لیوان های یکبار مصرف PP در مقابل PS: کدام یک در برابر حرارت مقاوم تر است؟

2.1 خواص اساسی مواد PP

PP (پلی پروپیلن) یک پلیمر ترموپلاستیک است که از پلیمریزاسیون زنجیره ای مونومرهای پروپیلن به دست می آید. ساختار مولکولی آن مقاومت عالی در برابر حرارت را تعیین می کند. زنجیره مولکولی PP دارای ساختار کلیشه ای بسیار منظم است، معمولاً ایزوتاکتیک یا سندیوتاکتیک، و این نظم به ماده بلورینگی خوبی می بخشد. زنجیره مولکولی PP حاوی گروه های جانبی متیل است که اگرچه حجم کمی دارند، اما نقش کلیدی در افزایش پایداری حرارتی پلیمر دارند.

از منظر خواص فیزیکی، PP یک پلیمر نیمه کریستالی است که معمولاً بین 50 تا 65 درصد بلورینگی دارد. این کریستالیته بالا نه تنها چگالی و استحکام مواد را افزایش می دهد، بلکه مقاومت حرارتی آن را نیز به میزان قابل توجهی افزایش می دهد. چگالی PP تقریباً 0.90-0.91 g/cm³ است که یکی از کم‌ترین چگالی‌ها در بین همه پلاستیک‌ها است. این ویژگی چگالی کم باعث می شود محصولات PP سبک وزن شوند و در عین حال استحکام مکانیکی خوبی را حفظ کنند.

از نظر خواص حرارتی، PP مقاومت حرارتی بسیار خوبی از خود نشان می دهد. نقطه ذوب آن معمولاً بین 160-175 درجه است که بسته به درجه و بلورینگی کمی متفاوت است. مهمتر از آن، PP دارای دمای اعوجاج حرارتی بالا (HDT) است، معمولا بین 100-120 درجه، و برخی از گریدهای اصلاح شده حتی می توانند به 145 درجه نیز برسند. دمای انتقال شیشه ای PP (Tg) نسبتاً پایین است، تقریباً -10 درجه تا -20 درجه، به این معنی که PP استحکام و چقرمگی خوبی را در دمای اتاق حفظ می کند.

PP همچنین از نظر پایداری شیمیایی بسیار عالی عمل می کند و مقاومت خوبی در برابر اکثر مواد شیمیایی به ویژه مقاومت در برابر خوردگی عالی در برابر اسیدها، بازها و نمک ها از خود نشان می دهد. این بی اثری شیمیایی PP را برای کاربردهای بسته بندی مواد غذایی ایمن می کند. علاوه بر این، ساختار مولکولی PP شامل گروه‌های عاملی حساس به تخریب حرارتی، مانند گروه‌های فنلی نیست، که پایداری حرارتی آن را بیشتر افزایش می‌دهد.

2.2 ویژگی های اساسی مواد PS

PS (پلی استایرن) یک پلیمر ترموپلاستیک است که از پلیمریزاسیون مونومرهای استایرن تشکیل می شود و ساختار مولکولی آن اساساً با PP متفاوت است. زنجیره مولکولی PS دارای ساختار سر-به- دم است، با زنجیره کربن اشباع به عنوان زنجیره اصلی و ساختار حلقه بنزن مزدوج به عنوان گروه جانبی. این ویژگی ساختاری به زنجیره مولکولی PS استحکام قابل‌توجهی می‌دهد، زیرا ساختار صلب مسطح حلقه بنزن و مانع فضایی بزرگ آن، چرخش داخلی زنجیره مولکولی را محدود می‌کند.

