Содержание к диссертации
Введение
1. Характеристика упаковки как объекта товароведной и коммерческой деятельности
1.1 Современное состояние и проблемы упаковочной отрасли 11
1.2 Требования, предъявляемые к упаковке непродовольственных товаров 18
1.3 Изменение свойств полимерных материалов под действием физических и химических факторов
1.3.1 Физические факторы 27
1.3.2 Химические факторы 34
2. Объекты и методы исследования 39
2.1 Объекты исследования 39
2.2 Методы исследования 43
2.3 Математико-статистическая обработка результатов исследования 47
3. Исследование свойств полимерной тары, находящейся в контакте с косметическими средствами
3.1 Изменение свойств тары, находящейся в контакте с косметическим кремом 50
3.1.1 Набухание 51
3.1.2 Деформационно-прочностные свойства 5 5
3.2 Изменение свойств полимерной тары, находящейся в контакте с шампунем 63
4. Стабильность свойств косметических кремов в процессе хранения 78
4.1 Изменение органолептических показателей 79
4.2 Изменение физико-химических показателей 82
4.3 Определение витамина С в косметических кремах 91
5. Формирование ассортимента полимерной тары 96
5.1 Определение рациональной вместимости тары 97
5.2 Изучение потребительских предпочтений при выборе косметических кремов и их упаковки 105
5.3 Развернутая номенклатура показателей качества тары 112
Выводы 115
Список использованных источников 117
Приложения 135
- Изменение свойств полимерных материалов под действием физических и химических факторов
- Математико-статистическая обработка результатов исследования
- Изменение свойств полимерной тары, находящейся в контакте с шампунем
- Изучение потребительских предпочтений при выборе косметических кремов и их упаковки
Введение к работе
В последнее десятилетие 20 века упаковка заняла приоритетные позиции в экономике многих индустриально развитых стран мира, так как является важным средством продвижения товаров на рынок. В России в 1990-х годах упаковочная отрасль начала развиваться и формироваться как самостоятельный сектор экономики. В 1997 году на фоне общей стагнации экономики в упаковочной отрасли наблюдался рост объема производства продукции на 12 %. В настоящее время рост спроса на упаковку составляет 4,4 % в год [1]. По прогнозу аналитиков, в период до 2010 года наибольшим спросом будет пользоваться упаковка для парфюмерно-косметических товаров[1]. Многие косметические средства являются товарами повседневного спроса, что обусловливает актуальность проблемы создания для них эффективной упаковки.
В предшествующие годы выпуском тары — стеклянной, металлической, кар-тонно-бумажной занимались многие отрасли промышленности. Значительный вклад в развитие упаковочной отрасли и исследование свойств полимерной упаковки, хранения продукции внесли такие известные ученые как С.А. Рейтлингер, В.Е. Гуль, В.Н. Манин, А.Н. Громов, А.Н. Неверов, В.Н. Кривошей и другие.
В товароведении упаковка традиционно рассматривается как элемент, сохраняющий качество и количество товаров, а не как самостоятельная группа непродовольственных товаров. Это привело к отсутствию систематизации требований к таре и упаковочным материалам любого типа. В настоящее время в связи с отмеченной выше тенденцией в товароведении назрела необходимость выделения новой товарной группы - упаковка (тара), которой свойственны основополагающие характеристики товаров: качество, количество, ассортимент. К упаковочным материалам и таре предъявляют те же требования (функциональные, эргономические, эстетические, экологические и др.), что и к другим товарам.
Мы рассматриваем систему «упаковка — товар - внешняя среда», в которой происходит взаимное влияние компонентов друг на друга, а это, в свою
очередь, приводит к изменению потребительских свойств как тары, так и упакованной продукции.
Важным условием расширения ассортимента упаковочных материалов и тары для любых и в частности, косметических товаров, является обеспечение безопасности (химической, экологической) [2, ст.7-8]. Так, полимерная тара должна обладать высокими санитарно-химическими свойствами: отсутствием набухания и миграции токсичных веществ; высокой устойчивостью к действию света, высоких и низких температур, механической прочностью. При производстве тары для косметических товаров разрешено использовать полимерные материалы, которые применяют для упаковывания пищевых продуктов, хотя состав отдельных видов косметических средств (поверхностно-активные вещества, эмульгаторы, жиры, кислоты, биологически активные вещества и т.п.) является более агрессивным, а его действие на полимеры до конца не изученным. В настоящее время практически отсутствуют экспериментальные данные по изменению потребительских свойств полимерной тары при контакте с косметическими средствами в реальных условиях, не разработаны стандартизованные модельные среды для проведения подобных исследований. Особую важность данный вопрос приобретает в связи с высокой насыщенностью рынка косметических товаров, с возникновением в различных регионах страны большого количества рынков, где зачастую не соблюдают необходимые условия и режимы хранения, транспортирования и реализации.
