КОНСТРУИРОВАНИЕ И ДИЗАЙН ТАРЫ И УПАКОВКИ

Поливинилхлорид (ПВХ)

Молекулы ПВХ имеют структурную формулу

(—СН2—СН—)„

ПВХ получают радикальной полимеризацией винилхлорида в при­сутствии пероксидных или азоинициаторов. В промышленных услови­ях полимеризацию осуществляют в основном в суспензии (в водной среде), а также в массе и в эмульсии.

ПВХ является одним из наиболее полярных полимеров с высоким межмолекулярным взаимодействием. Стоек к действию кислот и ще­лочей, масло-, бензо-, водостоек. При нагревании растворяется в хло­рированных углеводородах, кетонах, циклогексане, тетрогидрофуране.

ПВХ характеризуется очень широким молекулярно-массовым рас­пределением. По степени полимеризации различные фракции полиме­ра одной и той же марки могут различаться в несколько десятков раз. Разветвленность макромолекул составляет 2-5 на 1000 атомов углеро­да основной цепи и зависит от способа получения полимера. Средняя молекулярная масса характеризуется константой Фикентчера /Сф, ко­торая соответствует вязкости раствора полимера. Для промышленных марок Кф изменяется от 50 до 80, при этом степень полимеризации п практически линейно возрастает от 450 до 1750:

П = 40(/Сф - 40).

ПВХ — аморфный полимер, степень кристалличности не превышает 10%. Плотность 1,38-1,40 г/см3. Температура стеклования Г = 165-170°С.

Мономер токсичен. Непластифицированный и нестабилизирован- ный полимер считают нетоксичным. Среди пластификаторов, которые легко мигрируют из ПВХ, нередко увлекая за собой остаточный моно­мер и стабилизаторы, наиболее перспективны для применения в меди­цинских марках ПВХ себациты и цитраты [100].

ПВХ выпускают в виде порошка с размером частиц 100-200 мкм.

В марочное обозначение входит способ полимеризации: ПВХ-С — в суспензии; ПВХ-Е — в эмульсии; ПВХ-М — в массе. Первые две цифры после буквенного обозначения указывают на минимальную величину /Сф. Буквы после цифр определяют возможное применение ПВХ дан­ной марки: М — для мягких изделий; Ж — для жестких изделий; П — для паст. Например, марка ПВХ-С 7058М означает: суспензионный ПВХ с константой Фикентчера Кф > 70 (средняя степень полимериза­ции «=1200), рекомендуемый для изготовления мягких изделий.

В процессе нагревания до температур более 150-170°С при перехо­де в вязкотекучее состояние ПВХ начинает разлагаться с выделением большого количества тепла и хлороводорода с образованием сопряжен­ных двойных связей. Это вызывает уже на начальных стадиях деструк­ции потемнение полимера. Выделяющийся хлороводород ускоряет про­цесс разложения, что делает невозможной переработку ПВХ обычны­ми методами без термостабилизации.

Жесткие материалы на основе ПВХ, содержащие стабилизирую­щие добавки и смазывающие вещества, называют винипластами. При правильном подборе марки и технологических режимов винипласты можно перерабатывать вальцеванием, экструзией, литьем под давле­нием и прессованием.

Пленки и листы изготавливают методами вальцевания и экструзии из ПВХ с константой Фикентчера /Г = 65 + 72.

Свойства пленок в значительной степени зависят от содержания в полимере добавок, в частности пластификатора. Пленки большинства марок имеют высокую ударную прочность, стойкость к истиранию, хо­рошую размерную стабильность, высокую прозрачность, жиро - и газо­непроницаемость. Пленки с большим содержанием пластификатора об­ладают высокими деформационными свойствами, поэтому широко ис­пользуются для обертывания свежего мяса, овощей, фруктов, грибов и т. п. Пленки с меньшим содержанием пластификатора жестче, отлича­ются лучшими барьерными свойствами. Их применяют для обертыва­ния кассет, игрушек, книг и другой продукции, а также для медицинс­кой упаковки, которую стерилизуют гамма-лучами.

