6

1. ЛЕКЦИЯ №8
Тема лекции:
Тароупаковочные материалы на основе
синтетических полимеров. Виниловые
полимеры.Полистирол и его
сополимеры.Полиэтилентерефталат.
(2 часа)
План проведения лекции:
8.1.Тароупаковочные материалы на основе
синтетических полимеров.
8.2.Виниловые полимеры
8.3.Полистирол и его сополимеры
Лектор: к.т.н., доцент Усупкожоева А.А.
Современная тара и упаковка

2. Современная тара и упаковка
8.1.Тароупаковочные материалы на основе
синтетических полимеров
Более известные представители термоупаковочных
материалов на основе синтетических полимеров можно назвать
полиэтилен низкой плотности (ПЭНП), высокой плотности
(ПЭВП), полипропилен (ПП), линейный полиэтилен низкой
плотности (ЛПЭНП), сополимеры этилена с другими
мономерами (ПП, винилацетатом), поли-4-метилпентен,
полибутен и другие. Главными областями переработки
полиолефинов можно назвать: ПЭНП, ПЭВП и ЛПЭНП.

3. 8.1.1.Полиэтилен низкой плотности
Полиэтилен низкой плотности
(ПЭНП) – пластичный, немного матовый, на
ощупь воскообразный материал. Его
плотность может быть в пределах 0,916 –
0,935 г/см3. Пленки, изготовленные из
ПЭНП, достаточно легко скрепляются
тепловой сваркой и образуют хорошие
прочные швы. Склеивание таких пленок
затруднено, но вполне возможно использовать
для этих целей клеи – расплавы, особенно
изготовленные на основе смесей
полиизобутилена и полиэтилена.
Изготовленные из ПЭНП пленки обладают
такими параметрами, как прочность при
сжатии и растяжении и стойкость раздиру и
удару. Достаточно важно, что прочность
сохраняется при очень низких температурах
(от -60 до – 70°С). Пленки не пропускают
воду и пары, однако они проницаемы для
различных газов, поэтому являются
непригодными для упаковки продуктов,
которые чувствительны к окислению.
Изготовленные из ПЭНП пленки обладают
высокой химической стойкостью, но имеют
низкую маслостойкость и жиростойкость. В
результате наполнения ПЭНП крахмалом
может быть получен материал,
представляющий интерес как
биоразрушаемый.

4. 8.1.2.Полиэтилен высокой плотности (ПЭВП)
Для ПЭВП свойственно линейное строение,
боковые цепи образуются, но они достаточно
коротки и их количество невелико. Пленки,
изготовленные на основе ПЭВП, обладают
большей жесткостью, они менее воскообразны на
ощупь, а также имеют большую плотность (0,96
г/см3), если сравнить с пленками на основе
ПЭНП, однако прочность при сжатии и
растяжении выше, а сопротивление удару и
раздиру ниже, чем у ПЭНП. Благодаря более
плотной упаковке макромолекул проницаемость у
ПЭВП ниже, чем у ПЭНП приблизительно в 5-6
раз. По водопроницаемости ПЭВП может
уступать только пленкам, произведенным на
основе сополимеров винилиденхлорида и
винилхлорида. По химической стойкости ПЭВП
тоже вполне превосходит ПЭНП, особенно если
это касается стойкости к жирам и маслам.
Важнейшей областью применения ПЭЗП можно
назвать производство дутых экструдированных
пустотелых сосудов, то есть канистр, бутылей,
бочек и других подобных изделий для хранения и
транспортировки щелочей и кислот.

5. 8.1.3.Линейный полиэтилен низкой
плотности (ЛПЭНП)
По структуре похож на ПЭВП. Он
имеет линейную структуру, но в тоже
время более длинные и многочисленные
боковые ответвления.
Свойства ЛПЭНП являются
промежуточными между свойствами
ПЭВП и ПЭНП, но ЛПЭНП
обуславливается более однородным
распределением фракций полимера по
молекулярной массе
(полидисперсностью), если сравнивать с
ПЭНП. Главными преимуществами
ЛПЭНП по сравнению с ПЭНП можно
назвать более высокую химическую
стойкость, более высокие
эксплуатационные свойства (и при
низкой, и при высокой температуре), а
также большую устойчивость к
растрескиванию и повышенную
стойкость к раздиру и проколу. ЛПЭНП
используется для производства
непроницаемых усадочных и
растягивающихся пленок с низкой
проницаемостью.

