Tworzywa sztuczne w opakowaniach i zamknięciach do opakowań
Tworzywa sztuczne w opakowaniach i zamknięciach do opakowań
Z czym mamy tak właściwie do czynienia?
Dlaczego jeden jest twardy i przezroczysty, a drugi elastyczny i matowy?
Czemu na jednym się świetnie wyśpimy, a drugi ochroni nas od postrzału?
Niezależnie, czy tego chcemy, czy nie, naszemu życiu, od samego początku towarzyszy plastik. Zaczynamy ze smoczkami, butelkami na mleko, pieluszkami i przede wszystkim zabawkami, które zmieniają się wraz z naszym wiekiem, ale tak naprawdę umilają nam całe życie. Ciężko znaleźć przedmiot użytku codziennego, którego chociaż część nie zawiera tworzyw polimerowych, przynajmniej w postaci kleju. Wszystkie nasze powszednie czynności są w mniejszym lub większym stopniu uzależnione od plastiku. Jeśli chcemy aby woda z kranu płynęła albo wręcz przeciwnie, żeby była bezpiecznie zakręcona, rury z polichlorku winylu oraz uszczelki z syntetycznego kauczuku mają w tym ogromny udział.
Obserwacja ze zwiększoną uważnością elementów świata stworzonego przez człowieka, uzmysłowi nam, że plastik jest naprawdę wszędzie! Niestety nie jesteśmy w stanie go wyeliminować, więc dlatego poznajmy go, polubmy i nauczmy się z nim obchodzić! Zrozummy dobrodziejstwo, które niesie, a gdy nie jest nam już potrzebny bezpiecznie go utylizujmy, a jeszcze lepiej recyklingujmy!
Tworzywa są przeróżne od miękkich i elastycznych, po twarde i odporne na silne uderzenia, aż po aramidy odporne na ogień i strzały z ręcznej broni palnej.
Różnice we właściwościach fizykochemicznych zależą m.in. od składu ich cząsteczek (merów) oraz warunków przeprowadzania (ciśnienia, temperatury, czasu) polimeryzacji, od dodatków (np.: środków antystatycznych, przeciwutleniaczy, plastyfikatorów, stabilizatorów cieplnych, wzmacniaczy) oraz od połączenia z innymi materiałami (metalem, betonem, innymi tworzywami sztucznymi).
W samych zamknięciach do opakowań i opakowaniach kosmetycznych mamy kilka lub nawet kilkanaście różnych tworzyw polimerowych. Ich charakterystyczne cechy są wykorzystywane dla komfortu i bezpieczeństwa użytkowania finalnego produktu.
Dozownik, atomizer oraz airless pod lupą
Dozowniki i atomizery to praktyczne zamknięcia butelek, których używa się zarówno w artykułach spożywczych, jak i kosmetycznych. Złożone są z ponad dziesięciu drobnych elementów, które precyzyjnie do siebie dopasowane dozują substancje płynne i półpłynne.
Widoczne na pierwszy rzut oka elementy, czyli główka, nakrętka i opcjonalnie występująca nasadka, oraz aktuator, którym medium jest finalnie wydozowywane, zbudowane są najczęściej z polipropylenu, oznaczanego symbolem PP. Właściwości fizyko-chemiczne tego tworzywa sprawiają, że nadaje się idealnie do produkcji części mających kontakt z kosmetykami czy żywnością. Jest trwały, bezwonny, bezbarwny, nie koroduje, natomiast po dodaniu przeciwutleniaczy i stabilizatorów UV jego odporność na działanie tlenu i promieniowania słonecznego jest odpowiednio wysoka. Kolejny jego atut to łatwość poddawania koloryzacji i metalizacji. Polipropylen należy do grupy termoplastów, co znaczy, że po podgrzaniu staje się płynny i dzięki temu jest podatny na nadawanie mu dowolnych kształtów przez tłoczenie lub wtryskiwanie, ale ta cecha uwydatnia się dopiero w temperaturze powyżej 100 st. C. W niższych temperaturach jest stabilny i całkowicie odporny na działanie kwasów, zasad, soli i rozpuszczalników organicznych.
W dozownikach i atomizerach mamy do czynienia także z polietylenem (PE). Jest to jedna z najpopularniejszych substancji w świecie tworzyw sztucznych, a różne sposoby jej otrzymywania determinują właściwości poszczególnych rodzajów polietylenu. Jego „wyjściowa” forma, czyli otrzymywana w warunkach 30 atm, jest elastyczna, bezwonna, bezpyłowa, ale przede wszystkim odporna na szereg zewnętrznych czynników: działanie kwasów, zasad i soli, pleśń i wilgoć oraz zarysowania.
Wysokie ciśnienie podczas reakcji pozwala uzyskać LDPE, o niskiej gęstości, który jest przezroczysty, miękki i giętki. Znajdujący się we wnętrzu dozowników i atomizerów tłok wykonany jest właśnie z polietylenu wysokociśnieniowego, dzięki czemu idealnie przylega do trzonu, nie pęka, ani nie łamie się pod wpływem pracy sprężyny. Rurki, stanowiące dodatek do mechanizmów dozujących są również wykonane z LDPE. Jego cechy stałe, czyli niska barierowość i odporność chemiczna porównywalne do PE, gwarantują niezawodność w funkcjonowaniu tych elementów. Polietylen występuje również w postaci spienionej, przez co jest miękki, elastyczny, a jednocześnie trwały, czym uszczelnia cały system zamknięcia. Dla poprawnego funkcjonowania dozowników i atomizerów ich wnętrze kryje sprężynę ze stali nierdzewnej oraz szklaną kulkę, to tylko dwa elementy z tworzyw naturalnych.
