ES2680940T3 - Base para contenedores de plástico de llenado en caliente - Google Patents
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Abstract
Una estructura (8) para un contenedor (10) moldeado por soplado que tiene una pared (6) lateral anular y un eje (100) longitudinal central, la estructura (8) base que comprende: una porción (2) inferior; un talón (12) de soporte anular situado entre la pared (6) lateral y la porción (2) inferior; en donde la porción (2) inferior es plana; el talón (12) de soporte anular está angulado hacia dentro formando un ángulo θ desde 15° a 46° con respecto a un plano (14) que se extiende desde la pared (6) lateral; y hay un primer borde (4) redondeado entre la pared (6) lateral y el talón (12) de soporte anular y un segundo borde (5) redondeado entre el talón (12) de soporte anular y la porción (2) inferior, en donde cada uno del primer y segundo bordes (4, 5) redondeado tienen un radio de curvatura desde 1,0 mm a 14,0 mm, y en donde el contenedor (10) moldeado por soplado comprende un material seleccionado del grupo que consiste en una resina de poliéster y polipropileno.
Description
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DESCRIPCION
Base para contenedores de plástico de llenado en caliente Campo técnico
Esta invención se refiere a bases para contenedores poliméricos utilizados en llenado en caliente, pasteurización y aplicaciones de retorta que son capaces de soportar y recuperarse del calor asociado con dichos procesos sustancialmente sin deformación.
Antecedentes de la invención
Los procesos de moldeo por soplado para formar contenedores de PET son bien conocidos en la técnica. Los contenedores de plástico PET han reemplazado o proporcionado una alternativa a los contenedores de cristal para muchas aplicaciones. Sin embargo, unos pocos productos alimenticios que se deben procesarse, utilizando la pasteurización o retorta, están disponibles en contenedores plásticos. Los métodos de pasteurización y retorta son utilizados de forma frecuente para esterilizar productos alimenticios sólidos o semisólidos, por ejemplo, pepinillos y chucrut. Los productos pueden ser empaquetados en el contenedor junto con un líquido a una temperatura menor de 82°C (180°F) y después sellados y tapados, o el producto puede ser colocado en un contenedor que es después llenado con líquido, que ha sido previamente calentado, y los contenidos totales del contenedor sellado y tapados son posteriormente calentados a una temperatura más alta. Tal y como se utiliza en el presente documento una pasteurización y retorta a “alta temperatura” son procesos de esterilización en los cuales el producto es expuesto a temperaturas mayores de aproximadamente 80°C.
La pasteurización y retorta difieren del procesamiento de llenado en caliente incluyendo el calentamiento del contenedor llenado a una temperatura especificada, típicamente mayor de 93°C (200°F), hasta que los contenidos del contenedor llenado alcanzan una temperatura especificada, por ejemplo 80°C (175°F), durante un periodo de tiempo predeterminado. Es decir, la temperatura externa del contenedor llenado en caliente puede ser mayor de 93°C, de manera que la temperatura interna de un producto sólido o semisólido alcanza aproximadamente 80°C. Los procesos de retorta también incluyen aplicar una sobrepresión al contenedor. Los rigores de dichos procesamientos presentan retos significativos para el uso de contenedores de plástico, incluyendo contenedores diseñados para su uso en procesamiento de llenado en caliente. Por ejemplo, durante un proceso de retorta, cuando el contenedor de plástico está sujeto a temperaturas y presiones relativamente altas, la forma del contenedor plástico se distorsionará. Tras el enfriamiento, el contenedor plástico en general retiene esta forma distorsionada o al menos falla en volver a su forma antes de la retorta.
