ציפוי פנימי מבטיח לפחיות מזון
שטוטגרט. קופסאות פח נדונות באופן ביקורתי. מצד אחד, ביספנול A, שנאמר כבעל השפעה דמוית הורמונים, הוא אחד מחומרי המוצא לציפוי הפנימי של הפחית. מצד שני, תקנת REACH האירופית מחייבת הסבה לתהליכי טיפול לאחר טיפול נטולי כרום בייצור פח. מערכות ציפוי על בסיס פוליאסטר מתגלות כחלופה מבטיחה בפרויקט מחקר של Fraunhofer IPA.
פחיות מזון מפח נמצאות בשימוש נרחב כחומרי אריזה לסוגים רבים של ירקות, דגים, בשר ומזונות נוחות. לפח יש יתרונות רבים על פני חומרי אריזה אחרים. מעל הכל, הוא קל ולא שביר כמו למשל. ב.
זכוכית. על הקופסאות להיות מצופה מבפנים, כך שמרבית המזונות החומציים יישארו אכילים גם לאחר שהיו בקופסה זמן רב.
הציפוי הפנימי של הפחית מונע מהתוכן לתקוף את המתכת ומיוני מתכת להיכנס למזון. ציפויים פנימיים המבוססים על שרפי אפוקסי הוכיחו את ערכם כבר למעלה מ-40 שנה. אחד מחומרי המוצא לכך הוא ביספנול A (BPA), שנוי במחלוקת בגלל השפעתו דמוית ההורמונים. בנוסף, תקנת REACH האירופית מחייבת הסבה של הייצור לתהליכי טיפול לאחר טיפול נטולי כרום בייצור פח בזמן הקרוב. הציפויים החדשים ללא BPA כחומר מוצא (BPA-non-intent) חייבים אפוא להיות תואמים גם למצעים שעברו טיפול מקדים ללא כרום. עם זאת, אסור ששינוי זה יהיה מורגש לצרכן, אשר רגיל לאיכות ולאורך חיי המדף הגבוהים של קופסאות פח.
ה-Fraunhofer IPA בשטוטגרט חוקרת כעת את ההשפעה של מבנה הפולימר והרשת של ציפוי פוליאסטר שנרפא בשרף פנולי על התכונות הסופיות של הציפוי. הדגש הוא על פחיות שלושה חלקים עשויות פח. ההתמקדות היא גם בתכונות ההידבקות של ציפויים פנימיים של פחיות BPA ללא כוונה על מצעי פח המכילים פסיביים נטולי כרום.
היחסים המבניים והמאפיינים ייקבעו באמצעות חקירה שיטתית של ציפוי פוליאסטר, ובכך לאפשר אופטימיזציה מהירה יותר של מערכות חדשות אלה. בנוסף, מפותחות ומתאימות שיטות לניבוי יציבות ציפוי פוליאסטר לאחר עיקור ואחסון לטווח ארוך.
לחץ מכני: תחילה צבע, ואז צור פחיות
אתגר מיוחד בעת גיבוש ציפויי ההגנה לחלק הפנימי של הפחית הוא שבניגוד לנוהג הכללי של צביעה, מצפים תחילה מצעי פח שטוחים (עובי שכבה של כ-10 מיקרומטר) ורק לאחר מכן ניתן להטביע גופים ומכסים נוצר מחומר המתכת המצופה. הצבע חייב להיות גמיש, להיצמד היטב וגם להציע קשיות והגנה מספקת. גמישות הציפויים נבחנת בין היתר בבדיקת כוסות רוח לפי DIN EN ISO 1520 ובבדיקת כיפוף ציר לפי DIN EN ISO 6860. הדבקה למצע הפח לפני ואחרי עיקור נבדקת בבדיקת חיתוך צולב לפי DIN EN ISO 2409 והקשיות עם שיכוך המטוטלת לפי DIN EN ISO 1522.
התוצאות הראשוניות מראות שמרכיב הפוליאסטר של צבעי ה-BPA non-intent אחראי לגמישות ולהיצמדות טובה של הציפוי למצע הפח, בעוד שהרכיב הפנולי נדרש לקשיות ולריפוי טוב של ציפוי הפח.