Opakowanie kosmetyczne typu airless posłuży nam za kolejny przykład tego, jak w stosunkowo niewielkim produkcie konieczne jest zastosowanie kilku rodzajów tworzyw sztucznych, dla osiągnięcia niezawodności działania i efektownego wyglądu. Polietylen i polipropylen występują w zasadzie w analogicznych miejscach do wyżej przeanalizowanych atomizerów i dozowników. Najważniejsze są dwie różnice: w airlessie nie występuje rurka, w dozownikach ani atomizerach integralnej części nie stanowi butelka, a w airlessach już tak. Newralgicznym i charakterystycznym elementem tego rodzaju opakowania jest tłok. Ukryty we wnętrzu butelki, wykonany najczęściej z LDPE jest odpowiedzialny za „wypychanie” medium na zewnątrz.
W zależności od tego, jaki efekt wizualny chcemy osiągnąć, dobieramy odpowiedni materiał butelki zewnętrznej, a dla zachowania spójności również i nasadki. Niesie to ze sobą nieco nowości materiałowych.
Jeśli ma być błyszcząca i krystalicznie przezroczysta – wówczas zastosowany zostanie polimetakrylan metylu (PMMA), znany również jako szkło organiczne, pleksiglas czy szkło akrylowe. Oprócz tego, że w 90% przepuszcza promieniowanie widzialne to jest bardzo odporny na działanie kwasów, zasad i niskich temperatur. Atutem jest też to, że pod wpływem promieniowania UV nie żółknie.
Jedyną wadą PMMA jest podatność na zarysowania, dlatego też jako zamiennik poleca się AS - kopolimer styrenu i akrylonitrylu, który swoją większą odpornością na uszkodzenia mechaniczne dopełnia zbiór cech PMMA. Oba tworzywa równie dobrze nadają się do koloryzacji oraz idealnie poddają się uszlachetnieniom typu hot stamping, uv plating czy soft touch.
Jeśli efekt ma być stonowany, a planowana etykieta ma zajmować większość opakowania, najlepszym materiałem będzie niezawodny polipropylen. Jego cechy wykorzystane w elementach mechanizmu, czyli m.in.: duża odporność na działanie kwasów, zasad, soli i rozpuszczalników organicznych, idealnie się sprawdzą również w butelce, a wyniki testów migracji globalnej będą więcej niż zadowalające!
Innym rozwiązaniem jest zastosowanie ABS, czyli terpolimer akrylonitrylo-butadieno-styrenowy, którego cechy pozwalają na wykorzystanie go w przemyśle kosmetycznym. Należy jednak mieć wiedzę, że nie jest to materiał odporny na działanie rozpuszczalników organicznych, a dla trwałości koloru powinny być dodane stabilizatory UV.
Tematem airlessa, jako opakowania, jego cechami charakterystycznymi zajmowaliśmy się tutaj.
Projektowanie zamknięcia, czy całego opakowania zdawać by się mogło być działaniem skoncentrowanym tylko na estetyce oraz na rozmiarze dopasowanym do naszego produktu. W rzeczywistości jest to bardzo wielowymiarowy proces, który wymaga czujności, ale też czasu. Po wybraniu opakowania należy przeprowadzić szereg testów na finalnym produkcie, m.in. testy migracyjne, badania kompatybilności, stabilności oraz testy starzeniowe. Ich pozytywne wyniki w warunkach laboratoryjnych mogą być gwarancją bezproblemowego działania produktu w warunkach domowych. Zamknięcie musi być także dostosowane do gęstości produktu, żeby dozowanie było komfortowe i efektywne.
Planując produkt i jego opakowanie należy przewidywać różne, na pozór nieprzewidywalne sytuacje. Przykładem może być plaża lub rozgrzany samochód, gdzie kosmetyki są często narażone na ekstremalne testy wytrzymałościowe. Dobierając tworzywo sztuczne oraz dodatki zastosowane w opakowaniu, należy wziąć pod uwagę tak ekstremalne sytuacje, jak również te związane z codziennym użytkowaniem.
Przykładem mogą być uszlachetnienia. Nałożenie warstwy aluminium na tworzywo może być dobrym pomysłem, choć niektóre przypadki połączenia rzadkiego medium i metalu mogą być fatalne w skutkach. Oblewanie, nawet przypadkowe, ale sukcesywne, może spowodować rozwarstwianie się tych dwóch materiałów, a przez to dostawanie się opiłków metalu do wydozowanego medium i dalej na twarz lub inne partie ciała. Nawet jeśli niewielkie ilości aluminium nie zrobią krzywdy konsumentowi to wygląd takiego opakowania zniechęci go przed ponownym zakupem.
Wielu ekstremalnych sytuacji nie da się oczywiście ani przewidzieć ani wykluczyć ich negatywnego wpływu na nasz produkt, ale symulacje w specjalistycznych laboratoriach pozwalają na zbadanie reakcji produktu w części niekonwencjonalnych warunków.
Nasi handlowcy również chętnie służą radą, a jeśli sytuacja wymaga porady specjalistów, nasz dział kontroli jakości wspiera ich całą swoją wiedzą i doświadczeniem.