Diseños de base de la técnica anterior tienden a deformarse significativamente cuando sus contenedores moldeados por soplado de plástico son expuestos a un proceso térmico que comprende, por ejemplo, el calentamiento del contenedor a una temperatura desde aproximadamente 98°C a aproximadamente 127°C durante aproximadamente 10 a aproximadamente 40 en el minutos seguido por un enfriamiento hasta aproximadamente de 25°C a aproximadamente 37°C desde aproximadamente 10 minutos a aproximadamente 30 minutos. Dichas temperaturas son típicas para aplicaciones de llenado en caliente, así como para aplicaciones de esterilización tales como la pasteurización y retorta. La deformación típicamente se manifiesta en una inclinación con respecto al contenedor algunas veces tal como de 3 a 5°. La perpendicularidad del contenedor moldeado por soplado de plástico es importante para la habilidad de aplicar de forma apropiada una etiqueta, la apariencia propia y la habilidad de apilar contenedores unos encima de otros. La deformación de la base también aumenta el riesgo de fractura de las capas de barrera aplicadas a cualquier contenedor de comida que necesita un comportamiento ante el oxígeno mejorado. Por consiguiente, hay una necesidad de proporcionar contenedores de plástico que tienen diseños de base que pueden soportar dichas condiciones extremas asociadas con los procesos de pasteurización y de retorta.
El documento US 6 299 007 B1 divulga un contenedor de envasado resistente al calor hecho de una resina de poliéster, conformado mediante moldeo por estirado por soplado, está provisto de una porción superior, una pared periférica y una pared periférica exterior. El documento US 6 299 007 B1 no divulga una parte inferior plana, que es parte de la presente invención tal y como se define por la reivindicación 1. Además, el documento US 6 299 007 B1 no dice nada con respecto a los radios de los bordes entre las paredes laterales, el talón y la parte inferior, también reivindicados por la presente invención. El documento US 5 234 126 A divulga un cuerpo para un contenedor de plástico rotatorio que tiene una pared lateral y una pared inferior formadas integralmente como una sola pieza, la pared inferior tiene una porción de talón y una porción central rebajada, el talón tiene una superficie de descanso y una esquina interior, la porción central rebajada tiene una esquina exterior. El documento US 4 465 199 A divulga una botella de plástico resistente a la presión que tiene una porción de cuello, una porción de cuerpo y una porción inferior formadas integralmente de tereftalato de polietileno.
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Resumen de la invención
La presente invención satisface esta necesidad proporcionando una estructura base para un contenedor moldeado por soplado que tienen una pared lateral anular y un eje longitudinal central, la estructura base que comprende: una porción inferior; un talón de soporte anular situado entre la pared lateral y la porción inferior, en donde la porción inferior es plana, el talón de soporte anular está angulado hacia dentro formando un ángulo 0 desde 15° a 46° con respecto al plano que se extiende desde la pared lateral; hay un primer borde redondeado entre la pared lateral y el talón de soporte anular y un segundo borde redondeado entre el talón de soporte anular y la porción inferior, en donde cada uno del primer y segundo borde redondeados tienen unos radios de curvatura de desde 1,0 mm a 14,0 mm, y en donde el contenedor moldeado por soplado comprende un material seleccionado del grupo que consiste en una resina de poliéster y polipropileno.
En otro aspecto de la presente invención, la estructura base permanece sustancialmente sin deformar cuando el contenedor moldeado por soplado es llenado con un líquido y sellado y sujeto a un proceso térmico que comprende el calentamiento del contenedor a una temperatura desde 98°C a 127°C durante 10 a 40 minutos seguido de un enfriamiento desde 25°C a 37°C durante 10 minutos a 30 minutos, de manera que el contenedor moldeado por soplado no se inclina más de 1° con respecto al eje longitudinal central.
En otro aspecto de la presente invención, la estructura base permanece sustancialmente sin deformar cuando el contenedor moldeado por soplado es llenado con un líquido y sellado y sujeto a un proceso térmico que comprende el calentamiento del contenedor hasta una temperatura desde 108°C a 113°C durante 20 a 25 minutos seguido por un enfriamiento hasta 37°C durante 25 a 30 minutos, de manera que el contenedor moldeado por soplado no se inclina más de 1° con respecto al eje longitudinal central.
La estructura base de la presente invención permite a los contenedores de plástico tales como, por ejemplo, contenedores de PET soportar mejor los rigores de los procesos térmicos tales como, por ejemplo, la retorta/pasteurización y los procesos de llenado en caliente. La base novedosa reduce el crecimiento de volumen y permite una mejor recuperación durante dichos procesos.
