ISSN 2310-5283 e-ISSN 3041-1432 УДК 67; 68; 33
uk

https://doi.org/10.62763/cb/2.2025.20

Том 18, № 2, 2025

20-29

  • Читати статтю

    • Експлуатаційні властивості плівкових матеріалів для біопакування

    Олександра Криховець В’ячеслав Репета Ольга Гулай

    Отримано 30.07.2025, Доопрацьовано 04.11.2025, Прийнято 26.12.2025 Опубліковано 02.01.2026

    Анотація

    Розробка екологічно безпечних матеріалів для пакування стало однією з ключових вимог 2026 року. У різних сегментах сучасного ринку чітко спостерігалося стабільне зростання інтересу до біополімерних матеріалів, що виготовлялися з відновлюваних джерел сировини і були потенційно здатні до біорозкладу. Метою роботи стало дослідження експлуатаційних характеристик плівок на основі полівінілового спирту, кукурудзяного крохмалю, гліцерину і натрій тетраборату, а також оцінка можливості їх застосування як екологічно безпечного пакувального матеріалу. У процесі проведення дослідження плівки отримували методом лиття з розчину на скляну основу з термічною обробкою за температурах 393 К та 423 К. Було виготовлено зразки різної товщини: у діапазоні 0,0552-0,0616 мм, а також плівки більшої товщини – від 0,1953 до 0,2240 мм. Фізико-механічні характеристики матеріалів було визначено за допомогою універсальної розривної машини. Було з’ясовано, що експериментальні значення розривного зусилля для одержаних плівкових матеріалів зростали із збільшенням вмісту натрій тетраборату – від 18,79 Н до 66,2 Н. Напруження при розриві досягало 30,5 МПа при вмісті натрій тетраборату 10 % і температурі стабілізації плівок 423 К. Відносне видовження при розриві поступово знижувалося при вищій температурі стабілізації зразків. Зростання межі міцності при розтязі для плівок із вмістом 10 % натрій тетраборату зробили цей склад ефективним для одержання плівок покращеної міцності. Плівкові матеріали товщиною 0,0612-0,0734 мм показали найкращі експлуатаційні характеристики за співвідношенням «міцність матеріалу – товщина плівки». Результати дослідження експлуатаційних характеристик плівкових матеріалів, сформованих на основі полівінілового спирту, водорозчинного кукурудзяного крохмалю та гліцерину за різного вмісту натрій тетраборату дозволили розглядати можливість їх використання для пакування продуктів харчування, капсулювання свіжих овочів і фруктів

    Ключові слова:

    біорозкладні матеріали; фізико-механічні властивості; біополімери; полівініловий спирт; межа міцності

    ЦИТУВАТИ
    Krykhovets, O., Repeta, V., & Hulai, O. (2025). Operational properties of film materials for bio-packaging. Commodity Bulletin, 18(2), 20-29. https://doi.org/10.62763/cb/2.2025.20
    471 Перегляд

