Daudzsološs iekšējais pārklājums kārbām
Štutgarte. Par skārda kārbām tiek runāts kritiski. No vienas puses, bisfenols A, kam ir hormonam līdzīga iedarbība, ir viens no kārbas iekšējā pārklājuma izejmateriāliem. No otras puses, Eiropas REACH regula pieprasa pāreju uz hromu nesaturošiem pēcapstrādes procesiem skārda ražošanā. Pārklājumu sistēmas uz poliestera bāzes izrādās daudzsološa alternatīva Fraunhofer IPA pētniecības projektā.
Skārda pārtikas kārbas tiek plaši izmantotas kā iepakojuma materiāli daudzu veidu dārzeņiem, zivīm, gaļai un pusfabrikātiem. Skārda plāksnei ir daudz priekšrocību salīdzinājumā ar citiem iepakojuma materiāliem. Pāri visam tas ir viegls un nav trausls kā piem. B.
Stikls. Skārdenēm jābūt pārklātām no iekšpuses, lai pārsvarā skābie pārtikas produkti paliktu ēdami arī pēc ilgstošas atrašanās skārdenē.
Kannas iekšējais pārklājums neļauj saturam uzbrukt metālam un metāla jonu iekļūšanu pārtikā. Iekštelpu pārklājumi, kuru pamatā ir epoksīdsveķi, ir pierādījuši savu vērtību vairāk nekā 40 gadus. Viens no izejmateriāliem tam ir bisfenols A (BPA), kas ir pretrunīgs tā hormoniem līdzīgās iedarbības dēļ. Turklāt Eiropas REACH regula paredz, ka tuvākajā nākotnē skārda ražošanā jāpārvērš ražošana uz hromu nesaturošiem pēcapstrādes procesiem. Tāpēc jaunajiem pārklājumiem bez BPA kā izejmateriāla (BPA nav paredzēts) jābūt saderīgiem arī ar substrātiem, kas iepriekš apstrādāti bez hroma. Taču šīs izmaiņas nedrīkst būt pamanāmas patērētājam, kurš ir pieradis pie skārda kārbu augstās kvalitātes un derīguma termiņa.
Fraunhofer IPA Štutgartē pašlaik pēta ar fenola sveķiem apstrādātu poliestera pārklājumu polimēru un tīkla struktūras ietekmi uz pārklājuma galīgajām īpašībām. Uzmanības centrā ir trīsdaļīgas skārda skārdenes. Uzmanība tiek pievērsta arī BPA kārbu iekštelpu pārklājumu adhēzijas īpašībām uz skārda pamatnēm, kas satur un ir pasivētas bez hroma.
Strukturālās un īpašību attiecības ir jānosaka, sistemātiski izpētot poliestera pārklājumus, tādējādi ļaujot ātrāk optimizēt šīs jaunās sistēmas. Turklāt tiek izstrādātas un apstiprinātas metodes poliestera pārklājumu stabilitātes prognozēšanai pēc sterilizācijas un sekojošas ilgstošas uzglabāšanas.
Mehāniskais spriegums: vispirms krāsojiet, pēc tam veidojiet kannas
Īpašs izaicinājums, veidojot aizsargpārklājumus kārbas iekšpusei, ir tas, ka, atšķirībā no vispārējās krāsošanas prakses, plakanas skārda pamatnes vispirms tiek pārklātas (apmēram 10 μm slāņa biezums) un tikai pēc tam var apzīmogot korpusus un vākus un veidots no pārklāta lokšņu metāla materiāla. Krāsai jābūt elastīgai, labi jālīp un jānodrošina arī pietiekama cietība un aizsardzība. Pārklājumu elastību pārbauda, cita starpā, veicot rievošanās testu saskaņā ar DIN EN ISO 1520 un serdeņa lieces testu saskaņā ar DIN EN ISO 6860. Adhēziju ar skārda pamatni pirms un pēc sterilizācijas pārbauda ar šķērsgriezuma testu saskaņā ar DIN EN ISO 2409 un cietību ar svārsta slāpēšanu saskaņā ar DIN EN ISO 1522.
Sākotnējie rezultāti rāda, ka BPA bezmērķa krāsu poliestera komponents ir atbildīgs par pārklājuma elastību un labu saķeri ar skārda pamatni, savukārt fenola komponents ir nepieciešams kārbas pārklājuma cietībai un labai sacietēšanai.