PS یک پلیمر آمورف معمولی است، عمدتاً به این دلیل که وجود گروه های فنیل جانبی ساختار مولکولی را نامنظم می کند و تشکیل یک ساختار کریستالی منظم را دشوار می کند. چگالی PS تقریباً 1.04-1.06 g/cm³ است که کمی بیشتر از PP است که به وجود حلقه های بنزن در ساختار مولکولی آن مربوط می شود. PS دارای شفافیت و براقیت عالی، با یک lig

از نظر خواص حرارتی، PS عملکرد نسبتاً ضعیفی دارد. دمای انتقال شیشه ای (Tg) PS نسبتاً بالا است، معمولاً بین 80{4}}105 درجه، عمدتاً به دلیل افزایش صلبیت زنجیره مولکولی ناشی از حضور حلقه های بنزن است. با این حال، پلی استایرن (PS) دمای اعوجاج حرارتی نسبتاً پایینی (HDT) دارد. HDT PS همه منظوره (GPPS) معمولاً بین 70-90 درجه است، در حالی که HDT PS با ضربه بالا (HIPS) کمی کمتر است، در 60-80 درجه. PS دارای محدوده دمای ذوب گسترده ای است، به طور کلی بین 150-180 درجه، در حالی که دمای تجزیه حرارتی آن می تواند به بالای 300 درجه برسد.

PS پایداری شیمیایی متوسط ​​و مقاومت ضعیفی در برابر حلال‌های آلی نشان می‌دهد و به راحتی متورم یا حل می‌شود. در همان زمان، PS مستعد تخریب اکسیداتیو در دماهای بالا است و فرآیند پیری تحت تابش اشعه ماوراء بنفش تسریع می‌شود. خواص مکانیکی PS با استحکام بالا اما چقرمگی ضعیف مشخص می شود که استفاده از آن را در کاربردهایی که نیاز به مقاومت در برابر ضربه دارند محدود می کند.

2.3 مکانیسم تأثیر ساختار مولکولی بر مقاومت حرارتی

تفاوت در مقاومت حرارتی بین PP و PS اساساً از ساختارهای مولکولی متفاوت آنها ناشی می شود. به عنوان یک پلیمر نیمه کریستالی، آرایش منظم زنجیره های مولکولی PP و کریستالی بودن بالای آن، دلایل اصلی مقاومت عالی آن در برابر حرارت است. وجود نواحی کریستالی حرکت زنجیره‌های مولکولی را محدود می‌کند و برای شکستن این ساختار منظم به انرژی بالاتری نیاز دارد. بنابراین، PP دارای نقطه ذوب و دمای اعوجاج حرارتی بالاتری است.

اگرچه گروه‌های جانبی متیل در زنجیره مولکولی PP مانع فضایی را افزایش می‌دهند، این گروه‌های متیل از طریق نیروهای واندروالس برهمکنش می‌کنند و نیروهای بین مولکولی را تقویت می‌کنند و پایداری حرارتی ماده را بهبود می‌بخشند. در عین حال، ساختار زنجیره کربن اشباع PP به آن بی اثری شیمیایی خوبی می دهد و باعث می شود در دماهای بالا کمتر مستعد واکنش های اکسیداسیون یا تخریب شود.

در مقابل، ساختار غیر کریستالی PS دلیل اصلی مقاومت ضعیف آن در برابر حرارت است. اگرچه وجود حلقه های بنزن استحکام زنجیره مولکولی و دمای انتقال شیشه ای را افزایش می دهد، اما این ساختار سفت و سخت زنجیره مولکولی را مستعد تمرکز تنش در دماهای بالا می کند که منجر به شکنندگی مواد می شود. در حالی که گروه‌های جانبی فنیل در PS استحکام زنجیره مولکولی را افزایش می‌دهند، انعطاف‌پذیری آن را نیز کاهش می‌دهند و در صورت قرار گرفتن در معرض تنش حرارتی مستعد شکستگی می‌شوند.

علاوه بر این، ساختار حلقه بنزن در زنجیره مولکولی PS مستعد واکنش‌های اکسیداسیون در دماهای بالا است، به‌ویژه در یک محیط غنی از اکسیژن{0}} که فرآیند تخریب را تسریع می‌کند. مطالعات نشان می دهد که PS می تواند در 200 درجه به مونومرهای استایرن و سایر ترکیبات{2}}مولکولی-کم تجزیه شود و این محصولات تجزیه ممکن است بر سلامت انسان تأثیر بگذارد.

