Wartość użytkowa wyrobów jest przedmiotem szczególnego zainteresowania towaroznawstwa jako wyodrębnionej dziedziny wiedzy. Wartość ta jest jednym z podstawowych atrybutów materiałów opakowaniowych z tworzyw sztucznych, istotnych z punktu widzenia przechowy-wania oraz użytkowania. Bowiem wszystkie produkty z tworzyw sztucznych wraz z upływem czasu zmieniają swoje właściwości użytkowe, co w konsekwencji prowadzi do zmniejszania ich wartości użytkowej. Z tego względu poznanie istoty wartości użytkowej oraz określenie grupy czynników wpływających na szybkość zmian parametrów charakteryzujących wartość użytkową jest niezwykle istotne z punktu widzenia ich przydatności do użytkowania tych materiałów.
Zakres oceny wartości użytkowej materiałów opakowaniowych
Wartość użytkową materiałów opakowaniowych można zdefiniować jako stopień, w jakim zbiór właściwości tych materiałów spełnia stawiane jej wymagania związane z jej użytkowaniem. Wymagania te rozumie się jako potrzebę lub oczekiwanie, które zostało ustalone, przyjęte zwyczajowo lub jest obowiązkowe. Wymagania dotyczą zespołu cech związanych ze zdolnością materiału opakowaniowego do zaspokojenia stwierdzonych i oczekiwanych potrzeb użytkownika [1].
W literaturze przedmiotu analiza zagadnień związanych z wartością użytkową (rozumianą jako zdolność do zaspokajania potrzeb i wymagań, w stosunku do celów jakim mają służyć) koncentruje się na charakterystyce cech (właściwości) użytkowych produktów [17].
Ze względu na praktyczne aspekty badań towaroznawczych przyjmuje się różnorodne systemy klasyfikacji cech (właściwości) charakteryzujących wartość użytkową. Biorąc za kryterium podziału użyteczność produktów, spośród właściwości charakteryzujących wartość użytkową należy wymienić m. in.: cechy techniczne związane z właściwościami produktu, użytkowe (takie jak: bezpieczeństwo użytkowania, trwałość) oraz związane z dyspozycyjnością, np. niezawodność [6].
Istotnym elementem oceny wartości użytkowej materiałów opakowaniowych jest określenie stopnia spełniania przez ich właściwości użytkowe wymagań określonych w przepisach legislacyjnych bądź w specyfikacjach technicznych. W tym zakresie badania wartości użytkowej materiałów opakowaniowych sprowadzają się do oceny parametrów charakteryzujących cechy techniczne tych materiałów. Zakres znormalizowanych badań materiałów opakowaniowych obejmuje następujące grupy badań [12, 15]:
n oględziny zewnętrzne,
n badania fizyczne (dotyczące właściwości fizycznych, mechanicznych, powierzchniowych i optycznych),
n badania fizykochemiczne (dotyczące właściwości barierowych),
n badania chemiczne (dotyczące składu chemicznego materiałów opakowaniowych oraz migracji globalnej i specyficznej).
Badania materiałów opakowaniowych mogą być wykonywane w pełnym zakresie (według zaleceń norm przedmiotowych) lub mogą być badaniami niepełnymi, obejmującymi wybrane parametry na podstawie deklaracji zgodności dostawcy materiału opakowaniowego [1].
Oględziny zewnętrzne materiałów opakowaniowych pozwalają na wstępne określenie ich wartości użytkowej, a w przypadku stwierdzenia zasadniczych wad możliwych do wykrycia metodami organoleptycznymi – na ich dyskwalifikację. Dokonując oględzin należy zwracać uwagę na te parametry, które mogą w decydujący sposób wpłynąć na przydatność do użycia materiału opakowaniowego, a w przypadku folii z tworzyw sztucznych parametrami takimi są: gładkość powierzchni, obecność zanieczyszczeń, pęcherzy i uszkodzeń mechanicznych, równomierność zabarwienia, poprawność naniesionego nadruku oraz zgodność ze wzorcem [4].
Znajomość właściwości fizycznych i mechanicznych materiałów opakowaniowych decyduje o możliwościach i zakresie ich zastosowania [13].
Badania właściwości optycznych folii przeprowadzane są w sytuacjach, gdy ze względu na wymagania stawiane przez normy lub zainteresowane strony należy określić ich stopień połysku, zamglenia i przepuszczalności światła [18].
