Por que o PET é amplamente utilizado na embalagem de alimentos? Quais são suas vantagens?

O PET (tereftalato de polietileno) tornou -se um dos materiais mais usados na embalagem de alimentos devido à sua combinação única de propriedades. O seguinte detalha a lógica por trás de seu amplo uso na embalagem de alimentos, concentrando -se em suas principais características, vantagens de aplicação, possíveis desvantagens e considerações e técnicas de processamento.

I. Características centrais do animal de estimação: a base para a embalagem de alimentos

O PET é um poliéster semi-cristalino com uma estrutura de cadeia molecular regular (unidades de repetição -o-ch₂-ch₂-o-co-c₆h₄-co-repetição). Combinado com suas propriedades físicas e químicas processadas, é naturalmente adequado para necessidades de embalagem de alimentos:

Excelente transparência: as cadeias moleculares são fortemente embaladas e carecem de cristalinidade óbvia (ou o grau de cristalinidade pode ser controlado). Sua alta transmitância de luz (mais de 90%) permite que os consumidores observem diretamente o conteúdo (por exemplo, suco, bebidas, condimentos).

Força leve e alta: sua densidade é de aproximadamente 1,38 g/cm³ (muito menor que o vidro) e sua alta resistência mecânica por unidade de peso (resistência à tração aproximadamente 50-70 MPa, resistência à flexão aproximadamente 90-120 MPa) reduz os custos de consumo de energia e embalagem.

Forte estabilidade química: é resistente à maioria dos ácidos de nível alimentar, álcalis, óleos (como suco de citros e óleos vegetais) e solventes orgânicos, e é improvável que reaja com o conteúdo (como lixiviação de substâncias nocivas ou causar estrago alimento).

Propriedades de barreira moderada: oferece propriedades de barreira superior ao oxigênio (O₂) e vapor de água (H₂O) em comparação com PE e PP (polietileno e polipropileno), atrasando efetivamente a oxidação de alimentos ou a exposição à umidade por períodos curtos (vários meses). No entanto, suas propriedades de barreira para óleos e gorduras (por exemplo, contato a longo prazo com alimentos fritos) e dióxido de carbono (CO₂) são fracos (exigindo laminação com outros materiais).

Alta segurança: cumpre os padrões globais de materiais globais de contato alimentar e libera substâncias tóxicas sob uso normal (por exemplo, migração extremamente baixa de antimônio e oligômeros).

Excelente processabilidade: exibe excelente fluxo de fusão (temperatura de processamento aproximadamente 250-280 ° C) e pode ser formada usando uma variedade de processos, incluindo moldagem por injeção, moldagem por sopro e extrusão, tornando-a adequada para produção automatizada em larga escala.

Ii. As vantagens principais do uso generalizado do PET em embalagens de alimentos

Com base nas características acima, as vantagens do PET na embalagem de alimentos podem ser resumidas como um equilíbrio triplo de "funcionalidade, economia e adaptabilidade":

1. Adaptabilidade funcional: atender às diversas necessidades de embalagem

Embalagem de bebidas: a transparência mostra a cor da bebida (por exemplo, suco e bebidas de chá); Propriedades de alta barreira, crescimento microbiano lento e perda de sabor (por exemplo, garrafas de cola precisam manter suas bolhas e doçura por um longo tempo); Garrafas leves reduzem os custos de remessa e são resistentes à quebra.

Embalagem de alimentos pronta para comer: por exemplo, bandejas de sanduíche e caixas de frutas, alavanca a resistência à baixa temperatura (sem rachaduras a -40 ° C) e resistência ao óleo (exposição a curto prazo a óleos vegetais) combinados com uma camada de vedação térmica (EG, compósito de educação) para obter um efeito de retenção fresca e selada.

BONDOS DRISE/PAGAGEM Embalagem: Propriedades da barreira de alta oxigênio Oxidação lenta e deterioração de biscoitos e nozes, enquanto o filme transparente facilita a identificação do produto.

2. Economia: Balanceamento de custo e desempenho

Os preços das matérias-primas para animais de estimação são inferiores aos de materiais como vidro e alumínio, e sua eficiência de processamento é alta (por exemplo, o processo de moldagem por sopro de alongamento da injeção oferece um curto tempo de ciclo), tornando-o adequado para a produção em larga escala.

3. Potencial ambiental: a reciclabilidade apóia uma economia circular

Atualmente, o PET é um dos plásticos mais reciclados (globalmente, aproximadamente 20%a 30%e na China, aproximadamente 30%a 40%). Pode ser reciclado fisicamente (limpeza, granulação de fusão) em novas embalagens (por exemplo, fibras, embalagens não alimentares) ou reciclado quimicamente (despolimerização em monômeros para repolimerização).

Iii. Potenciais desvantagens das considerações de PET e de uso

Embora o PET ofereça vantagens significativas, suas limitações devem ser evitadas:

1. Resistência limitada à temperatura

A temperatura de transição vítrea do PET (TG) é de aproximadamente 78 ° C e sua temperatura de operação a longo prazo não deve exceder 60-70 ° C (a resistência a curto prazo é de 80-90 ° C). Se usado para bebidas quentes ou submetido a esterilização de alta temperatura, ele suavizará, deformará e até libera oligômeros.

NOTA: Os garrafas de animais de estimação em embalagens de alimentos são usados principalmente para bebidas frias (como água mineral e bebidas carbonatadas) ou alimentos de temperatura ambiente (como condimentos). Para bebidas quentes, os materiais resistentes à alta temperatura (como a PP) devem ser usados.

