PU248 - Plásticos Universales

SOSTENIBILIDAD 31 de dos de las poliolefinas recicladas más empleadas en el sector del envase y el embalaje, polipropileno reciclado (rPP) y polietileno de alta densidad reciclado (rHDPE) para aplicaciones de inyección (pallet) y extrusión-soplado de cuerpo hueco (envase de mercan- cías peligrosas), respectivamente. La segunda línea de investigación se cen- tra en la mejora de las propiedades barrera y mecánicas de PET virgen, uno de los plásticos más empleados en el sector de bebidas, mediante el uso de refuerzos funcionalizados, con el fin de reducir la cantidad de PET requerida en envases tipo botella de alimentación y/o alargar la vida útil del producto envasado. LÍNEA DE INVESTIGACIÓN POLIOLEFINAS RECICLADAS Como resultados destacables en el caso del polipropileno reciclado (rPP) para inyección se ha conseguido combinar con éxito procesos de extrusión reac- tiva para la mejora de las propiedades reológicas mediante rotura controlada de las cadenas poliméricas y la intro- ducción de aditivos y refuerzos para la mejora de propiedades mecánicas. Para lograr una óptima dispersión y distribución de los aditivos y refuerzos introducidos y una extrusión reactiva controlada se diseñó una configuración de husillos específica. Combinando ambos procesos se obtuvieron resul- tados que presentaban una mejora del índice de fluidez del material de hasta un 8% ( ≈ 9 g/10min a 230 ºC; 2,16 kg), un aumento del módulo de flexión de hasta un 74% (? 1760 MPa), de la resistencia a la tracción 7% (? 24,8 MPa) y del Módulo de Young hasta un 86% ( ≈ 2 GPa), aumentando la rigidez del material y proporcionando unas propiedades mecánicas mejoradas. En la Figura 4, se presentan los resultados obtenidos del Módulo de Young (GPa) tras la caracterización mecánica de probetas inyectadas 1A según ISO 527: En cuanto al polietileno de alta densidad reciclado (rHDPE) para extrusión-soplado de cuerpo hueco, se planteó la modifi- cación de lamicroestructura interna del material mediante el empleo de aditivos y cargas para aumentar la resistencia a fisuración o stress cracking (SCR) y poder emplearlo en aplicaciones de mercancías peligrosas. Se estudió el comportamiento del rHDPE con la introducción de aditivos y refuerzos que favorecieran los enlaces interlamelares de la estructura cristalina, principales causantes de la resistencia al stress cracking, y mejorasen la resistencia a flexión y al apilamiento de la matriz polimérica. Para lograr una óptima dis- persión y distribución de los aditivos y refuerzos se diseñó una configuración de husillos específica. Tras la aditivación y el procesado se consiguieron obtener mejoras de hasta un 74% en la elonga- ción a la rotura ( ≈ 110%) y hasta un 53% de aumento en el módulo de flexión ( ≈ 1430 Mpa). Otras propiedades de gran interés fueronmodificadas a favor del reprocesado del rHDPE como una reducción de hasta un 8% del índice de fluidez del material ( ≈ 28,6 g/10min a 190 ≈ C;21,6kg). Los resultados del análisis SCR, basado en la norma ASTM D1693-15, propor- cionan una estimación de la duración del material sin la aparición de micro- fisuras por la exposición a compuestos químicos. En la Figura 5 se presenta la duración en horas hasta la rotura de la mitad de las probetas ensayas para cada referencia con el líquido patrón Igepal al 10%, comparado con la duración del rHDPE sin aditivar: LÍNEA DE INVESTIGACIÓN PET VIRGEN PARA APLICACIONES ALIMENTARIAS Por otro lado, se trabajó en la optimi- zación de un aditivo basado en arcillas funcionalizadas patentado por Itene (WO2018/050770) para la mejora de las propiedades del PET. Esta optimi- zación ha permitido funcionalizar dicho aditivo empleando menor cantidad de reactivos y disolventes, así como reducir los pasos posteriores de purificación y postratamiento que encarecen el coste del aditivo. Apartir de los aditivos desarro- llados se han obtenido nanocomposites de PET a partir de los cuales se han fabri- cado botellas mediante el proceso de inyección-soplado, para mejorar sus propiedades mecánicas y barrera. Por último, también se está llevando a cabo la evaluación de la aptitud de estas bote- llas para aplicaciones de uso alimentario, en los tres simulantes que establece el Reglamento Europeo 10/2011. Las dos botellas obtenidas a partir de los nancomposites desarrollados con el refuerzo 1 (modificado) y refuerzo 2 (optimizado), se han ensayadomediante ensayos de compresión, comparando los resultados con la botella de PET. En la Figura 6 y la Figura 7 se presentan los resultados de las botellas vacías y llenas (capacidad nominal de un litro), respectivamente, para compa- rar las propiedades de resistencia de los materiales. En ambos ensayos, las botellas con los refuerzos aumentan considerablemente su resistencia, siendo aún mayor con el refuerzo 2. Adicionalmente, se evaluaron las pro- piedades barrera al oxígeno y al vapor de agua de las botellas a 23 °C y 50% HR. Los resultados se muestran en la Tabla 1 y Tabla 2, respectivamente. Para ambas medidas, se observa que las propiedades barrera se mejoran sig- nificativamente con el empleo de los nanocomposites, siendo la reducción de la permeabilidad mayor cuando se emplea el Refuerzo 1, alcanzándose una reducción similar para ambos gases. n Tabla 1. Propiedades barrera al oxígeno de las botellas desarrolladas. Tabla 2. Propiedades barrera al vapor de agua de las botellas desarrolladas. Descripción WVTR promedio (g/envase-día) % mejora Botella PET 0,0328 ± 0,002 ----- Botella PET + Refuerzo_método 1 0,0259 ± 0,004 21 Botella PET + Refuerzo_método 2 0,0276 ± 0,004 16 Descripción OTR promedio (cc/envase-día) % mejora Botella PET 0,0657 ± 0,010 ----- Botella PET + Refuerzo_método 1 0,0525 ± 0,004 20 Botella PET + Refuerzo_método 2 0,0558 ± 0,018 15