Priručnici Sveučilišta u Zagrebu Manualia uversitatis studiorum Zagrabiensis Izdavač HINUS Miramarska 13 b Zagreb info@hinus.hr Urednik Mr. sc. Hrvoje Zrnčić Recenzenti Prof. dr. sc. Zvonimir Janović Prof. dr. sc. Marijan Šeruga Prof. dr. sc. Tomislav Lovrić ISBN 987-953-6904-23-5 Knjigu možete besplatno preuzeti samo za osobnu upotrebu, a ne smijete je stavljati na druge mrežne stranice, umožavati ili je koristiti za bilo koju komercijalnu svrhu. Prof. dr. sc. Kata Galić Prof. dr. sc. Nada Ciković Prof. dr. sc. Katarina Berković ANALIZA AMBALAŽNOG MATERIJALA HINUS P r os l o v Priručnik Analiza ambalažnog materijala namjenjena je prvenstveno studentima Prehrambeno-tehnološkog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu koji su upisali studij Prehrambene tehnologije sa smjerovima Nutricionizam i Prehrambeno inženjerstvo. Priručnik također može služiti studentima Prehrambeno-tehnološkog fakulteta Sveučilišta u Osijeku, a zatim i svima koji se bave ovim područjem. Vježbe su vezane uz predmet Ambalaža koji se sluša u trećoj godini navedenih studija, a izvodi se u tjednoj satnici od dva sata predavanja i dva sata vježbi u jednom semestru. Naravno da se u ovoj satnici ne može izvesti cjelokupan program vježbi koje su obuhvaćene ovom publikacijom, pa je nužno načiniti odabir prema raspoloživom vremenu. Međutim, metode analize ambalažnog materijala i ambalaže, koje su ovdje opisane, mogu poslužiti i drugim korisnicima, posebice onima u pogonima i laboratorijima prehrambene, ali i neke druge industrije. Kao orijentacijske metode, mogu ih koristiti i proizvođači ambalaže i ambalažnih materijala te svi drugi koji se bave kontrolom kakvoće. Većina opisanih metoda i analiza su jednostavne i nisu skupe pa se mogu izvoditi u mnogim laboratorijima bez prevelikih ulaganja u opremu. Izuzetak čine analize koje se ne mogu izvesti bez posebne opreme, ali za takve analize postoje odgovarajuće institucije koje pružaju odgovarajuće usluge zainteresiranim korisnicima. Priručnik je podijeljen na Uvod, zatim pet poglavlja 1-Analiza dimenzija ambalažnog materijala, 2-Analiza papira, 3-Analiza metalne ambalaže, 4-Analiza stakla, 5-Analiza polimernih materijala, koji sadržavaju sve relevantne podatke za provedbu pojedinih analiza. Na kraju Priručnika navedena je i Temeljna literatura. Određeni pojmovi navedeni su i na engleskom jeziku, pisani kurzivom u zagradi. Kako se radi samo o prijevodu, na engleskom jeziku izostavljeno je uobičajeno pisanje kratice engl. prije same riječi. SADRŽAJ UVOD................................................................................................................... 9 1. Analiza dimenzija ambalažnog materijala ................................................. 13 1.1 Određivanje gramature ambalažnog materijala ............................................ 13 1.2. Određivanje debljine ambalažnog materijala gravimetrijskom metodom ... 16 1.3 Mjerenje debljine ambalažnog materijala mikrometarskim vijkom i pomičnim mjerilom....................................................................................... 19 2. Analiza papira ............................................................................................... 25 2.1. Određivanje pH vrijednosti papirne ambalaže............................................. 25 2.2. Određivanje otpornosti papira prema probijanju (metoda po Mullenu) ...... 28 2.3. Određivanje mase apsorbirane vode na papirnoj ambalaži (Cobbova metoda) ....................................................................................... 30 2.4. Određivanje kapilarnog upijanja vode na papirnoj ambalaži....................... 35 3. Analiza metalne ambalaže............................................................................ 39 3.1. Određivanje debljine prevlake kositra metodom mlaza............................... 39 3.2. Određivanje mase prevlake kositra gravimetrijskom metodom (Clarkova metoda)........................................................................................ 42 3.3. Određivanje poroznosti prevlake kositra na bijelom limu ........................... 45 3.4. Određivanje adhezivnosti laka na bijelom limu........................................... 48 3.5. Određivanje mase prevlake laka na bijelom limu gravimetrijskom metodom ...................................................................................................... 51 3.6. Određivanje poroznosti prevlake laka na bijelom limu ............................... 56 3.7. Određivanje debljine laka na aluminiju ....................................................... 59 3.8. Određivanje poroznosti laka na aluminiju ................................................... 62 3.9. Određivanje poroznosti laka na metalnoj ambalaži metodom bez razaranja (metoda po Ettingeru)................................................................... 64 3.10. Ispitivanje metalnog ambalažnog materijala metodom "šok testa" ........... 68 4. Analiza stakla ................................................................................................ 73 4.1. Određivanje otpornosti stakla prema kiselinama ......................................... 73 4.2. Određivanje otpornosti stakla prema lužinama............................................ 76 5. Analiza polimernih materijala..................................................................... 79 5.1. Identifikacija polimernih materijala metodom s plamenom ........................ 79 5.2. Određivanje kompaktnosti složenih folija ................................................... 82 5.3. Određivanje delaminacije, čvrstoće šava i sile trenja laminata.................... 86 5.4. Određivanje savojne otpornosti fleksibilnih ambalažnih materijala .......... 101 5.5. Određivanje propusnosti fleksibilnih ambalažnih materijala na vodenu paru ........................................................................................... 108 5.6. Određivanje propusnosti fleksibilnih ambalažnih materijala na plinove ... 115 5.7. Određivanje otpornosti papira i fleksibilnih ambalažnih materijala na propusnost na masnoće.......................................................................... 126 5.8. Određivanje stupnja bubrenja polimernih materijala................................. 129 5.9. Određivanje globalne migracije iz ambalažnog materijala........................ 136 5.10. Određivanje acetaldehida u ambalaži od poli(etilen-tereftalata) ............. 143 5.11. Migracija plastifikatora u modelnim otopinama pri mikrovalnom zagrijavanju ....................................................................... 147 TEMELJNA LITERATURA......................................................................... 155 KAZALO ......................................................................................................... 157 __________________________________________________________________________ Uvod UVOD Suvremena ambalaža odlikuje se vrlo velikim izborom ambalažnog materijala i ambalažnih oblika za različite vrste robe. Ambalaža robu čuva tijekom prometa pri čemu su obuhvaćeni svi stupnjevi od proizvodnje do potrošnje robe kao što su pakiranje, transport, skladištenje i prodaja. Sistematizacija ambalaže nije jednoznačna jer postoji više parametara koji su karakteristični za njenu podjelu pa tako primjerice možemo podijeliti ambalažu prema ambalažnom materijalu: • papirna i kartonska • metalna • staklena • plastična • drvena • tekstilna prema osnovnoj namjeni u prometu: • prodajna • transportna • skupna prema trajnosti: • povratna • nepovratna Osnovne funkcije ambalaže mogu se svrstati u četiri skupine: • zaštitna • skladišno-transportna • prodajna • uporabna Najveća važnost pridaje se zaštitnoj funkciji ambalaže, jer ona mora štititi robu od mehaničkih naprezanja, od atmosferskih utjecaja, od fizičkih i kemijskih utjecaja, od mikroorganizama, od štetočina i drugog. Kada govorimo o ambalaži za pakiranje i čuvanje prehrambenih proizvoda, ona mora dodatno udovoljavati strogim i specifičnim zahtjevima, jer mora kroz dulje vrijeme osigurati izvornu kakvoću svježe ili netom proizvedene hrane, a pritom mora biti visoke zdravstvene ispravnosti kako ne bi došlo do kontaminacije hrane, a time i do opasnosti za zdravlje potrošača. Zbog toga je odabir adekvatnog ambalažnog materijala za određenu vrstu hrane prvorazredan problem prehrambene industrije. 9 ANALIZA AMBALAŽNOG AMTERIJALA _______________________________________________ Ambalaža za prehrambene proizvode doživjela je svoj najveći procvat u drugoj polovini dvadesetog stoljeća. Razlog tome nije samo otkriće novih materijala za pakiranje već i povećana proizvodnja hrane usljed porasta broja stanovništva, povećanje stupnja urbanizacije, promjena načina života koja zbog sve veće zaposlenosti žena traži lakši i brži način pripreme hrane, izraženije higijenske navike stanovništa, i drugo. Danas ambalaža mora zaštititi prehrambeni proizvod od vanjskih utjecaja, od rasipanja, onečišćenja i kvarenja, mora dulje čuvati kakvoću hrane i osigurati laganu pripremu gotovih i polugotovih jela te mora omogućiti dopremu proizvoda na velike udaljenosti. Ambalaža nije samo sredstvo koje prihvaća i čuva proizvod od trenutka proizvodnje do njegove potrošnje, nego je i sredstvo koje priprema proizvod za prodaju. Mnogi prehrambeni proizvodi pojavili su se na tržištu, posebice u suvremenim trgovinama upravo zahvaljujući novim tipovima i vrstama ambalaže. Uz prodaju prehrambenih proizvoda usko je povezan i estetski izgled ambalaže, jer on ima važan psihološki učinak pri odluci potrošača da kupi određeni proizvod. Za izravno pakiranje i čuvanje prehrambenih proizvoda koristi se uglavnom ambalaža izrađena od papira, metala, stakla i plastike, dok karton i valovita ljepenka te drvo i tekstil pretežito služe za izradu transportne ambalaže. Papirna i kartonska ambalaža imaju široku primjenu, jer se iz papira izrađuju vrećice i vreće različitih oblika i dimenzija, iz kartona kutije, a papirna ambalaža služi za zamatanje različitih artikala. Od metalne ambalaže, za potrebe prehrambene industrije, u uporabi se nalaze pretežito bijeli lim i aluminij. Oblici i dimenzije metalne ambalaže kao i debljina ambalažnog materijala ovise o namjeni, što je dovelo do široke uporabe ove ambalaže. Staklo predstavlja jedan od najstarijih materijala koji se postupno zamjenjuje drugim ambalažnim materijalom. Zbog niza dobrih svojstava nalazi svoju primjenu pri izradi boca, staklenki, čaša i ampula. Plastične mase u današnje vrijeme uveliko zamjenjuju druge ambalažne materijale, što se najviše uočava u izradi čaša, vrećica, boca, kanti i bačava. Proizvodnjom složenih plastičnih materijala – laminata – potrošnja plastike naglo je porasla, a s tim u svezi i njena primjena u prehrambenoj industriji. 10 __________________________________________________________________________ Uvod Odabir ambalažnog materijala zasniva se na ekonomskoj osnovi uzimajući u obzir utrošak energije u proizvodnji određenog materijala kao i njegovoj dostupnosti. Proizvodnja plastičnih materijala, s obzirom na izvornu sirovinu, najpodložnija je ekonomskim promjenama. Za razliku od plastičnih materijala, ambalaža na osnovi celuloze može se nadomjestiti pošumljavanjem iskorištenog izvora, i pogodna je za recikliranje. Ovakove prednosti dovode do povećane uporabe ambalažnog materijala na osnovi papira (karton i složeni materijali). S porastom urbanizacije povećava se i problem volumena odbačene ambalaže, kao i ukupno povećanje otpada, a pri čemu recikliranje zauzima sve značajnije mjesto. Recikliranje se odvija u tri glavna smjera. 1. Izvorno recikliranje gdje se otpadni materijal upotrebljava kao sirovina za ponovnu proizvodnju istog ili sličnog proizvoda. 2. Posredno recikliranje za proizvodnju novih proizvoda iz različitih odbačenih sirovina. 3. Recikliranje energije, odnosno koristi se energija sadržana u odbačenom materijalu u porcesu izgaranja (pirolize i sl.) pri čemu se oslobađaju plinovi visoke energetske vrijednosti. S obzirom na zdravstvenu ispravnost a u svrhu utvrđivanja obujma i izvora kontaminacije gotovog proizvoda laboratorijska ispitivanja uključuju: • ispitivanje samog ambalažnog materijala • ispitivanje prehrambenog proizvoda • ispitivanje međureakcija hrane i ambalaže Posebna pažnja poklanja se maksimalnoj dozvoljenoj vrijednosti migrirane komponente iz ambalaže u hranu. S tim u svezi zdravstvene organizacije objavljuju listu dozvoljenih organskih i anorganskih tvari (tzv. pozitivna lista) koje se upotrebljavaju pri proizvodnji zaštitnih lakova (na metalnoj ambalaži) ili se dodaju kao stabilizatori i plastifikatori u proizvodnji plastične ambalaže. Postojanje različitih propisa vezanih za ambalažne materijale kao i upakirani proizvod doveo je do poznatih problema u razmjeni roba među državama (metrički sustav označavanja, propisi o očuvanju okoliša i zaštiti potrošača te sanitarno higijenske norme). U svrhu iznalaženja jedinstvenih propisa EU je objavila smjernice vezane uz navedenu problematiku. Smjernice koje se odnose na materijale i predmete koji dolaze u kontakt s hranom sadržavaju popis tvari, materijala i predmeta, a obu- 11 ANALIZA AMBALAŽNOG AMTERIJALA _______________________________________________ hvaćaju sve ambalažne materijale koji moraju udovoljavati i specifičnim smjernicama koje obuhvaćaju: a) popis dozvoljenih tvari ( tzv. pozitivna lista ) b) standarde koji određuju čistoću navedenih tvari c) posebne uvjete za uporabu navedenih tvari odnosno materijala i predmeta koji dolaze u kontakt s hranom d) specifična ograničenja vezana uz migraciju pojedinih sastojaka ili skupine sastojaka u hranu e) granice globalne (ukupne) migracije sastojaka u hranu f) dodatne propise u svrhu zaštite ljudskog zdravlja g) ostale propise vezane uz zdravstvenu zaštitu čovjeka kao i očuvanje proizvoda (neželjene promjene koje dovode do organoleptičkih i nutritivnih promjena proizvoda) h) osnovna pravila kojima se provjeravaju navodi pod d, e, f i g i) detaljne upute koje se odnose na uzorkovanje i metode analize kojima se provjeravaju navodi od a do g. Za ispitivanje kakvoće ambalažnog materijala i ambalaže postoji veliki broj propisa, standarda i njima prilagođenih metoda. Neke od njih mogu se vrlo jednostavno provesti u svakom laboratoriju uz male troškove opreme i kemikalija, dok druge zahtjevaju vrlo skupu opremu, specifične kemikalije i pomno razrađeni postupak. Ovom publikacijom obuhvaćene su neke od uobičajenih metoda ispitivanja ambalažnog materijala koje mogu poslužiti bilo za utvrđivanje kakvoće i svojstava materijala ili za laboratorijske vježbe studentima koji slušaju predmet Ambalaža. Namijenjene su uglavnom ispitivanju papira, metala, stakla, plastike i kombiniranih fleksibilnih materijala, a obuhvaćaju određivanje gramature i debljine materijala, gramature i poroznosti metalnih i polimernih prevlaka, apsorpcije vode u materijalu, propusnosti materijala na plinove, vodu i masnoće, te otpornosti materijala na mehanička naprezanja i na djelovanje agresivnih tvari. 12 ______________________________________________ Analiza dimenzija ambalažnog materijala 1. ANALIZA DIMENZIJA AMBALAŽNOG MATERIJALA 1.1. Određivanje gramature ambalažnog materijala 1.1.1. SAŽETAK Uzorku poznate površine odredi se masa i preračuna na jedinicu površine. 1.1.2. UZORCI Uzorci dimenzija 100 x 100 mm. 1.1.3. PRIBOR Škare za rezanje uzorka Ravnalo s milimetarskom podjelom Analitička vaga, točnost na ± 0,001 g 1.1.4. POSTUPAK Izrezati uzorke (tri do pet) i izračunati površinu, A / cm2. Uzorke izvagati na analitičkoj vagi, radi određivanja mase, m / g. 1.1.5. PRORAČUN Masa po jedinici površine ispitivanog uzorka izražava se kao srednja vrijednost pojedinačnih mjerenja. Iz podataka mase i površine uzorka izračuna se gramatura, Gg / g m–2: m −4 10 [g m–2] A gdje je: m - masa uzorka, g A - površina uzorka, cm2 Gg = 1.1.6. /1/ PRIKAZ REZULTATA Rezultati se prikazuju kao srednja vrijednost tri do pet mjerenja. Rezultate mjerenja prikazati u tablici 1. 13 ANALIZA AMBALAŽNOG AMTERIJALA _______________________________________________ Tablica 1. Rezultati mjerenja Br. Aluminij Bijeli lim uzorka A / cm2 m / g A / cm2 m/g Papir A / cm2 m/g Σ 1. 14 LITERATURA A.Buquet i P.Manchon, Metodes pratique d'identification et d' analyse des materiaux utilises pour la realisation d'emballages flexibles ou semi-rigides, Cahiers documentaires de l' IFEC, Nov. (1974). ______________________________________________ Analiza dimenzija ambalažnog materijala Određivanje gramature ambalažnog materijala Datum: ______________ Ime i prezime: Tablica 1. Rezultati mjerenja i proračuna Ambalažni materijal Površina uzorka A / cm2 Masa uzorka m/g Gramatura Gg / g m–2 Aluminij Σ Bijeli lim Σ Papir Σ Primjer izračunavanja gramature materijala: Gg = m −4 10 = A = [g m–2] Ocjena / komentar: 15 ANALIZA AMBALAŽNOG AMTERIJALA _______________________________________________ 1.2. Određivanje debljine ambalažnog materijala gravimetrijskom metodom 1.2.1. SAŽETAK Masa ispitivanog uzorka poznate površine, preračuna se na masu po jedinici površine. Dobivena vrijednost podijeli se sa specifičnom masom ispitivanog uzorka. 1.2.2. UZORCI Uzorci bijelog lima i aluminija dimenzija 50 x 50 mm. Uzorci aluminijske folije, dimenzija 100 x 100 mm. 1.2.3. PRIBOR Škare za rezanje uzorka Ravnalo s milimetarskom podjelom Analitička vaga, točnost na ± 0,001 g 1.2.4. POSTUPAK Izrezati uzorke i izračunati površinu, A / cm2. Uzorke izvagati na analitičkoj vagi, radi određivanja mase, m / g. 1.2.5. PRORAČUN Debljina lima (D / mm) se određuje prema formuli /1/: D= 10 m Aρ [mm] m - masa uzorka, g ρ - specifična masa uzorka*, g cm–3 A - površina uzorka, cm2 *Specifična masa za bijeli lim = 7,85 g cm–3 *Specifična masa za aluminij i aluminijsku foliju = 2,70 g cm–3 *Specifična masa za polietilensku foliju = 0,92 g cm–3 1.2.6. PRIKAZ REZULTATA Rezultati se prikazuju kao srednja vrijednost tri do pet mjerenja. Rezultate mjerenja prikazati u tablici 1. 16 /1/ ______________________________________________ Analiza dimenzija ambalažnog materijala Tablica 1. Rezultati mjerenja Uzorci br. A/cm2 1 Aluminij 2 3 ⎯ Σ 1 Bijeli lim 2 3 ⎯ Σ 1 Aluminijska 2 folija 3 ⎯ Σ 1 Polietilen 2 3 ⎯ Σ 1. 2. 3. m/g D/mm LITERATURA ISO 1111/1 - 83 (E) Single cold-reduced tinplate and single-cold reduced blackplate. Part 1. Electrolytic and hot-dipped tinplate sheet and blackplate sheet (1983). S.C. Britton, Tin Versus Corrosion, I.T.R.I. Publication No. 510 (1975). A.Buquet i P.Manchon, Metodes pratique d'identification et d' analyse des materiaux utilises pour la realisation d'emballages flexibles ou semi-rigides, Cahiers documentaires de l' IFEC, Nov. (1974). 17 ANALIZA AMBALAŽNOG AMTERIJALA _______________________________________________ Određivanje debljine ambalažnog materijala gravimetrijskom metodom Datum: ______________ Ime i prezime: Tablica 1. Rezultati mjerenja i proračuna Površina Br. Uzorci uzorka uzoraka A/cm2 1 2 Aluminij –3 3 ρ = 2,70 g cm ⎯Σ 1 2 Bijeli lim –3 3 ρ = 7,85 g cm ⎯Σ 1 Aluminijska 2 folija 3 ρ = 2,70 g cm–3 ⎯Σ 1 2 Polietilen 3 ρ = 0,92 g cm–3 ⎯Σ Masa uzorka m/g Primjer izračunavanja debljine uzorka: D= 10 m = Aρ Ocjena / komentar: 18 = [mm] Debljina uzorka D/mm ______________________________________________ Analiza dimenzija ambalažnog materijala 1.3. Mjerenje debljine ambalažnog materijala mikrometarskim vijkom i pomičnim mjerilom 1.3.1. SAŽETAK Debljina se mjeri postavljanjem uzorka između mjernih krakova mikrometarskog vijka, te očita izmjerena debljina na skali. 1.3.2. UZORCI Uzorci bijelog lima i aluminija dimenzija 50 x 50 mm. 1.3.3. PRIBOR Mikrometarski vijak, točnosti 0,01 Pomično mjerilo Škare za rezanje uzoraka 1.3.4. POSTUPAK Debljina se izmjeri na limovima u stanju u kakvom su primljeni, ili na isječenim uzorcima limova s oblikovane ambalaže. Mjerenje mikrometarskim vijkom izvodi se tako da se uzorak postavi između krakova mjerila, a izmjerena debljina očita se na sklali mjernog bubnja (v. DODATAK). Debljinu lima očitati na tri različita mjesta. Mjerenje pomičnim mjerilom se izvodi tako što se uzorak postavi tako da krakovi pridržavaju uzorak, pri čemu se na sklali očita postignuta vrijednost, (v. DODATAK). Debljinu lima očitati na tri različita mjesta. 