Предыдущий пост не зашел, так что продолжаем тему чайников. В комментариях меня обвинили в пластикофобии, но это не так, поэтому сегодня разбираемся с пластиками в чайниках.
По моему впечатлению, среднестатистический человек понимает разницу между металлами - отличает сталь от алюминия, медь от титана, и отдаленно понимает, что это разные металлы, которые немного отличаются по свойствам. Но при этом полимерные материалы обобщаются в общую категорию "пластик", и разновидности пластика обычно не различают. (хоть серию постов "пластиковедение" пилить)
Возможно, причиной этому является то, что физические свойства полимеров (прочность, упругость, вязкость и т.д) очень сильно зависят от длины молекул, степени сшивки полимера, наличия добавок и так далее, но при этом химически это например все тот же полиэтилен. Это как два блюда - бутерброд с майонезом и яичница с гренками - по вкусу очень разные (физически), но для желудка (химически) почти одно и то же, так как сделаны из одних и тех же исходных продуктов. А теперь посмотрим на график мирового производства полимеров в миллионах тонн:
Тоесть достаточно выучить и запомнить свойства 8 самых распространенных полимеров, что бы покрыть львиную долю случаев своего контакта с пластиками, это проще чем выучить таблицу менделеева!) А остальные пластики, например PEEK или CR39 можно отнести к экзотическим, которые встречаются только в очень узких нишах.
Пластик вредный, он выделяет всякую химию! (нет)
Есть так называемые пищевые пластики - это пластики, которые в силу химической неактивности пригодны для длительного контакта с пищевыми продуктами, при этом не вступая с ними в реакцию, не выделяя продуктов распада, посторонних запахов. Практически всегда это первичный пластик, т.е. не переработанный - так проще гарантировать его чистоту и отсутствие загрязнителей. Некоторые пластики столь инертны, что пригодны даже для медицинского применения - их можно пихать в разные полости организма, без каких-либо последствий.
Высокая температура не только ускоряет химические реакции, но и влияет на механические свойства полимеров, поэтому на некоторых контейнерах пишут "для холодных пищевых продуктов", это означает что налитый кипяток может вызвать реакцию с пластиком и например появление постороннего запаха, но чаще это означает что горячий продукт может вызвать коробление изделия.
Пластик для изготовления чайника должен быть дешевым, выдерживать температуру кипящей воды, ничего не выделять в воду и быть достаточно прочным. Если открыть справочник, то видно, что выбор в общем-то и не велик. Поэтому в конструкциях чайников можно встретить (я буду использовать более привычные названия) полипропилен, нейлон, полиацеталь и силикон. Остальные пластики (ПЭТ, поликарбонат, ПВХ и т.п.) в конструкциях используются крайне редко.
Полипропилен
Этот пластик является термопластом, относится к полиолефинам, имеет температуру стеклования примерно -5С, температуру плавления примерно +160С. А это значит, что при температуре эксплуатации чайника, полипропиленовый корпус не только не плавится, но и проявляет все свойства ударопрочности, переживая взлеты и падения. Коэффициент теплового расширения весьма большой - порядка 150 мкм*м/К, что вынуждает предусматривать прокладку, про что я писал в предыдущих постах. Полипропилен прозрачный (в толстом слое все-таки слегка мутный), а значит легко можно делать водомерные стекла в корпусе чайника, без каких-либо стыков или прокладок.
С химической точки зрения, полипропилен не такой инертный как полиэтилен (которому при комнатной температуре почти на все пофигу), но достаточно, что бы считать его пищевым. С водой не реагирует, даже при кипячении (а вот в горячих неполярных растворителях может набухнуть, но только маньяки кипятят в чайнике бензин). Боится света, при высокой температуре немного реагирует с кислородом, что вызывает его старение и потерю прочности. Введением добавок светостойкость и стойкость к окислению увеличивают. Специально акцентирую внимание - полипропилен не выделяет фталатов, просто потому что их там нет и нет нужды в их введении, поэтому наклейка "BPA free", "без фталатов" - чистой воды маркетинг, от авторов растительного масла без холестерина.
На фото деградировавший от пара полипропилен на крышке чайника:
Силикон
А точнее кремний-органические эластомеры - материал той самой прокладки, про которую я все уши прожужжал. Силиконы - прекрасные полимеры в своей инертности, и широком диапазоне рабочих температур. Силиконовые прокладки остаются эластичными и в дикий жар и в лютый холод, причем это один из немногих полимеров, который способен длительно выдерживать температуру +250С, собственно потому формочки для выпечки делают из силикона. В чайнике из него делают прокладку между нагревателем и пластиковой стенкой - она хранит герметичность при взаимной деформации, из-за разных коэффициентов теплового расширения. По моему опыту, силиконовые детали - это обычно самое последнее, что превращается в труху со временем от нагрева, впрочем некоторая потеря эластичности и появление течей наблюдается. Если вы хемофоб и купили стеклянный чайник из-за боязни синтетических веществ и полимеров - то загляните внутрь чайника и передайте привет прокладке. Только цельнометаллические чайники без водомерных стекол не имеют уплотнительных прокладок.