2. Desafios de degradação e reciclagem

Embora o PET seja reciclável, leva centenas de anos para se degradar no ambiente natural. Misturá -lo com outros plásticos (como PE e PP) reduz seu valor de reciclagem. Algum PET reciclado de baixa qualidade pode não atender aos padrões de contato alimentar devido a contaminantes residuais (como detergentes e microorganismos).

NOTA: É necessária uma classificação de reciclagem rigorosa e os processos de reciclagem compatíveis devem ser usados (por exemplo, a UE REPT deve cumprir a certificação de contato com alimentos da EFSA).

3. Risco de degradação do desempenho óptico

A exposição prolongada à luz ultravioleta (UV) ou alta temperatura pode causar oxidação foto ou térmica do PET, levando a quebra de cadeia molecular e amarelecimento (por exemplo, as garrafas de molho de soja de estimação podem ficar amarelas após o armazenamento a longo prazo).

Solução: Adicione os absorvedores UV ou aplique um revestimento de bloqueio de UV para melhorar a resistência ao clima.

4. Tecnologia de processamento para recipientes de embalagem de alimentos para animais de estimação

O PET requer processos específicos para formar recipientes de embalagem. Os processos comuns incluem:

1. Moldagem por sopro de injeção (ISBM)

Aplicações: garrafas de bebidas (como garrafas de água mineral) e garrafas de óleo transparentes.

Processo:

① Moldagem por injeção em pré-formas de garrafa (parison): Os grânulos de estimação são aquecidos a 260-280 ° C para derreter e injetados em um molde para formar uma pré-forma transparente (espessura da parede aproximadamente 1-3 mm).

② Stretch + Moldagem de sopro: a pré-forma é aquecida acima do seu TG (aproximadamente 90-110 ° C) usando a radiação infravermelha. Em seguida, é esticado axialmente (proporção de alongamento aproximadamente 3-5x) por uma haste de estiramento enquanto sopra o ar de alta pressão (0,5-1,5 MPa) na garrafa para orientar as cadeias moleculares e formar a forma final da garrafa (espessura uniforme da parede e transparência extremamente alta).

Controles de chave: A temperatura e a proporção de alongamento afetam diretamente a força e a transparência da garrafa (o alongamento excessivo pode levar à cristalização e clareamento).

2. Moldagem por sopro de extrusão (EBM)

APLICAÇÕES: Contêineres de estimação de grande capacidade (como garrafas de bebidas grandes e garrafas de condimentos).

Processo:

① Extrusão de tarugos de tubo: os grânulos de estimação são derretidos em uma extrusora e extrudados através de um dado circular para formar um tarugo tubular.

② Moldagem de sopro: o tarugo é fixado em um molde, uma haste de sopro é inserida e o ar comprimido é introduzido. O tarugo se expande e está em conformidade com a parede do molde. Após o resfriamento, ele é desmembrado para formar um recipiente.

Limitações: A transparência é ligeiramente menor que a da moldagem por sopro de alongamento da injeção (devido à taxa de resfriamento mais lenta, pode ocorrer uma leve cristalização). É usado principalmente em aplicações em que a transparência não é uma prioridade.

3. Thermoforming

Aplicações: bandejas de alimentos descartáveis (como caixas de frutas e lancheiras) e tampas de lancheiras.

Processo:

① Preparação de folhas: Os grânulos de PET são derretidos em uma extrusora e extrudados através de um morto T em folhas grossas (aproximadamente 0,2-1 mm de espessura). O calendário é realizado usando rolos de resfriamento.

② Aquecimento e amolecimento: A folha é aquecida em um forno (radiante ou aquecimento de contato) até uma temperatura acima do seu TG (aproximadamente 100-120 ° C), amolecendo-o a um estado plástico.

③ Moldagem: A folha amolecida é colocada sobre um molde e formada usando a vácuo ou sucção de pressão (por exemplo, formação de bolhas). Após o resfriamento, a folha é aparada para obter o produto acabado.

Otimização: Para melhorar as propriedades da barreira e a resistência à temperatura, é frequentemente laminado com PE ou CPP (polipropileno fundido) (por exemplo, bandejas de PET/PE).

4. Moldagem por injeção

APLICAÇÕES: Acessórios para embalagens de alimentos pequenos (por exemplo, tampas de garrafa, portadores de etiquetas), bandejas de alimentos rígidas (por exemplo, moldes de assar).

Processo: Os pellets de estimação são aquecidos e derretidos e depois injetados na cavidade do molde através do parafuso da máquina de moldagem por injeção. O resfriamento e a solidificação são então alcançados. O projeto do molde (por exemplo, circuitos de resfriamento) deve ser cuidadosamente considerado para evitar deformação ou amarelecimento causado pela cristalização.

Resumo

O PET, com sua alta transparência, leve, alta resistência, estabilidade química, processamento fácil e segurança de contato com alimentos, tornou-se um polivalente na embalagem de alimentos, particularmente dominando a embalagem de bebidas, pronta para consumo e produtos secos. Apesar das deficiências, como resistência limitada à temperatura e propriedades insuficientes de barreira, sua aplicação continua a se expandir através da laminação, modificações de aprimoramento da barreira e reciclagem padronizada. No futuro, com o desenvolvimento de tecnologias de reciclagem (como reciclagem química) e novo PET modificado (como PET biológico e PET de alta barreira), a sustentabilidade e a funcionalidade do PET na embalagem de alimentos serão aprimoradas ainda mais.