Breve descripción de los dibujos
La invención se comprenderá mejor a partir de la siguiente descripción detallada cuando se lea en conexión con los dibujos que acompañan. Se ha de remarcar que, de acuerdo con la práctica común, varias características de los dibujos no están a escala. Por el contrario, las dimensiones de varias características son extendidas o reducidas de forma arbitraria por claridad. Incluidas en los dibujos están las siguientes figuras:
La figura 1 muestra una vista en perspectiva de una estructura base y un contenedor de acuerdo con la presente invención; y
La figura 2 muestra el perfil de un contenedor de una base evaluada como un control o referencia.
Descripción detallada de la invención
Modos de realización de la invención son discutidos en detalle más abajo. Cuando se describen los modos de realización, se emplea una terminología específica en aras de la claridad. Sin embargo, la invención pretende estar limitada a la terminología específica así seleccionada.
Un modo de realización preferido de la invención es divulgado en detalle más abajo. Aunque se describen modos de realización de ejemplo específicos, debería entenderse que esto se hace únicamente por propósitos de ilustración. Un experto en la técnica relevante reconocerá que otros componentes y configuraciones se pueden utilizar sin alejarse del alcance de la invención, tal y como se define por las reivindicaciones anexas.
El contenedor
La presente invención proporciona una estructura base de acuerdo con la reivindicación 1.
Con referencia ahora a los dibujos, la figura 1 ilustra un contenedor 10 de plástico moldeado por soplado de manera que se puede utilizar en el envasado de productos alimenticios que requieren un procesamiento térmico durante el envasado. Dichos productos alimenticios incluyen líquidos (los cuales incluyen semi-sólidos) tales como, por ejemplo, zumos de fruta, y frutas y verduras líquidas, tales como, por ejemplo, melocotones, peras, pepinillos, guisantes, chucrut y similares. Cuando se envasan los productos alimenticios, requieren una exposición a altas temperaturas en conexión con procesos tales como, por ejemplo, un llenado en caliente, una retorta, y una pasteurización para asegurar que las bacterias sean eliminadas. Dichos contenedores pueden típicamente estar diseñados para contener volúmenes de líquido de, por ejemplo, 227, 283, 340, 425, 567, 680, 907 gramos (8 onzas, 10 onzas, 12 onzas, 15 onzas, 20 onzas, 24 onzas, 32 onzas) o similares. El contenedor 10 comprende una estructura 8 base para soportar el contenedor 10. El contenedor 10 tiene un eje 100 longitudinal cuando el
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contenedor 10 está situado de pie sobre su base 8. Una pared 6 lateral se extiende en dirección ascendente desde la base 8.
El contenedor 10 tiene un talón de soporte anular y una pared lateral anular. Contenedores adecuados pueden ser de tipo jarra, de tipo plata, garrafa, de boca ancha o cualquier otro tipo de contenedor conocido para los expertos en la técnica. Características adecuadas de los contenedores pueden incluir características de absorción de la presión, características de mejora del agarre, resaltos, amortiguadores, acabados, campanas, anillos de pie, cuellos y otros conocidos a los expertos en la técnica. En modos de realización preferido, el contenedor 10 tiene forma de una lata de plástico (por ejemplo, de PET) que tiene una pared 6 lateral generalmente cilíndrica, una porción 2 inferior, y una parte superior abierta circunscrita mediante una sección de brida (no mostrada). La sección de brida o tapa (no mostrada) sella el contenedor y confina la sustancia dentro del contenedor.
El contenedor 10 es preferiblemente un contenedor de presión ajustable, en particular un contenedor llenado en caliente que está adaptado para ser llenado con la sustancia a una temperatura por encima de la temperatura ambiente. El contenedor 10 puede estar formado de una manera descrita en la publicación de solicitud de patente estadounidense No. 2011/0076965. El contenedor 10 puede ser un contenedor de plástico de capa única o un contenedor de plástico de capas múltiples que comprende capas funcionales tales como, por ejemplo, capas de barrera de oxígeno activas y/o pasivas.
En un modo de realización preferido de la invención, el contenedor 10 tendrá paredes laterales de espesores variables. De forma preferible, la pared lateral tiene una densidad de entre 1,370 g/cc y 1,385 g/cc. Los espesores de pared en el área de la base se pueden variar, pero para aplicaciones de un contenedor alimenticio los espesores de la pared en el área de la base serán desde 0,030 cm (0,012 pulgadas) hasta 0,040 cm (0,016 pulgadas).
