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“Año de la Consolidación del Mar de Grau” UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA DEPARTAMENTO ACADEMICO DE AGROINDUSTRIA ESCUELA DE INGENIERIA AGROINDUSTRIAL
I ULO :
“Perea!ilidad de Ma"eriales de En#ases”
CICLO:
$II ciclo
PROFESOR:
In%& Elsa A%uirre $ar%as
IN EGRAN ES:
PATRICIO MIRANDO Verónica
RODRIGUEZ SANCHEZ Natanael
SIFUENTES HERRERA Edwin
ZAPATA OVIEDO e!in
"#$%
Uni!er&idad Naci'nal DelSanta
FACULTAD ( Ingeniería E)A)P( A%roindus"riaASIGNATURA' En#ase( E!ala)e * Ali& Prod&
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“Perea!ilidad de Ma"eriales de En#ases”
I. Introducción:
En el proceso de formación de un Ingeniero Agroindustrial, es muy importante
el conocimiento de la ciencia de los Materiales, ya que ésta proporciona las
herramientas necesarias para comprender el comportamiento general de
cualquier material, lo cual es necesario a la hora de desarrollar adecuadamente
diseños de componentes, sistemas y procesos que sean confiables y
económicos.
Los materiales plsticos se han con!ertido en una alternati!a de diseño
importante reempla"ando muchos de los materiales conocidos, me#orando
propiedades de resistencia y peso.
$on la prctica de resistencia de pol%meros, adems de conocer algunos
métodos para lograr identificar fcilmente los materiales plsticos, se pretende
brindar una herramienta a los estudiantes que les permita generar alternati!as
en el diseño de productos y en el me#oramiento de los procesos que conlle!en
al incremento de la producti!idad, garanti"ando la alta calidad en dichas
acti!idades.
II. Objetivo:
Identificar las clases ms importantes de pol%meros termoplsticos por
medio de la medición de sus propiedades f%sicas y qu%micas.
Entender la importancia de la resistencia de materiales plsticos para su
utili"ación a ni!el industrial y reciclado.
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III. Fundamento Teórico:
POLIMERO
La definición ms simple de un polímero es la repetición de muchas unidades
pequeñas, generalmente hidrocarburos& un pol%mero es como una cadena en la
que cada unión es una unidad bsica, hecha de carbono, hidrógeno, o'%geno,
y(o silicio. Algunos pol%meros son sustancias naturales de origen !egetal y
animal. Esto incluye cuernos de animales, carey de tortuga, secreciones de un
insecto asitico, la colofonia de la sa!ia de rboles del pino, mbar que es la
resina fosili"ada de rboles y alquitrn obtenido de la destilación de materiales
orgnicos como madera. )ero debido a su dif%cil recolección, recuperación y
purificación, la b*squeda de pol%meros sintéticos era el paso natural a seguir.
En el siglo +I+ ocurrió el primer desarrollo, al procesar pol%meros naturales o
combinarlos con qu%micos para hacer sustancias *tiles. Estos pol%meros se
llamaron )ol%meros naturales modificados- o -)ol%meros semisintéticos/. El
primero y ms famoso de éstos es el caucho !ulcani"ado. En 0123, $harles
4oodyear descubrió, después de años de e'perimentación, que la sa!ia del
rbol del he!ea 5lte'6 podr%a calentarse con el a"ufre para alterar las
propiedades f%sicas del lte' permanentemente, e!itando sus limitaciones
naturales, pues este era quebradi"o en el fr%o y se fund%a a altas temperaturas.
E789:$8:9A ;E L
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Aunque la composición bsica de muchos pol%meros es carbono e
hidrógeno, 5por e#emplo, polipropileno, polibutileno, poliestireno y
polimetilpenteno6, también pueden estar in!olucrados otros elementos tales
como el o'%geno, cloro, fl*or, nitrógeno, silicio, fósforo y a"ufre. El cloruro de
)oli!inilo 5)$6 contiene cloro. El @ylon contiene nitrógeno y o'%geno. El teflón
contiene el fl*or. El )oliéstireno y el )olicarbonato contienen o'%geno. El
caucho !ulcani"ado y 8hioBol contienen a"ufre. Cay también algunos pol%meros
que, en lugar de tener las moléculas de carbono, tienen silicio o moléculas de
fósforo. Dstos son considerados como pol%meros inorgnicos.
