מה גורם לכוסות שתייה מפלסטיק להתכופף בקלות?

חַד פַּעֲמִיכוסות משקה מפלסטיקלמיכלים בשימוש נרחב בחיי היומיום, יש בעיות דפורמציה המשפיעות ישירות על הבטיחות והנוחות שלהם. הבנת התנאים שבהם מתרחש דפורמציה חיונית לבחירה נכונה ושימוש בכוסות משקה חד פעמיות מפלסטיק. מתכונות החומר והעקרונות הפיזיקליים ועד לתרחישי יישום בפועל, הגורמים המובילים לעיוות של כוסות משקה חד פעמיות מפלסטיק הינם רב-גוני. להלן ננתח מצבים ספציפיים שונים בפירוט.

1.1 הבדלים בעמידות החומר בחום

חַד פַּעֲמִיכוסות משקה מפלסטיקעשויים בעיקר מפלסטיק תרמופלסטי כגון פוליסטירן (PS), פוליפרופילן (PP) ופוליאתן טרפתלט (PET). לחומרים אלה יש הבדלים משמעותיים בעמידות החום.
לכוסות פוליסטירן (PS) יש עמידות נמוכה יחסית לחום, עם טווח טמפרטורות של-שימוש ארוך טווח של 0-70 מעלות, ועיוות מתרחש ב-60-80 מעלות. טמפרטורת עיוות החום של PS היא 70-90 מעלות (0.45MPa), וטמפרטורת מעבר הזכוכית היא 80-105 מעלות. עם זאת, בשל שבירותו, הוא משמש לעתים רחוקות בסביבות בטמפרטורה גבוהה בפועל. בסביבות בטמפרטורה גבוהה, כוסות PS עלולות לחוות ריכוך וקריסה של דופן הכוס, התנפחות של תחתית הכוס או פיתול ועיוות כללי.

לכוסות פוליפרופילן (PP) יש עמידות טובה יותר בחום וניתן להשתמש בהן בטמפרטורות מעל 100 מעלות, ומגיעות ל-120 מעלות בעומס קל. טמפרטורת השימוש הרציף המקסימלית ללא עומס יכולה להגיע ל-120 מעלות, וטמפרטורת השימוש לטווח קצר יכולה להגיע ל-150 מעלות. טמפרטורת עיוות החום של PP היא 60-100 מעלות (1.82MPa), והיא יכולה לעלות על 100 מעלות תחת עומס של 0.45MPa. נקודת ההיתוך של PP היא עד 167 מעלות, וטמפרטורת מעבר הזכוכית היא בין -10 מעלות ל-20 מעלות, מה שהופך את הממדים המבניים של כוסות PP ליציבות יחסית בטווח הטמפרטורות מטמפרטורת החדר לטמפרטורת המים הרותחים.

לכוסות פוליאתן טרפתלט (PET) יש עמידות ירודה בחום ויכולות לעמוד רק בטמפרטורות של כ-70 מעלות; חריגה מהטמפרטורה הזו מובילה בקלות לעיוות. טמפרטורת מעבר הזכוכית של PET היא 67-81 מעלות, ונקודת ההיתוך שלו היא 244-260 מעלות. עם זאת, בשל טמפרטורת מעבר הזכוכית הנמוכה יחסית שלו, הוא נוטה לעיוותים במגע עם נוזלים בטמפרטורה גבוהה.

1.2 ביטויים ספציפיים של דפורמציה תרמית

העיוות של חד פעמיכוסות משקה מפלסטיקהנגרמת על ידי טמפרטורות גבוהות מתבטאת בדרכים שונות, כולל:

ריכוך וקריסה של דופן הכוס: כאשר הטמפרטורה עולה על טמפרטורת מעבר הזכוכית של החומר, גוברת הניידות של השרשראות המולקולריות הפלסטיות, והחומר מתחיל להתרכך. בשלב זה, דופן הכוס לא יכולה לעמוד במשקל שלו ובלחץ הנוזל שבתוכו, מה שמוביל לקריסה פנימה. במיוחד עם כוסות PS ו-PET, כאשר מכילים נוזלים מעל 70 מעלות, דפנות הכוס יתרככו בצורה ניכרת, ולחיצה קלה ביד תגלה עיוות משמעותי.

