Egz-zagadnienia opakowaniowe PDF

Preview

Summary

zagadnienia materiały opakowaniowe opracowane...

Description

Zagadnienia na egzamin z przedmiotu „Opakowania kosmetyków” 1. Funkcje jakie spełniają opakowania kosmetyków. 2. Warunki jakie muszą spełniać materiały, aby mogły być użyte do produkcji opakowań kosmetyków. 3. Charakterystyka materiałów polimerowych używanych do produkcji opakowań kosmetyków. 4. Charakterystyka materiałów szklanych używanych do produkcji opakowań kosmetyków. 5. Charakterystyka materiałów metalowych używanych do produkcji opakowań kosmetyków. 6. Charakterystyka materiałów papierniczych używanych do produkcji opakowań kosmetyków. 7. Podstawowe metody przetwórcze stosowane w produkcji opakowań kosmetyków z tworzyw sztucznych. Opakowanie – to wyrób, który stanowi zewnętrzną warstwę określonego towaru mającego chronić go, ułatwiać przemieszczanie, magazynowanie, jak również sprzedaż oraz ma oddziaływać na wyobraźnię nabywcy. 1. Funkcje jakie spełniają opakowania kosmetyków 

  



 

Ochronna - zabezpieczenie przed działaniem szkodliwych czynników środowiskowych (temperatura, wilgotność), mechanicznych (uderzenia, zabrudzenia), biotycznych (drobnoustroje, szkodniki) oraz migracja składników masy z/do opakowania. Głównym celem opakowań dla kosmetyków jest ochrona produktu przed czynnikami zewnętrznymi. Wartość użytkowa musi być zabezpieczona przez opakowanie, aby zapewnić: świeżość, trwałość, estetyczność, atrakcyjność. Opakowanie powinno zapobiegać: zepsuciu, zmianie barwy, zmianie konsystencji, wyparowaniu, zabrudzeniu, uszkodzeniu towaru. Marketingowa - "zakup oczami" - estetyka w wykonaniu, umocnienie pozycji marki, skuteczna metoda reklamy, podnosi ona wartości estetyczne towaru i zachęca do kupna. Ekologiczna - materiały biodegradowalne, możliwość utylizacji i łatwość kasacji, ochrona środowiska. Magazynowa/Transportowa - redukcja masy, stabilne formy. Opakowanie musi być również zaprojektowane w taki sposób, aby wytrzymać warunki w trakcie ich transportu i przechowywania. Informacyjna - łatwość samoobsługi (czytelny opis etykiety - data ważności, sposób użycia, osoba odpowiedzialna, cena), komunikacja opakowanie/konsument. Funkcja ta jest ważna w przypadku wprowadzania na rynek nowego towaru. Sprzedażowa - nowoczesny system identyfikacji, udoskonalenie systemu otwierania, zamykania. Jakościowa - ma znaczenie przy towarach luksusowych. Są produkowane one z bardzo dobrych tworzyw, o ciekawej kolorystyce, są trwałe i podkreślają wysoki poziom towaru. Estetyczne opakowanie zachęca klienta do kupna mimo wysokiej ceny.

2. Warunki jakie muszą spełniać materiały, aby mogły być użyte do produkcji opakowań kosmetyków  z perspektywy konsumenta, pierwszym kryterium jest ocena wizualna opakowania - estetyka, kształt, design - powyższe cechy determinują decyzję klienta  kształt opakowania powinien być dopasowany do kształtu dłoni i umożliwić łatwe dozowanie produktu  oznaczenia graficzne odgrywają istotną rolę - szary, niewidzialny nadruk zmniejsza zainteresowanie klienta 

