóxicos (PVC, PTFE)  
● Sustentabilidade  
● Reage com o meio ambiente  
● Sofre efeito da luz e oxigênio/ozônio → cadeias são quebradas e monômeros  
migram para os alimentos  
  
Comparação com Aço 
 
✓ Pontos positivos  
● Alta resistência a corrosão  
● Baixa condutividade elétrica  
● Isolante elétrico  
● Absorvem vibrações, choques  
e ruídos  
● Custo menor  
● Superfícies internas lisas  
  
  
Polímeros  
 
 Pontos negativos  
● Baixa resistência térmica 
e mecânica  
● Alto coeficiente de dilatação  
● Combustíveis  
● Acumulam eletricidade estática  
Características dos Materiais Poliméricos  
Estrutura Molecular  
● Polímero Linear M-L-M-L  
● Copolímero Linear  
○ Alternante M-L-M-L  
○ Randômica M-L-L-M-M-L  
○ Em bloco M-M-M-L-L-L  
● Copolímero Ramificado  
  
Estrutura linear e ramificações mais curtas favorecem o alinhamento e a  
aproximação entre as cadeias =  
↑ Grau de cristalinidade  
↑ Densidade  
↑ Interação entre as cadeias  
  
Estruturas com ramificações mais volumosas afastam as cadeiras =  
↓ Grau de cristalinidade  
↓ Densidade  
↓ Interação entre as cadeias  
  
Massa Molecular  
● Indica o tamanho da molécula  
● DMM: distribuição da massa molecular média  
  
↑ MM ↓ índice de fluidez  
↑ MM ↑ viscosidade intrínseca  
  
Densidade  
Sua variação depende:  
● Composição química  
○ Somente C e H: d < 1 g/ml  
○ Com O, Cl, F ou B: d > 1 g/ml  
● Tipo de conformação espacial  
○ Planar (PE) < helicoidal (PPP isotático)  
● Processo de polimerização  
● Grau de cristalinidade  
● Importância: custos, rendimento, resistência mecânica   
Cristalinidade  
● Relacionada com a densidade  
● Varia de 0 a 98% Classificados como:  
○ Amorfo: região volumosa e desordenada → transparentes (PS, PC)  
○ Cristalino: região mais densa e ordenada → translúcidos até opacos  
○ Cristalino orientado: aumenta a resistência do deslizamento das moléculas em  
uma direção, alinha as moléculas e seus cristalinos → PA orientado  
  
Grau de Cristalinidade  
  
↑ Cristalinidade:  
● ↑ Densidade  
● ↑ Rigidez  
● ↑ Resistência à tração  
● ↑ Resistência à compressão  
● ↑ Opacidade  
● ↑ Temperatura de Selagem  
  
↓ Cristalinidade:  
● ↑ Permeabilidade  
● ↑ Blocking  
● ↑ Transparência  
● ↑ Resistência ao rasgamento  
● ↑ Resistência ao impacto  
● ↑ Alongamento  
● ↑ Faixa de selagem  
  
Propriedades Térmicas 
Temperaturas de:  
● Transição vítrea (Tg): polímero e regiões amorfas  
○ Temperatura na qual o material termoplástico muda de seu estado relativamente  
quebradiço para outro mais macio e flexível  
○ ↑ Tg: materiais macios à temperatura ambiente, poliolefínicos  
○ ↓ Tg: duros e quebradiços sob refrigeração● Fusão cristalina (Tm): polímeros e regiões cristalinas  
● Decomposição (Td)  
  
Resistência Química 
A interação é variável: tipo de alimento, características da embalagem  
● Teoria da Energia Livre de Gibbs: ∆𝐺 = ∆𝐻 − 𝑇 × ∆𝑆  
○ Se ∆𝐺< 0: ↑ solubilidade do polímero no solvente  
  
↓ solubilidade:  
● ↑ ligações cruzadas  
● ↑ peso molecular  
● ↑ cristalinidade  
  
