La protezione esterna e interna degli imballaggi metallici per mezzo di vernici è una tecnica molto comune che ha una storia di più di 150 anni. In altri articoli tecnici di questo sito, le vernici vengono analizzate da diversi punti di vista: i loro diversi tipi, proprietà e caratteristiche, gli usi più adatti, ecc. In questo lavoro ci concentreremo esclusivamente sui diversi test che ci permettono di verificare la qualità dell’applicazione di una vernice su un supporto metallico.

Prima della sua applicazione, una vernice può essere sottoposta ad alcuni controlli per assicurare il rispetto delle specifiche di fornitura, come ad esempio: Densità, viscosità, estratto secco, ecc. Questi test non saranno trattati in questo articolo, ci limiteremo a quelli che definiscono lo stato di una vernice già applicata.

La funzione protettiva di una vernice è legata a tre esigenze essenziali:

– adesione al substrato metallico

– inerzia chimica

– l’assenza di porosità

Il film di vernice deve resistere a forti sollecitazioni durante la formazione del contenitore. La vernice deve resistere allo stress senza perdere l’aderenza o sfaldarsi. L’adesione è il risultato della saturazione delle energie di superficie del substrato metallico e della vernice. A volte, sorgono incompatibilità permanenti o casuali tra i due. Il film di passivazione del metallo gioca un ruolo cruciale.

L’inerzia chimica è generalmente assicurata se la vernice è stata cotta correttamente. La reticolazione completa garantisce l’eliminazione dei gruppi di molecole che possono reagire con gli ioni del prodotto confezionato.

La porosità, la cui importanza può influenzare la qualità protettiva della pellicola, richiede talvolta una cura estrema. All’aumentare dello spessore del film, è evidente che la porosità diminuisce.

Anche se un operatore ben esperto può essere in grado di valutare rapidamente e in modo affidabile la corretta applicazione e l’indurimento di un rivestimento, tuttavia, alcuni test sono necessari per la valutazione accurata delle condizioni del rivestimento.

Questi test possono essere divisi in due gruppi:

Prove di caratteristiche fisiche:

-Assicurare

-Grosor

-Adesione

-Flessibilità

-Durezza

-Porosità

Test delle caratteristiche chimiche:

Resistenza all’acidità

Resistenza al processo

Impermeabilità allo ione solfuro

-Sapore

1. a) CARATTERISTICHE FISICHE

Asciugatura

Il suo scopo è determinare se il processo di cottura della vernice è stato adeguato e parte dalla seguente base: Una vernice epossifenolica perfettamente indurita diventa insolubile nei solventi. Resisterà quindi al test “mec” (metiletilchetone). Consiste nell’impregnare un batuffolo di cotone con acetone o metiletilchetone e strofinare la vernice con esso. Più la pellicola resiste all’attrito con il cotone, maggiore sarà la polimerizzazione. Un criterio comunemente accettato è che deve resistere a venti sfregamenti doppi senza perdere aderenza. Per le vernici viniliche, si usa una sostanza colorata e si testa l’assorbimento del colore da parte della vernice.

Una vernice non sufficientemente indurita mostrerà un velo biancastro dopo la lavorazione, a causa dell’assorbimento dell’acqua.

Spessore del film di vernice

Il metodo più accurato è quello di pesare un campione di una data superficie prima e dopo la rimozione della pellicola di vernice. Normalmente, il punto di partenza è un disco circolare con una superficie di quattro pollici quadrati. Per ottenerlo, si usa un piccolo stampo il cui taglio coincide con questa zona. Il peso deve essere ottenuto in milligrammi e con molta precisione. La differenza tra i due pesi divisa per 4 ci darà lo spessore o il carico in milligrammi per pollice quadrato. Se il campione ha la vernice su entrambi i lati, il processo deve essere ripetuto su ogni lato.

