Mărfurile din materiale plastice

Un loc însemnat, printre materialelecontemporane utilizate la obţinerea mărfurilor de uz casnic îl ocupă materialele plastice. Industria materialelor plastice este cel mai dinamic sector din industria chimică. Interesul manifestat de industrie pentru materialele plasticese explică prin uşurinţa de prelucrare şi lipire a acestor produse, prin greutatea lor redusă şi desigur prin sinecostul redus al acestora. Datorită proprietăţilor sale materialele pastice sunt pe larg utilizate în diferite domenii ale industriei naţionale, în agricultură, în construcţia de maşini, în industria alimentară, în industria uşoară, în producerea mărfurilor de uz casnic etc. În Republica Moldova mărfurile din materiale plastice sa produc la orice întreprindere industrială atît pentru necesităţi interne cît şi la obţinerea măfurilor de larg consum.

Noţiuni generale despre polimeri Materialele platice reprezintă nişte substanţr multicompoziţionale la baza cărora se află substanţa de legătură sau polimerul. Polimerul reprezintă o substanţă macromoleculară dintr-un şir de molecule formate de grupuri de molecule omoloage unite între ele prin legături chimice.Denumirea de substanţă macromoleculară provine din cauza lungimii mari şi a şirurilor de molecule, iar porţiunile omoloage de molecule se numesc unităţi elementare.De exemplu unitate elementară a macromoleculei de polietilenă ...-CH2 - CH2 - CH 2 -...este grupa ...-CH 2 -... Polimerii se obţin prin reacţii de polimerizare sau policondensare a monomerilor sub influenţa presiunii şi temperaturii sporite .

Reacţia de polimerizare este un proces de formare a macromoleculelor substanţelor iniţiale fără degajarea deşeurilor. Polimerii obţinuţi dintr-un şir de unităţi elementare de aceiaşi structură chimică se numesc homopolimeri, de exemplu ... - A – A – A - ... ( - A – simbolizează unitatea elementară). Polimerii moleculele cărora sunt alcătuite din unităţi elementare de diferită structură chimică se numesc copolimeri şi deci ăn acest caz în reacţia depolimerizare participă moleculele a doi sau mai mulţi monomeri. Schematic polimerul poate fi reprezentat ca: ... – A – A – B – B – A – A – B – B - ... Prin copolimerizare se obţin substanţe polimerice , în care se întrunesc proprietăţile pozitive al mai multor polimeri. De exemplu, polisterenul simplu se caracterizează printr-un grad de fărîmiţare înalt, rezistenţă termică joasă etc. Iar dacă polimerizarea monomerului de steren se efectuează în prezenza altor monomeri, de exemplu cu metilmetacrilat, atunci la copolimerul obţinut sporesc termorezistenţa, proprietăţile mecanice, se micşorează tendinţa spre descompunere.

Reacţia de policondensare este un proces de unire consecutivă a cîtorva molecule de monomeri, însoţit de degajarea substanţelor secundare, aşa ca apa şi amoniacul.

Prin reacţia de policondensare se obţin polimerii fenolformaldehidici, aminoaldehidici, polieterici şi alte răşini sintetice. Elementul structural de bază al polimerului este macromolecula. De compoziţia chimică a acesteia depind majoritatea proprietăţilor polimerului. De exemplu: prezenţa clorului (- Cl ) micşorează inflamabilitatea polimerului; prezenţa grupei nitrilice ( - CN) sporeşte rezistenţa la lumină; prezenţa grupelor hidroxilice şi carboxilice (-OH, -COOH) măresc higroscopicitatea. Prezenţa grupelor –OH, -COOH, -CN etc., contribuie la creşterea interacţiunii intermoleculare ce duce la sporirea durităţii, rezistenţei termice, etc., dar totodată micşorează rezistenţa la temperaturi scăzute şi proprietăţile dielectrice. Proprietăţile polimerilor în mare măsură depind de structura macromoleculelor. Se deosebesc macromolecule cu legături chimice liniare, ramificate şi spaţiale. În legăturile liniare monomerii sunt aranjaţi în formă de lanţ. Polimerii, legăturile liniare ale cărora mai au şi ramificaţii structurale se numesc polimeri cu legături ramificate. Polimerii cu astfel de legături se topesc la încălzire şi se dizolvă în dizolvanţi organici corespunzători. Din grupa aceasta de polimeri fac parte polietilena, polisterenul, polimetilmetacrilatul etc. Polimerii care la temperaturi sporite se înmoaie şi se topesc se numesc termoplastici. La temperatură şi presiune ridicate între moleculele ramificate ale polimerului se produce o interacţiune chimică şi se formează un polimer cu structură spaţială. Un astfel de material îşi pierde termoplasticitatea şi devine mai rezistent. Astfel de polimeri se numesc termoreactivi. Din această grupă fac parte polimerii fenolformaldehidici, aminaldehidici şi alte răşini. Pentru polimer sunt caracteristice două stări de agregare – cristalină şi amorfă. Starea cristalină se datorează aranjării regulate ale moleculelor unele faţă de altele, starea amorfă – aranjării neregulate a acestora. Odată cu creşterea gradului de cristalizare sporeşte rigiditatea, duritatea, densitatea polimerului, dar scade elasticitatea şi posibilitatea de colorare. Compoziţia maselor plastice. Materialele plastice reprezintă un produs obţinut dintr-un şir de materii prime aşa ca substanţa de bază sau polimerul, materiale de împlutură, plastifianţi, coloranţi, stabilizatori şi alte adaosuri. Substanţa de bază ( polimerul ) este obţinută prin modificarea unor substanţe naturale sau pe cale sintetică prin recţii de polimerizare sau policondensare. Polimerul este componentul principal ce contribuie la formarea proprietăţilor maselor plastice. Sunt mase plastice în componenţa cărora intră numai polimerul ( polietilena, polisterenul ). Matreialele de împlutură contribuie la sporirea rezistenţei mecanice, termorezistenţei, rezistenţei chimice, proprietăţilor dielectrice, precum şi la scăderea costului maselor plastice. Cele mai utilizate materiale de împlutură sunt materialele su formă de pulbere (mică, grafit, cuarţ, lemn), fibre (bumbac, iută, azbest) şi ţesături (bumbac, sintetice). Pentru obţinerea maselor plastice spongioase în compoziţia lor se adaugă aşa numiţii poroformi, substanţe, care la incălzire formează gaze. Plastifiantul este o substanţă ce contribuie la sporirea plasticităţii, micşorarea fragilităţii şi rigidităţii, mărirea rezistenţei la temperaturi joase, la acţiunea luminii, uşurează procesul de modelare. Ca plastifianţi se folosesc ftalaţii şi fosfaţii.

Coloranţii dau culoare materialului plastic, contribuind şi la diversificarea sortimentului. În calitate de coloranţi se utilizează pigmenţii minerali sau coloranţii organici. Stabilizatorii sunt cei ce conferă materialului plastic stabilitate la încălzire, oxidare şi lumină. În calitate de stabilizatori se folosesc fenolii, negrul de fum şi alţii. În afară de substanţele enumerate mai sus în compoziţia materialelor plastice mai pot fi introduse materiale antiperene ce protejează masele plastice de autoincendiere, uleiuri, substanţe de întărire şi altele. Proprietăţile maselor plastice în mar măsură depind de compoziţia chimică a acestora şi de modul de obţinere, dar există o serie de proprietăţi comune tuturor maselor plastice care au făcut ca aceste materiale să fie pe larg folosite în diferite domenii. Ca avantaje ale maselor plastice se poate de numit:

greutatea specifică redusă; rezistenţă deosebită în mediul umed şi la acţiunea corozivă a diferitor substanţe, deci

nu putrezesc, nu ruginesc, rezistînd bine la acţiunea acizilor şi alcaliilor; proprietăţi electroizolante foarte bune; rezistenţă mecanică bună; uşor se prelucrează, obţinîndu-se de diferite forme; aspect exterior plăcut, unele sunt transparente şi se pot colora divers; proprietăţi igienico-sanitare înalte deoarece nu constitue mediu prielnic pentru

dezvoltarea microorganismelor şi bacteriilor; se întreţin uşor;

Pe lîngă aceste avanteje materialele plastice au şi unele dezavantaje comune: rezistenţă termică comparativ redusă(majoritatea maselor plastice au stabilitatea

termică pînă la +70..+200°C), iar la temperaturi scăzute au tendinţă de rigiditate, fisurare, crapare);

duritatea scăzută(uşor se zgîrie); prezintă fenomenul de îmbătrînire, respectiv îşi modifică proptietăţile în timp, sub

acţiunea oxigenului din aer, a luminii şi altor agenţi atmosferici.

Clasificarea maselor plastice

Masele plastice se clasifică după următoarele criterii: după originea materialului de legătură masele plastice se împart în două grupe:

a) masele plastice obţinute pe baza polimerilor sintetici; ce includ două subgrupe – pe baza polimerilor obţinuţi prin polimerizare şi pe baza polimerilor obţinuţi prin policondensare;

b) masele plastice pe baza polimerilor naturali modificaţi. după modul de comportare la temperaturi sporite masele plastice se împart în mase

plastice termoplastice şi mase plastice termoreactive (reactoplaste). Masele plastice termoplastice la încălzire se înmoaie, se topesc, iar la răcire se solidifică păstrînduşi proprietăţile îniţiale. Din care cauză termoplastele pot fi prelucrate de cîteva ori. La ele se referă polietilena, polipropilena, polisterenul, policlurura de vinil. Masele plastice reactoplastice(termoreactive) la încălzire se înmoaie luînd forma dorită, dar după utilizare capătă structură spaţială, pierzîndu-şi proprietatea de a se topi şi de a se

dizolva. Încălzirea de mai departe duce la carbonizarea masei plastice. În această grupă întră: fenolplastele, aminoplastele, eteroplastele şi altele.

după rigiditate masele plastice se împart în rigide(fenolplastele, aminoplastele, polisterenul), semirigide(polietilena, polipropilena, poliamidele) şi moi(plasticatul din policlorura de vinil, poliuretanele şi altele). Masele plastice după rigiditate se apropie de elastomeri(cauciuc), dar diferă de ele prin elasticitate mai scăzută;

după macrostructură masele plastice se împart în omogene(alcătuite numai din polimeri – polietilena; polipropilena, polisterenul etc.) şi neomogene sau compoziţionale(alcătuite din materiile prime oglindite mai sus). În la aceste mase plastice se observă particulele materialelor de umplutură. În dependenţă de tipul materialului de împlutură masele plastice neomogene se împart în lachelite, mase plastice stratificate, fibroase şi spongioase.

Bachelitele prezinta un amestec din rasini maruntite, materiale de implutura sub forma de pulbere, coloranti si alti componenti, la bachelite se utilizeaza fenoplastele si aminoplastele. Masele plastice stratificate reprezinta foi de hirtie imbibate cu rasini si presate intre ele in mai multe straturi numite pertimax, sau tesaturi de bumbac deasemenea imbibate cu rasini si presate in mai multe straturi numite textolit ( din tesaturi din fibre din sticla – textolit din fibre de sticla). La masele plastice fibroase ca material de implutura se folosesc bibrele de bumbac, sticla sau azbestul. Masele plastice spongioase au o structura poroasa si o greutate specifica mica. Aceste mase plastice se caracterizeaza prin proprietati termoizolante sporite. La acest tip de mase platice se refera polisterenul spongios si poliuretanul spongios. Masele plastice se mai produc si in forma de pelicule (grosimea pina la 0.5 mm), foi (grosimea de la 0.5 pina la 2 mm), placaj (grosimea de la 2 mm la pina la 8 mm) si panouri (grosimea peste 8 mm).

Caracteristica factorilor ce formeaza proprietatile consumiste si sortimentul marfurilor din masele plastice

La principalii factori ce formeaza proprietatile consumiste, calitatea si sortimentul marfurilor din mase plastice se refera tipurile si proprietatile maselor plastice, metodele de modelare a articolelor, metodele de decor s.a.

1. Clasificarea materialelor plastice

Materialele plastice organice sunt substanţe organice macromoleculare în stare pură sau sub formă de amestecuri conţinând diferite materiale de adaos şi umplutură (plastifianţi,

stabilizatori, coloranţi, antioxidanţi, acceleratori de polimerizare sau condensare etc.) capabile să treacă prin încălzire în stare plastică şi să păstreze după întărire forma dată..

O caracteristică generală a materialelor plastice este aceea că prin încălzire se înmoaie treptat şi nu deodată în toată masa, ca atare nu au punct de topire fix. Această proprietate face posibilă modelarea lor la anumite temperaturi şi presiuni cu păstrarea, după răcire, a formei primite la cald.

Există o mare diversitate de materiale plastice astfel că se impune clasificarea lor, operaţie ce se face după criterii bine stabilite.

a. Clasificare după metodele de obţinere a produselor macromoleculare de bază: materiale plastice polimerizate: răşini polivinilice, polistirenice, polietilenice etc; materiale plastice policondensate: răşini fenolice, aminice etc; materiale plastice modificate ce se obţin prin transformarea chimică a unor produşi macromoleculari naturali care îşi conservă structura macromoleculară iniţială şi după ce are loc reacţia chimică: răşini pe bază de celuloză, răşini proteice etc.

b. Clasificare după comportarea la deformare: plastomeri sunt materialele plastice care pot suferi deformări permanente şi care au proprietăţi mecanice importante ca duritate, rezistenţă la tensiune şi la compresiune; elastomeri sunt materialele plastice care au o elasticitate apreciabilă, putând suporta deformări temporare mari, îndeosebi alungiri specifice mari.

c. Clasificare după comportarea la încălzire: produse termoplastice sau termoplaste care supuse încălzirii se înmoaie şi pot fi prelucrate prin presare, vălţuire etc. După răcire se solidifică, păstrându-şi forma primită la cald, iar printr-o nouă încălzire devin din nou plastice, procesul acesta putând fi repetat; produse semitermoplastice sau semitermoplaste care supuse încălzirii se înmoaie şi se pot prelucra similar cu cele termoplastice, dar care conduc, după răcire, la un produs puţin plastic la cald; produse monoplaste sau termorigide (termoreactive) care se înmoaie la încălzire putând fi prelucrate ca în cazurile anterioare. După presare şi răcire piesele formate se întăresc ireversibil nemaiputând suporta repetarea ciclului deoarece în timpul presării au suferit reacţii chimice care le-au modificat proprietăţile.

2. Materiale termoplastice

Produsele termoplastice sunt clasificate după structura chimică astfel:

- poliolefine: polietilena, polipropilena, polibutena, poli(metil) pentena;- poliolefine substituite: policlorura de vinii, policlorura de viniliden, polistirenul, poliacetatul de vinil, alcoolul polivinilic, politetrafluoretilena;- copolimeri ai etilenei: etilenă-vinil acetat, etilenă-vinil alcool, ionomeri; - poliamide: nylon 6, nylon 6,6, nylon 6,10, nylon 11, MDX-6;

- acrilonitrili şi polimeri asociaţi: poliacrilonitnl, stiren-acrilonitril, acrilonitril-butadienă-stiren, acrilonitril-stiren, acrilonitril-metacrilat;- derivaţi celulozici: acetaţi de celuloză, celuloză regenerată; - poliacnloţi: polimetacrilatul de metil;- policarbonaţi.

2.1. Polietilena2.1.1. Obţinerea şi clasificarea polietilenei

Polietilena (PE) se obţine prin polimerizarea etilenei, o hidrocarbură gazoasă rezultată în cantităţi mari ca subprodus de la rafinarea petrolului dar şi din alte procese.

Prima dată polietilena a fost produsă de Imperial Chemical Industries (ICI) Ltd. în 1933 într-un program de cercetare a efectelor presiunilor înalte asupra reacţiilor în lanţ. în 1936 s-a produs într-o instalaţie pilot pentru ca, în 1939, ICI să înceapă producerea la scară industrială. La început polietilena a fost folosită în industria energetică, în special ca material izolator pentru cablurile electrice submerse (Robertson, 1993).

Cea mai simplă structură a polietilenei este un lanţ complet neramificat:

n CH2 = CH2- - - (- CH2 - CH2 -)n

Din procesul de polimerizare rezultă însă şi lanţuri lungi sau scurte cu ramificaţii. Teoretic, cu cât acest număr este mai mare, cu atât lanţul macromolecular este mai lung iar masa moleculară mai ridicată. Capetele lanţului, ca şi ale ramificaţiilor conţin câte o grupare terminală metil –CH3. O caracterizare convenabilă a polimerizării, respectiv a ramificării se face prin numărul de grupări metil pe 1000 atomi de carbon, număr ce poate fi determinat prin spectroscopie în infraroşii.

Polietilena se produce într-o varietate de greutăţi moleculare şi densităţi în funcţie de procedeul de obţinere care se alege, la rândul său, în funcţie de utilizarea finală a polimerului. ASTM din SUA (The American Society for Testing and Materials) clasifică polietilena în patru categorii generale în funcţie de densitate (tabelul 7.1).Clasificarea polietilenei în funcţie de densitate conform ASTM

Tipul de PE I II III IVDensitatea nominală, kg/m3 910-925 926-940 941-955 >960

Însă această clasificare nu este urmată îndeaproape de industrie, care împarte polietilena în două mari categorii: polietilenă de joasă densitate (lovv density polyethylene = LDPE) cu densitatea 915-939 kg/m3 şi polietilenă de înaltă densitate (high density polyethylene = HDPE) cu densitatea > 940 kg/m3. în afara acestor două categorii se mai produce un sortiment de polietilenă de joasă densitate cu structură liniară (linear low density polyethylene = LLDPE).

2.1.2. Proprietăţile polietilenei

Polietilena este o masă albă, dură, flexibilă şi transparentă, cristalizată parţial, a cărei culoare şi aspect amintesc de parafină. Densitatea şi punctul de înmuiere cresc cu mărirea

(7.1)

conţinutului de masă cristalizată iar solubilitatea în solvenţi scade. Datorită catenelor lungi liniare polietilena este cel mai indicat material pentru confecţionarea ambalajelor, deoarece această structură imprimă polietilenei flexibilitate, rezistenţă la şoc şi rezistenţă la umiditate. Totodată polietilena este permeabilă la anumite lichide şi gaze îndeosebi sub formă de folie. Permeabilitatea la gaze depinde de natura gazului, astfel permeabilitatea la CO2 este de trei ori mai mare ca la O2.

Structura lanţurilor polimeriee constă într-o alternanţă de zone cristalme bine organizate şi de zone amorfe mai eterogene. Creşterea temperaturii nu are nici un efect asupra stării cristaline până la 65°C. Peste această temperatură cristalinitatea scade progresiv până la punctul de topire (110-115°C) când toată masa devine amorfă. Dacă temperatura scade începe procesul de recristalizare şi, cu cât scăderea este mai lentă, cu atât cristalizarea este mai puternică. Anumite caracteristici ale polietilenei sunt funcţie de această stare de cristahnitate. De asemenea, masa moleculară, densitatea şi rigiditatea cresc cu cristalinitatea, în schimb scade solubilitatea în solvenţi.