Актуальность рассматриваемой проблемы обусловлена также противоречивостью требований, предъявляемых потребителями, и требований стандартов. В целях более полного удовлетворения спроса потребителей ассортимент упаковки для косметических средств должен быть достаточно разнообразен как по качеству, так и размерным характеристикам, а с позиции технологии производства - он должен быть унифицирован по типоразмерам. Это противоречие привело к тому, что в России выбор материалов и производство упаковки для
косметической продукции ведется без учета их целевого назначения, анализа взаимного влияния компонентов системы «упаковка-товар», сроков годности продукции и условий хранения.
Поэтому актуальной задачей товароведения является изучение свойств полимерной тары и косметической продукции в процессе хранения в различных условиях, а также оптимизации ассортимента полимерной тары.
Цель работы состояла в экспериментальном изучении взаимного влияния элементов системы «упаковка - товар — внешняя среда» в зависимости от внешних и внутренних факторов, разработке развернутой, унифицированной номенклатуры показателей и обосновании требований к качеству, необходимых и достаточных для оценки соответствия тары, а также формировании оптимального ассортимента полимерной упаковки для косметической продукции.
Для достижения поставленной цели решали ряд конкретных задач:
обоснование требований и разработка развернутой, унифицированной номенклатуры показателей качества тары;
анализ влияния факторов внутренней среды (косметических кремов и шампуней) на изменение массы, деформационно-прочностных характеристик и морфологию поверхности упаковочных материалов в различных условиях хранения;
исследование кинетики изменения свойств косметических кремов в процессе хранения в полимерной таре;
прогнозирование сроков службы полимерной тары и сроков годности косметических кремов;
обоснованный расчет рациональной вместимости тары для косметических кремов различного целевого назначения;
выявление потребительских предпочтений и формирование прогноза относительно новых видов тары для косметических кремов.
Научная новизна. В работе впервые:
рассмотрена система «упаковка — товар - внешняя среда» и установлены закономерности, характеризующие взаимное влияние полимерной тары и косметических средств при различных параметрах внешней среды;
научно обоснованы и экспериментально установлены сроки службы полимерной тары и сроки годности косметических кремов в экстремальных условиях хранения;
разработана методика расчета рациональной вместимости тары для косметических кремов различного целевого назначения;
разработана развернутая, унифицированная номенклатура показателей качества тары, необходимых и достаточных для оценки соответствия;
предложена и апробирована методика количественного определения витамина С в косметических кремах.
Практическая значимость работы.
Работа проводилась в рамках совместных исследований Орловского государственного института экономики и торговли, Российской экономической академии им. Г.В. Плеханова ООО «ИНАТ-Фарма» и ЗАО «Полипак».
Проведено изучение потребительских предпочтений относительно новых видов тары для косметических кремов - капсул и ампул как средств сохранения качества крема, представлены результаты сравнительного анализа полученных данных.
Рекомендованные рациональные объемы (вместимость) полимерной тары для косметической продукции различного целевого назначения и результаты социологического опроса были приняты для использования ООО «ИНАТ-Фарма» (Москва) и ЗАО «Полипак» (Железногорск) при производстве продукции.
Концептуальный подход к упаковке как к однородной группе непродовольственных товаров положен в основу примерной программы, утвержденной Министерством образования РФ, по направлению подготовки 351100 - «Товароведение и экспертиза товаров»; при написании учебного пособия «Товароведение упаковочных материалов и тары для потребительских товаров». Основ-
ные положения работы использованы в учебном процессе при чтении лекций и проведении лабораторных занятий по дисциплине «Товароведение упаковочных материалов и тары для непродовольственных товаров». Основные положения, выносимые на защиту:
развернутая, унифицированная номенклатура показателей качества для товарной группы - тара;
результаты исследования и установленные закономерности влияния факторов внутренней среды (косметических средств) на изменение массы, деформационно-прочностных характеристик и морфологию поверхности упаковочных материалов в различных условиях хранения;
критерии и прогноз сроков службы полимерной тары и сроков годности косметических кремов в экстремальных и нормальных условиях хранения;
методические аспекты определения рациональной вместимости тары для косметических кремов различного целевого назначения;
модифицированная методика количественного определения витамина С в косметических кремах;
результаты социологического исследования по выявлению потребительских предпочтений и формированию прогноза относительно новых видов тары для косметических кремов.