1.3.5. PRIKAZ REZULTATA Rezultat mjerenja izražava se kao srednja vrijednost pojedinačnih mjerenja, D / mm (tablica 1.) . Tablica 1. Rezultati mjerenja Br. D1 [mm] uzorka mikrometarskim vijkom 1 2 3 D2 [mm] pomičnim mjerilom Σ 19 ANALIZA AMBALAŽNOG AMTERIJALA _______________________________________________ 1. LITERATURA D. Winterhalter, A. Sliepčević, K. Kempni, Vježbe iz fizike, Školska knjiga, Zagreb (1983). DODATAK MIKROMETARSKI VIJAK Mikrometarski vijak se sastoji od vijka koji se okreće u matici (slika 1.). Kod nekih se mikrometarskih vijaka pri jednom potpunom okretu bubnja vijak pomakne za 1 mm. Ta se milimetarska razdioba može pročitati na matici, a dijelovi okreta mogu se pročitati na bubnju. Rub bubnja razdijeljen je na 10, 50, 100 ili neki drugi broj dijelova. Mikrometarski vijak prikazan na slici 1., ima bubanj razdijeljen na 50 dijelova, a potpuni njegov okret pomakne ga udesno za 0,5 mm. Znači da se pomoću crtica na bubnju očitava stotinka milimetra, jer pri zakretu za 50 crtica bubanj se pomakne za 0,5 mm. Na sklali se pročita broj milimetara do točnosti 0,5 mm, a na bubnju stotinke millimetra, tj broj koji se nalazi na bubnju nasuprot pravcu skale (slika 1.a). skala vijak Slika 1. Mikrometarski vijak 20 bubanj ______________________________________________ Analiza dimenzija ambalažnog materijala 40 0 30 2,5 + 0,36 = 2,86 mm Slika 1.a POMIČNO MJERILO Pomičnim mjerilom može se odrediti debljina uzorka točno na desetinku milimetra. Sastoji se od dva kraka: pomičnog i čvrstog (slika 2.), između kojih se stavlja uzorak. Razmak krakova očita se na glavnoj skali, koja je razdijeljena na centimetre i milimetre, a dijelovi milimetra očitaju se na pomičnoj skali - noniusu. Dijelovi pomične skale odabrani su tako da je 10 dijelića noniusa iste dužine kao 9 dijelova glavne skale, odnosno jedan dio noniusa odgovara 0,9 dijelova glavne skale. čvrsti krak pomični krak glavna skala nonius uzorak Slika 2. Pomično mjerilo 2.a) 0 1 2 3 0 1 2 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 9 10 10 glavna skala skala noniusa 21 ANALIZA AMBALAŽNOG AMTERIJALA _______________________________________________ Ako je neki predmet između pomičnog i čvrstog kraka, nula glavne skale i nula noniusa bit će odmaknute jedna od druge. Pokriva li se peta crta noniusa s petom crtom glavne skale (slika 2.b), tada debljina predmeta iznosi 0,5 mm. 2.b) 0 1 2 3 4 0 1 2 3 5 6 7 4 5 6 7 8 9 10 8 9 10 glavna skala skala noniusa 2.c) 0 1 2 3 0 4 5 6 1 2 3 4 7 8 9 10 glavna skala 5 6 7 8 9 10 skala noniusa Ako je razmak između nula veći od jednog dijela skale (slika 2.c) tada se očitaju najprije dijelovi glavne skale do nule noniusa, a zatim se pogleda koja crta noniusa se podudara sa jednom od crta glavne skale. Odnosno u primjeru, na slici 2.c, debljina predmeta iznosi 2,3 mm. 22 ______________________________________________ Analiza dimenzija ambalažnog materijala Mjerenje debljinje ambalažnog materijala mikrometarskim vijkom i pomičnim mjerilom Datum: ______________ Ime i prezime: Tablica 1. Rezultati mjerenja Br. Debljina ambalažnog materijala, D / mm Uzorak uzoraka Mikrometarskim vijkom Pomičnim mjerilom Aluminij Σ Bijeli lim Σ Papir Σ Karton Σ Ocjena / komentar: 23 ANALIZA AMBALAŽNOG AMTERIJALA _______________________________________________ 24 ______________________________________________ Analiza dimenzija ambalažnog materijala 2. ANALIZA PAPIRA 2.1. Određivanje pH vrijednosti papirne ambalaže 2.1.1 SAŽETAK Ispitvanim uzorcima se, nakon obradbe s destiliranoom vodom i otopinom soli, odredi pH vrijednost. 2.1.2 UZORCI Uzorci papira mase 1,0 g. 2.1.3 PRIBOR Stakleni štapić Satno stakalce Čaša od 200 mL pH-metar Elektrode Indikator - staklena elektroda Referentna - kalomel elektroda 2.1.4 KEMIKALIJE Destilirana voda Natrijev klorid, NaCl Natrijev hidroksid, NaOH Klorovodična kiselina, HCl 2.1.5 OTOPINE Otopina natrijevog klorida - 10 % Otopina natrijevog hidroksida - 10–2 mol dm–3 Otopina klorovodične kiseline - 10–2 mol dm–3 2.1.6 POSTUPAK Odvagnuti uzorak prenijeti u čašu od 200 mL. Preliti uzorak s 20 mL destilirane vode. Miješati staklenim štapićem dok se uzorak jednolično razmulji. Dodati 50 mL otopine natrijevog klorida. Otopinu neutralizirati na pH = 7 ± 0,2 uz dodatak otopine NaOH ili HCl. Pomiješati, prekriti satnim stakalcem i ostaviti stajati 1 sat na 20 oC. Povremeno promiješati sadržaj u čaši (2-3 puta tijekom stajanja). Dekantirati i odrediti pH vrijednost otopine, na pH-metru, uranjanjem elektroda (ili kombinirane elektrode). 25 ANALIZA AMBALAŽNOG AMTERIJALA _______________________________________________ 2.1.7 PRIKAZ REZULTATA Rezultate ispitivanja prikazati u tablici 1. Tablica 1. Rezultati ispitivanja Broj Uzorci uzoraka pH pH - srednja vrijednost PAPIR KARTON 1. 2. 26 LITERATURA: A.Buquet i P.Manchon, Metodes pratique d'identification et d' analyse des materiaux utilises pour la realisation d'emballages flexibles ou semi-rigides, Cahiers documentaires de l' IFEC, Nov. (1974). DIN 53 124 Bestimmung des pH - Wertes Prüfung von Papier und Pappe (1960). ____________________________________________________________________ Analiza papira Određivanje pH vrijednosti papirne ambalaže Datum: _______________ Ime i prezime: Tablica 1. Rezultati ispitivanja Uzorci Broj uzoraka pH pH - srednja vrijednost Papir Karton Ocjena / komentar: 27 ANALIZA AMBALAŽNOG AMTERIJALA _______________________________________________ 2.2. Određivanje otpornosti papira prema probijanju (metoda po Mullenu) 2.2.1 SAŽETAK Otpor papira prema probijanju definira se kao maksimalni, jednolično razdijeljeni, tlak primjenjen pod pravim kutem kod kojeg dolazi do probijanja ispitivanog uzorka (papir ili karton). Ispitivani uzorak postavi se između elastične membrane, kružnog oblika, a rubovi se učvrste vijcima. Dovodom fluida (pod konstantnim hidrauličkim tlakom) uzorak poprima konveksni oblik i konačno puca. 2.2.2 UZORCI Uzorci papira ili kartona bez oštećenja. 2.2.3 POSTUPAK Rubovi uzorka pričvrste se vijcima između elastične membrane (slika 1.), a potom se narine konstantni tlak. Nakon probijanja uzorka dovod tlaka se isključi, a uzorak se odvoji od elastične membrane. Uzorci se ispituju s obje strane, a rezultati se predočavaju kao srednja vrijednost svih provedenih mjerenja. Slika 1. Položaj uzorka za ispitivanje 2.2.4 PRORAČUN Otpornost papira prema probijanju, BT (Bursting Test), izražava se kao maksimalna vrijednost (Fmax / kPa) tlaka koji uzrokuje probijanje ispitivanog uzorka. Također se i izračunava omjer otpora papira na probijanje i gramature uzorka: srednja vrijednost otpora na probijanje / kPa Omjer = gramatura / g m −2 LITERATURA: 1. BS 3137 Methods for determining the bursting strength of paper and board. 28 ____________________________________________________________________ Analiza papira Određivanje otpornosti papira prema probijanju (metoda po Mullenu) Datum:____________ Ime i prezime: Tablica 1. Rezultati mjerenja Maksimalna Gramatura otpornost Uzorci uzorka prema Gg / g m–2 probijanju Fmax / kPa Otpor na probijanje Fp / kPa Fp Gg kPa / g m–2 Papir Σ Karton Σ Primjer izračunavanja omjera otpora papira na probijanje i gramature uzorka: Fp Gg = = ⎡ kPa ⎤ ⎢ ⎥ ⎢⎣ g m −2 ⎥⎦ Ocjena / komentar: 29 ANALIZA AMBALAŽNOG AMTERIJALA _______________________________________________ 2.3. Određivanje mase apsorbirane vode na papirnoj ambalaži (Cobbova metoda) 2.3.1 SAŽETAK Cobbovim testom se određuje masa apsorbirane vode na ambalažnom materijalu (papir, valoviti karton - ljepenka), u određenom vremenu, pod tlakom vodenog stupca od 10 mm, pri temperaturi od 20 oC. Iz razlike mase uzorka prije i poslije apsorpcije odredi se masa apsorbirane vode. 2.3.2 ZNAČAJ I PRIMJENA Veličinu površinske apsorpcije vode na papiru (kartonu) korisno je odrediti za one vrste papira koji pri daljnoj preradi dolaze u dodir s vodom ili vodenim otopinama, emulzijama, suspenzijama i dr., iz kojih mogu apsorbirati vodu (npr., pri ljepljenju, gumiranju, premazivanju, prevlačenju itd.) i time utječu na kakvoću gotovog proizvoda. 2.3.3 UZORCI Izrezati uzorke ambalažnog materijala, površine 100 cm2 (φ = 112,8 mm). Potrebno je pripremiti najmanje 10 uzoraka na kojima se provodi određivanje apsorpcije vode. 2.3.4 PRIBOR Cobbov cilindar Uzorci ambalažnog materijala Kronometar (štoperica) Menzura od 100 mL Analitička vaga, točnost na 0,001 g 2.3.5 OTOPINE Destilirana voda. 2.3.6 APARATURA Uređaj se sastoji od metalnog cilindra čiji unutarnji promjer iznosi 112,8 ± 0,2 mm. Cilindar je visok približno 50 mm. Uređaj mora biti takove konstrukcije da omogućava hermetičko prijanjanje metalnog cilindra na uzorak papira postavljenog na podnožje uređaja. Na podnožje uređaja postavlja se najprije tanka gumena ploča, ravnomjerne debljine, preko koje se položi uzorak papira. 30 ____________________________________________________________________ Analiza papira Gumena ploča služi kao brtva između donje ivice metalnog cilindra i uzorka papira kada je cilindar pritisnut (i učvršćen vijcima za podlogu) na uzorak. 2.3.7 POSTUPAK Ispitivani uzorak, poznate površine 100 cm2, kondicionira se na određenu relativnu vlažnost (RH / %). (v. DODATAK), u određenom vremenu. Uzorku se zatim odredi masa (m1 / g). Uzorak se postavi na gumenu ploču, s površinom koja se želi ispitati okrenutom prema gore. Na uzorak se postavi metalni cilindar i dobro pričvrsti vijcima. U cilindar se prenese 100 mL destilirane vode. Istovremeno se uključi zaporna ura i mjeri se vrijeme djelovanja destilirane vode na papir, u sekundama. Vrijeme djelovanja destilirane vode na papir, određeno je intervalom od trenutka dodavanja destilirane vode u cilindar do trenutka uklanjanja vode iz cilindra. Suvišak vode na uzorku uklanja se postavljanjem filter-papira na uzorak. Uzorku se ponovno odredi masa (m2 / g). 2.3.8 PRORAČUN Količina apsorbirane vode, W, prema Cobbovoj vrijednosti, C(t), se izračuna na sljedeći način: m − m1 −4 WC(t ) = 2 10 [g m–2] /1/ A gdje je: C(t) = Cobbova vrijednost (v. DODATAK, tablica 2.). t = vrijeme djelovanja destilirane vode na površinu uzorka (v. DODATAK, tablica 2.). m2 = masa uzorka nakon izlaganja djelovanju destilirane vode, g m1 = masa uzorka prije izlaganja djelovanju destilirane vode, g A = površina uzorka izloženog djelovanju destilirane vode, 100 cm2 2.3.9 PRIKAZ REZULTATA Rezultate prikazati u tablici 1. i računski, izraz /1/. 31 ANALIZA AMBALAŽNOG AMTERIJALA _______________________________________________ Tablica 1. Rezultati ispitivanja Br. uzorka Masa m1/g Masa m2/g Cobbova vrijednost C(t) Masa apsorbirane vode W C(t) (g m–2) 1 2 3 Σ 1. LITERATURA ISO 535-1976. Testing of paper and board, determination of water absorption (Cobb method). DODATAK Tablica 2. Uvjeti ispitivanja 32 Vrijeme djelovanja destilirane vode na papir Cobbova vrijednost Vremenski interval od dodavanja vode do uklanjanja vode iz cilindra t/s 30 60 120 300 C(t) C30 C60 C120 C300 t/s 20 45 105 285 Vremenski interval od dodavanja vode do stavljanja uzorka na filter papir t/s 30 60 120 300 ____________________________________________________________________ Analiza papira Tablica 3. Odnos između ravnotežnog stanja vlage i koncentracije sumporne kiseline Ravnotežna Koncentracija vlaga (% w/v H2SO4) (%) 0 oC 20 oC 40 oC 60 oC 90 17,5 17,6 17,8 18,0 85 22,5 22,8 23,1 23,5 80 26,4 26,5 27,0 27,8 75 29,9 30,0 30,2 31,0 70 32,9 33,1 33,5 34,0 65 35,6 35,8 36,0 37,0 60 38,0 38,3 38,8 39,8 55 40,3 40,4 41,2 42,1 50 42,8 43,0 43,8 44,3 45 45,0 45,3 46,2 47,0 40 47,5 48,0 48,5 49,5 Tablica 4. Odnos između ravnotežnog stanja vlage, koncentracije i gustoće sumporne kiseline kod 20 oC Ravnotežna Koncentracija Gustoća vlaga (%) (mol dm–3) (g mL–1) 90 2,1 1,127 85 2,8 1,165 80 3,3 1,194 75 3,8 1,220 70 4,2 1,244 65 4,7 1,268 60 5,1 1,290 55 5,5 1,312 50 5,8 1,333 45 6,3 1,355 40 6,8 1,378 33 ANALIZA AMBALAŽNOG AMTERIJALA _______________________________________________ Određivanje mase apsorbirane vode na papirnoj ambalaži (Cobbova metoda) Datum:__________ Ime i prezime: Tablica 1. Rezultati ispitivanja Masa uzorka Br. prije nakon Uzorci uzoizlaganja izlaganja raka m /g m /g 1 2 Površina uzorka A / cm2 Cobb C (t) Masa apsorbirane vode, W / g m–2 Papir I Σ Papir II Σ Papir III Σ Primjer određivanja mase apsorbirane vode: WC(t ) = m 2 − m1 −4 10 = ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ = A Ocjena / komentar: 34 [g m–2] ____________________________________________________________________ Analiza papira 2.4. Određivanje kapilarnog upijanja vode na papirnoj ambalaži 2.4.1 SAŽETAK Uzorak papirne ambalaže, postavljen u vertikalnom položaju, uroni se donjim krajem u vodu pri čemu se mjeri dužina porasta navlažene zone na papiru u određenom vremenu. 2.4.2 UZORCI Pet uzoraka papirne ambalažne dimenzija 15 x 200 mm. 2.4.3 PRIBOR Eksikator Nosač uzoraka Posuda za vodu (h = 30 mm) Kronometar (štoperica) 2.4.4 KEMIKALIJE Destilirana voda Sumporna kiselina, H2SO4 2.4.5 OTOPINE Otopina sumporne kiseline, 36 % 2.4.6 APARATURA 2 1 1- nosač uzorka 2- uzorci 3-posuda s vodom 3 Slika 1. Aparatura za određivanje kapilarnog upijanja vode 35 ANALIZA AMBALAŽNOG AMTERIJALA _______________________________________________ 2.4.7 POSTUPAK Izrezani uzorci prije ispitivanja se kondicioniraju u eksikatoru (24 sata pri 20 oC) pri relativnoj vlažnosti od 65%, što se postiže 36% otopinom sumporne kiseline koja se prenese na dno eksikatora. Kondicionirani uzorci pričvrste se na nosač (slika 1.). U posudu za vodu prenese se toliko destilirane vode da visina vodenoga stupca iznosi 20 mm. Nosač sa uzorcima se spusti tako da uzorci budu uronjeni u vodi u visini od 10 mm. Istog trenutka uključi se kronometar. Nakon 10 minuta olovkom se označi visina stupca upijene tekućine (h1). 2.4.8 PRORAČUN Visina kapilarnog upijanja, H /mm, izražava se kao srednja vrijednost provedenih mjerenja. H = h1 - ho [mm] gdje je: h1 - visina stupca upijene tekućine, mm ho - visina uzorka u kontaktu s vodom, mm 2.4.9 /1/ PRIKAZ REZULTATA Rezultati se prikazuju kao srednja vrijednost provedenih mjerenja. Rezultate mjerenja prikazati tabelarno (tablica 1.), a ukoliko su provedena mjerenja u određenim vremenskim intervalima prikažu se i grafički. Tablica 1. Rezultati mjerenja nakon 10 minutnog izlaganja Uzorak h1 /mm ho / mm H / mm 1 2 3 4 5 Σ 1. 36 LITERATURA M.Curaković, I.Vujković i J.Gvozdenović, Praktikum. Kontrola ambalažnih materijala i ambalaže, Tehnološki fakultet, Novi Sad (1984). ____________________________________________________________________ Analiza papira Određivanje kapilarnog upijanja vode na papirnoj ambalaži Datum: _________ Ime i prezime: Tablica 1. Rezultati mjerenja Visina stupca Br. upijene Uzorak uzoraka tekućine h1 / mm Visina uzorka u kontaktu s vodom ho / mm Visina kapilarnog upijanja H / mm Papir I Σ Papir II Σ Primjer izračunavanja visine kapilarnog upijanja: H = H 1 − ho = [mm] Ocjena / komentar: 37 ANALIZA AMBALAŽNOG AMTERIJALA _______________________________________________ 38 __________________________________________________________ Analiza metalne ambalaže 3. ANALIZA METALNE AMBALAŽE 3.1. Određivanje debljine prevlake kositra metodom mlaza 3.1.1 SAŽETAK Metoda služi za određivanje debljine prevlake kositra na bijelom limu tako da se mjeri vrijeme potrebno da mlaz odgovarajuće korozivne tekućine (trikloroctene kiseline), u točno određenim uvjetima, otopi prevlaku kositra na mjestu djelovanja korozivne otopine. 3.1.2 UZORCI Uzorci bijelog lima izrezani u pločice dimenzija 50 x 50 mm kojima se odredi površina, A / cm2. 3.1.3 PRIBOR Filter papir Petrijeva zdjelica Odmjerna tikvica od 1000 mL Kronometar (štoperica) 3.1.4 KEMIKALIJE Trikloroctena kiselina, C2Cl3COOH Etanol (96 %), C2H5OH 3.1.5 OTOPINE Otopina trikloroctene kiseline (10 %). 100 g trikloroctene kiseline otopi se u destiliranoj vodi, u odmjernoj tikvici od 1000 mL i dopuni destiliranom vodom do markice. 3.1.6 POSTUPAK Uzorci se odmaste etanolom (benzenom ili eterom), a zatim isperu s destiliranom vodom i posuše filter papirom. Uzorak se zatim pričvrsti za postolje pod određenim kutem (45°). Lijevak za odjeljivanje dopuni se do ¾ volumena otopinom trikloroctene kiseline. Mjerenje počinje otvaranjem slavine u lijevku za odjeljivanje pri čemu se istovremeno uključi i kronometar. Otopina treba ravnomjerno teći preko uzorka (slika 1.), pri čemu treba paziti da se ispitivanje ne provodi na rubu uzorka. Mjerenje je gotovo kada se ispod mlaza na uzorku ukloni galvanska prevlaka. Kronometar se isključi pri prvoj pojavi tamne mrlje. 39 ANALIZA AMBALAŽNOG AMTERIJALA _______________________________________________ T - termometar S - staklena cjevčica K - kapilara U - uzorak P - postolje Slika 1. Shema aparature za određivanje debljine galvanske prevlake metodom mlaza 3.1.7 PRORAČUN Debljina prevlake, Dp / μm, se računa prema izrazu: Dp = t ⋅ f [ μm ] /1/ gdje je: t = vrijeme potrebno za narušavanje galvanske prevlake, s. f = faktor za preračunavanje, μm s–1, uzet iz literaturnih podataka (tablica 1.). Tablica 1. Vrijednosti faktora za preračunavanje, za prevlaku kositra, u ovisnosti o temperaturi. 14 16 18 20 22 24 26 t / oC –1 0,35 0,38 0,41 0,45 0,47 0,53 0,57 f / μm s 1. 40 LITERATURA YUS C.A.G. 032 (1975). Preskušavanje galvanskih prevlak. Določenje debeline prevlakov z učinkovanjem curka. __________________________________________________________ Analiza metalne ambalaže Određivanje debljine prevlake kositra metodom mlaza Datum:___________ Ime i prezime: Tablica 1. Rezultati ispitivanja Vrijeme potrebno za Br. Uzorak uzoraka probijanje prevlake, t / s Faktor za preračunavanje, f / μm s–1 Debljina prevlake D p / μm Bijeli lim I Σ Bijeli lim II Σ Primjer izračunavanja debljine prevlake: Dp = t ⋅ f = = [ μm ] Ocjena /komentar: 41 ANALIZA AMBALAŽNOG AMTERIJALA _______________________________________________ 3.2. Određivanje mase prevlake kositra gravimetrijskom metodom (Clarkova metoda) 3.2.1 SAŽETAK Iz razlike mase uzorka poznate površine sa prevlakom i bez prevlake kositra odredi se masa kositra po jedinici površine. Kod ove metode dodatak antimona u klorovodičnu kiselinu ima dvojako značenje, tj. da ubrza otapanje kositra i da spriječi reakciju na čeliku. Odgovarajuća otopina otapa prevlaku kositra i kositar prisutan u FeSn2 leguri. 3.2.2 UZORCI Uzorci bijelog lima dimenzija 50 x 50 mm. 3.2.3 PRIBOR Petrijeva posuda Pinceta s plastičnim vrhom Pipeta s nastavkom za pipetiranje Odmjerna tikvica od 1000 mL Analitička vaga, točnost na ± 0,001 g 3.2.4 KEMIKALIJE Etanol (96 %), C2H5OH Antimonov triklorid, SbCl3 Klorovodična kiselina, konc., HCl Destilirana voda 3.2.5 OTOPINE Otopina antimonovog triklorida (2 %) u klorovodičnoj kiselini. 20 g antimonovog triklorida otopiti u koncentriranoj klorovodičnoj kiselini u odmjernoj tikvici od 1000 mL. NAPOMENA Oprez tijekom pripreme otopina jer su klorovodična kiselina i antimonov triklorid korozivne kemikalije i izazivaju nagrizanje i opekotine na koži . 3.2.6 42 POSTUPAK Pripremiti uzorak bijelog lima i izračunati mu površinu, A / cm2. Površina pločice se odmasti ispiranjem s etanolom. Ako je lim lakiran, sloj laka se ukloni (v. ODREĐIVANJE MASE PREVLAKE LAKA NA BIJELOM LIMU). Uzorak se posuši između filter papira i na __________________________________________________________ Analiza metalne ambalaže analitičkoj vagi odvagne se masa m1. Pločica se zatim pincetom prenese u Petrijevu posudu i prelije otopinom (najmanje 100 mL otopine za uklanjanje 1 g kositra). Za svaki ispitivani uzorak koristi se svježa otopina budući da se antimon taloži na uzorku bijelog lima. Po prestanku izlaženja mjehurića, odnosno kada površina izgubi metalni sjaj (pocrni), ostaviti uzorak još jednu minutu da odstoji u otopini, pločica se zatim vadi iz otopine i ispire mlazom vodovodne vode. Isprana pločica se posuši filter papirom i ponovno joj se odredi masa, m2. 