Lanţurile liniare lungi îi conferă PE o flexibilitate naturală, o bună rezistenţă la şoc, o rezistenţă deosebită la apă şi o stabilitate chimică excelentă. PE este inertă chimic faţă de marea majoritate a reactivilor chimici în care este insolubilă. Dar aceasta are loc numai până la 60°C, temperatură peste care PE devine sensibilă la acţiunea unor acizi tari concentraţi şi a câtorva agenţi oxidanţi. De asemenea peste 60°C PE este parţial solubilă în hidrocarburi alifatice, aromatice şi cloairate. Rezistenţa chimică este funcţie de gradul de polimerizare, polimerii cu masa moleculară cea mai ridicată fiind cei mai rezistenţi şi mai puţin solubili.

Supleţea naturală a PE permite în general folosirea sa fără plastifiant, însă adesea se adaugă poliizobutilenă, compus insolubil şi lipsit de toxicitate care, pe lângă ameliorarea supleţei, îi conferă o rezistenţă crescută la solvenţi polari şi o impermeabilitate mai mare la gaze.

Chiar dacă nu necesită adaosul de plastifianţi, polietilena nu se foloseşte ca atare ci în masa polimerului sunt încorporaţi stabilizatori la căldură, protectori împotriva ultravioletelor, agenţi împotriva îmbătrânirii, coloranţi, adaosuri necesare unei mai bune prelucrări, alte materiale termoplastice pentru a-i conferi proprietăţi speciale. Degradarea PE este foarte slabă la întuneric şi la temperatura mediului ambiant, dar la temperaturi ridicate sau expunere la agenţi atmosferici ea se oxidează rapid. în astfel de condiţii PE nu se deosebeşte de omologii săi inferiori (ceruri şi uleiuri parafmice) a căror oxidare termică duce la formarea de compuşi hidroxilici sau oxigenaţi (apă, cetone, acid formic etc.) şi de acizi graşi cu lanţuri lungi.

Oxidarea PE poate fi întârziată prin adaosul de antioxidanţi care sunt în general compuşi fenolici cum ar fi dibutil-terţ-paracrezol sau amine ca difenil-parafenilen-diamină utilizaţi în cantităţi foarte mici (sub 0,1 %).

Căldura, razele luminoase şi razele ultraviolete produc îmbătrânirea PE. Căldura asociată cu expunerea la agenţi atmosferici (oxigen) produce o degradare oxidativă cu formare de cetone, apă, acid formic şi acizi graşi cu catenă mare. Oxidarea termică poate fi preîntâmpinată dacă se foloseşte polietilenă cu adaos de antioxidanţi care sunt compuşi

fenolici sau aminici. Deoarece antioxidanţii aminici sunt toxici, polietilena utilizată în industria alimentară trebuie să conţină doar antioxidanţi fenolici (di-terţ-butil-p-crezol, 4,4-ditio-butil-m-crezol). Razele luminoase şi ultraviolete determină formarea, pe lanţurile polimerice, a unor grupări hidroperoxidice O-OH instabile care, după scindarea lanţurilor, dau naştere unor grupări carbonil. în aceste cazuri antioxidanţii au doar o slabă acţiune, în schimb negrul de fum fin divizat şi dispersat în masa polimerului, în proporţie de 2%, îl protejează eficient împotriva fotooxidării produsă de UV.

PE cu adaos de pigmenţi şi în special negai de fum, se poate utiliza în industria alimentară numai dacă negrul de fum este pur şi lipsit de carburi cancerigene.

2.1.3. Polietilena de joasă densitate (LDPE)

Polietilena de joasă densitate sau de înaltă presiune (LDPE) se obţine prin procesul de polimerizare la presiuni înalte de 1000 - 3 000 at şi temperaturi de 100-350oC, temperaturile mai ridicate producând degradarea polietilenei. Iniţiatorul reacţiei de polimerizare este oxigenul. Această polietilenă are o structură ramificată care previne strângerea lanţurilor principale ale polimerului, de unde şi densitatea relativ scăzută de_ 910 - 940 kg/m, respectiv masa moleculară relativ mică de 10000-50000. Lungimea mare a lanţurilor polimerice permite o oarecare încurcare a acestora, ceea ce previne cristalizarea completă la răcire. Astfel, zonele în care lanţurile sunt paralele şi strânse sunt cristaline, iar zonele dezordonate sunt amorfe. Cristalinitatea LDPE este de obicei de 50-70 %. Temperatura de înmuiere este influenţată şi ea de ramificarea lanţurilor. Astfel, forţele de atracţie dintre lanţuri scad deoarece acestea nu se pot apropia bine din cauza ramificaţiilor şi, pentru a fi deplasate unele faţă de altele, ceea ce se întâmplă la înmuiere este necesară mai puţină energie sub formă de căldură. Temperatura de înmuiere a LDPE este aproape 100°C ceea ce împiedică folosirea aburului pentru sterilizarea sa la folosirea pentru ambalarea produselor alimentare.

LDPE este un material rezistent, uşor transparent care are bune proprietăţi mecanice: rezistenţă la întindere, rezistenţă la spargere, rezistenţă la lovire şi rezistenţă la rupere. Aceste proprietăţi mecanice se păstrează până la ! temperatura de -60°C. De asemenea este o barieră excelentă pentm apă şi vapori de apă dar nu la fel de bună pentru gaze.

LDPE are o rezistenţă chimică excelentă în special faţă de acizi, baze şi soluţii anorganice, dar este sensibilă la hidrocarburi, hidrocarburi halogenate, uleiuri şi grăsimi pe care le absoarbe înmuindu-se. De aceea utilizarea ei pentru ambalarea grăsimilor este mai puţin indicată, deoarece nu oferă suficientă protecţie faţă de acţiunea oxidantă a oxigenului din aer asupra grăsimilor.

O proprietate deosebită a LDPE este capacitatea sa de a se lipi de sine însăşi la căldură permiţând obţinerea unor închideri bune, rezistente, impermeabile faţă de lichide. Nu poate fi însă lipită folosind curenţi de înaltă frecvenţă.

LDPE este folosită pe larg ca material de ambalaj putând fi uşor prelucrată prin extrudare-suflare în film tubular sau prin extrudare folosind o matriţă canelată şi modelare la rece cu obţinerea unui film mai clar. Se utilizează fie sub formă de folii simple fie complexate cu folie de aluminiu sau celofan. Poate fi uşor modelată prin suflare pentru a se obţine butelii

flexibile care pot fi strânse pentru evacuarea conţinutului. De asemenea este folosită pentm confecţionarea de capace aplicabile, tuburi pliabile şi o varietate de alte tuburi şi accesorii. Suprafaţa recipientelor din LDPE trebuie tratată cu fluoruri după modelare prin suflare pentm a forma un strat polar foarte subţire care scade permeabilitatea la compuşii nepolari şi elimină necesitatea tratării suprafeţei prin descărcare în arc sau cu flacără pentm a-i îmbunătăţi proprietăţile de imprimare.

În prezent există multe clase de LDPE ale căror proprietăţi diferă mai mult sau mai puţin prin următoarele variabile:-variaţia gradului de ramificare a lanţurilor scurte ale polimerului;-variaţia gradului de ramificare a lanţurilor lungi ale polimerului;-variaţia greutăţii moleculare medii;-variaţia distribuţiei greutăţii moleculare care depinde parţial de ramificarea lanţurilor lungi ale polimerului;-prezenţa unor cantităţi mici de monomer rezidual;-prezenţa impurităţilor sau unor reziduuri de polimerizare care se pot combina cu polimerul.

2.1.4. Polietilena liniară de joasă densitate (LLDPE)

Polietilena de joasă densitate cu structură liniară (LLDPE) a fost produsă pentru prima dată în 1960. Apoi, în anii '70, încercările de a produce LDPE fie prin polimenzarea fazei gazoase la presiune scăzută, fie folosind procedee cu fază lichidă ca cele pentru obţinerea HDPE au avut de fapt ca rezultat obţinerea de LLDPE cu structură moleculară asemănătoare cu a HDPE.

LLDPE nu prezintă ramificaţii lungi ci doar numeroase ramificaţii scurte îndeosebi ca rezultat al copolimerizării etilenei cu cantităţi mici de alchene cum sunt propena, 1-butena sau 1-hexena. Asemenea ramificaţii interfera cu capacitatea polimerului de a cristaliza astfel că LLDPE are densitatea apropiată de densitatea LDPE. Liniaritatea îi asigură rezistenţă în timp ce ramificaţiile asigură tenacitate. Termenul liniar din denumire este folosit pentru a marca lipsa ramificaţiilor lungi. Abia după 1977 LLDPE a fost obţinută în cantităţi comerciale, însă, în prezent se produce într-o gamă de densităţi cuprinse între 900 kg/m3 pentru polietilena de foarte joasă densitate (very low density polyethylene = VLDPE) şi 935 kg/m3 pentru copolimeri etilenă-octenă.În comparaţie cu LDPE, avantajele LLDPE sunt distribuţia mai uniformă a masei moleculare, o rezistenţă chimică îmbunătăţită, rezistenţă mai bună la temperatură atât ridicată cât şi scăzută, luciu crescut al suprafeţei, rezistenţă crescută la crăpare în condiţii vitrege de mediu. Sub formă de film LLDPE are o rezistenţă crescută la străpungere şi la sfâşiere. Punctul de topire al LDPE cu densitatea 920 kg/m3 este de 95°C în timp ce al LLDPE cu aceeaşi densitate şi cu copolimer butenă este 118°C. Proprietăţile superioare ale LLDPE au dus la folosirea sa în tot mai multe aplicaţii şi chiar la înlocuirea LDPE sau HDPE în unele domenii.

2.1.5. Polietilena de înaltă densitate (HDPE)

Polietilena de înaltă densitate (de joasă presiune) HDPE a fost obţinută pentru prima dată în anii '50 de Karl Ziegler (Germania) prin polimenzarea etilenei la presiune scăzută (40 at) şi

temperatura mediului ambiant în prezenţă de trietilaluminiu şi tetraclorură de titan (procedeul Ziegler). Această polietilenă are masa moleculară de 20 000 - 3 000 000, densitatea de 940 - 950 kg/m3, cristalinitatea de 84% şi temperatura de înmuiere de 123°C. Giulio Natta, care a împărţit premiul Nobel cu Ziegler în 1963 a folosit acelaşi amestec drept catalizator pentru a produce polipropilenă cristalină.

Polietilena cu densitate mai mare, 960 - 970 kg/m3, cristalinitate 93 %, temperatura de înmuiere 127°C şi structură puţin ramificată este cea polimerizată la 60 at, utilizând drept catalizator oxidul de crom (metoda Philipps). Indiana Standard Oil a obţinut HDPE prin polimenzarea etilenei Ia 27-34 at şi temperaturi de 100-175°C cu catalizator oxid de molibden, iar Union Carbide a realizat un procedeu în fază gazoasă care decurge la 20 at şi 85-100°C.

Structura HDPE este mult mai liniară decât a LDPE, puţinele ramificaţii formate fiind scurte. Filmul HDPE este mai rigid şi mai tare decât LDPE. Rezistenţa la temperatură scăzută este aceeaşi, în schimb, datorită rezistenţei la temperaturi de 120°C, HDPE poate fi utilizată la confecţionarea ambalajelor care se sterilizează, ceea ce nu este posibil la LDPE, a cărei termosta-bilitate se menţine până la aproximativ 90°C. HDPE prezintă proprietăţi mecanice diferite de LDPE, astfel rezistenţa la întindere (3,37* IO7 N/m2) şi la plesnire sunt mai mari iar rezistenţa la şoc şi la rupere sunt mai mici decât ale LDPE. Prezintă importanţă şi faptul că, datorită naturii liniare a moleculelor, acestea tind să se alinieze în direcţia de curgere şi astfel rezistenţa la rupere este mult mai mică în direcţia longitudinală faţă de direcţia transversală.

Rezistenţa chmică a HDPE este superioară celei a LDPE în special faţă de uleiuri şi gaze. Filmul HDPE oferă o protecţie excelentă faţă de vaporii de apă, o permeabilitate la gaze mai scăzută în comparaţie cu LDPE dar este mult mai opac. Termosudarea este mult mai dificilă faţă de filmul LDPE astfel că pungile din HDPE sunt fie închise cu un inel de cauciuc fie cu o agrafă metalică, în special în cazul celor foarte mari.

Filmul HDPE are un aspect alb, transparent tinzând să concureze cu hârtia şi nu cu alte filme transparente astfel că de obicei are grosimea de 10-12 μm pentru a avea aproximativ acelaşi preţ pe unitatea de suprafaţă ca şi hârtia.

HDPE este modelată prin suflare în butelii pentru diferite aplicaţii în ambalarea produselor alimentare deşi este tot mai mult înlocuită de policlorura de vinii (PVC) şi de polietilen tereftalat (PET) care au proprietăţi barieră mai bune.

2.1.6. Polietilena iradiată

Polietilena iradiată se obţine prin trecerea continuă a filmului PE obişnuit printr-un accelerator de electroni care produce radiaţii β cu energie mare. Aceste radiaţii determină apariţia de legături între lanţurile polimerice, conferind filmului PE o rezistenţă excepţională la întindere şi o bună contractibilitate. Alte efecte observate sunt scăderea cristalinităţii şi o bună claritate a filmului. De asemenea, procesul reduce uşor viteza de transmisie a gazelor şi vaporilor de apă, dar măreşte capacitatea de termosudare făcând din PE un bun film termocontractibil.

2.2. Polipropilena

2.2.1. Obţinerea polipropilenei

Polipropilena (PP) este un polimer al propilenei.

Macromolecula PP este constituită din lanţuri liniare lungi, cristaline, neramificate, care îi conferă proprietăţi mecanice excelente şi o mare rezistenţă termică.

Primele încercări de a polimeriza propilena folosind procedeul cu presiune ridicată a permis obţinerea de lichide uleioase sau solide cauciucoase fără valoare comercială. In 1955 Natta (Italia) a folosit catalizatorii Ziegler care i-au permis controlul poziţiei fiecărui monomer adăugat lanţului în creştere, obţinând astfel un polimer cu structură regulată. Polimerizarea propilenei la polipropilena are loc astăzi la 100 at şi 60°C.

PP este un polimer liniar care poate avea una din următoarele trei forme:, atactică, izotactică şi sindiotactică care nu sunt decât aranjamente specifice ale atomilor de carbon între ei.Cel mai regulat polimer cristalin produs prin cataliză stereospecifică este forma izotactică a cărei denumire sugerează prezenţa grupărilor metil de aceeaşi parte a lanţului polimeric. De fapt atomii de carbon se aranjează singuri într-un lanţ elicoidal cu grupările metil spre exterior, PP izotactică nefiind niciodată perfect stereoregularâ, gradul de izotacticitate variind între 88 şi 97 %. Celelalte două forme sunt forma sindiotactică la care grupările metil alternează regulat deasupra şi dedesubtul planului orizontal şi forma atactică la care grupările metil sunt distribuite la întâmplare de o parte şi de alta a lanţului, fenomen ce se petrece când polimenzarea decurge în absenţa catalizatorilor stereospecifici.

2.2.2. Proprietăţile polipropilenei

PP atactică este un material amorf, cauciucos, cu densitatea 850 kg/m3; este moale, cleios şi solubil în mulţi solvenţi fiind folosit în adezivii topiţi la cald. Spre deosebire de acest polimer, PP izotactică este rigidă, cu un grad mare de cristalinitate şi punct de topire ridicat. In polimerii comerciali, cu cât este mai mare procentul de PP izotactică, cu atât mai mare este cristalmitatea şi astfel mai mare punctul de înmuiere, rezistenţa la întindere şi asprimea, toate celelalte caracteristici fiind egale.

PP este o substanţă incoloră şi inodoră, cu densitate 900 kg/m3 mai mică decât a PE, cu punct de topire ridicat 165-170°C şi punct de înmuiere 140-150°C. în comparaţie cu alte termoplaste are o rezistenţă mai bună la căldură, o impermeabilitate mai mare şi o contracţie mai puţin pronunţată. PP nu dă naştere fenomenului de fisurare prezent la alte poliolefme, iar ambalajele din PP pot fi sterilizate la 115-120°C mult mai uşor decât cele din HDPE.

Permeabilitatea la vapori de apă este scăzută iar permeabilitatea la gaze este K medie. în schimb PP are rezistenţă bună la grăsimi şi substanţe chimice, rezistenţă bună la frecare,

stabilitate la temperatură ridicată, un luciu şi o claritate bune ceea ce face să fie un material ideal pentru imprimare.

PP este mai susceptibilă la degradare oxidaţi vă la temperaturi ridicate cu formare de produşi cu masă moleculară mai mică necesitând astfel adaos de antioxidanţi. Un efect similar degradării oxidative se observă la iradierea PP.

2.2.3. Utilizarea polipropilenei Ia ambalare

Filmul de PP neorientată este adesea denumit film PP turnat deoarece se obţine de obicei folosind matriţe cilindrice răcite. Filmul PP este un material multilateral, fiind folosit ca folie termoformabilă, în formă, turnată pentru filme şi saci şi sub formă de filme subţiri dar puternice orientate biaxial. PP turnată şi orientată sunt suficient de diferite pentm a nu fi folosite pentru acelaşi scop; costul PP turnate este mai scăzut decât al PP orientate. PP turnată se foloseşte similar cu PE în timp ce PP orientată se utilizează similar cu celuloza regenerată. PP turnată folosită la ambalarea produselor alimentare este limitată datorită friabilităţii la temperaturi sub cele de refrigerare şi în general nu este recomandată să fie folosită pentra produse alimentare dense, ascuţite sau grele decât dacă este laminată pe un material mai puternic, rezistent la înţepare. Rezistenţa relativ ridicată la temperatură permite folosirea PP ca strat de lipire în cazul pungilor autoclavabile care ajung la 130°C.

De asemenea, PP este folosită pentra capace şi ca fire de ţesătură la confecţionarea sacilor. In acest din urmă caz, PP este tăiată în benzi foarte înguste, întinse la căldură în raport de 7:1 apoi ţesute sub formă de saci. Aceşti saci, datorită inerţiei, rezistenţei la putrezire, luminozităţii şi construcţiei esenţiale pentra a permite respiraţia sau stivuirea sunt folosiţi pentra ambalarea cerealelor şi a legumelor.

In ultimul deceniu a crescut folosirea OPP (polipropilenei orientate) pentru ambalarea produselor alimentare. Existând posibilitatea orientării în ambele direcţii se obţin materiale cu proprietăţi diferite. Filmul de polietilenă orientat biaxial BOPP are o claritate mai mare întrucât stratificarea structurilor cristaline reduce variaţiile indicelui de refracţie prin grosimea filmului ceea ce reduce cantitatea de lumină împrăştiată. OPP poate fi produsă prin suflare prin tub, procedee cu barbotare cu întindere mare sau procedee cu rame de întindere.