Z kolei badania właściwości powierzchniowych mają istotne znaczenie w przypadku folii z tworzyw sztucznych, które są szeroko wykorzystywane w procesach automatycznego pakowania. Przy mechanicznym przetwarzaniu tych materiałów mogą pojawić się problemy wynikające z ich właściwości poślizgowych, podatności na sklejanie i ładowanie elektrostatyczne [8].
Znajomość właściwości barierowych materiału opakowaniowego pozwala natomiast ustalić czy dany materiał [7]:
n będzie stanowił odpowiednią ochronę opakowanego produktu przed czynnikami atmosferycznymi,
n będzie stanowił należytą barierę dla zmodyfikowanej atmosfery stworzonej wewnątrz opakowania w celu przedłużenia okresów przechowywania produktów z zachowaniem ich wysokiej jakości,
n nie będzie oddziaływał niekorzystnie na zapakowany produkt.
Oznaczenia składu chemicznego oraz migracji globalnej i specyficznej przeprowadzane są przede wszystkim dla tworzyw opakowaniowych przeznaczonych do kontaktu z żywnością. Badanie składu chemicznego folii z tworzyw sztucznych prowadzi się, aby ustalić, czy nie zawiera ona substancji mogących wpływać niekorzystnie na organizm ludzki, tj. monomerów, plastyfikatorów, stabilizatorów. Natomiast badanie migracji globalnej przeprowadza się w celu określenia, czy suma składników migrujących do produktu nie przekracza ustalonej wartości granicznej. Celem badania migracji specyficznej jest zaś ustalenie, czy do produktu nie będą migrować substancje mogące mieć niekorzystny wpływ na zdrowie człowieka, w szczególności substancje o charakterze toksycznym, mutagennym, kancerogennym [1].
W przypadku folii duże znaczenie mają ich cechy techniczne związane z mechanizacją procesów pakowania. Folie muszą charakteryzować się stabilnymi parametrami użytkowymi o określonej wartości, gdyż przede wszystkim od nich zależy przydatność tych materiałów do prawidłowego formowania opakowań na automatycznych maszynach pakujących oraz ochrona jakości zapakowanych wyrobów. Do najważniejszych cech folii związanych z mechanizacją procesów pakowania należą [11]:
n wygląd zewnętrzny – brak odkształceń, takich jak wybrzuszenia, fałdy, rozciągnięcia brzegów,
n właściwości fizyczne – odpowiednia grubość i sztywność, które mają znaczenie zwłaszcza przy maszynach owijających, ponieważ umożliwiają właściwe załamywanie materiału,
n właściwości mechaniczne, np. obciążenie zrywające, wytrzymałość na zerwanie, wydłużenie, zarówno dla kierunku poprzecznego, jak i podłużnego,
n odpowiedni poślizg folii, umożliwiający sprawny przesuw materiału oraz mała podatność na ładowanie elektrostatyczne, dzięki której folia nie przywiera
n do elementów maszyny i nie deformuje się – odporność na blocking,
n zgrzewalność materiału, wytrzymałość połączeń zgrzewanych oraz ich szczelność.
Analizując wartość użytkową w aspekcie cech użytkowych należy uwzględnić bezpieczeństwo użytkowania. Właściwość ta jest nierozerwalnie związana z funkcją ochronną materiałów opakowaniowych przeznaczonych do kontaktu z żywnością i dotyczy zabezpieczenia opakowanego produktu przed zmianą wymaganych właściwości. Problem ten nabiera szczególnego znaczenia w przypadku produktów spożywczych, gdzie niezwykle istotne jest zabezpieczenie ich przed różnego rodzaju narażeniami działającymi podczas przechowywania oraz użytkowania i zabezpieczenie przed zanieczyszczeniem i skażeniem bakteryjnym [16].
W celu ochrony przed powstającymi w tym zakresie zagrożeniami ustawodawstwo unijne oraz krajowe w postaci rozporządzeń UE, ustaw i rozporządzeń krajowych określa wytyczne odnoszące się do materiałów z tworzyw sztucznych. Szczegółowe wymagania dotyczące materiałów przeznaczonych do kontaktu z żywnością regulują:
n Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady nr 1935/2004 z 27 października 2004 r. w sprawie materiałów i wyrobów przeznaczonych do kontaktu z żywnością oraz uchylające dyrektywy 80/590/EWG i 89/109/EWG;
n Ustawa z 11 maja 2001 r. o opakowaniach i odpadach opakowaniowych;
n Ustawa z 25 sierpnia 2006 r. o bezpieczeństwie żywności i żywienia;
n Rozporządzenie Ministra Zdrowia z 22 czerwca 2007 r. w sprawie wykazu substancji, których stosowanie jest dozwolone w procesie wytwarzania lub przetwarzania materiałów i wyrobów z tworzyw sztucznych, a także sposobu sprawdzania zgodności tych materiałów i wyrobów z ustalonymi limitami.
