Как найти плотность пленки

Каждый потребитель полиэтиленовой плёнки покупает её по толщине в зависимости от назначения. Плотность и прочность материала определяют его качественные характеристики и продолжительность срока службы. Рассмотрим в статье, в каких показателях измеряется толщина плёнки, как её определить, и как выбрать пакеты по плотности.

Что такое микрон

Микрон – это малая величина, составляющая одну миллионную часть одного метра, или одну тысячную одного миллиметра. В микронах измеряют толщину полиэтиленовых пакетов. Плотность представляет собой величину, полученную от деления массы к объёму.

Как измеряется плотность пакета и полиэтиленовой плёнки

Плотность полиэтиленового пакета измеряется в микрометрах. Сделать это обычными измерительными инструментами не получится. Замеры проводят с помощью специальных измерительных приборов. Существует два вида оборудования для определения плотности полиэтиленовой плёнки:

• высокоточные весы, используемые для взвешивания рулонов полиэтиленовой плёнки. Это точный метод для получения скорого результата в условиях производства;
• микрометры – с помощью этих приборов получают замеры с небольшой погрешностью, учитывая свойство плёнки растягиваться в натянутом состоянии.

Толщину полиэтиленовых мешков определить сложнее, так как показатель плотности в разных местах упаковки различный. Сначала пакет нужно измерить линейкой. Полученные цифры умножают, что даёт показатель площади.

Размеры пакетов нужны для определения плотности

Затем упаковку взвешивают, результат делят на количество штук в пачке. Таким образом, определяют массу одного пакета. Толщину получают путём арифметического вычисления по формуле – вес делят объём.

Зная толщину мешка, можно определить толщину плёнки – показатель толщины пакеты делят на два и умножают на тысячу. Результат выражается в микронах.

Какой толщины бывают пакеты

Какой толщины бывает полиэтиленовая плёнка, такой же толщины на выходе получаются пакеты. Промышленность выпускает пакеты толщиной от 10 до 150 мкм. Каждый размер имеет свое назначение:

• до 10 мкм – пакеты для накопления бытового мусора, а также одноразовые мешки без ручек для бакалейных товаров весом до 2 кг;
• до 16 мкм – способны выдержать вес до 4 кг;
• до 25 мкм – предназначены для недолгого пользования. В них упаковывают пищевые продукты. Выдерживают груз весом до 10 кг;
• до 50 мкм – характеризуются умеренной степенью защиты. Предназначены для хранения продуктов питания, товаров народного потребления, одежды;
• до 100 мкм – отличаются высокой прочностью на разрыв. Поэтому в них можно хранить крупногабаритные предметы, промышленное оборудование, узлы и детали с неровными краями и острыми углами;
• до 150 мкм – сверхпрочные модели, позволяющие перевозить в них сыпучие строительные материалы.

ПВД до 80 мкм подходят для переноса деталей, узлов, хозяйственных товаров общим весом до 8 кг. Для бытовой техники, продуктов весом до 7 кг используют мешки толщиной 70 мкм. Для покупки игрушек, обуви, упакованных в коробки, подойдут модели до 50 мкм, выдерживающие вес до 4 кг.

Как плотность влияет на использование пакетов и плёнки

Плотность плёнки не всегда определяет прочность пакетов. Большое значение имеет способ производства. Мешки, полученные методом низкого давления, отличаются повышенной прочностью. Поэтому из ПНД выпускают пакеты для мусора. Плотность пакетов ПНД составляет от 10 мкм до 90

Но деформируются при низкой температуре. Биологическая нейтральность, отсутствие запаха позволяет использовать их для упаковки пищевых продуктов. Способны выдерживать груз до 25 кг. При пользовании шуршат.

Изделия, изготовленные под высоким давлением, характеризуются:

• эластичностью;
• мягкостью;
• способностью выдержать груз до 30 кг;
• прочностью на разрыв.

Они не разорвутся, даже если в них выносить битое стекло.

При покупке нужно исходить из назначения и целей, для которых Вы их покупаете.