   







dobór poszczególnych elementów jest bardzo istotny, np. otwór znajdujący się w tubie powinien być dopasowany do konsystencji produktu. Chodzi o dozowaną dawkę, której objętość ma być dostosowana do potrzeb użytkownika sposób użytkowania nie powinien sprawiać użytkownikowi żadnych problemów funkcjonalność wiąże się z bezproblemowym otwieraniem i zamykaniem produktu szczelność opakowania jest parametrem krytycznym, szczelne zamknięcie eliminuje ryzyko wydostania się produktu z opakowania opakowanie musi być kompatybilne z produktem - składniki masy kosmetycznej nie wpływają negatywnie na opakowanie i odwrotnie (poszczególne składniki opakowania i masy nie wchodzą ze sobą w żadne reakcje) istotne są również karty charakterystyki surowców, które opisują z czym dany surowiec reaguje, w stosunku do jakich opakowań jest niekompatybilny, w dalszym etapie prowadzi się testy praktyczne, czyli testy kompatybilności istnieją opakowania, które zawierają filtry UV - jest to działanie celowe, zabezpieczające masę kosmetyczną znajdującą się wewnątrz przed odbarwieniem. Zmiana koloru produktu może zostać wywołana przez działanie promieniowania, a jego źródłem mogą być lampy sklepowe czy światło słoneczne oznakowanie - regulowane jest przez ustawę o kosmetykach i ustawę o towarach paczkowanych

Tworzywo do produkcji opakowań musi spełniać warunki:               

kompatybilność z masą kosmetyczną nie może wchodzić w interakcje z produktem powinno chronić produkt przed działaniem światła musi być bezpieczne dla zdrowia musi być dostosowane do warunków transportu, przechowywania i stosowania kosmetyku nie może wywierać wpływu na skład masy, jej barwę, zapach, lepkość powinno zabezpieczać masę przed działaniem czynników środowiskowych i chemicznych stabilność w zmiennych warunkach temperaturowych odporność na korozję łatwo dostępne i tanie dobre właściwości mechaniczne mała gęstość (lekkie opakowanie) możliwość formowania dowolnych kształtów dobrze znana technologia wytwarzania (wytłaczanie, wtrysk, termoformowanie) dobra barierowość - brak przenikalności gazów z powietrza i substancji z wnętrza kosmetyku

3. Charakterystyka materiałów polimerowych używanych do produkcji opakowań kosmetyków Opakowania z tworzyw sztucznych występują w różnych formach np. płaty folii, torby, worki, opakowania grubościenne (kanistry). Z tworzyw sztucznych wyrabia się zamknięcia do innych tradycyjnych opakowań, jak zakrętki, kapsle, korki. Opakowaniom plastikowym można nadać różne kształty, są bardzo estetyczne. Zalety opakowań z tworzyw sztucznych dostępność surowców, niska cena dobrze znana technologia wytwarzania (wytłaczanie, wtryski, termoformowanie) mała gęstość (opakowania są lekkie) duża wytrzymałość mechaniczna odporność na czynniki zewnętrzne (atmosfera) i chemiczne odporność na działanie drobnoustrojów i owadów odporność na działanie wody przezroczystość dobra barierowość - brak przenikalności gazów z powietrza (np. tlenu) oraz substancji z wnętrza kosmetyku  możliwość formowania dowolnych kształtów Wady opakowań z tworzyw sztucznych         



nieekologiczność

Najczęściej stosowane polimery - poliolefiny: polietylen - PE, polipropylen - PP - polistyren - PS - poli(tereftalan etylenu) - PET - kopolimery, np. poli(styren-co-akrylonitryl) - SAN - jonomery Poliolefiny - polimeryczne węglowodory Są to polimery zawierające tylko węgiel i wodór, w których występują długie łańcuchy węglowe -C-CC-, stanowiące podstawowy szkielet łańcuchów samych polimerów. Produkcja polietylenu i polipropylenu stanowi ok. 80% masy wszystkich produkcji polimerów syntetycznych. Polimery te posiadają bardzo dobre cechy użytkowe, monomery do ich produkcji pozyskuje się bezpośrednio z ropy naftowej, a ich polimeryzacja nie stanowi większego problemu technicznego. Poliolefiny - otrzymywanie Najpowszechniej stosowaną metodą ich syntezy jest łańcuchowa polimeryzacja wolnorodnikowa, polegająca na rozrywaniu jednego z podwójnych wiązań C=C występujących w monomerach winylowych i utworzenia jego kosztem nowego pojedynczego wiązania C-C z drugą cząsteczką monomeru. Reakcja tę przeprowadza się zwykle poprzez inicjowanie wolnorodniowe oraz czasem z użyciem katalizatorów metaloorganicznych. W wyniku polimeryzacji rodnikowej otrzymuje się polietylen, a w wyniku reakcji polimeryzacji Zieglera-Natty otrzymuje się polipropylen.