Ocenę wartości użytkowej z punktu widzenia cech użytkowych prowadzi się również w celu określenia, z jaką intensywnością i po jakim czasie wystąpią zmiany właściwości użytkowych oraz po jakim czasie osiągnie on tzw. stan graniczny użytkowania, czyli stan w którym produkt przestanie odpowiadać założonym wymaganiom użytkowym. Określenie stanu granicznego użytkowania jest ściśle związane z problematyką trwałości produktu, czyli zdolnością do zachowania właściwości w określonym czasie [3].
Natomiast ocena wartości użytkowej w aspekcie cech związanych z dyspozycyjnością materiałów opakowaniowych może przebiegać na podstawie analizy ich niezawodności, rozumianej jako zdolność do spełnienia stawianych im wymagań w określonym czasie i określonych warunkach. W związku z tym, iż folie należą do materiałów przeznaczonych do kontaktu z żywnością zgodnie z Rozporządzeniem Parlamentu Europejskiego i Rady nr 1935/2004 z 27 października 2004 r. w sprawie materiałów i wyrobów przeznaczonych do kontaktu z żywnością oraz w związku z uchyleniem dyrektywy 80/590/EWG i 89/109/EWG, powinny być określone dla nich okresy przechowywania oraz warunki, które zapewnią, że podczas przechowywania ich cechy krytyczne zostaną utrzymane w określonych granicach.
Czynniki kształtujące wartość użytkową materiałów opakowaniowych z tworzyw sztucznych
Jednym z podstawowych atrybutów materiałów opakowaniowych, istotnych z punktu widzenia przechowywania i użytkowania jest ich wartość użytkowa, która zawiera się w przedziale od 1 do 0. Właściwości materiałów opakowaniowych, decydujące o ich wartości użytkowej są kształtowane przez czynniki zaprezentowane na rys. 1.
Wyjściowy poziom wartości użytkowej materiałów opakowaniowych jest zdeterminowany wpływem tzw. czynników pierwotnych, do których zalicza się metody i warunki prowadzenia technologicznego procesu produkcji oraz wykorzystywane rodzaje modyfikacji [5].
Podczas realizacji technologicznego procesu produkcyjnego folii opakowaniowych z tworzyw sztucznych istotną rolę w kształtowaniu parametrów charakteryzujących właściwości użytkowe odgrywają czynniki materiałowe, takie jak: właściwości użytego polimeru oraz stosowane substancje pomocnicze, sposób przetwórstwa obejmujący konstrukcję linii technologicznej oraz parametry technologiczne wytłaczania [14].
Folie opakowaniowe z tworzyw sztucznych otrzymuje się metodą wylewania lub w zależności od zastosowanej metody produkcji, poddania (lub nie) przetwarzanego tworzywa procesowi orientacji, na skutek którego uzyskuje się folie o odmiennych właściwościach oraz strukturze. Wpływ składu środków pomocniczych stosowanych w produkcji i przetwórstwie tworzyw oraz metody wytwarzania na wartość użytkową folii uwidacznia się w uzyskiwanych przez nią wartościach parametrów mechanicznych, tj. wytrzymałości przy zerwaniu i wydłużenia [8].
Przez odpowiedni dobór technologicznych parametrów procesu wytłaczania można zmieniać właściwości użytkowe otrzymywanej folii, a także wpływać na szybkość ich zmian w czasie użytkowania. Ponadto na właściwości użytkowe folii ma wpływ również szybkość chłodzenia, stopień rozdmuchu oraz rozciąganie mechaniczne jedno- lub dwukierunkowe, prowadzące do
orientacji tworzywa. Zarówno metoda wylewania, jak i wytłaczania z rozdmuchiwaniem umożliwia modyfikowanie właściwości użytkowych folii przy wykorzystaniu procesu orientowania. Orientacja może być jedno- lub dwuosiowa. Proces polega na rozciąganiu folii na gorąco, w określonej temperaturze, w jednym lub w dwóch kierunkach, w wyniku, czego otrzymuje się materiał o uporządkowanej strukturze makrocząsteczek. W materiale takim poprawiają się właściwości optyczne (połysk, przezroczystość), wzrasta udarność, sztywność i wytrzymałość na rozciąganie, maleje zaś wydłużalność, opór przedarcia oraz przepuszczalność par i gazów. Również termozgrzewalność tworzywa zorientowanego ulega pogorszeniu. Rozciągnięta folia wykazuje naturalną tendencję do kurczenia się przy podgrzaniu do temperatury zbliżonej do temperatury orientacji. Jest to zjawisko pożądane przy pakowaniu produktów w folie termokurczliwe (np. sery dojrzewające), natomiast nie jest to korzystne przy produkcji zwykłych opakowań – wówczas stosuje się dodatkowo proces stabilizacji cieplnej [5].