Апробация работы. Основные результаты исследований, изложенные в диссертации, докладывались на:
XIII - XVII Международных Плехановских чтениях (Москва, 2000-2004 г.г.);
Первой и второй Международных научно-практических конференциях «Потребительский рынок: качество и безопасность товаров и услуг» (Орел, ОГТУ, 2002 - 2003 г.);
Второй Межрегиональной научно-практической конференции «Продукция Красноярья: история, настоящее, перспективы» (Красноярск, 2001 г.);
Межвузовской конференции «Экономика, общество, личность на рубеже XXI века» (Орел, ОКИ, 2000 г.);
Межвузовской научно-практической конференции «Социально — экономические и политические проблемы: региональный аспект в условиях корректировки курса реформ» (Орел, ОКИ, 2001 г.);
Межвузовской научно-практической конференции «Проблемы становления, тенденции формирования и государственное регулирование экономики России» (Орел, ОКИ, 2002 г.);
Первой Международной научно-практической конференции «Стратегия качества, безопасности и конкурентоспособности товаров и услуг на потребительском рынке» (Орел, ОКИ, 2003 г.);
Межвузовской научно-практической конференции «Социально-экономическое развитие постсоветской России: региональный аспект» (Орел, ОКИ, 2003 г.).
Работа «Изучение ассортимента и качества полимерной упаковки для косметических средств» стала лауреатом Орловского областного конкурса молодых ученых за 2002 г. и награждена почетной грамотой Управления общего и среднего образования администрации Орловской области.
Учебное пособие «Товароведение упаковочных материалов и тары для потребительских товаров» (в соавторстве), имеющее гриф УМО вузов по товароведению и товарной экспертизе, объемом 18 п.л. выйдет в ИЦ «Академия» во II полугодии 2004 г.
Публикации. По теме диссертации вышло в соавторстве 13 научных публикаций, общий объем составил 1,9 п.л.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературы и приложений. Материалы диссертации изложены на 135 стр., в тексте имеется 25 таблиц, 45 рисунков и 8 приложений на 51 стр.
Изменение свойств полимерных материалов под действием физических и химических факторов
За последнее десятилетие 20 века упаковка стала наиболее важным и приоритетным продуктом в экономике индустриально развитых стран. В США, например, упаковочная промышленность занимает 3 место после военно-промышленного и агропромышленного комплексов, опережая такие отрасли как сталелитейное производство, автомобилестроение [3].
В 1990 году мировой рынок упаковки составлял 300 млрд. долл. США и к концу первого десятилетия XXI века, по прогнозам специалистов, данный показатель достигнет 760 млрд. долл. США. По данным Всемирной организации упаковщиков WPO, упаковочная индустрия обеспечивает 1-2 % суммарного валового национального продукта [1].
В бывшем СССР на душу населения приходилось 10 кг потребительской и транспортной упаковки в год, тогда как в Германии и США этот показатель достигал 90 и 230 кг, соответственно [1]. Экономическая ситуация, сложившаяся в стране в последнее время, заставила отечественных производителей изменить свое отношение к упаковке и упаковочным технологиям.
Структурными элементами упаковочной отрасли являются инвестиции, менеджмент и его составляющие: научная база; производство машин и оборудования для упаковочной отрасли; производство сырьевых материалов; производство упаковки; высококвалифицированные кадры.
До 1990-1993 г.г. упаковочная индустрия в России как самостоятельный сектор экономики практически не существовала. Отдельные отрасли промышленности занимались выпуском тары и упаковочных материалов, однако, ассортимент их был узким, а перспективы для его развития ограничивал сугубо утилитарный подход и дефицитный рынок продукции. Ни в одном высшем или среднем учебном заведении России до 1995 г. не готовили специалистов широкого профиля по упаковке [4].
