Слизь

<час />

Фон

Слайм - это уникальный игровой материал, состоящий из сшитого полимера. Он классифицируется как жидкость и обычно производится путем объединения растворов поливинилового спирта с ионами бората в большом смесительном контейнере. Он часто имеет неприятный запах, зеленый цвет, холодный и слизистый на ощупь.

С научной точки зрения слизь классифицируется как неньютоновская жидкость. Это густые жидкости с переменной вязкостью. Вязкость - это измерение сопротивления потоку при приложении силы сдвига. Ньютоновские жидкости имеют постоянную вязкость в зависимости от их состава. Например, вода всегда представляет собой жидкую жидкость с низкой вязкостью. Меласса густая и имеет высокую вязкость. Неньютоновские жидкости, такие как слизь, имеют разную вязкость в зависимости от силы, приложенной к ним. Если приложить небольшое усилие, например, медленно перемешать их пальцами, они станут тонкими и похожими на воду. Если приложить большую силу, например, бросить ее о стену, сопротивление будет очень сильным. Их называют неньютоновскими жидкостями, потому что они не ведут себя так, как предсказывают законы Ньютона. Другие материалы, которые также ведут себя подобным образом, включают кетчуп, желатин, клей и зыбучий песок.

Молекулярная структура слизи - фактор, ответственный за ее интересное поведение. Игрушечный слизь обычно состоит из запутанных длинноцепочечных полимерных молекул. Эти полимерные молекулы можно рассматривать как спагетти-нити. Когда их кладут на тарелку, пряди перемешиваются, образуя спутанный беспорядок. Если пряди потереться, они выровняются и станут более гладкими. Это движение делает массу скользкой и скользкой.

В то время как перемешивание полимерных нитей дает некоторую встроенную вязкость, сшивающий агент также присутствует в шламе, чтобы придать ему неньютоновское поведение жидкости. Сшивающие агенты представляют собой ионы, которые помогают временно соединять полимерные цепи с относительно слабыми ионными связями. Эти связи достаточно сильны, чтобы удерживать полимерные нити вместе, но недостаточно сильны, чтобы сделать массу твердой.

История

История создания игрушечной слизи восходит к началу двадцатого века, когда только зарождалась наука о синтетических полимерах. В 1920-х годах лауреат Нобелевской премии Герман Штаудингер заложил основу для нашего современного понимания науки о полимерах. Он предложил новую молекулярную модель полимеров; одна из длинных цепочечных молекул, а не агрегатов или циклических соединений, как считалось ранее. В 1928 году его модели были подтверждены Мейером и Марком. Эти двое ученых изучили размеры натурального каучука с помощью рентгеновских лучей. К 1930-м годам модели Штаудингера получили широкое признание, и началась всесторонняя разработка синтетических полимеров.

Производители годами продают полимерные игровые материалы, такие как слизь. Известно, что они не только развлекают детей и взрослых, но и помогают в развитии ловкости и творческих способностей. Самыми ранними из этих игрушек были формовочные материалы, такие как глина для лепки. Потребность в улучшенных и разнообразных игровых материалах привела к разработке глупой замазки в 1950-х годах. Впоследствии была представлена ​​светящаяся в темноте глупая шпатлевка. В 1980-х годах были представлены различные игрушки типа слизи. Эти продукты были изготовлены из таких материалов, как поливиниловый спирт, гуаровая камедь или даже обогащенное молоко.

Дизайн

Хотя продается большое количество разновидностей слаймов, у них есть много общих характеристик. В общем, слизь - это липкая жидкость, которую можно купить в небольших ваннах. Его можно продавать отдельно или как часть набора игрушек, например, как аксессуар для фигурки . Слизь имеет слегка неприятный запах, холодная и слизистая на ощупь. Цвета различаются, но наиболее распространенными являются зеленый, синий и красный. Некоторые производители добавляют ароматизаторы для улучшения запаха.

Одним из ключевых аспектов рецептуры слизи является то, что материалы должны быть безопасными для маленьких детей. В целом это означает, что сырье, используемое для производства слизи, не должно вызывать раздражения кожи или глаз и быть нетоксичным в случае проглатывания. Кроме того, потребители требуют, чтобы слизь (и подобные ей игрушки) не повреждали такие вещи, как одежда, обивка, ткань или ковровые покрытия.

Сырье

Формулы слизи изначально производятся в лабораториях химиками. Эти ученые начинают с определения того, какими эстетическими качествами будет обладать слизь. Например, они решают, какой будет консистенция, какой будет цвет и как будет пахнуть. Для принятия этих решений часто используется потребительское тестирование. После определения характеристик в лаборатории производятся небольшие пробные партии с использованием первичного сырья. Наиболее распространенные ингредиенты, используемые при производстве игрушечной слизи, - это вода, полимерные материалы, гелеобразователи, красители, наполнители и консерванты.

Самым распространенным веществом в слизи является вода, обычно составляющая более 90% формулы. Обычно используется специально очищенная деионизированная вода. Вода - это разбавитель, который придает слайму жидкую консистенцию. Источником воды могут быть подземные колодцы, озера или реки.

Полимерные материалы отвечают за важные характеристики слизи. Чаще всего используется поливиниловый спирт (ПВА). ПВС представляет собой длинноцепочечный полимер, в основе которого лежит углеродная цепь с многочисленными присоединенными гидроксильными (ОН) группами. В типичной формуле шлама требуется около 2% ПВА. Другой подобный полимер - поливинилацетат (ПВА). Он имеет немного другой химический состав, но ведет себя так же, как ПВА, когда добавляется гелеобразующий агент. Некоторые «натуральные» полимеры также могут быть использованы для производства слизи. Обычные примеры включают гуаровую камедь, полученную из бобов растения гуар, метилцеллюлозу, полученную из растений, и кукурузный крахмал.

