Приймаються статті для публікації в № 2 (38)
Міжнародного науково-практичного журналу "Товари і ринки" з технічних та економічних наук 

Статті

ВОЛОГОМІЦНІ ПАПЕРОВІ ПАКУВАЛЬНІ МАТЕРІАЛИ: ОЦІНКА ВЛАСТИВОСТЕЙ

Автор: sveta on . Posted in 2020_03(35)

Бібліографічний опис згідно з ДСТУ 8302:2015
Osyka V., Komakha V., Komakha O. Waterproof paper packaging materials: evaluation of properties. Mizhnarodnyj naukovo-praktychnyj zhurnal "Tovary i rynky".2020. № 3. С. 48-57.

ПОВНИЙ ТЕКСТ (PDF)

УДК676.24.01:543.613.2=111   DOI: https://doi.org/10.31617/tr.knute.2020(35)04
     
Віктор ОСИКА,
 
E-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.
ORCID: 0000-0002-5081-7727
  д. т. н., професор, декан факультету торгівлі та маркетингу
Київського національного торговельно-економічного університету

вул. Кіото, 19, м. Київ, 02156, Україна
     
Володимир КОМАХА,
 
Е-maіl: v.kоmakha@kntеu.edu.ua
ОRCІD: 0000-0001-6498-9047
  к. т. н., доцент, доцент кафедри товарознавства та митної справи
Київського національного торговельно-економічного університету

вул. Кіото, 19, м. Київ, 02156, Україна
     
Ольга КОМАХА,
 
E-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.
ORCID: 0000-0003-0312-890X
  к. т. н., доцент, доцент кафедри товарознавства та митної справи
Київського національного торговельно-економічного університету

вул. Кіото, 19, м. Київ, 02156, Україна

ВОЛОГОМІЦНІ ПАПЕРОВІ ПАКУВАЛЬНІ МАТЕРІАЛИ: ОЦІНКА ВЛАСТИВОСТЕЙ

Постановка проблеми. Підвищення бар’єрних і захисних властивостей опору проникненню вологи та повітря є основною вимогою, що висувають до паку­вального паперу. Такі матеріали мають зберігати високу механічну міцність у сухо­му та вологому станах для забезпечення надійності паковання, захисту влас­тивостей упакованої продукції від впливу навколишнього середовища.
Мета статті – порівняльне дослідження властивостей паперових паку­вальних матеріалів (ППМ), розроблених з використанням гідрофобної композиції, та найближчого аналога – підпергаменту.
Матеріали та методи. Зразки паперу виготовлено з композиції хвойної (марки НС-2 від АТ "Балтійська целюлоза", РФ) та листяної (марки НС-3 від АТ "Світлогорський целюлозно-картонний комбінат", Білорусь) целюлози за співвідношення 80:20, розмеленої до ступеня помелу 65  ШР.
Волокнисті напівфабрикати піддавали розпуску та розмелюванню в присут­ності води в лабораторному ролі VALLEY за швидкості барабана 500 об/хв. Ступінь помелу контролювали на приладі Шоппер-Ріглера за стандартною методикою. Досліджувані зразки паперу готували за допомогою листовиливного лабораторного приладу із комбінованою сушильною камерою Rapid Kothen.
Паперові пакувальні матеріали отримано поверхневим обробленням композиціями з використанням оптимальних водних розчинів поліамідамінепіхлоргід­рину, полівінілового спирту та карбаміду. Приготовані водні розчини змішу­вали (τ ≈ 20–30 хв., T = 30–35 °C) і наносили на поверхню паперу-основи, папір вису­шували, витримували 10 діб.
Дослідження мікроструктури поверхні паперу проведено методом електрон­ної мікроскопії на растровому електронному мікроскопі Jeol JSM-6700F з енергодис­пер­сійною системою для мікроаналізу JED-2300 (прискорююча напруга 15∙103 В).
Результати дослідження. Комплекс бар’єрних властивостей розроблених вологоміцних водонепроникних ППМ оцінено за показниками поверхневої вбир­ності, повітропроникності та водопроникності. Як основу для пакувальних мате­ріалів використано папір різної маси (45–60 г/м2) та щільності (0.65–0.75 г/см3). Якість розроблених вологоміцних водонепроникних паперових пакувальних мате­ріа­лів порівнювали з найближчим аналогом – підпергаментом виробництва Фінляндії.
Проти підпергаменту розроблені матеріали мають кращі показники бар’єрних властивостей. Зокрема, папір марки В-55 має у 2.5 раза меншу повітро­проникність, у 2.2 раза меншу поверхневу вбирність та на 15 % меншу водопроник­ність, хоча за масою 1 м2 зазначені матеріали відповідають рівню 55 ± 2 г/м2.
Загальний аналіз мікроструктури досліджуваних зразків за збільшення у 200 разів дає змогу зробити висновок, що поверхневе оброблення паперу-основи гідро­фобним складом сприяє створенню більш зімкнутої мікропористої структури, яка, за результатами дослідження, є менш проникною для води й повітря порівняно з аналогом.
Світлонепроникність розроблених пакувальних матеріалів перебуває на рівні 74–78.2 % залежно від щільності та маси 1 м2 паперу й перевищує рівень під­пергаменту в середньому на 10 %.
Відносне видовження в момент руйнування у поперечному напрямі для розробленого паперу В-50 становить 7.6 %. Зі збільшенням щільності матеріалу значення показника дещо знижується – до рівня 7.4 та 7.2 % для пакувального паперу марок В-55 та В-65 відповідно. Відносне видовження у машинному напрямі перебуває на рівні 3.3–3.5 %. Для порівння в підпергаменті: 2.6 % – у машинному та 3. 8% – у поперечному напрямах.
Висновки. Розроблені вологоміцні водонепроникні паперові пакувальні матеріали мають підвищені показники водонепроникності, волого­міц­ності та інші міцнісні та бар’єрні властивості, знижений рівень поверхневої вбирності води порівняно з найближчим за складом і структурою, а також сферою застосування аналогом – підпергаментом.
Ключові слова: паперові пакувальні матеріали, гідрофобний склад, полі­вініловий спирт, поліамідамінепіхлоргідрин, карбамід.