Ekstrēma sterilizācijas iedarbība
Karstās sterilizācijas laikā pārklājums ir ļoti noslogots, jo tas tiek pakļauts līdz 15-30 minūšu temperatūrai.
130 °C pakļauti agresīvām pildījuma precēm. Pārklājuma tā sauktā stiklošanās temperatūra ir nepārprotami pārsniegta. Tas pārvērš polimēru gumijas kausējumā. Polimēru ķēdes segmentu palielinātā mobilitāte var būtiski pasliktināt pārklājuma sākotnējo pretkorozijas efektu. Tāpēc parasti tiek meklētas augstākas stiklošanās temperatūras.
Sacietējušo pārklājumu termiskās īpašības tiek pārbaudītas, izmantojot dinamisko mehānisko analīzi (DMA) uz brīvām plēvēm un diferenciālo skenēšanas kalorimetriju (DSC). Stiklošanās temperatūras atšķirības atkarībā no poliestera un fenola sveķu komponentu sajaukšanas attiecības palīdz atrast sajaukšanas attiecību ar maksimālo stiklošanās temperatūru kombinācijā ar labām mehāniskajām īpašībām.
Aizsardzība pret koroziju, uzglabājot ar agresīvām pildījuma precēm
Ja krāsas sastāvs ir optimizēts attiecībā uz tās mehāniskajām un termiskajām īpašībām, tas ir jāpārbauda, ņemot vērā tās pretkorozijas efektu. Skārda kārbu iekšējā korozija ne tikai pasliktina pārtikas kvalitāti, bet arī var izraisīt noplūdes vai pat bumbas.
BPA neparedzētu pārklājumu pretkorozijas īpašības uz skārda pamatnēm tiek noteiktas, izmantojot elektroķīmiskās pretestības spektroskopiju
(EIS) pārbaudīts kā īstermiņa tests. EIS mērīšanas princips ir balstīts uz pārklājuma frekvences atkarīgās pretestības (impedances) mērīšanu.
Piemērotas mērījumu rutīnas izstrāde un mērījumu rezultātu interpretācija būtībā balstās uz empīrisko pieredzi, kas saista EIS datus ar pārklājuma bojājumiem. Lai gan daudzi EIS pētījumi jau ir publicēti sistēmām, kuru pamatā ir epoksīdsveķi, empīriskais pamats jaunajām BPA sistēmām, kas nav paredzētas, vēl ir jāizveido.
Līdzšinējie pētījumu rezultāti skaidri parāda, ka, izmantojot šo metodi, manuāli pārklātu skārdu var atšķirt pēc krāsas uzklāšanas kvalitātes, slāņa biezuma un krāsas sastāva kvalitātes. EIS mērījumu salīdzinājums pirms un pēc sterilizācijas ļauj sniegt apgalvojumus par to, cik lielā mērā pārklājumu sterilizācijas laikā ietekmē pārtikas aizstājējs, un tā pretkorozijas īpašības ir pasliktinātas. Pētījuma projekta gaitā elektroķīmisko īstermiņa pārbaužu rezultāti tiek korelēti arī ar rūpnieciski krāsotu un pildītu skārda kārbu ar hromu saturošiem un bezhroma pasivētiem skārda substrātiem ilgstošas uzglabāšanas testu rezultātiem.
Secinājums
Papildus ļoti augstām prasībām attiecībā uz mehāniskajām īpašībām, jaunajiem BPA kārbu iekšējiem pārklājumiem bez nolūka ir jāgarantē laba aizsardzība pret koroziju, ja tos uzglabā ar agresīvu saturu vairākus gadus. Jaunu krāsu izstrādes laiku var ievērojami saīsināt tikai ar piemērotiem īslaicīgiem testiem. Elektroķīmiskās pretestības spektroskopija (EIS) piedāvā tam lielu potenciālu. Pārklājumu diferenciācija balstās uz izvēlētiem parametriem no AC/DC/AC mērījumu rutīnas, kas korelē ar krāsas uzklāšanu, kā arī pārklājumu ūdens uzsūkšanas un barjeras efektu.
Vairāk informācijas var atrast
http://www.ipa.fraunhofer.de/innenbeschichtung_konservendosen.html