El contenedor 10 comprende un material seleccionado del grupo que consiste en una resina de poliéster y polipropileno. Resinas de poliéster adecuadas incluyen tereftalato de polietileno (PET), homopolímeros de ftalato de polietileno, copolímeros de tereftalato de polietileno, isoftalato de polietileno, naftalato de polietileno, tereftalato de polidimetileno y tereftalato de polibutileno. En modos de realización más preferidos, los contenedores de la presente invención comprenden PET. De forma preferible, el PET tienen una viscosidad intrínseca de desde 0,72 dl/g hasta 0,86 dl/g. Resinas de PET adecuadas incluyen resinas de PET de grado de botella tales como, por ejemplo, cualquiera de las resinas PARASTAR® vendida por Eastman Chemical Company, y resinas CLEAR TUF® vendidas por M&G Polymers.
Aún con referencia la figura 1, la estructura 8 base comprende una porción 2 inferior, un talón 12 de soporte anular situado entre la pared 6 lateral y la porción 2 inferior, y un primer borde 4 redondeado entre la pared 6 lateral y el talón 12 de soporte anular y un segundo borde 5 redondeado entre el talón 12 de soporte anular y la porción 2 inferior. La porción 2 inferior es plana.
El talón 12 de soporte anular en general tiene una forma de “cuña” tal que está angulado hacia dentro formando un ángulo 0 de desde 15° a 46° con respecto al plano 14 que se extiende desde la pared 6 lateral. En algunos modos de realización preferidos, el ángulo 0 es desde 30° a 35°, y en modos de realización más preferidos, el ángulo 0 es desde 32° a 34°. Sin pretender limitarse por una teoría particular, un ángulo en este rango permite al material no estirarse demasiado durante el proceso de soplado por tanto resultando en una distribución de material más uniforme. Si el ángulo es demasiado escalonado, la resistencia la carga superior del contenedor se puede ver comprometida.
Aún con referencia la figura 1, el primer borde 4 redondeado y el segundo borde 5 redondeado cada uno tiene un radio de curvatura desde 1,0 mm a 14,0 mm. En modos de realización preferidos, cada uno tiene un radio de curvatura desde 1,5 mm a 6,0 mm. En modos de realización más preferidos, cada uno tiene un radio de curvatura desde 2,0 mm a 4,0 mm. Sin pretender limitarse por una teoría particular, el radio de curvatura de cada radio funciona para asegurar que el área del contenedor representada por el primer y segundos bordes redondeados no se estire demasiado de manera que las áreas puedan actuar como una bisagra durante las fluctuaciones de presión sufridas durante un ciclo térmico tal como, por ejemplo, en un proceso de retorta. Un radio de curvatura mayor de 14,0 mm tenderá a estirarse de manera que se creará una bisagra.
Rendimiento
Cuando se utiliza en un procesamiento de llenado en caliente, el contenedor es llenado con una sustancia a una temperatura elevada. El contenedor es después sellado con, por ejemplo, una tapa. A medida que la temperatura de la sustancia y del aire disminuye hasta las temperaturas ambientes, su volumen disminuye. El contenedor y su estructura base debe reaccionar a la reducción en el volumen y acomodar los esfuerzos y las tensiones a la vez que permanece estructuralmente sólida. Por otra parte, la base debe también ser capaz de soportar otras diversas fuerzas tales como cambios en la presión interna, y las fuerzas de manejo usuales.
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Durante un proceso de retorta o pasteurización diversos productos alimenticios son esterilizados o tratados térmicamente después de haber sido sellados en un contenedor tal como utilizando un proceso de retorta en el cual el contenedor que contiene el producto alimenticio es calentado hasta temperaturas relativamente altas tales como en el rango desde 121°C hasta 132°C o por encima. Los contenedores también pueden estar sujetos a una presurización externa durante el proceso de retorta para contrarrestar un aumento de la presión interna que se puede desarrollar dentro del contenedor a medida que los contenidos son calentados. El proceso de retorta, aunque es un tratamiento térmico eficiente o un proceso de esterilización, puede ser peligroso con los componentes del contenedor debido a las variaciones de temperatura y de presión a las que están sujetos los componentes del contenedor. Los materiales que son utilizados comúnmente para contenedores que se pueden volver a cerrar tales como botellas de plástico pueden ablandarse y distorsionarse durante el proceso de retorta.
