Trendy rozwojowe w produkcji opakowań
Pierwsza informacja o opakowaniach odnotowana w źródłach historycznych pochodzi z , kiedy perski podróżnik trafił na targowisko w Kairze i odnotował, że owoce oraz warzywa są pakowane w papier. Od tego czasu opakowania przeszły ogromną ewolucję. Kiedyś tylko chroniły towary przed uszkodzeniem oraz ułatwiały ich transport – obecnie to ważny składnik każdego produktu. Czy domyślasz się, dlaczego?
definicję szkła i jego zastosowanie;
informację dotyczące celulozy: definicję, właściwości i źródła jej pozyskiwania;
proces korozji.
opisywać trendy rozwojowe w technice opakowań towarów;
określać zalety i wady opakowań z różnych materiałów;
dzielić tworzywa sztuczne na polimeryzacyjne i polikondensacyjne.
1. Wpływ zmieniających się uwarunkowań w życiu gospodarczym na rozwój opakowań
Praktycznie każdy produkt dostępny na rynku ma charakterystyczne dla niego opakowanieopakowanie. Branża opakowań to dynamicznie rozwijający się sektor gospodarki, podlegający nieustannym zmianom. Wielkość produkcji ma w tym przypadku ścisły związek z rozwojem cywilizacyjnym. Koniunkturą na rynku opakowań interesują się nie tylko producenci i użytkownicy, ale także ekonomiści, ekolodzy i artyści. Sprzedaż samoobsługowa, zakupy przez Internet, preferencje klienta, wymagania związane z ochroną środowiska i duża konkurencja na rynku powodują, że dzisiaj opakowanie jest nie tylko dodatkiem do produktu, lecz często samo jest produktem.
Czy wiesz, jakie są najważniejsze funkcje opakowań? Zapoznaj się z materiałem interaktywnym, a następnie rozwiąż zadanie zamieszczone poniżej.
Film dostępny pod adresem /preview/resource/R61xELDnvXKfP
Na filmie przedstawiono i opisano najważniejsze funkcje opakowań: ochronną, użytkową, ekologiczną, ekonomiczną, marketingową i informacyjną.
Opakowania mogą być wytwarzane z wielu różnych materiałów, a ich wybór jest podyktowany właściwościami produktu, który ma być w nich przechowywany oraz stosunkiem kosztu wytworzenia opakowania do wartości umieszczonego w nim towaru. Ze względu na rodzaj użytego materiału, opakowania można podzielić na: drewniane, szklane, papierowe, metalowe, z tworzyw sztucznychtworzyw sztucznych, z tkanin oraz tzw. opakowania wieloskładnikowe.
Chociaż produkcja opakowań z tworzyw sztucznych jest szybka i tania, w dzisiejszych czasach obserwuje się trend związany z wybieraniem bardziej ekologicznych rozwiązań, nawet jeżeli będzie się to wiązać z podniesieniem ceny docelowego produktu.
2. Opakowania szklane
Najstarsze szklane opakowania – odnalezione przez archeologów amfory i flakony – mają ponad lat. Butelki były towarem luksusowym do czasu, aż człowiek nauczył się wytwarzać szklane przedmioty za pomocą piszczeli szklarskichpiszczeli szklarskich. Jednak dopiero opanowanie sztuki odlewania szkła upowszechniło używanie opakowań z tego materiału.
Szkło, wyprodukowane z surowców naturalnych – piasku, sody i wapienia – jest materiałem używanym do pakowania żywności, napojów oraz produktów przemysłu farmaceutycznego i kosmetycznego. Łatwość formowania i barwienia masy szklanej pozwala na tworzenie opakowań o bardzo wyszukanych kształtach i kolorach.
Szklane opakowania nie wchodzą w reakcje z produktami, które są w nich przechowywane, a ich przejrzystość pozwala konsumentowi ocenić jakość towaru. Z kolei ciemna barwa szkła chroni niektóre produkty przed światłem, mogącym przyspieszać proces ich zepsucia. Szklane opakowania, ze względu na możliwość ich wielokrotnego użycia oraz łatwość recyklingu, są produktami przyjaznymi dla środowiska, choć nie są również pozbawione wad.
Czy wiesz, jakie są wady i zalety szklanych opakowań? Zapoznaj się z poniższą infografiką, a następnie odpowiedz na pytanie zamieszczone poniżej.
Przeanalizuj wymienione poniżej zalety i wady opakowań wykonanych ze szkła, a następnie na podstawie uzyskanych informacji rozwiąż podane zadanie.
Zalety opakowań szklanych:
odporność na działanie czynników chemicznych;
przezroczystość;
możliwość barwienia;
niepalność;
brak nasiąkliwości;
łatwe do umycia;
możliwość wielokrotnego użycia;
łatwość recyklingu;
ciemne szkło zabezpiecza przed szkodliwym działaniem promieni słonecznych.
Wady opakowań szklanych:
niewielka odporność mechaniczna;
łatwość skaleczenia odłamkami;
duży ciężar (masa opakowania może być większa od masy towaru);
wrażliwość na nagłe zmiany temperatur;
zajmują dużo przestrzeni;
nie ulegają rozkładowi w warunkach normalnych.
