TURINYS

Paveikslų sąrašas..............................................................................................................................2

Įvadas...............................................................................................................................................3

1. Polimerai naudojami plėvelių gamyboje................................................................................5

1.1. Celiuliozė...........................................................................................................................5

1.2. Polietilenas.........................................................................................................................6

1.3. Polivinilchloridas...............................................................................................................8

2. Plėvelės...................................................................................................................................9

2.1. Celofanas...........................................................................................................................9

2.2. Polietileno plėvelės.........................................................................................................10

2.3. Polivinilchloridinės plėvelės...........................................................................................11

Išvados...........................................................................................................................................14

Šaltiniai ir literatūra.......................................................................................................................15

1

PAVEIKSLŲ SĄRAŠAS

1 pav . Ekstruderis............................................................................................................................. 4

2 pav . Ekstruderio schema................................................................................................................ 5

1 .1 .1 pav . Ce l iu l iozė ....................................................................................................................6

1 .2 .1 pav . Polietileno kristališkumo laipsnio priklausomybė nuo temperatūros..............................8

1 .3 .1 pav . Po l iv in i l ch lo r ido po l imer izac i j a .......................................................................9

2

ĮVADAS

Plėvelėmis vadinami ploni ištisiniai medžiagos sluoksniai. Plėvelių skiriamasis bruožas yra

masės ir paviršiaus santykis. Koloidinės dispersinės sistemos pasižymi dideliu ir neištisiniu

dispersinės fazės paviršiumi, o kieti kūnai – didele mase ir santykinai mažu paviršiumi. Plėvelės

užima tarpinę padėtį. Sugebėjimas sudaryti plėveles yra viena iš polimerų ypatybių, kuri nėra

būdinga mažamolekuliams junginiams. Pastarieji negali sudaryti plėvelių, kurios būtų atskira

medžiaga, turinti tik jai būdingas savybes. Polimerai pasižymi plėvėdarinėmis savybėmis dėl

didelės savo molekulių asimetrijos ir specifinių struktūrų susidarymo plėvelės formavimosi metu.

Šie faktoriai taip pat įtakoja polimerinių medžiagų fizinių savybių kitimus. Todėl tempiant

polimerus izoterminėse sąlygose susidaro anizotropinės orientuotos struktūros, pasižyminčios

padidintu stiprumu, kuris išlieka ir be išorinio mechaninio poveikio. Mažamolekulių junginių

izoterminėse sąlygose ištempti neįmanoma.

Orientuojant polimerines plėveles galima:

a) gauti mažesnio storio plėveles, pasižyminčias didesniu atsparumu mechaniniam

poveikiui;

b) pagerinti optines savybes;

c) padidinti atsparumą šalčiui;

d) sumažinti pralaidumą garams ir dujoms;

e) gauti termostabilias, o taip pat ir susėdančias po šiluminio poveikio plėveles. [2]

Plėvelės gaminamos keliais skirtingais būdais. Pagrindinis plastikinių plėvelių gavimo būdas

yra ekstruzija. Kai kurios plėvelės gali būti gaunamos liejimo būdu.

Ekstruzija vadinamas gaminių periodinis arba nepertraukiamas formavimo procesas, kai

žaliava (plastikas), esanti plastiškame arba klampiatakiame būvyje, praspaudžiama per formuojantį

instrumentą – galvutę. Galvutės profilio kiaurymės lemia gaminio konfigūraciją. Aparatas, kuriuo

atliekama ekstruzija, vadinamas ekstruderiu (1 pav.).

1 pav. Ekstruderis. [3]

3

2 pav. Ekstruderio schema. 1-reduktorius; 2-elastinga mova; 3-atraminis guolis; 4-pakrovimo

talpykla; 5-pakrovimo piltuvas; 6-sraigtas; 7-termopora; 8-apšildomas korpusas; 9-grūdintas

cilindras; 10-juostinis kaitintuvas; 11-tinkleliai; 12-jungiamojo antbriaunio šildytuvas; 13-

neapsaugota termopora; 14-galvutė; 15-jungiamasis antbriaunis; 16-tinklelis; 17-stovas; 18-

pakrovimo zonos aušinimo apvalkalas; 19-variklis. [2]

Liejimas yra pats seniausias plėvelių gavimo būdas. Jis taikomas ir dabar tiems polimerams,

kurių skilimo temperatūra yra žemesnė nei šie polimerai įgauna klampiatakį būvį. Taip pat tai

aktualu, kai reikiami priedai plėvelėje yra neatsparūs temperatūrai. Tirpaluose polimerai sudaro

struktūras, kurių forma ir dydis priklauso nuo polimero sąveikos su tirpikliu ir tirpalo temperatūros

bei mechaninio poveikio tirpalui.