Разработкой тары и производством линий для упаковывания занимались отраслевые НИИ в зависимости от типа упаковки. Основные научные исследования полимерной тары в бывшем СССР проводил ВНИИХИМПРОЕКТ (г. Киев, Украина). Результаты работы коллектива отражены в оригинальных статьях и справочниках [5-7]. В. Н. Кривошей и другие занимались изучением свойств полимерных упаковочных материалов, разработкой новых способов производства полимерной тары, созданием автоматизированных линий фасования и упаковывания продукции.
Исследованиям в области полимерных материалов и тары, проблем хранения материалов посвящены работы В.Е. Гуля, С.А. Рейтлингера, А.Н. Неверова, М.Г. Соломенко, A.M. Додонова, Я. Г. Муравина и др.[8-20].
Значительную долю российского рынка составляет импортное упаковочное оборудование — 70 %. Для рынка упаковочных машин характерно постоянное возрастание объемов продаж. Так, в 1997 году объем импорта упаковочного оборудования составил 446,6 млн. долл. США, что в 1,41 раза больше чем в 1996 году. На отечественном рынке представлен широкий ассортимент станков, машин, оборудования для укупорки, этикетирования, изготовления упаковки [21].
В 1997 году Россия закупала упаковочное оборудование в 63 странах мира. Наибольшую долю от общей суммы импорта занимали Италия (30%), Германия (26 %), Франция (6 %), Швеция (4 %), США (4 %). В России объем экспорта упаковочного оборудования в 1997 году составил чуть более 6 % от объема импорта [22]. При рассмотрении состояния мирового рынка упаковочного оборудования отмечается лидирующие положение США, доля которых на мировом рынке составила 29% [22].
Современное производство упаковочных материалов и в мире, и в РФ состоит из четырех основных сегментов: бумага и картон, полимеры, металл, стекло. Структура мирового и отечественного производства сырьевых материалов для упаковочной отрасли представлена на рис. 1.1; видно, что основное место занимает бумага и картон, полимерные материалы [23].
Отечественные предприятия, производящие сырьевые материалы, не в состоянии обеспечить отрасль в полном объеме, поэтому Россия осуществляет закупки этих материалов за рубежом. В 1997 году доля в общем объеме импорта материалов из ПЭ и ПП составила 33,6 %; бумаги и картона- 33 %; оберточных материалов - 5,8 % [24].
Структура типов используемой упаковки в различных странах существенно отличается, что связано с традиционным развитием отраслей промышленности и состоянием экономики. Использование различных упаковочных материалов в Польше в 1995 г. по данным [25]: 37%) бумага и картон, 37% стекло, 12%) пластмассы, 7% металлическая тара, 5% деревянная, 2% другие. Материалы, которые использует израильская упаковочная индустрия, традиционно ориентирована на полимерные материалы, по данным [26]: 40% пластмассы, 35% картон и бумага, \0% металл, 10% стекло, 5% деревянная тара.
В 1986 - 1990 г.г. Россия закупала около 200 тыс. тонн различных картонно - бумажных упаковочных материалов, в том числе полученных с применением макулатуры [27]. В бывшем СССР уровень потребления макулатуры стабильно возрастал и в 1992 году составил 26 %. В настоящее время на территории РФ имеются 27 предприятий, использующих привозную макулатуру, наиболее крупными из них являются: Санкт-Петербургский КПК - 18% от общего потребления; Набережночелнинский КБК — 10,4%, Алексинская КФ -12,1%. В 1998 г. в России была разработана целевая комплексная программа сбора и переработки макулатуры на 1990 — 2005 г., согласно которой предусматривается строительство новых, перевооружение и реконструкция действующих предприятий [28].
Мировое потребление макулатуры с 1990 г. по 1995 г. увеличилось на 35,3% и доля макулатуры в общем объеме производства бумаги и картона возросла с 35,5% до 41,4% [29].
В 2002 г. в России производство тарного картона возросло на 10,1 % по сравнению с 2001 г и составило 1,71 тыс. тонн. Сегодня объем общероссийского картонного производства составляет 2409 тыс. т., 71 % которого занимает тарный картон [23].
С середины 90-х годов наблюдается значительный рост потребления гофрированного картона. В 1996 г. страны Тихоокеанского региона потребляли 9 кг гофрокартона на душу населения, тогда как в Северной Америке — 92 кг, в Западной Европе - 43кг. По прогнозам, Юго-Восточная Азия сможет удовлетворять примерно 35% спроса на гофрокартон, Северная Америка сохранит 31%, Западная Европа - 22% мирового рынка [30].
