Виды полимеров для упаковки: искусственные полимеры на основе целлюлозы; синтетические полимеры

Вариант 9

1. Виды полимеров для упаковки: искусственные полимеры на основе целлюлозы; синтетические полимеры.

В производстве упаковки пластмассы используются чаще всего. Они незаменимы для выполнения целого ряда функций, и их великолепный баланс функций в сочетании со специальными методами проектирования и обработки часто позволяет получать экономически выгодные решения, которые оправдывают их ведущие позиции на рынке упаковочных материалов.

Функциональность упаковки:

1. Упаковка должна защищать: 
а. содержимое от окружающей среды, таких как расхищение, заражение, поломки, загрязнение или протечки, защита пищевых продуктов от бактерий и т.д.; 
б. окружающей среды от содержимого: отравляющих и токсичных веществ, утечка загрязняющих веществ, а также агрессивных продуктов; 
в. от воздействия осколков: использование пластмасс позволяет избежать порезов от осколков стекла. 
г. внутреннюю атмосферу: кислородонепроницаемость для сохранения свежести органических продуктов… 
д. от ненадлежащего использования: пробки, защитные колпачки, которые не могут снять дети 
2. Создание герметичности является важнейшей причиной использования упаковки для транспортировки пищевых продуктов и воды, а также промышленных, сельскохозяйственных и бытовых химикатов… 
3. Предоставление информации и эстетическое воздействие: пластмассы могут быть прозрачными или непрозрачными, окрашенными, с нанесенным текстом или рисунком, украшенными, имитирующими дерево или металл…, для информирования предполагаемого клиента или пользователя, для привлечения клиентов. 
4. Простота использования: использование пластмассы позволяет изобретать самые оригинальные применения, и постоянно вводить инновации для наиболее широко известных повторно герметизируемых упаковок: эластичных, легко сворачивающихся, не рвущихся и обладающих барьерными свойствами пленок; неразрушаемых упаковок…

Для изготовления упаковки используются искусственные полимеры ( на основе целлюлозы) и синтетические.

Целлюлоза – это полисахарид, образованный остатками глюкозы, это основная часть строения клеточных стенок растений, которая обеспечивает прочность и эластичность тканей растения. Используется для производства пластмасс, применяемых в различных отраслях.  В производстве упаковки на основе целлюлозы изготавливают пленки – целлофан.

Целлофановые пленки прозрачны, экологичны, прочны на разрыв, однако, начав рваться от края, дальше рвутся без усилий. Эта особенность целлофана снижает область его применения как упаковочного материала.

В настоящее время используется редко как упаковочный материал в виде прозрачной пленки, в основном для упаковки дорогих продуктов, изготовления оболочек колбас и сыров, а также мясомолочных изделий.

Эфиры целлюлозы, производные получают при помощи этерификации целлюлозы. Пленки на их основе воспринимают печать, следовательно хорошо декорируются.

Полиэтилен – эластичный пластик, обладающий высокой устойчивостью к воздействию щелочей, кислот и органических растворителей. Это один из самых распространенных видов пластмасс. Полиэтилен бывает высокого, низкого и среднего давления. Полиэтилен высокого давления используют для изготовления пленок, крышек, посуды, тарелок, мисок, стаканов и прочей посуды. Из полиэтилена низкого давления изготавливают тару: ведра, канистры, бочки, паллеты и т.д.

Полипропилен напоминает полиэтилен, но более жесткий, термостойкий и его поверхность имеет поверхность более выраженный блеск, при этом менее морозостойкий. Используется при производстве посуды, тары, упаковки, труб.

Поливинолхлорид выпускают двух видов:

1. Винилпласт – жесткий и твердый пластик. Недостатком его считается невысокая морозостойкость.

2. Пластикат – мягкий  и эластичный материал , который применяют в изготовлении пленок, линолеума и пр.

Полистирол – продукт полимеризации стирола (винилбензола).

ПС прозрачный, бесцветный или окрашенный и непрозрачный, обладает химической стойкостью и хорошими изоляционными свойствами. Различают пищевой и непищевой ПС. Пищевой применяется при производстве одноразовой посуды, упаковки и т.д. При высокой термо и морозостойкости используется в изготовлении лотков для продуктов, требующих заморозки, а также для продуктов быстрого приготовления  (заварные супы и лапша).

Полиэтилентерефталат – термопластик, продукт поликонденсации этиленгликоля с терефталевой кислотой. Твердый, бесцветный, блестящий, химически инертный материал, выдерживает сильные колебания температур и поэтому используется для  продуктов подвергаемых стерилизации или заморозке. Также из ПТЭФ изготавливают бутылки для хранения и фасовки газированных напитков, поскольку еще одной особенностью ПТЭФ является низкая проницаемость к углекислому газу.