Pagrindinės šio būdo stadijos yra:

1. tirpalo paruošimas;

2. filtravimas;

3. plėvelės formavimas;

4. plėvelės džiovinimas;

5. apipjaustymas ir vyniojimas.

Šiame darbe aptarsime celofano, polietileno ir polivinilchloridinių plėvelių gamybą.

Atkreipsime dėmesį į plėvelių panaudojimo galimybes pakavimo reikmėms, bei analizuosime

plėvelių privalumus ir trūkumus. Susipažinsime su šių plėvelių gamybai reikalingais polimerais.

4

1. POLIMERAI NAUDOJAMI PLĖVELIŲ GAMYBOJE

1.1. CELIULIOZĖ

Celiuliozė yra vienas iš plačiausiai naudojamų gamtinių polimerų. Pagrindinė šio polimero

panaudojimo sritis yra popieriaus gamyba. Celiuliozė yra augalų ląstelių sienelėse. Įvairiuose

augaluose yra skirtingas jos kiekis. Medvilnėje jos yra virš 90%, medienoje apie 50%. Taip pat

celiuliozės yra linuose, šiauduose ir net grybuose. Tačiau pagrindinė celiuliozės žaliava yra

mediena.

Celiuliozė yra balta nesilydanti ir higroskopinė pluoštinė medžiaga, netirpstanti daugelyje

tirpiklių, o vandenyje brinkstanti. Jos tankis apie 1,5 g/cm3. Cheminiu požiūriu celiulioze yra

polisacharidas, kuriame celobiozės likučiai susijungę glikozidiniais ryšiais į ilgas grandinėles:

1.1.1 pav. Celiuliozė. [1]

Linijinės struktūros celiuliozės molekulės augalų ląstelėse išsidėsto lygiagrečiai sudarydamas

fibriles – celiuliozinio plaušo struktūrinius elementus. Fibrilės susidaro dėka vandenilinių ryšių tarp

OH grupių celiuliozės molekulėse.

Susidariusios fibrilės yra 5÷25 nm storio, o šios susijungia į storesnes 0,1÷0,4 μm

makrofibriles. Makrofibrilių ilgis artimas makromolekulių ilgiui. Mikro- ir makrofibrilių visuma

sudaro plaušą. Linijinės molekulės suteikia fibrilėms ir plaušui lankstumą.. Linijinė

makromolekulės struktūra taip pat leidžia susiformuoti plauše kristalinei struktūrai, kuri kaitosi su

amorfinės struktūros sritimis. Gamtinės celiuliozės kristališkumo laipsnis 60÷70%. Amorfinės

sritys yra mažesnio tankio ir tvirtumo nei kristalinės struktūros sritys. Mechaniškai apdorojant

(malant) celiuliozę plaušai trūkinėja būtent amorfinėse srityse. Dėl to plaušai pasidengia

mikrofibrilinėmis zonomis, kurios palengvina plaušų persipynimą ir sukibimą. Vandeniliniai ryšiai

nėra stiprūs ir gali suirti vandens aplinkoje. 5

Celiuliozės savybės ir kokybė priklauso nuo jos žaliavos ir gavimo būdo. Dažniausiai

naudojama celiuliozė gaunama iš medienos. Medienos celiuliozė yra geros kokybės plaušinė

medžiaga, gaunama iš medienos pašalinus ligniną. Ligninu vadinama medienos dalis netirpstanti

72% koncentracijos sieros rūgštyje ir 40÷42% koncentracijos druskos rūgštyje. Ligninas yra

gamtinis polimeras, kurio sudėtis priklauso nuo augalo rūšies, o chemine prigimtimi tai yra

fenolinis erdvinis polimeras. Augalo ląstelių sienelių pagrindinė sudedamoji dalis yra celiuliozė, o

ligninas sudaro ~ 30÷40% ir jungia sieneles. Dėl savo erdvinės struktūros ligninas yra netirpus ir

kietas. Plaušai turintys lignino tampa standūs ir blogai persipina. Po lignino šalinimo operacijų

gaunama medžio celiuliozė skirstoma į 3 grupes, pagal likusį joje lignino kiekį:

1. minkštą – 1÷1,5 % likusio lignino;

2. vidutinio kietumo – iki 3 %;

3. kietą - 3÷4%.

Medienos celiuliozės savybės priklauso ir nuo jos gamybos būdo. Yra du pagrindiniai būdai –

sulfitinis ir sulfatinis (šarminis). Sulfatiniu būdu gauta celiuliozė yra mažesnio polidispersiškumo.