Производство гофрокартона и тары из него в 2002 г. увеличилось по сравнению с 2001 г на 8,2 % и составило 1,591 млн. м2. Относительно мирового объема производства это количество составляет 1,2 %, от объема производства Европейских стран -4,1 %, Америки — 3,2 % [23,31].
Математико-статистическая обработка результатов исследования
Изменение свойств карбоцепных полимеров под действием воды изучено в работах [176,179]. Показано, что ухудшение свойств карбоцепных полимеров в воде вызвано выщелачиванием ингредиентов и набуханием, причем абсорбированную воду сравнительно легко можно выделить при высушивании. Скорость диффузии воды в неполярные полимеры и величина равновесной сорбции очень малы, поэтому полимеры характеризуются стабильностью. Полимеры, содержащие полярные группы взаимодействуют с водой активнее; к факторам, способствующим увеличению сорбции воды полимерами, относят: изменение температуры, увеличение поверхности (пористости) полимера, введение водорастворимых примесей [179,180].
В процессе изучения воздействия воды на свойства ПЭТФ-пленок было установлено, что в наибольшей степени изменяется относительное удлинение при разрыве. Так, в пленках толщиной 50 мкм через 60 суток экспозиции в водной среде снижение относительного удлинения при разрыве при температурах 45, 60, 75 и 90С составило 3, 32, 58 и 90% соответственно. Характер динамики изменения разрушающего напряжения при растяжении аналогичен характеру изменения относительного удлинения при разрыве [14,181]. В работе [181] отмечено, что при действии воды на ПЭТФ-пленки происходит их набухание, хотя величина равновесного водопоглощения составляет 0,5-2,0 % в зависимости от температуры, толщины и структуры пленки.
Анализ литературных данных [182-186] показал, что если при действии среды полимер набухает, то его долговечность уменьшается. Набухание пленок из ПС и ПЭТФ в воде на начальном этапе приводит к увеличению прочности, что объясняется ориентацией молекул полимера под влиянием внутренних напряжений, но в дальнейшем этот процесс влечет за собой ухудшение механических свойств.
В работах [187-190] проведено изучение влияния поверхностного натяжения среды на действие воды и водных растворов на полимеры. Установлено, что увеличение поверхностного натяжения в присутствии солей сопровождается ослаблением действия воды. Присутствие поверхностно-активных веществ уменьшает поверхностное натяжение, облегчает смачивание поверхности полимера и усиливает отрицательное действие среды (эффект Ребиндера).
Показано, что при длительном пребывании полистирола в воде [155] образуются различные дефекты: мельчайшие сферические выбоины диаметром 0,1-0,5 мкм, поверхностные трещины длиной 1-20 мкм. Вид, форма и размеры дефектов зависят от температуры и продолжительности выдержки образцов в воде. Размер дефектов уменьшается при повышении температуры и увеличивается пропорционально продолжительности пребывания образцов в воде.
Воздействие влаги на свойства полимеров изучено в работах [191-193]. Скорость процесса поглощения влаги в ПА зависит от относительной влажности, температуры, степени кристалличности, соотношения амидных и метиле-новых групп. Вода может играть роль пластификатора (при небольших степе нях набухания и при низких температурах), но может действовать и как гидро-лизующий агент, приводя к деструкции цепи (при температуре до ЗЗЗК).
В работе [100] установлено, что сухие образцы ПА имеют Тс около 367К, а по мере увеличения влагосодержания до 10% Тс снижается до 267К. Понижение Тс связано с изменением вида и уровня молекулярной подвижности. В работе [194] показано, что при длительной выдержке ПА в среде с повышенной влажностью происходит увеличение его плотности, изменение межплоскостных расстояний в кристаллитах, повышение упорядоченности в аморфной фазе.
Изучению пластифицирующего эффекта воды в гидрофильных полимерах посвящены работы [181,195,196]. Показано [181], что при действии дистиллированной воды при температуре 20С в течение 30 дней прочность при изгибе полиэфирного пластика снизилась на 13%, обнаружены внутренние и внешние микротрещины. При повышении концентрации водного раствора соли действие менее выражено, так как при этом снижается водопоглощение.