6. 8.1.4.Полипропилен (ПП)
Определяющим отличием применения ПП с
другими полиолефинами является более высокая
температура плавления (около 170°С), тем самым у
материалов на его основе появляется высокая
теплостойкость. Продукты, упакованные в ПП, могут
кратковременно выдерживать температуру до 130°С.
Это позволяет использовать полипропилен в качестве
упаковочного стерилизуемого материала.
Различают неориентированные и
ориентированные (в одном или в двух направлениях)
ПП-пленки. Ориентированные пленки отличаются
достаточно высокой механической прочностью, в
особенности стойкостью к проколам, но они плохо
подвергаются термической сварке, поскольку
вызывают усадку материала в месте сварного шва.
Такую пленку из ПП используют для защиты
наружного слоя в многослойных материалах, а
неориентированную пленку применяют в качестве
внутреннего термосвариваемого слоя.
Неориентированные раздувные пленки из ПП
наиболее распространены для упаковки
разнообразных текстильных товаров, таких как
белье, трикотаж, рубашки. Их применение
обуславливается большей прозрачностью по
сравнению с ПЭНП вместе с отличной
свариваемостью на любого вида упаковочных
машинах. Неориентированные пленки из ПП
используются для упаковки различных медицинских
изделий, особенно для многоразового использования.
Сравнительно высокая температура размягчения
позволяет использовать автоклавную стерилизацию.

7. 8.2. Виниловые полимеры
Поливинилиденхлорид, поливиниловый спирт,
винилхлорида с винилацетатом, поливинилхлорид,
сополимеры винилхлорида с винилиденхлоридом, полистирол
и его сополимеры – это наиболее популярные представители
виниловых полимеров.

8. 8.2.1.Поливинилхлорид
Его более известное название, ПВХ
получают с помощью радикально-цепной
полимеризации в суспензии или блоке.
Поливинилхлорид является аморфным
полимером. При его переработке
сталкиваются с определенными трудностями.
Одной из них можно назвать термическую
нестабильность материала, которая сочетается
с большой вязкостью его расплава. Именно
поэтому переработку поливинилхлорида
методом экструзии считают достаточно
сложной. Для этого необходимо очень
тщательно подбирать оборудование. Наиболее
популярный способ переработки
поливинилхлорида в лист или в пленку – это
каландрование или вальцевание.
Из основного полимера получают
широкий спектр различных пленок, имеющих
разные свойства за счет изменения своего
состава и степени ориентации. Эти изменения
в составе, в основном, это введение
пластификатора, даёт возможность получать
самые разные пленки, начиная от твердых,
хрупких и заканчивая мягкими, клейкими и
растяжимыми. Меняя степень ориентации
также можно получить разнообразные пленки
от целиком одноосноориентированных до
равнопрочных двухосноориентированных.

9. 8.2.2.Непластифицированные пленки ПВХ
Содержат определенные
стабилизаторы, которые предотвращают
термическую деструкцию, выделяя при
этом НСL. Плотность пленки достаточно
высокая (от 1,35 г/см3 до 1,41 г/см3). У
ПВХ проницаемость водяных паров
гораздо выше, чем у полиодефинов, а
проницаемость газов наоборот ниже,
именно поэтому пленка из
поливинилхлорида обладает такими
свойствами жиростойкость и
маслостойкость. Помимо различных
стабилизаторов они содержат в своем
составе антистатическую добавку, которая
помогает предотвращать слипание. Это
происходит за счет накопления
статического электричества. От природы и
от количества пластификатора зависят
свойства пластифицированных
поливинилхлоридных пленок, которыми
они обладают. За счет увеличения
количества пластификатора повышают
мягкость и прозрачность пленки ПВХ,
повышая тем самым её свойства при
воздействии на нее низкой температуры.