Szkło jest uważane za bardzo ekologiczny materiał, ponieważ może być wielokrotnie przetwarzane i przy tym nie tracić swoich właściwości. Niestety, w rzeczywistości napotyka się szereg problemów związanych z recyklingiem rzeczy wykonanych ze szkła. Należy pamiętać, że takie produkty znajdujące się na rynku muszą spełniać wysokie wymagania dotyczące czystości. W kontenerach na szklane śmieci często jednak znajduje się wiele odpadów, które nie powinny do nich trafić, takie jak stłuczone naczynia żaroodporne, lustra czy szyby ze szkła hartowanego. W takich przypadkach proces oczyszczania danej partii szkła jest zbyt kosztowny, w konsekwencji czego szkło zgromadzone w ten sposób nie zostaje poddane recyklingowi i nie wraca do obiegu jako kolejny szklany produkt, w wyniku czego duża część szklanych odpadów jest utylizowana lub wykorzystana w produkcji np. asfaltu czy cementu. W ten sposób materiał, który mógłby być wykorzystywany wielokrotnie, często zostaje użyty tylko raz lub dwa razy.
3. Opakowania papierowe
Papier to genialny materiał wynaleziony w Chinach na początku naszej ery. Głównym surowcem do jego produkcji jest celuloza – najważniejszy składnik budulcowy roślin, a pod względem chemicznym – polisacharyd (wielocukier). Tworzą go reszty cząsteczek glukozy (), połączone ze sobą wiązaniami glikozydowymi w długie, nierozgałęzione łańcuchy.
Na grafice została przedstawiona struktura cząsteczki celulozy. Przyjrzyj jej się dokładnie, a następnie spośród podanych poniżej monosacharydów wskaż ten, który stanowi monomer przedstawionego polisacharydu.
Czynnikiem niszczącym wiązania glikozydowe są kwasy. Celuloza jest substancją stałą, białą, włóknistą, pozbawioną smaku i zapachu. Nie rozpuszcza się w wodzie ani w rozpuszczalnikach organicznych. Jest palna. Najwięcej celulozy zawierają włókna bawełny, lnu, konopi, juty – nawet ponad – oraz drewno – ok. (procenty masowe). Jakość papieru i jego trwałość zależą od surowców użytych do jego otrzymania oraz od technologii produkcji.
Czy potrafisz wymienić wady i zalety opakowań wykonanych z papieru? Zapoznaj się z poniższą infografiką, a następnie rozwiąż zadanie zamieszczone poniżej.
Przeanalizuj zalety i wady opakowań wykonanych z papieru, a następnie na podstawie uzyskanych informacji rozwiąż zadanie umieszczone poniżej.
Zalety opakowań papierowych:
są lekkie;
po złożeniu zajmują mało miejsca;
możliwość barwienia;
małe przewodnictwo cieplne i elektryczne;
łatwo zagospodarować odpady;
tanie w produkcji;
łatwo wykonywać na nich nadruki.
Wady opakowań papierowych:
mała wytrzymałość mechaniczna;
duża nasiąkliwość;
możliwość przebarwień;
są palne.
Papier bezkwasowy, zwany archiwalnym, to papier najbardziej odporny na starzenie się. Wykonane z niego opakowania są stosowane do długoterminowego przechowywania, np. ważnych dokumentów. Taki papier produkuje się z surowców, których pH jest większe od (najlepiej, jeśli mieści się ono w przedziale ), co osiąga się poprzez dodanie składnika neutralizującego związki o odczynie kwasowym. Taką substancją może być np. węglan wapnia (), który zapewnia przechowywanym zbiorom skuteczną ochronę (w przypadku węglanu wapnia jego zawartość w papierze powinna wynosić minimum ). W skład takiego papieru powinna wchodzić jak najmniejsza ilość substancji o właściwościach utleniających, ponieważ działają one na niego destrukcyjnie. Właściwości papieru bezkwasowego przeznaczonego do długoletniego przechowywania są określone przez międzynarodowe normy ISO 9706:1994 oraz ISO 16245:2009.
4. Opakowania drewniane
Opakowania drewniane są używane od dawna, głównie do sprzedaży płodów rolnych oraz przechowywania artykułów spożywczych. Do produkcji takich opakowań nie nadają się odmiany drewna pozyskiwane z drzew, które wydzielają duże ilości żywicy. Ponadto od gatunku drewna, z którego zostało wykonane dane opakowanie, zależy, jakie towary będzie można w nim przechowywać. Na przykład do kiszenia kapusty i ogórków stosuje się dębinę lub buczynę, natomiast do przechowywania octu – modrzew. Do wina można używać beczek dębowych lub akacjowych, a w beczkach świerkowych przechowuje się solone śledzie. Opakowania z drewna coraz częściej pełnią funkcję ozdobną; są także stosowane jako opakowania zbiorcze i transportowe. Obecnie drewno zastępuje się innymi materiałami, ze względu na to, że wyprodukowane z niego opakowania trudno jest utrzymać w czystości oraz wymagają częstej renowacji. Ponadto są drogie, a ich produkcja wiąże się z koniecznością wycinania drzew.
Czy potrafisz wymienić wady i zalety drewnianych opakowań? Zapoznaj się z poniższą infografiką, a następnie na jej podstawie oraz w oparciu o własną wiedzę rozwiąż zadanie zamieszczone poniżej.
Przeanalizuj zalety i wady drewnianych opakowań, a następnie na podstawie uzyskanych informacji rozwiąż zamieszczone poniżej zadanie.