1.2. POLIETILENAS

Polietilenas [PE] yra vienas iš plačiausiai naudojamų sintetinių termoplastinių polimerų.

Polietilenas pirmą kartą buvo gautas 1884 metais, bet tai buvo mažos molekulinės masės skystis.

Vėliau buvo rastos sąlygos didelės molekulinės masės polimero gavimui. Pramoninė šio polimero

gamyba pradėta antro pasaulinio karo metais Anglijoje, Vokietijoje ir JAV. Šiuo metu PE gamyba

užima didžiausią dalį tarp pramoninių polimerų. Tai yra dėl patraukilių PE savybių – mažos

savikainos, gerų elektroizoliacinių, cheminio atsparumo savybių, galimybės gauti lanksčias ir

pakankamai skaidrias plėveles. Pramoninėje polietileno sintezėje naudojami trys metodai:

1. dideliame slėgyje (>1000 at), esant deguoniui ir peroksidams;

2. mažame slėgyje (1÷6 at), esant metaloorganiniams katalizatoriams;

3. vidutiniame slėgyje (35÷70 at), katalizatoriais naudojant oksidus.

Polietilenas yra kieta medžiaga. Storas sluoksnis yra baltas, plonas – bespalvis ir skaidrus.

Žema amorfinės fazės stiklėjimo temperatūrą (~ -80oC) apsprendžia žymų polietileno atsparumą

šalčiui. Polietilenas labai atsparus vandeniui ir vandens garams, kambario temperatūroje atsparus

koncentruotų mineralinių rūgščių poveikiui, šarmų tirpalams, o daugelyje organinių tirpiklių dalinai

tirpsta tik 70÷80oC. Ilgą laiką šildant oro aplinkoje, polietilenas lėtai oksiduojasi, vykstant dalinei

destrukcijai ir daliniam makromolekulių susisiuvimui, dėl ko padidėja sulydyto polimero klampa ir

pasunkėja perdirbimas į gaminius. Praktiškai tai vyksta termiškai apdorojant polietileną, todėl

6

dažnai į polietileną įvedama antioksidantų (pvz. 0,1% aminų). Ilgą laiką esantis ore polietilenas

skilinėja. PE yra praktiškai nekenksmingas. Kenksmingi gali būti tik jo skilimo produktai.

1.2.1 pav. Polietileno kristališkumo laipsnio priklausomybė nuo temperatūros. [2]

Polietilenas, gaunamas esant dideliam slėgiui, yra šakotas polimeras, kurio vidutinė svorinė

molekulinė masė ~ 30 000÷400 000, o polidispersiškumo laipsnis 6÷25. Kitaip jis dar vadinamas

mažo tankio polietilenu [MTPE, angl.- PE-LD, LDPE]. Daugiausia tiesinė grandinių struktūra lemia

žymų polimero kristališkumą – 50 ÷ 75 %. Kylant temperatūrai kristališkumas mažėja ir ~115oC

tampa amorfiniu (3 pav.). kiekybinis kristalinės ir amorfinės fazės santykis priklauso nuo vėsinimo

greičio. Greičiau šaldant didėja amorfinės dalies kiekis. Vidutiniškai 30 CH2 grupių, išsidėsčiusių

linijiškai, tenka viena šoninė CH3 grupė. Taip pat gali būti etilo, propilo, butilo šoninių grupių bei

deguonies turinčių grupių. MTPE yra pusiau skaidrus, stiprus, pasižymi geromis vandens ir vandens

garų barjerinėmis savybėmis, bet labai gerai praleidžia dujas. Labai plačiai naudojamas šiukšlių,

skalbinių, rūbų maišams, medicinos, duonos, popieriaus, maisto produktų pakavimui bei kaip

vandens garų barjeriniai sluoksniai daugiasluoksnėse pakuotėse.

Polietilenas, gaunamas esant vidutiniam ir mažam slėgiui, kitaip vadinamas vidutinio tankio

[VTPE, angl.- MDPE] bei didelio tankio polietilenu [DTPE, angl.- PE-HD, HDPE] arba linijiniu

polietilenu. Taip yra dėl to, kad šio polietileno struktūra pasižymi mažu šakotumu, grandinė yra

tiesesnė ir kristališkumas yra žymiai didesnis už MTPE. DTPE vidutinė svorinė molekulinė masė

50 000÷800 000, polidispersiškumo laipsnis 1,5÷25 ir pasižymi didesniu atsparumu šilumai ir

7

organiniams tirpikliams bei rūgštims, tankiu, stiprumu iki trūkio, mažiau pralaidus dujoms. Jo

suslūgimas yra 1,2÷2,5 %, o MTPE - ~5%. Tačiau DTPE sunkiau perdirbamas į gaminius ir yra

mažiau elastingas. Jo perdirbimo temperatūra ~ 30oC aukštesnė už MTPE. Jis yra labiau skaidrus

nei MTPE. Jo plėvelės naudojamos popieriniams maišams pakeisti bakalėjoje ir sandėliuose. DTPE

koekstruziniai gaminiai su eteno-vinilacetato kopolimerais ar jonomerais naudojami maistinio

kartono padengimui. Standus gaminiai iš šio tipo polietileno naudojami pieno, higienos priemonių

konteineriams ir buteliams, cheminių medžiagų statinėms gaminti.

