Hefestos: desenvolvimento de folhas em polietileno tereftalato (PET) para a produção de embalagens para enchimento a quente

Abstract

Atualmente a procura por materiais com o ciclo de reciclagem bem estabelecido tem sido uma prioridade para a indústria alimentar. Com esse propósito desenvolveram-se folhas em Polietileno tereftalato (PET) para embalagens alimentares sujeitas a enchimento através de processos hot fill (enchimento a quente). Estipularam-se como principais objetivos do projeto, o desenvolvimento de copoliésteres que suportem diferentes temperaturas de enchimento (70 ºC, 75 ºC, 80 ºC, 85 ºC e 90 ºC), garantindo um produto com a transparência requerida e reciclável, assentando nos princípios da sustentabilidade. Assim, após pesquisa e obtenção de três materiais copoliésteres (PET MOD X, PET MOD Y e PET MOD Z), com propriedades mecânicas e térmicas superiores, os novos materiais foram estudados através da projeção de várias formulações em combinação com o PET. Definiu-se como ponto de partida, a realização de estrutura bicamada e monocamada com mistura de materiais. A utilização de bicamada provou ser mais eficaz, ficando o material com maior Tg na camada interior do copo. A incorporação dos novos materiais não devia ultrapassar os 20 %, por razões económicas, assim, ao realizar o estudo com PET MOD X, foi possível concluir que o facto do material apresentar Polietileno naftalato na sua estrutura, permitiu que 200 μm do material no interior do copo, garantia uma solução eficaz até aos 80 ºC. O copo apresentou elevada transparência devido à compatibilidade das camadas e à carência de cristalização decorrente do processo. Aquando da utilização do PET MOD Y, foram várias as possibilidades estudadas, contudo a incompatibilidade e imiscibilidade dos materiais resultou numa formulação final (500 μm PET_base + 500 μm (75 % PET_base + 25 % PET MOD Y)) com mistura dos materiais em meia camada, para corrigir o problema de delaminação. Com a imiscibilidade dos materiais e o sobre estiramento biaxial ocorrido no processo de termoformação, o copo não apresentou elevada transparência, mas os valores encontram-se dentro dos admissíveis do projeto. Através do estudo por FTIR, possíveis derivados do grupo Nitro foram encontrados na estrutura deste material, que permitiu ao copo suportar temperaturas até aos 90 ºC. A utilização de bicamada, com 200 μm de PET MOD Z, permitiu ao copo resistir aos 80 ºC e com elevada transparência, no entanto, o facto de apresentar uma baixa viscosidade intrínseca (IV), para este tipo de processo, resultou numa dificuldade de processamento e num material quebradiço, difícil de extrudir. Foram encontradas soluções para todas as temperaturas, contudo, apenas os materiais PET e PET MOD X são possíveis de utilizar no processo de reciclagem.

Currently, the demand for materials with a well-established recycling cycle has been a priority for the food industry. For this purpose, Polyethylene terephthalate sheets were developed for food packaging subject to filling through hot fill processes. The main objectives of the project were to development copolyesters that withstand different filling temperatures (70 ºC, 75 ºC, 80 ºC, 85 ºC and 90 ºC), guaranteeing a product with the required recyclable and transparency, based on sustainability principles. Thus, after researching and obtaining three copolyester materials (PET MOD X, PET MOD Y and PET MOD Z) with superior properties, they were studied through the projection of the most varied formulations, with PET. It was defined as a starting point, the realization of bilayer structure and monolayer with mixture of materials. The use of bilayer proved to be more effective, leaving the material with higher Tg in the inner layer of the cup. The incorporation of new materials does not exceed 20 % for economic reasons, as that, performing the study with PET MOD X, allowed to conclude that, the fact that the material has on is structure Polyethylene Naphthalene, allowed 200 μm of the material in the cup’s interior guarantee an effective solution for 80 ºC. The cup present high transparency, due to the compatibility of the layers and the lack of crystallization, resulting from the process. When PET MOD Y was used, several possibilities were studied, however the materials incompatibility and immiscibility resulted in a final formulation (500 μm PET_base + 500 μm (75 % PET_base + 25 % PET MOD Y)), with mixture of materials in a half layer, to correct the delamination problem. With the materials immiscibility and overstretching, resulting from the thermoforming process, the cup did not show high transparency, but the values are within the admissible for the project. Through the FTIR study, possible Nitro groups were found in the material structure, which allowed the cup to withstand temperatures up to 90 ºC. The use of bilayer, with 200 μm of PET MOD Z, allowed the cup to resist 80 ºC, with high transparency, however, the fact of presenting a low IV, for this type of process, resulted in a processing difficulty and a brittle material, difficult to obtain. Were found solutions for all temperatures, however, only PET and PET MOD X were admitted in the recycling process.