MX2010008548A - Base de anillo flexible. - Google Patents
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Abstract
La presente descripción de conformidad, proporciona un recipiente y un método para producir un recipiente. En un ejemplo, se dispone una preforma sobre la calidad de molde que tiene un montaje para formación de base. El montaje para formación de base incluye un inserto de base y un inserto de anillo móvil. La preforma se sopla contra la cavidad de molde para formar un cuerpo que define una porción base. El inserto de anillo móvil se avanza dentro de la porción base para formar un punto de flexión adelgazado en la porción base, mientras que mantiene fijo el inserto de base. El recipiente se llena en caliente con un artículo de consumo. Se deje enfriar el artículo de consumo, provocando un vacio en el recipiente que resulta en el movimiento ascendente o inversión de una porción de inserción central definida en el punto de flexión adelgazado.
Description
BASE DE ANILLO FLEXIBLE
REFERENCIA CRUZADA A SOLICITUDES RELACIONADAS
Esta solicitud corresponde a una continuación de la solicitud de patente de utilidad de los E.U.A. No. de Serie 12/367,002, presentada en febrero 6, 2009, y reclama el beneficio y prioridad de la solicitud de patente de los E.U.A. No. de Serie 61/063,883, presentada en febrero 7, 2008. Toda la descripción de cada una de estas solicitudes se incorpora aquí por referencia.
CAMPO TÉCNICO
Esta descripción en general se refiere a recipientes para retener un artículo de consumo, tal como un artículo de consumo sólido o líquido. Más específicamente, esta descripción se refiere a un recipiente soplado de polietilen tereftalato (PET) que tiene una base de anillo flexible y a un método relacionado para producir la misma.
ANTECEDENTES
Como resultado de consideraciones ambientales y otras, los recipientes de plástico, más específicamente de poliéster y aún más específicamente recipientes de polietilen tereftalato (PET) ahora se utilizan más que nunca para envasar numerosos artículos de consumo previamente suministrados en recipientes de vidrio. Los fabricantes y los embotelladores así como los consumidores, han reconocido que los recipientes de PET son de peso ligero, económicos, reciclables y que se pueden fabricar en grandes cantidades.
Los recipientes de plástico moldeados por soplado se han vuelto comunes para envasar numerosos artículos de consumo. El PET es un polímero cristalizable, lo que significa que está disponible en una forma amorfa o una forma semi-cristalina. La capacidad de un recipiente de PET para mantener su integridad de material se refiere al porcentaje de recipiente PET en forma cristalina, también conocido como la "cristalinidad"
del recipiente PET. La siguiente ecuación define el porcentaje de cristalinidad como una fracción en volumen:
% Cristalinidad = (—— ^-),Y1 ()0
- P*
en donde p es la densidad del material PET; pa es la densidad del material PET amorfo puro (1.333 g/cc); y pc es la densidad del material cristalino puro (1.455 g/cc).
Los fabricantes de recipientes utilizan procesamiento mecánico y procesamiento térmico para aumentar la cristalinidad del polímero de PET de un recipiente. El procesamiento mecánico involucra orientar el material amorfo para lograr endurecimiento por tensión. Este procesamiento comúnmente involucra estirar una preforma de PET moldeada por inyección sobre un eje longitudinal y expansión de la preforma PET sobre un eje transverso o radial para formar un recipiente de PET. La combinación promueve lo que los fabricantes definen como orientación biaxial de la estructura molecular en el recipiente. Los fabricantes de recipientes de PET actualmente utilizan procesamiento mecánico para producir recipientes PET que tienen aproximadamente 20% de cristalinidad en la pared lateral del recipiente.
