Revêtement intérieur prometteur pour les canettes
Stuttgart. Les boîtes de conserve sont discutées de manière critique. D'une part, le bisphénol A, dont on dit qu'il a un effet hormonal, est l'une des matières premières pour le revêtement intérieur de la boîte. D'autre part, le règlement européen REACH impose une conversion à des procédés de post-traitement sans chrome dans la production de fer blanc. Les systèmes de revêtement à base de polyester se révèlent être une alternative prometteuse dans un projet de recherche Fraunhofer IPA.
Les boîtes de conserve en fer blanc sont largement utilisées comme matériaux d'emballage pour de nombreux types de légumes, de poisson, de viande et de plats cuisinés. Le fer blanc présente de nombreux avantages par rapport aux autres matériaux d'emballage. Surtout, il est léger et non fragile comme par ex. B
Verre. Les boîtes doivent être enduites à l'intérieur afin que la plupart des aliments acides restent comestibles même après avoir été longtemps dans la boîte.
Le revêtement intérieur de la boîte empêche le contenu d'attaquer le métal et les ions métalliques de pénétrer dans les aliments. Les revêtements intérieurs à base de résines époxy ont fait leurs preuves depuis plus de 40 ans. L'une des matières premières pour cela est le bisphénol A (BPA), qui est controversé en raison de son effet hormonal. De plus, le règlement européen REACH exige une conversion de la production vers des procédés de post-traitement sans chrome dans la production de fer blanc dans un avenir proche. Les nouveaux revêtements sans BPA comme matière première (BPA-non intention) doivent donc également être compatibles avec des substrats qui ont été prétraités sans chrome. Cependant, pour le consommateur, habitué à la haute qualité et à la durée de conservation des boîtes, ce changement ne doit pas être perceptible.
Le Fraunhofer IPA de Stuttgart étudie actuellement l'influence de la structure du polymère et du réseau des revêtements en polyester durcis avec de la résine phénolique sur les propriétés finales du revêtement. L'accent est mis sur les boîtes de conserve en trois parties en fer blanc. L'accent est également mis sur les propriétés d'adhérence des revêtements intérieurs de boîtes sans BPA sur des substrats en fer blanc qui contiennent et sont passivés sans chrome.
Les relations structurelles et de propriété doivent être déterminées par une étude systématique des revêtements en polyester, permettant ainsi une optimisation plus rapide de ces nouveaux systèmes. De plus, des méthodes de prédiction de la stabilité des revêtements en polyester après stérilisation et stockage ultérieur à long terme sont développées et validées.
Contrainte mécanique : peindre d'abord, puis former des canettes
Un défi particulier lors de la formulation des revêtements de protection pour l'intérieur de la boîte est que, contrairement à la pratique générale de la peinture, les substrats plats en fer blanc sont d'abord revêtus (une épaisseur de couche d'environ 10 μm) et ce n'est qu'ensuite que les corps et les couvercles des boîtes sont estampés et formé à partir du matériau en tôle revêtu. La peinture doit être souple, bien adhérer et offrir également une dureté et une protection suffisantes. La flexibilité des revêtements est examinée avec le test d'emboutissage selon DIN EN ISO 1520 et le test de flexion du mandrin selon DIN EN ISO 6860, entre autres. L'adhérence au substrat en fer blanc avant et après la stérilisation est testée avec le test de quadrillage selon DIN EN ISO 2409 et la dureté avec l'amortissement pendulaire selon DIN EN ISO 1522.
Les résultats préliminaires montrent que le composant polyester des peintures sans BPA est responsable de la flexibilité et de la bonne adhérence du revêtement au substrat en fer blanc, tandis que le composant résine phénolique est nécessaire à la dureté et au bon durcissement du revêtement de la canette.
Exposition extrême à la stérilisation
Le revêtement est extrêmement sollicité lors de la stérilisation à chaud, car il est exposé à des températures allant jusqu'à 15-30 minutes
130 °C exposés à des produits de remplissage agressifs. La température dite de transition vitreuse du revêtement est nettement dépassée. Cela transforme un polymère en une masse fondue caoutchouteuse. La mobilité accrue des segments de la chaîne polymère peut altérer considérablement l'effet anticorrosion d'origine du revêtement. En général, on recherche donc des températures de transition vitreuse plus élevées.
Les propriétés thermiques des revêtements durcis sont examinées à l'aide d'une analyse mécanique dynamique (DMA) sur des films libres et d'une calorimétrie différentielle à balayage (DSC). Les différences de température de transition vitreuse en fonction du rapport de mélange des composants polyester et résine phénolique aident à trouver le rapport de mélange avec la température de transition vitreuse maximale en combinaison avec de bonnes propriétés mécaniques.
Protection contre la corrosion lors du stockage avec des produits de remplissage agressifs
Si une formulation de peinture a été optimisée quant à ses propriétés mécaniques et thermiques, elle doit être examinée quant à son effet anti-corrosion. En plus d'altérer la qualité des aliments, la corrosion interne des boîtes de conserve peut également entraîner des fuites, voire des bombes.
Les propriétés anti-corrosion des revêtements sans intention de BPA sur les substrats en fer blanc sont déterminées à l'aide de la spectroscopie d'impédance électrochimique
(EIS) examiné comme un test à court terme. Le principe de mesure EIS est basé sur la mesure de la résistance dépendante de la fréquence (impédance) du revêtement.
Le développement d'une routine de mesure appropriée et l'interprétation des résultats de mesure sont essentiellement basés sur l'expérience empirique qui relie les données EIS aux dégradations qui se produisent dans le revêtement. Alors que de nombreuses études EIS ont déjà été publiées pour les systèmes à base de résines époxy, la base empirique des nouveaux systèmes sans intention de BPA n'a pas encore été établie.
Les résultats de la recherche à ce jour montrent clairement que, grâce à cette méthode, le fer blanc revêtu manuellement peut être différencié en ce qui concerne la qualité de l'application de la peinture, l'épaisseur de la couche et la qualité de la formulation de la peinture. Les comparaisons des mesures EIS avant et après la stérilisation permettent de déterminer dans quelle mesure un revêtement est attaqué par un simulant alimentaire pendant la stérilisation et ses propriétés anti-corrosion sont altérées. Au cours du projet de recherche, les résultats des tests électrochimiques à court terme sont également corrélés avec les résultats des tests de stockage à long terme de boîtes de conserve peintes et remplies industriellement avec des substrats en fer blanc passivé contenant du chrome et sans chrome.
Conclusion
Outre des exigences très élevées en termes de propriétés mécaniques, les nouveaux revêtements intérieurs de bidons sans BPA doivent garantir une bonne protection contre la corrosion lorsqu'ils sont stockés avec des contenus agressifs pendant plusieurs années. Les temps de développement de nouvelles peintures ne peuvent être considérablement raccourcis que par des tests appropriés à court terme. La spectroscopie d'impédance électrochimique (EIS) offre un grand potentiel pour cela. La différenciation des revêtements est basée sur des paramètres sélectionnés de la routine de mesure AC/DC/AC, qui sont en corrélation avec l'application de peinture ainsi que l'absorption d'eau et l'effet barrière des revêtements.
Plus d'informations peuvent être trouvées à l'adresse
http://www.ipa.fraunhofer.de/innenbeschichtung_konservendosen.html