3.2.7 PRORAČUN Masa prevlake kositra (Snp / g m–2) određuje se iz razlike masa uzoraka prema sljedećem izrazu: m − m2 4 10 Sn p = 1 A [g m–2] /1 / m1 - masa pločice s kositrom, g m2 - masa pločice bez kositra, g A - površina uzorka (pločice), cm2 Dobiveni rezultat predstavlja zbroj masa slobodnog i legiranog kositra. U ovom slučaju potrebno je provesti korekciju u odnosu na količinu željeza prisutnog u leguri. Kod elektrolitičkog bijelog lima ova korekcija se može zanemariti (iznosi oko 0,4 g m–2), dok za bijeli lim dobiven postupkom vrućeg potapanja korekcija iznosi 1,4 g m–2. 3.2.8 PRIKAZ REZULTATA Rezultate prikazati u tablici 1. i računski. Tablica 1. Rezultati ispitivanja Br.uzorka A /cm2 m1 /g 1 2 3 1. m2 / g Snp /g m–2 LITERATURA: S. C. Britton, "Tin Versus Corrosion", I.T.R.R. Publication No. 510 (1975). 43 ANALIZA AMBALAŽNOG AMTERIJALA _______________________________________________ Određivanje mase prevlake kositra gravimetrijskom metodom (Clarkova metoda) Datum: ______________ Ime i prezime: Tablica 1. Rezultati ispitivanja Br. uzoraka Uzorak Površina uzorka A / cm2 Masa uzorka s kositrom m1 / g Masa uzorka bez kositra m2 / g Lakirani bijeli lim I Σ Lakirani bijeli lim II Σ Primjer izračunavanja mase prevlake kositra: Sn p = (m1 − m2 ) A 10 4 = Ocjena / komentar: 44 = [g m–2] Masa prevlake kositra Snp / g m–2 __________________________________________________________ Analiza metalne ambalaže 3.3. Određivanje poroznosti prevlake kositra na bijelom limu 3.3.1 SAŽETAK Uzorak bijelog lima, poznate površine i na kojemu nema laka, izloži se djelovanju otopine heksacijanoferata zakiseljenog s par kapi klorovodične kiseline. 3.3.2 UZORCI Uzorci bijelog lima, bez laka, dimenzija 50 x 50 mm. 3.3.3 PRIBOR Petrijeva posuda Filter-papir Pinceta s plastičnim vrhom Odmjerna tikvica od 1000 mL 3.3.4 KEMIKALIJE Etanol (96 %), C2H5OH Kalijev heksacijanoferat, K3Fe(CN)6 Klorovodična kiselina, konc. HCl 3.3.5 OTOPINE Otopina kalijevog heksacijanoferata, (1 %) Otopina klorovodične kiseline, (1:1) 3.3.6 POSTUPAK Uzorak limene pločice poznate površine, na kojemu nema prevlake laka, odmasti se etanolom i posuši filter-papirom. Uzorak se pincetom izvadi i ispere destiliranom vodom. Otopina kalijeva heksacijanoferata zakiseli se s par kapi pripremljene klorovodične kiseline (1:1). Filter papir se natopi zakiseljenom otopinom, nanese na ispitivani uzorak i pažljivo priljubi staklenim štapićem, da bi se uklonili mjehurići zraka. Uzorak se posuši na zraku, a zatim se vizualno zapaža broj nastalih plavih točkica (pora), koje su pokazatelj poroznosti uzoraka. Ukoliko su za ispitivanja dostupni samo lakirani uzorci bijelog lima, potrebno je s njih ukloniti lak (v. vježbu 3.5.). NAPOMENA: Upotrebljeno posuđe i pribor po završetku vježbe dobro isprati. 45 ANALIZA AMBALAŽNOG AMTERIJALA _______________________________________________ 3.3.7 1. 2. 46 PRIKAZ REZULTATA Rezultati ispitivanja predočavaju se opisno (poroznost u obliku crta i točkica, s dimenzijama - ukoliko su veća oštećenja) i brojčano (broj pora po 1cm2). Odnosno, zabilježi se broj anodnih (plavo obojenje) i broj katodnih (crveno obojenje) mjesta na uzorku površine od 1 cm2. LITERATURA: I.Esih i Z.Dugi, Tehnologija zaštite od korozije, Školska knjiga, Zagreb (1989). J.C. Sherlock, J.H.Hancox i S.C. Britton, Br. Corros.J., 7, 227-231 (1972). __________________________________________________________ Analiza metalne ambalaže Određivanje poroznosti prevlake kositra na bijelom limu Datum: ____________ Ime i prezime: Tablica 1. Rezultati ispitivanja Poroznost u vidu: Br. Pora Crtica, uzoraka br.pora po 1cm2 dimenzija mm Opisno 1 2 3 4 5 6 Ocjena / komentar: 47 ANALIZA AMBALAŽNOG AMTERIJALA _______________________________________________ 3.4. Određivanje adhezivnosti laka na bijelom limu 3.4.1 SAŽETAK Ovom metodom se naglim potezom skida samoljepljiva traka sa ispitivanog uzorka na kojemu je prethodno, mehaničkim putem, ucrtana mreža određenih dimenzija. Ukoliko se na traci ne primjete komadići skinutog laka tada se može reći da je adhezivnost laka zadovoljavajuća. 3.4.2 ZNAČAJ I PRIMJENA Prihvatljivost metalne ambalaže za pakiranje prehrambenih proizvoda ovisi između ostalog i o kvaliteti prevlake na metalnoj podlozi. Jedan od kontrolnih parametara je i adhezija laka na metalu. Najjednostavnija i najčešće upotrebljavana metoda je primjenom samoljepljive trake. 3.4.3 UZORCI Lakirani uzorci bijelog lima dimenzija 100 x 100 mm. 3.4.4 PRIBOR Samoljepljiva traka Skalpel ili oštri šiljati predmet Ravnalo Kist 3.4.5 POSTUPAK Na ispitivani uzorak, oštrim predmetom se ucrtaju linije određenih dimenzija: Ucrtavanjem 50 paralelnih ravnih linija dužine od 2,5 cm i međusobno udaljenih 0,05 cm, ili Primjenom čeličnog češlja kojeg čini 20 šiljaka međusobno udaljenih 1 mm. U ovom slučaju se načine dva niza oštećenja (što čini 20 x 2 paralelnih linija) Sitne čestice, koje se oslobađaju zbog mehaničke obradbe, uklone se mekanim kistom. Samoljepljiva traka nježno se nanese preko mehanički urezanih linija na ispitivanom uzorku, a zatim se naglim potezom ukloni. Komadići laka koji zaostanu na samoljepljivoj traci pokazatelj su slabe adhezije laka na metalnoj podlozi. • • 3.4.6 48 PRIKAZ REZULTATA Rezultati ispitivanja predočavaju se opisno. __________________________________________________________ Analiza metalne ambalaže 1. 2. LITERATURA: J.Lempereur i R.Biston, Varnish and Tinplate Review of Different Control Methods, Bull.Inacol., 23 (9-10) 285-327 (1972). S.C. Britton, Tin Versus Corrosion, I.T.R.T. Publication No. 510 (1975). 49 ANALIZA AMBALAŽNOG AMTERIJALA _______________________________________________ Određivanje adhezivnosti laka na bijelom limu Datum: ______________ Ime i prezime: Tablica 1. Rezultati ispitivanja Br. uzoraka 1 2 3 4 5 6 Ocjena / komentar: 50 Vizualne promjene __________________________________________________________ Analiza metalne ambalaže 3.5. Određivanje mase prevlake laka na bijelom limu gravimetrijskom metodom 3.5.1 SAŽETAK Lakirani uzorci bijelog lima podvrgavaju se djelovanju odgovarajuće otopine. Iz razlike mase uzorka prije i poslije obradbe računa se masa laka na bijelom limu. 3.5.2 UZORCI Uzorci lakiranog bijelog lima dimenzija 50 x 50 mm. 3.5.3 PRIBOR Pinceta s plastičnim vrhom Pipeta s nastavkom za pipetiranje Čaša od 50 mL Petrijeva posuda Odmjerna tikvica od 1000 mL. Filter papir Analitička vaga, točnost na ± 0,001 g 3.5.4 KEMIKALIJE Etanol (96 %), C2H5OH Sumporna kiselina, konc. H2SO4 Natrijev hidroksid, NaOH 3.5.5 OTOPINE Otopina natrijevog hidroksida, 10 % w/v 3.5.6 POSTUPAK Otapanje sa sumpornom kiselinom Uzorak izračunate površine, A / cm2, se odmasti ispiranjem s etanolom i posuši. Suha pločica se važe na analitičkoj vagi, pri čemu se dobije masa uzorka, m1. Odvagnuta pločica se pažljivo drži u horizontalnom položaju, pincetom, a pipetom se pažljivo nanese potrebna količina koncentrirane sumporne kiseline tako da prekrije cijelu površinu uzorka. Uzorak držati iznad Petrijeve posude. Pošto lak potpuno potamni pločica se ispere u mlazu vodovodne vode. Posljednje ispiranje provesti destiliranom vodom, pločicu posušiti filter-papirom i ponovno joj odrediti masu, m2. 51 ANALIZA AMBALAŽNOG AMTERIJALA _______________________________________________ Otapanje natrijevim hidroksidom Pločice se odmaste etanolom, posuše filter-papirom i odredi im se masa, m1. Odvagnute pločice se stave u staklenu čašu i preliju otopinom natrijevog hidroksida. Otopina se lagano zagrijava (bez ključanja) sve dok se sa pločice potpuno ne skine lak. Pločice isprati u mlazu vodovodne vode, i na kraju s destiliranom vodom, potom ih posušiti, između filter papira, i ponovno im odrediti masu, m2. NAPOMENA: Upotrebljeno posuđe i pribor po završetku vježbe dobro isprati. 3.5.7 PRORAČUN Masa prevlake laka, L / g m–2, izračunava se iz razlike mase pločica prije i poslije obradbe, prema izrazu: L= (m1 − m2 ) A 10 4 [g m–2] /1 / m1 - masa pločice s lakom, g m2 - masa pločice bez laka, g A - površina pločice, cm2 3.5.8 PRIKAZ REZULTATA Rezultate prikazati u tablici 1. i računski. Tablica 1. Rezultati ispitivanja Uzorak A / cm2 m1 / g m2 / g Otapanje sa sumpornom kiselinom 1 2 3 Σ Otapanje s natrijevim hidroksidom 1 2 3 Σ 52 L / g m –2 __________________________________________________________ Analiza metalne ambalaže LITERATURA S.C.Britton, "Tin Versus Corrosion", I.T.R.I. Publication No. 510 (1975). DODATAK Tablica 1. Otopine za uklanjanje prevlake laka s bijelog lima VRSTA OTOPINA LAKA Kloroform Metil-etil-keton Alkidne smole 10 dijelova kloroforma i 1 dio etilnog alkohola. Uz ponavljano potapanje uzorka potrebno je i dodatno mehaničko trljanje da bi se prevlaka laka uklonila. Ponavljano uranjanje u ključaloj otopini NaOH Fenolne smole (100g L–1). Ukoliko se lak teško uklanja primjeniti jednu od otopina za epoksi-fenolni lak. Potapanje u otopni NaOH (5 g NaOH otopiti u smjesi koja sadržava: 75 mL vode, 25 mL etan-diolmonoetil-etera ("Cellosolve"), temperature 80 oC do 85 oC. Potapanje u otopini koja sadržava: 50 mL koncenEpoksidne trirane otopine amonijaka (d = 0,88), 10 g anilin hifenolne smole droklorida i 50 mL vode. Temperatura otopine treba biti između 85 oC i 90 oC. Potapanje u ključaloj otopini NaOH (100 g L–1) uglavnom uklanja prevlaku laka. Ukoliko se lak ne ukloni potrebno je uzorak ostaviti kroz duže vrijeme izlaganju otopine. NAPOMENA: Ukoliko je došlo do uklanjanja prevlake laka otopinom, potrebno je provesti katodno čišćenje (1 %-tnom otopinom Na2CO3, pri sobnoj temperaturi) čime će se prevlaka laka potpuno ukloniti bez posljedice oštećenja prevlake kositra. Primjenom agresivnih otopina (kod fenolnih i epoksi-fenolnih lakova) potebno je zaštititi suprotnu stranu uzorka debljim nanosom zaštitne smole. Uzorak ne bi smio biti izložen djelovanju otopini duže od potrebnog vremena zbog mogućnosti uklanjanja i prevlake kositra. 53 ANALIZA AMBALAŽNOG AMTERIJALA _______________________________________________ Da bi se odabrala adekvatna otopina potrebno je na neki način i prepoznati o kojoj vrsti laka se radi. Tako npr. vinilni lakovi se mogu razlikovati od drugih što su izrazito otporni na djelovanje koncentrirane sumporne kiseline i vrele otopine NaOH (100 g L–1). Da bi se razlikovala epoksi-fenolna prevlaka od fenolne, potrebno je na površinu laka nanijeti 1 mL koncentrirane H2SO4, što će rezultirati posmeđivanjem površine kod obje vrste lakova, pri čemu će epoksi lak prije promijeniti boju. Ukoliko se nanesena kiselina prenese u čašu i doda joj se 1 mL koncentrirane HNO3, a zatim se dobivena smjesa prenese u otopinu koja sadržava 100 mL otopine NaOH (59 g L–1), tada će se u slučaju epoksi laka pojaviti jasno crveno ili narančasto obojenje dok će fenolni lak dati žuto obojenje. Druge vrste lakova ne daju obojenje. 54 __________________________________________________________ Analiza metalne ambalaže Određivanje mase prevlake laka na bijelom limu gravimetrijskom metodom Datum: __________ Ime i prezime: Tablica 1. Rezultati ispitivanja Površina Masa uzorka Masa uzorka Uzorak uzorka s lakom bez laka A / cm2 m1 / g m2 / g Otapanje sumpornom kiselinom Masa prevlake laka L / g m–2 Σ Otapanje natrijevim hidroksidom Σ Primjer izračunavanja mase prevlake laka: L= (m1 − m2 ) A 10 4 = 10 4 = [g m–2] Ocjena / komentar: 55 ANALIZA AMBALAŽNOG AMTERIJALA _______________________________________________ 3.6. Određivanje poroznosti prevlake laka na bijelom limu 3.6.1 SAŽETAK Uzorak se izloži djelovanju otopine i nakon određenog vremena opaža se pojava crnih točkica kao reakcija bakrovog sulfata s metalnom osnovom. 3.6.2 UZORCI Lakirani uzorci bijelog lima dimenzije 50 x 50 mm. 3.6.3 PRIBOR Filter-papir Pipeta s nastavkom za pipetiranje Satno stakalce Odmjerna tikvic od 1000 mL 3.6.4 KEMIKALIJE Bakrov sulfat, CuSO4 ⋅ 5 H2O Sumporna kiselina, H2SO4 3.6.5 OTOPINE I . Otopina bakrovog sulfata. Na 5,0 g bakrovog sulfata dodati 1,5 mL koncentrirane H2SO4 i dopuniti vodom u odmjernoj tikvici od 1000 mL. II . Otopina bakrovog sulfata. Na 200,0 g bakrovog sulfata dodati 10 mL koncentrirane H2SO4 i dopuniti vodom u odmjernoj tikvici od 1000 mL. 3.6.6 POSTUPAK Uzorci lima izračunate površine pažljivo se odmaste, vodom ili detergentom, tako da ne dođe do oštećenja laka. Ispitivani uzorci urone se u pripremljenu otopinu u kojoj ostaju izloženi 30 minuta za otopinu I, odnosno 2 – 5 minuta za otopinu II. Prisutnost točkastog oštećenja otkriva se na mjestima na kojima je došlo do taloženja bakra. NAPOMENA: Upotrebljeno posuđe i pribor po završetku vježbe dobro isprati. 56 __________________________________________________________ Analiza metalne ambalaže 3.6.7 1. PRIKAZ REZULTATA Rezultati ispitivanja se predočuju opisno (poroznost u obliku crta, točkica..) i brojčano, kao broj pora po 1cm2, odnosno ukoliko su veća oštećenja tada i dimenzije (crta) u cm odnosno mm. LITERATURA S.C. Britton, Tin Versus Corrosion, I.T.R.I. Publication No. 510 (1975). 57 ANALIZA AMBALAŽNOG AMTERIJALA _______________________________________________ Određivanje poroznosti laka na bijelom limu Datum: ______________ Ime i prezime: Tablica 1. Rezultati ispitivanja Uzorak: Br. uzoraka Poroznost u vidu: Pora Crtica, dimenzija br. pora po 1 cm2 mm 1 2 3 4 5 6 Ocjena / komentar: 58 Opisno __________________________________________________________ Analiza metalne ambalaže 3.7. Određivanje debljine laka na aluminiju 3.7.1 SAŽETAK Debljina laka odredi se mikrometrom mjerenjem debljine uzorka prije i nakon uklanjanja laka s površine uzorka. 3.7.2 UZORCI Lakirani uzorci aluminija dimenzije 50 x 50 mm. 3.7.3 PRIBOR Pinceta s plastičnim vrhom Filter-papir Mikrometarski vijak Pipeta s nastavkom za pipetiranje Odmjerna tikvica od 1000 mL Čaša od 250 mL 3.7.4 KEMIKALIJE Natrijeva lužina, NaOH Klorovodična kiselina, HCl 3.7.5 OTOPINE Otopina NaOH, 10 % w/v Otopina HCl, 1 mol dm–3 3.7.6 POSTUPAK Odmašćenom i suhom uzorku mikrometrom izmjeriti debljinu. Uzorak staviti u čašu, preliti s 50 mL otopine i zagrijati na 70 oC, dok se lak ne ukloni. Isprati uzorak vodovodnom vodom, osušiti filter-papirom pri sobnoj temperaturi. Mikrometrom izmjeriti debljinu uzorka. Mjerenje provesti na 10 različitih mjesta. 3.7.7 PRIKAZ REZULTATA Rezultate prikazati kao srednju vrijednost od 10 mjerenja i izraziti debljinu laka u mm. NAPOMENA: Odabir otopine za uklanjanje laka ovisi o vrsti laka, pa se učinkovitost može isprobati s obje otopine. 59 ANALIZA AMBALAŽNOG AMTERIJALA _______________________________________________ 1. 60 LITERATURA BS 1133: Packaging code, Section 21: Regenerated cellulose film, films made of plastics, aluminium foil, flexible multilayer structures and metallized materials (1991). __________________________________________________________ Analiza metalne ambalaže Određivanje debljine laka na aluminiju Datum: __________ Ime i prezime: Tablica 1. Rezultati ispitivanja Uzorak: Br. uzoraka Debljina uzorka s lakom d1 / mm Debljina uzorka bez laka d2 / mm Debljina laka D / mm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Σ D = d1 − d 2 = = [mm] Ocjena / komentar: 61 ANALIZA AMBALAŽNOG AMTERIJALA _______________________________________________ 3.8. Određivanje poroznosti laka na aluminiju 3.8.1 SAŽETAK Poroznost se određuje potapanjem lakiranog uzorka u odgovarajuću otopinu koja reagira s osnovnim materijalom na mjestu pore. 3.8.2 UZORCI Lakirani uzorci aluminija dimenzija 50 x 50 mm. 3.8.3 PRIBOR Petrijeva zdjelica Pinceta s plastičnim vrhom Odmjerna tikvica od 1000 mL 3.8.4 KEMIKALIJE Živin (II) klorid, HgCl2 3.8.5 OTOPINE Otopina HgCl2, 5 % 3.8.6 POSTUPAK Uzorak staviti u Petrijevu zdjelicu, naliti otopinu HgCl2 i ostaviti stajati 5 minuta. Na poroznim mjestima dolazi do pojave bijelog obojenja. 3.8.7 PRIKAZ REZULTATA Rezultati se izražavaju opisno (poroznost u obliku crta, točkica) i brojčano, kao broj pora po 1 cm2, a ako su oštećenja veća, navedu se i dimenzije oštećenja u cm ili mm. 1. 62 LITERATURA: A.Buquet i P.Manchon, Metodes pratique d'identification et d' analyse des materiaux utilises pour la realisation d'emballages flexibles ou semi-rigides, Cahiers documentaires de l' IFEC, Nov. (1974). __________________________________________________________ Analiza metalne ambalaže Određivanje poroznosti laka na aluminiju Datum: ______________ Ime i prezime: Tablica 1. Rezultati ispitivanja Uzorak: Br. uzoraka Poroznost u vidu: Pora Crtica, dimenzija br. pora po 1 cm2 mm Opisno 1 2 3 4 5 6 Ocjena / komentar: 63 ANALIZA AMBALAŽNOG AMTERIJALA _______________________________________________ 3.9. Određivanje poroznosti laka na metalnoj ambalaži metodom bez razaranja (metoda po Ettingeru) 3.9.1 SAŽETAK Poroznost laka na metalnoj ambalaži (manje limenke ili tube) izražava se kao veličina gustoće struje koja, kroz pore laka, teče između metalne podloge i odgovarajuće elektrode u korozivnom elektrolitu. Pri tome metalna osnova lakirane limenke ili tube predstavlja radnu elektrodu, a elektroda od bakra referentnu. 3.9.2 ZNAČENJE I PRIMJENA Ova elektrokemijska metoda pogodna je za procjenu poroznosti laka jer se može primjeniti izravno na ambalaži, bez razaranja laka. 3.9.3 UZORCI Lakirane limenke manjih dimenzija od bijeloga lima i lakirane limenke ili tube od aluminija. 3.9.4 PRIBOR Transformator Univerzalni mjerni instrument Referentna elektroda (Cu) Stalak 3.9.5 KEMIKALIJE Etanol (96 %), C2H5OH Ledena octena kiselina , CH3COOH Bakrov (II) sulfat, CuSO4 x 5 H2O 3.9.6 OTOPINE Octeno-kisela otopina bakrovog (II) sulfata. U odmjernoj tikvici od 100 mL otopi se 1,66 g CuSO4 x 5 H2O sa 10 mL ledene octene kiseline i dopuni destiliranom vodom do oznake. 3.9.7 APARATURA Aparatura je prikazana na slici 1. 64 __________________________________________________________ Analiza metalne ambalaže ~1 4 7 2 83 3 8 5 6 Slika 1. Shematski prikaz aparature za mjerenje poroznosti laka po Ettingeru 1 - izvor izmjenične struje; 2 - transformator; 3 - limenka; 4 - Cu-elektroda; 5 - elektrolit; 6 - ploča od izolatora; 7 - stalak; 8 - univerzalni instrument 3.9.8 POSTUPAK Čista i odmašćena limenka napuni se sa 100 mL otopine. S ruba limenke mehanički se ukloni sloj laka što omogućava uspostavljanje kontakta ispitivane elektrode (limenka) s mjernim instrumentom (slika 1.). Transformator (2) je priključen na izvor izmjenične struje (1) od 50 Hz. Izmjenična struja se transformira na napon od 17 – 19 V (koji se očita na voltmetru). Jedan pol transformatora spoji se metalnim vodičem s omotačem limenke (3), s vanjske strane preko univerzalnog instrumenta (8), a drugi s bakrenom elektrodom (4) koja je uronjena u elektrolit (5). Preklopnik na univerzalnom instrumentu postavljen je na oznaku za izmjeničnu struju ( ≅ ). Očitavanje vrijednosti jačine struje (mA) provodi se u intervalima po pet minuta tijekom pola sata. NAPOMENA: Ukoliko izmjenična struja iz izvora (1) nema stabilan napon (220 V), u strujni krug se može uključiti stabilizator, između izvora (1) i transformatora (2). 65 ANALIZA AMBALAŽNOG AMTERIJALA _______________________________________________ 3.9.9 PRORAČUN Gustoća struje (mA dm–2) se računa preko izraza: J= I A [mA dm–2] /1/ gdje je: J = gustoća struje (mA dm–2) I = očitana jakost struje (mA) A = aktivna površina limenke (dm2), tj. površina izložena djelovanju elektrolita 3.9.10 PRIKAZ REZULTATA Rezultati ispitivanja prikazuju se u tablici 1. Tablica 1. Rezultati ispitivanja Br. Vizualni pregled Jakost struje mjerenja laka limenke mA 1 2 3 1. 