Полиамиды – пластмассы на основе линейных синтетических высокомолекулярных соединений, обладают высокой механической прочностью, термо, жиро и химической стойкостью, эластичностью, низкой газопроницаемостью. Из полиамида в пищевой промышленности производят оболочки для колбасных изделий, упаковки для масел животного и растительного происхождения.

Поликарбонаты – это сложные полиэфиры угольной кислоты  и двухатомных спиртов. Пленки из ПК обладают хорошими прочностными показателями, низкой паро и газопроницаемостью и высоким интервалом колебания температур (от -100 ºС до +200 ºС), устойчивы к изгибанию. ПК широко используется для упаковки продуктов, которые замораживаются, стерилизуются или нагреваются в микроволновой печи.

Полиуретан – получается синтезом диизоцианитов (жесткий блок) и полиэфиров (мягкий блок). Могут быть в эластичном или твердом состоянии. Вспененный ПУ (поролон) используют в качестве амортизаторов, прокладочных, вспомогательных материалов для транспортной тары.

 

2. Классификация, свойства, маркировка и применение  легированной стали.

Легированными называются стали, в которые кроме железа и углерода вводятся легирующие добавки для придания сталям особых свойств. Основными легирующими элементами являются Mn, Si, Cr, Ni, W, Mo, Co, Ti, V, Zr, Nb и др.

Марганец повышает износостойкость, прочность, а также глубину прокаливаемости стали при термической обработке.

Кремний способствует получению более однородной структуры,

положительно сказывается на упругих характеристиках стали, способствует магнитным превращениям, а при содержании его в количестве 15…20 % придает стали кислотоупорность.

Хром повышает твердость, прочность, а при термической обработке увеличивает глубину прокаливаемости, повышает жаропрочность, жаростойкость, коррозионную стойкость.

Никель действует так же, как и марганец. Кроме того, он повышает электросопротивление и снижает значение коэффициента линейного расширения.

Вольфрам уменьшает величину зерна, повышает твердость и прочность, улучшает режущие свойства при повышенной температуре.

Молибден действует как и вольфрам, а также повышает стойкость к коррозии.

 

 В зависимости от химического состава и свойств конструкционная сталь делится на категории:

- качественная;

- высококачественная - А;

- особовысококачественная - Ш.

Легированные стали классифицируются по:

а. назначению;

б. химическому составу;

в. равновесной структуре;

г. структуре после охлаждения на воздухе.

По назначению их делят на:

а. конструкционные (машиностроительные), предназначенные для изготовления механизмов и деталей машин, а также элементов конструкций, в том числе и строительных;

б. инструментальные, используемые для изготовления режущих инструментов, измерительного инструмента, штампов, и др.;

в. стали и сплавы с особыми свойствами (нержавеющие, жаропрочные, теплоустойчивые и др.).

В зависимости от легирующих элементов, входящих в состав сталей их бывает: хромистая, марганцовистая, хромомарганцовая, хромокремнистая хромоникелевая, ванадиевая и т.п.

По структуре стали в равновесном состоянии делят на доэвтектоидные, эвтектоидные, заэвтектоидные и ледебуритные.

По структуре после охлаждения на воздухе легированные стали

подразделяют на малолегированные (легирующих элементов до 2,5 %), среднелегированные (от 2,5 до 10 %) и высоколегированные (от 10 до 50 %).

Маркируют легированные стали буквами и числами, указывающими на их химический состав. Первые две цифры указывают на содержание углерода, буква указывает на легирующий элемент, входящий в состав стали, далее ставится число, указывающее на содержание этого элемента в процентах. Если содержание элемента составляет меньше 1%, то единица за буквой не ставится. Легирующие элементы обозначаются следующими буквами:

А − азот, К − кобальт, Т − титан, Ю − алюминий, С − кремний, В − вольфрам, Ф − ванадий, Х − хром, Д − медь, Н − никель, Г − марганец, М − молибден, П − фосфор, Р − бор, Ц − цирконий, Ч − редкоземельные металлы, Б − ниобий.

Например сталь 18Х2Н4ВА содержит 0,18% углерода, 2% хрома, 4% никеля, до 1% вольфрама, буква А в конце обозначения говорит о том, что сталь высококачественная.

Примеры обозначений и применения некоторых марок легированной стали:

45ХА - хромистая сталь, содержит 0,45% углерода, около 1% хрома, повышенного качества, конструкционная; используется для изготовления болтов, шпилек, шестерен.