Zalety drewnianych opakowań:
małe przewodnictwo cieplne i elektryczne;
łatwo zagospodarować odpady;
możliwość wielokrotnego użycia;
nieznacznie przepuszczają powietrze.
Wady drewnianych opakowań:
często mała wytrzymałość mechaniczna;
są palne;
niekiedy wydzielają zapach żywicy;
łatwo chłoną wilgoć i zapachy.
Matrioszki to znane na całym świecie rosyjskie zabawki wykonane z drewna lipowego lub brzozowego. Zabawka złożona jest z kilku wydrążonych w środku lalek o cylindrycznym kształcie, zaokrąglonych u góry. Przedstawiają tradycyjne postacie, najczęściej dziewczęta ubrane w strój ludowy. Za najpiękniejsze i najbardziej wartościowe matrioszki są uznawane te, które są wykonane z drewna lipowego i ręcznie malowane. Włożone jedna w drugą lalki różnią się wielkością. Pierwsza matrioszka powstała ok. i była prawdopodobnie wzorowana na japońskiej lalce przedstawiającej Fukurumę – bożka mądrości i patrona erudytów. To opakowanie w opakowaniu, a także przykład na to, że opakowanie może być jednocześnie towarem.
5. Opakowania metalowe
Opakowań metalowych używa się do przechowywania produktów spożywczych, które wymagają hermetycznego zamknięcia, np. konserw mięsnych i rybnych, konserwowanych warzyw i owoców. W puszkach, poza żywnością, można kupić także inne artykuły, np. farby, lakiery, kosmetyki, środki ochrony roślin, skroplone gazy itd.
Do produkcji opakowań metalowych, które są wykorzystywane do przechowywania żywności, stosuje się głównie blachę stalową ocynowaną i blachę aluminiową, która otrzymywana jest z czystego glinu lub jego stopów, najczęściej magnezowych i manganowo‑magnezowych.
Inne artykuły można składować w pojemnikach z blachy stalowej czarnej, tj. niepokrytej żadną warstwą ochronną (przez co szybko ulega korozji) lub blach stalowych pokrytych warstwami ochronnymi z innych metali.
W związku z tym, że między metalem a produktem spożywczym może dojść do niepożądanych reakcji chemicznych, blachę pokrywa się lakierem akrylowym lub ochronną warstwą metalu. Dzięki temu wyróżnia się stalowe blachy białe (pokryte warstwą cyny), a także blachy stalowe ocynkowane, chromowane czy niklowane.
Obecnie rynek opakowań metalowych został zdominowany przez puszki z napojami, głównie gazowanymi.
Po otworzeniu metalowego opakowania zawierającego produkt spożywczy, powinien on zostać w całości przełożony do pojemnika wykonanego z innego tworzywa. Jest to spowodowane możliwym uszkodzeniem warstwy ochronnej metalu podczas otwierania opakowania, co może skutkować przenikaniem do żywności szkodliwych substancji (np. jonów metali) oraz szybszym psuciem się żywności.
Czy wiesz, jakie wady i zalety posiadają opakowania wykonane z metalu? Zapoznaj się z poniższą infografiką, a następnie odpowiedz na pytanie zamieszczone poniżej.
Przeanalizuj zalety i wady metalowych opakowań, a następnie – korzystając z tych informacji – rozwiąż zadanie zamieszczone poniżej.
Zalety metalowych opakowań:
duża wytrzymałość mechaniczna;
duża odporność na działanie czynników biologicznych;
możliwość recyklingu;
można je łatwo formować;
duża szczelność.
Wady metalowych opakowań:
są ciężkie (wyjątek stanowią opakowania aluminiowe);
podatne na korozję;
możliwość przenikania szkodliwych metali do produktu;
duże przewodnictwo cieplne i elektryczne.
Bombaż, czyli wydęcie wieczka lub denka puszki konserw bądź nakrętki w pojemnikach, jest spowodowane wzrostem ciśnienia gazów wewnątrz nich. Może on powstać w wyniku fermentacji przechowywanego produktu (tzw. bombaż mikrobiologiczny) bądź podczas reakcji chemicznej, zachodzącej pomiędzy znajdującym się w środku produktem a opakowaniem (tzw. bombaż chemiczny). Znany jest także tzw. bombaż fizyczny, który może powstać w wyniku przepełnienia puszki bądź napełnienia jej zimnym produktem. Bombaż widoczny na opakowaniu stanowi sygnał, że zawarty wewnątrz niego produkt nie nadaje się do spożycia.
Zapoznaj się z osią czasu, która przedstawia rozwój technologii produkcji opakowań aluminiowych, a następnie rozwiąż zadania zamieszczone poniżej.
Zasób interaktywny dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/b/PDjg5ljsW
Zapoznaj się z tekstem, który opisuje rozwój technologii produkcji opakowań aluminiowych, a następnie rozwiąż zadania zamieszczone poniżej.