66 Gustoća struje mA dm –2 LITERATURA: H.J. Lange, Untersuchungsmethoden in der Konservenindustrie, Verlag Paul Parey, Berlin (1972) str., 80. __________________________________________________________ Analiza metalne ambalaže Određivanje poroznosti laka na metalnoj ambalaži metodom bez razaranja ( metoda po Ettingeru) Datum: ______________ Ime i prezime: Tablica 1. Rezultati ispitivanja Uzorak: Vrijeme očitanja t / min Jakost struje I / mA Gustoća struje J / mA dm-2 Aktivna površina limenke ( A / dm2) = dm2 0 5 10 15 20 25 30 Vizualni pregled limenke: a) prije mjerenja b) nakon mjerenja Primjer izračunavanja gustoće struje: J= I = A = [mA dm–2] Ocjena / komentar: 67 ANALIZA AMBALAŽNOG AMTERIJALA _______________________________________________ 3.10. Ispitivanje metalnog ambalažnog materijala metodom "šok testa" 3.10.1 SAŽETAK Uzorci ravnog metalnog ambalažnog materijala (bijeli lim, aluminij), oblikovana metalna ambalaža (tube ili limenke) i tvrda plastika (polistiren, poliamid, poliuretan) izlažu se naizmjeničnom djelovanju visoke i niske temperature u određenom broju ciklusa i kroz određeno vrijeme. Nakon toga se provodi vizualni pregled ili kemijska obradba uzoraka da bi se utvrdile promjene nakon primjenjenog postupka. 3.10.2 UZORCI a) Ravni metalni ambalažni lim (aluminij ili bijeli lim) dimenzija 25 mm x 25 mm b) Oblikovana metalna ambalaža (tube ili limenke) c) Uzorci tvrde plastike (polistiren, poliamid, poliuretan) dimenzija 55 mm x 55 mm 3.10.3 PRIBOR Nosač uzorka Termostat Zamrzivač Petrijeva zdjelica Pinceta Odmjerna tikvica od 1000 mL 3.10.4 KEMIKALIJE Natrijev klorid, NaCl Octena kiselina, CH3COOH Bakrov (II) sulfat, CuSO4 Sumporna kiselina, konc. H2SO4 Limunska kiselina, (COOH)CH2C-(OH)(COOH)-CH2COOH Oksalna kiselina, COOHCOOH x 2H2O 3.10.5 OTOPINE Otopina natrijevog klorida 3 % Otopina octene kiseline 1 % Otopina limunske kiseline 3 % Otopina oksalne kiseline 3 % Otopina bakrovog (II) sulfata 20 % 68 __________________________________________________________ Analiza metalne ambalaže 200,00 g bakrovog (II) sulfata, uz dodatak 10 mL koncentrirane sumporne kiseline, otopi se destiliranom vodom u odmjernoj tikvici od 1000 mL i nadopuni do oznake. 3.10.6 POSTUPAK Ravni test uzorci (a ili c) pažljivo se stave na nosač da se ne dodiruju, te se naizmjenično izlažu djelovanju visoke temperature (105 oC) u sušioniku i niske temperature (–20 oC) u zamrzivaču, u 5 ciklusa po 3 sata (prvi ciklus je na 105 oC). Uzorci se zatim ohlade na sobnu temperaturu i pregledaju vizualno. Rezultati pregleda upisuju se u tablicu 1. Metalnim uzorcima (a) odredi se poroznost kako je to opisano u vježbama 10 i 12, a rezultati se upisuju u tablicu 1. Usporedno se odredi i poroznost uzoraka koji nisu bili podvrgnuti šok-testu. Oblikovani test uzorci (b) napune se sa agresivnom modelnom otopinom i to za: ♦ aluminijsku ambalažu :i) 3 % NaCl, ii) 3 % octenom kiselinom; ♦ ambalažu od bijelog lima: i) 3% limunskom kiselinom, ii) 3 % oksalnom kiselinom, iii) 3 % NaCl i na prethodno opisani način podvrgnu šok-testu. Nakon posljednjeg ciklusa limenke ili tube ostave se na filter papiru i puste ohladiti, a provjerava se da li sadržaj curi po šavovima, odnosno utvrđuje se propusnost šavova. Rezultati se upisuju u tablicu 1. 3.10.7 PRIKAZ REZULTATA Rezultati ispitivanja prikazuju se opisno. Vizualno je potrebno ustanoviti: a) promjene na lakiranoj površini i na šavu (kod oblikovane ambalaže) b) promjene boje i sjaja lakirane površine c) nastala oštećenja i dimenzije oštećenja (ukoliko ih je moguće izmjeriti) d) poroznost izražena brojem pora po 1 cm2 površine. 69 ANALIZA AMBALAŽNOG AMTERIJALA _______________________________________________ Tablica 1. Rezultati ispitivanja Uzorci Broj uzoraka Zapažanja uočena vizualnim pregledom ambalaže Ravni uzorci bijelog lima Ravni uzorci aluminija Tube/limenke bijelog lima Tube/limenke aluminija Plastična ambalaža 1. 2. 70 LITERATURA: R.Lefaux, Emballages et conditionnements d'aujord'hui, Compagnie Francaise d'editions, Paris (1967) str., 194-195. S.C. Britton, Tin Versus Corrosion, I.T.R.I. Publication No. 510 (1975). __________________________________________________________ Analiza metalne ambalaže Ispitivanje metalnog ambalažnog materijala metodom "šok testa" Datum: ___________ Ime i prezime: Tablica 1. Rezultati ispitivanja Br. Uzorci uzoraka Vizualni pregled ambalaže Ravni uzorci bijelog lima Ravni uzorci aluminija Tube/limenke bijelog lima Tube/limenke aluminija Plastična ambalaža Ocjena / komentar: 71 ____________________________________________________________________ Analiza stakla 4. ANALIZA STAKLA 4.1. Određivanje otpornosti stakla prema kiselinama 4.1.1 SAŽETAK Uzorak staklene ambalaže određene površine ekstrahira se destiliranom vodom pri određenim uvjetima (vrijeme i temperatura). Iz gubitka mase stakla određuje se kiselinska grupa uzorka prema literaturnim podacima. 4.1.2 UZORCI Staklenke ili komadi staklene ambalaže. 4.1.3 PRIBOR Čaša od 250 mL Erlenmayerova tikvica širokog grla od 1000 mL Menzura od 500 mL Liebigovo hladilo Gumeni čep s otvorom Grijaće tijelo Analitička vaga, točnost na ± 0,001 g NAPOMENA: Erlenmayerova tikvica i Liebigovo hladilo potrebno je prethodno prokuhati u 20 % otopini klorovodične kiseline. 4.1.4 KEMIKALIJE Destilirana voda Etanol, C2H5OH Klorovodična kiselina, HCl 4.1.5 OTOPINE Otopina klorovodične kiseline, 20 % 4.1.6 POSTUPAK Ispitivani uzorci drže se 10 minuta u destiliranoj vodi, a zatim se isperu etanolom i obrišu krpom natopljenom etanolom. Nakon pažljivog sušenja na 150 oC i hlađenja na 20 oC uzorku se odredi masa, m1 / g. Uzorak se prenese u Erlenmayerovu tikvicu, prekrije s 500 mL vrele otopine klorovodične kiseline. Tikvica se zatvori gumenim čepom kroz čiji otvor se provuče donji kraj Liebigova hladila. Tikvica se postavi na grijaće tijelo. Nakon tri sata kuhanja uzorak se izvadi i pažljivo opere 73 ANALIZA AAMBALAŽNOG MATERIJALA ______________________________________________ destiliranom vodom. Uzorak se suši na 150 oC i ohladi na 20 oC, a zatim mu se ponovno odredi masa, m2 / g, i površina, A / cm2. 4.1.7 PRORAČUN Gubitak mase, Δm / g, računa se prema izrazu: Δm = m1 − m2 100 A [mg 10–2 cm–2] /1/ gdje je: m1 - masa ispitivanog uzorka prije kuhanja, g m2 - masa ispitivanog uzorka poslije kuhanja, g A - površina ispitivanog uzorka, cm2 4.1.8 PRIKAZ REZULTATA Rezultati se izražavaju kao gubitak mase uzorka površine 100 cm2. Prema gubitku mase staklo se dijeli u tri kiselinske grupe (tablica 1.). Tablica 1. Određivanje otpornosti stakla prema kiselinama Kiselinska Gubitak mase nakon 3 sata grupa (mg / 100 cm2) 1 do 0,7 2 od 0,7 do 1,5 3 > 1,5 1. 74 LITERATURA M.Curaković, I.Vujković i J.Gvozdenović, Praktikum. Kontrola ambalažnih materijala i ambalaže, Tehnološki fakultet, Novi Sad (1984). ____________________________________________________________________ Analiza stakla Određivanje otpornosti stakla prema kiselinama Datum: _________ Ime i prezime: Tablica 1. Rezultati ispitivanja Uzorak: Br. uzoraka Masa uzorka prije kuhanja m1 / g Masa uzorka nakon kuhanja m2 / g Površina uzorka A / cm2 Gubitak mase Δm / mg 10–2 cm–2 Kiselinska grupa Σ Primjer izračunavanja gubitka mase: Δm = m1 − m 2 = 100 A = [mg 10–2 cm–2] Ocjena / komentar: 75 ANALIZA AAMBALAŽNOG MATERIJALA ______________________________________________ 4.2. Određivanje otpornosti stakla prema lužinama 4.2.1 SAŽETAK Uzorak staklene ambalaže kuha se određeno vrijeme u lužnatoj otopini. Iz gubitka mase stakla određuje se grupa kojoj uzorak pripada prema literaturnim podacima, s obzirom na otpornost prema lužinama. 4.2.2 UZORCI Komad staklene ambalaže površine 10 do 20 cm2. 4.2.3 PRIBOR Čaša od 250 mL Odmjerna tikvica od 1000 mL Posuda (od srebra ili željeza) od 1500 mL Erlenmayerova tikvica širokog grla od 1000 mL Menzura od 1000 mL Liebigovo hladilo Sušionik, temp. > 150 oC Gumeni čep s otvorom Grijaće tijelo Analitička vaga, točnost na ± 0,001 g 4.2.4 KEMIKALIJE Destilirana voda Etanol, C2H5OH Klorovodična kiselina, HCl Natrijev hidroksid, NaOH Natrijev karbonat, Na2CO3 4.2.5 OTOPINE Otopina NaOH – Na2CO3, 20,5 g NaOH i 27,0 g Na2CO3 prenese se u odmjernu tikvicu od 1000 mL i dopuni destiliranom vodom do oznake. Otopina klorovodične kiseline, 0,01 mol dm–3 4.2.6 POSTUPAK Ispitivani uzorci drže se 10 minuta u destiliranoj vodi, a zatim se isperu etanolom i obrišu krpom natopljenom etanolom. Nakon pažljivog sušenja na 150 oC i hlađenja na 20 oC uzorku se odredi masa, m1 /g. 76 ____________________________________________________________________ Analiza stakla Uzorak se prenese u metalnu posudu širokog grla i prekrije ključalom lužnatom otopinom. Posuda se zatvori poklopcem kroz čiji otvor se provuče donji dio Liebigova hladila. Tikvica se postavi na grijaće tijelo. Nakon tri sata kuhanja uzorak se izvadi i neutralizira potapanjem u otopini klorovodične kiseline, a zatim ispere destiliranom vodom. Uzorak se suši na 150 oC i ohladi na 20 oC, a zatim mu se ponovno odredi masa, m2 / g, i površina, A / cm2. 4.2.7 PRORAČUN Gubitak mase, Δm / g, računa se prema izrazu: m1 − m2 [mg 10–2 cm–2] 100 A gdje je: m1 - masa ispitivanog uzorka prije kuhanja, g m2 - masa ispitivanog uzorka poslije kuhanja, g A - površina ispitivanog uzorka, cm2 Δm = 4.2.8 /1/ PRIKAZ REZULTATA Rezultati se izražavaju kao gubitak mase uzorka površine 100 cm2. Prema gubitku mase staklo se dijeli u tri grupe s obzirom na otpornost prema lužinama (tablica 1.). Tablica 1. Određivanje otpornosti stakla prema lužinama Grupa Gubitak mase nakon 3 sata otpornosti (mg / 100 cm2) prema lužinama 1 do 75 2 od 75 do 150 3 > 150 1. LITERATURA M.Curaković, I.Vujković i J.Gvozdenović, Praktikum. Kontrola ambalažnih materijala i ambalaže, Tehnološki fakultet, Novi Sad (1984). 77 ANALIZA AAMBALAŽNOG MATERIJALA ______________________________________________ Određivanje otpornosti stakla prema lužinama Datum: _________ Ime i prezime: Tablica 1. Rezultati ispitivanja Uzorak: Br. uzoraka Masa uzorka prije kuhanja m1 / g Masa uzorka nakon kuhanja m2 / g Površina uzorka A / cm2 Gubitak mase Δm / mg 10–2 cm–2 1. 2. 3. Σ Primjer izračunavanja gubitka mase: m − m2 Δm = 1 = 100 A Ocjena / komentar: 78 = [mg 10–2 cm–2] Grupa otpornosti prema lužinama ________________________________________________________ Analiza polimernih materijala 5. ANALIZA POLIMERNIH MATERIJALA 5.1. Identifikacija polimernih materijala metodom s plamenom 5.1.1 SAŽETAK Ispitivani uzorak se izloži djelovanju plamena pri čemu se zapažaju promjene tj. zapaljivost, miris i izgled ostatka uzorka . 5.1.2 UZORCI Komadići polimernog materijala. 5.1.3 PRIBOR Pinceta Plamenik 5.1.4 POSTUPAK Pincetom se uzme komadić ispitivanog uzorka i dovede u dodir s plamenom. Pri tome se materijal može zažariti, rastaliti ili sagorjeti. 5.1.5 PRIKAZ REZULTATA Zapažene promjene na ispitivanom uzorku unesu se u tablicu 1., te se uz pomoć literaturnih podataka (v. DODATAK, tablica 2.) identificira ispitivani uzorak. Tablica 1. Identifikacija uzoraka prema karakteristikama izgaranja Identificirani Br. Zapaljivost Izgled ostatka Miris uzorak 1 2 3 1. LITERATURA A.Buquet i P.Manchon, Metodes pratique d'identification et d' analyse des materiaux utilises pour la realisation d'emballages flexibles ou semi-rigides, Cahiers documentaires de l' IFEC, Nov. (1974). 79 ANALIZA AMBALAŽNIH MATERIJALA ________________________________________________ DODATAK Tablica 2. Identifikacija polimernih materijala nakon izlaganja plamenu IZGLED POLIMER ZAPALJIVOST MIRIS OSTATKA slaba, topi se prije crna tvrda opor i po Acetat zapaljivanja kuglica acetatu slab trošan Celuloza izrazito zapaljiv po parafinu pepeo Polietilen slaba crna kora po parafinu slaba, topi se u Polipropilen crna kora po parafinu obliku kapljice Poliester polako gori čvrste perle aromatičan gori žutim samougasivim čvrste perle po parafinu Poliamid 11 plamenom bijele boje Poliamid 6 sporo gori kuglice po celeru pougljene Poli(vinilslabo pikantni vrlo teška kuglice klorid) Poli(vinilidenvrlo slaba, gasi zgrčeni i neocjenjiv -klorid) plamen tvrdi ostatak Poli(vinilslaba uz žuti smeđi po acetatu -acetat) plamen ostatak Poli(vinilpougljeni polako gori sladunjav -alkohol) ostatak Polikarbonat polako gori smeđi pepeo fenolni gori žuto-crnim okrugle i po zapaljenom Polistiren plamenom crne kuglice rogu 80 ________________________________________________________ Analiza polimernih materijala Identifikacija polimernih materijala metodom s plamenom Datum: __________ Ime i prezime: Tablica 1. Identifikacija uzoraka prema karakteristikama izgaranja Šifra Zapaljivost Izgled ostatka Miris Identificirani uzorak uzorka Ocjena / komentar: 81 ANALIZA AMBALAŽNIH MATERIJALA ________________________________________________ 5.2. Određivanje kompaktnosti složenih folija 5.2.1 SAŽETAK Kombinirane folije dobivene postupkom kaširanja (ljepljenja) najlakše se razdvajaju otapanjem ljepila u organskom otapalu i to onom koji se koristi u procesu kaširanja. To su najčešće etil-acetat, metil-etil-keton, aceton, a rjeđe druga organska otapala. 5.2.2 UZORCI Uzorci kaširanih folija dimenzija 15 x 20 mm. 5.2.3 PRIBOR Staklena čaša od 100 mL Stakleni štapić Pinceta 5.2.4 KEMIKALIJE Destilirana voda Etanol, C2H5OH Etil-acetat, CH3COOC2H5 Metil-etil-keton, CH3COC2H5 Aceton, CH3COCH3 Toluen, C6H5CH3 Heksan, CH3(CH2)4CH3 Ugljikov tetra klorid, CCl4 Dimetil formamid, HCON(CH3)2 Amonijak, NH4OH 5.2.5 POSTUPAK Pripremljene trake (1.5 x 2.0 cm) kaširanih folija stave se u staklenu čašu i preliju s jednim od navedenih otapala (v. DODATAK). Trake pri tome trebaju biti međusobno udaljene da ne bi došlo do sljepljivanja dviju ili više traka. U ovom slučaju ih treba oprezno "razdvojiti" staklenim štapićem. Vizualno registrirati promjene na trakama, svakih pet minuta - napraviti tri mjerenja i zapisati ih. Nakon 15 minuta ispitivanja, ukoliko nije došlo do odvajanja folija, pincetom pokušati odvojiti slojeve kaširane folije. 5.2.6 PRIKAZ REZULTATA Rezultate ispitivanja prikazati opisno i navesti vrijeme u kojem je došlo do potpunog (nepotpunog) odvajanja slojeva kaširane folije. 82 ________________________________________________________ Analiza polimernih materijala 1. LITERATURA A. Buquet i P.Manchon, Methodes pratique d'identification et d'analyse des materiaux utilises pour la realisation d'emballages flexibles ou semi-rigides, Cahiers documentaires de l' IFEC, Nov. (1974). DODATAK Tablica 1. Otapala koja se upotrebljavaju za uklanjanje veziva kod laminata Vezivo Otapalo Vrela voda ili Škrob Voda + alkohol + amonijak + toluen Kazein-Latex Voda + alkohol + amonijak + Vodena toluen ljepila Vinil Voda + alkohol ili toluen Akril Voda + etanol ili acetatni anhidrid Silikat Voda + dušična kiselina Mikrokristalinični Toluen ili trikloretilen ili Voskovi vosak, E/VAC i perkloretilen hot-melt Mrežasta ljepila od Metil-etilketon ili etil acetat ili Termojedne ili više alkohol ili toluen ili plastična komponenti dimetilformamid ljepila Polietilen Poliolefini Trikloretilen Neorijentirani polipropilen Poliamidni *PVDC *PVDC ili Acetokloridn i Nitrocelulozni Akrilni Zaštitne emulzije i lakovi Izopropil alkohol ili smjesa Versamid alkohola izopropil-heptan 1/3 etil-acetat +1/3 toluen + 1/3 Emulzije zagrijani metil-etilketon Otopine Otopine Metil-etilketon do 10 % dušika do 40 % dušika Metanol ili etanol Etil-acetat, butil-acetat, butilalkohol Otopine nitroceluloze ili toluena ili trikloretilena Otopine 83 ANALIZA AMBALAŽNIH MATERIJALA ________________________________________________ Materijali Folije; Aluminij Metalizirani Natrijev ili kalijev hidroksid filmovi Amonijakalna otopina bakrova Papir Papir i karton oksida Karton (250 g) Aceton; Fenol (topli); Mravlja Acetat kiselina (85 %) Derivati Schweitzer otopina (40 % otopina Celofan celuloze SnCl2, na 70 oC) i Poliester Zagrijani metakrezol plastični Poliamid: a) a) Zagrijana mravlja kiselina filmovi Rilsan b) Dimetil-formamid b)Capran * PVDC = Poli(viniliden-klorid) 84 ________________________________________________________ Analiza polimernih materijala Određivanje kompaktnosti složenih folija Datum: __________ Ime i prezime: Tablica 1. Rezultati ispitivanja Uzorak Primjenjeno otapalo i vizualne promjene Vrijeme razdvajanja folija, t / min Ocjena / komentar: 85 ANALIZA AMBALAŽNIH MATERIJALA ________________________________________________ 5.3. Određivanje delaminacije, čvrstoće šava i sile trenja laminata 5.3.1 SAŽETAK Instrument, Brugger Type VNG/C, omogućuje određivanje: a) sile potrebne za odvajanje slojeva laminata (delaminaciju); b) čvrstoću šava i c) silu trenja laminata. I Određivanje sile razdvajanja slojeva laminata (delamination) Kod određivanja sile potrebne za razdvajanje pojedinih slojeva u laminatu rezultirajuća sila ovisi o kutu pod kojim se slojevi razdvajaju. Kako u stvarnoj uporabi prevladavaju niži nagibi (kutevi) za očekivati je da će biti potreban i značajan napor za postizanje konstantne vrijednosti sile. Primjenom kuteva od oko 180o dobivaju se nerealni (pogrešni) rezultati, budući da rezultirajuća sila ovisi ne samo o adheziji već i žilavosti slojeva koji se razdvajaju. Kod ove metode uzorak se lijepi, obostrano samoljepljivom trakom, na kuglično ležište smješteno u sredini prihvatne mjerne osi. Povlačenjem uzorka, kuglični ležaj se okreće i zadržava vrijednost sile razdvajanja, u mjernoj osi, i kut razdvajanja konstantnim (od 90o). Kritična delaminacija općenito se odvija pri vrijednosti sile od 1N i vrlo lako se mjeri. II Određivanje čvrstoće šava (Seam Strength) Određuje se prekidna čvrstoća (tear strength) pri čemu se uzorak nalazi okomito na ispitivani šav, što ujedno predstavlja i najslabiju prekidnu točku uzorka. III Određivanje sile trenja (Friction) Utvrđuje se ponašanje filma pri međusobnom trenju slojeva laminata ili trenjem s metalnom površinom. Rezultat predstavlja koeficijent trenja tj. odnos između sile trenja (force of friction) i primjenjene sile (applied force). Ovdje je potrebno razlikovati početno trenje (initial friction), odnosno “odljepljivanje” (stick-slip) koje se mora prevladati da bi se uzorak pokrenuo, i klizno trenje (slip friction) potrebno za postizanje određene brzine klizanja. Najviša dobivena vrijednost predstavlja početno trenje, koje je ujedno i značajnije sa stanovišta praktične uporabe. 86 ________________________________________________________ Analiza polimernih materijala 5.3.2 UZORCI Ovisno o metodi ispitivanja pripreme se uzorci na sljedeći način: I Određivanje sile razdvajanja slojeva laminata Uzorak za ispitivanje izreže se sa sredine ispitivanog materijala, širine 15 mm, i to u smjeru odmotavanja plastičnog filma. Izrezanom uzorku se na jednom kraju razdvoje slojevi u dužini od oko 20 mm. Razdvajanje se mora provesti mehaničkim putem, jer primjena otapala može utjecati na konačni rezultat. II Određivanje čvrstoće šava Uzorak za ispitivanje izreže se sa sredine zavarenog šava, širine 15 mm, u smjeru odmotavanja plastičnog filma. III Određivanje sile trenja Od ispitivanog materijala potrebno je izrezati dvije trake (180 x 75 mm i 150 x 75 mm), na kojima ne smije biti oštećenja niti pregiba ili zgužvanih dijelova površine. Površina uzorka koja se ispituje ne smije se dirati rukama. 5.3.3 APARATURA I Određivanje sile razdvajanja slojeva laminata Na instrument se pričvrsti element za određivanje sile delaminacije, odnosno kotač za razdvajanje (slika 1.) slojeva laminata. II Određivanje čvrstoće šava Na instrumentu se sada kotač za razdvajanje laminata zamijeni sa dodatnom glavom za učvršćivanje uzorka (slika 2.). III Određivanje sile trenja U ovom slučaju se na instrument pričvrsti klizna ploča (slika 3.). Ukoliko se određivanje klizavosti provodi primjenom opruge (slika 4.) brzina mjerenja ne smije biti veća od 100 mm min–1. 5.3.4 POSTUPAK I Određivanje sile razdvajanja slojeva laminata Jedan krak razdvojenog dijela laminata omota se oko kotača za razdvajanje, a drugi se pričvrsti na glavu za učvršćivanje (slika 1.). 