1.3. POLIVINILCHLORIDAS

Polivinilchloridas [PVC] žinomas nuo XIX amžiaus vidurio, o pramoninė sintezė pradėta XX amžiaus viduryje. PVC gaunamas polimerinant vinilchloridą:

1.3.1 pav. Polivinilchlorido polimerizacija. [4]

PVC, kurio polimerizacijos laipsnis 100÷2500, yra smulkūs balti amorfiniai milteliai, kurie

šildomi tirpsta chlorintuose angliavandeniliuose. Kristališkumo laipsnis 10÷35%. PVC atsparus

įvairių koncentracijų rūgščių ir šarmų poveikiui. Vanduo, alkoholiai, angliavandeniliai ir daugelis

kitų PVC neveikia. Iki 60oC PVC atsparus bet kokios koncentracijos HCl, H2SO4 iki 90%, HNO3 iki

50%, CH3COOH iki 80%. Fiziologiškai PVC nekenksmingas, gali būti kenksmingi tik destrukcijos

produktai. PVC nedegus, bet šildomas virš 140oC skyla, išskirdamas HCl ir susidarant dviguboms

jungtims, per kurias polimeras dalinai susisiuva. PVC patamsėjimas susijęs su šiuo skilimu. Skilimo

metu susidaranti HCl oro aplinkoje yra šios skilimo reakcijos katalizatorius, todėl prasidėjęs

skilimas savaime greitėja. Šiai reakcijai stabdyti į PVC dedami stabilizatoriai – kalcio stearatas,

melaminas, alavo organiniai junginiai. Kitas priedas dedamas į PVC yra plastikliai – dažniausiai

ftalio ir sebaco rūgšties esteriai. Plastifikuotas PVC yra labai skaidrus ir minkštas, pasižymi dideliu

dujų pralaidumu ir mažu vandens garų pralaidumu. Iš PVC gaminami buteliai pieno ir riebiems

produktams, kosmetikai, plėvelės sviestui, mėsai, žuviai, paukštienai, maišeliai kraujui ir

intraveniniams tirpalams, amortizuojančios (pūslelinės, angl.- blister) plėvelės ir pakuotės įrengimų

ir prietaisų pakavimui.

8

2. PLĖVELĖS

Polimerai perdirbami į plastikus – stambiamolekulio junginio vienalyčius mišinius su

užpildais, plastikliais ir kitais priedais. Plastiką plastiškai deformuojant gaunami gaminiai.

Plastikiniai gaminiai pakavimui gali būti skirstomi į tvirtus ir lanksčius. Lanksčiais laikomi

gaminiai, kurių storis ne didesnis už 0,25 mm. Gaminiai dar gali būti skirstomi į viena- ir

daugiasluoksnius, kurie smulkiau suskirstomi į suslėgtus, padengtus, koekstruduotus ar

kombinuotus iš anksčiau minėtų. Lankstūs plastikai yra plėvelės.

2.1. CELOFANAS

Celofanas buvo viena svarbiausių plėvelių, savo naudojimo maksimumą pasiekusi 1960

metais. Dabar jo naudojimas sumažėjęs dėl naujų pigių plastikų atsiradimo. Jis pradėtas gaminti 20

amžiaus pradžioje ir daugelį metų buvo vienintelis lankstus plastikas naudojamas pakavimo

reikmėms.