В работе [100] приведены результаты изучения действия влаги на поликарбонат. Установлено, что образуются микротрещины, а циклические изменения влажности способствуют накоплению усталостных напряжений. Установлено [197], что при действии на образцы поликарбоната толщиной 3 мм потока капель дождя с различной скоростью и под разными углами (30- 90) происходит изменение прозрачности материала и наблюдается эрозия поверхности.
Одним из характерных признаков старения ПВХ в естественных условиях [186,198,199] является помутнение образцов, что происходит в результате комплексного воздействия атмосферных факторов и прежде всего влаги. На процесс диффузии воды в материал оказывают влияние микродефекты, образующиеся в результате фотоокисления.
Изменение свойств ПЭТФ-пленок при воздействии 2%-го раствора лимонной кислоты проявилось в снижении величины разрушающего напряжения при растяжении и относительного удлинения при разрыве, а результаты воздействие 96%-го спирта свидетельствует о протекании процессов деструкции среды, при которых преобладающим является процесс алкоголиза. На началь ных стадиях экспозиции происходило резкое увеличение массы образца, в дальнейшем масса снижалась, как считают авторы, за счет вымывания в жидкую среду низкомолекулярных продуктов процесса алкоголиза и гидролиза [181]. Комплексное исследование влияния жидких пищевых модельных сред на свойства ПЭТФ-пленок и прогнозирование сроков их хранения проведено в работах [1,181].
В работе [182] показано, что обработка пленок полиакрилата Ф-2 в 15 %-ном водном растворе щелочи в течение 30 минут приводит к снижению прочности примерно на 80% и появлению неровностей поверхности глубиной до 1 мкм. Проникновение ПАВ в полимеры при определенных условиях может сопровождаться химическими превращениями макромолекул, изменением диффузионных свойств исходных материалов [177,200].
В работе [101] отмечено, что введение ПАВ в ПВХ и ПП способствует упорядочению структуры полимера, так как ПАВ не внедряется в кристаллиты полимера, а располагается в аморфных областях в виде компактных образований, не нарушающих аморфно-кристаллическую структуру исходного полимера.
Анализ воздействия биологически активных сред на полимеры, проведенный в работе [201,202] показал, что в ПЭТФ, имплантированном в мышечную ткань человека, при рН окружающей среды 7,0-7,4 происходит снижение разрушающего напряжения при растяжении. В этих же работах отмечено, что деструкция волокон и пленок 1111 в организме человека характеризуется образованием трещин, появлением полосы поглощения в ИК спектрах, соответствующей группе С=0, снижением разрушающего напряжения и относительного удлинения при разрыве.
Изменение свойств полимерной тары, находящейся в контакте с шампунем
Можно видеть, что растворимость во всех системах увеличивается с ростом температуры. Полученные результаты говорят о том, что исследованные нами сложные многокомпонентные смеси и полимеры относятся к системам с верхней критической температурой смешения. Существенно, что экспериментальные точки в координатах уравнения Аррениуса In с - 1/Т удовлетворительно укладываются на прямые для всех исследованных температур. Эта зависимость может быть использована для прогнозирования изменения растворимости как внутри исследованного интервала температур, так и за его пределами. Углы наклона этих зависимостей согласно [233] характеризуют величину свободной энергии смешения компонентов, которая, в свою очередь, связана с термодинамическим сродством полимера и компонентов крема. Анализируя данные, представленные на рис.3.2 - 3.3, можно утверждать, что сродство крема изменяется в ряду полимеров ПВХ ПЭТФ ПП ПЭ.
Вторым важным фактом является то, что несмотря на сложный состав кремов и шампуней, которые являются многокомпонентными системами, их термодинамическое взаимодействие с полимерами подчиняется законам фазовых равновесий для двухкомпонентных систем. Эффективная свободная энергия для исследованных систем составляет 10-14 кДж/моль.
Кинетика изменения разрушающего напряжения при растяжении стр исследуемых образцов тары, а также относительное изменение этой величины приведены на рис. 3.4 (а - г).
Видно, что наблюдается снижение разрушающего напряжения у всех образцов и при всех условиях экспозиции. Наблюдаемый эффект снижения разрушающего напряжения при растяжении более интенсивно протекает при воздействии света и при температуре + 50 С. В процессе экспозиции образцов полимерной тары в течение 400 суток в креме при - 18С наблюдается постепенное снижение разрушающего напряжения при растяжении: у ПЭ - на 24 %, ПП — на 23 %, ПЭТФ - на 13 % и ПВХ - на 16 % [231,232]. Снижение прочностных характеристик при воздействии отрицательных температур может усугубляется появлением внутренних напряжений и протеканием химической деструкции в процессе замораживания водной фазы (возможного криолиза), как это отмечено в работах [100,122,123,135].
