Kutular için umut verici iç kaplama
Stuttgart. Teneke kutular eleştirel olarak tartışılıyor. Bir yandan hormon benzeri bir etkiye sahip olduğu söylenen bisfenol A, kutunun iç kaplaması için başlangıç malzemelerinden biridir. Öte yandan, Avrupa REACH yönetmeliği, teneke üretiminde kromsuz işlem sonrası işlemlere geçişi gerektirmektedir. Polyester bazlı kaplama sistemleri, Fraunhofer IPA araştırma projesinde umut verici bir alternatif olduğunu kanıtlıyor.
Teneke gıda kutuları, birçok sebze, balık, et ve hazır gıda türü için ambalaj malzemesi olarak yaygın olarak kullanılmaktadır. Teneke diğer ambalaj malzemelerine göre birçok avantaja sahiptir. Her şeyden önce, hafiftir ve örn. B.
Bardak. Çoğu asidik gıdaların kutuda uzun süre kaldıktan sonra bile yenilebilir kalması için kutuların içleri kaplanmalıdır.
Kutunun iç kaplaması, içeriğin metallere saldırmasını ve metal iyonlarının yiyeceğe girmesini engeller. Epoksi reçine bazlı iç kaplamalar, 40 yılı aşkın bir süredir değerlerini kanıtlamıştır. Bunun için başlangıç maddelerinden biri hormon benzeri etkisi nedeniyle tartışmalı olan bisfenol A'dır (BPA). Ek olarak, Avrupa REACH yönetmeliği, yakın gelecekte teneke üretiminde üretimin kromsuz işlem sonrası işlemlere dönüştürülmesini gerektirmektedir. Başlangıç malzemesi olarak BPA içermeyen yeni kaplamalar (BPA amaçlı olmayan) bu nedenle ayrıca kromsuz ön işleme tabi tutulmuş alt tabakalarla da uyumlu olmalıdır. Ancak tenekelerin yüksek kalitesine ve raf ömrüne alışmış olan tüketici için bu değişikliğin fark edilmemesi gerekir.
Stuttgart'taki Fraunhofer IPA, şu anda fenolik reçine ile kürlenen polyester kaplamaların polimer ve ağ yapısının kaplamanın nihai özellikleri üzerindeki etkisini araştırıyor. Tenekeden yapılmış üç parçalı teneke kutulara odaklanılmıştır. Odak noktası ayrıca, krom içeren ve içermeyen pasifleştirilmiş teneke alt tabakalar üzerindeki BPA amaçlı olmayan kutu iç kaplamalarının yapışma özellikleridir.
Yapısal ve özellik ilişkileri, polyester kaplamaların sistematik araştırması yoluyla belirlenecek ve böylece bu yeni sistemlerin daha hızlı optimizasyonu sağlanacaktır. Ek olarak, sterilizasyon ve müteakip uzun süreli depolamadan sonra polyester kaplamaların stabilitesini tahmin etmeye yönelik yöntemler geliştirilmiş ve doğrulanmıştır.
Mekanik stres: önce boya, sonra teneke kutular oluştur
Kutunun içi için koruyucu kaplamaları formüle ederken özel bir zorluk, genel boyama uygulamasından farklı olarak, düz teneke alt tabakaların önce kaplanmasıdır (yaklaşık 10 μm'lik bir tabaka kalınlığı) ve ancak o zaman kutu gövdeleri ve kapakları damgalanır ve kaplanmış sac malzemeden oluşturulmuştur. Boya esnek olmalı, iyi yapışmalı ve ayrıca yeterli sertlik ve koruma sağlamalıdır. Kaplamaların esnekliği, diğer şeylerin yanı sıra DIN EN ISO 1520'ye göre çukurlaşma testi ve DIN EN ISO 6860'a göre mandrel bükme testi ile incelenir. Teneke alt tabakaya sterilizasyondan önce ve sonra yapışma, DIN EN ISO 2409'a göre çapraz kesim testi ve DIN EN ISO 1522'ye göre sarkaç sönümleme ile sertlik test edilir.
Ön sonuçlar, BPA amaçlı olmayan boyaların polyester bileşeninin, kaplamanın esnekliğinden ve teneke alt tabakaya iyi yapışmasından sorumlu olduğunu, fenolik reçine bileşeninin ise teneke kutu kaplamasının sertliği ve iyi kürlenmesi için gerekli olduğunu göstermektedir.