W Anglik Peter Durant skonstruował pojemnik z ocynowanej blachy, do którego dolutowywał denko, a po napełnieniu żywnością – wieczko, pozostawiając mały otworek na wydostającą się podczas ogrzewania puszki parę. Miejsce to zaklejał kropelką lutu, kiedy puszka była jeszcze gorąca. Z kolei w Amerykanin Ezra Warner skonstruował pierwszy otwieracz do puszek, który wzorowany był na bagnecie. Korzystanie z niego nie było prostą sprawą, dlatego zazwyczaj puszki otwierano w sklepie. Dwanaście lat później William Lyman opracował otwieracz, którego nożyk był osadzony na metalowym kołowrotku. Dopiero w Henry Knight, angielski wynalazca, opatentował nową wersję otwieracza. Tym razem można go było używać w domu. Współczesne otwieracze są w zasadzie zmodyfikowaną wersją tego odkrycia. W pierwszej połowie lat Gottfried Krueger, piwowar niemieckiego pochodzenia, mieszkający w USA, jako pierwszy rozlał testowo swoje piwo do puszek, które miały pojemność i ważyły , czyli cztery razy więcej niż dzisiejsze puszki aluminiowe. Aby ułatwić otwieranie puszek z napojami , zaproponowano produkcję puszek z szyjką i z kapslem. W ten sposób pakowano piwo czy Pepsi. Również Coca‑Cola wypuściła na rynek kilka takich prototypowych pojemników, ale nie zdecydowała się na ich masową produkcję. W Ermal Cleon Fraze skonstruował puszkę, która nie wymaga otwieracza, czyli puszkę z zawleczką (nazywaną kluczykiem). Pierwsze napoje bezalkoholowe w takich puszkach zaczęto sprzedawać na masową skalę w Dalszy rozwój techniki produkcji puszek, zmniejszenie jej masy i wprowadzenie zaawansowanych form nadruku uczyniły puszkę bardzo atrakcyjnym i przystępnym opakowaniem do napojów, głównie do piwa. Obecnie na rynku znajdują się już puszki, które dzięki pokryciu termochromicznym tuszem wskazują konsumentom, kiedy ich zawartość osiągnęła optymalną do picia temperaturę, tzn. od do .
Napisz, w jaki sposób można odróżnić puszkę aluminiową od puszki stalowej.
6. Opakowania z tkaniny
Tkaniny należą do najstarszych opakowań. Włókna bawełny, lnu, juty i konopi są, podobnie jak papier, zbudowane z celulozy. Worki z włókien celulozowych mogą być stosowane do przechowywania i transportu zbóż, kawy, warzyw, owoców, nasion. Są one najlepszym rodzajem opakowań na towary sypkie, którym należy zapewnić dostęp powietrza. Opakowania wykonane z tkanin posiadają szereg zalet – są lekkie, można ich wielokrotnie używać, jak również łatwo przywrócić im czystość przez wypranie. Dodatkowym atutem jest możliwość poddania ich recyklingowi. Są biodegradowalne, więc jako odpad nie stanowią dużego obciążenia dla środowiska. Mimo to coraz częściej zastępuje się je dużo tańszymi opakowaniami z włókien syntetycznych, głównie poliamidowych i poliestrowych, oraz opakowaniami z tworzyw sztucznych.
Czy potrafisz wymienić wady i zalety opakowań wykonanych z tkanin? Zapoznaj się z poniższą infografiką, a następnie wykonaj zadanie zamieszczone poniżej.
Przeanalizuj zalety i wady opakowań wykonanych z tkanin, a następnie na podstawie uzyskanych informacji rozwiąż zamieszczone poniżej zadanie.
Zalety opakowań wykonanych z tkanin:
niewielki ciężar w porównaniu z innymi opakowaniami;
duża zdolność do przepuszczania powietrza;
można je wielokrotnie używać;
możliwość recyklingu.
Wady opakowań wykonanych z tkanin:
niewielka wytrzymałość mechanicza;
mała odporność na działanie czynników biologicznych;
są palne;
łatwość zabrudzeń;
podatność na przenikanie zanieczyszczeń z zewnątrz.
7. Opakowania z tworzyw sztucznych
Tworzywa sztuczneTworzywa sztuczne, czyli tzw. tworzywa polimerowe, to związki wielkocząsteczkowe. Materiały te otrzymuje się w reakcji polimeryzacjireakcji polimeryzacji, która polega na łączeniu się wielu cząsteczek związków nienasyconych o niewielkiej masie cząsteczkowej (monomerów) w jedną dużą cząsteczkę (polimerpolimer). Reakcje polimeryzacji łańcuchowej przebiegają w odpowiednich warunkach reakcji (ciśnienie, temperatura) oraz w obecności katalizatora. Dzięki temu monomery zaczynają reagować same ze sobą; dochodzi do pękania wiązań wielokrotnych, a następnie do łączenia się poszczególnych fragmentów w makrocząsteczkę, np.:
Polietylen, szczególnie o dużej gęstości (PE‑HD), jest używany do produkcji opakowań produktów żywnościowych, nadaje się do ponownego użycia i zalicza się do najbezpieczniejszych tworzyw opakowaniowych.
Przeanalizuj informacje zawarte na poniższej grafice, a następnie zastanów się, jak wielu produktów umieszczonych w opakowaniach z tworzysz sztucznych używasz każdego dnia. Czy któryś z nich mógłby być zawarty w opakowaniach z innego tworzywa? Jeżeli tak, to – jak myślisz – dlaczego wybrano tworzywo sztuczne?
Przeanalizuj informacje zawarte w poniższym tekście, a następnie zastanów się, jak wielu produktów umieszczonych w opakowaniach z tworzysz sztucznych używasz każdego dnia. Wskaż, który z nich mógłby być zawarty w opakowaniach z innego tworzywa. Jak myślisz – dlaczego wybrano tworzywo sztuczne?