)
• )olimeri"ación por adición, por e#emplo para el polietileno, cloruro de
!inilo, acr%lico y poliestireno.• )olicondensación, por e#emplo para resinas de fenolformaldeh%do,
ureaformaldeh%do.
Las reacciones transcurren desarrollando considerables cantidades de calor
5e'otérmicas6 y en general se inician por acción de catali"adores. Los
procedimientos que pueden efectuarse son>
+ POLIMERIZ!I"# POR $I!I"#> La polimeri"ación por adición puede
darse en monómeros que contengan al menos un doble enlace, y la
cadena polimérica se forma por la apertura de este, adicionando un
monómero seguido de otro. La polimeri"ación por adición tiene tres
pasos bsicos> iniciación, propagación y terminación. ;urante la fase de
iniciación de la polimeri"ación de polietileno, los enlaces dobles en los
monómeros del etileno se rompen y se empie"an a #untar entre ellos. :n
catali"ador es necesario para empe"ar a acelerar la reacción. La
segunda fase, la propagación, in!olucra la suma contin*a de
monómeros pegados en las cadenas. )or *ltimo, durante la terminación
todos los monómeros pueden ser usados, causando la reacción al cese.
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:na reacción de la polimeri"ación puede cesar apagando la
reacción. 7implemente, la polimeri"ación por adición describe el proceso
de -monómeros- uniendo uno por cada adición adelante y al final del
*ltimo monómero, con ayuda de un iniciador de la reacción, que puede
ser calor. Los pol%meros formados por polimeri"ación por adición son
frecuentemente termoplsticos al natural, que se pueden calentar y
hacerse blandos y también ponerse duros cuando son sometidos a un
cambio brusco de temperatura. 7on de fcil procesamiento y pueden
reelaborarse o reciclarse.
+ POLI!O#$E#%!I"#: Es el procedimiento clsico para la fabricación
de resinas solidificables, por e#emplo para resinas fenólicas. En la
policondensación la reacción sucede entre monómeros que porten dos o
ms grupos funcionales, formando también casi siempre moléculas de
ba#o peso molecular como agua, amoniaco u otras sustancias !oltiles.
En esta reacción qu%mica, una molécula pequeña es eliminada. Los
pol%meros comunes en este grupo incluyen algunos poliésteres y
formaldeh%do de urea. Estos pol%meros pueden ser termoplsticos al
natural. Los medios de polimeri"ación afectarn la reacción de calor del
pol%mero formado& igualmente, el arreglo de los monómeros dentro de la
molécula afectar las caracter%sticas f%sicas del pol%mero formado. Los
monómeros unidos en cadenas largas tienen una configuración lineal
muy similar a una cadena del su#etapapeles, aunque en las ataduras
tetraédricas de la realidad dan un arreglo de "ig"ag a la molécula.
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+ POL&MERO% TERMOPL'%TI!O% Las resinas termoplsticas son
fcilmente conformables al aplicarles temperatura y presión. La
temperatura m'ima de traba#o para los productos moldeados son
bastante ms ba#as que la temperatura de ablandamiento o de fusión,
usualmente alrededor de la mitad de la temperatura de fusión
correspondiente. ariaciones en los esfuer"os mecnicos, es decir
fatiga, o condiciones ambientales pueden reducir los mrgenes de
resistencia del material.
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denomina cristali"ación. )oseen un punto
caracter%stico de fusión. Algunos e#emplos son>
)E, )), )
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Este pol%mero tieneme#ores propiedadesmecnicas que el )E
H;, ya que poseemayor densidad.
)resenta fcilprocesamiento y buenaresistencia al impacto ya la abrasión. @o resiste
a fuertes agenteso'idantes como cidon%trico, cido sulf*rico.
Es resistente alas ba#as
temperaturas,tiene alta
resistencia a latensión,
compresión ytracción. Es
Impermeable eInerte 5al
contenido6, ba#areacti!idad. @o
tó'ico.