Celofano plėvelė gaminama dviem etapais. Pirma stadija yra viskozės paruošimas, antra –

plėvelės gavimas. Plėvelės kokybė priklauso nuo žaliavos. Celofano gamybai naudojama sulfitinė

celiuliozė, turinti daug celiuliozės (~92%) ir mažai lignino bei hemiceliuliozių (0,1÷0,2%). Ši

celiuliozė mercerizuojama – veikiama NaOH tirpalu. Brinkstant šarmo tirpale dalinai suyra

tarpmolekuliniai vandeniliniai ryšiai, dėl ko palengvėja tolesnis celiuliozės perdirbimas. Tuo metu

išsiplauna hemiceliuliozės ir kitos priemaišos. Dalis celiuliozės sureaguoja su šarmu susidarant

šarminei celiuliozei – alkaliceliuliozei. Vėliau alkaliceliuliozė veikiama anglies disulfidu, susidarant

celiuliozės ksantogenatui. Šis maišomas su vandeniu ir NaOH. Šis klampus tirpalas vadinamas

viskoze. Iš jo liejama celofano plėvelė per filjeres perspaudžiant tirpalą į nusodinimo vonią iš sieros

rūgšties ir sulfatų mišinio. Viskozė koaguliuoja susidarant celiuliozės geliui, kuris ištempiamas,

norint pagerinti plėvelės savybes. Vėliau plėvelei atliekama desulfuracija, ji balinama ir

plastifikuojama bei džiovinama. Desulfuracija atliekama sulfidų, polisulfidų, sieros, atsiradusių

viskozės reakcijos su sieros rūgštimi metu, pašalinimui. Tai įgyvendinama šiuos junginius veikiant

natrio šarmu padidintoje temperatūroje ir susidarant tirpiems vandenyje dariniams. Nuo šio tirpalo

plėvelė atplaunama ir balinama. Balinimas atliekamas oksidinant organinius junginius, kurie

suteikia celofanui gelsvą atspalvį. Balinimas nėra būtina operacija ir ne visada atliekama. Po to

plėvelė plastifikuojama. Plastifikavimas atliekamas leidžiant plėvelę per vandeninį glicerolio

tirpalą. Plastifikavimo laipsnis reguliuojamas keičiant glicerolio koncentraciją tirpale. Šiame tirpale

taip pat būna ir kitų modifikuojančių priedų – didinančių celofano atsparumą drėgmei, mažinančių

9

plėvelės susėdimą džiūnant ir apsaugančių plėvelę nuo liekamųjų deformacijų jai esant ritiniuose.

Liekamoji plastiklio koncentracija plėvelėje būna 12÷18%. Po šių operacijų plėvelėje yra ‚~ 350%

vandens. Išdžiovintoje plėvelėje turi likti 8÷10% vandens. Džiovinama 60÷70oC temperatūroje, kad

išvengti plastiklio nuostolių ir sumažinti susėdimą.

Gauta plėvelė pasižymi geru mechaniniu atsparumu, blizgesiu, bet neatspari drėgmei. Todėl ši

plėvelė dažniausiai lakuojama. Tam plėvelės paviršius dengiamas plastifikuota nitroceliulioze arba

Saran‘o polivinilidenchlorido kopolimeru. Dangos užtikrina galimumą sulydyti karščiu ir vandens

garų barjerines savybes.

2.2. POLIETILENO PLĖVELĖS

Polietileninės plėvelės gaminamos tiek iš mažo tiek iš didelio tankio polietileno.

MTPE plėvelės gaunamos ekstruduojant per plokščiaplyšes ir žiedines (didžioji dalis)

galvutes. Plėvelių storis yra nuo 0,25 iki 0,75 mm, tankis – iki 0,93 g/cm3. Šios plėvelės yra

skaidrios arba pusiau skaidrios, atsparios žemoms temperatūroms, nepralaidžios vandeniui ir

vandens garams, pasižymi dideliu tvirtumu, cheminiu atsparumu (ypač mineralinėms rūgštims ir

šarmams), geromis dielelektrinėmis savybėmis. Plokščiaplyšiu būdu gautos plėvelės žymiai

skaidresnės ir elastingesnės už gautas žiedinėmis galvutėmis, nors yra mažiau atsparios

mechaniniams poveikiams. MTPE plėvelių trūkumai – mažas termoatsparumas, mažas atsparumas

alyvoms ir riebalams ir didelis pralaidumas dujoms. Naudojamos maisto produktų laisvam ir

termosusėdančiam pakavimui, trąšų, cheminių produktų pakavimui.

Pigesnės yra linijinio MTPE plėvelės, dėl mažesnio slėgio, reikiamo polietileno gamyboje.

Šios plėvelės pasižymi 75% didesniu tąsumu ir 50% didesniu pailgėjimu iki trūkio, šiek tiek

aukštesniu, bet platesniu sulydymo karščiu intervalu. Atsparumas mechaniniams poveikiams taip

pat didesnis už MTPE plėveles. Pralaidumas dujoms ir vandens garams panašus į MTPE plėvelių.

Naudojamos ten pat, kur ir MTPE plėvelės.