חשיפה קיצונית לעיקור
במהלך עיקור חם, הציפוי נתון ללחץ קיצוני, מכיוון שהוא חשוף לטמפרטורות של עד 15-30 דקות
130 מעלות צלזיוס חשופה לסחורות מילוי אגרסיביות. מה שנקרא טמפרטורת מעבר הזכוכית של הציפוי חריגה בבירור. זה הופך פולימר להמסה גומי. הניידות המוגברת של מקטעי שרשרת הפולימר עלולה לפגוע משמעותית באפקט האנטי קורוזיה המקורי של הציפוי. באופן כללי, לפיכך, מחפשים טמפרטורות מעבר זכוכית גבוהות יותר.
המאפיינים התרמיים של הציפויים הנרפאים נבדקים באמצעות ניתוח מכני דינמי (DMA) על סרטים חופשיים וקלומטריית סריקה דיפרנציאלית (DSC). ההבדלים בטמפרטורת מעבר הזכוכית בהתאם ליחס הערבוב של רכיבי פוליאסטר ושרף פנולי עוזרים למצוא את יחס הערבוב עם טמפרטורת מעבר הזכוכית המקסימלית בשילוב עם תכונות מכניות טובות.
הגנה מפני קורוזיה בעת אחסון עם מוצרי מילוי אגרסיביים
אם נוסחת צבע עברה אופטימיזציה בהתייחס לתכונות המכאניות והתרמיות שלו, יש לבחון אותה בהתייחס לאפקט האנטי קורוזיה שלו. בנוסף לפגיעה באיכות המזון, קורוזיה פנימית של קופסאות פח עלולה להוביל גם לדליפות או אפילו לפצצות.
תכונות אנטי קורוזיה של ציפויים ללא כוונה BPA על מצעי פח נקבעים באמצעות ספקטרוסקופיה עכבה אלקטרוכימית
(EIS) נבדק כמבחן לטווח קצר. עקרון מדידת EIS מבוסס על מדידת ההתנגדות (עכבה) תלוית התדר של הציפוי.
פיתוח שגרת מדידה מתאימה ופרשנות תוצאות המדידה מבוססת בעיקרה על ניסיון אמפירי המקשר את נתוני EIS לליקויים המתרחשים בציפוי. בעוד שמחקרי EIS רבים כבר פורסמו עבור מערכות המבוססות על שרפי אפוקסי, הבסיס האמפירי למערכות ללא כוונות BPA החדשות טרם נוצר.
תוצאות המחקר עד כה מראות בבירור כי בשיטה זו ניתן להבדיל בין פח מצופה ידני ביחס לאיכות מריחת הצבע, עובי השכבה ואיכות ניסוח הצבע. השוואות של מדידות EIS לפני ואחרי עיקור מאפשרות להצהיר על המידה שבה ציפוי מותקף על ידי סימולנט מזון במהלך העיקור ותכונות האנטי קורוזיה שלו נפגעות. במהלך פרויקט המחקר, תוצאות הבדיקות האלקטרוכימיות קצרות הטווח מתואמות גם לתוצאות בדיקות אחסון ארוכות טווח של קופסאות פח צבועות ומלאות תעשייתית עם מצעי פח פסיביים המכילים כרום וללא כרום.
Fazit
בנוסף לדרישות גבוהות מאוד במונחים של תכונות מכניות, ציפויי פנים חדשים ללא כוונה BPA חייבים להבטיח הגנה טובה מפני קורוזיה כאשר הם מאוחסנים עם תוכן אגרסיבי במשך מספר שנים. ניתן לקצר משמעותית את זמני הפיתוח של צבעים חדשים רק על ידי בדיקות מתאימות לטווח קצר. ספקטרוסקופיה עכבה אלקטרוכימית (EIS) מציעה פוטנציאל גדול לכך. הבידול של הציפויים מבוסס על פרמטרים נבחרים משגרת מדידת AC/DC/AC, המתואמים עם יישום הצבע וכן לספיגת המים והשפעת המחסום של הציפויים.
ניתן למצוא מידע נוסף באתר
http://www.ipa.fraunhofer.de/innenbeschichtung_konservendosen.html