En!ases para>detergentes, aceites
automotor,shampoo, lcteos&
Holsas parasupermercados&En!ases para
pintura, helados,aceites& 8uber%as
para gas, telefon%a,agua potable,
miner%a, lminas dedrena#e y uso
sanitario.El )7 es un plstico
muy !erstil que puedeser r%gido o formado.
4eneralmente es claro,duro y quebradi"o. Esmuy poco resistente al!apor de agua, o'igeno
y tiene relati!amente
ba#o punto de fusión.Cay dos !ersiones ele'pansible o espumado5unicel6 y el de cristal.
ersatilidad,fcil
procesamiento,claridad,
aislamiento yba#o costo.
)rotección en>empaquetamientos,
contenedores,tapas, botellas,
bande#as y !asos.$a#as de
!ideocasetes, decompact disc, !asos
r%gidos,contenedores decomidas rpidas.
Adems de sus buenaspropiedades f%sicas, el
)$ tiene unatransparencia e'celente,alta resistencia qu%mica,
resistencia a la
humedad, y buenaspropiedades eléctricas.
Las aplicacionesr%gidas, se concentranen tuber%as, alfombras,!entanas, botellas y el
empaque r%gido del%quidos
ersatilidad,facilidad de
me"clar, fuer"ay dure"a, laresistencia a
grasa y aceites,
la resistencia alos qu%micos,claridad, ba#o
costo.
Empaque decomida, botellas dechamp*, en!ases
transparentes,semidelgados. 7eusa en aislamiento
de cables, capas,bolsas de sangre,tuber%a médica y
muchas msaplicaciones.
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Es utili"ado en pel%culasfle'ibles y relati!amentetrasparentes. 8iene unba#o punto de fusión.
8%picamente el LC)E esusado en la
manufactura depel%culas fle'ibles, talescomo bolsas plsticas ypublicitarias, también es
usado en lamanufactura de tapasfle'ibles, y adems en
alambres y cables por sus buenas propiedadesde aislamiento eléctrico.
?cil deprocesar,
resistente a lahumedad,
fle'ible, fcil desellar y ba#o
costo.
Holsas para pan,para alimentos
congelados y paradulces, entre otrostipos de bolsas ytapas, también seusa para tuber%a y
otros.
Es el pol%merotermoplstico,
parcialmente cristalino.:tili"ado en una amplia
!ariedad deaplicaciones que
incluyen empaques paraalimentos, te#idos,equipo de laboratorio,
componentesautomotrices y pel%culas
transparentes. 8ienegran resistencia contra
di!ersos sol!entesqu%micos, as% como
contra lcalis y cidos.
8iene menosdensidad que el
)EH;. 7utemperatura dereblandecimiento es ms alta, y
es masresistente aaltas y a ba#astemperaturas.
Moldeo por inyección> #uguetes,
parachoques deautomó!iles, etc.
Moldeo por soplado>recipientes huecos
5botellas6)roducción defibras, tanto te#idas5tapetes6 como note#idas. E'trusión>
de perfiles, lminasy tubos.
El uso de este códigoindica que el empaqueen cuestión est hechode una resina diferentea las seis listadas o dems de una de dichasresinas y que es usadoen una combinación de
!arias capas.
;epende de laresina o
combinación deresinas.
Hotellas de aguareutili"ables,algunas botellas de #ugos y salsa detomate.
$EFORM!I"# * PR)E+% $E LO% POLIMERO%:
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+ ,I%!OEL%TI!I$$> :n material !isco elstico es un material que
presenta tanto propiedades !iscosas como elsticas. Esto implica que al
someter al pol%mero a un esfuer"o que le pro!oque desli"amiento 5lento6,
las cadenas del material tandearn a desli"arse fcilmente 5como un
flu#o !iscoso6 y si dicho esfuer"o es eliminado las propiedades elsticas
hacen que las cadenas del material !uel!an a su posición inicial.