Propriedades Mecânicas  
● Propriedade de tração devida sua dependência quanto ao grau de cristalinidade e  
orientação molecular do polímero  
● Desempenho do material polimérico depende também de T e t do esforço  
mecânico  
● Todo material perde sua resistência devido ao processo normal de  
envelhecimento, a via oxidativa da molécula leva ao fenômeno denominado stress  
cracking  
● Principais: tração, compressão, impacto, perfuração, rasgamento, calor,  
colapsagem e deformação  
● Maiores danos ocorrem durante operações de armazenamento e transporte  
  
Propriedades de Barreira 
● Importantes quanto a estabilidade do produto com relação às transformações  
químicas, bioquímicas e microbiológicas  
● Permeabilidade é uma propriedade química de cada material → O 2 , CO 2 , vapor  
d’água, compostos voláteis  
● Não existem embalagens plásticas impermeáveis  
● A transferência de massa pode ocorrer devido a defeitos (microfuros, trincas,                      
rechaduras) e falhas de fechamento → podem ser evitadas por meio da                        
otimização dos sistemas de fechamento  
  
Tipos de embalagens Plásticas  
PE - Polietileno 
● Petróleo → Nafta → Etileno → Polietileno  
● Simples e barato  
● PEAD, PEMD, PEAPMAD, PEMD  
  
PEBD  
● Adequado para a produção de filmes com alta flexibilidade  
● Boa transparência dos filmes com baixa espessura  
● Boa barreira do vapor d’água  
● Alta permeabilidade dos gases  
● Grande faixa de temperatura a termoselagem  
● Permeável a óleos e gorduras  
  
PELBD (linear)  
Em comparação com PEBD:  
● ↑ resistência à tração, rasgamento e impacto  
● ↑ temperatura de amolecimento  
● ↑ transparência e brilho  
● Melhor desempenho mecânico a baixas temperaturas  
● Melhor soldabilidade  
  
PEAD  
● ↑ opacidade dos filmes  
● ↑ resistência à tração e rigidez  
● ↓ resistência ao impacto, rasgamento e stress cracking  
● ↑ temperatura de uso  
● Adequado para baldes, garrafas e bandejas  
● Melhores propriedades de barreira  
● ↑ resistência a óleos, gorduras e compostos químicos  
  
Exemplo/Aplicações  
● Produção de filmes para uso diverso → grãos, sal, açúcar, leite pasteurizado, pães  
● Sacolas para supermercados  
● FIlmes esticáveis e/ou encolhíveis  
● Embalagens convertidas por laminação ou extrusão  
● Embalagens rígidas: garrafas, bombonas, engradados, bandejas  
  
EVA (copolímero) 
● Etileno + acetato de vinila  
● Como filme, parecido com PEBD porém:  
○ ↑ flexibilidade  
○ ↑ resistência ao estiramento  
○ ↑ coeficiente de atrito  
○ Melhor termoselagem  
  
EAA (Copolímero de Etileno de Ácido Acrílico) 
● Flexibilidade, resistência química e propriedades de barreira semelhantes ao PEBD  
● Superior em resistÊncia à tração, tenacidade, hot tack 1 e adesão  
● Uso: resina adesiva em laminação ou a filmes metalizados  
  
Ionômeros 
● Neutralização do EAA ou EMAA (etileno + ácido metacrílico) com cátions (Na, Zn,  
Li…)  
● Melhor transparência e tenacidade  
● Maior resistência do que a forma não neutralizada  
● Uso: revestimentos, camadas intermediárias na laminação (em folha de alumínio)  
  
Polipropileno 
● Obtido pela polimerização do propileno ou propeno  
● Tipos de síntese → disposição do grupo metil  
○ Atático (disposição aleatória) → resina amorfa e pegajosa  
○ Isotático (disposição de um lado da molécula)  
○ Sindiotático (disposição alternada) → pode ser orientada ou não  
  