synteza polietylenu w wyniku polimeryzacji rodnikowej

Polietylen lub polietan (PE):     

właściwości zależą od warunków przeprowadzania reakcji (ciśnienia, temperatury, katalizatora) folie z PE charakteryzują się małą przenikalnością pary wodnej, łatwo przepuszczają pary substancji organicznych, nie są odporne na węglowodory i ich chloropochodne są odporne na działanie roztworów kwasów, zasad i soli oraz niską temperaturę polietylen LD jest giętki, woskowaty, przezroczysty, termoplastyczny, traci elastyczność pod wpływem światła słonecznego i wilgoci synteza polietylenu jest przykładem polimeryzacji rodnikowej w przypadku LDPE i koordynacyjnej w przypadku HDPE i LLDPE

Wady  palność  stosunkowo mała odporność termiczna Wyróżnia się 5 rodzajów polietylenu: 1. PE-HD (high density PE, HDPE)  polietylen o dużej gęstości, gęstość: 0,94-0,96 g/cm³  otrzymywany przez polimeryzację niskociśnieniową  jest twardszy w porównaniu z PE-LD  ma wyższą wytrzymałość mechaniczną  wyższa temperaturę topnienia (125 °C)  wyższa barierowość w stosunku do gazów i wyższa odporność chemiczna  wykazuje większą kruchość w niższych temperaturach 

jest mniej przezroczysty (mlecznobiały)

2.   

PE-LD (low density PE) polietylen o niskiej gęstości, gęstość: 0,915-0,935 g/cm³ jest przezroczysty, giętki i miękki zachowuje elastyczność w niskiej temperaturze (nawet do –60 °C)

  

bezwonny całkowicie obojętny fizjologicznie przepuszczalny dla gazów (tlenu i dwutlenku węgla) i substancji aromatycznych (zapachów), natomiast mało przepuszczalny dla pary wodnej podatny na zgrzewanie mało odporny na wyższe temperatury

 

3. LLDPE (linear low density PE) 

niskociśnieniowy liniowy PE o niskiej gęstości, gęstość: 0,915-0,935 g/cm³ (krótkie, nierozgałęzione łańcuchy powstają w wyniku kopolimeryzacji etenu z alkenami o dłuższych łańcuchach)

4. MDPE (HDPE) (medium density PE)  polietylen o średniej gęstości, gęstość: 0,926 - 0,940 g/cm3 5. UHMWPE (ultra-high-molecular-weight polyethylene)  polietylen o wyjątkowo dużej masie cząsteczkowej 4 MDa  włókna z tego materiału są stosowane m.in. do kuloodpornych oraz akcesoriów sportowych i medycznych (implanty)