+ PR)E+ $E FL)E#!I LE#T -!reep Esta prueba anali"a las
!ariaciones en el tiempo del estado de tensióndeformación por la
permanencia ba#o cargas aplicadas. Es decir, las cargas generan un
esfuer"o constante en un determinado tiempo, lo cual pro!oca
deformaciones lentas
En la ?igura, se obser!an las deformaciones causadas por unacarga durante un tiempo determinado. Estas deformaciones se producen
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debido al despla"amiento !iscoso de las cadenas del pol%mero, que
hacen que dicho material se rela#e durante el esfuer"o al cual est
sometido. 7i antes de que dicho material llegue a la ruptura, se le quita
la carga a la que estaba sometido, el material !uel!e a su posición inicial
gracias a sus propiedades elsticas> esto es la !iscoelasticidad.
+ PR)E+ REL/!I"# Esta prueba consiste en someter un pol%mero a
una deformación constante durante un tiempo determinado. )ara
hacerlo el pol%mero es sometido inicialmente a un esfuer"o espec%fico,
manteniendo una deformación constante. Este esfuer"o inducido se ir
reduciendo a medida que pasa el tiempo, debido al reacomodo de las
cadenas !iscosas del material.
!I$O%
EL '!I$O !&TRI!O es un cido orgnico tricarbo'%lico que est presente en la
mayor%a de las frutas, sobre todo en c%tricos como el limón y la naran#a. 7u
fórmula molecular es $C1
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En bioqu%mica aparece como un
metabolito intermediario en el ciclo de los
cidos tricarbo'%licos, proceso reali"ado por
la mayor%a de los seres !i!os.
El nombre I:)A$ del cido c%trico es cido
Khidro'ipropano0,K,2tricarbo'%lico.
0 !aracterí1tica1
Las propiedades f%sicas del cido c%trico
se resumen en la tabla de la derecha. La
acide" del cido c%trico es debida a los tres
grupos carbo'ilos $
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Es un compuesto qu%mico e'tremadamente
corrosi!o cuya fórmula es CK7
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? + Rcido c%trico de O, 0Q y 0O P+ Rcido sulf*rico de O, 0Q y 0O P )lsticos>
+ Holsas de )olipropileno de ba#a de densidad+ Holsas de )olipropileno de media de densidad+ Holsas de )olietileno de ba#a densidad+ Holsas de )olietileno de madia densidad+ Holsas de )olipropileno de alta densidad
M4todo1:
9ecepción y !erificación de losmateriales con que se !a atraba#ar> bolsas, cidos,probetas, etc.
RE!EP!I"#
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E,I$E#!I%
5. Recepción6 cortado 3 codi7icado dela1 bol1a1.
!ORT$O
$ortado de las bolsascon pel%culas de 0Q ' KQcm.
!O$IFI!$O
$odificado de cada una delas muestras, para que ser
anali"ados en los cidos.
Las muestras codificadasson colocadas en !asos de!idrio.
)+I!!I"#
Adición de solucionescidas a concentracionesde O, 0Q y 0O P.
$I!I"#
A c &
S u l , - r i c o
A c &
C . " r i c o
!O#TROL;e#ar en reposo en c(u delos cidos por J d%as. 8ener un control final de laresistencia de losmateriales anali"ados.
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8.0 codi7icado 3 1u colocación en lo va1o1 de la1 mue1tra1 cortada1
9.0 dición de cido 1ul7;rico 3 cido cítrico al
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C.0 Re1ultado1 del control de la1 bol1a1 por un periodo de D día1
1cidosul,-rico al 2(
1cidoc."rico al 2(
Adición de c6u de los 7cidos en los#asos res0ec"i#aen"e&
5 ?
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,. Re1ultado1:
+ Tabla de dato1 obtenido1 de re1i1tencia de la película pl1tica a
di1tinta1 condicione1 a la1 cuale1 7ueron 1ometida1 durante día1.
Pr*e+a ,M*e&tra
P'li-r'-ilen' +a.a
-'li-r'-ilen'
/edia
-'li-r'-ilen' alta
-'lietilen' +a.a
-'lietilen' /edia
Te&ti0' 9&2 :&2 ; < 2 3&8
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<
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>
2
:
;
Te&ti0'
Re&i&tencia 3N6
9 (ra7ica de re1i1tencia de la película pl1tica a condicione1 de cidocítrico.
;escripción> Hasado a estos resultados, indica que a condiciones testigo, la pel%culaplstica con respecto a la resistencia, la ms efica" es la del polipropileno de altadensidad y la menos efica" es la de polietileno de ba#a densidad.