Высокая плотность плёнки препятствует образованию прочных швов при изготовлении пакетов. Недостаток таких мешков состоит в том, что сама плёнка не рвётся, а расходятся швы, и всё содержимое вываливается.

Если Вы знаете, как самостоятельно определить толщину полиэтиленовой плёнки, значит, Вы без труда подберёте оптимальный вариант под свои нужды. При покупке мешков следует обратить внимание на маркировку, где указаны все параметры. Стоит запомнить, что модели, изготовленные под низким давлением, способны выдержать большие нагрузки, способом высокого давления – отличаются устойчивостью к длительной эксплуатации. Это значит, что Вы сможете не только купить тяжёлый предмет, но и ещё донести его до дома в целости и сохранности, без угрозы разрыва мешка.

Как измерить толщину и плотность пакета? (толщина пакета в микронах)

Плотность полиэтиленового пакета (ρ) — это отношение массы (m) полиэтиленового пакета к его объему (V).

Показатель толщины пленки измеряется в микрометрах или иначе говоря, в микронах. Один миллиметр содержит одну тысячу микрометров, поэтому определить плотность упаковки можно только используя специализированное оборудование.

Способы измерения

1. С помощью микрометра — прибор для измерения с точностью плюс или минус два микрона. Т.к. полиэтиленовая пленка растягивается, погрешность такого измерения составляет не меньше 10%;
2. Определение веса рулона на высокоточном весовом оборудовании. Данный метод применяется для контроля на производстве. Проведение такого измерения гарантирует высокую точность, т.к. вместе с площадью этот показатель напрямую влияет на вес изделия.

Параметры полиэтиленовых пакетов

Расчет толщины пакета

Основные характеристики пакетов (фасовочных, «майка», с петлевыми, прорубными ручками) – это высота (h), ширина (b) и толщина пакета (t _пакета).

Высота и ширина определяется с помощью измерительного прибора – линейки. Определить толщину гораздо сложнее., т.к. плотность упаковки не измеряется микрометрами, в разных местах этот показатель различается.

Средняя толщина пакета определяется косвенным образом, по формуле. Для этого достаточно знать размеры упаковки, удельную плотность пленки и вес упаковки.

Ширина и высота определяется с помощью обычной линейки, удельная плотность берется из справочника. Например, средняя плотность ПВД 0.92 г/см³, ПНД – 0.96 г/см³ .

Вес одного пакета определяется взвешиванием упаковки, полученный результат делится на количество пакетов.

Рассчитаем плотность пакета:

Из этой формулы следует, что толщина пакета — это отношение массы пакета (m) к его произведению плотности с площадью (ρ × h × b):

После определения толщины пакета можно узнать толщину плёнки (t_пленки), из которой изготовлен пакет. Толщина пленки равняется половине толщины пакета, измеряется в сантиметрах.

Для перевода ее в привычные микрометры, или иначе говоря микроны (мкм), нужно умножить результат на 10000.

Пример. Фасовка ПНД 25х40см, упаковка 1000 пакетов весит 2 кг. Как найти среднюю толщину плёнки:

Приведённая формула применяется для пищевой упаковки, мусорных мешков, ПНД и ПВД, с ручками и без. При расчете толщины плёнки для пакета «майка» результат умножается на поправочный коэффициент 0,8 (примерная величина).

Общие сведения

Потребители и производители упаковочных материалов периодически сталкиваются с необходимостью распознавания природы полимерных пленок. Хорошо известно, что основные свойства полимеров определяются молекулярной структурой, поэтому для прогнозирования свойств полимерной структуры и ее идентификации достаточно знать, какие функциональные группы входят в состав макромолекул.

Молекулы целлюлозы, например, благодаря наличию гидроксильных групп (-ОН), тяготеют к молекулам воды. Это объясняет высокую гигроскопичность целлюлозных пленок и сильное изменение их свойств при увлажнении. В полиамидах содержится относительно небольшое число гидрофильных (амидных) групп, поэтому пленки из них поглощают значительно меньше влаги. Полиэтилентерефталат (лавсан), полиэтилен, полипропилен и полистирол вообще не содержат гидрофильных групп.

