TWORZYWA SZTUCZNE

Polipropylen:

-tworzywo o właściwościach zbliżonych do polietylenu, lecz większej wytrzymałości mechanicznej i cieplnej niż polietylen.

-Temperatura topnienia 160 - 170°C,

-wytrzymałość na rozciąganie w temp. +20°C 28-37 MPa,

-gęstość 0,9 g/cm3.

-Może być stosowany w temperaturach od -35°C do + 130°C.

-Długotrwałe używanie w temperaturach powyżej 100°C prowadzi do jego degradacji, którą dodatkowo przyspiesza obecność takich metali jak: miedź, mangan, kobalt.

-podatny na działanie silnych utleniaczy.

-Z polipropylenu produkuje się folie, rury, naczynia do sterylizacji, włókna do produkcji sznurów, sieci rybackich itp

-bardziej twardy od polietylenu i nie ugina się pod działaniem paznokcia.

-Pływa po powierzchni wody.

-Próbka włożona do płomienia topi się, a po zgaszeniu wyczuwa się zapach podobny do parafiny, lecz z wyczuwalną nutą domieszek aromatycznych.

-Polipropylen w odróżnieniu od polietylenu nie rozpuszcza się w tetrachlorku węgla. -Tworzywo to rozpuszcza się w chlorobenzenie na gorąco .

Polietylen:

-tworzywo o doskonałych właściwościach dielektrycznych, dużej odporności na działanie kwasów, zasad, soli i większości związków organicznych.

-W węglowodorach alifatycznych, aromatycznych i chlorowcopochodnych, polietylen pęcznieje.

-ułożony w ziemi może ulegać zniszczeniu wywołanemu przez pewne gatunki bakterii.

-Gęstość polietylenu wynosi 0,91 - 0,96 g/cm3.

-Właściwości mechaniczne i fizyczne polietylenu w temperaturze +20: wytrzymałość na rozciąganie 8-33 MPa, brak zapachu, smaku, w dotyku woskowaty o mlecznej barwie.

-Formowany przez wytłaczanie, rozdmuchiwanie, wtrysk oraz natrysk płomieniowy.

-Daje się łatwo barwić, źle przyjmuje druk oraz źle się klei.

-W wyniku polimeryzacji etylenu, prowadzonej pod wysokim ciśnieniem (ok. 200 MPa) w temperaturze 150-250°C, w obecności odpowiednich inicjatorów, otrzymuje się polietylen o małej gęstości (tak zwany wysokociśnieniowy, HDPE) ).

-Posiada on stopień polimeryzacji = 500 -1500 oraz temperaturę topnienia 105 -110°C [6,12,22]. Jeżeli polimeryzację przeprowadzi się w temperaturze 20 - 150°C pod normalnym ciśnieniem, ale przy zastosowaniu katalizatorów, to otrzyma się polietylen o dużej gęstości (polietylen niskociśnieniowy, LDPE). Jego stopień polimeryzacji wynosi = 1500 - 90000, a temperatura topnienia wynosi 125 - 130°C.

-szeroko stosowany do wyrobu folii, opakowań, pojemników, butelek, rur na wodę pitną i dla kanalizacji, do wyrobu artykułów gospodarstwa domowego oraz powłok.

-nieodporny na działanie silnych utleniaczy i stężonych kwasów: siarkowego, azotowego i chromowego.

-Właściwości mechaniczne polietylenu poprawiają się wraz ze zwiększeniem masy cząsteczkowej.

-jest stosunkowo miękkim tworzywem uginającym się pod dotykiem paznokcia i mający wygląd podobny do twardej parafiny.

-Nie tonie w wodzie.

-Próbka polietylenu włożona do płomienia palnika topi się i pali. Po zgaszeniu wyczuwa się charakterystyczny zapach parafiny.

-Dodatkową identyfikacją polietylenu jest określenie jego rozpuszczalności. Polietylen rozpuszcza się na gorąco w tetrachlorku węgla, a po ochłodzeniu wypada z powrotem z roztworu w postaci proszku lub galaretowatej masy.