Typowe opakowania z polietylenu to: folia spożywcza, folia termokurczliwa (stanowiąca opakowanie jednostek ładunkowych na paletach), torebki śniadaniowe, woreczki dla przemysłu: chemicznego, farmaceutycznego, kosmetycznego, butelki miękkie oraz twarde.
Ich zastosowanie wynika z dużej wytrzymałości, odporności chemicznej oraz zróżnicowanej gęstości związanej z inną budową obu odmian PE. Nieodporny na działanie tłuszczów. Jego gęstość jest mniejsza niż .
PE—HD składa się z nierozgałęzionych łańcuchów, a PE—LD zbudowany jest z łańcuchów rozgałęzionych
Inną metodą produkcji tworzyw sztucznych jest reakcja polikondensacjireakcja polikondensacji, czyli proces, który zachodzi na skutek łączenia się wielu monomerów w makrocząsteczkę z jednoczesnym wydzieleniem się prostego związku chemicznego, np. wody. Tworzywem, które otrzymuje się w ten sposób, jest m.in. PET:
PET, czyli poli(tereftalan etylenu), to tworzywo odporne na działanie kwasów i części rozpuszczalników organicznych. Charakteryzuje się dużą wytrzymałością mechaniczną. Opakowaniami wykonanymi z PET najczęściej są butelki do napojów i tłuszczów roślinnych. Nowoczesne opakowania, np. takie, które nadają się do stosowania w kuchenkach mikrofalowych, wykonuje się ze sztywnej folii PET, którą pokrywa się dodatkowo cienką, krystaliczną warstwą tego materiału (krystaliczny PET to CPET), nadającą mu dużą wytrzymałość na wysokie temperatury oraz doskonałą przezroczystość.
Czy wiesz, że poszczególne typy tworzyw sztucznych mogą różnić się właściwościami? Porównaj właściwości fizyczne i chemiczne materiałów wykonanych z polietylenu (PE) oraz poli(tereftalanu etylenu) (PET). W tym celu wykonaj poniższe doświadczenie. Skonstruuj odpowiednie obserwacje i wnioski.
Uwaga! Pamiętaj o zachowaniu szczególnej ostrożności podczas wykonywania tego doświadczenia.
Jeżeli nie masz możliwości wykonania doświadczenia, obejrzyj film ukazujący jego przebieg.
Czy wiesz, że poszczególne typy tworzyw sztucznych mogą różnić się właściwościami? Wykonano doświadczenie, w którym porównano właściwości fizyczne i chemiczne materiałów wykonanych z polietylenu (PE) oraz poli(tereftalanu etylenu) (PET). Zapoznaj się z przebiegiem doświadczenia, a następnie rozwiąż zadanie umieszczone poniżej.
Problem badawczy:
Porównanie właściwości fizycznych i chemicznych polietylenu i poli(tereftalanu etylenu).
Hipoteza:
PE i PET to tworzywa, które wykazują pewne podobieństwa i różnice we właściwościach fizycznych i chemicznych.
Co było potrzebne:
dwie zlewki z zimną wodą;
dwie zlewki z acetonem ;
dwie zlewki z tetrachlorometanem ;
dwie zlewki ze stężonym roztworem wodorotlenku sodu ;
dwie zlewki ze stężonym kwasem siarkowym ;
próbka z PE;
próbka PET;
metalowe szczypce;
palnik;
szkiełko zegarkowe.
Przebieg doświadczenia:
Sprawdzono gęstość PE i PET względem wody. W tym celu próbki badanych materiałów umieszczono na dnie zlewek z wodą, a następnie obserwowano zachodzące zmiany. Zaobserwowano zachowanie się próbek PE i PET w acetonie, tetrachlorometanie, kwasie siarkowym oraz stężonym wodnym roztworze wodorotlenku sodu. Każdą z próbek tworzyw sztucznych umieszczono w płomieniu palnika za pomocą metalowych szczypiec, a pod próbkami umieszczono szkiełka zegarkowe. Sprawdzono, czy próbki palą się również po wyjęciu ich z płomienia palnika.
Obserwacje:
Próbka wykonana z PE utrzymuje się na powierzchni wody, podczas gdy próbka PET opada na dno zlewki. PE: Po zanurzeniu próbki PE w każdej z badanych cieczy, nie zaobserwowano zmian w żadnej z nich.
PET: Po zanurzeniu próbki PET w zlewkach zawierających aceton i tetrachlorometan, nie zaobserwowano żadnych zmian, natomiast po zanurzeniu PET w zlewkach, które zawierają stężony wodny roztwór oraz stężony kwas , badany materiał uległ roztworzeniu. PE: Po wprowadzeniu do płomienia palnika, tworzywo uległo nadtopieniu i zmieniło kształt. Po wyjęciu z płomienia palnika, PE zaczął spalać się żółtym płomieniem. Jednocześnie topił się, a spływające krople były zajęte płomieniem. W momencie spalania wydziela się zapach parafiny.
PET: Po wprowadzeniu do płomienia palnika spala się żółtym płomieniem z jednoczesnym wydzieleniem dużej ilości kopcącego dymu. Po wyjęciu próbki PET z palnika, tworzywo szybko gaśnie. Spalaniu towarzyszy charakterystyczny, słodkawy zapach.