El procesamiento térmico involucra calentar el material (ya sea amorfo o semi-cristalino) para promover el crecimiento de cristal. En material amorfo, el procesamiento térmico de material de PET resulta en una morfología esferulítica que interfiere con la transmisión de luz. En otras palabras, el material cristalino resultante es opaco, y de esta manera, en general, es indeseable. Utilizado después de procesamiento mecánico, sin embargo el procesamiento térmico resulta en superior cristalinidad y excelente claridad para aquellas porciones del recipiente que tienen una orientación molecular biaxial. El procesamiento térmico de un recipiente de PET orientado, que se
conoce como fraguado o fijación por calor, típicamente incluye moldear por soplado una preforma de PET contra un molde calentado a una temperatura de aproximadamente 121 - 177 grados C (250 a 350 grados F), y manteniendo el recipiente soplado contra el molde calentado por aproximadamente dos (2) a cinco (5) segundos. Los fabricantes de las botellas para jugos a base de PET, que deben llenarse en caliente a aproximadamente 85 grados C (185 grados F), actualmente utilizan la fijación con calor para producir botellas de PET que tienen una cristalinidad total en el intervalo de aproximadamente 25% -35%.
En un método para formar este recipiente de plástico, un montaje de molde incluye un mecanismo base que eleva un inserto base y un inserto de anillo hasta una posición tal como contra un inserto de talón. En algunos casos, el mover el inserto base y el inserto de anillo puede requerir fuerza significante para superar presiones internas del recipiente.
COMPENDIO
De acuerdo con esto, la presente descripción proporciona un recipiente de plástico y un método para producir un recipiente de plástico. En un ejemplo, se coloca una preforma en una cavidad de molde que tiene un montaje para formación de base. El montaje para formación de base incluye un inserto base y un inserto de anillo móvil. La preforma se sopla contra la cavidad de molde para formar un cuerpo que define una porción base. El inserto de anillo móvil se avanza dentro de la porción base para formar un punto flexible adelgazado en la porción base mientras que mantiene fijo el inserto base. El término "punto" se ha empleado aquí para referirse en general a una transición de un espesor de pared delgada. De esta manera, el término "punto" también puede en general incluir una línea. El recipiente se llena en caliente con un artículo de consumo. El artículo de consumo se deja enfriar provocando un vacío en el recipiente, que resulta en una porción de inserto central definida en el punto de flexión, adelgazado para invertir.
De acuerdo con características adicionales, la preforma se sopla en un hueco definido entre un espacio anular creado por el inserto base y un inserto de talón. La preforma crea una proyección anular en el hueco. El anillo móvil se avanza subsecuentemente en el hueco, para cuando menos retraer parcialmente la proyección anular de la preforma dentro de la porción base.
Beneficios y ventajas adicionales de la presente descripción serán aparentes para aquellos con destreza en la técnica a la cual se refiere la presente descripción a partir de la subsecuente descripción y las reivindicaciones anexas, tomadas en conjunto con los dibujos acompañantes.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
La Figura 1 es una vista en elevación lateral de un recipiente de plástico construido de acuerdo con las enseñanzas de la presente descripción.
La Figura 2 es una vista en planta de un montaje de molde que incluye porciones de formación de base ejemplares de acuerdo con las presentes enseñanzas incluyendo un inserto base fijo y un inserto de anillo móvil.
La Figura 3 es una vista en sección transversal parcial del montaje de molde de la Figura 2 utilizado durante formación del recipiente de plástico mostrado en la Figura 1 , el inserto de anillo móvil se muestra en una posición abatida.
La Figura 4 es una vista en sección transversal parcial del montaje de molde de la Figura 3 que se muestra con el inserto de anillo móvil en una posición hacia arriba.
La Figura 5 es una vista en perspectiva lateral de una base de recipiente ejemplar que se forma por el montaje de molde de la Figura 3 y representativa del inserto de anillo móvil del montaje de molde en la posición abatida o abajo.
La Figura 6 es una vista en perspectiva lateral de la base de recipiente
ejemplar de la Figura 5 y representativa del inserto de anillo móvil del montaje de molde en la posición arriba.
La Figura 7 es una vista en perspectiva lateral de la base de recipiente ejemplar de la Figura 6 y representativa de la porción central de la base de recipiente invertida subsecuente a enfriamiento del producto.
La Figura 8 es una vista en perspectiva de una base ejemplar formada de acuerdo con las presentes enseñanzas, de conformidad con características adicionales y que se muestra antes de inversión de la base.
La Figura 9 es una vista en planta de la base de la Figura 8; y
La Figura 10 es una vista en sección transversal de la base de la Figura 9 tomada sobre la línea 10-10, y que se muestra con la base antes de movimiento hacia arriba o inversión (línea sólida) y subsecuente movimiento hacia arriba o inversión (líneas punteadas).