• עיוות בולט בתחתית הכוס:טמפרטורות גבוהות גורמות לחומר התחתון של הכוס להתרחב. אם תחתית הכוס מעוצבת בצורה לא נכונה או עמידות החומר בחום אינה מספקת, תחתית הכוס תתנפח כלפי מעלה. דפורמציה זו לא רק משפיעה על יציבות הכוס אלא גם עלולה להוביל לשפיכת נוזלים. בשימוש מעשי, כאשר כוסות PS מכילות מים חמים מעל 80 מעלות, התחתית מראה לעתים קרובות בליטות משמעותיות.
• עיוות פיתול כולל:כאשר חלקים שונים של הכוס מחוממים בצורה לא אחידה, מתרחשות דרגות שונות של התפשטות, מה שמוביל לעיוות פיתול כולל. זה נפוץ כאשר הכוס שקועה חלקית במים חמים או מחוממת בצורה לא אחידה בתנור מיקרוגל.
• סדקים ושבירה:אם הטמפרטורה משתנה במהירות או חורגת מהטמפרטורה המותרת של החומר, כוס הפלסטיק עלולה להיסדק או להישבר. במיוחד במהלך שימוש לסירוגין בנוזלים חמים וקרים, מתח תרמי עלול לגרום להיווצרות סדקים בתוך החומר, מה שבסופו של דבר מוביל לכשל בכוס.

1.3 תקני בדיקת דפורמציה-בטמפרטורה גבוהה

על פי התקנים הרלוונטיים, בדיקת עמידות החום עבור כוסות משקה חד פעמיות מפלסטיק משתמשת בדרך כלל בשיטות הבאות:

בדיקת טמפרטורת עיוות חום: על פי תקני ASTM D648 או ISO 75, בעומס של 1.82 MPa, הטמפרטורה מוגברת בקצב של 2 מעלות/דקה. הטמפרטורה שבה הדגימה מתעוותת ב-0.25 מ"מ היא טמפרטורת עיוות החום. טווח טמפרטורת עיוות החום עבור כוסות משקה חד פעמיות מפלסטיק הוא בדרך כלל בין 60-120 מעלות. קביעת נקודת ריכוך של Vicat: על פי תקן ISO 306, הטמפרטורה שבה החומר מגיע לעיוות מוגדר בלחץ מסוים נמדדת בקצב חימום של 50 מעלות/שעה. נקודת הריכוך של Vicat של כוסות פלסטיק חד פעמיות טיפוסיות היא בין 80-100 מעלות.

 

 בדיקת עמידות בפני זעזועים תרמיים: על פי תקן ISO 22088-3, בדיקת מחזור טמפרטורה (-20 מעלות עד 100 מעלות) מבוצעת למשך 50 מחזורים לפחות, ונצפה לאיתור סדקים.
בדיקת טמפרטורת שימוש בפועל: הכוס ממולאת בנוזל בטמפרטורה מוגדרת (בדרך כלל 80 מעלות או 95 מעלות) ומוחזקת לתקופה מסוימת (למשל, 30 דקות), תוך התבוננות בעיוות, דליפה וכו'.

 

2.1 מאפייני פריכות-בטמפרטורה נמוכה של חומרים

סביבות -טמפרטורות נמוכות משפיעות באופן משמעותי על התכונות המכניות של כוסות משקה חד פעמיות מפלסטיק, מה שהופך אותן לשבירות ונוטים להיסדק או להישבר תחת לחץ. לחומרים פלסטיים שונים יש טמפרטורות מעבר זכוכית שונות ותכונות טמפרטורה-נמוכות.

פוליסטירן (PS) מפגין שבירות משמעותית בטמפרטורות נמוכות, עם טמפרטורה שבירה של כ--30 מעלות. PS עצמו הוא חומר קשיח ושביר חסר גמישות, והוא נשבר בסמוך לנקודת הניבול במהלך המתיחה. בסביבות בטמפרטורה נמוכה, השבריריות של PS בולטת עוד יותר, והיא עלולה להיסדק או אפילו להתנפץ עם השפעה קלה.