Poliamidy

Wśród poliamidów rozróżnia się wiele gatunków, z których w skali przemysłowej najczęściej są wykorzystywane: PA6, PA66, PA11 i PA12. Różnice we własnościach fizycznych wynikają głównie z różnych typów struktury chemicznej oraz różnych typów budowy łańcuchów cząsteczkowych.

Właściwości:

-duża sztywność, twardość, trwałość oraz wytrzymałość mechaniczna

-dobra obrabialność

-niska rozszerzalność cieplna

-dobre właściwości ślizgowe - odporność na ścieranie

-zdolność tłumienia drgań i odporność na uderzenia

-dobra odporność chemiczna na oleje, tłuszcze, benzynę i wiele rozpuszczalników

-brak odporności na działanie kwasów i zasad

-temperatura użytkowania od -40°C do 100°C

Poliamidy w płomieniu palnika topią się i palą. Po zgaszeniu wyczuwa się charakterystyczny zapach palonego białka. Ze stopionej powierzchni poliamidowej próbki można za pomocą metalowej szpachelki wyciągnąć nitki. Dodatkową metodą identyfikacji poliamidów, umożliwiającą odróżnienie ich od wszystkich innych tworzyw, jest ich rozpuszczalność w kwasie mrówkowym.

Polistyren

-otrzymuje się technicznie na drodze polimeryzacji styrenu w temperaturze około 80°C.

-Styren otrzymuje się z benzenu i etylenu.

-W temperaturze pokojowej jest to tworzywo twarde, kruche, bez zapachu, fizjologicznie obojętne.

-Gęstość polistyrenu wynosi 1,04 -1,06 g/cm3,

-wytrzymałość na rozciąganie 30-60 MPa

-Posiada bardzo dobre właściwości elektroizolacyjne.

-Jest odporny na działanie alkoholi, olejów, kwasów, zasad, wody.

-Rozpuszcza się w niektórych węglowodorach.

-Łatwo daje się barwić, formować plastycznie ( w temperaturze powyżej +70°C).

-Przepuszczalność światła około 90%.

-Granulat polistyrenu w podwyższonej temperaturze, w wodzie lub parze wodnej ulega spienieniu (styropian) osiągając gęstość w granicach 0,15 - 0,40 g/cm3 oraz bardzo dobrą izolacyjność termiczną

Wady:

-duża rozszerzalność termiczna,

-niewielka twardość,

-zżółknięcie pod wpływem światła słonecznego

-zdolność do gromadzenia na powierzchni ładunków elektrycznych.

Typy:

-zwykły (S) - kruchy nie odporny na wysokie temperatury

-udarowy (G) modyfikowany kauczukiem o lepszych parametrach wytrzymałościowych.

Charakterystyczną cechą tworzyw polistyrenowych jest ich palność. Próbki polistyrenu włożone do płomienia palnika topią się kapiąc i palą się kopcącym płomieniem, a po zgaszeniu wyczuwa się charakterystyczny zapach podobny do hiacyntów. Polistyren i jego pochodne rozpuszczają się na zimno w toluenie lub dichloroetanie. Podobne wyniki uzyskuje się podczas palenia próbek niektórych gatunków kauczuku syntetycznego i gumy, zawierających elementy polistyrenowe, a także nietopliwej, nienasyconej żywicy poliestrowej - usieciowanej za pomocą styrenu.

Polichlorek winylu

-Czysty polichlorek winylu jest białym proszkiem, o temperaturze mięknienia 70°C.

-Odporny na działanie kwasu solnego, siarkowego i azotowego, rozcieńczonych wodorotlenków sodu i potasu, olejów, wody, amoniaku, alkoholu, benzyny.

-Rozpuszcza się w cykloheksanonie, estrach, dwusiarczku węgla.

-Formuje się w temperaturze około 170°C przez wtrysk, prasowanie, wytłaczanie, odlewanie.

-Można go spawać lub kleić.

-W zależności od użytych dodatków otrzymuje się polichlorek winylu twardy lub miękki.

-Zarówno polichlorek winylu miękki jak i twardy można poddać spienieniu, otrzymując materiały o dobrych właściwościach termoizolacyjnych, dźwiękochłonnych oraz tłumiących drgania.