REFERENCES

  1. Osyka, V. A., Komakha, V. O., & Koptiukh L. A. (2019). Svitovi tendentsii vyrobnytstva volohomitsnykh i vodonepronyknykh pakuvalnykh materialiv na osnovi paperu [Global trends in the production of moisture-resistant and waterproof paper-based packaging materials]. Pidpryiemnytstvo, torhivlia, marke­tynh: stratehii, tekhnolohii ta innovatsii – Entrepreneurship, trade, marketing: strategies, technologies and innovations: Proceedings of the II International Scientific and Practical Conference. (pp. 91-96). Kyiv: KNTEU [in Ukrainian].
  2. Kolosov, O. Je., Sokol’s’kyj, O. L., & Malec’kyj, S. V. (2016). Doslidzhennja bar’jernyh vlastyvostej pakuval’nyh polimernyh plivkovyh materialiv [The investigation of the barrier properties of packaging polymer film materials]. Tehnologicheskij audit i rezervy proizvodstva – Technological audit and pro­duction reserves, 6 (3), 9-16 [in Ukrainian].
  3. Flejsher, V. L., Andrjuhova, M. V., & Bogdanovich, N. I. (2017). Perspektivy ispol’zovanija bifunkcional’nyh polimerov v tehnologii bumagi i kartona [Pros­pects for the use of bifunctional polymers in paper and cardboard technology]. Novejshie dostizhenija v oblasti innovacionnogo razvitija celljulozno-bumazh­noj promyshlennosti: tehnologija, oborudovanie, himija – The latest achieve­ments in the field of innovative development of the pulp and paper industry: technology, equipment, chemistry: Proceedings of the Scientific and Technical Conference. (pp. 94-97). Minsk: Belorusskij gosudarstvennyj tehnologicheskij universitet [in Russian].
  4. Singh, P., Abas Wani, A., & Saengerlaub, S. (2011). Active packaging of food products: recent trends. Nutrition & Food Science, 4 (41), 249-260 [in English].
  5. Iwamoto, S., Abe, K., & Yano, H. (2008). The effect of hemicelluloses on wood pulp nanofibrillation and nanofiber network characteristics. Biomacro­molecules, 3 (9), 1022-1026 [in English].
  6. Lee, H., & Mani, S. (2017). Mechanical pretreatment of cellulose pulp to pro­duce cellulose nanofibrils using a dry grinding method. Industrial Crops and Products, 104, 179-187 [in English].
  7. Hult, E., Larsson, P., & Iversen, T.  (2001). Cellulose fibril aggregation – an inherent property of kraft pulps. Polymer, 8 (42), 3309-3314 [in English].
  8. Kornienko, N. D., Chuprova, L. V., Pinchukova, K. V., & Mishurina, O. A. (2015). Analiz vlijanija himicheskogo sostava celljuloznyh kompozicionnyh mate­ria­lov na vlagoprochnostnye harakteristiki upakovochnyh kartonov [The analysis of the influence of the chemical composition of cellulose composite materials on the moisture resistance characteristics of packaging boards]. Sovremennye naukoemkie tehnologii – Modern high technology, 9, 43-45 [in Russian].