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33&2
<>&2
Acid' C2tric' 3$#56
Re&i&tencia 3N6
$e1cripción: Hasado a estos resultados, indica que a condiciones cido c%trico
50QP6, la pel%cula plstica con respecto a la resistencia, la ms efica" es la delpolipropileno de alta densidad y la menos efica" es la de polietileno de ba#a densidad.
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<
>&22
Acid' C2tric' 3456
Re&i&tencia 3N6
+ (ra7ica de re1i1tencia de la película pl1tica a condicione1 de cido1ul7;rico.
$e1cripción: Hasado a estos resultados, indica que a condiciones cido
c%trico 5OP6, la pel%cula plstica con respecto a la resistencia, la ms efica" esla del polipropileno de alta densidad y la menos efica" es la de polietileno deba#a densidad.
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<
>&22
Acid' S*7*ric' 3$#56
Re&i&tencia 3N6
$e1cripción: Hasado a estos resultados, indica que a condiciones cido
sulf*rico 50QP6, la pel%cula plstica con respecto a la resistencia, la ms efica"es la del polipropileno de alta densidad y la menos efica" es la de polietilenode ba#a densidad.
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<
9
>
2:
Acid' S*7*ric' 3456
re&i&tencia 3N6
9 Re1i1tencia de la película de pl1tico de polipropileno a di7erente1condicione1 3 concentracione1 de cido1.
$e1cripción: Hasado a estos resultados, indica que a condiciones cido sulf*rico5OP6, la pel%cula plstica con respecto a la resistencia, la ms efica" es la delpolipropileno de alta densidad y la menos efica" es la de polietileno de ba#a densidad.
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3&2
<
2
:
;
0oli0ro0ileno edia
re&i&tencia 3N6
$e1cripción: Hasado a estos resultados, indica que la pel%cula de plstico del polipropilenode ba#a tiene ms resistencia al cido c%trico 5OP6 a comparación del cido sulf*rico 50OP6.
$e1cripción: Hasado a estos resultados, indica que la pel%cula de plstico del polipropilenode media tiene ms resistencia al cido c%trico 5OP6 a comparación del cido sulf*rico 50OP6.
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3
<
9
>
2
:
;
0oli0ro0ileno al"a
re&i&tencia 3N6
+ Re1i1tencia de la película de pl1tico de polietileno a di7erente1
condicione1 3 concentracione1 de cido1.
44&<4&>4&:4&8
33&<3&>3&:3&8
<
0olie"ileno !a)a
re&i&tencia 3N6
$e1cripción: Hasado a estos resultados, indica que la pel%cula de plstico del polipropilenode ba#a tiene ms resistencia al cido c%trico 5OP6 a comparación del cido sulf*rico 50OP6 ycido c%trico 50OP6 que tiene la misma resistencia.
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44&2
33&2
<
8ipos de en!ases
8ipos de Acido
$oncentraciones de acido 5P6
@*mero de casos completos> 2Q
$e1cripción: Hasado a estos resultados, indica que la pel%cula de plstico del polipropilenode ba#a tiene ms resistencia al cido c%trico 5OP6 a comparación del cido c%trico 50OP6.
$e1cripción: Hasado a estos resultados, indica que la pel%cula de plstico del polipropilenode ba#a tiene ms resistencia al cido c%trico 5OP6 a comparación del cido c%trico 50OP6.
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Las pruebas? en la tabla A@
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I@8E9A$$I
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Homogéneos
)olietileno ba#a 0.20J Q.002JJ +)olietileno me 0.3 Q.002JJ +)olipropileno ba#a K.Q1222 Q.002JJ +
)olipropileno media K.32222 Q.002JJ +)olipropileno alta .K1222 Q.002JJ +
!ontra1te %i@. $i7erencia GH0 Límite1)olietileno ba )olietileno me T Q.O12222 Q.OO11)olietileno ba )olipro alta T K.3J Q.OO11)olietileno ba )olipro ba#a T Q.JJ Q.OO11
)olietileno ba )olipro media T 0.0J Q.OO11
)olietileno me )olipro alta T K.21222 Q.OO11
)olietileno me )olipro ba#a Q.012222 Q.OO11
)olietileno me )olipro media T 0.Q2222 Q.OO11)olipro alta )olipro ba#a T K.K Q.OO11
)olipro alta )olipro media T 0.2O Q.OO11)olipro ba#a )olipro media T Q.1O Q.OO11
T indica una diferencia significati!a.