DTPE plėvelės yra mažiau skaidrios ir kietesnės, tankis – 0,93÷0,96 g/cm3. Pasižymi

mažesniu pailgėjimu iki trūkio, pralaidumas dujoms ir vandens garams šiek tiek didesnis už MTPE

plėvelių, didesnis atsparumas alyvoms ir riebalams. Minkštėjimo ir lydymosi temperatūros

aukštesnės, todėl sunkiau sulydomos karščiu. Gaminamos plokščiaplyšiu metodu. Daugiausiai

naudojami maišai iš šios plėvelės, norint pakeisti popierinius maišus įvairiose saugyklose.

Daugelis PE plėvelių papildomai neorientuojamos plokštumoje. Gaminant plėveles žiedinėse

galvutėse plėvelė orientuojasi plokštumoje ir šios orientacijos dažniausiai užtenka, kad pasiekti

reikiamas mechaninio atsparumo savybes ir minimalų plėvelės storį.

10

PE plėvelių pralaidumas įvairioms dujoms priklauso nuo jų tankio, ypač ryškus pralaidumo

sumažėjimas didėjant PE plėvelės tankiui yra dujoms, kurių molekulės mažos.

Pralaidumas vandens garams taip pat stipriai sumažėja didėjant plėvelės tankiui.

PE plėvelių, gautų žiedinėmis galvutėmis, skaidrumas priklauso nuo technologinių faktorių.

Jiems galima priskirti mikroskopinius nelygumus, susijusius su lydalo elgesiu ekstruderio galvutėje,

kristalizacijos gilumu ir kristalinių darinių susipakavimo arti plėvelės paviršiaus. Lydalo elgesys

savo ruožtu priklauso nuo temperatūros, ekstruzijos greičio ir galvutės plyšio paviršiaus nelygumų.

Skaidrumas taip pat priklauso nuo išpūtimo laipsnio ir kristalizacijos (šaldymo) linijos

(kristalizacijos linija –taškai, kuriuose prasideda kristalizacija) padėties. Esant tam pačiam

kristalizacijos linijos atstumui plėvelės skaidrumas ir blizgesys didėja didėjant temperatūrai.

Siekiant gauti norimo storio ir pločio plėvelę kartais didinamas išpūtimo laipsnis kartu mažinant

plėvelės tempimo greitį. To pasekmė yra vėsimo laiko pailgėjimas ir atstumo iki kristalizacijos

linijos padidėjimas. Esant lėtai kristalizacijai didėja plėvelės drumstumas, o paviršiaus blizgesys

mažėja. Esant fiksuotam kristalizacijos linijos atstumui, tempimo greičio padidinimas, norint gauti

plonesnes plėveles, sumažina vėsinimo laiką. Šiuo atveju greitesnis šaldymas leidžia gauti

skaidresnę plėvelę, dėl kristalizacijos gylio sumažėjimo.

PE plėvelės turi ir nemažai trūkumų. Ilgą laiką eksploatuojant PE plėveles jose atsiveria

mikroplyšeliai. Tai sukelia struktūrinius plėvelės pokyčius ir padidina pralaidumą drėgmei ir

dujoms. MTPE plėvelės nepasižymi termoatsparumu. PE plėvelių savybės gali būti pagerintos

veikiant jas didelę energiją turinčiomis dalelėmis. Tokio poveikio metu iš makromolekulės

išmušami vandenilio atomai ir susidaro skersiniai ryšiai tarp makromolekulių, susidarant

makromolekulių erdviniam tinklui. To dėka sumažėja PE tirpumas organiniuose tirpikliuose,

padidėja termoatsparumas. Spinduliuotės paveikta PE plėvelė gali būti ilgą laiką eksploatuojama

100÷110oC temperatūroje ir trumpą laiką 150÷200oC temperatūroje.

2.3. POLIVINILCHLORIDINĖS PLĖVELĖS

Polivinilchloridinės plėvelės gali būti gautos terminio apdorojimo valcais ir kalandrais metu.

PVC pasižymi pakankamu tvirtumu plačiame minkštėjimo temperatūros intervale, todėl valcuojant

karštais cilindrais nuo jų galima nuimti PVC plėveles. PVC pasižymi ir pakankamu tirpumu, todėl

galima plėveles gauti ir iš tirpalų. Trečias būdas PVC plėvelei gauti yra ekstruzija. Priklausomai

nuo panaudojimo srities PVC plėvelės gaminamos dvejopos – neplastifikuotos (viniplastai) ir

plastifikuotos (plastikatai). Viniplastai naudojami kai reikalingas padidintas terminis ir cheminis

11

atsparumas, plastikatai daugiau naudojami ten, kur plėvelė eksploatuojant dažnai lankstoma.

Pastarosios plėvelės pasižymi didesniu elastingumu normaliose ir žemose temperatūrose.

