Ambalaje polimerice - Curs 2 - SIPOL.pdf · Coroziunea electrochimică-proces anodic/catodic → între suprafaţa metalică şi mediul de electrolit (produsul alimentar). Coroziunea

1

Ambalaje polimerice

Curs 2

Ambalaje polimerice vs. alte tipuri de ambalaje

- Ambalaje din sticlă

- Ambalaje din hârtie / carton

- Ambalaje metalice

- Ambalaje din lemn

Sticla

- amestec de dioxid de siliciu şi oxizi ai diferitelor metale

Obţinere → topirea în cuptoare speciale a unui amestec format din

nisip de cuarţ, CaCO3, Na2CO3 (K2CO3) şi materiale auxiliare.

- nu are punct de topire definit → prin încălzire se înmoaie treptat →

permite prelucrarea prin suflare, presare, turnare, laminare.

- material necristalizat (amorf)

- rezistenţă mecanică şi duritate mare, coeficient de dilatare mic

2

Sticla

Proprietăţile fizice ale sticlelor sunt determinate de compoziţia lor.

- Oxizii de Fe, Co, Cr, Cu etc introduşi în topitură → sticlă colorată

- Sticla de sodiu (obişnuită) ~ 6SiO2·CaO·Na2O → geamuri, ambalaje

- Sticla de potasiu ~ 6SiO2·CaO·K2O – termorezistentă → vase de laborator

- Conţinut mic de Al2O3, B2O3 – sticlă termorezistentă, dilatare mică, rezistenţă

chimică → vase de laborator (Jena, Pirex)

- Sticla de plumb ~ 6SiO2·PbO·K2O – densitate mai mare, indice de refracţie mai

ridicat → Cristal

- Sticlă de Pb (> cristal) sau conţinut mic de TiO2, CdO, La2O3, Bi2O3 – sticla flint –

indici de refracţie mari, dispersii mici ()

- Conţinut mic de BaO, P2O5, Al2O3, NaF, KF, La2O3 – sticla crown – indici de

refracţie mici şi dispersii mici ()

Sticla

Avantaje ce conduc la utilizarea sticlei în domeniul ambalajelor

- poate fi prelucrată în forme variate

- inertă chimic faţă de componenţii produselor ambalate

- impermeabilă la: gaze, vapori, lichide, grăsimi, arome

- nu are miros, nu transmite şi nu modifică gustul produselor

- este transparentă → controlul vizual al produselor ambalate

- poate fi colorată şi etichetată → protecţie suplimentară a produselor

alimentare împotriva radiaţiilor UV - VIS

- prezintă rezistenţă mecanică bună (mai puţin la şoc)

3

Sticla

Avantaje ce conduc la utilizarea sticlei în domeniul ambalajelor

- conferă proprietăţi igienico-sanitare (prin fierbere, sterilizare chimică)

- poate fi reciclată (teoretic, la infinit, fara pierderi de calitate)

- diferite sortimente → permit rezistenţă chimică, termică mărită

Dezavantaje:

- fragilă şi casantă

- densitate ridicata, grosime relativ ridicata → greutate

- necesită un sistem de închidere separat

- dificultăţi în utilizare datorate greutăţii şi fragilităţii

Sticla

4

Sticla

1 tonă sticlă reciclată înseamnă economie de:

- 1,2 t nisip, calcar şi sodă

- 100 kg cărbune

- 24 kg alte substanţe chimice

- energie electrică - aproximativ 25%.

Reciclare

Fiecare 10% de sticlã reciclatã înseamnã:

•10% scãderea SO2

•6% scãderea oxizi de azot (NOx)

•17% reducerea CO2

•2.5% reducerea consumului de electricitate /gaze naturale

•6°C reducerea temperaturii în cuptor

•9.5% reducerea de materii prime

http://www.gpi.org/learn-about-glass/

SticlaReciclare

http://www.feve.org/FEVE-STATIS-2013/Recycling-2011.html http://feve.org/glass-recycling-hits-73-eu/#gallery-4

5

Hârtia

Avantaje

- material uşor

- poate fi îndoită şi lipită

- bună flexibilitate, nu este casantă

- excelent substrat pentru tipărire

- poate fi rezistentă la grăsimi

- absoarbe lichidele şi vaporii (cu limite de viteza si volum)

- poate fi ruptă/sfâşiată cu uşurinţă

Hârtia

Tipuri de hârtie utilizată în domeniul ambalajelor:

Dezavantaje

- slabe proprietăţi de barieră (fără acoperire sau laminare)

- slabe proprietăţi mecanice (mai ales dupã umezire)

- hârtie netratată pentru ambalaje inferioare nerezistente

- hârtie cu conţinut de fibre sintetice

- hârtie tratată chimic pentru ambalaje (hârtie cerată, lăcuită)