produkcji kamizelek

6. PXE (cross-linked low/high density PE)  usieciowany polietylen o niskiej lub wysokiej gęstości, zawiera łańcuchy połączone poprzecznie, np. przez silany, nadtlenki, azozwiązki, stosowany do produkcji rur i izolacji. Nie jest odwracalnie termoplastyczny. Polietyleny - różna ilość i długość rozgałęzień w zależności od typu HDPE - struktura liniowa, sporadyczne, krótkie, nieliczne rozgałęzienia (7 rozgałęzień na 1000 atomów węgla) LLDPE - struktura liniowa, krótkie rozgałęzienia, brak długich rozgałęzień PE-LD - struktura rozgałęziona - liczne krótkie i długie rozgałęzienia (60 rozgałęzień na 1000 atomów węgla) Poliolefiny - o regularnej, liniowej budowie łańcucha są semikrystaliczne. Tworzą struktury uporządkowane - fazę krystaliczną. Powstaje ona na skutek ruchów termicznych i oddziaływań międzycząsteczkowych chaotycznie skłębionych łańcuchów nie w całej masie polimeru, lecz tylko w pewnych jego obszarach. Występują też obszary amorficzne, bezpostaciowe. Mają zatem strukturę dwufazową. Krystalizacja zachodzi w ściśle określonych warunkach. Stopień krystaliczności - udział zawartości fazy krystalicznej w próbce polimeru w odniesieniu do fazy bezpostaciowej, może się zmieniać od ok. 10 do 90% w zależności od budowy polimeru, sposobu syntezy i prowadzenia krystalizacji. Krystaliczne struktury polimerów można opisać za pomocą modelu micelarno-frędzlowego lub modelu lameli krystalicznej. Model lameli krystalicznej - opiera się na założeniu, że obszary krystaliczne są utworzone ze sfałdowanych łańcuchów polimeru. Możliwe są dwie struktury powierzchni sfałdowanej lameli: - utworzona z regularnie zagiętych łańcuchów - nieregularna, w której segmenty łańcuchów znajdują się w warstwie amorficznej.

Polipropylen (PP) Jest węglowodorowym polimerem termoplastycznym, to znaczy daje sie wprowadzić w stan wysokoelastyczny pod wpływem zwiększania temperatury oraz z powrotem zestalić po jej obniżeniu, bez zmian własności chemicznych. Polipropylen - otrzymywanie Otrzymuje się go w wyniku niskociśnieniowej polimeryzacji propenu (propylenu), który jest otrzymywany z ropy naftowej. Większość polipropylenu produkuje się w procesie Zieglera-Natty, w fazie gazowej z użyciem katalizatorów metaloorganicznych. W zależności od warunków polimeryzacji i rodzaju katalizatora można otrzymać polietylen: - ataktyczny - izotaktyczny - podstawniki CH3 są na dole - syndiotaktyczny - podstawniki CH3 są raz u góry, raz na dole Polipropylen  jest tworzywem o najmniejszej gęstości  wykazuje dużą odporność chemiczną, zwłaszcza w temperaturze pokojowej, w której jest prawie całkowicie odporny na działanie kwasów, zasad i soli oraz rozpuszczalników organicznych  jedynie silnie utleniacze, np. dymiący kwas siarkowy lub azotowy, mocne zasady oraz ciecze niepolarne atakują go w tej temperaturze  rozpuszcza się w podwyższonych temperaturach   

  Wady   Zalety  

moduł Younga PP wynosi 1300-1800 N/mm2 doskonale izotaktyczny PP charakteryzuje się małą przepuszczalnością powietrza i pary wodnej, jest materiałem obojętnym fizjologicznie oraz łatwym do przetwórstwa, ale należy unikać przekraczania temperatury 270°C materiał palny, bezbarwny, bezwonny, niewrażliwy na działanie wody właściwości mechaniczne można poprawić stosują wypełniacze właściwości mechaniczne i termiczne słabsze niz. metali mało odporny na działanie tlenu wyroby z PP mogą być użytkowane w temperaturze -5°C do 100°C kopolimery propylenowo-etylenowe mogą pracować w niższych temperaturach

Polistyren (PS) Otrzymywanie w procesie polimeryzacji styrenu, pochodzącego zwykle z procesu katalitycznego odwodornienia etylobenzenu.  może być bezbarwny, twardy, kruchy termoplastycznie o bardzo ograniczonej elastyczności, słabo przezroczysty, barwiony na dowolne kolory  jest łatwopalny i tani  ma mniejszą odporność chemiczną od polietylenu, dlatego nie stosuje się go do produkcji opakowań produktów żywnościowych zawierających tłuszcze