Wnioski:
PE jest materiałem o mniejszej gęstości niż gęstość wody , a z kolei PET charakteryzuje większa gęstość niż gęstość wody. Poli(tereftalan etylenu), w odróżnieniu od polietylenu, ulega roztworzeniu w stężonych kwasach i zasadach. PE i PET charakteryzują się inną budową chemiczną. Ponieważ PET spala się z wytworzeniem dużej ilości kopcącego dymu, co świadczy o zawartości w jego strukturze fragmentów, które zawierają wiązania nienasycone lub aromatyczne, czego nie będziemy się spodziewać w materiale wykonanym z PE. Z tego wynika, że nie wolno spalać tworzyw sztucznych, np. w piecach, ponieważ może to prowadzić do powstania toksycznych substancji, które zanieczyszczają atmosferę.
Film dostępny pod adresem /preview/resource/R1TtJOKru3tkU
Na filmie ukazano, w jaki sposób można odróżnić PE od PET poprzez wrzucenie próbek obu tworzyw do naczynia z wodą lub poprzez próbę spalania. Zbadano również ich zachowanie w następujących substancjach: acetonie, tetrachlorometanie, stężonym kwasie siarkowym(VI) i stężonym wodorotlenku sodu.
Jakie są wady i zalety opakowań wykonanych z tworzyw sztucznych? Zapoznaj się z poniższą infografiką, a następnie rozwiąż zadanie zamieszczone poniżej.
Przeanalizuj zalety i wady opakowań z tworzyw sztucznych, a następnie – na podstawie uzyskanych informacji – rozwiąż zamieszczone poniżej zadanie.
Zalety opakowań z tworzyw sztucznych:
niewielka masa w porównaniu z innymi opakowaniami;
duża odporność mechaniczna;
duża odporność chemiczna;
niska cena;
przezroczystość;
łatwość barwienia i formowania;
nie przepuszczają gazów, zapachów.
Wady opakowań z tworzyw sztucznych:
niewielka odporność na ogrzewanie;
możliwość przenikania szkodliwych substancji z opakowania do produktu;
trudność zagospodarowania odpadów;
ich rozkład trwa setki lat.
Duża część odpadów trafia do mórz i oceanów. W na Oceanie Spokojnym odkryto ogromne, dryfujące skupisko śmieci. Wielka Pacyficzna Plama Śmieci w zbudowana jest z tworzyw sztucznych. Szacuje się, że jej powierzchnia wynosi aż , a masa zgromadzonych odpadów wynosi tys. ton. Została utworzona przez prądy oceaniczne w między Kalifornią a Hawajami. Druga, podobna, znajduje się bardziej na zachód, pomiędzy Hawajami a Japonią. Większość zgromadzonych w nich odpadów to materiały, które ulegają rozpadowi pod wpływem światła słonecznego. Nie ulegają jednak pełnemu rozkładowi, lecz rozpadają się na pył, prowadząc do zanieczyszczenia oceanu mikroplastikiem.
(Więcej o mikroplastiku znajdziesz w sekcji „Dla zainteresowanych”, umieszczonej poniżej.)
Szerokie rozpowszechnienie materiałów wykonanych z tworzyw sztucznych doprowadziło do skażenia środowiska tysiącami ton różnego rodzaju syntetycznych tworzyw. Te materiały nie tylko nie ulegają biodegradacji, ale mogą też przyczyniać się do śmierci wielu zwierząt, które mylą odpady wygenerowane przez człowieka z pożywieniem.
Jednak produkty wykonane z tzw. plastiku niosą ze sobą jeszcze jedno, zdecydowanie bardziej zagadkowe zagrożenie – mikroplastik. Nadal nie zdefiniowano dokładnie tego pojęcia, jednak za mikroplastik przyjmuje się fragmenty tworzyw sztucznych o rozmiarach mniejszych niż , a w przypadku fragmentów mniejszych niż zostało wprowadzone pojęcie nanoplastiku.
Mikroplastik możemy podzielić na dwie grupy – pierwotny, którego cząsteczki od początku swojego powstania są w rozmiarze mikro, oraz wtórny, który powstaje na skutek powolnego rozpadu syntetycznych polimerów pod wpływem działania czynników środowiskowych. Źródłami mikroplastiku są chociażby pranie ubrań z syntetycznych włókien (np. poliester, poliakrylonitryl), ścieranie się opon samochodowych podczas jazdy czy też rozpad plastikowych odpadów znajdujących się w morzach i oceanach pod wpływem promieniowania UV oraz działania wody i soli.
Mikroplastik skaził całe środowisko naturalne. Jego obecność stwierdzono już nawet na Saharze, Antarktydzie czy Mount Everest. Szacuje się, że na naszej planecie nie ma już wód powierzchniowych, które nie byłyby nim zanieczyszczone. Każdego dnia, wraz z pożywieniem, przyjmujemy kolejne porcje niewielkich rozmiarów tworzyw sztucznych. Prowadzone na ten temat badania ujawniły, że może się przedostawać do krwi lub limfy, a następnie być gromadzony w różnych narządach. Jego obecność odkryto także w łożyskach ciężarnych kobiet. Wciąż jednak posiadamy za mało danych, które jednoznacznie wskażą skutki tak dużej ekspozycji na mikroplastik.
8. Inne typy opakowań
Obecnie zarówno producenci, jak i konsumenci, stawiają opakowaniom coraz wyższe wymagania. Stąd rynek zaskakuje ciekawymi rozwiązaniami, które ułatwiają nam życie. Postęp dotyczy głównie opakowań żywności, będące zaprzeczeniem dotychczasowych rozwiązań, tzn. eliminowania oddziaływań między żywnością a pojemnikiem.