DESCRIPCIÓN DETALLADA
La siguiente descripción es solamente ejemplar en naturaleza, y de ninguna manera se pretende que limite la descripción o su aplicación o usos.
La Figura 1 muestra una modalidad preferida del presente recipiente. En las Figuras, el número de referencia 10 designa un recipiente de plástico de una-pieza, por ejemplo de polietilen tereftalato (PET), para llenado en caliente. Aquellos con destreza ordinaria en la especialidad apreciarán que las siguientes enseñanzas aplican a otros recipientes, tales como recipientes de forma rectangular, triangular, hexagonal, octagonal o cuadrada, que pueden tener diferentes dimensiones y capacidades en volumen. También se contempla que pueden hacerse otras modificaciones dependiendo de la aplicación específica y requerimientos ambientales.
El recipiente 10 de acuerdo con las presentes enseñanzas define un
cuerpo 20 e incluye una porción superior 22 que tiene un acabado 24. El acabado 24 define una abertura 30 en el recipiente 10. Formada integralmente con el acabado 24 y que se extiende hacia abajo de ahí, está una región de hombro 32. La región de hombro 32 se funde en y proporciona una transición entre el acabado 24 y la porción de pared lateral 36. La porción de pared lateral 36 se extiende hacia abajo de la región de hombro 32 a una porción base 40 que tiene una base 42. La porción base 40 define una porción de inserto central 43. Una porción amortiguadora superior 44 puede definirse en una transición entre la región de hombro 32 y una porción de pared lateral 36. Una porción amortiguadora inferior 45 puede definirse en una transición entre la porción base 40 y la porción de pared lateral 36. Un cuello 46 que define una pared lateral cilindrica 47 se forma integralmente con el acabado 24 y se extiende entre el acabado 24 y la región de hombro 32. En un ejemplo, la pared lateral cilindrica 47 puede definir un radio uniforme sobre toda su altura. El recipiente 10 puede definir un eje longitudinal central L. Como se apreciará, la presente descripción se dirige hacia la porción base 40 y la base 42. Como tal, la configuración de otras porciones del recipiente 10 puede tomar formas diferentes a como se ilustra en la Figura 1. Igualmente, las configuraciones geométricas de la porción base 40 y la base 42 son también ejemplares como las presentes enseñanzas y se aplican a recipientes de plástico y métodos asociados para producir recipientes de plástico que tienen configuraciones alternas de la porción base 40 y la base 42.
El recipiente 10 se ha diseñado para retener un artículo de consumo. El artículo de consumo puede estar en cualquier forma tal como un producto sólido o líquido. En un ejemplo, un artículo de consumo líquido puede introducirse en el recipiente 10 durante un proceso térmico, típicamente un proceso de llenado en caliente. Para aplicaciones de embotellado con llenado en caliente, los embotelladores generalmente llenan el recipiente 10 con un líquido o producto a una temperatura elevada entre
aproximadamente 68 grados C a 96 grados C (aproximadamente 155 grados F a 205 grados F) y sellar el recipiente 10 con una tapa (no mostrado) antes de enfriamiento. Además, el recipiente 10 puede ser adecuado para otros procesos de llenado con esterilización en retorta o pasteurización a alta temperatura u otros procesos térmicos por igual. En otro ejemplo, el producto de consumo puede introducirse en el recipiente 10 bajo temperaturas ambiente.
El acabado 24 del recipiente 10 en general incluye una pared lateral radial 48 que define una región roscada 50 que tiene roscas 52, y una banda evidente de manipulación indebida (TE) 54.
El recipiente 10 de acuerdo con las figuras de la presente descripción es un recipiente moldeado por soplado, biaxialmente orientado con una construcción unitaria con un material de una sola o múltiples capas. Un proceso bien conocido de moldeo por estirado, de fijación por calor para producir el recipiente 10, generalmente involucra la fabricación de una preforma (no mostrado) de un material poliéster, tal como polietilen tereftalato (PET), que tiene una forma bien conocida por aquellos con destreza en la técnica, similar a un tubo de ensayo, con una sección transversal generalmente cilindrica y una longitud típicamente de cincuenta por ciento (50%) aproximado de la altura del recipiente resultante.