Именно это объясняет водостойкость пленок из таких полимеров. Функциональные группы можно определить с помощью инструментальных методов исследования (ИК-спектроскопия, спектроскопия КР и др.). Но эти методы требуют лабораторных условий и квалифицированного обслуживания.

Простые и быстрые способы распознавания природы полимерных пленок основаны на том, что все они существенно отличаются по физическим и органолептическим свойствам, а также по отношению к нагреванию, характеру горения и химическим реакциям. Это обусловливает область применения полимерных пленок, существенно облегчая необходимую идентификацию.
В Таблице 1 приведены основные показатели физических свойств полимерных пленок, наиболее часто используемых в качестве упаковки. В Таблице 2 представлены отличительные признаки полимерных пленок.

Таблица 1.

Таблица 2.

Распознавание вида пленок органолептическими методами и по их физическим свойствам

В первую очередь, полимерные пленки внимательно рассматривают, отмечая их внешние особенности и сравнивая результаты исследования с данными, приведенными в табл.2. При этом учитывают следующие факторы: o цвет и блеск (наименование тона и оттенка, матовый или блестящий образец), и характер поверхности (маслянистая, гладкая, шероховатая) o прозрачность (прозрачная, полупрозрачная, непрозрачная) o твердость, жесткость или эластичность, гибкость o характер шума при сминании пленки и ее стойкость к раздиру Результаты полученных исследований можно сопоставить с данными табл. 2.

После этого достаточно просто отнести пленку с тем или иным представленным в таблице полимерам. По оптическим свойствам, т. е. визуально, разделить между собой полимерные пленки достаточно сложно. Поэтому изучают их механические свойства. Пленки ПЭНП, ПЭВП, ПП и неориентированного ПВХ в руках легко растягиваются. Пленки из полиамида, ацетатов целлюлозы, ориентированного ПВХ и ПС нерастяжимы.

Пленки на основе искусственных полимеров (целлофан и ацетаты целлюлозы) не стойки к раздиру, легко расщепляются в направлении, перпендикулярном их ориентации и шумят при сминании. Более стойки к раздиру полиамидные и лавсановые пленки (ПЭТФ). Они также шумят при сминании. В то же время пленки ПЭНП, пластифицированного ПВХ, ПВДХ не создают шума при сминании и обладают высокой стойкостью к раздиру. Поскольку физические свойства полимерных пленок различаются весьма существенно, это позволяет использовать их в качестве тестов для распознавания типа полимера.

В значительной степени такое положение касается наиболее распространенных в упаковочных технологиях полиолефинов (ПЭНП, ПЭВП, ПП). Как видно из табл. 1, плотность ПЭНП, ПЭВП, ПП меньше единицы. Пленки на их основе плавают в воде, путем погружения в воду ровных полосок полимерных пленок, избегая появления пузырьков воздуха, искажающих опыт, можно сразу отделить полиолефины от иных полимеров. Практически, плотность достаточно просто определяется с помощью обычных технических весов, на одно из плеч которого подвешивается сетчатый цилиндр для пленочных образцов.

Плотность рассчитывается по соотношению:

Плотность = масса пленки в воздухе/ (масса пленки в воздухе — масса пленки в воде)

Тем не менее, этот метод весьма приблизителен и обычно применяется для полимеров небольшой плотности. Для более корректного определения плотности необходимы дополнительные исследования. Методики определения плотности и других физических характеристик полимерных пленок можно найти в соответствующих ГОСТ-ах (технических условиях).

В соответствии с величинами плотности полиэтилен высокого давления называют полиэтиленом низкой плотности (ПЭНП), а полиэтилен низкого давления — полиэтиленом высокой плотности (ПЭВП). Молекулярная структура двух различных по способам получения видов полиэтилена одинакова, поэтому по внешнему виду и другим признакам (табл. 2) оба полиэтилена мало отличаются друг от друга. ПЭНП имеет молекулярные цепи более разветвленные, чем ПЭВП.