Нейлон
Он же полиамид 66, это термопластичный пластик, с температурой плавления примерно 210 градусов Цельсия. Из него часто делают механически нагруженные части чайника - защелки, шарнир, корпусные элементы.На фото деградировавший от пара нейлон в конструкции стеклянного чайника:
Полиацеталь
Термопластичный полимер, температура плавления примерно 180 градусов цельсия. Достаточно жесткий, прочный, и что важно - скользкий (из-за чего его используют в некоторых кофе машинах для изготовления носика - такой носик не зарастает налетом и легко чистится). Иногда его используют как альтернативу нейлону, например шарнир крышки этого чайника изготовлен из полиацеталя, а крышка в трещинах - из полипропилена:
Если полипропилен такой весь инертный и хороший - откуда пластиковая вонь в чайнике?
Вопрос хороший, и ему посвящены даже научные работы. Суть такова, что сырье для изготовления корпуса чайника не 100% чистоты, а значит в массе полипропилена могут попадаться молекулы других веществ, обладающих запахом. (в том числе, всякой дряни могут в сырье добавить технологи, чтобы экструдировалось лучше или не прилипало к форме). Кроме того, со временем, полимер немного реагирует с окружающими его веществами, и выделяет продукты частичного разрушения, некоторые из которых обладают запахом.
С запахом борются, контролируя чистоту полимера и вводя в состав полимера специальные добавки, которые разрушают пахнущие молекулы, или связывают их. Другая особенность полимеров, связанная с запахом это то, что молекулы, обладающие ароматом - небольшие, поэтому могут протискиваться между молекулами полипропилена, из-за этого пластиковые контейнеры хорошо впитывают запахи и потом долго выветриваются. Как правило, после нескольких кипячений, запах ослабевает и не беспокоит. Запах не говорит о вредности - наше обоняние хоть и не дотягивает до собачьего, но позволяет нам чувствовать некоторые вещества в концентрациях 0.000001% что далеко меньше предельно допустимых концентраций.
Старение пластиков
Это вполне официальный термин. Со временем, пластики все-таки деградируют - длинные цепочки молекул реагируют с кислородом воздуха, другими веществами, с которыми они находятся в контакте, и пластин начинает терять свои механические свойства - становится хрупким, покрывается трещинами, желтеет. Причем часто деградация происходит без участия микроорганизмов - полиэтиленовая пленка на дачном участке превращается в труху не потому, что ее едят микробы, а потому, что она теряет прочность и превращается в микродисперсный пластик. (не так много полимеров являются биоразлагаемыми)
Основными факторами, ускоряющими старение являются:
1. Температура. Правило Вант-Гоффа все помним🙂 Повышаем температуру - скорость химических реакций возрастает, причем примерно в 2-4 раза на каждые 10 градусов (на самом деле все сложнее, но принцип такой). Этот фокус используют инженеры, когда нужно ускоренно протестировать изделие на деградацию со временем. Так пару дней в духовке вызовут деградацию эквивалентную году, при комнатной температуре.
2. Свет, особенно ультрафиолет. Вызывает явление фотостарения - старые корпуса компьютеров желтеют в основном поэтому - энергичные кванты света влетают в молекулу полимера, разрывая ее на части. И если таких квантов много, и они энергичные (ультрафиолет) или очень энергичные (гамма-кванты), то разрушать будет все, именно это свойство используют при стерилизации.
3. Контакт с мощными окислителями, например хлором.
Как нетрудно сделать вывод - у чайника на подоконнике есть и высокая температура, и свет, и даже немного контакта с хлором из воды. Поэтому со временем у пластикового чайника можно будет увидеть следы разрушения пластика. И первой страдает самая термонагруженная деталь - крышка:
Потом, со временем, страдает корпус, почему-то часто страдает водомерное стекло - чайник начинает протекать. Деградация пластика корпуса чайника обычно никак не влияет на качество воды, ее так же можно пить и она не вредна, за исключением случайно отвалившихся частичек, которые без вреда проходят через ЖКТ, не усваиваясь.
На фото - протекающее водомерное стекло через трещины в пластике:
Я варил пельмени в чайнике - как теперь избавиться от запаха?
Залить и прокипятить чайник раствором каустической соды (например средством для чистки труб - "крот"), жир и ароматические вещества на поверхности пластика гидролизует. Процедуру проводить крайне осторожно - каустическая сода не просто так имеет другое тривиальное название - "едкий натр" - оставляет ожоги и прекрасно разьедает кожу, легкие, глаза - поэтому применять меры предосторожности, и хорошо промыть чайник. Если у чайника алюминиевая паропроводящая трубка то она растворится - с алюминием метод не работает.
Резюмирую: Пластик хороший материал для чайников - он дешевый, инертный, термостойкий и ударопрочный. Недостатка всего лишь два - это наличие прокладки вокруг нагревателя (т.е. потенциальное место течи) и подверженность старению, со временем пластик покроется трещинами и начнет терять механическую прочность.
Негативного влияния на здоровья использование пластиковых чайников не оказывает.
Совет по выбору будет один - избегайте подпружиненных крышек. Да, они удобны для обращения с чайником одной рукой, но при поломке механизма фиксации (а он ломается из-за потери пластиком прочности) будет проблема постоянно открытой крышки.
Меня скоро начнут в ультимативной форме просить убрать из офиса чайники, поэтому про чайники будет еще один пост, и он будет последний в чайниковой теме. Оставляйте свои вопросы в комментариях, которые стоит раскрыть.
