Обещаваща вътрешно покритие за хранителни консерви
Щутгарт. Консервираната ламарина се обсъжда критично. От една страна, бисфенолът А е един от изходните материали за вътрешния лак, за който се твърди, че има хормоноподобни ефекти. От друга страна, европейският регламент REACH призовава за преминаване към безхромни процеси на последваща обработка в производството на ламарина. Системите за покритие, базирани на полиестер, се оказват обещаваща алтернатива в изследователски проект на Fraunhofer IPA.
Консервите, приготвени от ламарина, се използват широко като опаковъчен материал за много видове зеленчуци, риба, месо и готови ястия. Tinplate има много предимства пред другите опаковъчни материали. Преди всичко е лек и не е крехък като напр. Б.
Стъклена чаша. Консервите трябва да бъдат покрити от вътрешната страна, така че предимно кисели храни да останат годни за консумация дори след дълъг период на контакт.
Вътрешният лак не позволява на съдържанието да атакува метала и металните йони да попаднат в храната. Повече от 40 години вътрешните покрития на базата на епоксидни смоли доказаха своята стойност. Един от изходните материали за това е бисфенол А (BPA), но това е противоречиво поради неговите хормоноподобни ефекти. В допълнение, европейският регламент REACH изисква в близко бъдеще производството да бъде преобразувано в процеси без последваща обработка на хром в производството на ламарина. Следователно новите покрития без BPA като изходен материал (BPA не е предназначен) също трябва да бъдат съвместими с основи, които са били предварително обработени без хром. За потребителя, който е свикнал с високо ниво на качество и трайност на консервите, тази промяна не трябва да бъде забележима.
Понастоящем Fraunhofer IPA в Щутгарт изследва ефектите на полимерната и мрежовата структура на полиестерните лакове, втвърдени с фенолна смола, върху крайните свойства на покритието. Фокусът е върху калай от три части. Фокусът е също така върху адхезивните свойства на BPA, които не са предназначени за вътрешни покрития върху съдържащи хром и без хром пасивирани основи от ламарина.
Структурата и връзките между свойствата трябва да се определят чрез систематично изследване на полиестерни лакове и по този начин трябва да е възможна по-бърза оптимизация на тези нови системи. В допълнение се разработват и валидират методи за прогнозиране на стабилността на полиестерните покрития след стерилизация и последващо дългосрочно съхранение.
Механично напрежение: първо боя, след това оформете кутии
Особено предизвикателство при формулирането на защитни лакове за консерви се крие във факта, че за разлика от обичайната практика на боядисване, плоските основи от ламарина се покриват първо (приблизително 10 μm дебелина на слоя) и едва след това тялото и капакът могат да бъдат щанцовани и оформени от покрития ламаринен материал. Боята трябва да е гъвкава, да прилепва добре и да предлага достатъчно твърдост и защита. Гъвкавостта на лаковете се изследва, наред с другото, с изпитването за изрязване съгласно DIN EN ISO 1520 и теста за огъване на дорника съгласно DIN EN ISO 6860. Адхезията към субстрата от ламарина преди и след стерилизацията се тества с тест за напречно нарязване съгласно DIN EN ISO 2409 и твърдостта с амортизация на махалото съгласно DIN EN ISO 1522.
Предварителните резултати показват, че полиестерният компонент на BPA боите, които не са предназначени, е отговорен за гъвкавостта и добрата адхезия на покритието към основата на ламарина, докато компонентът от фенолна смола е необходим за твърдостта и доброто втвърдяване на покритието на консервата.
Екстремен стрес от стерилизация
По време на гореща стерилизация покритието е изключително стресирано, защото за период от 15-30 минути и температури до
130 ° C е изложен на агресивно пълнене на стоки. Така наречената температура на преминаване на стъклото на покритието е очевидно превишена. Това превръща полимера в каучукова стопилка. Повишената подвижност на полимерните верижни сегменти може значително да влоши първоначалния антикорозионен ефект на покритието. Като цяло, следователно, са насочени към по-високи температури на преход на стъкло.
Термичните свойства на втвърдените покрития се изследват с динамичен механичен анализ (DMA) върху свободни филми и с динамична диференциална калориметрия (DSC). Разликите в температурата на стъклен преход в зависимост от съотношението на смесване на полиестерни и фенолни смолни компоненти помагат в търсенето на съотношението на смесване с максималната температура на преминаване на стъклото в комбинация с добри механични свойства.
Защита от корозия, когато се съхранява с агресивни продукти за пълнене
Ако формулировката на боята е оптимизирана по отношение на нейните механични и термични свойства, тя трябва да бъде изследвана по отношение на нейния корозионно-защитен ефект. Вътрешната корозия на консервите може не само да влоши качеството на храната, но и да доведе до течове или дори бомби.
Антикорозионните свойства на BPA непреднамерените покрития върху подложки от ламарина се определят с помощта на електрохимична импедансна спектроскопия
(EIS) като краткосрочен тест. Принципът на измерване EIS се основава на измерването на честотно зависимото съпротивление (импеданс) на покритието.
Изработването на подходяща рутинна процедура на измерване и интерпретирането на резултатите от измерването се основават основно на емпиричен опит, който свързва данните от EIS с всяко увреждане на покритието. Въпреки че много проучвания на EIS вече са публикувани за системи, базирани на епоксидни смоли, все още не е създадена емпиричната основа за новите BPA системи без намерение.
Резултатите от изследванията към днешна дата ясно показват, че с помощта на този метод, ръчно покритата ламарина може да бъде диференцирана по отношение на качеството на нанасяне на боята, дебелината на слоя, както и качеството на формулировката на боята. Сравненията на измерванията на EIS преди и след стерилизация позволяват да се правят изявления за степента, до която покритието е атакувано от хранителен симулант по време на стерилизация и неговите свойства за защита от корозия са нарушени. В хода на изследователския проект резултатите от електрохимичните краткосрочни тестове също са свързани с резултатите от тестовете за дългосрочно съхранение на индустриално покрити и напълнени консервни кутии с калаени основи, пасивирани със и без хром.
Заключение
В допълнение към много високите изисквания към механичните свойства, новите вътрешни покрития от BPA, които не са предназначени, трябва да гарантират добра защита от корозия, когато се съхраняват в продължение на няколко години с агресивни пълнещи стоки. Времето за разработване на нови бои може да бъде значително съкратено само чрез подходящи краткосрочни тестове. Електрохимичната импедансна спектроскопия (EIS) предлага голям потенциал за това. Диференциацията на покритията се извършва въз основа на избрани параметри от рутинните измервания AC / DC / AC, които корелират с нанасянето на боята, както и с водопоглъщането и бариерния ефект на покритията.
Повече информация може да бъде намерена в
http://www.ipa.fraunhofer.de/innenbeschichtung_konservendosen.html