12ХН3А - хромоникелевая сталь, в ее состав входит 0,12% углерода, около 1% хрома, 3% никеля, повышенного качества, конструкционная; предназначена для изготовления поршневых пальцев, шестерен ведущих полуосей распределительных валов, ответственных болтов, шпилек и т. д.

50ХФА - хромованадиевая сталь, содержит 0,50% углерода, хрома и ванадия около 1%; повышенного качества, идет на изготовление пружин.

45Г2 - марганцевая сталь. Используется для изготовления полуосей тракторов, стопоров переключения, валов коробок передач и т. п.;

65Г - марганцевая сталь. Идет на изготовление пружинных шайб;

20Х - хромистая сталь. Используется для конических шестерен дифференциала, крестовин сателлитов и т. п.;

30ХГСА - хромомарганцевокремнистая сталь. Используется для изготовления уплотнительных шайб коробки передач;

50ГС - кремнемарганцевая  сталь. Используется для изготовления рессор;

ХВГ - хромовольфрамомарганцевая сталь. Используется для изготовления контрольных и измерительных инструментов, шаблонов, лекал и т. п.;

9ХС-хромокремнистая сталь. Используется для изготовления сверл, метчиков, резцов и другого режущего инструмента.

Магнитотвердые сплавы идут на изготовление постоянных магнитов.

Магнитомягкие сплавы используются для изготовления сердечников, трансформаторов, электромагнитов. Немагнитные стали являются заменителями цветных металлов в электромашиностроении. Износоустойчивые стали применяются при изготовлении рабочих элементов землеройных машин, шаровых мельниц и других деталей, подвергающихся сильному износу.

Инструментальная легированная сталь служит для изготовления двух групп:

- Сталь для режущего  и измерительного инструмента (пилы, резцы, фрезы, сверла, клейма и др.)

- Сталь для штампованного  инструмента (горячие и холодные  штампы, молотовые штампы, пресс-формы).

Высокопрочные легированные стали находят свое применение в машино-, ракето- и самолётостроении.

К конструкционным легированным сталям относятся цементируемые легированные стали. Из них изготавливают детали, работающие в в условиях трения, при высоких давлениях и ударных нагрузках (детали автотракторной и автомобильной промышленности).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Провести экспертизу  фарфоровых изделий.

Фарфор - это изделия из лучших сортов белой глины (с черепком без пор),

непроницаемые для воды и газа. Фарфоровая посуда является одним из древнейших и ценных видов керамики и до сих пор считается классикой сервировки стола.

Отличительным признаком качества фарфоровых изделий является чистый белый цвет. Потребительские свойства фарфоровых изделий определяются функциональными, эргономическими, эстетическими достоинствами авторского образца, свойствами фарфора и качества изготовления изделий. Для сопоставления изделий изучили важнейшие характеристики - физико-химические свойства фарфора: твердость, пористость, белизна и блеск глазури. Объекты исследования:

1.Тарелка китайского производства фирмы «Коралл»;

2. Тарелка российского  производства фирмы ООО «Кубаньфарфор» г. Краснодар. Изготовленные из твердого фарфора.

 На первом этапе  производили анализ качества  по внешнему виду черепка, глазури и декорирования. ГОСТ 28390-89 допускает не более трех дефектов на одном изделии для 1-го сорта и не более шести для 2-го. На первом образце был выявлен один дефект – плотное вздутие поверхности – прыщ. На втором образце не было выявлено ни одного дефекта. Следовательно, оба образца соответствуют ГОСТу.

 Определение степени  белизны и блеска проводилось  при помощи фотоэлектрического блескометра ФБ-2 по ГОСТ 24768-2000. Степень белизны у первого изделия равна 59,5%, а у второго – 63%. Норма для 1-го сорта по ГОСТ 28390-89 - 64%, следовательно, образцы относятся ко 2-му сорту. Степень блеска тарелки китайского производства равна 53%, российского производства – 42,5%. По ГОСТ 9.032.74 требование к блеску покрытия для глянцевых изделий – 50-59%. Таким образом, второй образец не соответствует требованиям ГОСТа.

Твердость определялась опытным путем при помощи шкалы Мооса. Выяснили, что оба образца имеют твердость, равную 7.

 Пористость определялась  методом водопоглощения. Для этого образцы размером 30х30 мм освобождали от глазури, затем высушивали в термостате при температуре 100-120оС и взвешивали с точностью до 0,001г на аналитических весах. Далее охладили и оставили в воде на 24 часа. По истечении данного времени извлекли из воды образцы, вытерли иснова взвесили на тех же весах. У первого образца водопоглощение по черепку равнялось 0,1%, у второго – 0,2%. Оба образца соответствуют требованиям ГОСТ 28390-89.