    Використані джерела

    1. Alvarado, M.C. (2024). Recent progress in polyvinyl alcohol (PVA)/nanocellulose composite films for packaging applications: A comprehensive review of the impact on physico-mechanical properties. Food Bioengineering, 3(2), 189-209. doi: 10.1002/fbe2.12086.
    2. Dang, X., Han, S., Du, Y., Fei, Y., Guo, B., & Wang, X. (2025). Engineered environment-friendly multifunctional food packaging with superior nonleachability, polymer miscibility and antimicrobial activity. Food Chemistry, 466, article number 142192. doi: 10.1016/j.foodchem.2024.142192.
    3. Dermondes Souza, R., Ribeiro Lopes, E., Mendes Ramos, E., Veloso de Oliveira, T., & de Patrícia Oliveira, C. (2024). Active packaging: Development and characterization of polyvinyl alcohol (PVA) and nitrite film for pork preservation. Food Chemistry, 437, article number 137811. doi: 10.1016/j.foodchem.2023.137811.
    4. DSTU 3976-2000. (2001). Maize starch, dry. Technical specifications. With amendment No. 1 (IPS No. 12-2013) and correction (IPS No. 11-2000). Retrieved from https://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page.html?id_doc=70422. 
    5. DSTU EN ISO 8067:2018. (2020). Polymeric porous elastic materials. Method for determining tear strength. Retrieved from https://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page.html?id_doc=79406.
    6. Fedoryshyn, O., Chervetsova, V., Yaremkevych, O., Skril, Yu., Khomyak, S., & Kohut, A. (2024). Physico-chemical and microbiological characterization of starch-based biodegradable films. Chemistry & Chemical Technology, 18(3), 417-425. doi: 10.23939/chcht18.03.417.
    7. Hussain, R., Batool, S.A., Aizaz, A., Abbas, M., & Ur Rehman, M.A. (2023). Biodegradable packaging based on poly(vinyl alcohol) and carboxymethyl cellulose films incorporated with ascorbic acid for food packaging applications. ACS Omega, 8(45), 42301-42310. doi: 10.1021/acsomega.3c04397.
    8. Jayakumar, A., Radoor, S., Shin, G.H., Siengchin, S., & Kim, J.T. (2023). Active and intelligent packaging films based on PVA/Chitosan/Zinc oxide nanoparticles/Sweet purple potato extract as pH sensing and antibacterial wraps. Food Bioscience, 56, article number 103432. doi: 10.1016/j.fbio.2023.103432.
    9. Krasinskyi, V., Dulebova, L., Gajdoš, I., & Ivanukh, O. (2021). Research of nanocomposite based on polyvinyl alcohol by differential scanning calorimetry. Chemistry, Technology and Application of Substances, 4(2), 188-194. doi: 10.23939/ctas2021.02.188.      
    10. Krykhovets, O., & Slobodianyk, V. (2023). Research of polyvinyl alcohol-based films as environmentally friendly flexible packaging. Visnyk of Vinnytsia Politechnical Institute, 2, 15-20. doi: 10.31649/1997-9266-2023-167-2-15-20.
    11. Kumar, S., Mukherjee, A., & Dutta, J. (Eds.). (2022). Biopolymer-based food packaging: Innovations and technology applications. Hoboken: John Wiley & Sons, Inc. doi: 10.1002/9781119702313.
    12. Lebedev, V., Miroshnichenko, D., Bilets, D., & Mysiak, V. (2022). Investigation of hybrid modification of eco-friendly polymers by humic substances. Solid State Phenomena, 334, 154-161. doi: 10.4028/p-gv30w7.
    13. Li, L., Xu, H., Liu, L., Sun, P., Cao, Q., Xu, Z., Fan, Z., & Wang, H. (2021). Water governs the mechanical properties of poly(vinyl alcohol). Polymer, 213, article number 123330. doi: 10.1016/j.polymer.2020.123330.
    14. Li, X., Fan, Y., Guo, J., Li, R., Liu, Z., Hou, Y., Qu, Z., & Liu, Q. (2024). Polyvinyl alcohol/kappa-carrageenan-based package film with simultaneous incorporation of ferric ion and polyphenols from Capsicum annuum leaves for fruit shelf-life extension. International Journal of Biological Macromolecules, 266, article number 131002. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2024.131002.
    15. Moreira, B.R., Pereira-Junior, M.A., Fernandes, K.F., & Batista, K.A. (2020). An ecofriendly edible coating using cashew gum polysaccharide and polyvinyl alcohol. Food Bioscience, 37, article number 100722. doi: 10.1016/j.fbio.2020.100722.
    16. Nasir, N.N., & Othman, S.A. (2021). The physical and mechanical properties of corn-based bioplastic films with different starch and glycerol content. Journal of Physical Science, 32(3), 89-101. doi: 10.21315/jps2021.32.3.7.
    17. Nguyen, S.V., & Lee, B.-K. (2023). Multifunctional nanocomposite based on polyvinyl alcohol, cellulose nanocrystals, titanium dioxide, and apple peel extract for food packaging. International Journal of Biological Macromolecules, 227, 551-563. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2022.12.073.
    18. Oun, A.A., Shin, G.H., Rim, J.-W., & Kim, J.T. (2022). Recent advances in polyvinyl alcohol-based composite films and their applications in food packaging. Food Packaging and Shelf Life, 34, article number 100991. doi: 10.1016/j.fpsl.2022.100991.
    19. Sheikh, S., Yaqoob, M., & Aggarwal, P. (2021). An overview of biodegradable packaging in food industry. Current Research in Food Science, 4, 503-520. doi: 10.1016/j.crfs.2021.07.005.
    20. Song, J., Lin, X., Wu, H., Huang, Z., Gan, T., Hu, H., Qin, Y., & Zhang, Y. (2024). Fabrication of biodegradable and cold-water-soluble starch/polyvinyl alcohol films as inner packaging materials of pesticides: Enhanced emulsification, dispersibility, and efficacy. Carbohydrate Polymers, 328, article number 121713. doi: 10.1016/j.carbpol.2023.121713.
    21. Sonker, A.K., & Verma, V. (2017). Influence of crosslinking methods toward poly(vinyl alcohol) properties: Microwave irradiation and conventional heating. Journal of Applied Polymer Science, 135(14), article number 46125. doi: 10.1002/app.46125.
    22. Sytar, V., Sukhyy, K., Mitina, N., Garmash, S., & Lisichenko, B. (2020). The preparation of biodegradable composite materials based on polyvinyl alcohol. Issues of Chemistry and Chemical Technology, 1, 86-91. doi: 10.32434/0321-4095-2020-128-1-86-91.
    23. Wang, C., Shu, H., Sun, D., Yan, L., Song, K., Zhang, H., Chen, D., Ma, Y., & Yang, W. (2024). Synthesis of poly(maleic anhydride-co-vinyl chloride) crosslinked microspheres and its superior enhancement in mechanical strength and antibacterial activity for poly(vinyl alcohol) composite films. Polymer, 298, article number 126918. doi: 10.1016/j.polymer.2024.126918.
    24. Xie, Y., Cai, P., Cao, X., Chen, B., & Pan, Y. (2024). Water-resistant poly(vinyl alcohol)/ZnO nanopillar composite films for antibacterial packaging. ACS Omega, 9(51), 50403-50413. doi: 10.1021/acsomega.4c07173.
    25. Yildirim, S., Röcker, B., Pettersen, M.K., Nilsen-Nygaard, J., Ayhan, Z., Rutkaite, R., Radusin, T., Suminska, P., Marcos, B., & Coma, V. (2017). Active packaging applications for food. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 17(1), 165-199. doi: 10.1111/1541-4337.12322.
    26. Zhang, S., Wei, D., Xu, X., & Guan, Y. (2023). Transparent, high-strength, and antimicrobial polyvinyl alcohol/boric acid/poly hexamethylene guanidine hydrochloride films. Coatings, 13(6), article number 1115. doi: 10.3390/coatings13061115.