Filmul BOPP are o rezistenţă la întindere în fiecare direcţie aproximativ egală cu de patru ori rezistenţa la întindere a filmului PP. Deşi iniţierea întinderii este dificilă, ulterior rezistenţa la întindere este scăzută. Orientarea biaxială îmbunătăţeşte impermeabilitatea la umiditate a filmului PP şi rezistenţa la şoc la temperaturi scăzute. Filmul OPP nu este considerat a fi un film impermeabil la gaze, dar această deficienţă poate fi depăşită prin acoperirea cu copolimer PVdC. Filmul OPP are adesea o rigiditate care se simte la pipăit şi tinde să facă cute care pot fi auzite cum se formează.Dacă este necesară termosudarca PP este de obicei acoperită cu un polimer cu temperatură de topire scăzută pentra a se evita contracţia filmului atunci când este încălzit. Pentra filmul OPP se folosesc acoperiri fuzibile ca PE, copolimer PVdC şi copolimeri acrilici. PE este mai ieftină dar copolimerul PVdC îi conferă rezistenţă la vapori de apă şi permeabilitate la oxigen mult mai bune în timp ce polimerii acrilici nu aduc nimic nou în privinţa proprietăţilor barieră.

Prelucrarea PP este asemănătoare prelucrării PE. Se foloseşte fără plastifiant, putându-i-se adăuga aceiaşi stabilizatori şi coloranţi ca şi pentra alte termoplaste. Pentru prelucrare se foloseşte sub formă de granule, pudră sau folie. PP poate fi extrudată sau injectată, cu sau fără suflare, permiţând obţinerea de ambalaje variate: tuburi flexibile, recipiente cu pereţi subţiri (cutii, pahare etc.) accesorii de închidere etc. Filmele de PP fiind rezistente se folosesc singure sau sub formă de materiale complexe. La o primă vedere, obiectele din PP au un aspect foarte asemănător celor din PE dar suprafaţa este mai strălucitoare.

Temperatura de vitrificare a PP este cuprinsă între 10 şi -20°C ceea ce face ca polimerul să devină fragil la temperaturi sub 0°C astfel că PP necesită, în cazul folosirii la aceste temperaturi, adaos de cauciuc sintetic sau folosirea unui copolimer etilenă-propilenă. Copolimerizarea cu 4-15 % etilena îmbunătăţeşte rezistenţa mecanică a polimerului rezultat faţă de PP şi scade uşor atât temperatura de topire cât şi pe cea de vitrificare. Asemenea . copolimeri sunt adesea preferaţi în locul PP pentra modelarea prin injectare şi pentru confecţionarea de butelii prin suflare. De asemenea, copolimerii propilenei cu etilena sunt utilizaţi şi pentra ambalare în folii contractibile când un punct de topire mai scăzut este avantajos.

Toxicologie. PP este un polimer insolubil şi inactiv la temperatură obişnuită, faţă de majoritatea produselor alimentare, inclusiv a materiilor grase. Nu conţine, sub nici o formă plastifianţi, iar adjuvanţii folosiţi sunt antioxidanţii, similari cu cei folosiţi pentra alte poliolefine. Ca atare, acest polimer nu are restricţii pentra a fi utilizat la confecţionarea de ambalaje pentra produsele alimentare.

2.3. Polibutena

Butena, uneori denumită butilenă este următoarea în grupul olefinclor după propilenă. În 1954 a fost pentra prima dată polimerizată de Natta.

Sub formă de film este tare, cu o bună rezistenţă la rupere, la întindere, la înţepare şi la şoc. Din punct de vedere al proprietăţilor mecanice este superioară LDPE cu care se aseamănă la densitate (920 kg/m3). Punctul de topire al polibutenei este similar HDPE (125°C). întrucât îşi păstrează proprietăţile mecanice la temperaturi ridicate poate fi folosită cu succes pentru ambalarea aseptică a produselor alimentare. Devine fragilă la aproximativ -35°C. Cu toate că, în ansamblu, se spune că proprietăţile chimice ale polibutenei sunt asemănătoare cu cele ale LDPE, PB este mai rezistentă la factorii de stres din mediu. Este o bună barieră la vapori de apă, dar nu la fel de bună barieră faţă de gaze. Poate fi termosudată, datorită rezistenţei la temperaturi mai ridicate, rezultând închideri etanşe şi puternice.

Se utilizează sub formă de folie pentru confecţionarea de saci mari destinaţi ambalării în vrac sau de pungi pentru ambalarea laptelui în SUA. Mai recent a început a fi folosită pentm confecţionarea de sisteme de închidere cu deschidere uşoară.

2.4. Polimetilpentena

Polimetilpentena a fost introdusă pentm prima dată în 1965 de ICI-SUA, fiind obţinută prin polimcrizarea 4-metil 1-pentenei.

Dacă 4-metil 1-pentena este copolimerizată cu alţi monomeri folosind catalizatori Ziegler-Natta se obţine un polimer izotactic.

Polimetilpentena este foarte transparentă, are cea mai scăzută densitate dintre toate materialele plastice folosite (830 kg/m3). Temperatura de vitrificare este 50-60°C şi, deşi punctul de topire este 245°C este încă stabilă la 200°C. Rezistenţa chimică este bună dar permeabilitatea la vapori de apă şi gaze este ridicată.Până în prezent nu este utilizată ca atare dar, datorită bunei rezistenţe la temperaturi ridicate se foloseşte ca material de acoperire a cartonului pentru confecţionarea de tăvi rezistente la căldură pentru produsele alimentare gata preparate care se încălzesc în ambalaj (ready-to-heat şi ready-to-eat). Cu siguranţă că, datorită bunei rezistenţe la căldură şi clarităţii sale va fi utilizată şi în alte aplicaţii pentru ambalarea produselor alimentare.

2.5. Policlorura de vinil

2.5.1. Obţinerea policlorurii de vinil

Policlorura de vinil (Polyvinyl chloride - PVC) se obţine prin polimerizarea monomerului gazos clorură de vinil (vinyl chloride monomer - VCM) fiind un amestec de macromolecule cu număr n variabil.

Polimerizarea VCM se poate realiza cap la cap, cap la coadă sau în mod dezordonat, PVC rezultată din primele două modalităţi fiind cristalină, în timp ce prin ultima metodă se obţine în stare amorfă. în general PVC se obţine în forma atactică, deci este cu preponderenţă un polimer amorf.

Industrial, polimerizarea clorurii de vinil se poate realiza prin unul din cele patru procedee clasice: în masă, în soluţie, în emulsie şi în suspensie, reacţia având loc în prezenţă de catalizatori cum sunt peroxizi organici, persulfaţi, ozon sau apă oxigenată. Temperatura, presiunea şi natura catalizatorului influenţează alura reacţiei şi, prin urmare, lungimea lanţurilor macromole-culare liniare şi prezenţa şi conformaţia lanţurilor laterale.

Procedeele în soluţie şi în suspensie conduc la un produs practic pur, procedeul în masă, care este o trecere directă de la faza lichidă (monomer) la faza solidă (polimer) conduce la un produs deosebit de pur, în fine procedeul în emulsie permite obţinerea unui polimer prin evaporarea emulsiei care conţine, ca o consecinţă, cantităţi mici de agenţi de emulsionare. In cazul folosirii în domeniul alimentar se preferă alegerea de agenţi de emulsionare cu toxicitate redusă ca alchilsulfaţii şi anumiţi alchil-aril-sulfonaţi.

2.5.2. Proprietăţile policlorurii de vinil

Polimerii industriali obişnuiţi au masa moleculară de 50 000 - 90 000. Ei se prezintă sub formă de pulberi albe cu densitate aparentă mică (400 kg/nv). Polimerii cu masă moleculară mică au vâscozitate mică şi proprietăţi mecanice mediocre în timp ce polimerii cu masă moleculară mare au o vâscozitate ridicată şi proprietăţi mecanice bune.PVC este insolubilă, inertă şi netoxică dacă este pură, ca impuritate fiind vorba îndeosebi de monomerul din care se obţine. Astfel, în 1974 s-a constatat apariţia unei forme fatale de cancer de ficat printre operatorii instalaţiilor de obţinere a PVC din Marea Britanic şi SUA

datorată conţinutului de VCM din polimer şi posibilităţii de migrare a acestuia în produsele alimentare cu care polimerul vine în contact. Publicitatea făcută acestui fenomen, preocupările FDA şi ale altor organisme internaţionale de reducere şi control a conţinutului de VCM în PVC au făcut ca acesta să fie actual extrem de scăzut, polimerul prezentând astfel securitate în vederea folosirii pentru ambalarea produselor alimentare.

PVC cu masă moleculară mare este insolubilă în apă şi în marea majoritate a solvenţilor organici. Doar câteva cetone ciclice (ciclopentanonă, ciclohexanonă, metilciclohexanonă) ca şi tetrahidrofuranul şi metiltetrahidrofuranul pot să o dizolve. În stare pură este dură, foarte rezistentă la acţiunea acizilor concentraţi, a bazelor caustice şi a uleiurilor şi grăsimilor.

Sub acţiunea căldurii şi luminii PVC îşi reduce stabilitatea prin pierderea de molecule de acid clorhidric transformându-se în macromolecule nesaturate care, la rândul lor, pierd dublele legături în prezenţa oxigenului pe care îl absorb. Dar există numeroase substanţe care au o acţiune stabilizatoare asupra macromoleculei vinilice şi anume: săruri de plumb, cadmiu, bariu, calciu sau zinc, împreună cu epoxizi şi fosfaţi organici. Astfel unele protejează faţă de efectele luminii şi radiaţiilor ultraviolete, altele împiedică descompunerea la căldură în timp ce alţi stabilizatori protejează atât împotriva acţiunii luminii cât şi a căldurii. Dozele în care se utilizează sunt, de obicei, de 0,25-5 % din greutatea răşinii.

Din punct de vedere toxicologic însă, pentru ambalarea produselor alimentare nu trebuie să se folosească stabilizatori pe bază de plumb, bariu şi cadmiu, substanţele recomandate fiind derivaţi de calciu, magneziu şi sodiu şi anumiţi compuşi organici ca derivaţi epoxidici. 2-fenilindol, difeniltiouree, esterii graşi ai acidului β-aminocrotonic.

PVC poate fi plastifiată sau nu. Plastifierea se efectuează pentru a se uşura prelucrarea, plastifianţii adăugaţi conferindu-i PVC şi o supleţe (flexibilitate) permanentă. PVC plastifiată se obţine prin adaosul, la temperatură normală, de agenţi plastifianţi ca tricrezolfosfat sau ftalaţi de butii sau de octil care se prezintă sub formă de lichide mai mult sau mai puţin vâscoase. Ca plastifianţi au mai fost propuşi esteri ai acizilor anorganici (fosfaţi), esteri ai acizilor organici (ftalaţi. adipaţi, sebacaţi, ricinoleaţi etc.) polimeri (poliesteri) şi copolimer butadienă — acrilonitril. In marea lor majoritate, ftalaţii, sebacaţii, adipaţii, olcaţii, ncinolcaţii, cifraţii şi stearaţii organici sunt substanţe plastifiante care pot fi adăugate PVC atunci când exigenţa legată de nocivitate este ridicată. De asemenea, ca plastifianţi pot fi utilizaţi şi alţi polimeri şi copolimeri care nu sunt toxici. Toxici sunt tricrezolfosfaţii şi compuşii difenil cloruraţi a căror utilizare este interzisă la obţinerea PVC ca material de ambalaj pentru produse alimentare. Procentul de plastifiant adăugat este foarte important căci determină caracteristicile mecanice ale produselor finite. Cu cât este mai mare cu atât PVC are o supleţe mai mare întrucât plastifiantul permite moleculelor mari să alunece unele faţă de altele. Această supleţe este însă în detrimentul altor proprietăţi ca rezistenţa mecanică, permeabilitatea etc. Mai mult, produsul final dorit depinde de folosirea sau nu a plastifiantului. De exemplu conductele pentru transportul lichidelor alimentare sunt confecţionate din PVC neplastifiată, în timp ce recipientele flexibile pentru detergenţi sunt confecţionate din PVC plastifiată în proporţie de 30 %.

De asemenea, în masa polimerului PVC se pot adăuga materiale inerte, coloranţi etc, care modifică şi ei unele proprietăţi. De exemplu negrul de fum protejează faţă de radiaţiile UV

ca în cazul PE iar silicea pulverizată, pudra de ardezie, fibra de sticlă măresc rezistenţa la frecare.

2.5.3. Utilizarea policlorurii de vinii la ambalare

Confecţionarea ambalajelor din PVC este ceva mai dificilă decât în cazul PE. PVC se prezintă sub formă de granule (plastifiată sau nu), de plastisol (emulsie de răşină în plastifiant) sau de folii rigide şi flexibile.

PVC fără plastifianţi poate fi prelucrată simplu, în amestecătoare cilindrice, prin acţiunea căldurii şi presiunii. Se obţine sub formă de folii şi plăci din care, prin matriţare se confecţionează tuburi şi bare. PVC neplastificată este un material foarte dur, cu tentă naturală chihlimbarie care poate fi supus aceloraşi tratamente ca metalele uşoare: tăiere, strunjire, găurire, pliere, modelare şi ambutisare, ultimele trei tratamente efectuându-se la căldură.

In cazul PVC cu plastifianţi, după amestecarea răşinii cu plastifianţi la cald (gelificare), amestecul este supus extrudării pentru tuburi şi ţevi, calandrării pentru a obţine folii subţiri sau injectării pentru diferite obiecte obţinute prin mulare-matriţare. Temperatura de injectare variază între 120-180°C în funcţie de cantitatea de plastifiant încorporată, presiunea fiind de 1000-2000 kg/cm2. Trebuie evitată prezenţa fierului care este factor de depolimerizare.

PVC poate fi combinată cu diferite alte materiale pentru a se obţine materiale complexe cu proprietăţi fizice variate, aceasta fiind reflectată în varietatea utilizărilor sale, de la jgheaburi exterioare şi conducte pentm apă la mănuşi chirurgicale foarte subţiri. După PE este al doilea polimer sintetic utilizat.PVC permite obţinerea de ambalaje de la cele mai rigide la cele mai flexibile în funcţie de adaosul de plastifianţi. Astfel, în industria ambalajelor se foloseşte sub formă de:-folii de ambalaj, plastifiate sau nu, pungi, plăci, cutii subţiri ambutisate sau confecţionate sub depresiune, tuburi pentru comprimate şi pudre farmaceutice;-flacoane şi damigene îndeosebi pentru industria chimică şi farmaceutică;-cuve din PVC rigidă pentru lichide corozive (acizi etc);-ţevi, tuburi flexibile sau rigide (se ştie că pentru ţevile suple şi articulaţiile plastice PVC plastifiată a înlocuit de mult timp cauciucul);-material de acoperire interioară pentru ambalaje, recipiente, cuve, containere etc;-paste, emulsii (pe hârtie, carton, materiale textile);-lacuri şi vopsele (pe metale) în industria alimentară şi industria chimică.

Astfel, din polimerul de bază se poate obţine o gamă largă de filme cu proprietăţi variate, principalele variabile fiind reprezentate de conţinutul de plastifiant adăugat şi de orientarea macromoleculelor. Conţinutul de plastifiant permite obţinerea de filme variind de la rigide, tari la extensibile, flexibile. Gradul orientării poate varia, la rândul său, de la monoaxial la biaxial.

Se pot obţine filme extrem de lucioase şi clare cu rezistenţă la întindere şi rigiditate mari. Densitatea PVC este ridicată: circa 1 400 kg/m3 iar permeabilitatea la vapori de apă este mai mare, respectiv permeabilitatea la gaze mai mică decât în cazul poliolefinelor. PVC

neplastifiată are o rezistenţă excelentă faţă de uleiuri şi grăsimi fiind rezistentă şi faţă de acizi şi baze.

Proprietăţile PVC plastifiată depind de tipul şi de cantitatea de plastifiant folosit astfel că este dificil să se specifice exact valorile proprietăţilor fizice ale PVC din cauza gamei largi de plasticizare. Plastifianţii folosiţi cu PVC, reprezentând circa 80 % din totalul plastifianţilor utilizaţi sunt lichide organice cu volatilitate redusă care facilitează mişcarea internă a lanţurilor macromoleculare. Se folosesc combinaţii de diferiţi produşi, cel mai des întâlnit fiind acidul ftalic. Cantitatea poate să varieze până la 50 % din greutatea totală a materialului final. Deoarece plastifianţii nu sunt legaţi chimic de macromoleculele de PVC ei tind să migreze spre suprafaţă unde sunt pierduţi prin frecare, dizolvare sau evaporare lentă lăsând în urmă un material mai rigid şi mai fragil. Plasticizarea internă se realizează prin copolimerizare cu PVdC, cu monomeri ca acetatul de vinii, etilena sau acrilatul de metil.

Folosind un stabilizator şi un plastifiant adecvat se pot obţine filme cu un luciu şi o transparenţă excelente. Atât filmele plastifiate cât şi cele neplastifiate pot fi lipite folosind tehnici de sudare prin curenţi de înaltă frecvenţă. PVC este inert din punct de vedere chimic şi se autostinge atunci când este expus la flacără.

Filmul subţire de PVC plastifiată este folosit pe larg în supermarket-uri pentru învelirca tăvilor cu carne proaspătă sau cu produse din carne. Permeabilitatea relativ mare la vapori de apă a PVC previne condensarea acestora pe faţa interioară a filmului.

PVC neplastifiată sub formă de folie rigidă este termoformată pentru a se obţine o gamă variată de ambalaje, de la cutii pentru ciocolată la tăvi pentru biscuiţi. Buteliile din PVC neplastifiată sunt mai clare, mai rezistente la uleiuri şi au proprietăţi barieră mai bune decât buteliile din PE. Cu toate acestea ele sunt înmuiate de anumiţi solvenţi, în special cetone şi hidrocarburi clorurate. Buteliile sunt folosite pentru ambalarea multor produse incluzând sucurile de fructe şi uleiul comestibil.

2.6. Policlorura de viniliden

2.6.1. Obţinerea policlorurii de viniliden

Policlorura de viniliden (Polyvinylidene chloride = PVdC) se obţine prin polimerizarea monomeralui gazos clorură de vinii (vinyl chloride monomer = VCM) fiind un amestec de macromolecule cu număr variabil de molecule:

Monomerul se obţine prin acţiunea clorului în exces asupra clorurii de vinil cu obţinerea unui produs intermediar, tricloro-l-l-2-etan (CC12H - CH2Cl), care pierde apoi o moleculă de acid clorhidric în prezenţă de catalizatori de cupai sau fier depuşi pe piatră ponce sau gel de silice. Puritatea monomerului este un factor esenţial al obţinerii PVdC stabilă şi cu proprietăţi mecanice bune.

2.6.2. Proprietăţile şi utilizarea policlorurii de viniliden

Ca pentru toţi polimerii, greutatea moleculară şi repartiţia acesteia, respectiv gradul de polimerizare sunt factori importanţi de care depind proprietăţile polimerului. în structura

lanţului există zone cristaline sau amorfe, zone care determină calitatea produsului finit. In timp, polimerul tinde să cristalizeze devenind dur şi puţin solubil, în timp ce forma amorfă este mai maleabilă şi mai puţin rezistentă.