В то время как полимерные материалы придают слизи его субстанцию, необходим желирующий агент, чтобы придать ему неньютоновское поведение жидкости. В классических составах слизи используется борат натрия (Borax) или тетраборат натрия. При растворении в воде борат натрия диссоциирует на ионы натрия и ионы бората. Если присутствует полимер, подобный ПВС, ионы бората взаимодействуют с полимерными цепями и образуют слабые ионные связи, которые делают раствор более густым. Эти связи также дают возможность растягиваться при приложении силы. Обычно борат натрия составляет около 2% конечного продукта. Отношение полимера к желирующему агенту является одним из факторов, определяющих консистенцию слизи.

В продукты из слизи добавляются различные дополнительные ингредиенты для улучшения цвета и запаха. Обычно полимерные растворы, используемые при производстве шламов, бесцветны. Поэтому для придания изделию цвета добавляются самые разные красители. Обычно это пищевые красители, сертифицированные государством, такие как FD&C Blue и FD&C Yellow. Чтобы улучшить запах слизи, часто добавляют ароматизатор. Ароматы состоят из эфирных масел. Поскольку возможно заражение плесенью и бактериями, также добавляются консерванты, такие как формальдегид или метилпарабен, для предотвращения роста микробов. Кроме того, для контроля pH слизи могут быть включены различные кислоты или основания.

Производственный процесс

Производство слизи происходит в два этапа. Сначала изготавливается партия слизи. Затем его разливают в окончательную упаковку. Однако этот процесс может варьироваться, поскольку заполнение может быть проще, если сшивающий агент не добавляется до тех пор, пока раствор полимера не будет в окончательной упаковке. Следующее описание описывает пакетный процесс.

Слизь изготавливается из смеси 5:1 раствора поливинилового спирта (ПВА) и раствора буры.

Составление партии

• 1 Партии шлама производятся в больших резервуарах из нержавеющей стали, оборудованных смесителями и системой контроля температуры. Начиная с воды, компаундеры добавляют остальное сырье в соответствии с инструкциями по составу в определенное время и при определенных температурах. С помощью компьютерного управления регулируются скорость и температура смешивания. Слизь обычно нагревается, чтобы ПВА смешался с раствором. В последнюю очередь добавляются красители, консерванты и другие добавки.

Проверка качества

• 2 После этапа компаундирования образец партии отправляется в лабораторию контроля качества для утверждения. В этой области проводятся физические и химические оценки, чтобы гарантировать, что партия соответствует минимальным требованиям, изложенным в инструкциях по составу. Могут проводиться тесты, такие как определение pH, проверка вязкости, а также оценка внешнего вида и запаха. При необходимости на этом этапе можно внести корректировки. После утверждения партии она перекачивается в сборный резервуар, где хранится перед заполнением.

Розлив и упаковка

• 3 Стадия розлива зависит от типа упаковки, в которой будет продаваться слайм. В типичной ванне со слизью процесс происходит на линии розлива. На одном конце линии розлива находится бункер с пустыми баками. Эти ванны физически управляются вращающейся машиной, пока они не встанут в вертикальное положение. Затем они перемещаются по конвейерной ленте к наполняющим головкам, которые содержат раствор шлама.
• 4 Наполнительные головки представляют собой серию поршневых трубок, соединенных вместе круговой каруселью. По мере того, как ванны проходят под головками розлива, в них впрыскивается продукт.
• 5 После заполнения ванны перемещаются в укупорочную машину. Эта машина сортирует крышки, помещает их в ванны и закрывает их.
• 6 При необходимости баки проходят этикетировочную машину. Иногда этого не требуется, потому что используется заранее декорированная упаковка. На этом этапе могут потребоваться дальнейшие этапы упаковки, такие как упаковка в термоусадочную пленку или добавление картонной основы. Затем пакеты укладываются в ящики и штабелируются на поддоны. Поддоны доставляются на склад и в конечном итоге отправляются в местные торговые точки.

Контроль качества

Контроль качества - это непрерывный процесс, происходящий в течение всего производственного процесса. Перед загрузкой партии сырье проверяется и тестируется на соответствие минимальным требованиям. Этот процесс проверки обычно включает работу химиков по контролю качества, которые проверяют различные физические и химические характеристики. Они измеряют характеристики поступающего сырья, такие как размер частиц, pH, вязкость, внешний вид и запах. Если сырье не соответствует заданным спецификациям, оно отклоняется. Пакеты проходят аналогичные испытания.

Если партия не соответствует всем спецификациям, может быть произведена корректировка. Например, если цвет партии не тот, можно добавить больше красителя. Тесты на консервацию помогают гарантировать, что игрушки будут защищены от роста микробов при длительном использовании. Также проводятся тесты на стабильность. Эти исследования позволяют контролировать производительность готовой партии в различных условиях окружающей среды. На линиях розлива линейные инспекторы проверяют внешний вид бутылок, герметичность крышки и вес розлива.

Будущее

Такие игрушки, как слизь, обладают внутренними качествами, которые делают их одновременно увлекательными и забавными. Хотя современные материалы пользуются коммерческим успехом, остается потребность в улучшенных и разнообразных составах игровых материалов. Уже доступны некоторые вариации классического продукта из слаймов. Например, продаются наборы для слаймов, которые позволяют пользователю создавать свои собственные продукты из слаймов. В будущем производители игрушек сосредоточатся на поиске новых способов продажи существующей слизи, а также на создании новых, новых материалов.