Poli(tereftalan etylenu) - PET  termoplastyczny polimer z grupy poliestrów stosowany na dużą skalę w produkcji opakowań  otrzymywany metodą polikondensacji  utylizacja jest możliwa w wyniku recyklingu  po ochłodzeniu krzepnie w postaci szklistej, bezpostaciowej masy właściwości fizyczne  średnia masa cząsteczkowa: 30-80 tys. Da  temperatura zeszklenia: 70-115°C  temperatura mięknienia: 265°C 

gęstość: ok. 1,4 g/cm3

Kopolimery - SAN poli(styren-co-akrylonitryl) - kopolimer styrenu i akrylonitrylu - E-VAC - kopolimery etylenu z octanem winylu - E/AA, E-MA - E/MA, E/EA, E/BA SAN ma właściwości zbliżone do PS E-VAC (EVA)  zastosowanie: folie opakowaniowe, warstwy zgrzewalne w foliach wielowarstwowych  zawartość merów octanowych w foliach opakowaniowych do 18%  lepsze właściwości optyczne, odporność na UV, elastyczność, udarność, zgrzewalność EVOH - kopolimery etylenu z alkoholem winylowym  otrzymywany przez hydrolizę EVA  jako powłoka ochronna na innych polimerach Inne kopolimery: EMA, EEA, EBA Jonomery - zawierają w swojej strukturze pewną niewielką ilość (do 15%) jonowych jednostek konstytucyjnych lub grup zdolnych do dysocjacji elektrolitycznej, np. karboksylowych. W jonomerach występują oddziaływania jonowe między ujemnymi grupami karboksylanowymi i kationami oraz oddziaływania dyspersyjne między niepolarnymi segmentami makrocząsteczek. Właściwości:  hydrofilowość  dobre właściwości adhezyjne do metali i niemetali  dobra elastyczność i sprężystość  giętkość łańcuchów  wytrzymałość na rozciąganie  odporność na ścieranie  odporność chemiczna, również na działanie tłuszczów i olejów  mieszalność z napełniaczami i pigmentami  szeroki zakres temperatury zgrzewania 

dobra przezroczystość

4. Charakterystyka materiałów szklanych używanych do produkcji opakowań kosmetyków Opakowania szklane - wyroby luksusowe - korki, nasadki, słoiczki, karafki Zalety  tani  obojętny z masą kosmetyczną  sztywne  przezroczystość  higieniczność  wielokrotność użytku  odporność chemiczna (na kwasy i zasady, wyjątek HF) i środowiskowa, odporność na temperaturę, zarysowania, ścieranie  nie przepuszcza wilgoci, gazów, UV  gładkość powierzchni  nienasiąkalność Wady  duży stosunek masy do objętości (duża gęstość), są ciężkie  udarność  kruchość  konieczność stosowania dodatkowo innych opakowań ochronnych Szkło - nieorganiczny materiał amorficzny, powstaje w wyniku szybkiego schłodzenia płynu do postaci stanu stałego bez etapu krystalizacji. Stan szklisty - budowa wewnętrzna nie mająca uporządkowania dalekiego zasięgu, brak uporządkowania struktury (stąd brak oddziaływań, brak elastyczności)  szkło jest materiałem nietrwałym - stan energetyczny sieci amorficznej jest wyższy od jej krystalicznego odpowiednika  opory wewnętrzne są bardzo duże, uniemożliwiają krystalizację - zdolność do krystalizacji maleje wraz ze spadkiem temperatury  w przypadku metali, aby uzyskać stan szklisty, konieczne jest szybkie chłodzenie, które uniemożliwi utworzenie struktury krystalicznej Surowce do produkcji tradycyjnego szkła - piasek kwarcowy oraz dodatki węglanu sodu Na2CO3, i węglanu wapnia CaCO3, topniki tlenek boru B2O3 i tlenek ołowiu (II) (PBO) oraz pigmenty, którymi są zazwyczaj tlenki metali przejściowych, kadmu, manganu i inne. SiO2 jako kryształ - kwarc -bardzo uporządkowana struktura Tworzywa: - szkło niekrystaliczne - szybko chłodzone szkło - szkło krystaliczne - wolno chłodzone szkło - naturalne szkło (obsydian - izofir)- kwaśna skała wylewna, złożona niemal wyłącznie ze szkliwa wulkanicznego, zawiera do 1% wody. Powstaje w wyniku natychmiastowego stygnięcia lawy.