La estructura 8 base de acuerdo con los modos de realización de la presente invención está conformada para soportar estas diversas fuerzas. La estructura 8 base reduce la necesidad de plástico, y a la vez mejora la integridad estructural global del contenedor. La estructura 8 base de la presente invención permanece sustancialmente sin de formar cuando el contenedor moldeado por soplado es llenado con un líquido y sellado y sujeto a un proceso térmico que comprende el calentamiento del contenedor hasta una temperatura desde 98°C a 127°C durante 10 a 40 minutos seguido de un enfriamiento desde 25°C a 37°C durante 10 minutos a 30 minutos, de manera que el contenedor moldeado por soplado no se inclina más de 1° con respecto al eje longitudinal central.
De forma preferible, la estructura 8 base de la presente invención permanece sustancialmente sin deformar cuanto el contenedor moldeado por soplado es llenado con un líquido y sellado y sujeto a un proceso térmico que comprende el calentamiento del contenedor hasta una temperatura desde 108°C a 113°C durante 20 a 25 minutos seguido de un enfriamiento hasta 37°C durante 25 minutos a 30 minutos, de manera que el contenedor moldeado por soplado no se inclina más de 1° con respecto al eje longitudinal central.
El rendimiento de las bases de la presente invención es ilustrado por los siguientes ejemplos.
Setenta y cinco (75) contenedores de PET de una sola capa de 425-gramos (15-onzas) que tienen una forma general de una “lata” pero con una base redondeada fueron fabricados de acuerdo con la manera descrita en la publicación de solicitud de patente estadounidense No. 2012/0076965 (véase la figura 2, referida en el presente documento como el “diseño A”). Otros setenta y cinco (75) contenedores de PET de una sola capa de 425 gramos (15-onzas) que tienen la forma general de una “lata” pero cuna base en forma de cuña de acuerdo con la presente invención fueron fabricados de acuerdo con la manera descrita en la publicación de solicitud de patente estadounidense No. 2012/0076965 (véase la figura 1, referida en el presente documento como el “diseño B”). Los contenedores tienen un diámetro de 75,69 mm (2,980 pulgadas). Los contenedores fueron llenados con agua a una temperatura de 21 a 27°C (70 a 80°F), dejando un espacio libre de 6,4 mm (1/4 de pulgada). Los contenedores fueron sellados con un extremo de fácil apertura metálico en una selladora de Angelus.
Las muestras fueron sujetas a las siguientes condiciones de retorta:
1. Rampa de temperatura de 24 a 107°C (76 a 225°F) durante 10 minutos.
2. Mantenimiento a 107°C (225°F) durante 20 minutos a 1,15 bar (16,7 PSIG).
3. Enfriamiento desde 107°C a 22°C (225°F a 72°F) durante 30 minutos.
4. Enfriamiento para lograr una temperatura de aproximadamente 38°C (100°F) (dentro del contenedor PET).
Durante dicho calentamiento, el contenedor experimentó una acumulación de presión de 0,1 bar a 1,2 bar.
Todos los contenedores fueron inspeccionados visualmente por defectos significativos y se midió su perpendicularidad. La perpendicularidad se puede medir de acuerdo con cualquiera de los medios conocidos por el experto en la técnica tales como, por ejemplo, un medidor de burbuja calibrado (un tipo de nivel). No se encontraron defectos visibles en la porción de panel de la pared lateral de los contenedores.
Con referencia a la tabla 1 y a la tabla 2, se distinguieron diferencias significativas en la perpendicularidad entre los contenedores de diseño A hilos contenedores de diseño B. Los contenedores de diseño A tuvieron una tasa de fallo de un 80% a 1,0° o menos, y una tasa de fallos reducida de aproximadamente un 60% a 1,5° o menos. Los contenedores de diseño B mostraron menos de una tasa de fallo de un 20% a 1,0° o menos y menos de un 9% a 1,5° o menos. Esto representa una mejora mayor de 4 veces con respecto a los contenedores de diseño A a 1.0° o menos y una mejora de sobre 7 veces a 1,5° o menos.