Folie płaskie powstają w procesie wytłaczania z głowicy ekstrudera płynnego tworzywa przez długą, wąską dyszę. Folie polipropylenowe mogą wystepować jako nieorientowane lub orientowane jedno- lub dwuosiowo. Folia polipropylenowa nieorientowana nie jest poddawana podczas produkcji procesom rozciągania, w wyniku czego nie charakteryzuje się wysoką stabilnością mechaniczną, co zbliża jej właściwości do folii z polietylenu. Z kolei folia polipropylenowa orientowana jednoosiowo powstaje w wyniku poddania folii bazowej jednokierunkowemu rozciąganiu. Jednakże ze względu na brak odpowiedniej wartości użytkowej, tego rodzaju folia nie jest wytwarzana. Natomiast folię orientowaną dwuosiowo otrzymuje się kierując odebraną z walca schładzającego wstęgę tworzywa do zespołu walców orientacji wzdłużnej, składającego się z układu walców podgrzewających, rozciągających i stabilizujących. W wyniku orientacji następuje zmiana właściwości folii, tj. wzrost sztywności, naprężenia zrywającego i poprawa właściwości barierowych w stosunku do gazów [2].
Folie rękawowe wytwarza się metodą wytłaczania z rozdmuchiwaniem. W technologii tej wyróżnia się dwa podstawowe procesy: wytłaczanie tworzywa, w którym w zależności od tego czy folia będzie jedno- czy wielowarstwowa stosuje się jedną lub kilka wytłaczarek oraz rozdmuchiwanie folii, na który to proces składa się formowanie rury cienkościennej oraz jej rozdmuchiwanie.
Zarówno metoda wytłaczania folii z rozdmuchiwaniem, jak i wylewania ma zalety, jak i wady, a wybór technologii uwarunkowany jest wydajnością procesu produkcji oraz przede wszystkim otrzymaniem materiału o określonych właściwościach determinujących jego wartość użytkową, a tym samym osiągnięcie wysokiego stopnia zaspokojenia potrzeb użytkowników w danym okresie użytkowania Poziom wartości użytkowej produktu w pożądanym przedziale czasowym użytkowania powinien być stały, jednakże oddziałujące na produkt czynniki wtórne zmieniają jego właściwości, a w konsekwencji prowadzą do obniżenia wartości użytkowej [10]. Na podstawie cyklu życia produktu, krzywą życia materiału opakowaniowego można przedstawić w postaci funkcji Wu = ƒ (lg t) zaprezentowanej na rys. 2.
W funkcji tej występuje przedział, tzw. faza użytkowa, w której wskutek oddziałujących czynników wtórnych, np. w postaci różnego rodzaju narażeń występuje zmiana wartości użytkowej produktu od Wumax do Wumin. W czasie trwania fazy użytkowej poziom wartości użytkowej ulega zmianie. Zmiana ta nie powinna jednak wpływać istotnie na zmianę właściwości użytkowych materiału opakowaniowego, tzn. materiał opakowaniowy w założonym okresie użytkowania powinien spełniać wymagania określone w dokumentach normatywnych lub specyfikacjach. Krytycznym punktem funkcji jest wartość Wumin, poniżej której materiał opakowaniowy traci właściwości użytkowe, a więc zdolność do zaspokajania potrzeb użytkowników. W zależności od ilości oraz częstotliwości występowania zmian spowodowanych czynnikami wtórnymi, dochodzi do trwałych skutków pogarszających właściwości pierwotne materiałów opakowaniowych. Przedział użyteczności materiału opakowaniowego przedstawiono na rys. 3.
Przydatność do użytkowania, a więc zachowanie właściwości użytkowych materiałów opakowaniowych w danym czasie, może być regulowana na podstawie znajomości realnych mechanizmów oddziaływania czynników wtórnych (warunków i czasu przechowywania oraz rodzaju oddziałujących narażeń) na materiał opakowaniowy. Skutki wpływu oddziałujących na materiał czynników określają czas jego przydatności do użytkowania oraz szybkość zmian parametrów charakteryzujących wartość użytkową.