Policlorura de viniliden pură permite obţinerea unui film destul de ţeapăn care nu este prea potrivit pentru ambalare. Cu toate acestea, prin copolimerizare cu 5-50 % (de obicei 20 %) clorură de vinii rezultă un film moale, rezistent şi relativ impermeabil. Aceşti copohmeri au fost comercializaţi încă din 1940 de către compania Dow sub numele de Saran®. Deşi filmele sunt de fapt copolimeri ai PVC şi ai PVdC se obişnuieşte să fie denumite copolimeri PVdC. Proprietăţile specifice ale PVdC variază şi cu proprietăţile şi proporţiile copolimerilor prezenţi.

PVdC are punctul de înmuiere cuprins între 70 şi 150°C în funcţie de greutatea moleculară şi punctul de topire ridicat, fiind instabilă la punctul de topire.

PVdC sub formă de folie sau peliculă posedă o bună rezistenţă mecanică, este netoxică, insolubilă în solvenţi organici obişnuiţi, are o rezistenţă chimică bună fiind rezistentă la acizi, baze (cu excepţia amoniacului), alcooli, grăsimi şi uleiuri iar permeabilitatea la apă, gaze şi vapori (mai ales vapori de apă) este foarte coborâtă. De asemenea este rezistentă la temperatură, putând fi utilizată pentru umplere cu produs fierbinte şi la pasteurizare, fiind astfel un component de bază al recipientelor barieră multistratificate.

Se prezintă fie sub formă de granule, fie sub formă de folie, iar soluţia în solvenţi organici sau suspensia apoasă permite acoperirea suprafeţelor suport cu pelicule subţiri ca: hârtie, carton, aluminiu, hidrat de celuloză regenerată

PVdC poate fi plastifiată sau amestecată cu stabilizatori dar, din nefericire stabilizatorii uzuali sunt odoranţi şi coloranţi. Este un component important al multor laminate şi cea mai bună acoperire pentru celuloza regenerată. Copolimerii PVdC pot fi lipiţi de ei înşişi şi de alte materiale.

PVdC poate fi copolimerizată cu PVC sau cu derivaţi acrilici (acrilonitril, acrilaţi). . Copolimerul este folosit adesea ca material contractibil întrucât orientarea îi îmbunătăţeşte rezistenţa la întindere, flexibilitatea, claritatea, transparenţa şi rezistenţa la lovire. De asemenea, permeabilitatea la gaze şi la umiditate este mai redusă, iniţierea apariţiei de picături de apă din produs fiind dificilă. Filmul contractibil poate fi termosudat folosind un procedeu de sudare instantanee cu bare de încălzire acoperite cu teflon. Se folosesc şi copolimeri PVdC - PVC la care predomină PVC (85%), aceste răşini fiind mai solubile şi mai tcrmoplastice decât PVC pură (Geon 202). De asemenea, există şi polimeri obţinuţi prin copolimerizarea clorurii de viniliden cu derivaţi acrilici.

PVdC se foloseşte sub formă de folii şi pelicule pentru confecţionarea de ambalaje termosudabile (pungi etc.) destinate anumitor produse alimentare (păsări, brânzeturi, produse sărate etc). De exemplu, în unele ţări acest tip de folii sunt folosite pentru ambalarea păsărilor în pungi care se introduc în apă fierbinte pentru ca folia să adere prin contracţie pe produs.Sub formă de emulsie se foloseşte pentru înnobilarea hârtiei, celofanului, polipropilenei, aluminiului pentru ca prin stratul depus să le confere impermeabilitate la oxigen şi arome, un grad scăzut de permeabilitate la vapori de apă şi o bună termosudabilitate.

2.7. Polistirenul

2.7.1. Obţinerea polistirenuluiDin reacţia dintre etilena şi benzen în prezenţă de catalizator clorură de aluminiu rezultă etilbenzen care, dacă este dehidrogenat la temperatură ridicată permite obţinerea stirenului.Polimerizarea stirenului decurge foarte uşor, fiind accelerată de căldură, lumină şi catalizatori (peroxizi). Mai întâi se îndepărtează inhibitorii de polimerizare (fenoli: butilcatechol, hidrochinonă) folosiţi pentru conservare prin spălare cu o soluţie de sodă caustică 10%, urmată de o spălare cu apă pentru îndepărtarea excesului de alcalii, de o uscare pe calcar sau gel de silice şi de purificare completă prin distilare sub vid.

Industrial, polimerizarea stirenului se poate realiza prin următoarele procedee:

- polimerizare în masă, constând dintr-o prepolimerizare la 80°C într-un recipient din aluminiu, urmată de polimerizarea propriu-zisă într-un turn din oţel la 100-180°C;-polimerizare în emulsie, procedeu în care emulsia de 30% stiren în apă se agită în prezenţă de agenţi de emulsionare (oleat de amoniu) şi catalizator (apă oxigenată sau persulfat de potasiu) la 70-105°C, obţinându-se polistircn cu masă moleculară ridicată, până la 800 000;- polimerizare în suspensie realizată în autoclave din oţel vitrifiat în care se dispersează monomerul în apă printr-o agitare violentă în prezenţă de peroxid şi de stabilizator (fosfat de calciu) pentru a preveni coalescenţa. Picăturile de stiren se transformă în perle de polistiren care sunt apoi spălate cu apă clorinată pentru a îndepărta fosfatul de calciu.

2.7.2. Proprietăţile polistirenului

Polistirenul (PS) este un material termoplastic cu aspect rigid, fiind uşor de identificat datorită sunetului clar, aproape metalic, pe care îl scoate la căderea pe o suprafaţă dură.

Ca şi pentru celelalte tcrmoplaste este important controlul numărului de molecule, adică a lungimii lanţului, deci a greutăţii moleculare. Convenabil este să se obţină polimeri cât mai asemănători şi cu greutate moleculară ridicată. De asemenea rezistenţa la şoc şi la căldură variază direct proporţional cu creşterea numărului n.

Proprietăţile PS folosit ca material de ambalaj sunt:-material complet amorf deoarece inelele benzenice împiedică apropiere lanţurilor;-sticlă organică foarte transparentă, indicele de refracţie la 20°C de 1,592 conferindu-i o strălucire deosebită;-cel mai uşor material plastic rigid, densitatea fund 1 050 kg/m";-se poate colora foarte uşor, printr-o simplă amestecare la rece a răşinii cu colorantul, putând fi prezentat astfel într-o gamă mare de nuanţe în stare transparentă sau opacă;-poate fi prelucrat uşor prin injecţie şi matriţare. Pudra prelucrată prin injectare are greutăţi moleculare de 70 000 -190 000. La ieşirea din maşina de modelare obiectele din PS prezintă tensiuni interne mari asemănător obiectelor din sticlă care determină menţinerea acestora timp de 1-3 ore la 70-80°C, menţinere urmată de răcire progresivă.-PS are o inerţie chimică şi o rezistenţă remarcabilă faţă de produsele alimentare lichide şi păstoase (uleiuri şi grăsimi animale sau vegetale, sucuri de fructe, băuturi alcoolice, soluţii

de acizi sau baze). In schimb este incompatibil cu multe hidrocarburi şi esenţe vegetale în care se umflă sau se dizolvă.-PS cu masa moleculară mai mare de 200 000 prezintă rezistenţă la şoc şi Ia căldură, în schimb este dur la injectare şi casant Ia matriţare;-proprietăţi barieră bune faţă de gaze şi slabe faţă de vapori de apă;-deşi la cald are un miros caracteristic neplăcut, acesta dispare repede, iar dacă ambalarea şi depozitarea se fac corect, mirosul nu este transmis produsului ambalat;-rezistenţa la căldură este limitată (70-80°C), PS de bună calitate rezistând şi la 100°C; fragilitatea PS este mai redusă decât a sticlei;-se prezintă sub formă de granule sau de folii cu grosime de 0,08-0,1 mm care se ambutisează sau se termoformează uşor;-este transformat uşor, chiar dacă prelucrarea sa este mai delicată pe măsură ce greutatea moleculară este mai ridicată. Stabilitatea sa dimensională este excelentă.-PS este un polimer netoxic, insolubil şi inactiv faţă de produsele alimentare. Trebuie remarcată însă miscibilitatea dintre polimer şi monomerul său, deci prezenţa inevitabilă a unei cantităţi foarte mici de monomer (0,1-0,2 %). Aceste cantităţi foarte mici de stiren sunt dificil de extras şi nu prezintă nici un caracter de toxicitate. Cu toate acestea, ele pot modifica proprietăţile organoleptice ale unor produse alimentare, în special ale celor cu conţinut de grăsimi.

Pentru a diminua unele inconveniente cum sunt fragilitatea, punctul de înmuiere scăzut, rezistenţa scăzută la hidrocarburi, s-au obţinut mărci de PS cu proprietăţi specifice:PS rezistent la şoc, cu rezistenţă mecanică sporită la grosimi reduse, folosit la ambalarea produselor alimentare în recipiente formate sub vid; PS rezistent la căldură, obţinut prin modificarea procesului de polimerizare sau prin copolimerizare sau aliere;PS orientat sub formă de folii, cu rezistenţă mărită la tracţiune şi o mai bună stabilitate dimensională;PS cristal, transparent, sub formă de folii, care poate fi termoformat fără distrugerea orientării;PS expandat, folosit atât pentru ambalajele de transport cât şi pentru cele de desfacere. Caracteristicile acestui material decurg din structura sa celulară obţinută prin acţiunea vaporilor de apă şi din proprietăţile PS care formează scheletul său. Densitatea sa foarte scăzută are un rol important asupra rezistenţei la compresiune, la încovoiere, la tracţiune, la permeabilitatea vaporilor de apă şi asupra coeficientului de conductibilitate termică. Cele mai importante proprietăţi ale PS expandat sunt o excelentă izolare termică datorită aerului imobilizat în interiorul celulelor sale, o bună rezistenţă la umiditate şi capacitatea de amortizare a şocurilor. în cele mai multe cazuri este compatibil cu produsele alimentare, totuşi este necesar ca înainte de utilizare să se facă toate probele organoleptice.Posibilitatea de copolimerizare a stirenului cu butadiena sau cu acrilonitrilul a permis obţinerea de polimeri noi cu proprietăţi fizice şi mecanice adesea mult îmbunătăţite în raport cu cele ale polistirenului. în afară de butadiena şi acrilonitril se mai folosesc a-metilstiren, fumarăţi, malaţi precum şi agenţi de emulsionare şi dispersie (sulfaţi de alchil, alcool polivinilic, fosfat tricalcic). Copolimeni rezultaţi sunt lipsiţi de toxicitate şi se pot utiliza'ca materiale pentru confecţionarea ambalajelor destinate produselor alimentare.

2.7.3. Utilizarea polistirenului ca material de ambalaj

PS se foloseşte la confecţionarea ambalajelor pentru uleiuri vegetale, grăsimi animale, sucuri de fructe, băuturi alcoolice, soluţii acide şi alcaline. Astfel din PS se confecţionează prin termoformare recipiente cu gură largă pentru produse alimentare stabile la depozitare sau prin suflare-matriţare recipiente multistrat.

PS rezistent la şoc este utilizat în industria jucăriilor, la fabricarea pieselor interioare ale dulapurilor frigorifice şi a accesoriilor acestora şi în industria ambalajelor. In acest ultim domeniu se foloseşte sub formă de folie din care se confecţionează sub vid recipiente foarte uşoare cu pereţi opaci cu grosimi de 0,1-0,2 mm pentru ambalarea brânzei proaspete, iaurtului, cremelor, dulce-ţurilor, îngheţatei etc.

PS expandat a fost utilizat la început pentru izolare termică prin confecţionarea unor perne de protecţie în interiorul ambalajelor pentru produse sensibile. Apoi folosirea sa a fost extinsă la obţinerea ambalajelor de transport pentru diferite produse: aparate foto, maşini de scris, echipamente electronice, aparatură de laborator, băuturi scumpe, produse agroalimentare (struguri, piersici, roşii), peşte, jucării etc. PS expandat sub formă de folii cu grosimea de 0,13-6,4 mm şi densitatea 32-160 kg/m'' este folosit pentru ambalaje de unică folosinţă: tăvi pentru carne şi produse din carne, cofraje pentru ouă, ambalaje pentru produse gata preparate ("take-away" şi "carry-out").

2.8. Poliacetatul de vinil

Acetatul de vinii se obţine industrial prin reacţia dintre acctilenă şi acidul acetic glacial catalizată de săairi de mercur:

CH ≡ CH + CH3COOH → CH2 = CH - O - CO – CH3 (7.8)Pentru a putea fi polimerizat acetatul de vinil trebuie să fie pur. Polimerizarea se realizează în masă sau în soluţie, fiind catalizată de peroxid de benzoil sau de acetil, sau în emulsie în prezenţă de persulfat de potasiu sau apă oxigenată.

Poliacetatul de vinil (PVA) este un material termoplastic amorf, transparent şi incolor. Se deosebeşte de PVC prin solubilitatea într-un mare număr de solvenţi (alcool metilic, alcool etilic, alcool benzilic, benzen, toluen, acetonă, acetat de etil, acetat de butil, lactat de etil, lactat de butil etc). Se poate plastifia ca şi PVC dar, având în vedere plasticitatea proprie, plastifianţii se adaugă în cantitate redusă.

PVA este sensibil la apă datorită caracterului hidrofil al grupărilor acetil, sensibilitate cu atât mai mare cu cât gradul de polimerizare este mai mic.

PVA se foloseşte sub formă de lacuri pentru suporturi ca: hârtie, carton, recipiente metalice şi sub formă de emulsie apoasă pentru înlocuirea latexului de cauciuc, mai ales la formarea inelului de cauciuc al capacelor cutiilor metalice de conserve.

Prin copolimerizarea acetatului de vinil cu clorura de vinii rezultă policloro-acetatul de vinil, care are proprietăţi intermediare între cei doi polimeri; proprietăţi care depind de proporţia dintre cei doi monomeri (proporţia mai des utilizată este de 85% clorură de vinil

şi 15% acetat de vinil). Acest copolimer se foloseşte tot sub formă de film şi de lacuri pentru diferite ambalaje.

Din punct de vedere toxicologic, cele prezentate la PVC sunt valabile pentru toţi derivaţii vinilici utilizaţi la confecţionarea ambalajelor pentru produsele alimentare şi anume, condiţia ca agenţii de plastifiere, stabilizare şi emulsionare să nu fie substanţe toxice.

2.9. Alcoolul polivinilic

Alcoolul polivinilic (polyvinyl alcohol = PVOH) nu se poate obţine prin polimerizarea alcoolului vinilic deoarece acest monomer este instabil, izomerizându-se imediat în acetaldehidă, forma sa tautomeră. Calea de obţinere a PVOH este saponificarea în prezenţă de săruri de potasiu a poliviniliacetatului (PVA) în soluţie alcoolică. PVA nu are aplicaţii ca material de ambalaj deşi filmele plastice obţinute sunt la fel de strălucitoare ca cele obţinute din PS.

In general PVOH este considerat a fi un material atactic chiar dacă, în anumite condiţii, poate cristaliza. Este o pudră de culoare albă cu temperatura de topire 185-215°C în funcţie de condiţiile de polimenzare, solubilă în apă şi insolubilă în solvenţi organici obişnuiţi. Grăsimile animale şi vegetale, hidrocarburile aromatice (benzen, toluen, xilen), esterii (acetat de etil, acetat de amil), eterul, acetona, hidrocarburile clorurate nu exercită nici o acţiune asupra PVOH neplastifiat. PVOH se poate plastifia cu compuşi solubili în apă şi cu punct de fierbere ridicat (polialcooli: glicol, glicerina, poliglicerine, pentantriol, hexantriol). PVOH pur sau plastifiat cu glicerina nu este toxic.

Filmul PVOH este inodor, insipid, insolubil în uleiuri şi grăsimi şi impermeabil la oxigen; ud are rezistenţă mică, dar uscat are rezistenţă mare. Poate fi imprimat dacă este necesar.

Datorită solubilităţii sale în apă, acest material nu se foloseşte la ambalarea produselor cu umiditatea mai mare de 5%, prezenţa apei sau a produselor apoase fiind contraindicată.

PVOH se utilizează sub formă de film pentru formarea stratului protector al ambalajelor de hârtie sau carton pentru materii grase sau de folie pentru ambalarea produselor chimice şi coloranţilor care trebuie dozate controlat în apă fără o manipulare ulterioară.

Utilizarea PVOH pe suport de hârtie pentru ambalarea produselor alimentare este permisă în următoarele condiţii:- indicele de saponificare să fie 10 - 50 mg KOH/g;- cenuşa - maximum 1%;- metale grele (plumb, mercur, cadmiu, bismut) şi arsen lipsă;- grupări vinilice în extractul de ulei lipsă;- conţinutul în plastifiant (glicerina) maximum 10%.

2.10. Politetrafluoretilena

Stabilitatea termică ridicată a legăturii C-F a suscitat interesul faţă de polimerii care conţin fluor. Din punct de vedere chimic aceşti polimeri sunt diferiţi de polimerii vinilici deoarece monomerii lor sunt singurii care nu au nevoie de prezenţa vreunui atom de hidrogen legat de carbonul vinilic pentru ca polimerizarca să aibă loc.

Politetrafluoretilena (PTFE) a fost descoperită întâmplător de către Plunkett, în 1938, într-un cilindru aproape gol de tctrafluoretilenă gazoasă, sub forma unei pulberi albe care a fost identificată ca fiind un polimer. In prezent reprezintă circa 80 % din producţia de polimeri fluoruraţi, fiind cunoscută sub denumirea comercială TEFLON.

Tetrafluoretilena {TFE) se obţine prin piroliza CHCIF2 rezultată din reacţia acidului fluorhidric cu cloroformul. TFE este polimerizat sub presiune, în prezenţa oxigenului sau peroxizilor. PTFE este un polimer liniar, cu o stabilitate termică ridicată datorită legăturilor C-C şi C-F puternice, chiar la încălzire deasupra punctului de topire cristalină de 327°C. Este insolubil în solvenţi organici, inert chimic, lipsit de aderenţă şi cu un coeficient de frecare scăzut. Rezistă în acizi şi în soluţii concentrate de hidroxid de sodiu (la temperatura de fierbere a acestora), fără a pierde din greutate sau a-şi schimba proprietăţile, iar în domeniul temperaturilor scăzute îşi păstrează proprietăţile pânăla-Î00°C.

Sub formă de folie foarte subţire PTFE este transparent şi, asemenea PE, nu se înmoaie în apă. Datorită purităţii, inerţiei chimice şi insolubilităţii, PTFE este considerat un polimer netoxic. Până la 250°C nu suferă practic nici o transformare, însă de la această temperatură în sus, ca urmare a descompunerii totale sau parţiale, PTFE poate deveni un produs toxic.