87 ANALIZA AMBALAŽNIH MATERIJALA ________________________________________________ glava za učvršćivanje kotač za razdvajanje slojeva Slika 1. Položaj uzorka za određivanje sile razdvajanja slojeva laminata Zatim se utvrde parametri puta i brzine, odabirom odgovarajućih tipki koje se nalaze na prednjoj strani instrumenta: Tablica 1. Odabir parametara (put i brzina) 1.Delaminacija i čvrstoća šava 2.Klizavost Tipka 3 3.Baždarenje Baždarenja 1.Sila 2.Put i brzina Tipka 2 3.Izlaz Opći parametri E. <Izlaz> Put 50 mm Brzina 100 mm min–1 Odabrani parametri se pospreme (Save) i pojave se na ekranu pokazivača. Odabirom tipke označene strelicama (gore i dolje) moguće je promijeniti pojedini parametar (npr. put). Tipkom ENT aktivira se unos podataka, a ponovnim odabirom tipke označene strelicama, unesu se parametri unutar odgovarajućih graničnih vrijednosti (npr. put: 10150 mm). Odabirom tipke ENT, pokazivač se vraća na početni položaj, pri čemu se odabire drugi parametar (npr. brzina), a tipkama sa strelicama se odaberu odgovarajuće granične vrijednosti (npr. 50 – 200 mm min–1). Ponovnim odabirom tipke ENT pokazivač se vraća na 88 ________________________________________________________ Analiza polimernih materijala početni položaj. Tipkom E <Izlaz>, napušta se postavljeni izbornik (meni). Baždarenja 1.Sila 2.Put i brzina 3.Izlaz Završeno ukupno baždarenje Delaminacija i čvrstoća šava Klizavost Baždarenje Tipka E Tipka F Tipka 1 Nakon što su odabrani parametri puta i brzine, utvrde se sljedeći radni parametri. Delaminacija – Šav A: Početak D: Očitavanje F-Srednji A: Početak Tipka A Ovim postupkom pokrenuto je ispitivanje materijala. NAPOMENA: Kada je postupak pokrenut na pokazivaču se pojavi tekst “A:Stop” što znači da se postupak može u bilo kojem trenutku prekinuti odabirom tipke A. II Određivanje čvrstoće šava Na instrument se pričvrsti dodatna glava za učvršćivanje uzorka (slika 2.). Parametri puta i brzine postave se kako je to opisano u metodi I. (tablica 1.). Obje strane pripremljenog uzorka pričvrste se između glava za učvršćivanje (slika 2.). 89 ANALIZA AMBALAŽNIH MATERIJALA ________________________________________________ glava za učvršćivanje glava za učvršćivanje Slika 2. Položaj uzorka za određivanje čvrstoće šava Nakon što su odabrani parametri puta i brzine, odabiru se radni parametri: Delaminacija – Šav A: Početak D: Očitavanje F-Srednji A: Početak Tipka A Ovim postupkom pokrenuto je ispitivanje materijala. NAPOMENA: Kada je postupak pokrenut na pokazivaču se pojavi tekst “A:Stop” što znači da se postupak može u bilo kojem trenutku prekinuti odabirom tipke A. III Određivanje sile trenja A. Klizavost – mjerenje statičkog trenja (Slidability – static friction test) A.1. Trenje odljepljivanja-klizanja (Početno trenje) (Stick-slip friction (Initial friction)) Na instrument se pričvrsti klizna ploča (slika 3.). 90 ________________________________________________________ Analiza polimernih materijala glava za učvršćivanje klizna ploča Slika 3. Položaj uzorka za određivanje sile trenja Postaviti dio za prihvat uzorka (3), (povezan s oprugom 6) s obostrano samoljepljivom trakom (slika 4.). Dio za prihvat uzorka se pričvrsti na mjernu glavu u sustav za učvršćivanje (7). 1 7 2 3 2 4 5 6 Slika 4. Položaj uzorka za određivanje sile trenja (primjena opruge) 1 - ploča za uzorak; 2 - uzorak; 3 - prihvat uzorka (obostano samoljepljiva traka); 4 - obložena podloga za trenje ; 5 - držač uzorka; 6 – opruga; 7 - sustav za učvršćivanje Parametri puta i brzine postave se kako je to opisano u metodi I. (tablica 1.). 91 ANALIZA AMBALAŽNIH MATERIJALA ________________________________________________ Ovisno o materijalu koji se ispituje moguće su sljedeće izvedbe postavljanja uzorka: Laminat: film/film Uzorak se izreže u dvije trake (180x75 mm i 150x75 mm). Desna strana duže trake uzorka pričvrsti se na držač uzorka (5) na ploči (1). Lijeva strana druge (kraće) trake uzorka provuče se, s donje strane ploče, kroz žlijeb za prihvat uzorka (3) i zalijepi na obostrano samoljepljivu traku. Laminat: film/metal ili drugi materijal Ukoliko je potrebno odrediti karakteristike trenja uzorka u odnosu na metalnu ili neku drugu površinu, tada se ispitivani uzorak učvrsti umjesto donjeg plastičnog filma na ploču (1), i postupak se ponovi kao i kod (a). Iz slike 4. se vidi da su dva dijela uzorka postavljena jedan iznad drugog, a zatim pažljivo poklopljeni s obloženom podlogom za trenje (4) bez dodatnog pritiskanja. Veza s dinamometrom ne smije biti nategnuta. Slijedi odabir parametara: 1. Delaminacija i Čvrstoća šava 2. Klizavost 3. Baždarenje Klizavost 1. Statičko trenje 2. Klizno trenje 3. Test Statičko trenje A: Početak Statičko trenje 8 sekundi Tipka 2 Tipka 1 Tipka A Nakon odabira parametara započinje mjerenje. Nakon nekog vremena pojavi se, na pokazivaču, “A: Stop” (Da bi se održalo unaprijed utvrđeno vrijeme povlačenja uzorka, elektronički je regulirano kašnjenje na 10 sekundi). Mjerenje se može zaustaviti pritiskom na tipku A. Po završetku mjerenja odabrati tipku F ukoliko se želi povratak na glavni izbornik. 92 ________________________________________________________ Analiza polimernih materijala A.2. Klizno trenje (Slip friction) Na instrument se pričvrsti klizna ploča (slika 3.). Parametri puta i brzine postave se kako je to opisano u metodi I. (tablica 1.). Postaviti dio za prihvat uzorka (3), (povezanim s uzicom) sa obostrano samoljepljivom trakom. Dio za prihvat uzorka se pričvrsti na mjenu glavu u sustav za učvršćivanje (8). Dalje provoditi mjerenje kako je to navedeno za metodu III. (Klizavost – mjerenje statičkog trenja; Trenje odvajanja – klizanja (Početno trenje) Slijedi odabir parametara: 1. Delaminacija i Čvrstoća šava 2. Klizavost 3. Baždarenje Klizavost 1. Statičko trenje 2. Klizno trenje 3. Test Klizno trenje A: Početak Klizno trenje 8 sekundi Tipka 2 Tipka 2 Tipka A Nakon provedenog odabira započinje mjerenje. Nakon nekog vremena pojavi se, na pokazivaču, “A: Stop” (Da bi se održalo unaprijed utvrđeno vrijeme povlačenja uzorka, elektronički je regulirano kašnjenje od 10 sekundi). Mjerenje se može zaustaviti pritiskom na tipku A. Po završetku mjerenja odabrati tipku F ukoliko se želi povratak na glavni izbornik. A.3. Provjera (s obzirom na statičko trenje/klizno trenje) Naredba < 3:Test >, na pokazivaču izbornika, predstavlja dodatnu provjeru. Ova provjera bi se trebala provesti prije ispitivanja ili ukoliko dobiveni rezultati pokazuju neobične (krive) vrijednosti. Ispitivani svitak (rola) plastičnog materijala postavi se kako je prikazano na slici 5. 93 ANALIZA AMBALAŽNIH MATERIJALA ________________________________________________ glava za učvršćivanje klizna ploča blok za opterećenje (200 g) Slika 5. Provjera s obzirom na statičko trenje/klizno trenje Klizavost 1. Statičko trenje 2. Klizno trenje 3. Test Klizavost Dinamometar ne smije biti opterećen, zatim pritisnite tipku <A> Klizavost Dinamometar opteretite s 200 g, zatim pritisnite tipku <A> Klizavost Izmjerena vrijednost: 1,00 Povratak na glavni meni je automatski Tipka 3 Tipka A Tipka A Instrument je ispravno baždaren ukoliko se dobiju vrijednosti između 0,97 i 1,03. Ukoliko se dobivene vrijednosti nalaze izvan navedenih vrijednosti instrument je potrebno ponovno baždariti (v. DODATAK i Baždarenje) 94 ________________________________________________________ Analiza polimernih materijala 5.3.5 PRIKAZ REZULTATA I Određivanja sile razdvajanja slojeva laminata Rezultati ispitivanja pokažu se na ekranu pokazivača, npr. Delaminacija – Šav A: Početak D: Očitavanje F-Srednji 0,0 N F-Max 0,0 N Odabirom tipke “D: Očitavanje”, izmjereni put i brzina razdvajanja slojeva laminata, se mogu i grafički prikazati, dok se ponovnim odabirom tipke D na izborniku pojave dobivene (numeričke) vrijednosti. Rezultati se također mogu prikazati i na X-Y pisaču, koji se priključi na utikač “Zugkraft 10 V” (vlačna čvrstoća 10 V), koji se nalazi sa stražnje strane instrumenta. Nakon provedenog ispitivanja odabere se tipka F ukoliko se želi povratak na početni izbornik. II Određivanje čvrstoće šava Rezultati ispitivanja prikažu se kako je to opisano u metodi: I. za određivanje sile razdvajanja slojeva laminata III Određivanje sile trenja Klizavost – mjerenje statičkog trenja A.1. Trenje odljepljivanja-klizanja (Početno trenje) Statičko trenje A: Početak D: Očitavanje Klizavost: 0,00 Rezultati mjerenja pojave se na pokazivaču. Ukoliko se odabere tipka “D:Očitavanje” dobije se grafički prikaz mjernog puta i brzine povlačenja uzorka. Ponovnim odabirom tipke D, pojavi se numerička vrijednost sile statičkog trenja. Na pokazivaču se također pojavi i maksimalna vrijednost mjerenja. Nakon završenog mjerenja, odabirom tipke F, omogućen je povratak na glavni izbornik. 95 ANALIZA AMBALAŽNIH MATERIJALA ________________________________________________ A.2. Klizno trenje Rezultati mjerenja dobiju se na identičan način kako je to opisano pod: A. Klizavost – mjerenje statičkog trenja; A.1. Početno trenje. Klizno trenje A: Početak D: Očitavanje Klizavost: 0,00 1. LITERATURA: Operating Instructions: Delamination, Seam Strength, Friction Tester, Type VNG-C, Geman Standard 53375 DODATAK Baždarenje instrumenta: Prije prvog mjerenje potrebno je provesti baždarenje instrumenta, a zatim ponavljati baždarenje svaka 3 mjeseca. S instrumentom je također dostavljena i obložena podloga za trenje koja može poslužiti i kao blok za opterećenje (200 g). Instrument se priključi na izvor struje: 220 V AC, 50/60 Hz (110 V 60 Hz). Uključivanje instrumenta omogućeno je pritiskom na tipku “Netz”, i nakon 10 minuta zagrijavanja može se početi s mjerenjem. Učvrstiti kontrolni svitak (rola) uzorka i blok za opterećenje (slika 6.). glava za učvršćivanje glava za učvršćivanje svitak (rola) test uzorka sustav za učvršćivanje blok za opterećenje (200 g) Slika 6. Položaj uzorka tijekom baždarenja instrumenta 96 ________________________________________________________ Analiza polimernih materijala Instrument posjeduje 3 nastavka koja se zamjenjuju ovisno o metodi ispitivanja: I Delaminacija II Čvrstoća šava III Klizavost Baždarenje instrumenta provodi se na sljedeći način: 1. Delaminacija i Čvrstoća šava 2. Klizavost 3. Baždarenje Baždarenje 1. Sila 2. Put i brzina 3. Izlaz Baždarenje Dinamometar ne smije biti opterećen, zatim pritisnite tipku <A> Baždarenje Dinamometar opteretite s 200 g, zatim pritisnite tipku <A> Baždarenje Završetak baždarenja, pritisnite tipku <F> Baždarenje 1. Sila 2. Put i brzina E. Izlaz Postupak baždarenja je gotov Pritisnite tipku <F> Tipka 3 Tipka 1 Tipka A Tipka A Tipka F Tipka E Tipka F 97 ANALIZA AMBALAŽNIH MATERIJALA ________________________________________________ Određivanje delaminacije, čvrstoće šava i sile trenja laminata (list 1 od 3) Datum: __________ Ime i prezime: Tablica 1. Rezultati mjerenja Određivanje delaminacije Uzorak Br. uzoraka Σ Σ Ocjena / komentar: 98 Dimenzije uzorka mm Parametri Brzina / Put / mm mm min–1 Sila razdvajanja F/N ________________________________________________________ Analiza polimernih materijala Određivanje delaminacije, čvrstoće šava i sile trenja laminata (list 2 od 3) Datum: __________ Ime i prezime: Tablica 2. Rezultati mjerenja Određivanje čvrstoće šava Uzorak Br. uzoraka Dimenzije uzorka mm Parametri Brzina / Put / mm mm min–1 Jačina šava N / 15 mm Σ Σ Ocjena / komentar: 99 ANALIZA AMBALAŽNIH MATERIJALA ________________________________________________ Određivanje delaminacije, čvrstoće šava i sile trenja laminata (list 3 od 3) Datum: __________ Ime i prezime: Tablica 3. Rezultati mjerenja Određivanje sile trenja Parametri Dimenzije Br. Uzorak uzorka Brzina / uzoraka Put / mm mm mm min–1 Koeficijent trenja μs = A * B Σ Σ *Primjer izračunavanja statičkog trenja: A = početno očitanje kretanja /g ; B = masa kliznika / g. μs = A = B Ocjena / komentar: 100 = [g g–1] ________________________________________________________ Analiza polimernih materijala 5.4. Određivanje savojne otpornosti fleksibilnih ambalažnih materijala 5.4.1 SAŽETAK Savojna otpornost fleksibilnih ambalažnih materijala određuje se pri standardnim atmosferskim uvjetima (23 oC i 50 % RH), ukoliko nije drugačije određeno. Uvjeti savijanja, te broj i oštrina savijajućih koraka ovise o strukturi uzorka. Postupak savijanja sastoji se od uvijanja, a zatim (u većini slučajeva) horizontalnog pomaka, odnosno od ponavljanog uvijanja i gužvanja filma s učestalošću od 45 ciklusa po minuti (cpm). Oštećenje usljed gužvanja određuje se mjerenjem točkastih oštećenja nastalih u strukturi materijala pomoću obojenog terpentina, koji prolazeći kroz nastale pore oboji bijelu podlogu. Drugi kriteriji mjerenja oštećenja koji se mogu upotrijebiti su određivanja propusnosti na plinove i vodenu paru. 5.4.2 ZNAČAJ I PRIMJENA Metoda je korisna za određivanje otpornosti fleksibilnih ambalažnih materijala prema nastajanju točkastih oštećenja tijekom gužvanja. Ovom metodom ne mogu se odrediti abrazijske komponente koje dovode do oštećenja materijala tijekom gužvanja. Točkasta oštećenja koja se protežu kroz cijelu strukturu materijala predstavljaju jedina oštećenja koje je moguće odrediti ovim postupkom, uporabom obojenog terpentina. Oštećenja nastala u jednom od slojeva kod višeslojnog ambalažnog materijala ne mogu se odrediti ovim postupkom. U ovom slučaju preporuča se ispitivanje propusnosti materijala na plinove ili vodenu paru, ili čak oba, u kombinaciji sa ispitivanjem savojne otpornosti, s ciljem određivanja gubitka kompaktnosti materijala. Međutim, ispitivanjem propusnosti, koja se provodi na osnovi razlike tlakova, nije moguće odrediti koeficijent permeabilnosti u prisutnosti točkastih oštećenja. Različiti uvjeti ispitivanja opisani u postupku služe kako bi se spriječilo ispitivanje materijala u uvjetima u kojima bi nastalo ili previše točkastih oštećenja (obično više od 50 po uzorku) ili premalo točkastih oštećenja (obično manje od 5 po uzorku) da bi rezultati bili značajni. Rezultati mjerenja najlonskog filma, vjerojatno zbog njegove hidrofilne prirode, nisu pokazali dobru reproducibilnost između mjerenja u različitim laboratorijima, dok su ponovljena mjerenja u istom laboratoriju dala rezultate u zadovoljavajućem opsegu odstupanja. 101 ANALIZA AMBALAŽNIH MATERIJALA ________________________________________________ 5.4.3 UZORCI Uzorke izrezati u plohe dimenzija 200 x 280 mm, pri čemu treba voditi računa da se ispitivanje provodi u smjeru stranice od 200 mm, što je ujedno i smjer osi savijanja materijala. Upotrijebiti po četiri uzorka izrezana u strojnom smjeru (smjeru proizvodnje materijala na stroju) i četiri uzorka izrezana transverzalno (okomito na strojni smjer). Također je potrebno izrezati i četiri kontrolna uzorka, odnosno to su uzorci koji nisu bili izlagani ispitivanju savojne otpornosti, (ovi se uzorci izrezuju bez obzira na smjer proizvodnje materijala), koje je potrebno ispitati na točkasta oštećenja. Uzorke treba kondicionirati najmanje 24 sata pri relativnoj vlažnosti od 50 ± 5 % na 23 oC. Uzorak ne lijepiti ili variti u oblik cilindra, već ga ostaviti otvorenog a za učvršćivanje na matricu nosača treba upotrijebiti obostrano samoljepljivu traku, ne širu od 13 mm. 5.4.4 PRIBOR Šablona, 200 x 280 mm Skalpel Filter papir Odmjerna tikvica od 1000 mL Obostrano samoljepljiva traka, širine < 13 mm Kist 5.4.5 KEMIKALIJE Terpentin, (sp.g., 0,860-0,875 na 15 oC) Kalcijev klorid, CaCl2 Rodamin, C28H31ClN2O3 5.4.6 OTOPINE Obojena otopina terpentina. U 100 mL terpentina dodati 5,0 g bezvodnog kalcijeva karbonata i 1,0 g rodamina. Zatvoriti čepom sadržaj tikvice, dobro promiješati i ostaviti stajati najmanje 10 sati. Otopinu profiltrirati, na temperaturi od oko 21 oC. Čuvati u dobro zatvorenoj staklenki. 5.4.7 APARATURA Uređaj za ispitivanje (Type KFT; Brugger). Uređaj se sastoji od stacionarnog držača promjera od 90 mm, držača smještenog nasuprot pomičnog držača na udaljenosti od 180 mm (što je ujedno i maksimalna udaljenost između držača), u početnom položaju pomaka. Držači po- 102 ________________________________________________________ Analiza polimernih materijala sjeduju i otvore za ventilaciju kako ne bi došlo do izlaganja uzorka promjeni pritiska. Matrice za pridržavanje uzorka moraju biti 13 mm široke. Pomak pomičnog držača kontroliran je užljebljenom osovinom na koju je pričvršćen. Osovina je konstruirana tako da kod potpunog (maksimalnog) pomaka daje zaokret od 440o u prvih 90 mm pomaka pomičnog držača, koji je praćen pravocrtnim horizontalnim pomakom od 65 mm, pa je po završetku pomaka razmak između držača 25 mm. Pomak uređaja recipročan je potpunom ciklusu, kojeg čine pomak prema naprijed i povratni pomak sve do početnog položaja. Uređaj je predviđen za rad pri 45 cpm. Za djelomično savijanje (metoda E) odredi se pomak držača od samo 80 mm (od mogućih 180 mm). Zbog toga dolazi do ostvarenja svega cca 90 % zaokretnog pomaka (400o), bez horizontalnog pomaka. 5.4.8 POSTUPAK Gužvanje: Primjenjuju se sljedeći uvjeti ispitivanja: Metoda A: potpuno savijanje kroz 1 sat (što čini 2700 ciklusa) Metoda B: potpuno savijanje kroz 20 minuta (što čini 900 ciklusa) Metoda C: potpuno savijanje kroz 6 minuta (što čini 270 ciklusa) Metoda D: potpuno savijanje kroz 20 ciklusa Metoda E: djelomično savijanje kroz 20 ciklusa Gužvanje uzoraka provesti pri standardnim atmosferskim uvjetima (23 o C i 50 % RH), osim ukoliko nije drugačije određeno. Metoda A: Prilagodba uređaja za ispitivanje savojne otpornosti - Odrediti maksimalni horizontalni i zaokretni pomak na uređaju, čime se dobije zaokret od 440o u prvih 90 mm pomaka, a zatim horizontalni pravocrtni pomak od 65 mm pri 45 cpm. Razmak između držača u početnom položaju treba iznositi 180 mm. U najbližem položaju razmak držača iznosi 25 mm. 103 ANALIZA AMBALAŽNIH MATERIJALA ________________________________________________ Odabere se broj ciklusa, na brojaču instrumenta, i podesi se željeni kut rotacije na uređaju, pri čemu su moguće sljedeće kombinacije: Br. otvora 1 2 3 4 5 6 Kut rotacije 240o 280o 320o 360o 400o 440o Horizontalni udar 10 mm 12 mm 22 mm 26 mm 39 mm 46 mm Uzorak pričvrstiti obostrano samoljepljivom trakom na matricu držača. Uređaj uključiti, pustiti uzorak da se savija 1 sat pri 45 cpm (što znači 2700 ciklusa). Metoda B: Isto kao i kod metode A, samo što je vrijeme gužvanja 20 minuta pri 45 cpm (900 ciklusa). Metoda C: Isto kao i kod metode A, samo što je vrijeme gužvanja 6 minuta pri 45 cpm (270 ciklusa). Metoda D: Isto kao i kod metode A, samo što je gužvanja svedeno na 20 ciklusa pri 45 cpm. Metoda E: Ispitivanje na djelomično gužvanje. Ovdje je pomični držač pomaknut na samo 80 mm od mogućih 180 mm, što daje oko 90 % zaokreta (400o) bez horizontalnog pomaka. U najbližem položaju držači su udaljeni 95 mm. Pod ovim se režimom (kratko opterećenje) gužvanje provodi u 20 ciklusa pri 45 cpm. Brojanje točkastih oštećenja Skinuti uzorak filma sa uređaja i položiti ga na bijeli papir tako da se označeno područje papira (150 x 200 mm) poklapa sa centralnim područjem uzorka. Kraća stranica papira (od 150 mm) treba biti usmjerena paralelno sa osi gužvanja uzorka. Uzorak pričvrstiti sampoljepljivom trakom na bijeli papir na ravnoj površini. Uzorak obojiti pripremljenom otopinom, višestrukim potezima kistom, i pričekati 1 minutu da terpentin prodre kroz oštećenja. Nakon 1 minute obrisati terpentin upijajućim papirom, ujedno lagano pritišćući uzorak na bijelu podlogu. Uzorak ukloniti sa papirne podloge i prebrojiti svaku mrlju od proboja terpentina kao točkasto oštećenje, bez obzira na veličinu mrlje. Mjesta gdje se mrlje preklapaju, a vidljivo je da se šire iz različitih centara, 104 ________________________________________________________ Analiza polimernih materijala izbrojiti centre kao pojedinačna oštećenja. Prebrojavanje oštećenja provodi se samo u označenom području, 150 x 200 mm. 5.4.9 1. 2. PRIKAZ REZULTATA Izvještaj mora sadržavati sljedeće podatke: Pojedinačne i srednje vrijednosti prebrojavanja točkastih oštećenja na 300 cm2 (150 x 200) i to četiri uzorka u longitudinalnom (strojnom) smjeru i četiri u transverzalnom smjeru proizvodnje materijala. Opis neobičnih oštećenja (poput kidanja materijala). Za svaki testirani materijal provesti dodatno ispitivanje (četiri paralele) na točkasto oštećenje za kontrolni uzorak (koji nije bio podvrgnut gužvanju), prema navedenom postupku. Na ovaj način se utvrđuje postojanje oštećenja na materijalu koja nisu nastala kao posljedica gužvanja materijala. U rezultate navesti pojedinačne i srednje vrijednosti prebrojavanja točkastih oštećenja kod uzorka koji nije bio podvrgnut gužvanju. Također treba navesti metodu ispitivanja, uključujući i broj ciklusa, te način opterećenja (potpuno ili djelomično). Pripremu uzorka i uvjete (temperatura, relativna vlaga) ispitivanja. Navesti debljinu i strukturu uzorka (ukoliko su poznati). LITERATURA ASTM Designation: F 392 -74 (Reapproved 1979), (Standard Test Method for Flex Durability of Flexible Barrier Materials). ASTM D 722 Methods of Turpentine Test for Grease Resistance of Paper, Annual Book of ASTM Standards, Part 20, (1978). 