Opakowania aktywne to typ opakowań, których celem jest zapobieganie negatywnym zmianom w świeżości i jakości produktów. Charakteryzują się tym, że wraz z produktem i jego otoczeniem tworzą układ elementów wzajemnie na siebie oddziałujących. Prowadzi to, w przypadku żywności, do wydłużenia terminu przydatności do spożycia.
Opakowania inteligentne to typ opakowań, które są w stanie kontrolować wybrane parametry w otoczeniu produktu i informować o ich zmianach. W ten sposób pozwalają na kontrolę stanu bezpieczeństwa produktu w czasie przechowywania i przekaz tej informacji konsumentowi.
Zapoznaj się z poniższym materiałem multimedialnym dotyczącym budowy opakowań inteligentnych i aktywnych, a następnie rozwiąż zadanie umieszczone poniżej.
Film dostępny pod adresem /preview/resource/R1FbexXasDfol
Na filmie ukazano podział opakowań na aktywne i inteligentne, a także porównano ze sobą ich budowę.
Opakowania wielowarstwowe to pojemniki wieloskładnikowe, które powstają przez połączenie dwóch lub większej liczby różnych materiałów. Najczęściej łączy się papier (zapewnia odpowiednią sztywność i wzmacnia strukturę opakowania) z metalem (aluminium chroni produkt przed działaniem światła i tlenu) oraz tworzywem sztucznym (PE zapewnia szczelność oraz chroni opakowanie i jego zawartość przed wilgocią). Przykładem takiego opakowania są kartony do mleka, soków owocowych, warzywnych, sosów, zup itp.
Przyjrzyj się budowie opakowania wielowarstwowego. Do którego pojemnika podczas segregacji odpadów powinny trafić kartony po mleku?
Zastanów się, do którego pojemnika podczas segregacji odpadów wyrzucisz karton po mleku wiedząc, że jest to opakowanie wielowarstwowe?
Wymagania związane z ochroną środowiska oraz wysoki koszt recyklingu dużej liczby odpadów opakowaniowych skłoniły producentów do produkcji opakowań biodegradowalnych, czyli takich, które ulegają rozkładowi pod wpływem mikroorganizmów. Modyfikację tradycyjnych tworzyw sztucznych prowadzi się najczęściej za pomocą skrobi lub celulozy. Opakowania te mogą być kompostowane razem z odpadami organicznymi.
Podsumowanie
Opakowanie to ważny składnik produktu. Powinno spełniać szereg funkcji, takich jak zapewnienie produktom właściwej ochrony, która gwarantuje odpowiednią jakość konsumpcyjną towarów, czy umożliwia ich bezpieczne przechowywanie, transport, a następnie sprzedaż.
Podczas doboru materiału, z którego mają być produkowane opakowania, uwzględnia się takie czynniki, jak możliwość oddziaływania z produktem, odporność na warunki zewnętrzne, koszty materiału i produkcji opakowania oraz wpływ na środowisko naturalne.
Opakowania można podzielić ze względu na rodzaj materiału, z którego zostały wykonane. Wyróżniamy opakowania szklane, metalowe, celulozowe (drewniane, papierowe, tkaniny), z tworzyw sztucznych oraz opakowania wielomateriałowe.
Przykładami tworzyw sztucznych powstałych w wyniku reakcji polimeryzacji łańcuchowej są: polietylen, polipropylen, polistyren, poli(chlorek winylu), poli(metakrylan metylu).
Poli(tereftalan etylenu) to przykład tworzywa polikondensacyjnego.
Zmieniające się uwarunkowania życia gospodarczego prowadzą do poszukiwania nowych materiałów i technologii, które mogą być stosowane w produkcji opakowań.
Szklaną butelkę o pojemności napełniono całkowicie roztworem kwasu octowego (etanowego) o stężeniu i gęstości . Oblicz, ile gramów tego kwasu zawiera roztwór (ocet) znajdujący się w tej butelce?
Wypisz po dwie zalety i wady torebek śniadaniowych wykonanych z różnych rodzajów materiału – z papieru i z PE‑LD (polietylen o niskiej gęstości). Po którą chętniej sięgniesz, pakując kanapki?
Słownik
element produktu, chroniący go przed działaniem czynników zewnętrznych, umożliwiający i ułatwiający jego transport, magazynowanie, sprzedaż, a także zawierający określone informacje i znaki kodowe
znaki graficzne, które dzięki zastąpieniu słowa pisanego elementem graficznym pełnią ważną funkcję w komunikacji
narzędzie wykorzystywane w hutnictwie szkła służące do ręcznego formowania wyrobów
substancje wielkocząsteczkowe, które składają się z wielu powtarzających się jednostek zwanych merami; mer to najmniejszy, powtarzający się fragment łańcucha polimerowego
proces łączenia się wielu cząsteczek związków nienasyconych (tzw. monomerów) w dużą cząsteczkę (tzw. polimer), kosztem pękania wiązań wielokrotnych
proces, który polega na łączeniu się wielu monomerów w makrocząsteczkę z jednoczesnym wydzieleniem się prostego związku chemicznego, np. wody
materiały, których głównym składnikiem są związki wielkocząsteczkowe, najczęściej organiczne; składają się z makrocząsteczek syntetycznych (wytworzonych sztucznie przez człowieka i niewystępujących w naturze) lub zmodyfikowanych polimerów naturalnych
Ćwiczenia
Spośród podanych poniżej słów sformułowań, wybierz to, które najlepiej pasuje do uzupełnienia następującego zdania:
„Opakowania wykonane ... nie wchodzą w reakcje z produktami, które są w nich przechowywane, są szczelne i łatwe w utrzymaniu w czystości, a ich przejrzystość pozwala konsumentowi ocenić jakość towaru.”