In afara utilizării în electronică şi ca material de acoperire a unor obiecte de uz casnic (tigăi, grătare, etc), PTFE este folosită la maşinile de ambalare ca suprafaţă de separare între filmele termoplastice şi fălcile aparatului de etanşare la cald, în cazul maşinilor de formare-umplere-închidere continue folosindu-se adesea o bandă de PTFE întărită cu fibre de sticlă. Alte aplicaţii constau în benzi transportoare antiaderente pentru produsele alimentare, material de acoperire în construcţia pompelor folosite în industria chimică pentru transportul produselor foarte caustice cum este soda concentrată şi caldă, accesorii pentru ambalaje etc.2.11. Copolimerul etilena - vinil acetatEtilen-vinil acetatul {EVA), aşa cum rezultă din denumire, este un copolimer al etilenei cu acetatul de vinil, conţinutul în acest din urmă component fiind de 3-12%.

EVA are o flexibilitate asemănătoare PVC plastifiată, duritate şi flexibilitate bună la temperaturi scăzute. Rezistenţa la şoc a copolimerului EVA creşte cu conţinutul de acetat de vinil şi cu masa moleculară. De asemenea, cristalinitatea scade în timp ce elasticitatea creşte cu creşterea procentului de acetat de vinil, ceea ce determină creşterea permeabilităţii la gaze, umiditate, grăsimi şi uleiuri. Absenţa plastifianţilor conferă EVA un avantaj clar faţă de PVC plastifiată.

EVA nu este competitiv sub formă de film datorită suprafeţei neuniforme şi coeficientului de frecare ridicat care fac dificilă manipularea sa în maşinile convenţionale de prelucrare. Cu toate acestea, faţă de LDPE are trei avantaje importante: temperatura de termosudare a EVA este mai mică decât a LDPE, proprietăţile barieră sunt mai scăzute, adică EVA are o permeabilitate la vapori de apă şi gaze mai mare decât LDPE iar proprietăţile de întindere sunt excelente, o întindere în proporţie de 50% la temperatura camerei fiind elastică.

EVA este un material netoxic, de aceea se foloseşte mult în industria alimentară sub formă de film pentru ambalarea alimentelor, îndeosebi a cărnii şi pentru împachetare, existând

tendinţa de înlocuire a PVC în ambalarea stretch a unor produse alimentare. De asemenea, EVA este utilizată pentru obţinerea de materiale laminate prin procese de coextrudare şi pentru confecţionarea de recipiente de diferite forme şi mărimi, folii, tuburi deformabile, transparente prin injecţie, extrudare, extrudare-suflare sau termoformare, folosite în domeniul ambalării.

2.12. Copolimerul etilena - vinil alcool

Combinând capacitatea de prelucrare a PE cu proprietăţile barieră ale PVOH copolimerul etilenă-vinil alcool (EVOH) oferă nu numai o prelucrabilitate excelentă dar reprezintă şi o barieră mai bună faţă de gaze, mirosuri, substanţe odorante, solvenţi etc. Aceste caracteristici au permis înlocuirea multor recipiente metalice sau din sticlă folosite pentru diferite produse alimentare cu recipiente din material plastic conţinând straturi barieră din EVOH. Acest copolimer a fost introdus în anii '70 în Japonia şi la începutul anilor '80 în SUA.

Copolimerul EVOH are o natură puternic cristalină, proprietăţile sale fiind dependente de concentraţia comonomerilor, Astfel, cu creşterea conţinutului de etilena scade efectul barieră la gaze, creşte efectul barieră la umiditate şi se îmbunătăţeşte prelucrabilitatea.

Cea mai importantă caracteristică a EVOH este impermeabilitatea la gaze, ceea ce-1 face utilizabil în structura ambalajelor pentru a spori reţinerea aromelor şi mirosurilor şi pentru a preveni pătrunderea oxigenului în ambalaj asigurând astfel păstrarea calităţii produselor ambalate. De asemenea, folosit la ambalarea în gaz, EVOH reţine CO2 sau N2 utilizat.

Datorită prezenţei grupărilor −OH, EVOH este hidrofil şi absoarbe umiditate. Pe măsură ce umiditatea este absorbită, proprietăţile barieră faţă de gaze sunt afectate. Totuşi, este folosit în structura materialelor complexe, EVOH fiind încapsulată în materiale barieră la umiditate, cum ar fi poliolefinele şi astfel conţinutul de umiditate putând fi controlat.

EVOH are proprietăţi mecanice bune: rezistenţă, elasticitate, suprafaţă dură, luciu puternic, rezistenţă bună la frecare şi proprietăţi chimice bune: rezistenţă ridicată la uleiuri şi solvenţi organici, barieră excelentă la arome şi mirosuri ceea ce permite obţinerea unor performanţe deosebite la folosirea sa ca strat intern al unor materiale complexe.

Răşina EVOH este cea mai stabilă termic dintre toate răşinile cu proprietăţi barieră ridicate. Această stabilitate permite reutilizarea resturilor generate la prelucrare pentru obţinerea de ambalaje. Multe din recipientele de ambalare rigide au straturi interne care conţin până la 15% EVOH.

2.13. Ionomeri

Ionomerii au fost descoperiţi pentru prima dată de Du Pont în anii '60 şi se obţin folosind procedeul la presiune ridicată prin copolimerizarea etilenei cu o cantitate mică (1-10 %) de acizi carboxilici nesaturaţi cum este acidul metacrilic. Copolimerii rezultaţi sunt apoi neutralizaţi cu derivaţi metalici ca metoxid de sodiu sau acetat de magneziu pentru a determina ionizarea radicalului carboxil, ceea ce conduce la formarea unor legături ionice

încrucişate. Aceste legături ionice conferă materialului o rigiditate şi o duritate crescută la temperatura mediului ambiant. Astfel, rezistenţa ionomerului la înţepare este egală cu a filmului LDPE.

Ionomerii se caracterizează prin densitate mică, transparenţă mare, rezistenţă la frecare şi permeabilitate la umiditate mai mare în comparaţie cu LDPE deoarece sunt mai puţin cristalizaţi. De asemenea, au rezistenţă excelentă la uleiuri, grăsimi şi solvenţi organici, în schimb nu rezistă la acizi şi se umflă în prezenţa hidrocarburilor. Sunt netoxici şi mai puţin rezistenţi la razele ultraviolete decât PE. Ionomerii îşi păstrează flexibilitatea până la -100°C, temperatura superioară de utilizare fiind 70°C.

Se pot prelucra prin formare, injecţie, extrudare sau turnare-suflare, fiind folosiţi pentru confecţionarea de fiole farmaceutice, ambalaje tip skin şi blister sau butelii destinate ambalării uleiului de măsline. Sunt folosiţi şi în structura unor materiale complexe pentru a asigura un strat interior uşor termosudabil sau sub formă de filme laminate sau coextrudate cu nylon sau poliesteri pentru ambalarea cărnii şi brânzei, dintre care singurul important din punct de vedere comercial este Surlyn®.

2.14. PoliamideNumele generic al poliamidelor sintetice este nylon, derivat din numele oraşelor New York şi Londra, oraşe în care au fost obţinute aproape simultan. Pentru prima dată, în 1935 a fost sintetizat nylon 6,6 de către Carothers la compania Du Pont. In paralel, chimiştii germani au realizat nylon 6 printr-o reacţie de policondensare. Ulterior s-au produs numeroase poliamide similare nylon 6 sau nylon 6,6 cu scopul obţinerii de fibre, acestea definind practic cele două procedee de obţinere:- policondensarea ω-aminoacizilor, procedeu prin care se obţin policaproamida şi pohundecamida;- reacţia dintre acizi dicarboxilici şi diamine, procedeu prin care se obţinnylon 6,6 şi nylon 6,10.

Pentru a uşura determinarea tipului de poliamide se practică o clasificare numerică bazată pe numărul de atomi de carbon în grupele aminice, respectiv numărul de atomi de carbon din acid. De exemplu, acidul adipic HOOC -(CH2)4 - COOH reacţionează cu hexametilen diamina NH2 - (CH2)6 - NH2 cu obţinerea polihexametilen adipaminei: [ - CO - (CH2)4 - CONH - (CH2)6 -NH-]n care se mai numeşte nylon 6,6 deoarece are 6 atomi de carbon în gruparea aminică, respectiv 6 atonii de carbon în acid. Similar, nylon 6,10 (polihexametilen sebacamina) se obţine prin reacţia dintre hexametilen diamină, cu 6 atomi de carbon şi acid sebacic HOOC - (CH2)8 - COOH cu 10 atomi de carbon. Dacă se pleacă de la acizi dicarboxilici nesaturaţi (maleic sau fumărie) sau acizi dicarboxilici care conţin în moleculă atomi de oxigen sau sulf (acid diglicolic sau ditioglicolic) se obţin poliamide mai solubile, cu punct de înmuiere mai coborât decât al poliamidelor precedente. Expresia generală a unei poliamide obţinută astfel este R1 - CO - NH - R2, în care R1 şi R2 sunt radicali monovalenţi.

Nylon 6 sau policaproamida, obţinut prin policondensarea ε-caprolactamei are diferite alte denumiri comerciale în funcţie de ţările în care se fabrică: relon, capron, peiion etc. Nylon 11 sau poliundecamida este produsul de condensare a acidului amino ω-undecanoic, cu

denumire comercială rilsan, poate fi obţinut şi dintr-o sursă naturală, acidul ricinoleic. Acesta este un derivat al uleiului de castor şi la încălzire, se descompune la acid undecanoic care reacţionează cu amoniu, obţinându-se acidul amino ω-undecanoic.

Deşi în laborator au fost încercate numeroase combinaţii, obţinându-se produse solide, dure, translucide, colorate de la galben la maro, cu punctul de înmuiere variind între 155-265°C şi masa moleculară de 6 000 - 25 000, producţia comercială s-a limitat la acele poliamide care se obţin din cei mai ieftini monomeri. Sub formă de filme destinate ambalării poliamidele au devenit o realitate abia la sfârşitul anilor '50. Deşi sunt considerate filme speciale, multe ambalaje pentru produse alimentare nu ar exista fără poliamide.

Mai recent s-a realizat un nou polimer, MXD-6, obţinut din meta-xililen diamină şi acid adipic:

n[H2NH2C - C6H4 - CH2NH2] + n[HOOC - (CH2)4 - COOH] →

→ H[- NHCH2 - C6H4 – CH2NHCO - (CH2)4 - CO -]nOH + H2O (7.9)

In afara acestor polimeri se mai foloseşte copolimerizarea cu obţinerea multor altor varietăţi de poliamide cu puncte de topire mai coborâte deoarece structura lanţului polimeric regulat este ruptă şi cristalizarea inhibată. De asemenea, oricărui tip de poliamidă i se pot adăuga plastifianţi, antioxidanţi şi stabilizatori. In acest mod s-au obţinut peste 100 poliamide diferite. Totuşi, cele mai folosite pentru ambalarea produselor alimentare sunt nylon 6, nylon 6,6 şi nylon 11.

Distanţa dintre grupările polare -CO-NH- poate afecta considerabil proprietăţile poliamidelor. Pe măsură ce numărul de grupări metilenice (- CH2 -) creşte se constată o reducere a punctului de topire, a rezistenţei de rupere la tracţiune şi a absorbţiei apei şi o creştere a rezistenţei la întindere şi a rezistenţei la şoc. Astfel nylon 11, la care distanţa este aproape dublă faţă de nylon 6 are o atracţie între lanţuri mai mică, un punct de topire mai mic, absoarbe mai puţin apa şi este mai moale. De fapt nylon 11 poate fi considerat a avea proprietăţi intermediare între nylon 6 şi LDPE.

Cu toate că fiecare varietate de poliamide are propriile caracteristici, anumite similarităţi există. Astfel filmele poliamidice sunt caracterizate printr-o stabilitate termică excelentă, putând rezista în abur la temperaturi de până la 140°C iar în căldură uscată chiar la temperaturi mai mari. Temperatura de topire este 215°C pentru nylon 6 şi nylon 6,10, 264°C pentru nylon 6,6 şi 185°C pentru nylon 11. Flexibilitatea la temperaturi scăzute este foarte bună şi sunt rezistente la baze şi acizi diluaţi, în schimb reacţionează cu acizii concentraţi şi agenţii de oxidare.

La încălzire poliamidele trec brusc de la faza solidă la faza lichidă, fără a trece printr-o zonă de plasticitate, de aceea prelucrarea sub formă de folii sau tuburi este dificilă. Excepţie face nylon 11 care prezintă o zonă de plasticitate la 190-200°C, la trecerea de la faza solidă la cea lichidă, ceea ce presupune o confecţionare mai puţin dificilă a ambalajelor.

In general poliamidele sunt permeabile la vapori de apă, apa absorbită având un efect de plasticizare care determină o reducere a rezistenţei de rupere la tracţiune şi o creştere a rezistenţei la şoc. Absorbţia apei în proporţie de până la 10% face ca unele poliamide să nu poată fi folosite la confecţionarea ambalajelor impermeabile la umiditate. Capacitatea de

absorbţie a apei pentru rilsan este mai redusă, astfel după 72 ore de imersie în apă la 20°C cantitatea absorbită este de maxim 0,5-1 %.

Permeabilitatea lor la oxigen şi alte gaze este scăzută dacă filmele sunt uscate. Nylonul acoperit cu copolimer PVdC are proprietăţi barieră la oxigen, vapori de apă şi lumină ultravioletă mai bune. Retenţia mirosurilor şi aromelor este foarte bună iar filmele sunt lipsite de gust, miros şi toxicitate.

Orientarea biaxială a filmelor poliamidice îmbunătăţeşte rezistenţa la îndoire, proprietăţile mecanice în general şi proprietăţile barieră. Aceste filme sunt folosite pentru ambalarea brânzei proaspete şi a brânzeturilor prelucrate, cărnii şi produselor din came şi a alimentelor congelate fiind utilizate sub formă de pungi sau ambalaje pungă-în-cutie (bag-in-box). Din nylon 11 se confecţionează folii, flacoane, tuburi, capsule etc. care rezistă bine la temperaturi continue de 100°C, putând fi sterilizate la 120-130°C, maxim 140°C. In unele aplicaţii nylonurile sunt în competiţie cu PET orientat biaxial care oferă o rigiditate mai bună şi este o barieră mai bună la umiditate, chiar dacă nylonul orientat este o barieră mai bună la gaze, este mai moale şi rezistă mai bine la înţepare.

In SUA se folosesc mai mult filme din nylon 6 în timp ce în Europa filmele obişnuite sunt de nylon 11 deoarece materia primă este mai ieftină. Filmele din nylon 6 sunt mai rezistente la temperatură ridicată, uleiuri şi grăsimi decât cele din nylon 11.

MDX-6 are proprietăţi termice excelente, temperatura de topire fiind cuprinsă între cele ale nylon 6 (215°C) şi PET (267°C) şi este un bun material barieră la gaze şi umiditate datorită existenţei inelelor benzenice în lanţul polimeric. Aceste proprietăţi fac filmul MDX-6 potrivit pentru utilizare în structuri laminate pentru confecţionare de pungi şi capace, în special pentru ambalarea produselor care trebuie supuse tratamentului termic în autoclave.

Deoarece monomerul ε-caprolactama este un produs toxic ce alterează caracteristicile organoleptice ale produselor cu care vine în contact, pentru confecţionarea ambalajelor folosite în industria alimentară se utilizează nylon 6 suficient de pur sau se asigură ca monomerul să nu treacă în produsul ambalat. In ceea ce priveşte nylon 11, acesta este netoxic deoarece nu conţine plastifianţi; evident că pigmenţii încorporaţi trebuie să fie netoxici.

2.15. Poliacrilonitrili şi copolimeri asociaţi

Poliacrilonitrilii au la bază acrilonitrilul (AN) H2C = CH - CN obţinut prin oxidarea propilenei în prezenţa amoniacului. întrucât acest monomer este cancerigen trebuie ca polimerii obţinuţi să aibă o puritate deosebit de ridicată.

2.15.1. Poliacrilonitrilul

Poliacrilonitrilul (PAN) este produs în special sub formă de fibre cunoscute sub denumirea simplă de fibre acrilice. Adesea conţine cantităţi mici ale altor monomeri: metilacrilat, metil metacrilat şi vinii acetat.

PAN este un polimer amorf şi transparent, are temperatura de topire relativ scăzută (87°C), proprietăţi barieră la permeaţia gazelor şi o rezistenţă deosebită la o mare varietate de

agenţi. In stare pură nu poate fi prelucrat prin topire astfel că nu este utilizat ca material de ambalaj decât dacă este copolimerizat cu alţi monomeri.

2.15.2. Stiren - acrilonitrilul

Stiren - acrilonitrilul (SAN) are rezistenţă chimică mai bună şi rezistenţă la şoc mai mare decât PS. De asemenea are proprietăţi barieră scăzute faţă de gaze datorită concentraţiei AN scăzute şi este puţin utilizat pentru ambalaje, dar şi atunci cu măsuri suplimentare de îmbunătăţire a rezistenţei chimice.

2.15.3. Acrilonitril - butadiena - stirenul

Acrilonitril - butadiena - stirenul (ABS) nu este un copolimer al acrilonitrilului, butadienei şi stirenului ci un amestec al SAN cu SAN grefat pe cauciuc polibutadienic. Proprietăţile sale variază mult în funcţie de compoziţie şi metoda de obţinere. Amestecurile ABS sunt rigide, dure, cu rezistenţă la întindere, frecare ridicată, proprietăţi termice, chimice şi electrice bune. In multe privinţe este similar PS rezistent la şoc. Compoziţia tipică este 20-30 % acrilonitril, 20-30 % butadiena şi 40-60 % stiren.

ABS este un material preponderent temioplastic dar puţin utilizat ca material de ambalare datorită opacităţii şi lipsei proprietăţilor barieră faţă de gaze. Foile din ABS pot fi termoformate pentru obţinerea de tuburi şi tăvi.

2.15.4. Acrilonitril - stirenul

Acrilonitril - stirenul (ANS) se obţine prin copolimerizarea AN cu PS în proporţie de 70:30. Proprietăţile barieră excelente faţă de gaze şi umiditate şiapariţia de tehnici de formare noi a determinat apariţia în anii '60 a ambalajelor pentru băuturi carbonatate.

Copolimerii ANS sunt caracterizaţi de un grad mare de atracţie între lanţurile moleculare ca rezultat al polarităţii, ceea ce conferă materialului o duritate şi o imobilitate mare, temperatură de topire ridicată şi inerţie chimică, majoritatea acestor proprietăţi fiind atribuite conţinutului ridicat de acrilonitril.

Buteliile pentru băuturi cu mărcile Lopac® şi Cycopac® au prezentat probleme toxicologice legate de posibilitatea de migrare a monomerului AN din butelie în băuturi, ceea ce a impus limitarea conţinutului AN la 0,1 ppm, limită ce poate fi respectată folosind metodele modeme de prelucrare.

2.15.5. Acrilonitril - metilacrilatul

Acrilonitril — metacrilatul (ANMA) este obţinut prin copolimerizarea AN cu metilacrilat în proporţie de 75:25 şi cunoscut comercial sub denumirea Barex. Are o claritate bună, proprietăţi barieră faţă de gaze foarte bune, rezistenţă bună la şoc şi este insolubil în majoritatea solvenţilor organici.