Podsumowanie
Materiały opakowaniowe z tworzyw sztucznych w postaci folii, używane do pakowania produktów spożywczych z wykorzystaniem maszyn napełniająco-pakujących muszą spełniać określone wymagania wytrzymałościowe oraz wymagania stawiane materiałom przeznaczonym do kontaktu z żywnością. Stopień spełnienia przez materiały stawianych im wymagań z punktu widzenia ich przeznaczenia wyznacza ich wartość użytkową. W odniesieniu do materiałów opakowaniowych z tworzyw sztucznych w postaci folii poliolefinowych, nie ma obligatoryjności w zakresie oceny wartości użytkowej, jak również nie ma procedur badawczych dla takiej oceny. Jednakże potrzeba ciągłego monitoringu właściwości charakteryzujących użyteczność materiałów przeznaczonych do kontaktu z żywnością podczas przechowywania, wynikająca z zaleceń normy PN-ISO 22000: 2006 jest niezwykle istotna z punktu widzenia potrzeb praktyki gospodarczej, dla której może stanowić podstawę przewagi konkurencyjnej na rynku.
LITERATURA
[1] Badanie i ocena jakości materiałów opakowaniowych i opakowań jednostkowych [2005], red. M. Lisińska-Kuśnierz, Wydawnictwo AE w Krakowie, Kraków.
[2] Billham M., Clarke A., Garrett G., Mcnally G., Murphy W. [2003], The Effect of Extrusion Processing Conditions on the Properties of Blown and Cast Polyolefin Packaging Films, „Developments in Chemical Engineering and Mineral Processing”, vol. 11.
[3] Bieliński M. [2006], Właściwości użytkowe folii opakowaniowych, „Inżynieria i Aparatura Chemiczna”, nr 1-2.
[4] Broniewski T., Kapko J., Płaczek W., Thomalla J. [2000], Metody badań i ocena właściwości tworzyw sztucznych, WNT, Warszawa.
[5] Czaja K. [2005], Poliolefiny, WNT, Warszawa. Długosz J. [2001], Teoretyczne podstawy badania percepcji jakości, „Problemy Jakości”, nr 4.
[6] Długosz J. [2001], Teoretyczne podstawy badania percepcji jakości, „Problemy Jakości”, nr 4.
[7] Doroszewicz S. [1996a], Właściwości barierowe folii opakowaniowych, „Opakowanie”, nr 5.
[8] Hermandez R. [2009], Polymer Properties, [w:] The Wiley Encyclopedia of Packaging Technology, Edited Kit L. Yan, 3 nd ed., J. Wiley and Sons, Danvers.
[9] Kolek J. [2001], Niezawodność funkcji ochronnej opakowań, Zeszyty Naukowe, Seria Specjalna: Monografie nr 146, Wydawnictwo AE w Krakowie, Kraków.
[10] Kubera H. [2002], Zachowanie jakości produktu, Wydawnictwo AE w Poznaniu, Poznań.
[11] Lisińska-Kuśnierz M. [1999], Towaroznawcze aspekty ochrony jakości wyrobów w systemach logistycznych, Zeszyty Naukowe, Seria Specjalna: Monografie nr 137, Wyd. AE w Krakowie.
[12] Lisińska-Kuśnierz M., Ucherek M. [2003], Współczesne opakowania, Wydawnictwo PTTŻ, Kraków.
[13] Noda I., Ozaki Y. [2004], Two-dimensional correlation spectroscopy. Applications in Vibration and Optical Spectroscopy, John Wiley & Sons, England.
[14] Osswald T., Menges G. [2003], Materials Science of Polymers for Engineers, Hanser Publisher, New York.
[15] Ucherek M. [2005], Ocena wartości użytkowej giętkich folii opakowaniowych z tworzyw sztucznych, Zeszyty Naukowe AE w Krakowie, Kraków, nr 675.
[16] Ucherek M. [2007], Trwałość produktów spożywczych pakowanych w modyfikowanej atmosferze, Zeszyty Naukowe, Seria Specjalna: Monografie nr 179, Wyd. AE w Krakowie.
[17] Walden-Kozłowska A. [2005], Towaroznawcze aspekty badania i oceny wartości promocyjnej opakowań jednostkowych towarów powszechnego użytku, Zeszyty Naukowe, Seria Specjalna: Monografie nr 165, Wyd. AE w Krakowie.
[18] Zweifel H., Amos St. E. [2001], Plastics Additives Handbook, 5th edition, Hanser Gardner Publications, Munich.
Agnieszka Cholewa-Wójcik
Uniwersytet Ekonomiczny w Krakowie, Katedra Opakowalnictwa Towarów