В процессе экспозиции образцов тары в креме при комбинированном воздействии света (рис. 3.4, в) максимальное снижение разрушающего напряжения составило 38 % у образца из ПЭ, что, возможно, обусловлено усилением процесса окисления в поверхностных слоях образца при действии света и увеличением хрупкости [144,151,152]. Это может быть связано с известной неустойчивостью полио-лефинов к коротковолновой части спектра (370-318 нм).
Экспозиция образцов полимерной тары в креме при температуре + 50С сопровождалась аналогичными тенденциями в изменении разрушающего напряжения при растяжении. Необходимо отметить, что снижение этого показателя у образцов из ПП и ПВХ наблюдалось в первые 60 суток, тогда как у образцов из ПЭ и ПЭТФ этот процесс более растянут во времени (в период с 60 суток и далее), т.е. устойчивость их выше (рис. 3.4, г).
Рассчитанные нами по начальным участкам кинетических кривых температурные коэффициенты изменения о р, т.н. эффективные энергии активации процесса, варьируются от 11 до 20 кДж/моль для полиолефинов, 10 и 27 кДж/моль для ПЭТФ и ПВХ, соответственно.
На рисунке 3.5 (а-г) дана общая картина относительного изменения величины разрывного удлинения у образцов, находящихся в контакте с кремом в различных условиях. Из анализа данных рис.3.5. вытекает закономерность: для всех исследуемых полимеров происходит снижение относительного удлинения при разрыве. Однако, причины этого могут быть различными. В процессе экспозиции в креме образцов ПЭ, ПП, ПЭТФ и ПВХ при нормальных условиях отмечены аналогичные тенденции (рис.3.5, б). действии света и температуры приводит к снижению относительного удлинения при разрыве в следующих пределах: у ПЭ и ПП- на 32 %, ПЭТФ- на 37 % и ПВХ- на 38 % (рис. 3.5, в).
Наблюдаемое уменьшение разрывного удлинения под воздействием света у образцов из ПВХ и ПЭТФ в большей степени по сравнению с остальными, вероятно объясняется их химической природой. Так, в работах [162,163] отмечено, что под воздействием света в образцах из ПВХ протекают реакции де-гидрохлорирования, деструкции и структурирования; вначале идет образование сопряженных двойных связей, затем образование трехмерной пространственой сетки, при этом резко снижается относительное удлинение при разрыве. Полученные нами результаты косвенно подтверждают данное высказывание. Для образцов из ПЭТФ наряду с дефектами снижение разрывного удлинения может быть связано и с влиянием наличия в составе макромолекулы полимера сложного хромофора, как это было показано в работе [174]. Однако, эта трактовка может быть дискуссионной.
Увеличение температуры способствует интенсификации снижения деформационно-прочностных свойств, как это наблюдалось в работах [105,181,232]. В нашей работе показано, что в процессе экспозиции образцов тары в креме при температуре + 50С в течение 150 суток наибольшая величина снижения разрывного удлинения наблюдалась у ПВХ и составила 57% (рис.3.5, г).
Для установления достоверности результатов по изменению массы и деформационно-прочностных свойств образцов полимерной тары, была проведена математико-статистическая обработка экспериментальных данных (приложение 2). Значения коэффициента вариации составляет от 0,2-2,4% для гравиметрических измерений и 1,6-12% для физико-механических показателей, что говорит о хорошей достоверности полученных результатов.
Изучение потребительских предпочтений при выборе косметических кремов и их упаковки
Нами введен условный критерий гарантированного качества косметического крема, критическое значение которого установлено согласно НД для показателя содержания «массовая доля общей щелочи» (МДЩ) =1%. Время экспозиции при различных условиях хранения, когда МДЩ 1%, гарантирует качество продукции, при МДЩ 1% крем не может быть использован по назначению по показателю безопасности. Согласно ГОСТ 28189-91 [208] массовая доля щелочи не должна превышать 1%.