Pasando ahora a las Figuras 2-4, un montaje de molde ejemplar de acuerdo con las presentes enseñanzas se ilustra y generalmente identifica con la referencia 60. El montaje de molde 60 puede generalmente definir una cavidad de molde 62 (parcialmente mostrado) e incluye una primera porción de molde soplado 64 (tal como un inserto de talón, parcialmente mostrado), y un montaje de formación de base 66. El montaje de formación de base 66 incluye un inserto de molde de base fijo 68 y un inserto de anillo móvil 70. De acuerdo con un ejemplo, la primera porción de molde soplado 64
puede comprender o adicionalmente incluir un inserto de talón o un inserto de cuerpo. Como puede apreciarse por aquellos con destreza en la técnica, las porciones del montaje de molde 60 mostradas en las Figuras 3 y 4 solo representan porciones de un montaje de molde dirigido hacia formación de una porción base (i.e., 40), de un recipiente de plástico resultante (i.e., 10). Como tal, pueden incluirse otros insertos de molde tales como, pero no limitados a, un inserto de hombro y/u otros.
Un método ejemplar para formar el recipiente 10 se describirá. Aquellos con destreza en la técnica apreciarán que las enseñanzas de la presente descripción son aplicables hacia formación de recipiente de plástico mediante un proceso de moldeo por soplado con estirado-inyección o por un proceso de moldeado con soplado con acabado soplado. En el proceso de moldeo con soplado y estirado-inyección tradicional, el acabado permanece substancialmente en su estado moldeado por inyección mientras que el cuerpo del recipiente se forma por debajo del acabado. El acabado puede incluir cuando menos una rosca que se extiende radial hacia fuera, alrededor de una pared lateral anular que define un perfil de rosca. En una aplicación, una tapa o miembro de cierre puede definir una rosca o roscas complementarias que se adaptan para corresponder en forma cooperante con las roscas del acabado. En el proceso de moldeo por soplado con acabado soplado, la porción de acabado del recipiente es creada en el molde soplado. Este proceso alterno permite producción de una porción de acabado de peso más ligero, y de esta manera el recipiente, que lo que es posible a través del método de producción de moldeo por inyección tradicional. Durante formación de un recipiente de plástico mediante el método de acabado soplado, una porción de rebaba se forma en el molde sobre el acabado soplado. La porción de rebaba se corta del acabado soplado como se conoce en la técnica, para revelar el recipiente resultante.
Al inicio, una preforma (no mostrado) puede colocarse en la cavidad de
molde 62. En general, la cavidad de molde 62 tiene una superficie interior que corresponde a un perfil exterior deseado del recipiente soplado (i.e., 10). En un ejemplo, una máquina (no ilustrada) coloca la preforma calentada a una temperatura entre aproximadamente 88 a 121 grados C (aproximadamente 190 a 250 grados F) en la cavidad de molde 62. La cavidad de molde 62 puede calentarse a una temperatura entre aproximadamente 121 a 177 grados C (250 a 350 grados F). Un aparato de varilla de estirado (no ilustrado) estira o extiende la preforma calentada dentro de la cavidad de molde 62 a una longitud de aproximadamente la de un recipiente intermedio (es decir, una estructura definida en forma colectiva por una rebaba y el recipiente extremo), de esta manera orientado molecularmente el material poliéster en una dirección axial generalmente correspondiente con el eje longitudinal central L del recipiente 10. Mientras que la varilla de estirado extiende la preforma, aire con una presión entre 2.07 a 4.14 MPa (300 PSI a 600 PSI) ayuda en extender la preforma en la dirección axial y para expander la preforma en una dirección de anillo o circunferencial, de esta manera conformando el material poliéster a la forma de la cavidad de molde 62 y además orientando molecularmente el material poliéster en una dirección generalmente perpendicular a la dirección axial, de esta manera estableciendo la orientación molecular biaxial del material poliéster en la mayoría del recipiente intermedio. El material poliéster se deja que se forme en un hueco 74 (Figura 3) creado por el inserto de anillo móvil 70 en la posición abajo (Figura 3). Como se muestra en la Figura 5, la base del recipiente 76 se ilustra durante formación en el hueco 74. La base del recipiente 76 incluye una proyección anular que tiene un perfil cóncavo.