La început ANMA a fost folosit pentru confecţionarea de butelii pentru băuturi carbonatate. Este folosit şi sub formă de filme şi folii laminate cu LDPE sau alte materiale, termoformate apoi pentru a obţine recipiente pentru produse alimentare cum ar

fi brânzeturile şi carnea. In unele ţări ANMA este folosit şi pentru împachetarea în folie shrink a buteliilor din sticlă pentru băuturi în vederea protejării la forfecare.

Proprietăţile barieră ale ANS şi ANMA sunt depăşite numai de cele ale copolimerilor EVOH şi PVdC. Datorită polarităţii pe care nitrilul o conferă macromoleculei, răşinile poliacrilonitrilice au afinitate pentru apă astfel că proprietăţile barieră faţă de umiditate sunt mai scăzute decât ale poliolefmelor nepolare. Cu toate acestea, polaritatea le face rezistente faţă de mulţi solvenţi. ANMA este mai rezistent decât ANS datorită conţinutului de cauciuc. Mai mult, ANMS poate fi folosit pentru confecţionarea de butelii folosind procedeul de umflare în timp ce ANS necesită întindere pentru a-i îmbunătăţi rezistenta.

2.16. Derivaţi celulozici

Celuloza, polimer polidispers cu un grad de polimerizare de 3 500 - 36 000 reprezintă mai mult de o treime din substanţa uscată a materiei vegetale în ansamblu, fiind cel mai abundent compus organic de pe glob. Este un poliglucid natural alcătuit din unităţi de glucoza legate β-1,4. Celuloza este răspândită în natură, fiind principalul constituent al bumbacului, inului, cânepii, iutei şi lemnului.

La prima vedere se pare că celuloza, având o structură ce constă din macromolecule lungi, fără legături între lanţuri, este un material termoplastic. Insă, cu trei grupări -OH la şase atomi de carbon, celuloza are multe şi puternice legături de hidrogen intermoleculare, ceea ce face ca lanţurile să fie puternic atrase între ele. La căldură celuloza este degradată înainte de a se atinge punctul la care legăturile de hidrogen sunt slăbite suficient pentru a permite curgerea materialului. Legăturile intermoleculare explică şi insolubilitatea celulozei.

2.16.1. Acetaţii de celuloză

La acetilarea celulozei toate cele trei grupări —OH sunt înlocuite de acetat cu formarea de triacetat de celuloză care este solubil doar în solvenţi scumpi şi are o utilizare dificilă la confecţionarea ambalajelor din cauza dificultăţilor întâlnite la lipire. Cu toate acestea, chimistul american Miles a descoperit în 1903 că, dacă acetatul de celuloză este supus unei hidrolize acide uşoare, una din cele trei grupări acetil revine la hidroxil şi se obţine un acetat de celuloză (CA) solubil în acetonă, de fapt un diacetat de celuloză. Acest produs este denumit acetat de celuloză secundar având 2,5 grupe acetat pe monomer, în realitate o formă primitivă de copolimer întrucât macromolecula conţine un număr egal de diacetat şi triacetat de celuloză.

CA a fost introdus mai întâi ca film fotografic pentru a înlocui nitratul de celuloză puternic inflamabil, deşi ca material plastic s-a comercializat abia după 1927.

In practica industrială modernă CA se obţine în două etape. In prima celuloza este activată prin înmuiere într-un amestec de acid sulfuric şi acid acetic iar în a doua etapă o parte din acidul acetic este eliminat, adăugându-se anhidridă acetică pentru iniţierea reacţiei care decurge astfel: H2SO4

Celuloză-OH + [CH3CO]2O ――→ Celuloză-OH-COCH3 + H2O (7.10)

Înlocuirea parţială a grupărilor hidroxilice cu grupări acetil are ca efecte reducerea legăturilor de hidrogen dintre lanţuri, o creştere a separării dintre lanţuri şi o scădere a polarităţii. Cu toate că proprietăţile CA variază cu gradul de acetilare şi tipul de plastifiant utilizat, acest material plastic este în general dur, rezistent, are o bună claritate, un luciu bun şi o rezistenţă ridicată la întindere atunci când este uscat. Întrucât are o slabă tentă maronie se obişnuieşte să se adauge urme de pigmenţi albaştri pentru a o contracara. CA este sensibilă la absorbţia de umiditate, astfel că nu este stabil dimensional atunci când umiditatea relativă se modifică. Nu este surprinzător că are o viteză mare de transmisie a vaporilor de apă şi a gazelor, proprietate avantajoasă pentru folosirea acestui material la ambalarea fructelor şi legumelor. Deoarece are o atracţie statică redusă faţă de praf se foloseşte şi pentru confecţionarea ferestrelor ambalajelor pentru paste făinoase.

Deşi CA este înmuiată la încălzire nu se termosudează uşor astfel că închiderea ambalajelor se face folosind solvenţi adezivi cum este acetatul de celuloză dizolvat în acetonă sau metode termice instantanee. Sub formă de film CA se mai foloseşte pentru confecţionarea de recipiente semirigide sau ambalaje blister termoformate.

Acetaţii de celuloză sunt substanţe solide, albe, cu densitatea variabilă în funcţie de gradul de acetilare (1 250 - 1 350 kg/m3). Nu suferă nici o transformare până la temperatura de 175°C dar peste 250°C se descompun şi se carbonizează. La contactul cu flacăra ard, dar combustia încetează dacă flacăra este îndepărtată.

Diacetatul de celuloză se foloseşte pentru obţinerea de folii care pot fi matriţate, pentru confecţionarea prin extrudare de diverse tuburi, recipiente sau cutii prezentate într-o gamă mare de culori, transparente sau opace. Ambalajele din diacetat de celuloză rezistă bine la acţiunea apei fierbinţi, deşi la un contact prelungit este redusă.

In afara diacetatului de celuloză se mai întâlnesc:-Propionatul de celuloză care are o plasticitate mai bună decât acetatul, o rezistenţă mare la şoc şi o sensibilitate mai redusă la umiditate decât acetatul. Se utilizează sub formă de folii sau ambalaje confecţionate prin ambutisare.-Acetobutiratul de celuloză prezintă o rezistenţă la şoc foarte ridicată şi se poate prelucra fie prin extrudare fie sub formă de lacuri cu o bună impermeabilitate.-Carboximetilceluloza este mult utilizată ca agent de emulsionare, de spumare, de gelificare etc, datorită proprietăţilor sale coloidale soluţia sa formează prin evaporare pelicule continue, transparente, elastice şi insensibile la uleiuri şi grăsimi, datorită cănii fapt se utilizează la acoperirea hârtiei şi cartonului.

Acetaţii de celuloză puri nu sunt toxici. La utilizarea ambalajelor din acetat de celuloză în industria alimentară se pune problema analizei toxicităţii agenţilor plastifianţi. Plastifianţii folosiţi au fie o toxicitate foarte redusă (tnacetina), fie relativ redusă (ftalat de metilglicol, glicolat de ftalil, fosfat de propilglicol).2.16.2. Celuloza regenerată

In 1908 chimistul elveţian Brandenburger a pulverizat o faţă de masă cu o soluţie de viscoză pentru a-i face suprafaţa netedă. A constatat că suprafaţa nu numai că era netedă dar

că putea fi curăţată ca o coajă. Trei ani mai târziu el a proiectat o maşină capabilă să producă un material numit celofan de la primele litere ale celulozei şi ultima silabă a cuvântului francez "diaphane" care înseamnă transparent.

Celuloza regenerată se obţine din celuloză cu puritate ridicată derivată de obicei din celuloză sulfit înălbită obţinută din lemn sau din deşeuri de bumbac. Celuloza sulfit înălbită, sub formă de foi sau role, este imersată în hidroxid de sodiu pentru a forma celuloză sodică apoi este fărâmiţată. Produsul alcalin este apoi îmbătrânit pentru a începe procesul de depolimerizare după care se adaugă disulfură de carbon pentru a forma xantogenat de celuloză. Pentru convenienţă, celuloza poate fi reprezentată prin formula semiempirică C6 H7(OH)3 care conţine cele trei grupări potenţial reactive -OH ale fiecărei unităţi a lanţului macromolecular. Se presupune că atomul de hidrogen al grupării -OH legată de carbonul 6 este înlocuit de Na+ cu formare de celuloză sodică, iar disulfura de carbon reacţionează cu altă grupare -OH din fiecare rest de glucoza anhidră.

Adăugând NaOH diluat xantogenatului se determină dizolvarea celulozei în soluţie. După îmbătrânire urmează extrudarea printr-o filieră plată într-un tanc de coagulare apoi un tanc de regenerare pentru a se obţine un film de celuloză regenerată. Primul tanc conţine soluţia de coagulare constând din acid sulfuric şi sulfat de Na la circa 40°C. Această soluţie coagulează viscoza şi iniţiază regenerarea sa înapoi la celuloză. Tancurile ulterioare conţin diferite soluţii destinate completării regenerării, spălării acidului din baia de coagulare, îndepărtarea urmelor de sulf elementar, CS2, H2S etc şi albirea filmului transparent dar încă colorat uşor. Filmul este apoi trecut printr-o baie conţinând glicerol sau etilen glicol care acţionează ca un plastifiant şi îi conferă flexibilitate. în cele din urmă hidratul de celuloză regenerată (celofanul) este trecut printr-un cuptor de uscare şi înfăşurat ca film care nu rezistă la umiditate.

Celuloza regenerată poate fi privită ca o hârtie transparentă. Dacă nu este acoperită este foarte permeabilă la vapori de apă, iar dacă este imersată în apă absoarbe apă cât propria greutate. Deşi în stare uscată este impermeabilă la gaze, în stare umedă este permeabilă. De asemenea, este permeabilă la grăsimi şi uleiuri şi insolubilă în solvenţi organici. Nu are aceeaşi rezistenţă la întindere ca filmele plastice şi nu rezistă la acizi şi baze tari. întrucât este inflamabilă nu poate fi termosudată. De aceea nu este surprinzător faptul că, neacoperită are puţine utilizări, majoritatea fiind pentru benzi adezive, dar chiar şi în acest caz este acoperită de obicei cu copolimeri acrilici.

Pentni ambalarea produselor alimentare celuloza regenerată se foloseşte după acoperire pe o faţă sau pe ambele feţe cu diferite tipuri de acoperiri. Pentru a se obţine filme de diferite grosimi se modifică doar grosimea stratului de celuloză, grosimea acoperirilor suferind doar modificări minore.

Pentru acoperirea celulozei regenerate se folosesc patru tipuri de acoperiri:

-nitroceluloza - lacuri ce conţin nitroceluloză, răşini, plastifianţi şi agenţi care previn blocarea suprafeţei; sunt cele mai folosite acoperiri;

-PVC asigură o prelucrabilitate foarte bună şi proprietăţi şi costuri similare celofanului acoperit cu nitroceluloză sau cu copolimer PVC - PVdC;

-copolimerul PVC - PVdC asigură o protecţie superioară a produsului prevenind pierderea aromelor volatile şi pătrunderea oxigenului la interiorul ambalajului ceea ce ar duce la oxidarea aromelor;

-PE folosită pentni ambalarea premium cum ar fi ambalarea cărnii proaspete care nu trebuie să piardă umiditate dar este nevoie de o permeabilitate crescută la oxigen şi o bună termosudabilitate.

Datorită conţinutului propriu de umiditate, celuloza regenerată are un nivel electrostatic scăzut prevenind aderarea de părţile metalice ale maşinii de ambalare. Rigiditatea sa inerentă presupune că se poate deplasa fără sprijin prin diferitele zone ale maşinii de ambalat. De asemenea, este foarte stabilă la încălzirea instantanee de la termosudare, operaţie în decursul căreia nu se deformează. Mai mult, celuloza regenerată transmite rapid energia necesară lipirii către suprafeţele care urmează să fie termosudate. Se poate imprima foarte uşor, în special pe filmul de bază. Faptul că se obţine din resurse de rezervă îi asigură un loc permanent în ambalarea produselor alimentare.

2.17. Poliacrilaţi

Poliacrilaţii sunt compuşi macromoleculari obţinuţi prin polimerizarea acizilor acrilic şi metacrilic precum şi a esterilor lor. Astfel există derivaţi ai acidului acrilic, nitrilului şi amidei corespunzătoare ca şi ai acrilaţilor şi metacrilaţilor de metil, etil, butil etc, alegerea depinzând de proprietăţile dorite pentru produsul finit.Din această familie un singur produs prezintă importanţă la ambalarea lichidelor sau produselor vâscoase. Acesta este polimetacrilatul de metil, cunoscut sub denumirea comercială de plexiglas (sticlă organică sau sticlă plexi).

Polimetacrilatul de metil este un material transparent, dur, care poate fi prelucrat uşor. Este solubil în esteri, acetonă, hidrocarburi aromatice clorurate etc. dar are o mare rezistenţă faţă de acizi şi baze. De asemenea este rezistent la uleiuri şi grăsimi. La 300-400°C se depolimerizează până la monomer.

Este puţin folosit pentru ambalarea propriu-zisă dar din acest material se confecţionează accesorii: tuburi, dopuri, buşoane, robinete etc.

2.18. Policarbonaţi

Policarbonaţii (PC) sunt poliesterii acidului carbonic instabil fiind obţinuţi în general plecând de la un difenil. Iniţial au fost produşi prin reacţia dintre fosgen COCl 2 şi 2,2'-bis(4-hidroxifenil) propan. Ulterior fosgenul a fost înlocuit de difenil carbonat:

n[HO-C6H4 −C(CH3)2 -C6H4-OH] + n[C6H5-O-CO-O-C6H5] (7.13)

[−O−C6H4 − C(CH3)2 - C6H4 -O-CO-]n + 2n[C6H5 - OH] (7.14)

Polimerul produs prin această reacţie este un material solid amorf cu temperatura de înmuiere de 220-250°C, are transparenţa sticlei şi o foarte bună rezistenţă mecanică. Temperatura de înmuiere a PC scade de la 225°C la 195°C la' înlocuirea grupărilor metil

cu grupări propil. Nu-şi modifică proprietăţile mecanice funcţie de temperatură, păstrându-şi duritatea, rigiditatea şi stabilitatea dimensională până la 130°C. Din punct de vedere chimic PC sunt rezistenţi la acizii minerali şi organici diluaţi, la oxidanţi şi reducători, la soluţii de săruri neutre şi acide, la grăsimi şi uleiuri (minerale, animale, vegetale) şi la hidrocarburi derivate din petrol, dar sunt puternic atacaţi de baze alcaline şi aminice.

De asemenea, PC au o rezistenţă ridicată la colorare de către ceai, cafea, sucuri de fructe, sosuri de tomate, ruj, cerneală, săpunuri şi detergenţi.

PC absorb foarte puţin apa, dar permeabilitatea la vapori de apă şi la gaze este ridicată şi dacă sunt necesare proprietăţi barieră bune trebuie acoperiţi cu alte materiale plastice impermeabile. Dacă este orientat permeabilitatea nu scade, doar rezistenţa la întindere este îmbunătăţită. Nu sunt potriviţi ca filme contractabile întrucît viteza de contracţie deasupra punctului de denaturare termică este foarte mică.

Proprietăţile fizice ale unor materiale termoplasticeMaterialul Densitatea, kg/m Temperatura

de înmuiere, °C

Temperatura de topire, °C

Modulul de elasticitate Ex 10-3,

daN/cm2

Permeabilitatea la vapori de apă,g/(m2- 24 h)

Permeabilitatea la gaze xlO"', cm3/ (mm- cm2- 24h- atm)

O2 CO2

LDPE 910-939 90 - 100 95 5,5-11 8- 15 2,6- 13 7,7 -13

HDPE 940 - 970 110- 115 105- 110 5,5 – 11 5- 10 0,52 - 3,9 3,9- 10

PP 900 140- 150 165- 170 11,2- 15,7 8- 10 1,3-6,4 7,7-21

PVC 1200- 1400 - 140- 150 31 >50 0, 077 - 2,6 0,77 - 1

PS 1050 - - 28-42 > 100 2,6-7,7 10-26

PA 1100- 1200 - - - mare 0,052-0,11 0,15-0,39

CA 1250- 1350 - - - mare 1,8-3,1 7,7-52

Proprietăţile termofizice ale unor materiale termoplasticeMaterialul Capacitatea termică

masică c, J/(kg- K)Conductivitatea

termică A, W/(m- K)

Materialul Capacitatea termică masică e,J/(kg- K)

Conductivitatea tennică X, W/(m-

K)

PP 1925 0,0348 PS 1338 0,0278 - 0,0383

PVC rigidă 837- 1172 0,0348 - 0,0813 PS rezistent la şoc 1338- 1463 0,0116-0,0348

PVC plastifiată 1254-2090 0,0348 - 0,0464 PS rezistent la căldură 1338- 1463 0,022 - 0,0348

PVC clonirată - 0,0383 SAN 1338- 1421 0,0337

3. Materiale semitermoplastice

Materialele semitermoplastice sunt produse rigide care se prelucrează mai dificil decât termoplastelc. Cele care interesează din punct de vedere al ambalării produselor alimentare sunt denumite răşini feticulate. Reticularea poate fi obţinută în două moduri:dacă este vorba de polimeri liman se realizează o legătură prin eliminarea unui atom de hidrogen legat de un atom de carbon care va fi comun celor două macromolecule;în cazul moleculelor medii, corpuri fluide în general, legăturile duble existente în fiecare monomer se pot desface, relizându-se legarea prin intermediul acesteia.Puntea se poate realiza şi prin intermediul unui alt material, de exemplu stirenul.

Aceste rezine sunt folosite pentru ambalarea produselor lichide şi păstoase sub formă stratificată, pe bază de fibră de sticlă. Din ele se confecţionează canistre, bidoane, cuve şi ţevi rigide.

3.1. Poliepoxizi

Policpoxizii, denumiţi în egală măsură răşini epoxidice sau răşini epoxi, se obţin prin acţiunea epiclorhidrinei glicolului asupra unui polialcool.

Polipoxizii sunt polimeri în stare lichidă, de pastă sau solidă în funcţie de gradul de polimerizare. Se caracterizează printr-o adeziune ridicată faţă de majoritatea metalelor, sticlă, porţelan, mase plastice. De asemenea au elasticitate şi rezistenţă mecanică mare, fiind considerate cele mai bune răşini sintetice. Sunt solubile în solvenţi organici, în general incolore şi transparente. Lumina solară (radiaţiile UV) şi căldura nu au nici o influenţă asupra acestor răşini.

Au o rezistenţă mare faţă de apă, acizi şi baze diluate sau concentrate ca şi faţă de produsele alimentare care conţin acizi organici (muştar, concentrate de tomate şi fructe, vin).

Utilizarea poliepoxizilor la ambalarea produselor alimentare este limitată, bazate de obicei pe proprietăţile lor anticorozive. Se folosesc la acoperirea interioară a cutiilor de conserve, recipientelor pentru bere (cutii şi butoaie), tuburilor flexibile pentru o gamă mare de produse.