Proces zeszklenia - witryfikacja - przemiana kinetyczna ze stanu ciekłego w stan szklisty w wyniku wzrostu lepkości substancji Fulguryt - twór powstały wskutek stopienia piasku kwarcowego po uderzeniu pioruna. Szkło barwne - powstaje przez dodanie do masy szklanej związków metali ciężkich Właściwości szkła  substancja bezpostaciowa (nie ma uporządkowanej budowy wewnętrznej)  nie ma stałej temperatury topnienia  materiał izotropowy  słaby przewodnik elektryczny  materiał o dużej odporności chemicznej (wyjątek HF) właściwości mechaniczne szkła budowlanego:  twardość w skali Mohsa: 5-7    

gęstość szkła 2400-2600 kg/m3 wytrzymałość na zginanie 30-50 MPa wytrzymałość na ściskanie 800-1000 MPa moduł Younga 70 GPa

Wyznaczanie twardości 1) Skala Mohsa 1. Talk 2. Gips 3. Kalcyt 7. Kwarc 8. Topaz 9. Korund (twardość absolutna - 400) 10. Diament (twardość absolutna - 1600) 2) Sklerometr - służy do badania twardości absolutnej materiałów twardych, zapewnia dużo dokładniejsze i bardziej miarodajne wyniki. Typy szkła w kosmetykach 1. Szkło kwarcowe (6,5 twardości wg skali Mohsa) niski współczynnik rozszerzalności termicznej niska absorpcja promieniowania nadfioletowego ma wysoką temperaturę mięknienia (ok. 1400°C) w porównaniu ze zwykłymi szkłami (ok. 600-800°C) 2. Szkło jenajskie (borowo-krzemianowe)   

   

niska temperatura topnienia 9ok. 400°C) łatwość formowania wysoka odporność na nagłe zmiany temperatury stosowane w sprzęcie laboratoryjnym i kuchennym

3. Szkło ołowiowe (kryształowe)  przepuszczalne dla ultrafioletu, o bardzo wysokim współczynniku załamania światła  do produkcji soczewek optycznych 4. Szkło optyczne  ważne cechy to współczynnik załamania i gęstość 5. Szkło sodowe  CaO, SiO2, Na2O 6. Szkło wapniowo-sodowe - stanowi około 90% produkowanego szkła  wytwarza się przez stopienie surowców, takich jak soda, wapno, krzemionka, tlenek glinu i małych ilości środków klarujących w piecu w temp. do 1675°C  arkusze szkła uzyskuje się przez wylewanie warstwy stopionego szkła na powierzchni roztopionej cyny, metoda ta daje arkusze o jednolitej grubości i bardzo płaskiej powierzchni  jest materiałem bazowym dla większości rodzajów szkła  może być chemicznie wzmocnione  może być termicznie wzmocnione  może być obrabiane Skład chemiczny: SiO2 (70%), Na2O (13%), CaO (8%), MgO (3,5%), Al2O3 (1%), K2O (0,60%), SO3 (0,20%), Fe2O3 (0,11%) 5. Charakterystyka materiałów metalowych używanych do produkcji opakowań kosmetyków Zalety  duża wytrzymałość mechaniczna i odpowiednia twardość (ułatwia transport)  łatwość obróbki i odporność na korozję - można na nie łatwo nakładać rysunki, napisy powlekać lakierem  są często stosowane jako opakowania wielokrotnego użytku

Wady 

duże przewodnictwo cieplne

Głównie używane aluminium,...