Методами термоформования из листового ПВХ производят лотки, поддоны для различных продуктов, а также блистерную упаковку. Ин - ^секционным и экструзионным выдуванием из ПВХ изготавливают бу­тылки с высокой прозрачностью, прочностью и стойкостью к маслам и спиртам.

Использование хлорированных полимеров критикуется экологами, и будущее ПВХ весьма неопределенно. Некоторые производители про­зрачных бутылок и блистерной упаковки перешли на полиэтилентереф - талат, а потребление ПВХ за последние годы несколько снизилось [61].

7.1.4.4. Полистирол (ПС)

Молекулы ПС имеют структурную формулу

(—СН2—СН—)п

ЧУ

Атактический ПС получают радикальной полимеризацией стирола в присутствии пероксидных или диазосоединений в качестве инициа­торов. В промышленности полимеризацию проводят в массе, в эмуль­сии (в водной среде), реже — в суспензии.

ПС относится к полярным полимерам. Устойчив к концентрирован­ным растворам кислот, за исключением азотной. Стоек к воде, спиртам, щелочам, насыщенным углеводородам и растительным маслам. Хоро­шо растворим в ароматических и хлорированных углеводородах, слож­ных эфирах, кетонах.

ПС является типичным аморфным полимером. Молекулярная масса М= 500 - г - 2000 тыс. Плотность 1,05-1,15 г/см3. Температура стеклования Тс = 100°С. Температура деполимеризации около 260°С. ПТР — от 1,5 до 16 г/10 мин.

Токсичность полимера обусловлена присутствием в нем мономера. Опасность представляет не только остаточный мономер, но и стирол, который может образоваться в результате деструкции полимера. Для применяемых в пищевой и медицинской промышленностях марок ПС ПДК стирола в модельных средах составляет 0,05 мг/л. Сополимеры стирола менее токсичны, чем гомополимер.

В обозначении марок входит способ полимеризации: ПСЭ — эмуль­сионный; ПСМ — в массе; ПСС — суспензионный.

Из ПС можно изготавливать тару всеми методами переработки тер­мопластов. В конструкциях тары используют достоинства ПС, такие как хорошая размерная стабильность, идеальная оптическая прозрачность, способность к окрашиванию прозрачными или матовыми красителями, устойчивость к пищевым кислотам и щелочам, легкость нанесения пе­чати, хорошие свариваемость и склеиваемость.

В виде пленки ПС используют преимущественно для изготовления термоусадочных этикеток на стеклянные и пластмассовые бутылки. Тонкие экструзионные покрытия картона обеспечивают блестящую прочную поверхность складных коробок, упрощают сварку пленки при изготовлении прозрачных окон и полупроницаемых мембран для упа­ковки свежих овощей и фруктов.

Из листового неориентрированного и ориентированного ПС мето­дами термоформования получают блистерную упаковку, лотки для раз­нообразной продукции, одноразовую посуду, подставки для продуктов, однопорционные стаканчики для приправ и кремов, упаковку для офор­мления витрин магазинов и т. п.

Из вспененного листового ПС методами термоформования производят лотки для пищевых продуктов (мяса и овощей), коробки для яиц, защитные футляры, чехлы, коробки и др. Из вспененного ПС выполняют внутренние вставки и прокладки для защиты продукции от ударов и вибрации.

Методом литья под давлением из гранулированного ПС формуют разнообразные твердые, блестящие, хрустально прозрачные коробки и контейнеры для аппаратуры, игрушек, косметики, медицины, ювелир­ных изделий, внутренние крепежные детали и подставки для ювелир­ных изделий, часов и т. п. С помощью этой технологии выпускают раз­нообразную упаковку пищевой продукции и одноразовую посуду.