3.1 محدوده دمای خدمات طولانی مدت{{1}

از نظر دمای سرویس طولانی مدت، PP و PS تفاوت های قابل توجهی نشان می دهند. طبق داده‌های تحقیقاتی متعدد، محدوده دمایی-درازمدت مواد PP معمولاً -20 درجه تا 120 درجه است و برخی از نمرات PP با عملکرد بالا حتی می‌توانند برای مدت طولانی بالای 120 درجه استفاده شوند. این محدوده دما به PP اجازه می دهد تا نیازهای اکثر برنامه های بسته بندی مواد غذایی، از جمله پر کردن گرم، ذخیره سازی در دمای بالا و گرمایش مایکروویو را برآورده کند.

مقاومت حرارتی طولانی مدت PP عمدتاً به دلیل بلورینگی بالا و ساختار مولکولی پایدار آن است. در محدوده دمایی 100-120 درجه، PP می تواند خواص فیزیکی و پایداری شیمیایی خوبی را بدون تغییر شکل یا تخریب قابل توجه حفظ کند. به خصوص در کاربردهای تماس با مواد غذایی، PP یکی از ایمن ترین مواد پلاستیکی در نظر گرفته می شود و می تواند برای مدت طولانی در شرایط دمای بالا بدون انتشار مواد مضر مورد استفاده قرار گیرد.

در مقابل، محدوده دمایی-دراز مدت سرویس مواد PS بطور قابل توجهی کمتر است، معمولاً -40 درجه تا 90 درجه، اما توصیه می‌شود در کاربردهای واقعی از 60{7}}80 درجه تجاوز نکنید. PS ممکن است در بالای 70 درجه شروع به نرم شدن و تغییر شکل کند و استفاده طولانی مدت در محیط های با دمای بالا منجر به کاهش قابل توجه عملکرد مواد می شود. این محدودیت دما عمدتاً به دلیل ساختار غیر کریستالی PS و نیروهای بین مولکولی نسبتا ضعیف است.

شایان ذکر است که عملکرد PS در دماهای مختلف بسیار متفاوت است. مطالعات نشان داده است که پس از 24 ساعت نگهداری در دمای 70 درجه، خواص مکانیکی ورق‌های PS به میزان قابل توجهی کاهش می‌یابد و در استفاده‌های بعدی احتمال بروز ترک‌ها وجود دارد. در 30 درجه، ورق های PS بهترین عملکرد کلی، از جمله حداکثر تنش و کشیدگی در هنگام شکست را نشان می دهند.

3.2 محدودیت کوتاه مدت{1} مقاومت حرارتی

از نظر محدودیت مقاومت حرارتی کوتاه مدت، PP نیز بهتر از PS عمل می کند. حد مقاومت حرارتی کوتاه مدت مواد PP معمولاً بین 130-150 درجه است و برخی از گریدهای اصلاح شده خاص حتی می توانند به 170 درجه نیز برسند. این مقاومت حرارتی کوتاه مدت به PP اجازه می دهد تا در برابر پردازش در دمای بالا مانند پر کردن داغ و استریل کردن با بخار مقاومت کند.

حد مقاومت حرارتی کوتاه مدت PP عمدتاً توسط نقطه ذوب آن محدود می شود. هنگامی که دما به نقطه ذوب PP (160-175 درجه) نزدیک می شود یا از آن فراتر می رود، ماده شروع به نرم شدن، تغییر شکل یا حتی ذوب شدن می کند و ساختار اولیه و خواص مکانیکی خود را از دست می دهد. با این حال، در محدوده دمایی زیر نقطه ذوب، مقاومت حرارتی PP به طور کلی به طور قابل توجهی کاهش نمی یابد و می تواند عملکرد خوبی را حفظ کند.

حد مقاومت حرارتی کوتاه مدت-مواد PS نسبتاً کم است، معمولاً بین 90-110 درجه. هنگامی که دما از 90 درجه فراتر رود، PS ممکن است دچار تغییر شکل قابل توجهی شود و در 100 درجه به طور قابل توجهی نرم می شود. این حساسیت دما، استفاده از PS را در کاربردهایی که نیاز به مقاومت در برابر دماهای بالا دارند، محدود می کند.