Si possono usare diversi metodi per rimuovere la vernice dal disco. Per i vinili, possono essere facilmente rimossi strofinando con un batuffolo di cotone imbevuto di un solvente (cloroformio, acetone, cloruro di metilene, ecc.).

Gli epossifenoli possono essere staccati immergendo il campione in soluzioni basiche di glicole-etilene mescolate con un agente bagnante. La procedura elettrolitica può essere utilizzata trattando il campione in modo catalitico in una soluzione acquosa all’1% di cloruro di sodio riscaldata a circa 45 ºC applicando una corrente di 6 V per venti secondi.

Lo spessore in micron può anche essere misurato direttamente con strumenti basati su variazioni di flusso magnetico o correnti parassite. La precisione è generalmente insufficiente quando si devono misurare rivestimenti con uno spessore inferiore a 10 micron.

Per spessori più piccoli, sono stati progettati strumenti molto più accurati basati sulla misurazione della capacità. Una sonda viene semplicemente applicata al campione verniciato in modo da formare un condensatore con l’elettrodo, la cui capacità è una funzione dello spessore del film e della sua permeabilità (attrezzatura Strand Gauge tra gli altri).

Questi strumenti permettono misure rapide e non distruttive e sono facilmente adattabili a controlli sistematici durante la verniciatura, a condizione che la calibrazione dei misuratori sia controllata regolarmente per mezzo di campioni di riferimento.

Adesione

Misura l’adesione della vernice al metallo. La pellicola di vernice viene graffiata con una punta di compasso o qualcosa di simile, spaccando la pellicola fino a raggiungere il metallo. Strumenti speciali sono disponibili sul mercato per questo scopo (Braivae, Erichsen). Questo produce una serie di segni paralleli, come una griglia, equidistanti di circa 2 mm. Un nastro adesivo di cellophane (cello) viene attaccato alla griglia e poi, tenendo il cello ad un’estremità, viene tirato via con uno scatto secco.

Con una sovrapposizione ben aderente, nessun quadrato dovrebbe essere strappato dalla griglia, né ci dovrebbero essere rotture o crepe nei lati o negli angoli.

Le prove di pre-curvatura e di imbutitura possono essere fatte per testare più a fondo; il rivestimento non dovrebbe sbucciarsi o sfaldarsi, anche nelle aree più sollecitate.

Flessibilità

La flessibilità non può essere valutata indipendentemente dall’aderenza e viceversa.

Può essere misurato in due modi:

Piegandolo intorno a un mandrino, si può vedere con quale raggio il rivestimento comincia a creparsi.

Prova di trafilatura tipo Erichsen; la profondità di trafilatura è misurata non appena appaiono delle rotture nella vernice. Se questa attrezzatura non è disponibile, può essere sostituita da una prova di trafilatura con un piccolo doppio stampo che in due operazioni trae un campione del materiale. La prima operazione consiste nel timbrare una provetta con un diametro approssimativo di 50 mm e un’altezza di 25 mm. Una seconda operazione a partire dalla precedente con un diametro di circa 25 mm. Questa prova può essere resa più complessa facendola su una trafila di provini con una forma di base più o meno quadrata dove ogni angolo ha un raggio diverso, da più grande a più piccolo. In ogni caso, si tratta di prove comparative con qualsiasi mezzo di deformazione profonda in relazione a un campione standard la cui flessibilità è considerata buona.

Dopo la suddetta imbutitura profonda, si consiglia di effettuare la prova in autoclave descritta di seguito.

Durezza

La base del test è provare a graffiare il rivestimento usando delle mine di matita di durezza nota. La durezza della mina è indicata da un numero e una lettera (da 7B: molto morbido a 9H: molto duro). Il valore di durezza è espresso dal numero della matita più morbida che inizia a graffiare il film di lacca.

Porosità o continuità del film

I pori o le crepe nella pellicola di vernice esporranno di conseguenza il metallo sottostante, mettendolo in contatto diretto con il mezzo aggressivo.