לפוליפרופילן (PP) יש טמפרטורת מעבר זכוכית בין -10 מעלות ל-0 מעלות, והוא הופך שביר כמו זכוכית בטמפרטורות קירור. כאשר הטמפרטורה מתקרבת לנקודת ההתפרקות הקריטית שלה, הקשיחות של PP פוחתת באופן משמעותי, והופכת מפלסטיק רך לפלסטיק שביר. זו הסיבה שבקבוקי פלסטיק PP נוטים להישבר לאחר קירור.

 

גם פוליאתילן טרפתלאט (PET) הופך שביר בטמפרטורות נמוכות. PET רגיל נוטה ביותר לשבר שביר בתנאי הקפאה-בטמפרטורה נמוכה ואינו מתאים לאחסון-לטווח ארוך בטמפרטורה נמוכה-. למרות שטמפרטורת מעבר הזכוכית התיאורטית של PET היא 67-81 מעלות, הקשיחות שלו יורדת באופן משמעותי בסביבות של טמפרטורות נמוכות, במיוחד כאשר הוא נתון להשפעה חיצונית, מה שהופך אותו לנטייה להיסדק.

2.2 ביטויים של דפורמציה-בטמפרטורה נמוכה

העיוות של כוסות משקה חד פעמיות מפלסטיק עקב טמפרטורות נמוכות מתבטא בעיקר ב:
פיצוח פריך: טמפרטורות נמוכות מחלישות את התנועה של שרשראות מולקולריות מפלסטיק, מפחיתות את קשיחות החומר ומגבירות את שבירותו. כאשר הם נתונים לכוחות חיצוניים, כגון טיפול, מיקום או התנגשויות קלות, הכוסות נוטות להיסדק. פיצוח זה מתרחש בדרך כלל באופן פתאומי ללא סימני אזהרה ברורים.
שבר בריכוז המאמץ: בחלקים החלשים של הכוס, כגון השפה, התחתית או החיבורים של דופן הכוס, טמפרטורות נמוכות מחמירות את ריכוז המתח, מה שהופך אזורים אלו לרגישים יותר לשברים. במיוחד כשהן מוערמות, הכוסות התחתונות נושאות את משקל הכוסות מעל, מה שגורם להן להיסדק בטמפרטורות נמוכות יותר.
דפורמציה של התכווצות קרה: טמפרטורות נמוכות גורמות לחומרים פלסטיים להתכווץ. אם ההתכווצות לא אחידה, יווצר מתח פנימי, שיוביל לעיוות כוס. דפורמציה זו עשויה להתבטא כהתכווצות השפה, כיפוף הגוף או שינוי צורה כללית.
היווצרות מיקרו-סדקים: למרות שלא ניתן לצפות ישירות בעין בלתי מזוינת, סדקים זעירים עשויים להיווצר בתוך כוס הפלסטיק בסביבות-טמפרטורות נמוכות. סדקים אלה עשויים להתרחב במהלך השימוש הבא, במיוחד במהלך שינויי טמפרטורה או כאשר הם נתונים ללחץ, מה שיוביל לכשל בכוס.

2.3 גורמים המשפיעים על סביבות-טמפרטורות נמוכות

סביבת קירור (0-10 מעלות):בטמפרטורות קירור, הקשיחות של כוסות PP יורדת באופן משמעותי. על פי תצפיות ניסיוניות, בקבוקי פלסטיק PP הופכים שבירים במיוחד לאחר קירור ועלולים להישבר בטיפה אחת. הסיבה לכך היא שטמפרטורת הקירור קרובה לטמפרטורת מעבר הזכוכית של PP, מה שגורם לה להפוך מפלסטיק רך לפלסטיק שביר.

סביבת הקפאה (מתחת ל-18 מעלות):בסביבות קפואות, כל סוגי כוסות המשקה החד פעמיות מפלסטיק הופכות שבריריות יותר. כוסות PET נוטות לשבר שביר ב-18 מעלות, במיוחד כשהן מלאות בנוזל וקפואות. עקב התרחבות הנוזל בהקפאה, יש סיכוי גבוה יותר שהכוסות יישברו.

קצב שינוי הטמפרטורה:שינויי טמפרטורה מהירים מסוכנים יותר מטמפרטורות נמוכות קבועות. כאשר כוס מועברת לפתע מסביבת טמפרטורה-נמוכה לסביבת טמפרטורה-גבוהה, או להיפך, נוצר לחץ תרמי, מה שמוביל לסדיקה של החומר. תופעה זו בולטת במיוחד כאשר מים חמים נמזגים מיד לכוס לאחר הקירור.