حد مقاومت حرارتی کوتاه مدت PS عمدتاً توسط دمای انتقال شیشه ای و دمای اعوجاج گرمایی آن محدود می شود. هنگامی که دما به Tg نزدیک می شود، تحرک زنجیره های مولکولی PS افزایش می یابد و مواد شروع به از دست دادن سفتی می کنند. هنگامی که دما به دمای اعوجاج گرمایی می رسد، ماده تحت بار تحت تغییر شکل قابل توجهی قرار می گیرد.

3.3 مقایسه دمای اعوجاج حرارتی (HDT).

دمای اعوجاج حرارتی (HDT) یک شاخص مهم برای اندازه گیری توانایی مواد پلاستیکی برای مقاومت در برابر تغییر شکل تحت بارهای خاص است و همچنین یک پارامتر کلیدی برای ارزیابی مقاومت حرارتی مواد است. طبق استانداردهای بین المللی ASTM D648 و ISO 75، آزمایش های HDT معمولاً در دو شرایط بار انجام می شود: 1.82MPa و 0.45MPa.

تحت شرایط تست استاندارد، PP و PS تفاوت های قابل توجهی را در HDT نشان می دهند. HDT مواد PP معمولاً 100-120 درجه تحت بار 0.45MPa و 50-60 درجه تحت بار 1.82MPa است. برخی از گریدهای PP با کارایی بالا، مانند HJ730 و HJ730L Hanwha Total، می توانند به HDT 125 درجه برسند. پس از اصلاح با افزودن 30 درصد پودر تالک و سایر پرکننده ها، HDT PP را می توان تا حدود 145 درجه افزایش داد.

HDT مواد PS نسبتا پایین است. PS عمومی (GPPS) دارای HDT 70-90 درجه تحت بار 0.45 مگا پاسکال و 60-80 درجه تحت بار 1.82 مگا پاسکال است. پلی استایرن با ضربه بالا (HIPS)، به دلیل افزودن اجزای لاستیکی، دارای HDT کمی پایین‌تر است که از 60 تا 80 درجه تحت بار 0.45 مگاپاسکال متغیر است.

تفاوت در HDT به طور مستقیم نشان دهنده توانایی این دو ماده برای حفظ سفتی در دماهای بالا است. به دلیل ساختار نیمه{1}}کریستالی و نیروهای بین مولکولی قوی، PP می تواند استحکام خوبی را در دماهای بالاتر حفظ کند، در حالی که PS، به دلیل ساختار غیر{2}}کریستالی و نیروهای بین مولکولی نسبتا ضعیف، در دماهای پایین تر تغییر شکل قابل توجهی از خود نشان می دهد.

3.4 مقایسه نقطه نرم شدن Vicat (VST).

نقطه نرم شدن Vicat (VST) یکی دیگر از شاخص های مهم مقاومت در برابر حرارت است که دمایی را که در آن ماده در شرایط خاص شروع به نرم شدن می کند را منعکس می کند. آزمایش VST معمولاً از بار 10N (روش A50) یا 50N (روش B120) با نرخ گرمایش به ترتیب 50 درجه در ساعت یا 120 درجه در ساعت استفاده می کند.

نقطه نرم شدن Vicat مواد PP معمولاً بین 120-150 درجه است، با مقدار خاص بسته به شرایط آزمایش و درجه مواد. به عنوان مثال، یک نمونه PP دارای دمای نرم شدن Vicat 124.3 درجه تحت بار 50 نیوتن و نرخ گرمایش 50 درجه در ساعت بود. برخی از گریدهای PP با کارایی بالا می توانند به نقطه نرم شدن Vicat 150 درجه یا حتی بالاتر برسند.

محدوده نقطه نرم شدن Vicat برای مواد PS معمولاً 85-105 درجه است که مقدار خاص آن نیز تحت تأثیر شرایط آزمایش و نوع ماده است. PS همه منظوره معمولاً دارای یک نقطه نرم شدن Vicat بین 90-100 درجه است، در حالی که برخی از درجه های خاص ممکن است کمی متفاوت باشند.

همبستگی خاصی بین VST و HDT وجود دارد. معمولاً VST بالاتر از HDT است زیرا نرم شدن سطح معمولاً قبل از تغییر شکل کلی رخ می دهد. برای همان ماده، نسبت VST به HDT معمولاً بین 1.1 و 1.3 است. تفاوت بین PP و PS از نظر VST همچنین نشان دهنده تفاوت های اساسی آنها در ساختار مولکولی و خواص حرارتی است.