Sterilizasyona aşırı maruz kalma
Kaplama, 15-30 dakikaya kadar sıcaklıklara maruz kaldığından, sıcak sterilizasyon sırasında aşırı derecede gerilir.
130 °C agresif dolgu maddelerine maruz kalır. Kaplamanın sözde cam geçiş sıcaklığı açıkça aşılmıştır. Bu, bir polimeri kauçuksu bir eriyik haline getirir. Polimer zincir bölümlerinin artan hareketliliği, kaplamanın orijinal korozyon önleyici etkisini önemli ölçüde bozabilir. Bu nedenle genel olarak daha yüksek camsı geçiş sıcaklıkları aranır.
Kürlenmiş kaplamaların termal özellikleri, serbest filmler üzerinde dinamik mekanik analiz (DMA) ve diferansiyel taramalı kalorimetri (DSC) kullanılarak incelenir. Polyester ve fenolik reçine bileşenlerinin karışım oranına bağlı olarak camsı geçiş sıcaklığındaki farklılıklar, iyi mekanik özelliklerle birlikte maksimum camsı geçiş sıcaklığı ile karışım oranının bulunmasına yardımcı olur.
Agresif dolum malzemeleriyle depolama sırasında korozyon koruması
Bir boya formülasyonu mekanik ve termal özellikleri açısından optimize edilmişse, korozyon önleyici etkisi açısından incelenmelidir. Teneke kutuların iç korozyonu, gıdanın kalitesini düşürmenin yanı sıra sızıntılara ve hatta bombalara neden olabilir.
Teneke yüzeyler üzerindeki BPA amaçlı olmayan kaplamaların korozyon önleyici özellikleri, elektrokimyasal empedans spektroskopisi kullanılarak belirlenir.
(EIS) kısa süreli bir test olarak incelendi. EIS ölçüm prensibi, kaplamanın frekansa bağlı direncinin (empedans) ölçülmesine dayanır.
Uygun bir ölçüm rutininin geliştirilmesi ve ölçüm sonuçlarının yorumlanması, esas olarak EIS verilerini kaplamada meydana gelen bozulmalarla ilişkilendiren ampirik deneyime dayanmaktadır. Epoksi reçinelere dayalı sistemler için birçok EIS çalışması yayınlanmış olsa da, yeni BPA amaçlı olmayan sistemler için ampirik temel henüz oluşturulmamıştır.
Bugüne kadar yapılan araştırma sonuçları, bu yöntemi kullanarak, elle kaplanmış tenekenin boya uygulamasının kalitesi, katman kalınlığı ve boya formülasyonunun kalitesi açısından farklılaştırılabileceğini açıkça göstermektedir. Sterilizasyondan önce ve sonra yapılan EIS ölçümlerinin karşılaştırılması, sterilizasyon sırasında bir kaplamanın gıda benzeri tarafından ne ölçüde saldırıya uğradığı ve korozyon önleyici özelliklerinin ne ölçüde bozulduğu hakkında açıklamalar yapılmasına olanak tanır. Araştırma projesi sırasında, elektrokimyasal kısa vadeli testlerin sonuçları, krom içeren ve krom içermeyen pasifleştirilmiş teneke alt tabakalara sahip endüstriyel olarak boyanmış ve doldurulmuş teneke kutuların uzun vadeli depolama testlerinin sonuçlarıyla da ilişkilidir.
Sonuç
Mekanik özellikler açısından çok yüksek taleplere ek olarak, yeni BPA amaçsız kutu iç kaplamaları, birkaç yıl boyunca agresif içeriklerle depolandığında iyi bir korozyon korumasını garanti etmelidir. Yeni boyaların geliştirme süreleri ancak uygun kısa vadeli testler ile önemli ölçüde kısaltılabilir. Elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS) bunun için büyük bir potansiyel sunmaktadır. Kaplamaların farklılaşması, boya uygulamasının yanı sıra kaplamaların su emmesi ve bariyer etkisi ile ilişkili olan AC/DC/AC ölçüm rutininden seçilen parametrelere dayanmaktadır.
Daha fazla bilgi bulunabilir
http://www.ipa.fraunhofer.de/innenbeschichtung_konservendosen.html