3.2. Poliesteri

Poliesterii au la bază legături carbon - oxigen - carbon în care unul dintre atomii de carbon face parte dintr-o grupare carbonil deoarece se obţin prin reacţia de condensare dintre un acid policarboxilic cu o dublă legătură şi un polialcool. Fiecare component necesită cel puţin două grupări funcţionale (carboxil, respectiv hidroxil) pentru a forma un lanţ liniar. Dacă unul sau chiar ambii componenţi au cel puţin 3 grupări funcţionale se formează legături încrucişate între lanţurile macromoleculare cu obţinerea unei reţele tridimensionale mult mai rigidă.

Poliesteri sunt caracterizaţi de o plasticitate mai mult sau mai puţin pronunţată, rezistenţă la acţiunea apei şi acizilor şi solubilitate în solvenţi organici. Unii poliesteri sunt atacaţi de

soluţiile alcaline, acetona provoacă o uşoară înmuiere a lor iar hidrocarburile aromatice, derivaţii cloruraţi ai hidrocarburilor şi alcoolii sunt uşor absorbiţi.

Cel mai utilizat poliester pentu ambalarea produselor alimentare este polietilen tereftalatul, la care se mai adaugă polibutilen tereftalatul şi copolimerul policiclo-hexandimetanol tereftalat.

3.2.1. Polietilen tereftalatul

Polietilen tereftalatul (PET) a fost descoperit în 1940 de Whinfield şi Dickson (Marea Britanie) fiind cunoscut sub formă de fibre cu diferite denumiri comerciale: Terxlene, Crimpylene, Kodel, Dacron, Trevira, sau sub formă de film (Mylar, Scotchpak, Celenar, Esterfane, Videne, Melinex şi Hostaphane).

PET este produs prin reacţia dintre etilenglicol şi acidul tereftalic, cu toate că în practică se foloseşte esterul dimetilic al tereftalatului pentru un control mai bun al reacţiei. Din reacţie rezultă şi metanol care este recuperat în vederea unei utilizări ulterioare. Schema generală a reacţiei este următoarea:

n[H3COOH - C6H4 - COOCH3]+n[HO(CH2)2OH]→

[−OOC – C6H4 – COOCH2 - CH2O−]n + 2n[CH3OH]

PET are o grupare carboxil la un capăt şi una hidroxil la celălalt astfel că poate condensa cu altă moleculă de alcool sau de acid. Macromolecula ajunge până la o greutate moleculară de 20 000. Temperatura de topire a PET este 267°C.

Sub formă cristalină este opac şi foarte strălucitor, iar sub formă amorfă este clar dar nu este dur. De aceea filmul PET se foloseşte sub formă orientată biaxial stabilizată termic. Orientarea se realizează printr-un procedeu în două faze. Mai întâi contracţia în sensul de deplasare prin maşina în care se efectuează orientarea induce o cristalinitate de 10-14% urmând ca, prin orientare transversală, procentul să crească la 20-25%. Pentru a stabiliza filmul orientat biaxial se efectuează o recoacere care constă în menţinerea filmului la temperatura de 180-210°C pentru a creşte cristalinitatea la circa 40% fără a afecta semnificativ orientarea şi reducând tendinţa de contracţie la încălzire. Pentru a obţine proprietăţi barieră speciale şi de termosudare se aplică diferite acoperiri.

Proprietăţile filmului PET ca material de ambalaj sunt: rezistenţă mare la întindere, rezistenţă chimică foarte bună, este uşor, elastic şi stabil într-un domeniu larg de temperatură (-60°C - +220°C). Această stabilitate la temperatură a determinat folosirea sa ca material pentru confecţionarea ambalajelor destinate produselor alimentare congelate care sunt tratate termic în ambalaj ("boil-in-the-bag"), PET fiind de obicei acoperit cu LDPE prin laminare sau extrudare şi pentru pungi care se pot introduce în cuptor pentru încălzirea produsului fără a se descompune. Pentru îmbunătăţirea proprietăţilor barieră filmul PET se acoperă cu LDPE, copolimer PVdC sau PVdC - AN. PET laminat sau extrudat cu LDPE este foarte uşor de lipit şi foarte dur. Astfel poate fi folosit la ambalarea etanşă a produselor pulverulente şi a unor lichide, ambalare urmată de sterilizare cu UV. Acoperirea pe ambele feţe cu copolimer PVdC

permite obţinerea unui film cu proprietăţi barieră deosebite, aplicaţia principală fiind la împachetarea feliilor singulare de brânză.

Deşi multe filme pot fi metalizate, PET este cel mai des supus acestei îmbunătăţiri considerabile a proprietăţilor barieră. Se obţine astfel o reducere de 40 de ori a vitezei de transmisie a vaporilor de apă şi de peste 300 de ori a permeabilităţii oxigenului. Filmele termosudabile coextrudate sunt frecvent metalizate şi folosite ca strat interior la ambalajele pentru snacks-uri. In această formă PET este folosit şi pentru confecţionarea de ambalaje termoformate, în acest caz având diferite grade de rigiditate. Dacă acoperirea metalică este la partea superioară, ea reflectă o parte din căldură, astfel că ciclul de termoformare este considerabil mai lung. In schimb, dacă acoperirea metalică se află la partea superioară, căldura este reflectată înapoi la straturile de materiale plastice astfel că durata termoformării se scurtează.

O aplicaţie tot mai răspândită este folosirea PET la confecţionarea tăvilor pentru produse congelate sau gata preparate pentru a fi introduse în cuptor în vederea decongelării şi / sau încălzirii. Se preferă ca PET să fie sub formă de folie deoarece nu necesită un strat exterior din carton pentru a fi introdus în cuptorul cu microunde. Tăvile se confecţionează prin termoformare din film PET cristalizat (CPET), cristalizarea rigidizând tava şi prevenind deformarea în timpul încălzirii sau gătirii şi servirii. La sfârşitul anilor '70 utilizarea PET orientat biaxial a fost extinsă de la filme plane la butelii. Ca urmare au apărut noi pieţe, în special pentru băuturi carbonatate: Buteliile sunt confecţionate prin mulare şi întindere prin suflare; întinderea orientării biaxiaîe fiind necesară pentru a obţine rezistenţă maximă la întindere şi proprietăţi barieră la gaze, ceea ce face în schimb ca buteliile să fie foarte uşoare pentru a fi economice.

3.2.2. Polibutilen tereftalatul

Polibutilen tereftalatul (PBT), în care etilen glicolul a fost înlocuit cu 1,4-metilpentan-2,4-diol este un poliester relativ nou. El are proprietăţi barieră faţă de gaze şi rezistenţă la rupere bune, proprietăţi pe care le păstrează şi la temperaturi ridicate. PBT poate fi sterilizat cu abur, ca atare este un material de ambalaj ce poate fi folosit pentru ambalarea aseptică la temperatură ridicată şi pentru ambalarea produselor care sunt tratate termic în ambalaj (boil-in bag).Deoarece PBT nu are caracteristici de termosudare bune el poate fi coextrudat cu EVA pentru a obţine o structură termosudabilă. Se obţine sub formă de filme coextrudate atât prin turnare cât şi prin suflare şi poate fi folosit neorientat deoarece rezistenţa sa la întindere este mai bună decât a PET neorientat.

3.2.3. Copoliesteri

Principalii copoliesteri utilizaţi ca materiale de ambalaj pentru produsele alimentare sunt obţinuţi prin diferite combinaţii ale acidului tereftalic, etilenglicolului şi ciclohexandimetanolului.

Policiclohexandimetanol tereftalatul (PCTA) este un copolimer al ciclohexandimetanolului (CHDM) şi acidului tereftalic (TPA) cu alt acid care substituie pe o porţiune acidul tereftalic.

Sub formă finală amorfă este extrudat cu obţinerea de filme şi folii pentru ambalaje. Dacă se modifică proporţiile de acizi folosite se pot obţine copolimeri cu proprietăţi unice, de exemplu un copoliester cu temperatura de topire cristalină ridicată (285°C) folosit pentru tăvi care să fie introduse în cuptor cu produsele conţinute deoarece pot suporta temperaturi de până la 250°C.

Copoliesteml notat PETG se obţine prin combinarea ciclohexandimetanolului cu acid tereftalic şi etilenglicol. El poate fi prelucrat prin matriţare şi extrudare şi rămâne de obicei în stare amorfă, clară şi incoloră chiar la grosimi mai mari. Se caracterizează prin rezistenţă şi soliditate, o bună duritate pe care o păstrează într-o bună măsură chiar şi la temperaturi scăzute. Combinaţia proprietăţilor sale: claritate, duritate şi rezistenţă la topire îl fac potrivit pentru modelare prin injecţie, suflare, extrudare sub formă de filme şi folii. Natura radicalilor organici, forma macromoleculelor şi gradul de pohmerizare sunt factori care modifică aceste proprietăţi existând astfel polimeri variaţi (paste, fluide, răşini, cauciucuri etc). Se poate astfel spune că legăturii —Si—C— îi sunt atribuite consistenţa vâscoasă, plasticitatea sau elasticitatea produsului. Această legătură asigură şi o mare rezistenţă la oxidare şi hidroliză. Spre exemplu, fluidele siliconice, în comparaţie cu alte uleiuri organice pot fi încălzite mult mai mult timp decât acestea din urmă în prezenţa oxigenului şi la temperaturi mult mai ridicate.

Siliconii au o tensiune superficială foarte slabă dată de anumiţi radicali alchil legaţi de atomul de Si, proprietate exploatată prin folosirea acestor materiale la imprimarea unui caracter hidrofug unor materiale anorganice (sticlă, ceramică, azbest) sau organice (textile, cauciuc). Siliconii sunt rezistenţi la agenţii chimici datorită stabilităţii legăturilor chimice şi caracterului saturat al moleculei.

Produsele macromoleculare siliconice prezintă o mare inerţie şi sunt complet lipsite de toxicitate, deşi cloroxilanii folosiţi la sinteza siliconilor sunt hidrolizabili cu formare de HCl, anumite produse intermediare cu masă moleculară mică au o anumită toxicitate şi anumite paste siliconice provoacă o iritaţie pasageră a mucoasei oculare, mai mult din cauze fizice decât chimice.

Siliconii sunt folosiţi ca material auxiliar la fabricarea cauciucului siliconic şi ca material de acoperire a ambalajelor sub formă de:-fluide siliconice (imprimarea caracterului hidrofug al flacoanelor de sticlă);-răşini siliconice (protecţia prin vernisare a ambalajelor metalice şi de hârtie);-pastă siliconică (acoperirea interioară a ambalajelor sub formă de saci).

3.3. Siliconi

Siliconii sunt produşi organici macromoleculari constituiţi din atomi de siliciu legaţi pe de o parte de atomi de oxigen, pe de altă parte de atomi de carbon, atomi care fac parte din radicali organici de tipul: metil, etil şi fenil. Se obţin plecând de la cloroxilani care, prin hidroliză conduc la xilanoli, iar din aceştia, prin policondensare, eliminând câte o moleculă de apă dintre două molecule de monomer, rezultă siliconii.

Cele două legături -Si-O- şi Si—C- caracteristice siliconilor le conferă proprietăţi specifice. Astfel stabilitatea termică, atât la temperatură ridicată cât şi la temperatură scăzută şi rezistenţa chimică sunt atribuite legăturii —Si—O—.

3.4. Elastomeri 3.4.1. Cauciucul natural

Cauciucul natural este o hidrocarbură polietilenică extrasă prin coagularea latexului din anumite specii vegetale (Hevea, Ficus, Euphorbe) în general cu ajutorul unui acid. Coagulatul este spălat, zvântat şi uscat apoi guma este transformată fie în folie vaporoasă fie în crep.

Formula chimică a cauciucului natural este (C6H8)n , structura sa moleculară fiind perfect stabilită: [- CH2 - C(CH3) = CH - CH2 -]n , deci un polimer liniar al izoprenului. Din acest punct de vedere este un material termoplastic. Deoarece niciodată nu se utilizează în stare pură ci vulcanizată este încadrat în grupa materialelor semitermoplastice.

În stare normală cauciucul natural are aspectul unei substanţe amorfe datorită plierii dezordonate a lanţurilor moleculare. Dacă este bine etirat are aspectul unui material fibros deoarece macromoleculele sunt orientate paralel cu direcţia de tragere. Elasticitatea depinde de temperatură, la peste 30°C se înmoaie, iar la 0°C devine casant. Gradul de polimerizare n variază între 1000 şi 5000, la n = 4000 masa moleculară este de 300 000.

Vulcanizarea constă în adiţia de sulf la dublele legături, reacţie ce are loc la 130-140°C. Procentul de sulf utilizat pentru vulcanizare determină proprietăţile mecanice ale produsului finit. Astfel, o adiţie de 0,5-4% sulf permite obţinerea cauciucului flexibil în timp ce la 45-47% cauciucul devine rigid, de tip ebonită.

Este dificil să se obţină în stare pură întrucât, pe de o parte, impurităţile conţinute (răşini, protide) sunt puternic fixate sau adsorbite, pe de altă parte, o purificare avansată elimină antioxidanţii naturali conţinuţi în cauciucul natural care "îmbătrâneşte" sub acţiunea oxigenului, devenind sfărâmicios.

Cauciucul natural se prezintă sub forma unei mase translucide, inodore cu densitate de 920 kg/m3. Este solubil în sulfura de carbon iar benzenul îl dizolvă la cald. Se umflă într-un mare număr de solvenţi organici la rece, ca şi în hidrocarburile aromatice.

Datorită naturii olefmice poate participa la reacţii de adiţie, substituţie, izomerizare şi polimerizare. Astfel prin adiţia clorului la dublele legături rezultă cauciucul clorat, produs alb, cu punct de înmuiere 115°C, solubil în numeroşi solvenţi şi rezistent la agenţii chimici (acizi şi baze), utilizat la fabricarea lacurilor şi a acoperirilor protectoare datorită unei rezistenţe deosebite la agenţi chimici, în special la acizi şi baze.

Prin adiţia acidului clorhidric gazos tot la dublele legături se obţine cauciucul hidroclorurat, produs alb şi dur, solubil într-un mare număr de solvenţi (hidrocarburi clorurate), impermeabil faţă de apă, vapori de apă, alcool, acid acetic, foarte puţin permeabil faţă de aer şi oxigen şi cu permeabilitate mare în dioxidul de carbon.

Clorul din molecula HCl se fixează pe macromolecula cauciucului conform regulii lui Markownikov, adică pe atomul de carbon cel mai substituit astfel că formula cauciucului hidroclorurat este: [-CH2-C(CH3)Cl-CH2-CH2-]n . Este folosit la fabricarea lacurilor şi acoperirilor protectoare.

Prin evaporarea soluţiilor de cauciuc hidroclorurat se obţine un film mai mult sau mai puţin flexibil în funcţie de plastifianţii folosiţi care constituie un material de ambalaj cu proprietăţi mecanice şi impermeabilitate foarte bune numit Pliofdm.

In general cauciucul conţine diferite ingrediente încorporate pentru a ameliora anumite proprietăţi şi pentru a uşura prelucrarea. Există şi o ordine în care ingredientele necesare sunt încorporate: plastifianţi, materiale de umplutură, acceleratori, antioxidanţi şi sulf.

Plastifianţii folosiţi în proporţie de 0,5-5% pentru îmbunătăţirea prelucrabilităţii sunt fie acizi graşi (acid stearic), care pot avea o acţiune uşor defavorabilă asupra proprietăţilor mecanice, fie naftil- sau xililmercaptan şi tio-β-naftol, care provoacă o plastifiere fără a modifica proprietăţile mecanice.

Materialele de umplutură folosite în industria alimentară pentru a îmbunătăţi anumite proprietăţi mecanice ale cauciucului (rezistenţă la rupere, la sfâşiere, la frecare) trebuie să fie inerte: kiselgur, caolin, carbonat de magneziu, talc, sulfat de bariu, cretă, negru de fum lipsit de carburi cancerigene.

Prezenţa acceleratorilor de vulcanizare are rolul de a reduce durata de vulcanizare şi cantitatea de sulf necesară. Aceştia aparţin aminelor, guanidinelor, tiazolilor şi sărurilor tioacizilor. Ei au efect maxim dacă sunt însoţiţi de activatori cum sunt oxidul de zinc în proporţie de 5%, diverşi acizi graşi dintre care cel mai utilizat este acidul stearic în doze de 0,5-3%.

Antioxidanţii cei mai eficienţi. aparţin grupului aminelor aromatice. Astfel fenil-β-naftilamina şi aldol-α-naftilamina adăugaţi în proporţie de 1% împiedică "îmbătrânirea" datorată unor produse de autooxidare care duc la pierderea elasticităţii.

Ca majoritatea elastomerilor, cauciucul natural este folosit pentru confecţionarea de accesorii pentru ambalajele destinate produselor alimentare: buşoane pentru flacoane, damigene, diverse recipiente, inele-garnitură pentru butelii şi cutii de conserve mari, dar şi pentru alte obiecte: biberoane, tuburi, racorduri pentru transfuzii sanguine, sonde etc. De mai mult timp cauciucul natural este concurat de materiale sintetice (cauciuc sintetic, PVC, PE).

3.4.2. Cauciucurile sintetice

Primele încercări de obţinere a unui cauciuc de sinteză au constat în polimerizarea izoprenului, monomerul cauciucului natural, reacţie ce permite obţinerea unor polimeri ramificaţi cu greutate moleculară mare şi proprietăţi mecanice mediocre. Ulterior, progresele în alegerea monomerilor şi a procedeelor de polimerizare au dus la obţinerea unei game întregi de cauciucuri sintetice apte să substituie cauciucul natural. Cauciucul polibutadienic se obţine prin polimerizarea butadienei. Denumirea comercială a acestui clastomer este cauciuc Buna (Germania). Este solubil în solvenţii folosiţi pentru

cauciucul natural, are un miros nu prea accentuat, o aderenţă foarte bună la metale şi poate fi vulcamzat cu agenţi obişnuiţi de vulcanizare. Este rezistent faţă de acizi, dar prin oxidare devine sfărâmicios. Este utilizat la caşerarea diferitelor pelicule celulozice.

Cauciucul butadien - stirenic se obţine prin copolimerizarea butadienei cu stirenul, procedeul în emulsie la temperatură joasă. Este cunoscut sub diferite denumiri comerciale: Buna S (Germania), SBR (Styrene Butadiene Rubber, SUA). Se vulcanizează mai greu, astfel că acest cauciuc se foloseşte în amestec cu cauciucul natural şi cu adaosuri de vulcanizare. Are rezistenţa şi elasticitatea mai bune la 20-30°C decât cauciucul polibutadienic, dar stabilitatea la încălzire este mai redusă ca a acestuia. De asemenea, rezistenţa la rupere este mai mică iar elasticitatea mai redusă decât a cauciucului natural, în schimb arc o bună rezistenţă la frig. Este rezistent la apă, are o bună aderenţă la metal şi este rezistent faţă de acidul acetic şi alcoolul etilic.

Cauciucul butadien - metil stirenic cu denumirea comercială Carom are proprietăţi asemănătoare cauciucului butadien-stirenic.