3.5 تغییرات در خواص فیزیکی در دماهای بالا

تحت شرایط دمای بالا، PP و PS هر دو در خواص فیزیکی خود دچار تغییراتی می شوند، اما درجه و شکل این تغییرات به طور قابل توجهی متفاوت است. PP تغییرات نسبتاً کمی را در عملکرد در دماهای بالا نشان می دهد که عمدتاً به صورت کاهش تدریجی مدول و استحکام، بدون کاهش ناگهانی عملکرد آشکار می شود.

مطالعات نشان می دهد که تغییرات خواص مکانیکی PP در دماهای بالا ارتباط نزدیکی با کریستالی بودن آن دارد. با افزایش دما، نواحی کریستالی PP به تدریج نرم می شوند که منجر به کاهش مدول و استحکام می شود، اما این تغییر یک فرآیند تدریجی است. زیر 100 درجه، تغییرات عملکرد PP معمولاً قابل توجه نیست. هنگامی که دما از 120 درجه تجاوز می کند، کاهش عملکرد تسریع می شود، اما مواد هنوز می توانند خواص قابل استفاده خاصی را حفظ کنند.

تغییرات عملکرد PS در دماهای بالا چشمگیرتر است. هنگامی که دما به دمای انتقال شیشه ای خود نزدیک می شود، مدول PS به شدت کاهش می یابد و ماده از حالت صلب به حالت انعطاف پذیر تبدیل می شود. این تغییر ناگهانی است و اغلب در یک محدوده دمایی کوچک رخ می دهد که منجر به تغییر عملکرد قابل توجهی می شود.

دماهای بالا نیز بر خواص انبساط حرارتی هر دو ماده تأثیر می گذارد. ضریب انبساط حرارتی PP معمولاً در محدوده 5-10 × 10-5 / درجه است، در حالی که ضریب انبساط حرارتی PS کمی بالاتر است، تقریباً 6-8 × 10-5 / درجه. این تفاوت باید در هنگام طراحی در نظر گرفته شودلیوان های یکبار مصرفبه خصوص زمانی که نیاز به استفاده همراه با مواد دیگر باشد.

علاوه بر این، دمای بالا نیز بر هدایت حرارتی مواد تأثیر می گذارد. مطالعات نشان داده‌اند که برخی از پلاستیک‌ها، مانند پلی استایرن، هدایت حرارتی بهتری را در دماهای بالا نشان می‌دهند، اما هنوز برای برآوردن نیازهای برنامه‌های{1} مدیریت حرارتی با کارایی بالا کافی نیستند. در مقابل، هدایت حرارتی PP در دماهای بالا کمتر تغییر می کند و خواص عایق حرارتی نسبتاً پایداری را حفظ می کند..

4.1 چالش های دمای استفاده واقعی

فنجان‌های یکبار مصرف در استفاده واقعی با چالش‌های دمایی مختلفی مواجه می‌شوند، که تقاضاهای خاصی را برای مقاومت حرارتی مواد ایجاد می‌کند. اول فرآیند پر کردن داغ است. انواع مختلف سس نیاز به دمای پر کردن متفاوتی دارند. طبق داده های صنعت، دمای پر کردن رب گوجه فرنگی خالص معمولاً بین 85-92 درجه است، مربای میوه 80-88 درجه، سس فلفل قرمز 85-90 درجه، رب لوبیا 85-90 درجه است، در حالی که سس سویا دمای پر شدن نسبتاً پایین 75-80 درجه دارد.این دماهای پر شدن داغ مستقیماً الزامات مقاومت حرارتی را بر روی مواد فنجان قسمت یکبار مصرف تحمیل می کند. به دلیل مقاومت حرارتی بالا، ماده PP می تواند به راحتی این دماها را بدون تغییر شکل یا تخریب عملکرد تحمل کند. مطالعات نشان می دهد که فنجان های یکبار مصرف PP می توانند دمای بالای 100 درجه را تحمل کنند و نیازهای پر کردن گرم را برآورده کنند. با این حال، مواد PS ممکن است زمانی که در معرض دمای پر شدن بالای 80 درجه قرار می گیرند، نرم شده و تغییر شکل دهند.