כוח חיצוני:בסביבות-טמפרטורות נמוכות, כושר נשיאת העומס- של כוסות משקה מפלסטיק פוחת. אפילו טיפול ומיקום רגילים יכולים לגרום לכוסות להישבר. במיוחד כאשר מוערמים, הלחץ על הכוס התחתונה, במיוחד בטמפרטורות נמוכות, צפוי יותר לגרום לשבירה.

3.1 עיצוב מבני וקיבולת עומס-

העיצוב המבני של כוסות משקה חד פעמיות מפלסטיק מתמקד בעיקר בהחזקת נוזלים במקום לשאת משקל חיצוני; לכן, כושר נשיאת העומס שלהם- מוגבל. לפי התקן הלאומי GB18006.1, העומס התקני עבור כוסות משקה חד פעמיות מפלסטיק הוא 3 ק"ג, כלומר כאשר מניחים משקל של 3 ק"ג על הכוס, שינוי הגובה של הכוס בתוך דקה לא יעלה על 5% מגובהו המקורי.

עם זאת, מחקר שוק בפועל מראה שיעור מעבר נמוך עבור ביצועי העומס-של כוסות משקה חד פעמיות מפלסטיק. בדיקת פתע של הלשכה העירונית לפיקוח איכות של שנגחאי מצאה שרק 2 מתוך 6 מותגים ודגמים שונים של כוסות משקה חד פעמיות מפלסטיק יכלו לשאת עומס של 3 קילוגרמים, מה שהביא לשיעור כשל של עד 66.7%. זה מצביע על כך שכושר נשיאת העומס בפועל- של רוב כוסות המשקה החד פעמיות מפלסטיק נמוך מהדרישות הסטנדרטיות.
יכולת נשיאת העומס- של כוס קשורה קשר הדוק לעיצוב המבני שלה. עובי דופן הכוס הוא גורם חשוב המשפיע על יכולת נשיאת עומס-; עיבוי דופן הכוס יכול לשפר משמעותית את חוזק הלחיצה. לדוגמה, כוסות תעופה בעלות עיצוב מעובה יכולות לעמוד בכ-5 ק"ג של לחץ אנכי ללא עיוות. כמה כוסות שתוכננו במיוחד, כמו אלה עם מערכת תמיכה משולשת, יכולות לעמוד אפילו ב-50 קילוגרם של לחץ מבלי להישבר.

המבנה המחוזק של שפת הספל חשוב אף הוא. עיצוב טבעת מעובה ב-0.8 מ"מ- בשפה יכול לנעול את המבנה הכללי כמו טבעת חיזוק מפלדה, ולשפר את יציבות הכוס. זווית הנטייה של גוף הכוס משפיעה גם על כושר נשיאת העומס-; זווית נטייה אופטימלית של 15 מעלות יכולה ליצור מערכת תמיכה משולשת, ולפזר לחץ ביעילות. עיצוב השכבה נגד החלקה- בתחתית הכוס נוגד את לחץ הערימה באמצעות חיכוך, ומשפר את היציבות.

3.2 ביטויים של עומס-דפורמציה של נושאים

דפורמציה של כוסות משקה חד פעמיות מפלסטיק שנגרמו עקב נשיאת משקל-מתבטאת בעיקר ב:

הזחה תחתונה:כאשר המשקל-נושא העומס חורג מיכולת הכוס, יופיע חריץ בולט בתחתית הכוס. הזחה זו עשויה להיות מקומית או לערב את כל תחתית הכוס. מידת ההזחה תלויה בגודל ובמשך המשקל- הנושא את העומס.
כיפוף קיר כוס:בלחץ אנכי, דופן הכוס יתכופף פנימה. אם דופן הכוס דק מדי או חוזק החומר אינו מספיק, דופן הכוס עשויה להראות קמטים משמעותיים או עיוות קבוע.
השטחה כללית:כאשר העומס כבד מדי, הכוס עשויה להיות שטוחה לחלוטין. במיוחד, כוסות מסוימות העשויות מחומרים רכים יותר עלולות להיות משוטחות לחלוטין ולאבד את הפונקציונליות שלהן כאשר הן נתונות למשקל של יותר מ-3 ק"ג.
נזק מבני:במקרים קיצוניים, עומס יתר עלול להוביל לנזק מבני לכוס, כגון נפילת התחתית, סדק דופן הכוס או קריעת השפה. נזק זה הוא בדרך כלל בלתי הפיך.