Aceste două sortimente de cauciuc sintetic se folosesc la confecţionarea ambalajelor complexe, combinându-se în special cu materiale fibroase.

Cauciucul butadien - acrilonitrilic are denumirea comercială Buna N sau Perbunan (Germania) şi NBR (Nitrile Butadiene Rubber, SUA). Este rezistent la acţiunea acizilor diluaţi, bazelor şi soluţiilor de săruri de orice concentraţie, rezistent la apă până la 70°C (creşterea de volum fiind de 2,5%). Se umflă uşor în grăsimi şi uleiuri vegetale şi animale, dar scăderea proprietăţilor fizice în urma umflării este neînsemnată. Are un miros slab iar aderenţa la metale este foarte bună. Fiind mult mai puţin termoplastic decât cauciucul natural trebuie plastifiat cu fosfaţi organici, esteri ftalici sau eter dibenzilic. Este folosit în amestec cu PVC care îi conferă o mai bună impermeabilitate la vapori de apă, absenţa migrării ingredientelor folosite la obţinere şi o prelucrare bună prin ambutisare şi extrudare, ceea ce permite obţinerea multor tipuri de ambalaje.

Cauciucul policloroprenic se obţine prin polimerizarea în emulsie a cloroprenului [CH2 = CH - CH = CH2] şi vulcanizarea polimerului obţinut cu oxizi metalici, în special cu oxid de magneziu. Prezintă o bună rezistenţă la oxigen, la ozon şi la uleiuri minerale, animale şi vegetale. Este mai rezistent decât cauciucul natural la acţiunea căldurii şi a luminii solare. De asemenea este rezistent la acţiunea acizilor (oxalic, tartric, citric, acetic), a soluţiilor concentrate calde de NaOH şi a alcoolului. Se utilizează la prepararea lacurilor pentru protecţia suprafeţelor metalice (la utilaje, ambalaje etc). Este cunoscut sub diferite denumiri comerciale CR (Chloroprene Rubber) şi Neopren în SUA şi Perbunan C (Germania).

Cauciucul izobutilic se obţine prin polimerizarea izobutilenei [(CH3)2C=CH2], polimerul rezultat având greutatea moleculară cuprinsă între 15 000 şi 500 000. La greutăţi moleculare de circa 60 000 au o consistenţă siropoasă dar produsele cu greutate moleculară mare sunt cauciucuri (Vistanex în SUA, Oppanols în Germania, Isolene în Marea Britanie, Isovix şi Isopol în Italia). Caracterul de hidrocarbură saturată îi conferă o rezistenţă bună la oxidare şi la agenţi chimici dintre cei mai agresivi (baze diluate sau concentrate, acizi concentraţi cu excepţia acidului azotic) şi o bună impermeabilitate la gaze. De asemenea

este rezistent la uleiuri vegetale şi compatibil cu diferite alte materiale plastice, îndeosebi cu PE. Adaosul de negru de fum măreşte rezistenţa mecanică a acestui cauciuc. Principalul inconvenient al cauciucului izobutilic este fluajul la rece care îi imprimă o deformare permanentă ce nu poate fi corectată prin vulcanizare datorită caracterului saturat al polimerului.

Pentru a preîntâmpina acest inconvenient izobutilena este copolimerizată cu alţi monomeri. Astfel, prin copolimerizarea în soluţie, cu catalizator clorură de aluminiu, la circa 100°C, a 2 părţi de izopren cu 100 părţi de izobutilena se obţine un produs numit cauciuc Butil, suficient de nesaturat pentru a permite vulcanizarea cu agenţi de vulcanizare obişnuiţi (sulf, oxid de zinc). Pentru acest cauciuc se folosesc aceleaşi materiale de umplere ca la cauciucul natural. Are o rezistenţă foarte bună la uleiuri vegetale şi la solvenţi cu oxigen în moleculă. De asemenea are o foarte bună impermeabilitate la gaze. Proprietăţie dielectrice excelente nu variază la îmbătrânire astfel că se foloseşte mult pentru izolarea cablurilor electrice. Denumirea comercială este IIR (Izobutylene Isoprene Rubber).

Cauciucurile siliconice sunt siliconi liniari obţinuţi prin hidroliza dimetil-dicloroxilanilor. Vulcanizarea acestor cauciucuri constă într-o oxidare produsă de peroxizi organici, cel mai utilizat fiind peroxidul de benzoil. Ca material de umplutură se folosesc silice şi oxizi de fier. Îndeosebi silicea foarte fină, de 0,1-0,5 µm, obţinută pe cale chimică îmbunătăţeşte proprietăţile mecanice ale cauciucului siliconic, proprietăţi care variază foarte puţin într-un interval mare de temperatură (-85°C - +250°C). Se folosesc în toate cazurile în care nu se cere o elasticitate ridicată ci rezistenţă mare la căldură, oxidare şi agenţi chimici. La temperatură normală sunt compatibili cu bazele tari, soluţiile apoase neutre, alcooli inferiori, hidrocarburi alifatice şi fluide frigorifice. În industria ambalajelor sunt folosiţi la confecţionarea accesoriilor pentru ambalaje: buşoane pentru diferite flacoane şi butelii, inele-garnitură pentru recipiente diverse etc.

4. Matateriale termorigide

Materialele termorigide sunt folosite de mult timp la confecţionarea de accesorii pentru ambalaje. Obţinerea acestor materiale necesită tehnici diferite de cele folosite pentru termoplastice. în general ele devin rigide la acţiunea căldurii dar reacţia de obţinere poate avea loc şi la rece în prezenţa unui catalizator adecvat. Se obţin prin policondensarea de molecule multifuncţionale (cel puţin difuncţionale) cu formarea unei molecule prin reacţia radicalilor între ei din care se elimină o moleculă de apă. Se formează o reţea care are radicali liberi susceptibili la noi reacţii. In funcţie de monomerii folosiţi pentru policondensare materialele termorigide sunt clasificate în fenoplaste şi aminoplaste.

4.1. Fenoplaste Termenul fenoplaste cuprinde un mare număr de răşini rezultate din policondensarea fenolului cu aldehide: răşini fenol – formol, fenol – furfurol, frezorcinol - formol şi fenoplaste modificate obţinute din fenoli substituiţi. Dintre acestea, singurele folosite în domeniul ambalajelor sunt răşinile fenol - . formol (bachelitele) care pot fi reprezentate astfel:

Raportul fenol-formol determină structura bachelitei ca şi fenolul însăşi prin alternanţa poziţiilor orto sau para. In prezenţa catalizatorilor bazici (amoniac, hexametilen-tetraamină, hidrazină etc.) bachelita se obţine în trei forme: A, B şi C.

Bachelita A sau rezolul este un lichid vâscos, care la răcire trece într-o masă sticloasă, galben-brună, uşor fuzibilă (la 80-100°C) şi solubilă în alcool, acetonă, fenol. Are masa moleculară până la 500 şi este rezistentă faţă de apă, chiar la temperaturi ridicate. De asemenea este rezistentă la acţiunea uleiurilor şi grăsimilor vegetale şi animale şi faţă de vin şi alcool.

Bachelita A în stare pulverizată, topită sau dizolvată se utilizează la turnarea diferitelor piese, ca material de impregnare şi la prepararea lacurilor şi a accesoriilor pentru confecţionarea ambalajelor (cleiuri, adezivi).

Bachelita B sau rezitolul are structura ramificată şi foarte puţin solubilă. Are aceleaşi utilizări ca bachelita A.

Bachelitele A şi B, dizolvate în solvenţi, nu sunt lipsite de reactivitate, în schimb după depunerea stratului, evaporarea solventului şi tratamentul termic se obţine un policondensat inert şi foarte rezistent.

Bachelita C sau rezita este insolubilă şi nu se poate prelucra pe cale mecanică şi termică (este duroplastă), proprietăţi datorate structurii tridimensionale. Se foloseşte la confecţionarea prin presare a accesoriilor pentru ambalaje (capace filetate pentru borcane, diferite dispozitive pentru închiderea recipientelor de sticlă) şi a unor obiecte de uz casnic apreciate datorită densităţii reduse, calităţilor hidrofuge şi absenţei gustului, mirosului şi toxicităţii.

Prin amestecarea emulsiei bachelitice (produsul lichid de condensare a fenolului cu formaldehida prin procedeul cu catalizator bazic, cu adaos ulterior de alcool etilic) sau a bachelitei în stare topită cu umpluturi organice sau anorganice se obţin pulberi pentru presare la cald. Materialele de umplutură folosite pentru bachelite sunt inerte şi netoxice: pastă albă de celuloză, făină de lemn (brad, pin), fibre de bumbac, fibre de azbest, mică.

Bachelita praf (care îşi păstrează proprietăţile termice până la 200°C) amestecată cu faină de lemn în proporţie de 60-90 : 40-10 se foloseşte la confecţionarea prin presare a capsulelor de închidere a buteliilor.

Bachelita bloc sau sub formă de praf se foloseşte la acoperirea bidoanelor de tablă pentru transportul uleiurilor şi grăsimilor animale sau vegetale.

Răşinile fenol-formaldehidice utilizate în industria alimentară nu trebuie să conţină fenol şi formaldehida necondensate.

4.2. Aminoplaste

Aminoplastele sunt răşini rezultate prin condensarea aldehidelor cu amine, cele mai importante fiind răşinile ureo-formaldehidice şi melamino-formaldehidice.

Răşinile ureo-formaldehidice sunt termorezistente, au o bună rezistenţă mecanică, nu sunt solubile în solvenţi organici şi în apă. deşi nu rezistă la contactul îndelungat cu apa. Denumirea comercială este pollopas. Prezintă stabilitate termică până la 100°C, este suficient de rezistentă la acţiunea acizilor şi bazelor diluate, dar se distrug în acizi şi baze concentrate. în formă de masă spongioasă au proprietăţi mecanice interesante: densitate 15-20 kg/m3, conductivitate termică 0,0338 W/(m- K) la 0°C şi 0,0412 W/(m- K) la 60°C. O structură asemănătoare cu a răşinii ureo-formaldehidice are răşina tioureo-formaldehidică, însă aceasta are rezistenţa la apă mai bună.

Răşinile ureo-formaldehidice se folosesc la prepararea lacurilor ureo-formaldehidice cu largă utilizare în domeniul ambalajelor, la prepararea adezivilor sau la confecţionarea capsulelor pentru închiderea buteliilor prin presarea pulberii de răşină cu umplutură de făină de lemn. Deşi au aceleaşi utilizări ca şi bachelitele, prin faptul că sunt inodore se utilizează pentru confecţionarea ambalajelor la care bachelita este contraindicată din cauza mirosului de fenol pe care este posibil să-1 aibă. Nu pot fi folosite la ambalaje pentru soluţii apoase. In formă de masă spongioasă, numită porozit, se utilizează ca material de ambalaj şi izolare fiind complet stabil faţă de mucegaiuri şi microorganisme.

Răşinile melamino-formaldehidice sunt insolubile, inodore, insipide, incolore şi transparente, rezistente faţă de apa rece şi fierbinte şi faţă de grăsimi, netoxice. Se folosesc la fabricarea maselor de presare cu diverse umpluturi: (făină de lemn, celuloză) şi la prepararea lacurilor şi adezivilor cu bună rezistenţă chimică faţă de apă, acizi, baze şi solvenţi.

5. Aditivi pentru materialele plastice

Din cele prezentate în acest capitol reiese clar că, pentru a se obţine materiale plastice cu proprietăţi dintre cele mai bune, în masa polimerului de bază trebuie să se adauge aditivi care aduc îmbunătăţiri fără însă a altera structura chimică. Aditivii sunt clasificaţi în concordanţă cu funcţiile pe care le îndeplinesc: aditivi de prelucrare (stabilizatori, lubrifianţi, iniţiatori ai topirii), plastifianţi, aditivi antiîmbătrânire (antioxidanţi, antimicrobieni, stabilizatori UV), modificatori ai proprietăţilor de suprafaţă (agenţi antistatici, agenţi antiaburire, aditivi antiblocare), modificatori ai proprietăţilor optice (pigmenţi, vopsele, agenţi de nucleere), produşi de ignifugare (inhibitori ai ignifugării, aditivi de autoextincţie, suprimatori ai fumului), agenţi de spumare. Nu toţi aceşti aditivi sunt utilizaţi în materialele plastice folosite la ambalarea produselor alimentare iar cei care sunt trebuie să aibă acceptul autorităţii legislative.

5.1. Stabilizatori de prelucrare Degradarea polimerilor implică frecvent reacţii de oxidare prin mecanismul radicalilor liberi şi la temperaturi ridicate prin interacţiunea oxigenului cu legăturile C-H conducând la formarea grupărilor hidroperoxidice. Aceste grupări se descompun în radicali liberi OH şi duc la scindarea moleculei, întrucât este practic imposibil de eliminat oxigenul din sistem se folosesc aditivi pentru a inhiba reacţiile de oxidare.

Aceasta se realizează prin folosirea stabilizatorilor primari sau antioxidanţi cum sunt fenoli sau amine aromatice care întrerup reacţiile în lanţ prin combinarea cu radicalii liberi, a stabilizatorilor secundari sau compuşi care descompun peroxizii cum sunt tioesterii, fosfiţii şi metal-tiocarbamaţii şi agenţi de chelare sau dezactivatori ai metalelor cum sunt fosfiţii organici care protejează polimerul imobilizând ionii metalici prin reacţii coordonate.

In cazul PVC trebuie folosiţi stabilizatori la căldură sau absorberi de acid care întârzie descompunerea acesteia în HCl şi polimeri degradaţi de culoare 1 neagră. Food and Drug Administration a acceptat spre utilizare octilin-mercaptida şi compuşii calciu-zinc.

Tendinţa polimerilor ca PVC şi poliolefinele de a se lipi de părţile metalice în timpul prelucrării poate fi redusă prin adaosul de lubrifianţi ca ceruri polietilenice, esteri şi amide ale acizilor graşi, stearaţi metalici ca stearat de Zn şi parafină.

5.2. Plastifianţi

Polimerii friabili ca PVC trebuie plastifiaţi pentru a se obţine filme şi recipiente flexibile. Plastifiantul conferă materialului şi supleţe şi aspect cleios ca în filmele lipicioase. Circa 80% din toţi plastifianţii se folosesc pentru PVC: esteri ftalici ca dioctilftalat (DOF) cunoscut şi ca di-2-etilhexilftalat (DEHP) şi dioctil adipat (DOA) sau di-2-etilhexiladipat (DEHA). Desigur că plastifierea se poate realiza şi prin copolimerizare cum este cazul PVC, care poate fi copolimerizată cu acetat de vinii, etilena sau metilacrilat.

5.3. Agenţi antiîmbătrânire

Îmbătrânirea poate fi definită ca procesul de deteriorare a materialelor ca urmare a efectelor combinate ale radiaţiilor atmosferice, temperaturii, oxigenului, apei, microorganismelor şi altor agenţi atmosferici (de exemplu gaze). Se obişnuieşte să se folosească acest termen pentru a indica o modificare chimică a structurii materialului plastic. Antioxidanţii sunt folosiţi nu numai la prelucrare ci şi în anumite filme cum este PP care este degradată în atmosferă. FDA a autorizat utilizarea butilhidroxi-toluenului (BHT) care îndepărtează radicalii liberi. Alţi antioxidanţi folosiţi sunt organofosfiţii care descompun hidroperoxidul.

In polimeri pot fi adăugaţi agenţi antimicrobieni cum sunt substanţele algicide, bactericide şi fungicide pentru a preveni creşterea microorganismelor. Totuşi, folosirea lor în ambalarea produselor alimentare este rară datorită posibilităţii de migrare în produsele alimentare.

Stabilizatorii UV se folosesc pentru a preveni deteriorarea filmelor polimerice prin fotooxidare. Ei absorb radiaţiile UV cu energie ridicată şi eliberează radiaţii cu energie mai scăzută. în ceea ce priveşte ambalajele pentru produse alimentare, foarte puţine primesc suficiente radiaţii UV pentru a fi necesar adaosul de stabilizatori UV în materialul de ambalaj.

5.4. Modificatori ai proprietăţilor de suprafaţă

Agenţii antistatici sunt folosiţi pentru a preveni acumularea sarcinilor electrice în filmele polimerice, efect nedorit cauzat de faptul că polimerii nu conduc curentul electric. Acumularea sarcinilor electrice (electroni şi ioni) are loc la separarea a două suprafeţe care au fost în contact. Prevenirea se face prin adaosul de amine alifatice etoxilate, alcooli polihidroxilici şi derivaţi, acizi neionici şi compuşi de amoniu cuaternari. Aceşti compuşi migrează la suprafaţă şi formează un strat conducător prin absorbţia umidităţii din atmosferă, strat care permite descărcarea electronilor.

In cazul unor produse alimentare ambalate umiditatea are tendinţa de a condensa sub formă de picături obstrucţionând vederea conţinutului. Adaosul de etoxilaţi neionici sau esteri hidrofilici ai acizilor graşi cum ar fi gliceril stearatul determină depunerea unui film continuu de umiditate.

Multe materiale de ambalaj au tendinţa de a se lipi unele de altele datorită faptului că nu conduc curentul electric. Această tendinţă poate fi redusă prin | adaosul de amide organice cum este erucamida şi de săpun metalic cum este. stearatul de zinc.

5.5. Modificatori ai proprietăţilor optice

Sub aspect tehnologic, proprietăţile optice ale unui material se referă la capacitatea de a transmite lumina, de a se colora şi de a reflecta lumina la suprafaţă. Majoritatea filmelor destinate confecţionării ambalajelor pentru produse alimentare sunt nepigmentate, cu toate că unele sunt colorate prin adaosul de coloranţi. Pigmenţii principali folosiţi pentru colorare sunt negrul de fum, TiO2 alb, oxidul de fier roşu, sulfitul de cadmiu galben, molibdatul oranj, ultramarin albastru, ferocianidă albastra, crom verde şi ftalocianine de cupru albastru şi verde. Coloranţii folosiţi nu trebuie să migreze din materialul de ambalaj în produsul alimentar.

5.6. Produşi de ignifugare

Deşi multe materiale sunt combustibile, absenţa rezistenţei la flăcări este nesocotită în majoritatea ambalajelor pentru produse alimentare. Acest aspect merită toată atenţia întrucât, spre exemplu, cupele şi platourile din PS expandat sunt combustibile astfel că riscul de aprindere trebuie balansat împotriva posibilei toxicităţi a agenţilor de stingere a flăcărilor.

5.7. Agenţi de spumare

Agenţii de spumare sau umflare sunt folosiţi pentru obţinerea de produşi celulari şi sunt clasificaţi în două grupe: chimici şi fizici după modul de generare a gazelor pentru a produce alveolele pline cu gaz. Generarea gazelor se realizează prin tranziţie fizică (evaporare sau sublimare) sau prin procese chimice (reacţii de descompunere a gazelor). In materialele de ambalaj folosite pentru produsele alimentare agenţii de spumare sunt folosiţi în mod curent. De exemplu, în cazul PS expandat se foloseşte o fluorocarbură sau o hidrocarbură alifatică cum este pentanul.