در مرحله دوم، سناریوی گرمایش مایکروویو وجود دارد. با توجه به محبوبیت غذای آماده و فست فود، فنجان های یکبار مصرف بیشتری باید قابل استفاده در مایکروویو باشند. ماده PP تنها ماده پلاستیکی است که می تواند به طور ایمن در مایکروویو قرار گیرد، با محدوده مقاومت دمایی -20 درجه تا 120 درجه، که به طور کامل نیازهای گرمایش مایکروویو را برآورده می کند. مواد PS به دلیل مقاومت ضعیف در برابر حرارت، برای گرمایش مایکروویو مناسب نیستند، زیرا ممکن است منجر به تغییر شکل ظرف یا حتی انتشار مواد مضر شود.

ثالثاً، شرایط ذخیره‌سازی{0}}در دمای بالا وجود دارد. در برخی از سناریوهای کاربردی، فنجان های یکبار مصرف ممکن است نیاز داشته باشند در محیط هایی با دمای{2}بالا، مانند داخل وسیله نقلیه در طول حمل و نقل تابستانی، جایی که دما می تواند به 50-60 درجه یا حتی بیشتر برسد، ذخیره شود. مواد PP عملکرد پایدار را در این دماها حفظ می کنند، در حالی که مواد PS ممکن است تغییرات عملکردی بالاتر از 60 درجه را تجربه کنند..

4.2 تجزیه و تحلیل کاربردی پر کردن داغ

پر کردن داغ یک مرحله مهم در تولید سس است که نیازمند الزامات سختگیرانه برای مقاومت حرارتی، پایداری حرارتی و ثبات ابعادی مواد بسته بندی است. در طی فرآیند پر کردن داغ، سس معمولاً در دمای 75-95 درجه پر می شود، سپس مهر و موم شده و سرد می شود. این فرآیند مستلزم آن است که مواد بسته بندی در برابر شوک دما مقاومت کند، ثبات شکل را حفظ کند و با محتویات واکنش شیمیایی نشان ندهد.

مواد PP در برنامه‌های پرکننده{0} داغ عالی عمل می‌کند. مقاومت حرارتی بالای آن به ظروف PP اجازه می دهد تا دمای پر شدن بالای 90 درجه را بدون تغییر شکل تحمل کنند. در عین حال، PP دارای ضریب انبساط حرارتی نسبتاً پایینی است و ثبات ابعادی خوبی را در طول تغییرات دما حفظ می کند. مطالعات نشان می دهد که PP عملکرد آب بندی عالی را در طول پر کردن گرم حفظ می کند و به دلیل انبساط و انقباض حرارتی نشتی ندارد.

مواد PS محدودیت‌های قابل‌توجهی در{0}}برنامه‌های پر کردن داغ دارد. به دلیل مقاومت ضعیف در برابر حرارت، ظروف PS ممکن است هنگام قرار گرفتن در معرض دمای پر شدن بالای 80 درجه تغییر شکل دهند و بر ظاهر و عملکرد آب بندی محصول تأثیر بگذارند. به خصوص در دمای پر شدن بالای 85 درجه، ظروف PS ممکن است دچار تغییر شکل شدید یا حتی پارگی شوند. بنابراین، مواد PS به طور کلی برای محصولات سس که نیاز به پر کردن داغ دارند توصیه نمی شود.

علاوه بر الزامات مقاومت حرارتی مستقیم، فرآیند پر کردن گرم به موادی با پایداری شیمیایی خوب نیز نیاز دارد. سس ها معمولاً حاوی اسیدها، نمک ها، روغن ها و سایر اجزا هستند که ممکن است در دمای بالا با مواد بسته بندی تداخل داشته باشند. به دلیل پایداری شیمیایی عالی، ماده PP می تواند در برابر فرسایش این اجزا مقاومت کند. با این حال، مواد PS ممکن است هنگام قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی خاص متورم یا تخریب شوند و بر کیفیت محصول تأثیر بگذارند.