Polichlorek winylu twardy

-tworzywo o dobrych właściwościach mechanicznych: wytrzymałość na rozciąganie 50 MPa, na ściskanie 60 -100 MPa.

-Wyroby można używać w temperaturze +20 - +70°C

-Próbki twardego polichlorku.winylu po wyjęciu z płomienia natychmiast gasną, próbki natomiast zawierające dużą ilość zmiękczacza mogą się nadal palić. Podczas palenia się próbki polichlorku winylu wydziela się chlorowodór o charakterystycznym zapachu.

-Zidentyfikować go można za pomocą papierka wskaźnikowego uniwersalnego, który należy zwilżyć wodą i trzymać nad próbką tworzywa włożoną do palnika. Wydzielający się chlorowodór pod wpływem wody tworzy kwas solny, który zabarwia papierek wskaźnikowy na kolor czerwony. Innym sposobem jest próba Deilsteina. W płomieniu palnika wypraża się siatkę lub drucik miedziany. Następnie na siatce miedzianej umieszcza się próbkę tworzywa i wkłada do płomienia. Zielona lub niebieskozielona barwa płomienia świadczy o obecności chlorku w tworzywie

Tworzywa sztuczne- to materiały wytwarzane na podstawie polimerów syntetycznych lub naturalnych modyfikowanych z ewentualnym dodatkiem barwników, stabilizatorów, wypełniaczy, zmiękczaczy itp. Podstawowym elementem budowy tworzywa sztucznego jest wielkocząsteczkowy związek organiczny- polimer. Oprócz polimerów, o właściwościach tworzyw decydują niewielkie ilości związków małocząsteczkowych oraz substancje dodawane.

Do tworzyw, które maja duże zastosowanie w przemyśle spożywczym można zaliczyć:

1) Polietylen (PE)

2) Polipropylen (PP)

3) Polistyren (PS)

4) Polichlorek winylu (PCW)

5) Opakowania wieloskładnikowe (kompleksowe)

Polietylen (PE)

-Folie polietylenowe są tanim i powszechnie stosowanym tworzywem opakowaniowym o dobrej

wytrzymałości mechanicznej, elastyczności nawet w niskich temperaturach, małej

przenikalności pary wodnej, odporności na działanie wody i wielu innych rozpuszczalników i

związków chemicznych.

-Otrzymuje się go przez polimeryzację etylenu pod wysokim (PE wysokociśnieniowy) lub niskim

(PE niskociśnieniowy) ciśnieniem.

-Polietylen mięknie w temperaturze ok. 100 C (wysokociśnieniowy) lub około 110 C

(niskociśnieniowy).

-Polietylen stosuje się do wyrobów worków, torebek, butelek, pudełek, beczek, a także

pojemników magazynowych.

-Szczególnie rozpowszechniły się beczki z polietylenu, (przemysł owocowo warzywny) mające

wiele zalet w porównaniu z dawniej stosowanymi beczkami drewnianymi. Z polietylenu

produkowane są także opakowania transportowe, takie jak skrzynki, łubianki, a także palety

stosowane do transportu i magazynowania.

-Szczególnie duże zastosowanie w przemyśle spożywczym, głównie w przemyśle napojów- wody

mineralne, napoje gazowane, soki owocowe itp., znalazły poliestry, które masowo

wykorzystywane są do produkcji butelek (PET), są one innej konstrukcji o wzmocnionych

ściankach (by nie przepuszczały dwutlenku węgla wysycającego napoje gazowe) tym samym

używane do wielokrotnego użytku ( ok. 20-krotna rotacja).

-Zaleta tego poliestru jest jego rozkład podczas spalania na wodę i dwutlenek węgla, przez co jest

mniej szkodliwy dla środowiska od innych tworzyw. Negatywna opinia ekologów wynika z

tego, że ich sztywna konstrukcja zwiększa objętość odpadów a duża odporność chemiczna

powoduje wieloletnie zaleganie na wysypiskach.

Polipropylen (PP)

-Polipropylen, jest tworzywem o właściwościach zbliżonych do polietylenu. Zastosowanie

tworzywa jest wszechstronne.