- hârtie acoperită cu aluminiu, celofan, polietilenă

6

Hârtia

Procedee utilizate în scopul îmbunătăţirii unor proprietăţi:

- tratare specială prin impregnare, laminare, stropire sau

cretare cu materiale plastice, parafină

- adaos de agenţi chimici în pasta fibroasă sau în maşina de

prelucrat (răşini, ceruri, coloranţi, sub formă de soluţii sau

dispersii) → rezistenţă la apă sau grăsimi

- adaos de straturi pigmentare → îmbunătăţirea capacităţii de

tipărire

Hârtia

7

Cartonul

Tipuri de carton utilizate pentru ambalaje:

- carton stratificat cu ceară, LDPE sau compuşi de adaos în

compoziţie → creşterea proprietăţilor de barieră

- carton duplex (obişnuit) → pentru ambalaje imprimate prin offset

- carton triplex → ambalaje de transport → prezinta rezistenţă

mare la plesnire

- carton ondulat → cu rezistenţă mecanică şi elasticitate bună →

protecţie mecanică → transport

Cartonul

Cartonului ondulat este obţinut din trei semifabricate:

- hârtia strat ondulat (hârtia miez) - O

- hârtia strat neted (hârtia capac) - N

- strat adeziv (clei de amidon) - A

Tipuri de carton ondulat (după numărul de straturi de hârtie) :

-tip V

N/O/N/O/N

-tip II

O/N

-tip III

N/O/N

-tip VII

N/O/N/O/N/O/N

8

Cartonul

Avantajele ambalajelor din carton ondulat:

- bună protecţie mecanică a produselor

- au un aspect plăcut şi pot fi imprimate personalizat

- greutate redusă

- protecţie la variaţiile de temperatură

- preţ de producţie mult inferior altor categorii de ambalaje

- se transportă pliate

- se pretează transportului paletizat

- se pot refolosi de mai multe ori

- se recuperează integral, ele fiind biodegradabile

Cartonul

Reciclarea deşeurilor de ambalaje din hârtie şi carton

Deşeurile de maculatură → materie primă secundară :

- conservarea pădurilor: 1 t de maculatură reciclată salvează

5 mc lemn de pădure = 10 copaci

- hârtia şi cartonul se reciclează de aproximativ 10 ori.

- consumuri energetice de 2-3 ori mai reduse la prelucrarea

maculaturii decât în cazul folosirii fibrelor celulozice

- apele reziduale → încărcare de 3-4 ori mai mică în poluanţi

9

Cartonul

Reciclarea deşeurilor de ambalaje din hârtie şi carton

http://www.paperforrecycling.eu/

Ambalaje metalice

Avantaje

- pot reacţiona cu produsul rezultând “corodarea" metalului

- materiale rigide, cu densitate mare (oţel) sau mică (aluminiu)

- bună rezistenţă mecanică

- proprietăţi de barieră foarte bune (impermeabile) pentru

lumină, lichide, gaze şi arome

Dezavantaje

- necesită sistem de închidere separat

10

Ambalaje metalice

Coroziune = distrugere parţială sau totală a materialelor metalice în

urma unor reacţii chimice sau electrochimice.

Coroziunea electrochimică - proces anodic/catodic → între

suprafaţa metalică şi mediul de electrolit (produsul alimentar).

Coroziunea chimică

- distrugerea metalelor şi aliajelor prin reacţii heterogene la suprafaţă

- reacţie cu un gaz coroziv (O2) sau neelectroliţi (H2O)

- rezultatul coroziunii: oxizi → pelicule pe suprafaţa metalului

- peliculele pot reduce viteza de înaintare a procesului de coroziune

Ambalaje metalice

Factori ce influenţează coroziunea:

- temperatura

- natura metalului şi proprietăţile peliculei de oxid ce se formează

- Cr, Ni, Mo conferă oţelurilor speciale rezistenţă la oxidare

- puritatea metalului

- starea suprafeţei şi structura metalului: rugozitatea, sudarea şi

tratamentele termice favorizează coroziunea

- agresivitatea mediului.

11

Ambalaje metalice

Aluminiul

- în mediile neutre şi în apă stratul de oxid este stabil

- în medii acide → se dizolvă ca Al3+ + H2

- în soluţii alcaline → se dizolvă ca ion aluminat AlO2-

- în contact cu aerul → peliculă de Al2O3 cu grosimea de

0,01-0,03 μm

- pelicula se dizolvă în soluţii puternic acide şi puternic bazice →

coroziune intensă a Al în aceste medii.

Ambalaje metalice

Foliile din aluminiu:

- grosime de aproximativ 20 μm → dar este posibilă obţinerea unor

folii cu grosimi de 4-6 μm.

- pentru produsele zaharoase se utilizează folii de aluminiu cu grosimi

de 7-12 μm.