Dokończ zdanie. Do przechowywania produktów spożywczych najlepiej wybrać opakowania wykonane…
- ze szkła.
- z metalu.
- z tkaniny.
- z papieru.
- z PVC.
- z drewna.
- z PET.
Które zdania są prawdziwe, a które – fałszywe?
| Prawda | Fałsz | |
| Opakowania z tkanin są najlepszym rodzajem opakowań na towary sypkie, którym należy zapewnić dostęp powietrza. | □ | □ |
| Opakowania szklane nie są odporne na działanie czynników chemicznych. | □ | □ |
| Zaletą opakowań z drewna jest duże przewodnictwo cieplne i elektryczne. | □ | □ |
| Opakowania z metalu są szczelne. | □ | □ |
| Opakowania z papieru łatwo chłoną wilgoć. | □ | □ |
1. celulozowe, 2. metalowe, 3. szkło, 4. tworzyw sztucznych, 5. celulozowe, 6. aluminium, 7. metalu, 8. szklanego, 9. szkła, z wyjątkiem opakowań z
1. celulozowe, 2. metalowe, 3. szkło, 4. tworzyw sztucznych, 5. celulozowe, 6. aluminium, 7. metalu, 8. szklanego, 9. szkła, charakteryzują się dużą masą. Przy uszkodzeniu pojemnika 1. celulozowe, 2. metalowe, 3. szkło, 4. tworzyw sztucznych, 5. celulozowe, 6. aluminium, 7. metalu, 8. szklanego, 9. szkła trzeba uważać, ponieważ można łatwo skaleczyć się ostrymi odłamkami. Opakowania 1. celulozowe, 2. metalowe, 3. szkło, 4. tworzyw sztucznych, 5. celulozowe, 6. aluminium, 7. metalu, 8. szklanego, 9. szkła łatwo pochłaniają wilgoć i są palne. Niewielką odporność na ogrzewanie wykazują pojemniki wykonane z 1. celulozowe, 2. metalowe, 3. szkło, 4. tworzyw sztucznych, 5. celulozowe, 6. aluminium, 7. metalu, 8. szklanego, 9. szkła. Małą odporność mechaniczną wykazują: 1. celulozowe, 2. metalowe, 3. szkło, 4. tworzyw sztucznych, 5. celulozowe, 6. aluminium, 7. metalu, 8. szklanego, 9. szkła i opakowania 1. celulozowe, 2. metalowe, 3. szkło, 4. tworzyw sztucznych, 5. celulozowe, 6. aluminium, 7. metalu, 8. szklanego, 9. szkła. Opakowania
1. celulozowe, 2. metalowe, 3. szkło, 4. tworzyw sztucznych, 5. celulozowe, 6. aluminium, 7. metalu, 8. szklanego, 9. szkła mogą ulegać korozji.
Uzupełnij puste pola, wybierając brakujące elementy z listy w taki sposób, aby powstały poprawne zdania, opisujące zalety opakowań z różnych materiałów.
chemicznych, chemicznych, tworzyw sztucznych, metalu, papieru, biologicznych, biologicznych, tworzyw sztucznych, tkaniny, metalowe, drewniane, tkaniny, mechanicznych, celulozy, papierowe, papieru
Zaletą opakowań ze szkła i z .................................... jest niepalność. Są one również odporne na działanie czynników ..................................... Szkło i tworzywa sztuczne wykazują ponadto dużą odporność na działanie czynników ..................................... Przezroczystość to kolejny element, na który zwraca uwagę klient. Jest to cecha opakowań ze szkła oraz z ..................................... Do pojemników wielokrotnego użycia można zaliczyć opakowania ze szkła i z .................................... , a także niektóre opakowania .................................... , np. beczki, skrzynie, łubianki.
Które zdania są prawdziwe, a które – fałszywe?
| Prawda | Fałsz | |
| PE ma gęstość mniejszą od PET. | □ | □ |
| PE zapala się szybko, płomień zabarwia się na żółto, tworzywo jednocześnie topi się, odrywają się płonące krople i wydziela się zapach parafiny. | □ | □ |
| PET pali się niekopcącym płomieniem, wydzielając aromatyczny zapach. | □ | □ |
| PE spala się kopcącym płomieniem, a spalając PET, nie obserwuje się tego zjawiska. | □ | □ |
| Porównując rozpuszczalność PE i PET w takich rozpuszczalnikach jak: stężone roztwory i , nie obserwuje się różnic. | □ | □ |
Bibliografia
Pielichowski J., Puszyński A., Chemia polimerów, Kraków 2004.
Opakowania, online: https://www.products.pcc.eu/pl/k/opakowania/, dostęp: 09.10.2021.
Recycling symbols explained, online: https://www.recyclenow.com/recycling-knowledge/packaging-symbols-explained, dostęp: 09.10.2021.