3.3 גורמים המשפיעים על עומס-יכולת נשיאה

סוג חומר:לחומרים שונים יש חוזקות מכניות שונות באופן משמעותי. לחומר PP יש חוזק לחיצה גבוה יותר מ-PS. הדור השלישי המשופר של חומר PP, באמצעות ארגון מחדש של מבנה מולקולרי, מגדיל את חוזק הלחיצה ב-40% תוך הפחתת עובי דופן הכוס ב-15%. למרות שלחומר PS יש קשיות גבוהה יותר, הוא שביר ונוטה לשבר שביר תחת עומס.

תהליך ייצור:תהליך הייצור של הכוס משפיע גם על כושר נשיאת העומס שלו.- כוסות מעוצבות-בהזרקה הן בדרך כלל חזקות יותר מכוסות תרמופורמות. דיוק התבנית, מהירות הקירור ופיזור החומר משפיעים כולם על חוזק המוצר הסופי.
שיטת שימוש:יכולת נשיאת העומס- של הכוס קשורה גם לשיטת השימוש. אם המשקל יתחלק באופן שווה, כושר נשיאת העומס- של הכוס יגדל; אם המשקל מרוכז בנקודה אחת, קל לגרום לריכוז מתח, מה שמוביל לנזק מקומי.
תנאים סביבתיים: הטמפרטורה משפיעה גם על כושר נשיאת העומס.- בטמפרטורות גבוהות, חומרים פלסטיים מתרככים, ויכולת נשיאת העומס- פוחתת; בטמפרטורות נמוכות, החומר הופך שביר, ולמרות שהקשיות עשויה לעלות, הקשיחות פוחתת, מה שהופך אותו לנטייה לשבר שביר.

4.1 מנגנוני קורוזיה כימיים

השפעת הסביבה הכימית על כוסות משקה חד פעמיות מפלסטיק מושגת בעיקר באמצעות קורוזיה ופירוק כימיים. לחומרים כימיים שונים יש דרגות שונות של השפעה על חומרים פלסטיים; חלקם עלולים לגרום לריכוך החומר, בעוד שאחרים עלולים להוביל לנפיחות או להתמוססות.

סביבות חומציות ואלקליות:הן סביבות חומציות והן סביבות אלקליות משפיעות על הביצועים של כוסות משקה מפלסטיק. משקאות חומציים (כגון מיץ לימון, משקאות מוגזים) מאכלים את משטח הפלסטיק, ומאיצים את שחרור חומרים מזיקים; נוזלים אלקליים (כגון מי סודה, מי סבון) מפרקים את השרשראות המולקולריות של הפלסטיק, מה שהופך את הספל לשביר ונוטה להיסדק. מחקרים הראו כי ערכי pH חומציים ובסיסיים של תמיסת המגע משפרים את השפלת פני השטח של פלסטיק, מה שעלול להחמיר את שחרור המיקרו-פלסטיק.
השפעת ממסים אורגניים:לממסים אורגניים יש השפעה חמורה יותר על כוסות משקה מפלסטיק. ניסויים הראו שכאשר כוסות משקה חד פעמיות מפלסטיק באות במגע עם אתיל אצטט, מתרחשת תגובת פירוק רצינית. כאשר מזגו אתיל אצטט לתוך כוס PS, הנוזל מיד קצף והשמיע קול "שריקה", ותחתית הכוס נעלמה מיד; למרות שהתגובה לא הייתה אלימה עם כוסות PP, החלק התחתון הפך רך לאחר 40 דקות, והראה עיקול פיזי משמעותי; כאשר יריעת פלסטיק מוקצפת נתקלה באתיל אצטט, יריעה בעובי 3 ס"מ נשרפה תוך 2 שניות.

חומרים שמנים:למרות שחומרים שמנוניים אינם ממיסים פלסטיק באופן מיידי כמו ממיסים אורגניים, מגע- ארוך טווח עלול להוביל להתנפחות פלסטית, ולשנות את התכונות הפיזיקליות של החומר. במיוחד בתנאי טמפרטורה- גבוהים, שמנים יכולים להאיץ את שטיפת התוספים מהפלסטיק, ולהשפיע על החוזק והיציבות של הכוס.