5
Tabla 1
- Perpendicularidad (objetivo 1.0° o menos) 6,4 mm (1/4 pulgadas) tamaño libre
- Diseño A
- Diseño B
- Total pasa
- 15 60
- Total posible
- 75 75
- Total comprobado
- 75 75
- Porcentaje pasa
- 20% 80%
- PPM Defecto
- 800.000 200.000
Tabla 2
- Perpendicularidad (objetivo 1.5° o menos) 6,4 mm (1/4 pulgadas) tamaño libre
- Diseño A
- Diseño B
- Total pasa
- 29 68
- Total posible
- 75 75
- Total comprobado
- 75 75
- Porcentaje paso
- 39% 91%
- PPM Defecto
- 613.333 93.333
Los modos de realización ilustrados y descritos en esta memoria descriptiva están destinados sólo a enseñar a los expertos en la técnica la mejor manera conocida para los inventores de realizar y utilizar la invención. Nada en esta memoria descriptiva debería considerarse como limitativo del alcance de la presente invención. Todos los ejemplos 10 presentados son representativos y no limitativos. Los modos de realización descritos anteriormente de la invención se pueden modificar o variar, dentro del alcance definido por las reivindicaciones anexas. Por ejemplo, las dimensiones descritas anteriormente relacionadas con un modo de realización específico de la invención. Otras formas y tamaños de la porción sobresaliente interior son posibles dentro del alcance de la invención. Se ha de entender por lo tanto que, dentro del alcance de las reivindicaciones, la invención puede llevarse a la práctica de 15 cualquier otro modo que el descrito específicamente.
Claims (10)
- 51015202530354045REIVINDICACIONES1. Una estructura (8) para un contenedor (10) moldeado por soplado que tiene una pared (6) lateral anular y un eje (100) longitudinal central, la estructura (8) base que comprende:una porción (2) inferior;un talón (12) de soporte anular situado entre la pared (6) lateral y la porción (2) inferior; en donde la porción (2) inferior es plana;el talón (12) de soporte anular está angulado hacia dentro formando un ángulo 0 desde 15° a 46° con respecto a un plano (14) que se extiende desde la pared (6) lateral; y hay un primer borde (4) redondeado entre la pared (6) lateral y el talón (12) de soporte anular y un segundo borde (5) redondeado entre el talón (12) de soporte anular y la porción (2) inferior, en donde cada uno del primer y segundo bordes (4, 5) redondeado tienen un radio de curvatura desde 1,0 mm a 14,0 mm, yen donde el contenedor (10) moldeado por soplado comprende un material seleccionado del grupo que consiste en una resina de poliéster y polipropileno.
- 2. La estructura (8) base de la reivindicación 1, en donde el material es la resina de poliéster y se selecciona del grupo que consiste en homopolímeros polímeros de ftalato de polietileno, copolímeros tereftalato de polietileno, isoftalato de polietileno, naftalato de polietileno, tereftalato de polidimetileno y tereftalato de polibutileno.
- 3. La estructura (8) base de la reivindicación 2, en donde la resina de poliéster es tereftalato de polietileno (PET).
- 4. La estructura (8) base de la reivindicación 1, en donde cada uno del primer y segundo borde (4, 5) redondeado tiene un radio de curvatura desde 1,5 mm a 6,0 mm.
- 5. La estructura (8) base de la reivindicación 4, en donde cada uno del primer y segundo borde (4, 5) redondeado tiene un radio de curvatura desde 2,0 mm a 4,0 mm.
- 6. La estructura (8) base de la reivindicación 1, en donde el talón (12) de soporte anular está angulado hacia dentro formando un ángulo 0 de 30° a 35°.
- 7. La estructura (8) base de la reivindicación 6, en donde el talón (12) de soporte anular está angulado hacia dentro formando un ángulo 0 de 32° a 34°.
- 8. La estructura (8) base de la reivindicación 5, en donde el talón (12) de soporte anular está angulado hacia dentro formando un ángulo 0 de 32° a 34°.
- 9. La estructura (8) base de la reivindicación 1, en donde el material es polipropileno.
- 10. La estructura (8) de la reivindicación 1, en donde el contenedor (10) moldeado por soplado comprende tereftalato de polietileno (PET).
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