10. 8.2.3.Пластифицированные пленки
Способны обладать прекрасным блеском и
прозрачностью. Это достигается с помощью
модифицикации состава соответствующими
пластификаторами и стабилизаторами.
Пластифицированные пленки и
непластифицированные пленки из
поливинилхлорида герметизируют с помощью
высокочастотной сварки. И на тот и на другой
тип пленки можно нанести печать, не используя
при этом предварительную обработку
поверхности, как, например, при использовании
полипропилена и полиэтилена. Тонкие пленки
из пластифицированного поливинилхлорида
каждый желающий может увидеть в
супермаркетах, которые используются как
усадочные и растяжимые при упаковке лотков с
фруктами, со свежим мясом, колбасных изделий
и других пищевых продуктов. Такая пленка
позволяет обеспечить высокую проницаемость
кислорода, который сопутствует в сохранении
цвета свежего мяса и его запаха. Толстые
пленки пластифицированного
поливинилхлорида можно ощутить, если взять в
руки шампунь, жидкое средство для мытья
посуды и т.д. Широко применяется такой тип
пленки также для упаковки смазочных масел,
косметики и т.д.

11. 8.2.4.Поливинилацетат
ПВА получается путём полимеризации
винилацетата. В результате этого процесса
получается материал, очень похожий на
поливинхлорид, который используется в
основном как адгезив для получения
комбинированных материалов. В сополимерах
винилхлорида с винилацетатом ацетатная
группа крупнее, чем атом хлора. Это
предотвращает близкий контакт между цепями.
Можно сказать что, это внутренний
пластификатор, который способен обеспечить
высокую гибкость. Поливиниловый спирт
получают методом гидролиза
поливинилацетата. Главной отличительной
чертой поливинилового спирта является его
способность растворяться в воде. Сополимеры
этилена и винилового спирта, сокращенно
называемые ПЭВС, обладают превосходными
барьерными свойствами, имеют достаточно
низкую проницаемость, которая, однако,
увеличивается с ростом влажности.
Соэкструзия ПВС с полиолефинами (ПЭВД и
ПП) позволяет увеличить барьерные свойства
по отношению его к воде и к парам.

12. 8.3.Полистирол и его сополимеры
Полистиролом называют аморфный, твердый и жесткий
полимер. Он достаточно хорошо окрашивается и легко
обрабатывается механическим способом.
Двухосноориентированная пленка из полистирола прозрачна,
температура её размягчения составляет около 90 – 95 градусов
по Цельсию.

13. Ориентированный полистирол
Обладает средней газопроницаемостью,
которая немного выше, чем у
полипропилена, но ниже, чем полиэтилен
низкой плотности (ПЭНП), однако имеет
высокую воздухопроницаемость.
Проницаемость паров быстро снижается
при температурах ниже нуля. Этот факт
позволяет использовать полистирол для
упаковки продуктов, которые необходимо
хранить при низкой температуре. Из
ориентированной полистирольной пленки
методом термоформования можно получать
изделия довольно сложной конфигурации.
Материал ориентированный полистирол,
имеющий толщину менее 75 мкм,
используют для вырубных окошек при
создании упаковочных коробок из картона.
Из более толстых пленок изготавливают
стаканчики для торговых автоматов, кафе
быстрого питания и т.д.

14. Ударопрочный полистирол
УПС, представляет собой блоксополимер
стирола с каучуком. В обычном, то есть не
модифицированном состоянии полистирол
является хрупким материалом. Его удельная
ударная вязкость не подходит для многих
применений. Ударопрочный полистирол
более гибкий, обладает большой ударной
прочностью и незначительную прочность при
растягивании, и маленькую термическую
стойкость, по сравнению с не
модифицированным полистиролом.
Химические свойства немодифицированного
полистирола практически одинаковы со
свойствами ударопрочного. Ударопрочный
полистирол является превосходным
материалом для получения изделий с
помощью термоформования. Введение в
полистирол синтетических каучуков снижает
прозрачность и уменьшает хрупкость.
Вспененный полистирол имеет высокую
жиростойкость и является хорошим
теплоизолятором. Вспененный полистирол
применяется при производстве различных
упаковочных изделий с помощью
термоформования. К ним относятся тара для
фасовки яиц, лотки для расфасовки мяса,
рыбы, печенья, подносы и т.д.

15. Сополимеры стирола с акрилонитрилом
САН обладают более высокой
химической стойкостью, если
сравнивать с базовым полимером
полистиролом.
АБС-пластик, представляющий
собой сополимер бутадиена, стирола и
акрилонитрила. Свойства АБС-
пластика меняются в широких
пределах. Они зависят от состава
композиции и метода производства
материала. АБС-пластик обладает
высокой ударной вязкостью,
химической стойкостью и
пластичностью, чем ударопрочный
полистирол. Он широко используется
для получения банок и подносов.