4.2 ביטויים של דפורמציה כימית

העיוות של כוסות משקה חד פעמיות מפלסטיק שנגרם על ידי הסביבה הכימית מתבטא בעיקר כ:

קורוזיה פני השטח:מגע-לטווח ארוך עם חומרים כימיים עלול להוביל לסימני קורוזיה על פני הכוס, להופיע כמשטח מחוספס, לאובדן ברק או להופעת כתמים. קורוזיה זו היא בדרך כלל מתקדמת; זה אולי לא ברור בהתחלה, אבל זה מחמיר בהדרגה עם הזמן.
דפורמציה של נפיחות:כמה חומרים כימיים נספגים על ידי מולקולות פלסטיק, מה שגורם לחומר להתנפח. נפיחות משנה את גודל וצורת הכוס, ועלולה להוביל לפתח גדול יותר, לקירות כוסות עבים יותר או לעיוות כללי.
עיוות ריכוך:חומרים כימיים עלולים לפגוע במבנה המולקולרי של הפלסטיק, ולהוביל לריכוך החומר. כוסות מרוככות עלולות להתעוות בלחץ שימוש רגיל, כגון קריסת דופן הכוס או חריטה של ​​תחתית הכוס.
נזק לפירוק:במקרים קיצוניים, ממיסים חזקים עלולים לגרום להתמוססות חלקית או מלאה של כוסות משקה מפלסטיק. לדוגמה, פירוק מיידי של כוסות PS במגע עם אתיל אצטט הוא דוגמה טיפוסית לנזק לפירוק כימי.

4.3 סיכונים כימיים בשימוש יומיומי

בחיי היומיום, כוסות משקה חד פעמיות מפלסטיק באות לעתים קרובות במגע עם חומרים כימיים, הדורשים תשומת לב מיוחדת:

תרחישי מזון ומשקאות: התגובה בין בישול יין לחומץ המשמש בבישול מייצרת אתיל אצטט. למרות שהריכוז אינו גבוה,-מגע ארוך טווח עלול להשפיע על כוסות משקה מפלסטיק. במיוחד כאשר אורזים מזון המכיל הרבה נוזלים, החומצות האורגניות והשמנים בנוזל עלולים לגרום לעיוות של הכוס.
ניקוי וחיטוי: שימוש בחומרי ניקוי המכילים אלכוהול, אקונומיקה וכדומה, לניקוי כוסות משקה מפלסטיק עלול לגרום נזק לכוסות. חומרי חיטוי בריכוז- גבוה, במיוחד, עלולים לגרום לקורוזיה של פני השטח או לפגיעה בתכונות החומר.
שימושים מיוחדים: אם משתמשים בכוסות שתייה חד פעמיות מפלסטיק כדי להחזיק נוזלים שאינם-מזון, כגון תרופות, קוסמטיקה, חומרי ניקוי וכו', יש לשקול תאימות כימית. נוזלים אלו עשויים להכיל רכיבים כימיים המזיקים לפלסטיק.

5.1 מנגנון צילום

קרינה אולטרה סגולה היא גורם חשוב הגורם להזדקנות ועיוות של כוסות משקה חד פעמיות מפלסטיק. ההשפעה של קרינה אולטרה סגולה (אורך גל 200-400 ננומטר) על חומרים פלסטיים מושגת בעיקר באמצעות שני מנגנונים: פירוק חימצוני צילום- והצלבה הנגרמת על ידי צילום.