105 ANALIZA AMBALAŽNIH MATERIJALA ________________________________________________ Određivanje savojne otpornosti fleksibilnih ambalažnih materijala (list 1 od 2) Datum: ___________ Ime i prezime: Uvjeti mjerenja: Metoda određivanja savojne otpornosti: temperatura relativna vlaga t / oC RH / % Tablica 1. Rezultati mjerenja Debljina uzorka Uzorak l /cm Broj ciklusa Br. pora na uzorku nakon mjerenja * Σ *Savojna otpornost uzorka može se provjeriti određivanjem propusnosti uzorka na plinove (v. tablica 2.) Ocjena / komentar: 106 ________________________________________________________ Analiza polimernih materijala Određivanje savojne otpornosti fleksibilnih ambalažnih materijala (list 2 od 2) Datum: ___________ Ime i prezime: Uvjeti mjerenja: Metoda određivanja savojne otpornosti: Metoda određivanja propusnosti na plinove: temperatura, t / oC relativna vlaga, RH / % Tablica 2. Rezultati mjerenja Uzorak Debljina uzorka l /cm Broj ciklusa Propusnost na plinove q / cm3 m–2 d–1 bar–1 prije mjerenja nakon mjerenja O2 CO2 O2 CO2 Σ Primjer određivanja propusnosti na plinove (Metoda B): 3.41 ⋅ 10 7 V [cm3 m–2 d–1 bar–1] = = NT gdje je: V = 0.5 mL; N = nagib pravca; T = sobna temperatura (K) q= Ocjena / komentar: 107 ANALIZA AMBALAŽNIH MATERIJALA ________________________________________________ 5.5. Određivanje propusnosti fleksibilnih ambalažnih materijala na vodenu paru 5.5.1 SAŽETAK Pripremljeni uzorak postavi se između dvije komore permeacijske ćelije, za ispitivanje propusnosti na vodenu paru. Vodena para dolazi sa gornje komore pod konstantnim pritiskom, a zatim prolazi kroz uzorak, nošena suhim dušikom, u elektrolitsku komoru u kojoj se nalaze dvije spiralne elektrode, pokrivene tankim slojem fosforova pentoksida, smještene na unutarnjoj stijenci staklene kapilare. Elektrode su izložene djelovanju istosmjerne struje od približno 70 V. Vodena para, prisutna u nosivom plinu (dušiku) koji prolazi kroz kapilaru, kvantitativno se apsorbira od strane fosforova pentoksida i elektrolitički razlaže na vodik i kisik. Količina razložene pare, penetrirane kroz uzorak, odredi se preko vrijednosti struje u jedinici vremena. 5.5.2 ZNAČAJ I PRIMJENA Poznavanje vrijednosti propusnosti na vodenu paru različitih ambalažnih materijala zančajno je iz razloga utvrđivanja vijeka trajanja upakiranog prehrambenog proizvoda pri odgovarajućim uvjetima skladištenja (čuvanja). Ovim instrumentom određuje se propusnost ambalažnog materijala na vodenu paru. Ispitivanja se mogu provoditi na fleksibilnim polimernim materijalima bilo da su jednostavni (monofolije) ili složeni (laminati). 5.5.3 UZORCI Ispitivanja se mogu provoditi na fleksibilnim polimernim materijalima bilo da su jednostavni (monofolije) ili složeni (laminati). Za ispitivanje propusnosti potrebno je izrezati kružni uzorak promjera 108 mm. 5.5.4 PRIBOR Šablona, φ = 108 mm Skalpel 5.5.5 APARATURA Uređaj za ispitivanje (Type WDDG; Brugger). Prije postavljanja aparata u rad potrebno je provjeriti rad elektrolitske ćelije i učinkovitost sušivog agensa. Sušionik 1: s perforacijama (0,4 nm) u obliku perla promjera 2 mm. Sušionik 2: s perforacijama (0,4 nm) u obliku perla promjera 2 mm). 108 ________________________________________________________ Analiza polimernih materijala Kod konstantnog rada aparata, sredstvo za sušenje se mijenja svakih 6 mjeseci. U ćeliju za ispitivanje postavi se aluminijska folija. Transportni plin dušik, konstantnog pritiska oko 0,5 atmosfera ulazi sa desne strane aparata (Slika 1). Ulaz plina regulira se odgovarajućim prekidačem (Träger-gas- nosivi plin). Prije sušenja potrebno je provesti propuhivanje plinom (150 mL min-1). Nakon propuhivanja (predsušenje), koje se provodi od 1 do 2 sata, plin prelazi u elektrolitsku ćeliju što se postiže prebacivanjem dugmeta na položaj "Messen". Nakon 1-2 minute regulira se prolaz plina na 100 mL min-1. Precizno postavljanje protoka plina nije neophodno budući da ne utječe na preciznost mjerenja. Nakon 24 sata mjerenja, dobivena vrijednost propusnosti ne smije biti veća od 0,01g m–2 d–1. Ukoliko se ne postigne ta vrijednost potrebno je provesti ponovno punjenje sušivog nosača. Pomoću priloženog otvarača ukloni se vanjski cilindar. Unutarnji cilindar (sušivi nosač) se ručno odvoji (uklanjanjem vijaka). Sušivi agens se isprazni (molekulska rešetka). Nakon ponovnog punjenja sa sušivim agensom, nosač se vrati natrag na svoje mjesto, pričvrsti vijcima i na kraju se postavi vanjski cilindar. S P PZ E N2 4A 4A Slika 1. Shema aparature za određivanje propusnosti ambalažnog materijala na vodenu paru PZ = dvodjelna permeacijska ćelija; S = disk od sinteriranog stakla; P = uzorak; E = elektrolitička komora; 4A = sušivi nosač; N2 = ulazni plin 109 ANALIZA AMBALAŽNIH MATERIJALA ________________________________________________ Mijenjanje sredstva za sušenje potrebno je provesti u što kraćem vremenu te dobro pričvrstiti gornji poklopac izrađen iz polietilena koji također treba često mijenjati. Prije otvaranja komore za propusnost, nosivi plin (dušik) mora biti zatvoren. Komora se tada otvori (uklanjanjem prisutnih šest vijaka). Pažljivo se ukloni disk od sinteriranog stakla koji se nalazi na gornjem poklopcu. Kada aparat ne radi ovaj disk se drži u zasićenoj otopini sumporne kiseline ili u zasićenoj otopini soli za podešavanje odgovarajuće relativne vlage (v. DODATAK, tablica 1.). Ukoliko je otopina sumporne kiseline češće upotrebljavana potrebno ju je regenerirati u skladu sa podacima u tablici 2. Podaci za zasićene otopine soli te odgovarajući podaci relativne vlage nalaze se u tablici 3. Prije upotrebe sinterirani disk se izvadi iz otopine kiseline i postavi na filter papir čime se ukloni višak tekućine, a zatim se postavi u gornji dio permeacijske ćelije aparata za ispitivanje. Donji dio permeacijske ćelije moguće je termostatirati protokom odgovarajućeg medija. Oba dijela permeacijske ćelije posjeduju temperaturne senzore što omogućuje kontinuirano opažanje temperature. Ponovno prevlačenje permeacijske ćelije Kod pravilnog rada nije potrebno ponovno prevlačenje permeacijske ćelije. Ukoliko se mjerenje provodi na uzorcima čija propusnost na vodenu paru iznosi više od 10 g m–2 d–1 (ili ukoliko se koriste oštećeni uzorci) veća količina vode može prodrijeti u ćeliju, što se očituje kontinuiranom i maksimalnom vrijednošću od približno 15 g m–2 d–1. U ovom slučaju ćelija se mora ponovno prevući zaštitnom prevlakom. Čišćenje elektrolitičke ćelije. Elektrolitička ćelija nalazi se u aparatu u tamnom grlu. Odvijačem se uklone vijci s lijeve strane aparata i komora se izvuče van. S pomoću injekcijske šprice u ćeliju se uštrca destilirana voda, a nakon toga aceton, preko druge linije za opskrbu s plinom. Medij se provede kroz ćeliju, a zatim se propusti zrak koji posuši ćeliju. Prekidač se postavi na položaj "Messen" i nakon pola sata propuhivanja trebala bi se postići vrijednost od 0,01 g m–2d–1 (ispitivano sa nepropusnom aluminijskom folijom). 110 ________________________________________________________ Analiza polimernih materijala Rad nakon servisiranja elektrolitičke ćelije Elektrolitička ćelija, bez zaštitnog poklopca, stavi se u eksikator koji je napunjen sa fosforovim pentoksidom. Disk od sinteriranog stakla nalazi se u koncentriranoj sumpornoj kiselini, nakon čega se postavi na filter papir da se ukloni suvišak kiseline. Nepropusna aluminijska folija postavi se u ćeliju za ispitivanje propusnosti. 5.5.6 POSTUPAK Uzorak se izreže priloženim kalupom (šablonom) i postavi u donji dio ćelije za mjerenje propusnosti. Ukoliko se ispitivana folija savija potrebno je premazati rub folije odgovarajućom masti koja podnosi uvjete vakuuma. Folija se pričvrsti poklopcem koji se potom pričvrsti vijcima koji se učvršćuju dijagonalnim rasporedom. Dobro zatvaranje i brtvljenje gornjeg dijela ćelije uvjet je za dobro provođenje pokusa. Nakon postavljanja uzorka, i zatvaranja ćelije, uključuje se dovod struje. Pri tome lampica svijetli kada je prekidač na položaju "Vortrocknen". Protok plina se podesi na 150 mL min–1. U ovom momentu plin još uvijek ne prolazi kroz elektrolitičku ćeliju. Ukoliko se postigne vrijednost veća od 10 g m–2 d–1, i ako se održava kroz dulje vrijeme znači da je suvišak vode penetrirao u elektrolitičku ćeliju. U ovom slučaju ćelija se mora sušiti, prema već opisanom postupku. Predsušenje traje oko 1 sat i tada se prekidač nalazi na položaju "Messen". Protok plina je tada na 100 mL min–1. Mjerenje je završeno kada je pokazana vrijednost, na aparatu, konstantna kroz određeno vrijeme. Vrijeme mjerenja ovisi o svojstvima mjernog uzorka. Ukoliko je prodiranje vodene pare sporo vrijeme mjerenja bit će duže. Registriranje rezultata mjerenja, preko pisača olakšava praćenje prodiranja vodene pare. 5.5.7 PRORAČUN Tlak vodene pare u suhoj ćeliji predstavlja omjer tlaka vodene pare i protoka plina prema izrazu: p=7 WDD V /1/ gdje je: WDD = propusnost vodene pare, g m–2 d–1 V = protok plina, mL min–1 p = tlak vodene pare, bar 111 ANALIZA AMBALAŽNIH MATERIJALA ________________________________________________ Kada je rezultat 1 g m–2 d–1 i plin protječe brzinom od 100 mL min–1, relativna vlaga u suhoj ćeliji pri određenoj temperaturi očita se prema sljedećim podacima: temperatura mjerenja relativna vlaga o C % -15 3,5 0 1,2 20 0,3 40 0,1 Relativna vlaga se dobije ako se dobiveni rezultati pomnože sa tabličnim vrijednostima. 5.5.8 1. 2. 3. 4. 112 PRECIZNOST I ODSTUPANJE Točnost provedenih mjerenja iznosi 2% od očitane vrijednosti, odnosno promjene ne smiju biti veće od 0,01 g m–2 d–1. LITERATURA K.Becker i R. Heiss, Verpackungs-Rundschau, 21, Nr.10, Techn.wiss.Beilage, Seite 75-79 (1970). BS 3177:1959 British Standard Method for Determining the Permeability to Water Vapour of Flexible Sheet Materials ASTM Designation E 96-80 Standard Test Methods for Water Vapour Transmission of Materials (1980). DIN 53 122, part 2, Wasserdampfdurchlässigkeits-Prüfgerät (1982). ________________________________________________________ Analiza polimernih materijala DODATAK Tablica 1. Odnos ravnotežne vlage i koncentracije sumporne kiseline Ravnotežna Koncentracija vlaga (%) (% w/v H2SO4) 0 oC 20 oC 40 oC 60 oC 90 17,5 17,6 17,8 18,0 85 22,5 22,8 23,1 23,5 80 26,4 26,5 27,0 27,8 75 29,9 30,0 30,2 31,0 70 32,9 33,1 33,5 34,0 65 35,6 35,8 36,0 37,0 60 38,0 38,3 38,8 39,8 55 40,3 40,4 41,2 42,1 50 42,8 43,0 43,8 44,3 45 45,0 45,3 46,2 47,0 40 47,5 48,0 48,5 49,5 Tablica 2. Odnos ravnotežne vlage, koncentracije i gustoće sumporne kiseline kod 20 oC. Ravnotežna vlaga Koncentracija Gustoća (%) (mol dm–3) (g mL–1) 90 2,1 1,127 85 2,8 1,165 80 3,3 1,194 75 3,8 1,220 70 4,2 1,244 65 4,7 1,268 60 5,1 1,290 55 5,5 1,312 50 5,8 1,333 45 6,3 1,355 40 6,8 1,378 113 ANALIZA AMBALAŽNIH MATERIJALA ________________________________________________ Određivanje propusnosti fleksibilnih ambalažnih materijala na vodenu paru Datum: __________ Ime i prezime: Uvjeti mjerenja: temperatura, t / oC relativna vlaga, RH / % Tablica 1. Rezultati mjerenja Uzorak Debljina uzorka mm Protok plina V / mL min–1 Tlak vodene pare p / bar Σ Σ Primjer određivanja tlaka vodene pare: p=7 WDD = V Ocjena / komentar: 114 = [bar] Propusnost vodene pare WDD/ g m–2 d–1 ________________________________________________________ Analiza polimernih materijala 5.6. Određivanje propusnosti fleksibilnih ambalažnih materijala na plinove 5.6.1 SAŽETAK Porast tlaka, kao rezultat razlike tlakova, elektronički i u logaritamskom obliku se registrira na papiru pisača. Grafički prikaz je linearni odnos izlaznog napona instrumenta i vremena, tj. dobivena krivulja je pravac, a iz nagiba pravca se računa propusnost uvećana za korekcijski faktor instrumenta. 5.6.2 ZNAČAJ I PRIMJENA Ovim instrumentom određuje se propusnost ambalažnog materijala na plinove. Ispitivanja se mogu provoditi na fleksibilnim polimernim materijalima bilo da su jednostavni (monofolije) ili složeni (laminati). Poznavanje vrijednosti propusnosti na plinove za polimerne materijale značajno je zbog povećanja vijeka trajanja upakiranih svježih prehrambenih proizvoda. Selektivna propusnost prema pojedinim plinovima dolazi do izražaja kod pakiranja namirnica u kontroliranoj ili modificiranoj atmosferi. 5.6.3 UZORCI Ispitivanja se mogu provoditi na fleksibilnim polimernim materijalima bilo da su jednostavni (monofilmovi) ili složeni (laminati). Za ispitivanje propusnosti potrebno je izrezati uzorke promjera 110 mm. 5.6.4 PRIBOR Šablona, φ = 110 mm Skalpel 5.6.5 APARATURA Uređaj za ispitivanje (Type GDP-E; Brugger). Ispitivani uzorak polimernog materijala dijeli ćeliju na dva dijela (slika 1.). Ćelija 1 sadržava ispitivani plin pri atmosferskom tlaku. Ćelija 2, poznatog volumena (V = 0.5 mL), sadržava zrak koji se vakuum pumpom izvlači do uspostavljanja vakuuma. Nakon isključivanja pumpe, elektroničkim senzorom, mjerenje započinje porastom tlaka u mjernom volumenu kao rezultat difuzije mjernog plina kroz polimernu foliju. 115 ANALIZA AMBALAŽNIH MATERIJALA ________________________________________________ 5.6.6 POSTUPAK SP I U II I - gornja ćelija II - donja dvodijelna ćelija U - uzorak SP - staklena ploča s filtrom EMV - elektromagnetni ventil S - senzor EMV S Slika 1. Shema aparature za određivanje propusnosti ambalažnog materijala na plinove Priprema za mjerenje Otvoriti ćeliju skidanjem vijaka. Laboratorijskom masti (koja podnosi visoki vakuum i ne mijenja svojstva promjenom temperature) premaže se hrapavi prsten oko mjerne površine čime se postiže priljubljivanje polimernog materijala na mjernu površinu. Postaviti ispitivani uzorak (promjera 110 mm) na donji dio permeacijske ćelije. Pažljivo postaviti gornji dio ćelije i pričvrstiti natrag vijke. Gumena brtva u gornjem dijelu ćelije čvrsto prijanja na uzorak. Uključiti vakuum pumpu (i vakuum od oko 0,1 mbar). Pritisnuti radno dugme "B", a prekidač postaviti na položaj "Dauer". Uključiti pisač (mjerni opseg 1V) na linearni izlaz. Evakuirati zrak 1-2 minute i potenciometrom postaviti otklon na pisaču na prevladavajući tlak (u milibarima umnoženo za 0,1); npr. ukoliko se na barometru očita tlak od 995 mbar, otklon na papiru pisača se postavi na podjelak skale od 99,5 . Za vrijednost tlaka iznad 1000 mbar, otklon na papiru pisača postavi se na podiok skale od 100 (potpuni otklon). Priključiti mjerni plin (brzina protoka = 100 mL min–1) i odabrati mjernu metodu "B". Pisač zatim spojiti na jedan od logaritamskih izlaza (log 1x ili log 10x). 116 ________________________________________________________ Analiza polimernih materijala Mjerenje metodom A sa suhim plinom Ovom metodom moguće je odrediti propusnost plinova i koeficijent permeacije. Ukoliko se mjerenje provodi na monofilmovima moguće je odrediti i konstante difuzije i topljivosti plina u polimernom filmu. Nakon provedenog postupka pripreme (v.Priprema za mjerenje), odabere se radna metoda "A", a prekidač se prebaci na položaj "Dauer". Na ovaj način evakuira se permeacijska ćelija iznad i ispod uzorka, tako da se prisutni otopljeni zrak u uzorku ukloni. Vrijeme evakuacije ovisi o konstanti difuzije mjernog plina i dotičnog polimernog materijala, te se utvrđuje eksperimentalnim putem. Vrijeme evakuacije, do 60 minuta, moguće je regulirati na instrumentu. Mjerenje metodom B sa suhim plinom Ovom metodom se preporuča izvođenje mjerenja ukoliko je time-lag vrijednost, tL, (tj. vrijeme potrebno da plin difundira kroz polimer) vrlo mala. Nakon provedenog postupka pripreme (v. Priprema za mjerenje), i vremena evakuacije od 10-15 minuta, prekidač se prebaci na položaj "UHR" i odabere se radna metoda "B". U navedenom vremenu evakuira se volumen ispod uzorka a prostor iznad uzorka ispuni se mjernim plinom. Postoji mogućnost da se tijekom vremena evakuacije ne ukloni sav otopljeni zrak u uzorku. U ovom slučaju prvi dio krivulje, na papiru pisača, nije pravac, te se za određivanje nagiba uzima samo ravni dio krivulje. Mjerenje metodom C s vlažnim plinom Mjerenje metodom C može se provesti sa vlažnim plinom, a vlaženje plina se provodi u permeacijskoj ćeliji preko diska od vlaknastog filtra učvršćenog u gornjem dijelu ćelije i prethodno navlaženim u sumpornoj kiselini ili otopini zasićene soli odgovarajuće ravnotežne vlažnosti. Budući da se vlaženje mjernog plina provodi u temperiranoj permeacijskoj ćeliji, mjerenje je moguće provesti pri svim temperaturama. Podaci ravnotežne vlažnosti za sumpornu kiselinu i otopine zasićenih soli predočeni su u tablicama 1, 2 i 3 (v. DODATAK). Otopine zasićenih soli mogu se upotrijebiti samo onda ukoliko se mjerenje provodi pri temperaturi pri kojoj je otopina soli zasićena. Nakon provedenog postupka pripreme (v. Priprema za mjerenje), potrebno je ponovno otvoriti permeacijsku ćeliju da bi se smjestio navlaženi filter. Koristi se samo filter kojeg je proizvođač opreme isporučio zajedno s instrumentom. Filter, navlažen samo sa 1 mL otopine, se postavlja u plastični bazen u gornjem dijelu permeacijske ćelije, prekriven s perforiranim i učvršćenim diskom. Nakon toga postavi se gornji dio permeacijske 117 ANALIZA AMBALAŽNIH MATERIJALA ________________________________________________ ćelije i pričvrsti na uobičajeni način. Odabere se metoda "C", pritiskom na dugme, i kratko se pritisne dugme "Start". Mjerni volumen se evakuira 10 sekundi ispod uzorka, a u prostor iznad uzorka pušta se mjerni plin kroz 2 minute, a nakon toga se zatvori plin. Kratko vrijeme evakuacije potrebno je da bi se spriječilo isušivanje već kondicioniranog uzorka, dok kratko vrijeme izlaganja plinu uklanja zrak iz prostora iznad uzorka pri čemu ne dolazi do značajnijeg isušivanja navlaženog filtera (brzina protoka plina treba biti 200 mL min–1). 5.6.7 PRORAČUN Određivanje nagiba pravca Nagib pravca, Δt / Δn = N, izražava se u sekundama po podjelku skale. NAPOMENA: Ukoliko je izlaz na pisaču postavljen na "log x 10" tada je izraz Δn (očitan na grafu) potrebno podijeliti sa 10. Izračunavanje propusnosti kod metode A: q= 7,76 ⋅ 1010 V A T [(14,5 N / De ) − t L ] [mL cm–2 d–1 bar-1] /1/ gdje je: q propusnost plina pri standardnim uvjetima 1013 mbar, 273 K (mL cm–2 d–1 bar–1) V mjerni volumen gornjeg dijela mjerne ćelije (mL) A mjerna površina (cm2) = 78,5 cm2 T sobna temperatura (K) (NAPOMENA: Ne temperatura mjerenja) Δt / Δn = N = nagib pravca (s/podjelku skale) tL time - lag (s), odnosno vrijeme potrebno da plin difundira kroz polimer na početku mjerenja (v. sliku 2.) D dekade ispisane pisačem od 0 do punog otklona. (V = 0,5). Uvrštenjem poznatih veličina za A i De u /1/ slijedi izraz: q= 118 9,98 ⋅ 10 8 ⋅ V T (29 N − t L ) [mL m–2 d–1 bar-1] /2/ ________________________________________________________ Analiza polimernih materijala Ukoliko su mjerenja provedena na monofilmu, moguće je izračunati konstantu permeacije (P), difuzije (D) i topljivosti (S) plina kroz polimerni materijal P = 1,16 x10−9 q l D = S= l2 6tL [mL cm–1 s–1 bar–1] [cm2 s–1] 6,94 ⋅ 10 −9 q t L [mL cm-3 bar-1] l /3/ /4/ /5/ gdje je : l = debljina polimera (cm) Izračunavanje propusnosti kod metode B: Propusnost se računa prema izrazu /1/ i /2/ zanemarujući time-lag (tL) vrijednost. q = 3 ,41 x 10 7 V N T [mL m–2 d–1 bar–1] /6/ Izračunavanje propusnosti kod metode C: Izračunavanje propusnosti plina provodi se kao i kod metode B i preko izraza /6/. Vrijeme mjerenja Vrijeme mjerenja ovisi o propusnosti uzorka. Preko izraza /6/ moguće je izračunati odnos između vremena mjerenja Δt, promjenu otklona na pisaču Δn i propusnosti plina. Δt = 3,41x107 VΔn Tq [s] /7/ 119 ANALIZA AMBALAŽNIH MATERIJALA ________________________________________________ Ukoliko se umjesto sekunde (kao u izrazu /7/) uvrste sati, za uvjete mjerenja: temperatura = 293 K (20 oC); mjerni volumen = 0,5 mL; izraz /7/ poprima sljedeći oblik: Δt = 0.16 Δn Tq [h] /8/ Na slici 3 prikazan je odnos između vremena mjerenja i propusnosti plina za Δn =10, 50 i 100 podjelaka skale za logaritamski izlaz na pisaču, "log x 1". Iz navedenog grafičkog prikaza može se uočiti da kod mjernog ambalažnog materijala vrlo niske propusnosti, dovoljne će biti vrlo male vrijednosti za n pri čemu se ipak postiže dovoljno kratko vrijeme mjerenja. Mjerenje se također može i ubrzati ukoliko se izlaz na pisaču postavi na "log x 10" čime se povećava nagib pravca za 10 puta. tL Slika 2. Ekstrapolacija vremena prilagođavanja (tL) 120 ________________________________________________________ Analiza polimernih materijala 1000 Δn =100 100 10 Δ n =10 1 0.1 1 10 100 1000 10000 Slika 3. Odnos između vremena mjerenja i propusnosti plina za različite vrijednosti Δn 1. 