Viniplastų gamyboje pirma stadija yra polimero sijojimas ir maišymas su stabilizatoriais (Ca,

Ba stearatais). Po to mišinys valcuojamas. Dėl slėgio tarp valcų ir temperatūros poveikio

(160÷170oC) masė tampa plastiška. Valcavimo dėka makromolekulės orientuojamos ir dalinai

destruktuojamos. Šioje stadijoje labai svarbi yra temperatūra. Esant nepakankamai aukštai

temperatūrai vyksta mechaninė destrukcija ir gaunamos plėvelės su blogesnėmis mechaninėmis

savybėmis. Valcavimas susideda iš dviejų etapų. Pirmame etape masė 2÷3 kartus pereina tarp

būgnų ir sutankėjusi tampa vientisa juosta. Galutinio valcavimo etape atstumas tarp būgnų būna

0,5÷1 mm ir gaunamas homogeninis gaminys. Galutinė stadija yra masės kalandravimas norint

pašalinti orą ir gauti vientisą ir vienodo storio plėvelę. Ši stadija dar vadinama plėvelės kalibravimu.

Plėvelės storis nustatomas keičiant atstumą tarp būgnų. Kalandravimo metu polimero struktūriniai

elementai dar labiau orientuojami kalandravimo kryptimi ir plėvelė įgauna ryškias anizotropines

savybes. Po kalandravimo gaunama 0,2÷1 mm storio plėvelė. Orientuojant plėvelę plokštumoje

100÷110oC temperatūroje ir greitai atšaldant gaunama tvirta plėvelė, kurios skaidrumas labai

nedaug nusileidžia stiklui. Šis PVC plėvelių gamybos būdas susijęs su PVC geba chemiškai tekėti.

Cheminiu tekėjimu vadinamas procesas, kai polimero makromolekulių kryptingas judėjimas viena

kitos atžvilgiu vyksta dėl pačių makromolekulių irimo. Dėl destrukcijos procesų atsiranda

galimybės negrįžtamai judėti atskiriems, anksčiau susijungusiems tarpusavyje, struktūros

elementams. Tokiomis sąlygomis vykstanti polimero destrukcija vėliau kompensuojasi sąveikaujant

nutrauktiems cheminiams ryšiams, dėl ko po valcavimo polimere vėl susidaro panašaus dydžio

makromolekulės arba struktūros elementai, kaip ir prieš apdorojimą. Maisto produktų pakavimui

naudojamos neplastifikuotos PVC plėvelės būna padengiamos mišiniu iš parafino, vaško ir

poliizobutileno arba polietileno.

Gaminant plastikatus naudojamasi abiem fizinės plastifikacijos galimybėmis –

vidujstruktūrine ir tarpstruktūrine. Dažniausiai naudojamas molekulinis plastiklius yra

dioktilftalatas, o tarpstruktūriniais plastikliais yra butil ir etil stearatai. Bet dažniau naudojami

mišrūs plastikliai. Plastiklio kiekis gali būti labai skirtingas, bet dažniausiai jo būna apie 30 svorio

%. Pats gamybos procesas beveik nesiskiria nuo viniplasto valcavimo. Pagrindinis skirtumas yra

paruošto mišinio, kuriame yra ir plastiklių, brandinimo. Brandinimas atliekamas 4÷8 valandas

65÷70oC temperatūroje. Šio proceso metu padidėja PVC išbrinkimo laipsnis.

Ekstruzijos būdu PVC plėvelės gaminamas kai reikia gauti labai plonas plėveles – iki kelių

dešimčių mikrometrų storio, nes valcuojant labai sunku gauti tokio storio plėveles. Šis plėvelių

gamybos būdas PVC kelia papildomų sunkumų, lyginant su poliolefinų ekstruzija. Aukštoje

12

temperatūroje PVC žymiai mažiau tąsus išpučiant ir gana lengvai vyksta destrukcija. Todėl

ekstruzijos metu turi būti labai tiksliai laikomasi temperatūrinio režimo. Plėvelės storis

reguliuojamas keičiant ekstruzijos ir tempimo greitį, žiedinės galvutės skersmenį ir plyšio plotį.

Derinant šiuos faktorius galima gauti 13 μm storio plėveles, nors praktiškai gauti plonesnes už 25

μm storio plėveles yra labai sunku.

PVC plėvelės, ypač neplastifikuotos, pasižymi dideliu atsparumu cheminiams reagentams.

