Poznaj atom

Od Marii Skłodowskiej – Curie do radiacyjnie modyfikowanych opakowań

Środa 08 kwietnia 2015

Upowszechnienie się procesów radiacyjnej sterylizacji sprzętu medycznego, przeszczepów, farmaceutyków i kosmetyków spowodowało zapotrzebowanie na materiały odporne na działanie promieniowania jonizującego.

Opakowania pozwalające zachować sterylności w stosunkowo długim czasie stanowią integralną, niezwykle istotną część technologii wyjaławiania. Rozwój zastosowań technik radiacyjnych do tzw. zimnej higienizacji żywności, ziół i przypraw ziołowych wprowadził dodatkowe wymagania, co do stopnia toksyczności produktów radiolizy.

Prowadzone z punktu widzenia sprzętu medycznego jednorazowego użytku poszukiwania odpornych radiacyjnie tworzyw polimerowych znalazły dodatkowy (w Polsce nadal niedoceniany) kontekst opakowaniowy.

Ważną kwestią jest emisja gazów i substancji lotnych powstałych w wyniku radiolizy opakowania. Skład fazy gazowej zależy od rodzaju materiału i wielkości dawki pochłoniętej promieniowania jonizującego. O ile w przypadku utensyliów medycznych substancje lotne nie wpływają istotnie na właściwości sensoryczne pakowanych wyrobów, to w przypadku produktów sproszkowanych, a szczególnie płynnych i pastowatych mogą niekorzystnie zmieniać smak i zapach. Dotyczy to m.in. kosmetyków oraz produktów spożywczych utrwalanych radiacyjnie.

Najogólniej można powiedzieć, że w wyniku napromieniania w materiałach polimerowych zachodzą procesy degradacji, sieciowania i tworzenia wiązań podwójnych. Radiacyjne sieciowanie korzystnie wpływa na własności użytkowe wielu materiałów. Podwyższenie poprzez obróbkę radiacyjną wytrzymałości na zerwanie i udarności folii opakowaniowych pozwala poprzez zmniejszenie grubości np. produkowanych masowo worków uzyskać znaczne oszczędności. Bardzo dobrymi przykładami uszlachetniania materiałów poprzez obróbkę radiacyjną są: wykorzystywany od dawna polietylen i badany ostatnio HNBR - elastomer tzw. wysokiej technologii.

Usieciowane radiacyjnie folie z PE i jego kopolimerów pozwalają na produkcję materiałów termokurczliwych, które stosuje się między innymi jako materiały opakowaniowe. Odznaczają się one dużą siłą skurczu, zapewniającą lepsze obciskanie pakowanego wyrobu oraz dużą wytrzymałość mechaniczną w niskich temperaturach. Sieciować radiacyjnie można również spieniony polietylen otrzymując gąbki przeciwwstrząsowe o lepszej jednolitości porów i gładkości powierzchni oraz większej odporności termicznej.

Za pomocą promieniowania jonizującego modyfikuje się korzystnie własności powierzchniowe folii poprzez polimeryzację szczepioną. Zmianę adhezyjnych własności polimeru, czyli tzw. drukowalności prowadzi się poprzez nanoszenie cienkich warstw czynników modyfikujących i napromienianie wiązką szybkich elektronów. Stosując obróbkę radiacyjną utrwala się niekiedy farby graficzne do zadrukowania opakowań. Otrzymuje się w ten sposób pełną polimeryzację farby oraz podwyższoną wytrzymałość na chemiczne i mechaniczne narażenia.

Stały postęp w dziedzinie przetwórstwa polimerów powoduje, że pojawiają się stale nowe opakowania, które należy badać również pod kątem odporności radiacyjnej. Stwarza to konieczność współpracy między specjalistami w dziedzinie materiałoznawstwa i chemii radiacyjnej. Uzupełniana jest lista dopuszczanych do wyjaławiania radiacyjnego tworzyw polimerowych. Przykładem mogą być prace nad znalezieniem odpornych radiacyjnie odmian polipropylenu. Znakomicie nadaje się on do produkcji jednorazowych wyrobów medycznych ale niestety w odróżnieniu od PE bardzo trudno ulega sieciowaniu i stosunkowo szybko degraduje się w procesie postradiacyjnego utleniania.

W praktyce problem doboru opakowania spełniającego warunki obróbki radiacyjnej należy traktować indywidualnie dla każdego wyrobu. Można na podstawie dotychczasowych doświadczeń pokusić się o pewne uogólnienia. W przypadku sprzętu medycznego jednorazowego użytku najwygodniej jako opakowanie stosować materiał, z którego wykonany jest wyrób. Najczęściej są to: polietylen, polistyren, polipropylen, poliester, poliamid, kopolimery ABS, poliwinylopirolidon.

W higienizacji ziół i przypraw okazało się, że mniej przydatny jest polietylen w porównaniu np. z wielowarstwowymi laminatami: poliamid/polietylen, papier/folia aluminiowa/jonomer. Ogólnie do radiacyjnej pasteryzacji żywności przydatne są: orientowany polipropylen, polietylen małej gęstości stabilizowany (LDPE), niestabilizowany polietylen małej gęstości (LDPEbd), polietylen dużej gęstości (HDPE), laminat PETmet/PE, laminat PET/Al/PE, poliamid, laminat PA/PE.

Autor: Wojciech Głuszewski, Centrum Badań i Technologii Radiacyjnych, Instytut Chemii i Techniki Jądrowej w Warszawie
Facebook