Características e Propriedades  
● Alto rendimento na produção de embalagens convertidas  
● Boa barreira a óleos, gordura e vapor d’água  
● Temperatura de fusão cristalina relativamente alta (Tg = 170°C)  
● Baixa temperatura de transição vítrea (Tm = -10°C)  
● Filme biorientado (BOPP) com ótima transparência e brilho, melhor barreira a  
vapor de água e gases, filmes perolados  
  
Exemplos  
● Filmes para embalagens flexíveis transparentes, metalizados ou perolados  
● Tampas e sistemas de fechamento  
● Caixas, garrafas, potes  
  
PVC - Policloreto de Vinila 
● Não cristaliza com facilidade  
● Rígido e duro a temperatura ambiente  
● Plastificado para produzir filme flexível, bem como estabilizantes e lubrificantes  
● Estabilizantes: não podem conter sais de chumbo ou cádmio, para uso em  
alimentos  
● As propriedades físicas e mecânicas dependem da formulação  
○ Filmes sem plastificantes tornam-se quebradiços  
○ Os plastificantes diminuem a barreira do PVC  
● Filmes transparentes e brilhantes  
● Boa resistência aos óleos e gorduras  
● Quando superaquecido, libera ácido clorídrico e gás tóxico  
  
Exemplos  
● Filmes para uso como envoltório de bandejas  
● Filmes termoencolhíveis  
  
PVdC - Policloreto de Vinilideno 
● Obtido a partir do eteno ou etileno contendo radical vinilideno  
● Usado como verniz em outros filmes plásticos, devido a alta densidade e rigidez  
● Copolimerização com PVC, filme Saran, utilizado em embalagens cry-o-vac  
● Boa barreira a gases, vapor d’água e compostos voláteis  
● Difícil termosoldagem por máquinas convencionais  
● REsina pode ser processada por extrusão e/ou co-extrusão  
● Baixa resistência térmica em temperatura de congelamento  
● Boa resistência a óleos e gorduras  
● Atacado por solventes clorados, cetonas e compostos aromáticos  
  
Exemplos  
● Revestimentos de barreira para filmes poliolefínicos, poliésteres e celulósicos  
● Componente de barreira em embalagens flexíveis convertidas  
● Material de barreira em embalagens laminadas e co-extrusadas  
  
Poliéster  
● Obtidos por reação de condensação  
● Polietileno tereftalato e policarbonato  
  
PET - Polietileno Tereftalato 
● Polimerização do etilenoglicol com ácido tereftalato, resultando no polietileno  
tereftalato + metanol  
● Alta resistência mecânicas  
● Boas propriedades óticas  
● Estabilidade térmica para o uso em forno microondas  
● Boa barreira do CO 2 e dos aromas  
● Boa resistência a óleos e gorduras  
● Boa resistência química, exceto aos ácidos e álcalis alcoólicos  
Exemplos  
● Filmes biorientados  
● Bandejas cristalizadas para forno convencional e microondas  
● Boll-in-bag, bag-in-box, laminadosflexíveis para café, biscoitos  
  
Policarbonato 
● Inerte, baixo peso e alta resistência mecânica  
● Retornável, como garrafões de água mineral  
● Resistentes ao calor → mamadeiras, seringas, pratos  
● Bisfenol atóxico  
  
  
Poliamidas 
● Alta resistência à tração e ao alongamento  
● Excelente resistÊncia ao impacto e perfurações → embalagens a vácuo,  
termoformadas  
● Boa barreira a gases e aromas  
● Boa resistência e baixas temperaturas  
● Alta absorção de água  
  
resumo Propriedades  
Barreira à umidade PE, PP, BOPP, PCdC  
Barreira a gases PA, PCdC, EVOH, PET, PVC rígido  
Resistência a gordura PP, BOPP, ionômero, PET, PVC rígido, PDdC, PA,  
EVOH  
Adesão PE, EVA, EAA, EAMA, ionômeros, mPE  
Resistência Mecânica PE, PEAD, PP, BOPP, PA, PET  
Rigidez PEAD, PEAD-APM, PP, BOPP, PET  
Resistência a altas temperaturas PEAD, PA, PP, PET  
Termosoldagem PEBD, PEBDL, PP, EVA, ionômero, metaloceno  
Brilho e transparência OPA, BOPP, PET  
  