- sunt utilizate mai ales pentru produsele alimentare sensibile la

acţiunea luminii după o prealabilă caşerare a lor pe materiale plastice

- foi de aprox. 0,35 mm → diverse caserole, tãvite

12

Ambalaje metalice

Avantajele foliei de aluminiu

Dezavantaje:

- impermeabile la grăsimi şi substanţe de aromă

- se pot prelucra pe maşinile de ambalat

- oferă condiţii bune de tipărire

- suprafaţă strălucitoare - reflectă razele solare

- stabilitate la temperaturi scăzute (depozitare alimente) şi ridicate

(prelucrare alimente)

- mare flexibilitate.

- rezistenţă redusă la rupere/sfâşiere (→ depunere strat polimeric).

- incapacitate de termosudabilitate

Ambalaje metalice

Staniul

!!! Staniul (coroziune incipientă) trece în cantităţi mici în produsele

ambalate !!!

- elasticitate mai mare decât al altor metale

- rezistenţa la coroziune

- maleabilitate ridicată → foi cu grosimea de 2-3 μm

- pe suprafaţa staniului se formează un strat protector de oxid →

rezistent în medii apoase

- cost ridicat → nu permite folosirea sa singulară, ci mai ales prin

suprapunerea pe tablă de oţel în strat subţire.

13

Ambalaje metalice

Reciclarea ambalajelor metalice (metalelor, în general)

- diminuarea cantităţii de reziduuri post-utilizare.

- economisirea materiilor prime

- reducerea consumului energetic comparativ cu producţia din

materii prime

- scăderea poluării mediului în etapele de extracţie a minereurilor,

producerea şi prelucrarea metalelor

Ambalaje metalice

Prin reciclarea aluminiului

- diminuarea poluării mediului la exploatarea bauxitei

- reducerea emisiilor cu efect de seră până la 5 % din valoarea iniţială

- consum mai mic de energie primară (cu până la 95 %)

- economisirea a 2,26 t de bauxită la 1 t deşeu reciclat.

Reciclarea unei tone de oţel

- economisirea a 1,42 t minereu de fier şi 0,57 t cocs

- diminuarea cu 70-85 % a consumului de energie

- reducerea importantă a emisiilor de CO2 în atmosferă (aprox. 50%)

(Ecorom Ambalaje – Raport Anual 2006)

14

Ambalaje din lemn

Avantaje:

- foioase tari (fag, carpen, stejar) se pot reutiliza de 2-3 ori.

- material uşor

- rezistenţă mecanică bună

- resursă regenerabilă

- biodegradabile

- material ieftin

Lădiţe din lemn (pentru legume şi fructe):

- foioase moi (plop, salcie, anin) → se deformează uşor →

considerate de unică folosinţă (cca. 80 %).

Ambalaje din lemn

15

Ambalaje din lemn

- utilizaţi în transportul, manipularea şi depozitarea mărfurilor

Reutilizarea paleţilor → măsuri speciale fitosanitare → tratamente

de antiseptizare specifice → prevenirea şi combaterea importului şi

exportului de agenţi biologici (ex. insecte din fondul forestier):

Ambalaje de transport de tip paleţi şi europaleţi

- nr. de rotaţii depinde de condiţiile de depozitare după folosinţă

- în general sunt reutilizabili de 5 - 10 ori

- tratamente chimice (cu produse nelavabile, prin impregnare cu

produse pe bază de Cu-Cr-As (CCA), Cu-Cr-B (CCB))

- tratamente fizice (termice, iradieri cu MU, IR, UV, γ, etc.)

Ambalaje din lemn

- material - diferenţă de calitate faţă de „lemnul proaspăt”.

Valorificarea deşeurilor de ambalaje din lemn

- combustibil

Material sitat + adăugare adeziv → mularea în matriţe:

Avantajele acestora:

- economia de masă lemnoasă

- obtinere de plãci de mari dimensiuni

- rezistenţe mecanice şi la factori externi (umiditate) mai bune

- plăci din aşchii din lemn (PAL) – aschii de 2-4 mm

- plăci din fibră (MDF – Medium Density Fiberboard)

- productivitatea mai mare

16

Ambalaje din lemn

Realizarea de supercomposturi – aplicatii agricole

- mărunţirea materialului (minim 80% material cu granulaţie <3 mm).

- adãugare de

-materiale auxiliare - nutrienţi (uree, superfosfat, sulfat de magneziu)

-activatori (biopreparate, sulfat de magneziu tehnic, borhot).

Rolul acestora:

- îmbunătăţeşte structura solului cu toate urmările favorabile privind

dinamica apei, aerului şi substanţelor hrănitoare din sol

- asigură elementele principale pentru hrana plantelor (N, P, K, Ca)

- sporeşte capacitatea de încălzire şi de aerisire a solului

- solurile argiloase devin mai permeabile, mai afânate, iar cele afânate şi

nisipoase, mai coezive

Ambalaje din lemnRealizarea de supercomposturi – aplicatii agricole