2. LITERATURA: Gas Permeability Tester Type GDP-E Manual. K.Becker: Methode zur automatischen Bestimmung der Gasdurchlässigkeit von Kunststoffolien und beschichteten Papieren. Verpackungs-Rundschau, Techn.-Wissensch.Beilage, Nr.4 (1982) p. 21/25. DODATAK Tablica 1. Odnos ravnotežne vlage i koncentracije sumporne kiseline Ravnotežna Koncentracija vlaga (%) (% w/v H2SO4) 0 oC 20 oC 40 oC 60 oC 90 17,5 17,6 17,8 18,0 85 22,5 22,8 23,1 23,5 80 26,4 26,5 27,0 27,8 75 29,9 30,0 30,2 31,0 70 32,9 33,1 33,5 34,0 65 35,6 35,8 36,0 37,0 60 38,0 38,3 38,8 39,8 55 40,3 40,4 41,2 42,1 50 42,8 43,0 43,8 44,3 45 45,0 45,3 46,2 47,0 40 47,5 48,0 48,5 49,5 121 ANALIZA AMBALAŽNIH MATERIJALA ________________________________________________ Tablica 2. Odnos ravnotežne vlage, koncentracije i gustoće sumporne kiseline kod 20 oC Ravnotežna Koncentracija Gustoća vlaga (%) (mol dm–3) (g mL–1) 90 2,1 1,127 85 2,8 1,165 80 3,3 1,194 75 3,8 1,220 70 4,2 1,244 65 4,7 1,268 60 5,1 1,290 55 5,5 1,312 50 5,8 1,333 45 6,3 1,355 40 6,8 1,378 Tablica 3. Vrijednosti ravnotežne vlage postignute primjenom zasićenih otopina soli Soli Ravnotežna vlaga (%) 20 oC 25 oC 30 oC 35 oC 40 oC 97,5 97,2 97,0 96,7 96,0 K2SO4 90,0 88,3 86,5 85,5 84,8 ZnSO4 x 7 H2O 86,0 85,2 84,2 83,6 82,8 KCl 76,0 75,8 75,6 75,1 74,8 NaCl 75,0 74,0 72,8 71,8 70,3 NaNO3 66,0 64,7 63,5 62,0 61,3 NaNO2 52,0 52,7 53,2 53,8 54,0 Na2Cr2O7 x 2H2O 58,0 56,7 55,6 54,0 52,8 NaBr x 2H2O 33,8 33,3 32,9 32,2 32,0 MgCl2 x 6H2O 122 ________________________________________________________ Analiza polimernih materijala Određivanje propusnosti fleksibilnih ambalažnih materijala na plinove (list 1 od 3) Datum: ___________ Ime i prezime: Uvjeti mjerenja: Temperatura mjerenja, t / oC Sobna temperatura, T / K Brzina protoka plina, mL min–1 log 1x Izlaz pisača log 10x Tablica 1. Rezultati mjerenja Uzorak: Debljina uzorka ( l / cm): Parametri Metoda: A Br. mjerenja Σ Nagib pravca, N / s podjelak skale–1 Time-lag vrijednost, t L / s Propusnost, q / cm3 m–2 d–1 bar–1 Koeficijent permeabilnosti, P / mL cm–1 s–1 bar–1 Koeficijent difuzije, D / cm2 s–1 Koeficijent topljivosti, S / mL cm–3 bar–1 123 ANALIZA AMBALAŽNIH MATERIJALA ________________________________________________ Određivanje propusnosti fleksibilnih ambalažnih materijala na plinove (list 2 od 3) Datum: ___________ Ime i prezime: o Uvjeti mjerenja: Temperatura mjerenja, t / C Sobna temperatura, T / K Brzina protoka plina, mL min–1 Izlaz pisača Metoda : A (za monofilmove) N= Δt = Δn log 1x log 10x Primjeri izračunavanja pojedinih parametara = 9,98 ⋅ 108V q= = T ( 29 N − t L ) = P = 1,16 ⋅ 10 −9 q ⋅ l = = l2 D= = 6t L S= 6,94 ⋅ 10 −9 q ⋅ t L = l Ocjena /komentar: 124 = = ________________________________________________________ Analiza polimernih materijala Određivanje propusnosti fleksibilnih ambalažnih materijala na plinove (list 3 od 3) Datum: ___________ Ime i prezime: o Uvjeti mjerenja: Temperatura mjerenja, t / C Sobna temperatura, T / K Relativna vlaga, RH / % Brzina protoka plina, mL min–1 Izlaz pisača log 1x log 10x Tablica 1. Rezultati mjerenja Metoda: B i C Uzorak: Debljina uzorka (l / mm): Parametri Br. mjerenja Σ Nagib pravca (N / s podjelak skale–1) Propusnost (q / cm3 m-2 d–1 bar–1) Metode: B i C (za laminate) q= 3,41 ⋅ 10 7 V = NT Primjer izračunavanja propusnosti : = Ocjena / komentar: 125 ANALIZA AMBALAŽNIH MATERIJALA ________________________________________________ 5.7. Određivanje otpornosti papira i fleksibilnih ambalažnih materijala na propusnost na masnoće 5.7.1 SAŽETAK Metodom se određuje proboj odabrane obojene masne komponente kroz ispitivani materijal položen na bijelu podlogu. 5.7.2 ZNAČAJ I PRIMJENA Papir i fleksibilni polimerni materijali, otporni na propusnost na masnoće, najčešće se upotrebljavaju za pakiranje proizvoda s povećanim udjelom masti i ulja, da bi se spriječila migracija masnoća iz upakiranog sadržaja kroz ambalažni materijal. Na ovaj način se sprečava promjena kvalitete upakiranog proizvoda i ujedno izbjegavaju neželjene vizualne pojave masnih mrlja na ambalažnom materijalu. Najčešće primjenjivane metode uključuju: a) proboj odabrane obojene masne komponente kroz ispitivani materijal (npr. rodaminom obojena mast iz palminih koštica); b) uspoređivanje otpornosti na masnoće sa propusnošću polimera na zrak (v. Određivanje propusnosti fleksibilnih ambalažnih materijala na plinove). 5.7.3 UZORCI Uzorci ambalažnog materijala (papir, karton ili polimerni materijal) dimenzija 150 x 200 mm. 5.7.4 PRIBOR Šablona, 150 x 200 mm Skalpel 5.7.5 KEMIKALIJE Etandiol-monoetil-eter, ("Cellosolve"), C2H5OCH2CH2OH Rodamin B, C28H31ClN2O3 5.7.6 OTOPINE Mast palminih koštica Otopina rodamina (0,5 %) u etandiol-monoetil-eteru. 5.7.7 POSTUPAK Izrezati uzorke dimenzija 150 x 200 mm. Uzorak pričvrstiti samoljepljivom trakom na bijeli papir (npr. filter papir) na ravnoj podlozi. Uzorak premazati obojenom masti palminih 126 ________________________________________________________ Analiza polimernih materijala koštica višestrukim nanosom i ostaviti stajati pet minuta. Uzorak ukloniti sa papirne podloge i analizirati promjene na papirnoj podlozi. 5.7.8 1. PRIKAZ REZULTATA Izvještaj mora sadržavati sljedeće podatke: Pojedinačne i srednje vrijednosti prebrojavanja točkastih oštećenja na 300 cm2 (150 x 200 mm). Opis neobičnih oštećenja (poput kidanja materijala). Debljinu, gramaturu i strukturu uzorka (ukoliko su poznati). LITERATURA DIN 53 116 Bestimmung der Fettdurchlässigkeit Prüfung von Papier (1977). 127 ANALIZA AMBALAŽNIH MATERIJALA ________________________________________________ Određivanje otpornosti papira i fleksibilnih ambalažnih materijala na propusnost na masnoće Datum: _________ Ime i prezime: Tablica 1. Rezultati ispitivanja Debljina Br. Uzorak uzorka uzoraka l / mm Σ Σ Ocjena / komentar: 128 Gramatura Gg / g m–2 Oštećenja na 300 cm2 uzorka ________________________________________________________ Analiza polimernih materijala 5.8. Određivanje stupnja bubrenja polimernih materijala 5.8.1 SAŽETAK Kako osnovu strukture polimernih materijala čine makromolekule od velikog je značaja ispitivanje ponašanja makromolekula u odgovarajućim otapalima. Proces koji prethodi otapanju makromolekula je bubrenje koje može biti ograničeno, pri čemu nastaje gel tj. čvrsta makromolekulska struktura unutar koje su jednoliko raspodijeljene molekule otapala. Stupanj bubrenja može se odrediti gravimetrijski i volumetrijski. Volumetrijsko određivanje sastoji se u mjerenju vremenske promjene volumena otapala koje je u dodiru sa čvrstim polimerom. 5.8.2 ZNAČAJ I PRIMJENA Procesom neograničenog bubrenja čvrsti polimer postupno prelazi u polimernu otopinu. Budući da molekule otapala postupno prodiru u strukturu čvrstog polimera, bubrenje treba promatrati kao vremenski proces, tj. treba pratiti kinetiku bubrenja pri stalnoj temperaturi (temperatura znatno utječe na proces bubrenja). Određivanjem stupnja bubrenja polimernih materijala namijenjenih pakiranju prehrambenih proizvoda mogu se predvidjeti posljedice koje su rezultat interakcije polimera u dodiru s prehrambenim proizvodom, čime ne samo da dolazi do promjene kvalitete ambalaže već i promjene kvalitete i organoleptičkih svojstava upakiranog sadržaja, jer je proces migracije olakšan u slučaju nabubrenog polimera. 5.8.3 UZORCI Poli(vinil-klorid), (granule, pločice) 5.8.4 KEMIKALIJE Tetrahidrofuran, C6H80 Aceton, CH3COCH3 Etanol, C2H5OH 129 ANALIZA AMBALAŽNIH MATERIJALA ________________________________________________ 5.8.5 APARATURA 4 3 1 2 Slika 1. Uređaj za volumetrijsko određivanje stupnja bubrenja 1- spremnik za suhu tvar; 2 - spremnik za otapalo; 3 - graduirana mjerna cijev; 4 - stakleni šiljci (ili sinter ploča) koji sprečavaju upadanje polimera u cijev (3) 5.8.6 • • • 5.8.7 POSTUPAK Pokus se izvodi u uređaju prikazanom na slici 1. Uređaj se napuni otapalom, okomito se učvrsti na stalak i očita se razina otapala u graduiranoj cijevi (3). Uređaj se postavi u vodoravni položaj, a u spremnik za suhu tvar (1) stavi se odvagnuta količina suhog polimera. Zatim se uređaj ukosi tako da otapalo potpuno prekrije suhi uzorak. Nakon određenih vremenskih intervala očitava se smanjenje volumena otapala ponovljenim stavljanjem uređaja u okomiti položaj. NAPOMENA: Stupanj bubrenja može se određivati samo za polimer koji ograničeno bubri, jer u protivnom dolazi do otapanja i smanjuje se prvobitna masa polimernog uzorka. Uzorak za ispitivanje treba biti komadni (granula), da ne bi došlo do upadanja komadića uzoraka u graduiranu cijev za mjerenje volumena. Treba pričekati izvjesno vrijeme pri očitavanju svakog volumena da bi se otapalo iz spremnika moglo potpuno iscijediti. PRORAČUN Iz dobivenih podataka računa se stupanj bubrenja (αt / cm3 g–1) kao količina otapala upijenog na 1 g suhe tvari za svako vrijeme t prema izrazu: αt = 130 Vo − Vt m /1/ ________________________________________________________ Analiza polimernih materijala gdje je: Vo = početni volumen otapala, cm3 Vt = volumen otapala u vremenu t, cm3 m = masa suhog polimernog uzorka, g Stupanj bubrenja mijenja se s vremenom prema izrazu: dα = A( α ∞ − α t ) dt /2/ gdje je: α - stupanj bubrenja - predstavlja količinu otapala koju upije čvrsti polimer jedinične mase, cm3 g–1 A - konstanta ovisna o prirodi polimera, s–1 t - vrijeme, s αt - stupanj bubrenja u vremenu t, cm3 g–1 α∞ - maksimalni (ravnotežni) stupanj bubrenja, cm3 g–1 Izmjereni podaci (α i t) unose se u dijagrame (slike 2. i 3.). Grafičkim prikazom podataka mjerenja u skladu s izrazom /2/ moguće je odrediti parametre A i α ∞ promatranog sustava (slika 3). Konstanta A predstavlja konstantu brzine bubrenja i odredi se iz nagiba pravca, dok odsječak na ordinati predstavlja vrijednost A ⋅ α ∞, odakle se računa α ∞.. 5.8.8 PRIKAZ REZULTATA Podaci mjerenja obrade se računski (izraz /1/ i /2/). Kinetika bubrenja, promjena stupnja bubrenja s vremenom (dα/dt), pri konstantnoj temperaturi, prikažu se grafički (slike 2. i 3.). Iz toka krivulja na slici 2. može se zaključiti da li je riječ o neograničenom bubrenju (otapanju) ili ograničenom, pri čemu polimer može bubriti brzo ili sporo. Iz grafičkog prikaza na slici 3. mogu se odrediti veličine A i α∞ . Graf se konstruira tako da se u svakoj mjernoj točki, na slici 2., povuče tangenta na krivulju i izračuna njen nagib (dα/dt). Prema tome, slika 3. prikazuje ovisnost izračunatih nagiba tangenti (dα/dt) o pripadajućem stupnju bubrenja (α). 131 ANALIZA AMBALAŽNIH MATERIJALA ________________________________________________ α 3 2 1 t Slika 2.Bubrenje polimera: 1) brzo bubrenje; 2) sporo bubrenje; 3) neograničeno bubrenje (otapanje). dα dt A = tg θ A a∞ θ α Slika 3. Grafičko određivanje konstanti A i α∞. 1. 2. 132 LITERATURA: M.Andreis: Polimeri, 2, 221 (1981). B.Pintarić, Polimeri, 6 (7/8) 208 (1985). ________________________________________________________ Analiza polimernih materijala Određivanje stupnja bubrenja polimernih materijala (list 1 od 3) Datum: __________ Ime i prezime: Tablica 1. Rezultati ispitivanja Uzorak: Masa suhog uzorka, m / g: Br. Uzorka Vrijeme očitanja t/s Početni volumen otapala Vo / cm3 Volumen Stupanj otapala u bubrenja vremenu t, α t / cm3 g–1 Vt / cm3 Δα Δt Σ Σ Primjer izračunavanja stupnja bubrenja: V −V αt = 0 1 = = m Promjena stupnja bubrenja s vremenom: Δα = A(α ∞ − α t ) = Δt = Ocjena / komentar: 133 ANALIZA AMBALAŽNIH MATERIJALA ________________________________________________ Određivanje stupnja bubrenja polimernih materijala (list 2 od 3) Datum: __________ Ime i prezime: 3 α / cm g −1 Grafički prikazi : Slika 1. Stupanj bubrenja polimera tijekom vremena t/s Ocjena / komentar: 134 ________________________________________________________ Analiza polimernih materijala Određivanje stupnja bubrenja polimernih materijala (list 3 od 3) Datum: __________ Ime i prezime: Slika 2. Grafičko određivanje konstanti A i α∞. A = tg kuta = α∞ = δα/δt A x α∞ = odsječak na ordinati = 3 −1 α / cm g Ocjena / komentar: 135 ANALIZA AMBALAŽNIH MATERIJALA ________________________________________________ 5.9. Određivanje globalne migracije iz ambalažnog materijala 5.9.1 SAŽETAK Da bi se odredila količina tvari koja migrira iz ambalažnog materijala u hranu vrlo često se umjesto stvarnog prehrambenog prizvoda upotrebljavaju simulanti hrane kao što su destilirana voda, otopina octene kiseline i otopina etanola. Ukupna količina migranta odredi se kao ukupni suhi ostatak nakon isparavanja test otopine (simulanta hrane) u kojem je bio izložen ispitivani uzorak ambalažnog materijala pri unaprijed određenim uvjetima (vrijeme i temperatura) izlaganja. 5.9.2 • UZORCI Za određivanje migracije kod polimernih prevlaka na metalnoj podlozi Preporuka je da se ispitivanja provode na lakiranim uzorcima ravne površine (100 cm2). Ispitivanja se mogu provesti na uzorcima koji su lakirani samo s jedne strane ili s obje strane, (paziti na proračun izložene površine uzorka) pri čemu lakirana površina mora biti prekrivena otopinom. Ukoliko se ispitivanja provode na uzorcima manjih dimenzija potrebno je preračunati volumen otopine u odnosu na površinu ispitivanog uzorka (za 1 cm2 izložene lakirane površine uzorka potrebno je dodati 2 mL otopine). • Za određivanje migracije kod fleksibilnih polimernih materijala U ovom slučaju u dodiru s otopinom dovodi se onaj polimerni materijal (kod ispitivanja laminata) koji je u izravnom dodiru s hranom, u stvarnoj upotrebi. Postupak pripreme uzorka identičan je kao i kod određivanja migracije kod polimernih prevlaka na metalnoj podlozi. 5.9.3 PRIBOR Posude izrađene od stakla sa odgovarajućim poklopcem, 6 komada Pinceta s plastičnim vrhom Pipeta Analitička vaga, točnosti ± 0,0001 g 5.9.4 KEMIKALIJE Destilirana voda Octena kiselina, CH3COOH Etanol, C2H5OH 136 ________________________________________________________ Analiza polimernih materijala 5.9.5 OTOPINE Destilirana voda Octena kiselina - 3 % (w/v) Etanola - 15 % (v/v) 5.9.6 • POSTUPAK Za određivanje migracije kod polimernih prevlaka na metalnoj podlozi Pripreme se uzorci lakiranog metala, površine od 100 cm2, i pažljivo prenesu u posude za ispitivanje (pincetom da se uzorci ne bi zamastili dodirom prstiju) te zatvore staklenim čepom. U svaku posudu (6 posuda, od kojih 3 sadržavaju ispitivani ambalažni materijal izložen djelovanju otopine ( v. DODATAK, tablica 1.), a ostale 3 sadržavaju samo otopine koje služe kao slijepa proba) prenese se po jedan uzorak (od istog ambalažnog materijala). Svaki uzorak prelije se otopinom unaprijed određenog i istog volumena. Pripremljeni uzorci termostatiraju se pri unaprijed odabranim uvjetima, vremena i temperature, (v. DODATAK, tablica 2.). Po isteku odabranog vremena izlaganja ukloni se ispitivani uzorak, otopina se prelije u čašu, prethodno izvaganu na točnost od 0,0001 g, ispari se (na grijaćem tijelu niže temperature ili u vodenoj kupelji) i konačno isuši na 105 oC do konstantne mase, što se utvrđuje ponovnim vaganjem čaše. • Za određivanje migracije kod fleksibilnih polimernih materijala Metoda ispitivanja je identična kao i kod određivanja migracije kod polimernih prevlaka na metalnoj podlozi pri čemu se odabiru uvjeti pokusa (vrijeme i temperatura) u skladu s podacima u tablici 3. (v. DODATAK). 5.9.7 • PRORAČUN Ukupna migracija (M1/ mg dm–2) računa se prema izrazu: M1 = M i − M sp [mg dm–2] A /1/ gdje je: Mi = masa ostatka nakon isparavanja simulanta, mg Msp = masa ostatka nakon isparavanja slijepe probe, mg A = površina uzorka izložena djelovanju simulanta, dm2 137 ANALIZA AMBALAŽNIH MATERIJALA ________________________________________________ • • Ukoliko se u izraz uvrste vrijednosti mase prehrambenog proizvoda i površina ambalažnog materijala - odnos dodirnih površina hrana/ambalaža u stvarnoj upotrebi, moguće je izračunati globalnu migraciju u stvarnim uvjetima interakcije proizvoda i ambalaže (M2 / mg kg–1). M2 = m ⋅a 2 1000 = a1 ⋅ m f [mg kg–1] /2/ gdje je: m = masa tvari oslobođena iz ispitivanog uzorka, određena pokusom migracije, mg mf = masa prehrambenog proizvoda u dodiru s ambalažnim materija lom u stvarnoj upotrebi, g a2 = površina ambalažnog materijala u stvarnoj upotrebi, dm2 a1 = površina ambalažnog materijala u u dodiru sa simulantom, dm2 1. 2. 138 LITERATURA: Compilation of Community Research on Materials and Articles Intended to come into Contact with Foodstuffs, Vol. No.4 (1993). Relating to Plastics Materials and Articles Intended to come into Contact with Foodstuffs, EEC 90/128 (1990). ________________________________________________________ Analiza polimernih materijala DODATAK Tablica 1. Izbor otopine (simulanta hrane: A, B i C) ovisno o vrsti namirnice koja se pakira za namirnice čija je pH vrijednost A Destilirana voda > 4,5 za namirnice čija je pH vrijednost B 3 % Octena kiselina < 4,5 za namirnice koje sadržavaju C 15 % Etanol alkohol Rafinirano maslinovo ulje, suncokretovo ulje za ulja i masti i za namirnice s više od D ili smjesa sintetičkih 5 % masti triglicerida Tablica 2. Odabir vremena (t) i temperature (T) za određivanje migracije Octena Organska Destilirana Etanol kiselina Br. prevlaka voda 15 % (v/v) 3 % (w/v) ili polimer t/h T / oC t / h T /oC t / h T /oC Epoksireflux 1 2h 130 2h 121 2h fenol * 2 Organosol 2h 121 2h 121 2 h reflux 2h 130 3 Poliester 2h 121 2 h reflux 2h 121 4 Vinil 30 ' 100 1h 100 2 h reflux Poliester 2h 121 2 h reflux 5 2h 130 (prašak) 30 d 40 10 d 40 6 Akril 24 h 50 24 h 40 24 h reflux Prevlaka na 7 osnovi 2h 65 1h 70 1h 70 vode * NAPOMENA: Ukoliko je potrebno uzorak se može izrezati na manju površinu pri čemu treba paziti da je za 1 cm2 uzorka potrebno najmanje 2 mL otopine. 139 ANALIZA AMBALAŽNIH MATERIJALA ________________________________________________ Tablica 3. Odabir vremena (t) i temperature (T) u skladu s uvjetima u stvarnoj upotrebi UVJETI U STVARNOJ UVJETI ISPITIVANJA UPOTREBI 1. Vrijeme dodira t > 24 h 10 dana pri 5 oC o T≤5 C 10 dana pri 40 oC o o a 5 C < T ≤ 40 C 2. Vrijeme dodira 2 h < t ≤ 24 h T ≤ 5 oC 24 h pri 5 oC 5 oC < T ≤ 40 oC 24 h pri 40 oC o T > 40 C u skladu s državnim zakonom 3. Vrijeme dodira t<2h o T≤5 C 2 h pri 5 oC 5 oC < T ≤ 40 oC 2 h pri 40 oC o o 40 C < T ≤ 70 C 2 h pri 70 oC o o 70 C < T ≤ 100 C 1 h pri 100 oC o o 100 C < T ≤ 121 C 30 min pri 121 oC o T > 121 C u skladu s državnim zakonom a uvjeti ispitivanja od 10 dana pri 20 oC primjenjuju se za plastične materijale u kojima se čuva hrana pri temperaturi nižoj od 20 oC. 140 ________________________________________________________ Analiza polimernih materijala Određivanje globalne migracije iz ambalažnog materijala (list 1 od 2) Datum: __________ Ime i prezime: Uvjeti ispitivanja: Test otopina: Temperatura, t / oC Vrijeme izlaganja, t / sati Tablica 1. Rezultati ispitivanja Br. uzoraka Uzorak Masa ostatka simulanta Masa ostatka - slijepa proba Mi / mg Msp / mg Površina uzorka A /dm2 Ukupna migracija M1/mg dm– 2 Σ Σ Primjer izračunavanja ukupne migracije: M1 = M i − M sp A = = [mg dm–2] Ocjena / komentar: 141 ANALIZA AMBALAŽNIH MATERIJALA ________________________________________________ Određivanje globalne migracije iz ambalažnog materijala (list 2 od 2) Datum: __________ Ime i prezime: Uvjeti ispitivanja: Test otopina: Temperatura, t / oC Vrijeme izlaganja, t / sati Tablica 1. Rezultati ispitivanja Masa Masa oslobohrane u đene dodiru Uzorak tvari s m / mg ambalažom mf / mg Stvarna površina ambalaže a2 /dm2 Površina ambalaže u dodiru s test otopinom a1 / dm2 Σ Σ Primjer izračunavanja ukupne migracije: M2 = m ⋅ a2 1000 = a1 ⋅ mf Ocjena / komentar: 142 = [mg kg–1] Ukupna migracija M2 / mg kg– 1 ________________________________________________________ Analiza polimernih materijala 5.10. Određivanje acetaldehida u ambalaži od poli(etilen-tereftalata) 5.10.1 SAŽETAK Metodom plinske kromatografije određuje se količina acetaldehida u bocama od poli(etilen-tereftalata), PET. Određena koncentracija acetaldehida u uzorku uspoređuje se sa podacima za standardni uzorak. 