La porosità non deve essere confusa con la permeabilità.

Permeabilità

Lo ione deve farsi strada attraverso le reti di reticolazione e il reticolo delle macromolecole.

Porosità

La porosità della vernice non sempre agisce a scapito dei prodotti confezionati in metallo. Tutto dipende dalla natura e dalla forza delle reazioni che possono avvenire tra il contenitore e il contenuto. Qui, le esperienze precedenti sono della massima importanza. Frutta e verdura con pigmentazione antocianica, e bevande come la birra e le bevande gassate, richiedono la massima protezione (spesso due mani, con la mano superiore applicata sopra il contenitore finito).

L’assenza totale di porosità è richiesta ogni volta che ci sono forti problemi di denaturazione (per esempio a causa dei nitrati), ma soprattutto quando c’è il rischio di macchie di corrosione che prima o poi porteranno a perforazioni.

Depositando una soluzione di solfato di rame in acido cloridrico sulla superficie da testare, si avvia una reazione di trasferimento elettrochimico nelle zone metalliche non protette, evidenziando così le discontinuità del film di vernice. Questo test può essere eseguito immergendo o strofinando con un tampone di cotone imbevuto in una soluzione acquosa di solfato di rame e acido cloridrico al 37% per un tempo determinato.

Va notato che nel caso di acciaio rivestito di cromo, la concentrazione di acido cloridrico nella soluzione di solfato di rame deve essere aumentata, poiché il rame non si deposita sul cromo così facilmente come sullo stagno.

Un altro modo per misurare la porosità è quello di misurare la corrente attraverso il film di vernice a contatto con una soluzione di NaCl al 3% facendo passare una corrente a un potenziale di 6 V (test WACO); i contenitori di birra e di bevande gassate sono solitamente testati in questo modo. Per esempio, una pellicola di 5 micron di spessore lascerà passare una corrente da 1 a 100 microA/cm2, mentre una pellicola di 10 micron darà valori da 0,1 a 1 microA/cm2.

Un punto da prendere in considerazione è che l’eccesso di olio (variabile secondo il tipo di olio) può essere l’origine della presenza di “occhi” (pori nella vernice dovuti alla mancanza di copertura nei punti con eccesso di olio).

1. b) CARATTERISTICHE CHIMICHE

La maggior parte degli alimenti deve subire un processo termico in autoclave, e quindi i vari test a cui sono sottoposte le vernici includono un processo di autoclave. Ci sono alcune soluzioni modello e preparazioni che permettono di testare la resistenza chimica delle pellicole di rivestimento.

Resistenza alla sterilizzazione

Il campione verniciato viene sterilizzato in autoclave, in acqua distillata o di rubinetto, per 90 minuti a 121º C. Il test può essere reso più duro piegando o imbutendo il metallo. È necessario osservare l’assenza di cambiamenti di colore, vesciche o distacchi nella vernice.

Resistenza all’acido

Un processo di sterilizzazione si realizza con l’aggiunta di acidi organici presenti nella frutta e nella verdura (citrico, tartarico, acetico, malico, ecc.) Per esempio:

Acido citrico: 1,2 e 5%.

Acido tartarico: 1,2 e 5%.

Acido acetico: 3 e 5%.

Acido lattico: 1%.

Resistenza alla solforazione

Qualsiasi sostanza o prodotto che può rilasciare ioni di solfuro può essere utilizzato. Tuttavia, in pratica, sono state adottate alcune ricette standard: piselli secchi, carne di cavallo, tiocetamide o solfuro di monosodio.

Assenza di sapore

Per usi specifici è importante assicurarsi che la vernice non dia alcun sapore al prodotto. Il test consiste nell’assaggiare acqua distillata, o meglio ancora, acqua minerale neutra, che è stata distillata in presenza della vernice in esame. Queste prove sono comparative ed è necessario includere una vernice di riferimento le cui funzioni pratiche sono ben note.

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