4.3 تجزیه و تحلیل کاربرد گرمایش مایکروویو

گرمایش با مایکروویو یک روش مهم در فرآوری و مصرف مواد غذایی مدرن است که الزامات خاصی را برای مواد بسته بندی از نظر مقاومت حرارتی و شفافیت مایکروویو ایجاد می کند. مواد PP در کاربردهای گرمایش مایکروویو عالی عمل می کند و در حال حاضر تنها ماده پلاستیکی ایمن مایکروویو{1}} شناخته شده است.

کاربرد گرمایش مایکروویو مواد PP عمدتاً بر اساس ویژگی‌های زیر است: اولاً، PP شفافیت مایکروویو خوبی دارد و به امواج مایکروویو اجازه می‌دهد تا به آرامی محتویات را نفوذ کرده و گرم کنند. دوم، PP خود در طول گرمایش مایکروویو گرما تولید نمی کند و از خطر گرم شدن بیش از حد ظرف جلوگیری می کند. سوم، مقاومت حرارتی PP به آن اجازه می دهد تا در برابر دماهای بالایی که ممکن است در طول گرمایش مایکروویو به دست آید، معمولاً بالای 120 درجه مقاومت کند.

در کاربردهای عملی، هنگام مایکروویو کردن فنجان های یکبار مصرف PP باید به برخی از نکات استفاده توجه کرد. توصیه می شود در حین گرم کردن درب آن را باز کنید یا سوراخی برای هوادهی بگذارید تا از فشار داخلی بیش از حد باعث پارگی ظرف جلوگیری شود. در عین حال، باید از گرم کردن طولانی مدت-درجه حرارت بالا اجتناب کرد. به طور کلی، زمان گرمایش نباید از 3 دقیقه تجاوز کند و دما نباید از 120 درجه تجاوز کند.

در مقابل، مواد PS برای گرمایش مایکروویو مناسب نیستند. به دلیل محدودیت های مقاومت در برابر حرارت، ظروف PS مستعد تغییر شکل در حین گرمایش با مایکروویو هستند، به خصوص زمانی که دما از 70 درجه بالاتر می رود، جایی که ممکن است نرم شدن قابل توجهی رخ دهد. مهمتر از آن، PS ممکن است مواد مضر را در دماهای بالا آزاد کند، از جمله مونومرهای استایرن، که ممکن است بر سلامت انسان تأثیر بگذارد.

مطالعات نشان داده است که ظروف PS نه تنها در طول گرمایش با مایکروویو دچار تغییر شکل فیزیکی می شوند، بلکه ممکن است دچار تغییرات شیمیایی نیز شوند که منجر به تخریب مواد و آزاد شدن اجزای مضر می شود. بنابراین، برای اطمینان از ایمنی مواد غذایی، فنجان های یکبار مصرف PS نباید برای گرم کردن مایکروویو استفاده شود.

4.4{1}}شرایط ذخیره‌سازی در دمای بالا

محصولات سس ممکن است در هنگام تولید، حمل و نقل و نگهداری با محیط‌های مختلف با دمای بالا مواجه شوند که آزمایشی طولانی‌مدت برای مقاومت حرارتی مواد بسته‌بندی است. در محیط های تابستانی با دمای بالا، دمای داخل وسایل نقلیه حمل و نقل می تواند به 50-60 درجه برسد و دمای انبارها به 40-50 درجه برسد. این دماها آزمون های جدی برای پایداری عملکرد مواد بسته بندی هستند.

مواد PP در شرایط ذخیره‌سازی با دمای{0}بالا پایدار عمل می‌کنند. مقاومت حرارتی بالا و پایداری حرارتی خوب آن باعث می‌شود ظروف PP برای مدت طولانی در محیط‌های 50-60 درجه بدون تغییرات عملکرد قابل توجه ذخیره شوند. مطالعات نشان داده است که PP خواص مکانیکی، پایداری شیمیایی و کیفیت ظاهری خوبی را در طول ذخیره سازی در دمای بالا حفظ می کند.