• צילום-פירוק חמצוני:לקרינה אולטרה סגולה יש אנרגיה גבוהה במיוחד והיא יכולה לשבור ישירות קשרים כימיים כמו C-C ו-C-H בשרשרות מולקולריות פלסטיות, וליצור רדיקלים חופשיים. רדיקלים חופשיים אלו מתחברים במהירות עם חמצן ויוצרים רדיקלי פרוקסי (ROO•), אשר יוצרים עוד יותר הידרופרוקסידים (ROOH). הידרופרוקסידים מתפרקים תחת אור או חום, גורמים לקריעת שרשרת וליצירת קשרים כפולים וקבוצות קרבוניל חדשות. מבנים מצומדים אלה סופגים אור גלוי, מה שגורם לחומר להצהיב.
• קישור צולב המושרה-תמונה:במקרים מסוימים, קרינה אולטרה סגולה עלולה לגרום ליצירת קשרים כימיים חדשים בין מולקולות פלסטיק, מה שמוביל להצלבת שרשרת מולקולרית. הצלבה זו מגבירה את קשיות החומר, אך במקביל מפחיתה את קשיחותו, והופכת את החומר לשביר. מחקרים מראים שאור אולטרה סגול עם אורכי גל בין 290-320 ננומטר הוא המזיק ביותר ל-PET, שהוא במקרה טווח אורכי הגל העיקרי של אור אולטרה סגול מהשמש שמגיע לפני השטח של כדור הארץ.

5.2 עיוות הנגרם מקרינה אולטרה סגולה

העיוות של כוסות משקה חד פעמיות מפלסטיק הנגרם מקרינה אולטרה סגולה מתבטא בעיקר כ:פרופיל החברה

• מצהיב:זהו הביטוי האינטואיטיבי ביותר. בחשיפה ממושכת לאור אולטרה סגול, כוסות המשקה מפלסטיק מצהיבות בהדרגה, ומשפיעות על המראה שלהן. מידת ההצהבה קשורה לעוצמת האור האולטרה סגול ולזמן החשיפה.
• אבקת פני השטח:קרינה אולטרה סגולה גורמת לשרשראות המולקולריות על פני הפלסטיק להישבר ויוצרות חומרים אבקתיים עדינים. תופעה זו יוצרת שכבה של "אבקה לבנה" על פני הכוס, אותה ניתן לנגב ביד.
• שבירות ודפורמציה:הצילום מפחית את התכונות המכניות של חומרים פלסטיים, במיוחד הפחתת הקשיחות והגברת השבריריות. כאשר הם נתונים לכוחות חיצוניים, כוסות מיושנות נוטות יותר להיסדק או להישבר.

• מאפיינים מכניים מופחתים:קרינה אולטרה סגולה לטווח ארוך-מובילה לירידה משמעותית בחוזק המתיחה, חוזק הכיפוף ותכונות מכניות אחרות של הפלסטיק. ניסויים מראים שאחרי 500 שעות של חשיפה בעוצמת קרינת UV של 0.75W/m² ואורך גל של 340nm, חוזק הפגיעה של כוסות המשקה מפלסטיק מופחת משמעותית.

5.3 גורמים המשפיעים על קרינה אולטרה סגולה

• זמן חשיפה:ההשפעה המצטברת של קרינה אולטרה סגולה היא משמעותית; ככל שזמן החשיפה ארוך יותר, כך גדל הנזק לכוסות. כוסות המשמשות בחוץ או מאוחסנות באור שמש ישיר לתקופות ממושכות יזדקנו מהר יותר.
• עוצמת אולטרה סגול:עוצמת הקרינה האולטרה סגולה משתנה באזורים ובעונות שונות. באזורים טרופיים או בקיץ, עוצמת האולטרה סגול גבוהה, וקצב ההזדקנות של הכוסות יואץ.
• סוג חומר:לחומרים פלסטיים שונים יש רגישויות שונות לאור אולטרה סגול. PS ו-PP רגישים יותר לאור אולטרה סגול ונוטים להזדקנות; ל-PET יש יציבות פוטו טובה יחסית, אך הוא גם יתכלה בפעולה משולבת של טמפרטורה גבוהה ואור אולטרה סגול.
• גורמי טמפרטורה:טמפרטורות גבוהות מאיצות את ההשפעה המזיקה של אור אולטרה סגול על פלסטיק. בסביבות-טמפרטורות גבוהות, קרינה אולטרה סגולה מעצימה את התנועה של שרשראות מולקולריות פלסטיות, מה שהופך אותן לרגישות יותר לתגובות שבירה וחמצון.