По этой причине последний в большей степени кристалличен и обладает более высокой плотностью. ПЭНП по прочности на разрыв несколько уступает ПЭВП, а по стойкости к многократным деформациям (изгибу) значительно превосходит ПЭВП, у которого более высокая жесткость и менее эластичные пленки. В то же время проницаемость ПЭВП, примерно, в 5-6 раз ниже, чем у ПЭНП. Поэтому ПЭВП является хорошей преградой влаге.

Из табл. 1 можно заметить, что наряду с физико-механическими свойствами (прочность при растяжении и изгибе, модуль упругости, относительное удлинение при разрыве), все полимерные пленки существенно различаются по термическим свойствам (теплостойкость, температура плавления). На этом основано распознавание вида полимерных пленок пробами на горение.

ПЭНП (ПЭВД) — полиэтилен низкой плотности (высокого давления), ПЭВП (ПЭНД) — полиэтилен высокой плотности (низкого давления)), ПП — полипропилен, ПВХ — поливинилхлорид, ПВДХ — поливинилиденхлорид, ОПС — ориентированный полистирол, ПА — полиамид, ПЭТФ — полиэтилентерефталат, ПК — поликарбонат, АЦ — ацетат целлюлозы.

Определение природы полимера термическими методами

Образец поджигают и выдерживают в пламени 5-10 секунд, фиксируя следующие свойства:

• способность к горению (горит, не горит)
• легкость воспламенения (загорается легко или с трудом)
• характер горения (горит в пламени и вне его, горит только в пламени, кратковременно вспыхивает и гаснет вне пламени и т. д.)
• цвет и характер пламени (яркое, зеленое, голубое, коптящее, с искрами, другое) o запах продуктов горения (острый, сладковатый, фенола, другое).

Характерные признаки горения наиболее отчетливо наблюдаются в момент поджигания образцов. В этот период следует быть особенно внимательным. Для установления вида образцов результаты опытов сравнивают с данными о характере поведения полимерных пленок при горении.

По характеру горения и запаху продуктов горения полиолефины напоминают парафин, так как элементарный химический состав этих веществ один и тот же, различаются они лишь размерами молекулярных цепей. Следовательно, отличить ПЭ от ПП термическими методами (так же, как и с помощью органолептических методов и физических свойств) достаточно сложно.

Это возможно только при определенном навыке по запаху продуктов горения, которые у ПП более резкие, напоминая запах жженой резины или горящего сургуча. Окончательное решение о том, из какого материала изготовлена упаковка, принимается по результатам комплексной оценки и по отношению к нагреванию, химическим реакциям.

Идентификация полимерных пленок по химическим свойствам

При затруднении в определении наименования полимера по органолептическим признакам, физическим и термическим свойствам производят дополнительные исследования пленок химическими методами. Как правило, к таким методам прибегают при арбитражных спорах, когда природу упаковки невозможно установить иным путем.

Для этого полимер могут подвергнуть термическому разложению (пиролизу), определяя в продуктах деструкции наличие характерных для данного полимера атомов (например, азота, хлора, кремния) или групп атомов (фенола, нитрогрупп и др.), склонных к специфическим реакциям, в результате которых имеет место определенный индикаторный эффект.

Данные исследования требуют специальных навыков в технике лабораторных работ, знание специальных методик, кото-рые изложены в книге [1]. Качественные реакции на продукты растворения приведены на рис.1. Основой определения типа полимерной пленки по ее растворимости послужила схема из книги [2].

Материал:
[1] Калинина Л. С. и др. «Химические методы исследования синтетических смол и пластических масс» — М.: Химия. 1963 г.
[2] Бристон Дж.Х., Катан Л. Л. «Полимерные пленки» — Пер. с англ. — М.: Химия. 1993 г.

Ханчич Олег Алексеевич, д.х.н
Московский государственный университет прикладной биотехнологии
Информационно-аналитический журнал Pakko Graff, 2000, № 1