مواد PS در شرایط ذخیره سازی در دمای بالا عملکرد نسبتاً ضعیفی دارد. در محیط های بالاتر از 40 درجه، ظروف PS ممکن است تغییرات عملکردی، از جمله تغییرات ابعادی، زرد شدن سطح، و کاهش خواص مکانیکی را تجربه کنند. به خصوص در محیط های بالاتر از 50 درجه، کاهش عملکرد ظروف PS تسریع می شود، که ممکن است بر قابلیت استفاده و کیفیت ظاهر محصول تأثیر بگذارد.

ذخیره سازی در دمای{0}بالا نیز ممکن است بر پایداری شیمیایی مواد تأثیر بگذارد. در محیط‌های با دمای بالا، افزودنی‌ها در مواد پلاستیکی، مانند تثبیت‌کننده‌ها، آنتی‌اکسیدان‌ها و نرم‌کننده‌ها ممکن است از کار بیفتند یا مهاجرت کنند که منجر به کاهش عملکرد مواد می‌شود. PP به دلیل پایداری شیمیایی عالی و استفاده کمتر از مواد افزودنی، مشکلات نسبتاً کمتری در این زمینه دارد. با این حال، به دلیل ویژگی های ساختار مولکولی آن، PS بیشتر مستعد استe به تخریب اکسیداتیو در دماهای بالا و نیاز به افزودن تثبیت کننده های بیشتری دارد که ممکن است در دماهای بالا مهاجرت کنند یا از کار بیفتند.

4.5 مقایسه پایداری شیمیایی

به عنوان یک محصول غذایی، سس ها معمولا حاوی ترکیبات شیمیایی مختلفی از جمله اسیدهای آلی، نمک ها، ادویه ها و روغن ها هستند. این اجزا ممکن است با مواد بسته بندی در دماهای مختلف تعامل داشته باشند. بنابراین، پایداری شیمیایی مواد بسته بندی عامل مهمی در تضمین کیفیت و ایمنی محصول است. مواد PP (پلی پروپیلن) پایداری شیمیایی عالی، به ویژه مقاومت خوب آن در برابر اسیدها، بازها و نمک ها را نشان می دهد. مطالعات نشان می دهد که PP می تواند در برابر فرسایش بیشتر مواد سس از جمله اسید استیک، اسید سیتریک، نمک و سس سویا مقاومت کند. این بی‌اثری شیمیایی اساساً از ساختار زنجیره کربن اشباع PP و ویژگی‌های غیرقطبی- نشأت می‌گیرد، که باعث می‌شود کمتر با مواد قطبی تعامل داشته باشد.

در کاربردهای عملی، ظروف PP می‌توانند سس‌های حاوی چاشنی‌های مختلف را برای مدت طولانی بدون تغییر عملکرد یا مهاجرت اجزا ذخیره کنند. مواد PP مقاومت بسیار خوبی را نشان می دهد، به ویژه در برابر سس های حاوی اجزای اسیدی مانند سس کچاپ و فلفل قرمز. این باعث می شود PP ماده ترجیحی برای بسته بندی سس های اسیدی باشد.

مواد PS (پلی استایرن) از نظر پایداری شیمیایی، به ویژه مقاومت ضعیف آن در برابر حلال‌های آلی و مواد شیمیایی خاص، نسبتا ضعیف‌تر است. PS به راحتی توسط مواد روغنی متورم می شود و ممکن است در تماس با سس های حاوی روغن{1}}تغییرهای عملکردی داشته باشد. در عین حال، PS ممکن است هنگام قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی خاص دچار ترک خوردگی استرس شود که بر یکپارچگی ظرف تأثیر می گذارد.

به ویژه قابل توجه است که PS ممکن است هنگام تماس با برخی از مواد سس، مهاجرت اجزا را تجربه کند. مطالعات نشان می‌دهد که وقتی در ظروف PS سس‌های حاوی ادویه یا حلال‌های آلی نگهداری می‌شود، ممکن است اجزای ادویه به داخل ظرف مهاجرت کنند و بر طعم محصول تأثیر بگذارند. به طور همزمان، برخی از اجزای موجود در PS نیز ممکن است به غذا مهاجرت کنند و بر ایمنی مواد غذایی تأثیر بگذارند.