En este punto, el inserto de anillo móvil 70 del montaje formador de base 66 se mueve desde la posición mostrada en la Figura 3 (posición abatida o abajo) con alta presión a través de una cámara de aire, a la posición mostrada en la Figura 4 (posición
arriba). Con referencia adicional a las Figuras 5 y 6, la base del recipiente ejemplar 76 se muestra correspondiente a la secuencia de formación de base de las Figuras 3 y 4, respectivamente. Durante traslado del inserto de anillo móvil 70 desde la posición abajo (Figura 3) a la posición arriba (Figura 4), un talón 80 y un punto de flexionamiento adelgazado 82 se crean en la base del recipiente 76 (Figura 6). Durante avance, el inserto de anillo móvil 70 se muéve en una dirección a lo largo del eje longitudinal de la base 42 (es decir, el eje longitudinal L, Figura 1 ).
Como se describirá, cuando el inserto de anillo móvil 70 se traslada hacia arriba, invierte una porción formadora de bisagra anular 84 definida en el punto de flexión adelgazado 82 a una posición mostrada en la Figura 6. El espesor de pared del material poliéster en la porción formadora de bisagra anular 84 de esta manera se adelgaza, creando la flexibilidad requerida para permitir que una porción central interior 88 de la base de recipiente 76 se mueva hacia arriba o invertir en respuesta a fuerzas de vacío que resultan de llenado en caliente y subsecuente enfriamiento de los contenidos del recipiente. La porción formadora de bisagra anular 84 y el punto de flexión adelgazado 82 pueden ambos definirse como una estructura anular continua alrededor de la base del recipiente 76. En otros ejemplos, la porción formadora de bisagra 84 y el punto de flexión adelgazado 82 pueden ser discontinuos o segmentados alrededor de la base de recipiente 76. En forma notable, el inserto de molde base fijo 68 permanece estacionario durante traslado del inserto de anillo móvil 70. Como tal, la base flexible deseada (es decir, la porción central interior 88) puede formarse utilizando menos fuerza en comparación con los métodos de empuje hacia arriba convencionales que involucran movimiento de un inserto base.
En un ejemplo, el aire a presión mantiene el material poliéster orientado molecularmente en forma primordial biaxial contra la cavidad de molde 62 por un periodo
de aproximadamente dos (2) a cinco (5) segundos antes de retirar el recipiente de plástico 10 de la cavidad de molde 62. Si el recipiente de plástico 10 se forma por el método de acabado con soplado, la rebaba (no mostrada) puede cortarse de esta manera creando un recipiente de plástico resultante 10. Como puede apreciarse, se requiere mucho menos fuerza para mover solo el inserto de anillo móvil 70 en comparación con también requerir movimiento del inserto de molde de base fijo 68. Un producto de consumo puede introducirse en el recipiente de plástico resultante 10 durante un proceso de llenado en caliente. Cuando el recipiente resultante 10 lleno con producto caliente empieza a enfriar, la porción central interior 88 de la base de recipiente 76 se estira hacia arriba con vacío, de esta manera desplazando volumen. La porción central interior 88 de la base de recipiente 76 se ilustra subsecuente al enfriamiento de producto en la Figura 7. Como puede apreciarse, el punto de flexión adelgazado 82 creado por el inserto de anillo móvil 70 actúa como una bisagra para influenciar la acción de vacío en la porción central interior 88 de la base de recipiente 76 durante enfriamiento de producto. Las fuerzas de vacío resultantes provocan que la porción central interior 88 de la base de recipiente se mueva hacia arriba o invierta, y define una porción de inserto central 90 (Figura 7). Se aprecia que la descripción anterior con respecto a la base de recipiente 76 y la porción de inserto central 90 aplica a la base 42 y la porción de inserto 43 (Figura 1 ).