6.1 תופעת הרפיית מתח

 

הרפיית מתח מתייחסת לתופעה שבה הלחץ בחומר יורד בהדרגה לאורך זמן תחת עומס מתמיד. לגבי כוסות משקה חד פעמיות מפלסטיק, חשיפה ממושכת ללחצים מסוימים (כגון לחץ מהערימה) עלולה להוביל לזחילה ולהרפיית מתח של החומר.
בשימוש מעשי, כוסות פלסטיק חד פעמיות מוערמות לשתות את משקל הכוסות שמעליהן. עם הזמן, הכוסות התחתונות יעברו עיוות איטי, שעשוי להיות קבוע. תופעת הרפיית המתח הזו בולטת במיוחד בסביבות-טמפרטורות גבוהות.

 

6.2 ליקויי ייצור

פגמים בתהליך הייצור של כוסות משקה חד פעמיות עשויות להוביל לעיוות במהלך השימוש:

עובי דופן לא אחיד: אם לכוס יש חלוקת עובי דופן לא אחידה במהלך הזרקה או צורה תרמי, נקודות תורפה נוטות לעיוות או להיסדק במהלך השימוש.
לחץ פנימי: אם הלחץ הפנימי שנוצר במהלך תהליך הייצור אינו משתחרר במלואו, הוא עלול לגרום לכוס להתעוות או להיסדק במהלך השימוש. שינויי טמפרטורה יכולים להחמיר את העיוות הזה.
פגמים בחומרים: שימוש בחומרים ממוחזרים או-חומרי גלם באיכות נמוכה עלול להוביל לביצועים לא יציבים של הכוסות ולגרום להם להיות מועדים לעיוותים.

 

6.3 שימוש ואחסון לא נאותים

שימוש לא נכון: שימוש בכוסות משקה חד פעמיות מפלסטיק כדי להחזיק נוזלים החורגים מטווח ההתנגדות שלהם לטמפרטורה, חימום כוסות לא מתאימות בתנור מיקרוגל, או שימוש בכוסות לשאת משקל מעבר ליכולת התכנון שלהן, כל אלה עלולים להוביל לעיוותים.
אחסון לא תקין: הערמה גבוהה מדי עלולה לגרום לכוסות התחתונות לשאת לחץ מוגזם; אחסון בסביבה לחה עלול להוביל לפירוק חומר; ואחסון עם חפצים חדים עלול לגרום לשריטות וליצור נקודות ריכוז מתח.
שימוש חוזר: כוסות שתייה חד פעמיות מפלסטיק מיועדות לשימוש חד פעמי. שימוש חוזר מאיץ את הזדקנות החומר, מה שמוביל לירידה בביצועים ולרגישות מוגברת לעיוותים.

העיוות של כוסות משקה חד פעמיות מפלסטיק הוא תוצאה של השפעות משולבות של גורמים מרובים, בעיקר כולל השפעות טמפרטורה (ריכוך-בטמפרטורה גבוהה והתפוררות-בטמפרטורה נמוכה), משקל נשיאת עומס (עיוות עקב חריגה מהעומס העיצובי), סביבה כימית (ביצועי פירוק-ממס בחומצה (התפרקות צילום ובסיס ממס), השפלה), ושימוש ואחסון לא נאותים.

לחומרים שונים של כוסות משקה חד פעמיות מפלסטיק יש רגישויות שונות לגורמי דפורמציה שונים: לחומר PP יש עמידות טובה יותר בחום וחוזק מכני, מתאים למשקאות חמים; חומר PS הוא זול אך בעל עמידות בחום ירודה והוא נוטה לשבר שביר; לחומר PET יש שקיפות גבוהה אך עמידות בחום נמוכה וקשיחות-בטמפרטורה נמוכה. כדי לצמצם את בעיית העיוות בכוסות שתייה חד פעמיות מפלסטיק, מומלץ לצרכנים לבחור במוצרים העומדים בתקנים הלאומיים ועשויים מחומרים מתאימים בעת רכישתם. כמו כן, עליהם לשים לב לבקרת טמפרטורה במהלך השימוש, להימנע ממגע עם כימיקלים מזיקים ולאחסן את הכוסות כראוי. יחד עם זאת, על היצרנים לשפר את איכות המוצר, לדבוק בקפדנות בתקנים הרלוונטיים ולהפחית את התרחשותן של בעיות דפורמציה במקור. רק באמצעות מאמצים משותפים של צרכנים ויצרנים ניתן להבטיח את הבטיחות והאמינות של כוסות משקה חד פעמיות מפלסטיק במהלך השימוש.