Введение показателя МДЩ в качестве критериального объясняется следующим образом. Известно, что щелочная среда отрицательно воздействует на белки: коллаген, который занимает 94-98% от общего количества белковых веществ, входящих в состав дермы, и кератин, составляющий эпидермис. В щелочной среде может происходить гидролиз отдельных связей в белковой макромолекуле, в частности, пептидных - СО - NH - [206, 237]. Показано, что хранение косметических кремов при температуре -18 С привело к росту МДЩ до критического значения 1% через 200 суток у крема «Облепиха» и «Крема вечернего с экстрактом зеленого чая и витамином С и Е», через 100 суток у крема «Золотая тайна», через 150 суток у «Суперувлажняю-щего крема с витамином С» и «Синержи». Следовательно, в этих условиях срок годности кремов отечественного производства с 1 года уменьшается до 3-6 месяцев, а кремов зарубежного производства - с заявленного срока 2 или 3 года до 5 месяцев [238-241]. Такое изменение МДЩ при хранении косметических кремов явилось достаточно неожиданным, поскольку считается, что косметические продукты, содержащие жиры и жирные кислоты подвергаются перекисному окислению. Однако, отличительной особенностью современных косметических кремов является их состав, в который практически не входят компоненты природного происхождения, или входят в небольшой доле. Они содержат большое количество эмульгаторов и стабилизаторов эмульсии, загустителей синтетического происхождения. В состав многих кремов входит триэтаноламин и анионактивные ПАВ, т.е. в состав исследованных косметических кремов входят компоненты, которые могут быть неустойчивыми при длительном хранении в водной среде и подвергаются гидролизу с образованием кислых или щелочных продуктов. Хорошо известно [206,242,243], что амины в водной среде являются сильными основаниями, более сильными, чем аммиак, за счет неподеленной пары электронов азота, причем по мере увеличения длины алифатического радикала в амине сила основности рК (аналог рН) его увеличивается: NH3 = 4,75; (СНз)зИ = 4,20; (CH3CH2)3N = 3,36. Поэтому, входящий в состав кремов триэтаноламин дает в процессе гидролиза сильнощелочную реакцию. Воски могут гидролизоваться в щелочной среде необратимо. Крем «Суперувлажняющий с витамином С» содержит мочевину и гидроксид натрия, что также может проявляться в увеличении содержания МДЩ в наибольшей степени: мочевина имеет щелочную реакцию (рН 7,2 - 7,5), а гидроксид натрия - более 10. Этому способствует то, что водная дисперсионная среда жидких эмульсионных кремов составляет около 80%, легкие кремы могут содержать до 97,5% водной фазы, сопутствующим благоприятным фактором является повышение температуры.
Анализ полученных данных показывает, что в процессе экспозиции кремов при температуре +20 С содержание МДЩ в кремах монотонно увеличивается (рис. 4.1,6; 4.2, б) но менее интенсивно, чем при отрицательной температуре. Видно, что время в течение которого МДЩ в креме «Облепиха» достигнет 1% составляет 350 суток, что соответствует сроку годности данного крема. У кремов «Золотая тайна» и «Крема вечернего с экстрактом зеленого чая и витамином С и Е» этот период превышает срок годности указанных кремов; в креме «Синержи» критическое значение содержания щелочи отмечено через 430-450 суток, что в 2,4 раза меньше срока годности крема.
При воздействии света рост значения содержания МДЩ в кремах интенсифицируется и достигает предельного уровня через 100-150 суток, что связано с сочетанным воздействием повышенной температуры + 30 и дополнительно энергией световых источников — ламп, моделирующих солнечный спектр.
Изменение МДЩ наиболее быстрыми темпами происходит при температуре +50 С. Через 48 часов хранения было установлено увеличение содержания МДЩ в кремах в среднем на 30 %. По установленной линейной зависимости содержания щелочи от времени была проведена экстраполяция и определено время, в течение которого значение этого показателя достигнет 1%.
На рис.4.3 полученные результаты суммированы в виде диаграмм, которые соответствуют срокам гарантированного качества исследованных косметических кремов по критерию МДЩ. Получено, что хранение крема «Облепиха» при температуре +50 С приведет к резкому сокращению срока годности по показателю химической безопасности с 1 года до 14 суток, «Золотая тайна» (рис. 4.3, а), «Крема вечернего с экстрактом зеленого чая и витамином С и Е» (рис.4.3, б) до 23 и 17 суток соответственно, кремов «Синержи» (рис.4.3, в) и «Суперувлажняющего крема с витамином С» (рис.4.3, г) с трех и двух лет соответственно до 13-15 суток [238-240].