  9. Toland, J. (2005). New barrier coating and anti-counterfeiting technologies offer оpportunities for papermakers. Pulp вPaper international, 8 (45), 31-33[in English].
  10. Samyn, P. (2010). Modifications of paper and paperboard surfaces with a nano­structured polymer coating. Progress in organic coatings, 4 (69), 442-454 [in English].
  11. Silvestre, C., Duraccio, D., & Cimmino, S. (2011). Food packaging based on polymer nanomaterials. Progress in polymer science. (Vol. 36), 12, 1766-1782 [in English].
  12. Osyka, V. A., Koptjuh, L. A., Komaha, V. O., Shul’ga, O. S., & Mostyka, K. V. (2019). Paperotvirni vlastyvosti celjulozy riznyh vydiv ta stupeniv [Paper-for­ming properties of cellulose of different types and grades]. Tehnichni nauky ta tehnologii’ – Engineering sciences and technologies, 1 (15), 227-234 [in Ukrainian].
  13. Osyka, V., Koptiukh, L., & Mostyka, K. (2017). Development of wrapping paper with improved opacity, strength and whiteness. Eastern-European jour­nal of enterprise technologies, 5/1 (89), 4-10 [in English].
  14. Osyka, V., Karavaev, T., & Komakha V. (2020). Waterproof paper packaging materials: optimization of hydrophobic compoisition. Commodities and markets, (33), 37-46 [in English].
  15. Papir i karton. Metod vidbyrannja prob dlja vyznachennja seredn’oi’ jakosti [Paper and cardboard. Sampling method for determining average quality]. (2010). DSTU EN ISO 186:2008 (EN ISO 186:2002, IDT). Kyi’v: Derzhspo­zhyvstandart Ukrai’ny [in Ukrainian].
  16. Bumaga i karton. Metod opredelenija vozduhopronicaemosti [Paper and card­board. Method for determining breathability]. (2008). GOST 13525.14–77. Moscow: Standartinform [in Russian].
  17. Papir i karton. Metod vyznachennja vodonepronyknosti [Paper and cardboard. Method for determining water resistance]. (1994). DSTU 2711–94 (ISO 5633:1983). Kyi’v: Derzhspozhyvstandart Ukrai’ny [in Ukrainian].
  18. Papir ta karton. Metod vyznachennja poverhnevoi’ vbyrnosti vody pid chas odnobichnogo zmochuvannja, metod Kobba [Paper and cardboard. Method for determining the surface water absorption during unilateral wetting, Cobb method]. (1999). DSTU 3549–97. Kyi’v: Derzhspozhyvstandart Ukrai’ny [in Ukrainian].
  19. Papir ta karton. Vyznachennja micnosti pid chas roztjaguvannja. Chastyna 1. Metod navantazhuvannja z postijnoju shvydkistju [Paper and cardboard. The determination of tensile strength. Part 1. Constant velocity loading method]. (1997). DSTU 2334–94 (GOST ISO1924/1-96). Kyi’v: Derzhspozhyv­stan­dart Ukrai’ny [in Ukrainian].
  20. Papir i karton. Vyznachennja micnosti pid chas roztjaguvannja pislja zanu­rennja u vodu [Paper and cardboard. The determination of tensile strength after immersion in water]. (2006). DSTU ISO 3781:2005 (ISO 3781:1983, IDT). Kyi’v: Derzhspozhyvstandart Ukrai’ny [in Ukrainian].