Processos de Fabricação  
#1 Extrusão  
● Embalagens rígidas e semi-rígidas  
● Rosca que força a resina através de uma matriz cujo perfil ou fenda irá dar o  
formato  
● Fenda circular: tubos  
● Fenda horizontal: chapas e filmes  
  
#2 Injeção  
● Material fundido é forçado a entrar em um molde onde é resfriado e obtém o  
formato desejado  
Dosagem → fusão resina → injeção → resfriamento  
  
#3 Sopro  
● Diferenciação principalmente na produção da pré-forma (parison)  
● Pode ser por injeção ou extrusão  
  
Moldagem por sopro via injeção (e injeção com estiramento)  
  
✓ Vantagens  
● Moldados sem rebarba  
● Bom controle da espessura  
● Não necessita de acabamento  
  
✗ Desvantagens  
● Processo lento  
● Restrito a escolha dos moldes  
● Necessário dois moldes por  
objeto  
  
  
Moldagem por sopro via extrusão  
  
Vantagens  
● Deforma lentamente  
● Alta velocidade de produção  
● Maior versatilidade  
  
✗ Desvantagens  
● Moldados com rebarbas  
● Difícil controlar espessura  
● Necessária operação de corte  
  
  
  
  
  
Embalagens Termoformadas 
● Custo competitivo em relação ao pré-formado  
● Menor investimento em equipamentos e moldes  
● Simplicidade de operação e manutenção  
● Versatilidade do sistema de corte  
● Envase higiênico  
● Menor custo de transporte de embalagens  
● Não requer áreas para armazenar as embalagens vazias  
● Não requer a aquisição de lotes mínimos  
  
Rotomoldagem 
✓ Vantagens  
● Maquinário simples  
● Peças ocas ou abertas muito grandes → caixas d’água, lixeiras, cestos  
● Uniformidade na espessura  
● Peça livre de tensões por não sofrer pressões como na injeção  
● Peças podem ser muito grandes  
● Sem problemas de manchas  
● Pouca perda de matéria prima  
● Mão de obra não especializada  
  
✗ Desvantagens  
● Processo lento  
● Matéria prima tem que ser em pó  
● Contra indicado para espessura < 0,8 mm  
● Inviável para produção em série de peças pequenas  
  
Aditivos 
● Evitar a degradação durante a transformação (estabilizantes e antioxidantes) e  
melhorar sua processabilidade (lubrificantes)  
  
Plastificantes  
● Alta flexibilidade dos materiais  
● Anti envelhecimento  
● Evitar degradação pela ação da luz, temperatura, oxigênio  
  
Modificadores Ópticos  
● Pigmentos  
  
Modificadores de Superfície  
● Agentes anti-condensação anti-bloqueamento, anti-estáticos  
  
Agentes de Espuma  
● Produção de materiais celulares  
  
Estabilizantes ao Calor  
● Estearatos metálicos  
● Ca, Zn, Sn, Cd, Pb  
  
Estabilizantes UV  
● Aminas (HALS)  
● Óxido de Zn  
● Compostos a base de níquel  
  
Lubrificantes  
● Ésteres de ácidos graxos  
  
Antioxidantes  
● Fenóis (BHT)  
● Fosfetos orgânicos  
  
Migração de Substâncias 
● Polimerização, transformação, degradação  
● Base da regulamentação:  
○ Princípio da composição: lista positiva: resina base e aditivos  
○ Princípio da inércia: migração global (MG), migração específica (ME) e  
quantidade máxima residual (QM, QMA)