5.10.2 UZORCI PET boce 5.10.3 PRIBOR Pipeta od 10 i 5 mL Propipeta Čaša od 100 mL Odmjerna tikvica od 100 mL Injekcijska igla Bočice à 100 mL Bočice s gumenom brtvom i aluminijskim poklopcem Mlin za usitnjavanje stijenki boca Analitička vaga, točnosti na ± 0,0001 g Kliješta za zatvaranje bočica 5.10.4 KEMIKALIJE Acetaldehid, p.a., CH3CHO Redestilirana voda 5.10.5 APARATURA Plinski kromatograf, uz zadane kromatografske uvjete (kolona, temperatura, injektirana temperatura detektora, temperatura peći, vrijeme analize i injektiranja, radni plin). Uređaj za uzorkovanje plinske faze (vrijeme injektiranja, temperatura kupelji, temperatura ventila i injektora, vrijeme tlačenja uzorka). Uređaj za obradbu podataka (računalo) i odgovarajući program. 5.10.6 POSTUPAK PET boca se usitni (samelje) u dobro očišćenom mlinu (od ostataka prethodnog uzorka). Uzorak mase od 1,0 g prenese se u bočicu od 100 mL i dobro se zatvori aluminijskim čepom s gumenom brtvom, (zatvaračicom ili kliještima). Čep mora dobro brtviti. Nakon toga se bočica stavi u termostat na 100 oC kroz jedan sat. Nakon termostatiranja 143 ANALIZA AMBALAŽNIH MATERIJALA ________________________________________________ bočice s uzorcima se prenesu u bubanj. Bubanj mora biti zagrijan na 92 o C. U bubnju ostaje uzorak 1 sat (raspline se) i nakon toga sljedi automatizirano uzimanje plinske faze uzorka, koja sadržava acetaldehid, i plinsko-kromatografska analiza. Svi uzorci moraju biti analizirani pod istim uvjetima. Prema opisanom postupku pripremaju se i standardni uzorci. Priprema standarda U bočicu za pripravu standarda otpipetira se 21 mL redestilirane vode. Bočica mora biti napunjena do samog vrha, dobro se začepi i odvaže na analitičkoj vagi. Acetaldehid i injekcijska igla (nepropusna za zrak) od 100 μL se ohlade na 0 oC da se spriječi isparivanje acetaldehida (vrelište mu je na 20,8 oC) te se 100 μL acetaldehida prenese u bočicu s vodom. Bočica se izvaže, da bi se odredila točna koncentracija acetaldehida u vodi. Ona iznosi oko 3,4 mg L–1. Ova se otopina može čuvati u hladnjaku na temperaturi od 0 - 4 oC nekoliko mjeseci. Kako bi se dobio uzorak poznate koncentracije acetaldehida potreban kao referentni uzorak za izračunavanje sadržaja acetaldehida u uzorcima sa nepoznatom koncentracijom acetaldehida potrebno je imati uzorak koji ne sadržava acetaldehid. On se dobiva kada se samljeveni uzorak drži na temperaturi 150 oC kroz 24 sata, što je dovoljno vrijeme da sav acetaldehid ispari. U 1,0 g takovog uzorka dodaje se 1 μL standardne otopine acetaldehida u vodi kako bi se dobio standard koncentracije od 3,4 ppm (mg kg–1). Standardi drugih potrebnih koncentracija pripremaju se dodavanjem različitog volumena standardne otopine acetaldehida uzorku bez acetaldehida. 5.10.7 144 PRIKAZ REZULTATA Za izračunavanje i ispisivanje rezultata pripremi se program na računalu. Računalo ispisuje brojčanu vrijednost koja predstavlja površinu ispod dobivene krivulje - što je proporcionalno količini acetaldehida u uzorku (mg kg–1). Uzima se srednja vrijednost površine ispod krivulje standardne otopine acetaldehida koncentracije, npr. 36 ppm koja iznosi 396. Površina vrha (A) ispitivanog uzorka PET boce tada je količina acetaldehida u uzorku PET boce (x) izražena u ppm. Npr. A ⋅ 36 ppm = 396 ⋅ x ppm x = 0,091 ⋅ A ________________________________________________________ Analiza polimernih materijala LITERATURA: 1. 2. 3. 4. I.Filipović, P.Sabioncello, Laboratorijski priručnik I dio, Knjiga druga, Tehnička knjiga, Zagreb (1978) str., 557-601. J.Drozd, J.Chromatog., 113 (1975) 303-357. Đ. Deur-Šiftar: Osnovi plinske kromatografije, Tehnološki fakultet, Zagreb (1968). C.F.Poole, S.K. Pole: Chromatography today, Elsevier Science Publishers, B.V., Amsterdam (1991). 145 ANALIZA AMBALAŽNIH MATERIJALA ________________________________________________ Određivanje acetaldehida u ambalaži od poli(etilen-tereftalata) Datum: ___________ Ime i prezime: Tablica 1. Rezultati ispitivanja Uzorak Poli(etilen-tereftalat), PET (1) Σ PET (2) Σ Ocjena / komentar: 146 Br. uzoraka Površina vrha (A) (A) ≅ konc. acetaldehida cA / mg kg–1 Količina acetaldehida x / ppm ________________________________________________________ Analiza polimernih materijala 5.11. Migracija plastifikatora u modelnim otopinama pri mikrovalnom zagrijavanju 5.11.1 SAŽETAK Uzorci folija koje se rabe za pokrivanje hrane pri zagrijavanju u mikrovalnim pećima izlažu se kratkotrajnom zagrijavanju mikrovalovima različite snage (700 i 400 W) u vremenskom periodu od 2 - 20 minuta pri temperaturama 150 oC i 250 oC. 5.11.2 UZORCI Uzorci poli(vinil-klorida), PVC, sa plastifikatorom. Najčešći plastifikatori su: dioktil adipat (DOA), dioktil ftalat (DOP), dioktil sebacat (DOS) i drugi. Najčešći alkohol je 2-etil-heksanol. a) PVC folija sa plastifikatorom, dimenzija 10 x 10 cm b) Saran folija sa platifikatorom, dimenzija 10 x 10 cm c) Uzorci istih folija bez plastifikatora 5.11.3 PRIBOR Čaša od 250 mL Petrijeve zdjelice Tikvice s okruglim dnom à 250 mL Povratno vodeno hladilo Aparatura za destilaciju vodenom parom Rotacijski vakuum otparivač Lijevak za odjeljvanje od 500 mL Termometar 5.11.4 KEMIKALIJE Plastifikator esterskog tipa; dioktil adipat (DOA); acetil-tributil citrat (ATBC) Klorovodična kiselina, konc., HCl Kalijev hidroksid, KOH Natrijev sulfat, bezvodni, Na2SO4 Ugljikov disulfid, CS2 2-etil-1 heksanol, p.a 1-butanol, p.a. 5.11.5 OTOPINE Otopina klorovodične kiseline, 1:1 (v/v) Otopina kalijeva hidroksida, c = 2 mol dm–3 147 ANALIZA AMBALAŽNIH MATERIJALA ________________________________________________ 5.11.6 POSTUPAK Kružni uzorci PVC i Sarana promjera 12 cm, debljine 15 μm i 12 μm koji sadrže 28,3 % dioktil adipata (DOA) i 4.9 % acetil-tributil citrata (ATBC) stave se na petrijeve posudice tako da su jednom stranom u dodiru sa 100 mL maslinova ulja ili destilirane vode pri mikrovalnom zagrijavanju u vremenu od 2, 4, 6, 8, 10 i 20 minuta. Ukupna površina folije koja je u dodiru sa uljem je 0.95 dm2. U pokusu sa destiliranom vodom uranjaju se uzorci PVC folija i sarana dimenzija (8,5 x 11,0 cm) u 200 mL destilirane vode u staklenoj čaši i zagrijavaju se (2, 4, 6, 8, 10 i 20 minuta) na srednjoj snazi, mikrovalne peći. Ukupna površina folije, koja je u neposrednom dodiru sa vodom je 1,89 dm2. Kontrolni uzorci istoga materijala su bez plastifikatora i podvrgnuti su istovjetnom procesu ispitivanja. Određivanje DOA plastifikatora PVC folije u maslinovom ulju Uzorak od 5 mL kontaminiranog maslinovog ulja nakon zagrijavanja u mikrovalnoj pećnici se saponificira s 45 mL KOH u metanolu uz refluks 3 sata. Metanol se upari u rotacijskom vakuum uparivaču, ostatak se zakiseli s razrjeđenom klorovodičnom kiselinom (1:1) i destilira vodenom parom tako dugo dok se ne sakupi 200 mL destilata. Destilat se ekstrahira 4 puta sa 50 mL dietil etera u ljevku za odjeljivanje. Združeni eterski ekstrakt se ostavi stajati preko noći, povrh 30 g bezvodnog natrijeva sulfata. Nakon uklanjanja natrijeva sulfata filtriranjem, eterski ostatak se upari do suha i suhi ostatak se ponovo otopi u ugljikovom disulfidu. Ta otopina se rabi za određivanje 2-etil-1-heksanola plinskom kromatografijom (GC), primjenom odgovarajuće standardne baždarne krivulje. Faktor obnovljivosti (recovery factor) se dobije dodatkom poznate količine dioktil adipata uzorku maslinova ulja da bi se odredio sadržaj plastifikatora u ispitivanom uzorku, koristeći opisani postupak. Određivanje DOA plastifikatora u destiliranoj vodi Za ovo određivanje se primjenjuje isti postupak, samo što se ne koristi destilacija vodenom parom. Određivanje ATBC plastifikatora u maslinovom ulju Nakon zagrijavanja prekrivenog maslinovog ulja folijom u petrijevoj zdjelici saponificira se 5 mL ulja pod refluksom sa 6 g KOH u vremenu od 6 minuta. ATBC je razložen na limunsku kiselinu i butanol. Nakon saponifikacije slijedi isti postupak opisan kao kod određivanja 148 ________________________________________________________ Analiza polimernih materijala DOA. Faktor obnovljivosti kod ovog postupka se dobiva tako da se u maslinovo ulje dodaju poznate količine ATBC i odrede količine plastifikatora. Određivanje ATBC plastifikatora u destiliranoj vodi Postupak je isti kao što je navedeno kod određivanja DOA, bez korištenja destilacije vodenom parom. Uvjeti određivanja plinskom kromatografijom obuhvaćaju primjenu propisanih kolona i određenih temperatura, kolona injektora i detektora ovisno o tipu primjenjenog plinskog kromatografa. 5.11.7 PRIKAZ REZULTATA Na slici 1. prikazana krivulja odnosno kromatogram određene ispitivane tvari koju karakterizira vrijeme zadržavanja (retention time) u koloni. Visina vrha i površina ispod vrha proporcionalni su količini eluirane komponente iz uzorka. Rt w' h/2 h w vrijeme Slika 1. Karakteristike tipičnog kromatograma gdje je: h - visina vrha; w - širina vrha; w' - širina vrha na polovici visine; Rt - vrijeme zadržavanja (vrijeme eluiranja); 149 ANALIZA AMBALAŽNIH MATERIJALA ________________________________________________ Vrijeme zadržavanja mjeri se na kromatogramu od vremena unošenja uzorka u kolonu do pojave maksimuma na kromatogramu. Visina vrha, h, je udaljenost između vrha i osnovne linije, a širina vrha, w, je udaljenost između sjecišta osnovne linije s tangentama povučenim u točkama infleksije. Množenjem visine vrha, h, sa širinom vrha na polovici visine, w', može se izračunati površina vrha, prema izrazu: A = h w' /1/ Količina plastifikatora (DOA ili ATBC) u maslinovom ulju ili destiliranoj vodi nakon zagrijavanja mikrovalovima i provedene plinske kromatografije određuje se prema izrazima: v ⋅ c ⋅V ci = s s f i ⋅ vu ⋅ g /2/ Ar Ai /3/ fi = gdje je: ci - koncentracija DOA ili ATBC u uzorku (μg g–1) Ai - površina vrha (mm2) vs - injicirani volumen otopine standarda (μg L–1) V - ukupni volumen ekstrakta uzorka (L) Ar - površina vrha standarda (mm2) vu - injicirani volumen alkoholnog ekstrakta uzorka (μ L) fi - faktor korekcije g - odvaga uzorka (g) Površina dobivenog vrha (Ai), na kromatogramu, proporcionalna je količini sastojka u radnom plinu. Ai = f i ci /4/ gdje je: fi faktor proporcionalnosti, a ci koncentraija te kao polazni podatak za kvantitativnu interpretaciju mora biti što točnije izmjeren. Ovisno o tipu primjenjenog instrumenta, danas se koriste programi za obradbu podataka isporučeni zajedno s instrumentom. Koncentacija ci (DOA ili ATBC) za ispitivane uzorke računa se preko podataka za veličinu vrhova standarda, Ar, i ispitivanog uzorka, Ai, 150 ________________________________________________________ Analiza polimernih materijala dobivenih na kromatogramu za jedinicu količine (referentni uzorak) kod istih radnih uvjeta: 1. 2. LITERATURA: K. M. Knutson, E. Marth, M.K. Wagner, Lebensm.Wiss.Technol., 20 (1987) 101-110. A. Figge, Food Addit.Contam., 5 (1988) 397-420. 151 ANALIZA AMBALAŽNIH MATERIJALA ________________________________________________ Migracija plastifikatora u modelnim otopinama pri mikrovalnom zagrijavanju (list 1 od 3) Datum: __________ Ime i prezime: Tablica 1. Rezultati ispitivanja Parametri Maslinovo ulje Visina vrha h / mm Σ Širina vrha na ½ h, w' / mm Σ Vrijeme zadržavanja Rt / s Σ Površina vrha A = h w' / mm2 Σ Ocjena / komentar: 152 Plastifikator Acetil-tributil citrat (ATBC) Test otopina Destilirana Maslinovo Destilirana voda ulje voda Dioktil adipat (DOA) ________________________________________________________ Analiza polimernih materijala Migracija plastifikatora u modelnim otopinama pri mikrovalnom zagrijavanju (list 2 od 3) Datum: __________ Ime i prezime: Tablica 2. Rezultati ispitivanja Parametri Plastifikator Acetil-tributil citrat (ATBC) Test otopina Destilirana Maslinovo Destilirana voda ulje voda Dioktil adipat (DOA) Maslinovo ulje Injicirani volumen standarda, vs /μg L–1 Σ Koncentracija standarda, cs /μg g–1 Σ Ukupni volumen ekstrakta uzorka V/L Σ Injicirani volumen alkoholnog ekstrakta uzorka, vu / μL Σ Ocjena / komentar: 153 ANALIZA AMBALAŽNIH MATERIJALA ________________________________________________ Migracija plastifikatora u modelnim otopinama pri mikrovalnom zagrijavanju (list 3 od 3) Datum: __________ Ime i prezime: Tablica 3. Rezultati ispitivanja Parametri Maslinovo ulje Faktor korekcije, fi = Ar Ai Σ Površina dobivenog vrha, Ai = fi Ci Σ Odvaga uzorka g/g Σ Koncentracija plastifikatora ci / μg g–1 Σ Ocjena / komentar: 154 Plastifikator Acetil-tributil citrat (ATBC) Test otopina Destilirana Maslinovo Destilirana voda ulje voda Dioktil adipat (DOA) ________________________________________________________________ Temeljna literatura TEMELJNA LITERATURA 1. Stričević, N., Suvremena Ambalaža I, Školska knjiga, Zagreb (1982). 2. Stričević, N., Suvremena Ambalaža II, Školska knjiga, Zagreb (1983). 3. Briston, J.H., Plastics Films, Longman Singapore Publishers Ltd., Singapore (1990). 4. Pintauro, N.D., Food Packaging, Noyes Data Corporation, New Jersey (1978). 5. Sacharow, S., Griffin, R.C., Principles of Food Packaging, AVI Publishing Company, Westport, Connecticut (1980). 6. Foods and Packaging Materials – Chemical Interactions, (Eds: P.Ackermann, M.Jägerstad, and T.Ohlsson), The Royal Society of Chemistry, Cambridge (1995). 7. Mathlouthi, M., Food Packaging and Preservation – Theory and Practice, Elsevier Applied Science Publishers, London (1986). 8. Plastics in Food Packaging, FOODPLAS VIII-91, Proceedings from The Eighth Annual FoodPlas Conference, Orlando (1991). 9. " A. Guide to tinplate" I.T.R.I Publication No. 540 (1963). 10. Britton, S.C., " Tin Versus Corrosion", I.T.R.I. Publication No. 510 (1975). 11. "Guidelines for can manufacturers and food canners" FAO Food and Nutrition Paper 36, Food and Agriculture Organisation United Nations, Rome ( 1986.) 12. Hoare, W.E., " Tinplate Handbook", Tin Research Institute, London ( 1963. ) 13. Manheim, C., i Passy, N., Internal Corrosion and Shelf-life of Food Cans and Metods of Evaluation, CRC Crit. Rev.Food Sci. Nutr. 17 (4) (1982)371-401. 14. Hotchkiss, J.H., Food and Packaging Interactions, ACS Symposium, Series 365, Washington DC, (1988) str., 203-216. 15. Statutory Instruments; " The Materials and Articles in Contact with Food", Regulations; No 1523. "The Materials and Articles in Contact with Food" (Amendment ) Regulations (1987). 16. "The Wiley Encyclopedia of Packaging Technology" Ed: Bakker,H. i Eckroth, D., John Wiley & Sons, New York (1986) str., 86-125. 17. ISO standard ISO 3004, Hermetically sealed metal containers for food and drinks, Tehnical Report No ISO/TR 7670-1982, Tehnical Report No. ISO /TR 7428 (1982). 18. FAO/WHO: Evaluation of certain additivies and contaminant mercury, lead and cadmium, Twenty second report of the joint FAO/WHO expert commitee on food additives Geneva, WHO, str.39, WHO Technical Report Series No.631(1978). 155 ANALIZA AMBALAŽNOG MATERIJALA _______________________________________________ 19. FAO/WHO: Evaluation of certain food additives and contaminants. Twenty seventh report of the joint FAO/WHO expert commitee on food additives. Geneva, WHO, str 47., WHO Technical Report Series No. 696 (1983). 20. Massey R.C., i Taylor D.; Aluminum in Food and Environment, The Royal Society of Chemistry, London (1988) str.,89-101. 21. United States Food and Drug Administration: Code of Federal Regulations , Title 21, Part 175, Federal Food, Drug and Cosmetic Act, Washington D.C., US Goverment Printing Office (1982). 22. Council Directive 89/109/EEC, On the Approximation of the Lows of the Member States Relating to Materials and Articles Intended to Come Into Contact with Foodstuffs (1989). 23. Commission Directive 90/128/EEC, Corrigendum to Commission 90/128/128 of 23 February 1990 Relating to Plastics Materials and Articles Intended to Come Into Contact with Foodstuff (1990). 24. Rossi K., The Current Situation and Prospects Regarding European Directives on Platsics Intended to Come Into Contact with Food . ETE 3. International Congress on Packaging, Bled ( 1995) 53-60. 25. Compilation of Community Research on Materials and Articles Intended to Come into Contact with Foodstuffs, Vol. No.1 (1972-1992), Brussels, (1993). 26. Compilation of Directives, Materials and Articles Intended to Come into Contact with Foodstuffs, Brussels (1995). 156 ________________________________________________________________________ Kazalo KAZALO A G Acetaldehid, 143 Acetat, 80 Acetil-tributil citrat, ATBC, 147 Adhezivnost, 48 Akril, 83, 139 Alkidne smole, 53, 59, 62, 68 Aluminij, 14, 16, 19, 23, 59, 62, 68, 84 Aluminijska folija, 16, 109 Gramatura, 13, 28 Gravimetrija, 16, 42, 49, 54, 127 Gužvanje, 101 B Bijeli lim, 14, 16, 19, 23, 39, 42, 43, 45, 48, 51, 56, 67, 68 Bubrenje, 129 C K Kapilarno upijanje vode, 35 Karton, 25, 28, 84, 124 Kaširanje, 82 Kompaktnost, 82 Konstanta, 119 difuzije, 119 permeacije, 119 topljivosti, 119 Kositar (v. Prevlaka kositra) Kromatografija, 143, 148 Celuloza, 80, 84 L Č Čvrstoća šava, 86, 87, 89, 95, 97 Lakovi, (v. Prevlaka) Laminati, 86, 101, 108 Limenke, 64, 66, 68, 70 D LJ Debljina, 16, 18, 19,39, 59 Delaminacija, 86, 95 Dioktil adipat, DOA, 147 Dioktil ftalat, DOP, 147 Dioktil sebacat, DOS, 147 E Emulzije, 83 Epoksidne fenolne smole, 53, 139 F Fenolne smole, 53 Fleksibilna ambalaža, (v. Polimerni materijal) Ljepenka, 30 Ljepila, 83 M Masa, 30, 40, 49, apsorbirane vode, 30 prevlake, 42, 51 Metal, 39, 64, 136 Metoda mlaza, 39 po Mullenu, 28 po Cobbu, 30 kapilarnog upijanja vode, 35 po Clarku, 42 po Ettingeru, 64 157 ANALIZA AMBALAŽNOG MATERIJALA _______________________________________________ "šok" testa, 68 plamenom, 79 Migracija, 136, 143, 147 globalna, 136 plastifikatora, 147 Mikrometarski vijak, 19, 23, 59 Modelne otopine (v. Simulanti) N Nitroceluloza, 83 O Organosol, 139 Otapalo, 83 Otpornost, 28, 73 prema kiselinama, 73 prema lužinama, 76 prema probijanju, 28 P Papir, 14, 25, 28, 30, 35, 124, 126 pH, 25 Plastična ambalaža (v.Polimerni materijal) Plastifikatori, 147 acetil-tributil citrat, ATBC, 147 dioktil adipat, DOA, 147 dioktil ftalat, DOP, 147 dioktil sebacat, DOS, 147 Poliamid, PA, 68, 80, 82 Poliester, 80, 139 Polietilen, PE, 16, 80 Poli(etilen-tereftalat), PET, 143 Polikarbonat, PC, 80 Polimerni materijal, 68, 70, 79, 84, 86, 101, 108, 115, 126, 129, 136 Poliolefini, 83 Polipropilen, PP, 80 Polistiren, PS, 68, 80 Poliuretan, PUR, 68 Poli(vinil-acetat), PVAC, 80 Poli(vinil-alkohol), PVAL, 80 Poli(vinil-klorid), PVC, 80, 147 158 Poli(viniliden-klorid), PVDC, 80, 83, 129, 147 Pomično mjerilo, 19, 21 Poroznost, 45, 56, 62, 64, 69 Prevlaka, 39, 42, 45, 48, 51, 56, 59, 62, 64, 139 galvanska, 40 kositra, 39, 42, 45 laka, 48, 51, 56, 61, 62, 63, 64, 68 na osnovi vode, 139 Propusnost, 101, 107, 108, 115, 126, na masnoće, 126 na plinove, 101, 107, 115 na vodenu paru, 101, 108 R Ravnotežna vlaga, 33, 113, 121 Rodamin, 102, 126 S Samoljepljiva traka, 48, 93, 102, 104, 125 Saran, (v. Poli(viniliden-klorid), PVDC) Savijanje, 101, 103 Savojna otpornost, 101 Sila trenja, 86, 87, 90 Simulanti, 137, 139, 148 Složene folije, (v. Laminati) Smole, 52, 53, 139 Staklo, 73, 76 Š "Šok" test, 68 T Terpentin, 101, 102, 104 Tube, 64, 68, 70 V Vezivo, 83 Vinil, 54, 139 Volumetrija, 129 Voskovi, 83
© Copyright 2024 Paperzz