3.4.3. Фізико-хімічні властивості ппм

До цієї групи властивостей відносяться:

• хімічна стійкість полімерів до різних агресивних середовищ (спиртів, лугів, кислот, води, газів тощо);

• бар’єрна стійкість по відношенню до пари, газу, вологи, запаху.

1. Хімічна стійкість характеризує здатність полімеру до збереження комплексу експлуатаційних властивостей під впливом рідкого або газоподіб-ного середовища.

Дія агресивного середовища може привести до:

• Зміни структури і властивостей без руйнування полімеру в так зва-них фізично-активних середовищах. Такі зміни супроводжуються, наприклад, набряканням полімеру або його частковим розчиненням. Ці зміни є обернені, тобто після припинення дії цього середовища полімер відновлює свою структуру або властивості.

• Зміни хімічної структури полімеру в результаті руйнування в хімічно-активних середовищах.

Ті чи інші зміни залежать від:

• природи і структури полімеру (лінійний чи просторовий п.);

• фізичного стану;

• ступеня кристалізації і орієнтації;

• густини;

• наявності домішок тощо;

• а також виду середовища - фізично-активне чи хімічно-активне.

Хімічну стійкість оцінюють найчастіше зміною маси або об’єму зразка полімеру після прямої дії середовища при певних умовах (температура або час), наприклад, водопоглинання в % за 24 год.

Набрякання зразка в % розраховують за формулою:

α = 100 (m_t – m_o)/ m_o ,

де m_t – масса зразка в момент певного часу дії середовища.

ППМ придатні для виготовлення конкретної упаковки, якщо протягом гарантійного терміну зберігання товару дія середовища міняє його властивос-ті в допустимих межах.

2. Бар’єрна стійкість або проникність – це стійкість полімеру до проникнення водяної пари, вологи, газу (вуглекислого, кисню, азоту, водню, повітря) і ароматів.

Для різних товарів бар’єрні властивості мають бути різні:

• печиво – низька вологопроникність;

• табачні вироби – теж саме (оберігати від втрати вологи);

• фрукти – висока киснепроникність (і десорбція СО₂);

• жири – низька киснепроникність (стають гіркими при дії кисню);

• упаковка для квітів – висока паропроникність (щоб не запотівали);

• вакуумна упаковка (напр., риби) – мала газопроникність і т.д.

Паро-, газо- і ароматопроникність обумовлена дифузійними процесами через пори матеріалу.

Бар’єрні властивості полімерів залежать від:

• природи полімеру і кількості функціональних груп;

• ступеня кристалічності і орієнтації структури;

• температури склеювання тощо.

Більшість поширених полімерних матеріалів не володіють універсальними бар’єрними властивостями, тому необхідне їх комбінування у вигляді БПМ.

1. Паро- (волого-) проникність –це об’ємне поглинання парів ППМ, тобто адсорбція. Результат адсорбції – набрякання матеріалу.

Метод визначення – ваговий (найбільш поширений).

m_о → кліматична камера → m₁ → m₂ →….→ m_n

Умови для паро- і вологопроникнення:

- вологість – 95-98%;

- температура – 20 або 40^оС , а для водяної пари – 100^оС;

- тривалість – 24 год.

Паро- і вологопроникність (в г/м² · мм ·год · МПа) визначають за формулою:

W = К m_t / S τ (P₁ – P₂) h,

де К – коефіцієнт проникності плівки (експериментально визначається для конкретного ППМ);

m_t – маса склянки в момент часу t, г;

S – площа плівки, що контактує з парою, м²;

τ – час контакту плівки з середовищем, с;

P₁ – P₂ – різниця парціальних тисків по обидві сторони плівки, МПа;

h – товщина плівки, мм.

2. Газопроникність – це сума процесів адсорбції газу, його дифузії че-рез полімер і десорбція через плівку (тобто постійний газообмін).

Оцінюють кількістю газу, що пройшов через матеріал при градієнті тиску з обох сторін зразка 0,1 МПа.

Одиниці вимірювання – см³/м² · мм · год · МПа.

Визначають на приладі, що називається хроматограф.

Найменшу газо- і паропроникність мають жорсткі полімери з поляр-ними групами, наприклад,:

• целофан (паропроникність – 5...15 г/м²; газопрон. О₂ – 670 см³/м²);

• ПВДХ – відповідно 1,5...5,0 і 8...25);

• ПЕТФ – 25...30 і 40...50.

Найбільшу – полімери з низькою енергією міжмолекулярної взаємодії, наприклад,:

• ПЕНГ – 15...25 г/м² і 6500...8500 см³/м² ( для О₂ за 24 год.);

• ПЕВГ – 5 і 1600...2000;

• ЕВА – 11000...14000;

• БОПП – 7 і 2000...2500.

Для СО₂:

• ПЕНГ – 30000...40000 см³/м² за 24 год.;

• ПЕВГ – 8000...10000;

• ПВДХ – 300...350;

• ПВХ-Т – 450...1000;

• Целофан – 985.

3. Ароматопроникність - здатність матеріалу захищати товар від втрати аромату або набуття ним небажаного стороннього запаху.

Загальноприйнятних методів тестування не має.

Наприклад, метод Робінзона: сильно ароматизовані продукти запаковують в пакетики з різних ППМ. Їх кладуть в чисті скляні банки, закривають кришками або фольгою, а далі визначають мінімальний час до появи відчутного запаху в кожній банці.