-Wytwarza się z niego części urządzeń narażone na korozję, butelki, folie, opakowania, naczynia

odporne na sterylizację wrzątkiem i wiele innych. Wyroby z polipropylenu, zwłaszcza folie,

charakteryzuje zdecydowanie większa przejrzystość niż wyroby z polietylenu.

Polistyren (PS)

-termoplastyczne tworzywo odznaczającym się odpornością chemiczną, łatwością formowania oraz niską ceną.

-Stosuje się go do wyrobu tacek, kubków, korków, kapsli, wkładek profilowanych i wiele innych.

-Niektóre wyroby z polistyrenu mają wygląd szklanych.

-Z polistyrenu produkowane są również elementy radiotechniczne, zabawki, izolatory itp.

-Stosuje się go także do wytwarzania lakierów polistyrenowych, do powlekania papieru, tkanin i drewna.

-Z polistyrenu otrzymuje się tworzywo piankowe, zwane styropianem, jest dobrym materiałem termoizolacyjnym, są odporne na starzenie, wilgoć, i działanie światła.

-Często wykorzystywane w przemyśle chłodniczym i budownictwie.

Polichlorek winylu (PCW)

-Polichlorek winylu jest wykorzystywany głównie do opakowań pośrednich, ponieważ zawiera w swoim składzie substancje nieobojętne dla ludzkiego organizmu, mogące przechodzić do opakowanego produktu.

-w skład folii, oprócz PCW, wchodzą modyfikatory zwiększające udarność (odporność na pękanie przy uderzeniach), zmiękczacze nadające elastyczność, stabilizatory cieplne i inne składniki. Właściwości folii zależą od zawartości tych składników, a w szczególności zmiękczaczy.

-Folię twarda stosuje się do opakowań termoformowanych, takich jak tacki, pudełka, wkładki do różnych pudełek, butelki.

-Folii miękkiej używa się do wyrobu torebek, owinięć, worków itp.

Opakowania wieloskładnikowe (kompleksowe)

-powstają przez połączenie dwóch lub więcej wymienionych wcześniej (i innych) tworzyw opakowaniowych.

-Poszczególne warstwy łączy się odpowiednim środkiem wiążącym, przez co otrzymujemy opakowania z laminatów (wielowarstwowe).

-Najczęstsze są połączenia papieru papierem, papieru z kartonem, octanu celulozy z folią aluminiową itp.

-Stosowane jest również nakładanie różnych warstw na siebie np. papier, tektura, folia czy blachy metalowe.

-Takie tworzywa- coraz częściej stosowane, to tworzywa laminowane należące do grupy kompleksowych.

-Przykładem takiego opakowania są pudełka do rozlewania mleka lub soków owocowych.

Opakowania z tworzyw sztucznych są cały czas ulepszane. Kiedyś pakowano prawie wszystko w papier, który nie był dobrym zabezpieczeniem żywności.

Dziś znamy właściwości tworzyw które mogą nam posłużyć jako dobre i bezpieczne zabezpieczenie przed drobnoustrojami i czynnikami zewnętrznymi. Przykładem na to może być masło które kiedyś pakowano w papier, który po chwili był tłusty a co za tym idzie był idealną pożywką dla drobnoustroi. Dziś masło pakuje się w folię która nie posiada takich właściwości i możemy być spokojni że niepożądane bakterie żerują w naszym maśle.

Wady i zalety opakowań z tworzyw sztucznych

Zalety

-duża wytrzymałość mechaniczna,

-odporność na związki chemiczne,

-odporność na działanie drobnoustrojów i owadów, przezroczystość,

-niski koszt produkcji,

-mała masa,

-odporność na działanie wody gazów temperatury.

Wady

-nieekologiczność- opakowania te nie dość że bardzo trudno się rozkładają (po wielu, wielu latach), to ze-względu na ich sztywną konstrukcje zalegają na miejskich wysypiskach, zajmując wiele miejsca.

Trzeba jednak pamiętać, że pomimo naszych starań każde z opakowań (szklane, papierowe, z

tworzyw sztucznych) nie jest obojętne dla naszego środowiska. Ważny jest więc wybór

optymalnego rozwiązania w konkretnej sytuacji i dla konkretnego produktu.

---