El método empleado actualmente para discriminar entre las medias es elprocedimiento de diferencia honestamente significati!a 5C7;6 de 8uBey. $on
este método hay un riesgo del O.QP al decir que uno o ms pares son
significati!amente diferentes, cuando la diferencia real es igual a Q.
Alineación de las +Us en columnas. @o e'isten diferencias
estad%sticamente significati!as entre aquellos ni!eles que compartan una
misma columna de +Us. El método empleado actualmente para discriminar entre las medias es el procedimiento de diferencia m%nima significati!a 5L7;6
de ?isher. $on este método hay un riesgo del O.QP al decir que cada par de
medias es significati!amente diferente, cuando la diferencia real es igual a Q.
Prueba1 de M;ltiple Ran@o1 para FuerAa de de7ormación por Tipo1 de cido
Método> 3O.Q porcenta#e 8uBey C7;
Tipos de Acido Casos Media LS Sigma LS Grupos Homogéneos
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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA DEPARTAMENTO ACADEMICO DE AGROINDUSTRIA ESCUELA DE INGENIERIA AGROINDUSTRIAL
Rcido 7ulf*rico 0O K.K1 Q.QJ03O1 + Rcido $%trico 0O K.JKJ Q.QJ03O1 +
Contraste Sig. Diferencia +/- Límites Rcido $%trico Acido 7ulf*rico T Q.J Q.K2O
T indica una diferencia significati!a.
El método empleado actualmente para discriminar entre las medias es el
procedimiento de diferencia honestamente significati!a 5C7;6 de 8uBey. $on
este método hay un riesgo del O.QP al decir que uno o ms pares son
significati!amente diferentes, cuando la diferencia real es igual a Q.
Prueba1 de M;ltiple Ran@o1 para FuerAa de de7ormacion por !oncentracione1
de acido
Método> 3O.Q porcenta#e 8uBey C7;
!oncentracione1 deacido
!a1o1 Media L% %i@ma L% (rupo1omo@4neo1
O 0Q 0.1J Q.Q110K1J +0Q 0Q K.K Q.Q110K1J +
0O 0Q 2.QK Q.Q110K1J +
Contraste Sig. Diferencia +/- Límites
0Q 0O T Q. Q.2OOOK0Q O T Q.JO Q.2OOOK0O O T 0.0O Q.2OOOK
T indica una diferencia significati!a.
,I. $i1cu1ione1:
)odemos definir a un plstico como aquel material que se fabrica a partir
de un pol%mero 5obtenido del petróleo6, por lo general haciéndose fluir
ba#o presión. Los plsticos son t%picamente ligeros y qu%micamente
inertes y pueden ser fabricados para ser r%gidos, fle'ible e
impermeables. $omo resultado de estas caracter%sticas, los plsticos
han reempla"ado al papel, !idrio y metal en muchas aplicaciones,adems, estos tienen una larga !ida y son resistentes a la degradación
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,II. !onclu1ione1:
El pol%mero que ms resistencia tu!o ante las diferentes
concentraciones de cidos fue el polipropileno de alta densidad, ya
que por sus caracter%sticas f%sicas y qu%micas presenta menor
densidad que el polietileno de ba#a densidad, pero es ms resistente
no solo a acidos si no también a lcalis.
La resistencia de estos materiales plsticos es fundamental para
comprender la utili"ación aserti!a de los mismos, para determinados
productos y frente a distintas condiciones.
,III. Re7erencia +iblio@r7ica:
Miguel Angel, KQQ2. En!ase y embala#e como herramienta de la
e'portación. $ap%tulo 0Q X Editorial Macchi$offin ;a!id 9, KQQK. Manual de diseño de en!ases. $ap%tulo X
Editorial Impee
Are!alo, 033. En!ase y embala#e, la !enta silenciosa. )gina K0Q
Editorial E7I$