Cheminiai pokyčiai eksploatuojant PVC plėveles beveik nepastebimi. Didžiausias efektas yra

plėvelių brinkimas. Vanduo patekęs į PVC tarpstruktūrinę erdvę sumažina sąveiką tarp struktūrinių

elementų ir pabrinkus polimerui pablogėja mechaninės savybės. Mechaninės plėvelių savybės labai

priklauso nuo aplinkos temperatūros. Didėjant temperatūrai mažėja mechaninis atsparumas.

Esminis PVC plėvelių trūkumas – žema stiklėjimo temperatūra. Ji yra apie 80oC ir riboja šių

plėvelių eksploataciją padidintoje temperatūroje. Kitas trūkumas – žymus plėvelių susėdimas dėl

plėvelės formavimo metu orientuotų makromolekulių relaksacijos pakilus temperatūrai arba

normalioje temperatūroje per ilgą laiką. PVC plėvelės nepasižymi labai dideliu atsparumu šalčiui.

Dėl PVC plėvelių mažo pralaidumo vandens garams jos gali būti naudojamos maisto produktų

pakavimui, bet pralaidumas vandens garams jau stipriai padidėja 40÷45oC temperatūroje. Dėl gero

pralaidumo dujoms PVC plėvelės tinka šviežios mėsos, paukštienos vyniojimui. Skaidrumas ir

žėrėjimas kartu su geba įleisti deguonį, kuris išsaugo raudoną mėsos spalvą, į pakuotės vidų ir

anglies dvideginį į išorę, dėl ko nevyksta anaerobinių mikrobų dauginimasis yra pagrindiniai PVC

plėvelių privalumai pakavimo srityje.

13

IŠVADOS

Celofanas yra viena seniausiai naudojamų polimerinių plėvelių, tačiau dėl jo kainos dabar yra

rečiau naudojamas. Bet dėl savo savybių (pavyzdžiui, celofanas yra beveik nekenksmingas,

kenksmingi tik jo skylimo produktai) jis dar yra naudojamas. Yra lankstus ir gerai sulydomas

karščiu.

Mažo tanko polietileno plėvelės naudojamos maisto produktų laisvam ir termosusėdančiam

pakavimui, trąšų, cheminių produktų pakavimui. Šios plėvelės yra skaidrios arba pusiau skaidrios,

atsparios žemoms temperatūroms, nepralaidžios vandeniui ir vandens garams, pasižymi dideliu

tvirtumu, cheminiu atsparumu (ypač mineralinėms rūgštims ir šarmams), geromis dielelektrinėmis

savybėmis. Plokščiaplyšiu būdu gautos plėvelės žymiai skaidresnės ir elastingesnės už gautas

žiedinėmis galvutėmis, nors yra mažiau atsparios mechaniniams poveikiams. Mažo tankio

polietileno plėvelių trūkumai – mažas termoatsparumas, mažas atsparumas alyvoms ir riebalams ir

didelis pralaidumas dujoms.

Didelio tankio polietileno plėvelės yra mažiau skaidrios ir kietesnės. Pasižymi mažesniu

pailgėjimu iki trūkio, pralaidumas dujoms ir vandens garams šiek tiek didesnis už mažo tankio

polietileno plėvelių, didesnis atsparumas alyvoms ir riebalams. Minkštėjimo ir lydymosi

temperatūros aukštesnės, todėl sunkiau sulydomos karščiu. Gaminamos plokščiaplyšiu metodu.

Daugiausiai naudojami maišai iš šios plėvelės, norint pakeisti popierinius maišus įvairiose

saugyklose.

Polivinilchlorido plėvelės, ypač neplastifikuotos, pasižymi dideliu atsparumu cheminiams

reagentams. Cheminiai pokyčiai eksploatuojant polivinilchlorido plėveles beveik nepastebimi.

Pasižymi geru dujų laidumu, blizgesiu, mažu vandens garų laidumu. Dėl šių savybių labai tinka

šviežio maisto pakuotėms, gali būti naudojama chemiškai aktyvioms medžiagoms pakuoti.

Esminis polivinilchlorido plėvelių trūkumas – žema stiklėjimo temperatūra (80oC). Dėl to

apribojamas naudojimas aukštesnėse temperatūrose. Polivinilchloridinės plėvelės nepasižymi labai

dideliu atsparumu šalčiui.

14

ŠALTINIAI IR LITERATŪRA

1. http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/07/Cellulose_Sessel.svg 2012 12 09

2. http://ula.ctf.ktu.lt/organikai/Pak/PakMeBendr05b.pdf 2012 12 09

3. http://www.farmet.eu/oil-program/gfx/big/lisovani-s-extrudery-02.jpg 2012 12 09

4. http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/15/PVC-polymerisation-

2D.png/300px-PVC-polymerisation-2D.png 2012 12 09

15