Con referencia a las Figuras 8-10, se ¡lustra una base de recipiente 100 de acuerdo con características adicionales. La Figura 10 ilustra una porción central 102 antes de enfriamiento (línea sólida) y corresponde al inserto de anillo móvil 70 en la posición de arriba (Figura 3). Un punto de flexión adelgazado 108 creado por el inserto de anillo móvil 70 actúa como una bisagra para influenciar la acción de vacío en la porción central 102 de la base de recipiente 100 durante enfriamiento de producto. Las fuerzas de vacío resultantes provocan que la porción central 102 de la base de recipiente 100 se
mueva hacia arriba o invierta y define una porción de inserto central 110 (líneas punteadas).
En forma alterna, otros métodos de fabricación utilizando otros materiales convencionales incluyendo, por ejemplo polietileno de alta densidad, polipropileno, polietilen naftalato (PEN), una mezcla de PET/PEN o copolímero, y diversas estructuras de múltiples capas, puede ser adecuada para la fabricación del recipiente 10. Aquellos con destreza ordinaria en la especialidad fácilmente sabrán y comprenderán alternativas de métodos de fabricación de recipientes.
Mientras que la ilustración anterior constituye la presente descripción, se apreciará que la misma es susceptible de modificación, variación y cambio, sin apartarse del adecuado alcance y justo significado de las reivindicaciones acompañantes.
Claims (16)
1. Un método para producir un recipiente de plástico moldeado por soplado, caracterizado porque comprende: colocar una preforma en una cavidad de molde que tiene un montaje de formación de base que incluye un inserto de base y un inserto de anillo móvil; soplar la preforma contra la cavidad de molde para formar un cuerpo que define una porción base; y avanzar el inserto de anillo móvil en la porción base para formar un punto de flexión adelgazado en la porción base, mientras que se mantiene fijo el inserto de base.
2. El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque además comprende: llenar en caliente el recipiente con un producto de consumo y permitir que el producto de consumo se enfríe provocando vacío en el recipiente que resulta en el movimiento hacia arriba de la porción de inserto central definida en el punto de flexión adelgazado.
3. El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el soplado de la preforma comprende: soplar la preforma en un hueco definido entre un espacio anular creado por el inserto base y un inserto de talón, la preforma crea una proyección anular en el hueco.
4. El método de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque la proyección anular define un perfil cóncavo.
5. El método de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque avanzar el inserto de anillo móvil comprende: avanzar el inserto de anillo móvil en el hueco para de esta manera cuando menos retraer parcialmente la proyección anular de la preforma en la porción base.
6. El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque avanzar el inserto de anillo móvil comprende: avanzar un miembro cilindrico alrededor del inserto base.
7. El método de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque avanzar el inserto de anillo móvil comprende: avanzar el inserto de anillo móvil en una dirección sobre un eje longitudinal del cuerpo.
8. El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque avanzar el inserto de anillo móvil invierte una porción formadora de bisagra anular definida en el punto de flexión adelgazado.
9. El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque la porción de inserto central se forma en la porción base subsecuente al punto de flexión adelgazado que se forma en la porción base.
10. Un recipiente de plástico, caracterizado porque comprende: un cuerpo cilindrico que define un eje longitudinal y que tiene una porción superior, una porción de pared lateral y una porción base que tiene una base, la porción base define una pared lateral radial y una porción de inserto central definida hacia dentro de una porción de pared adelgazada formada alrededor de al menos una porción de la base.
1 1. El recipiente de plástico de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque la porción base además define una porción de talón exterior en donde la porción de talón exterior tiene un espesor de pared promedio mayor que un espesor de pared promedio de la porción de pared adelgazada.
12. El recipiente de plástico de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque la porción de pared adelgazada es una estructura anular continua alrededor de la base del recipiente.
13. El recipiente de plástico de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque la porción de pared adelgazada es una estructura anular discontinua alrededor de la base del recipiente.
14. El recipiente de plástico de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque la porción de pared adelgazada es una estructura anular segmentada alrededor de la base del recipiente.
15. El recipiente de plástico de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque el recipiente de plástico está compuesto de poiietilen tereftalato (PET).
16. El recipiente de plástico de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque la porción superior incluye un acabado soplado de poiietilen tereftalato (PET).
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