ВВЕДЕНИЕ

Очень высокая доля металлической упаковки, потребляемой сегодня, независимо от ее применения — продукты питания, напитки, промышленность, аэрозоли и т.д. — снабжены внутренним и даже внешним защитным покрытием. Последнее может быть украшено для придания хорошего имиджа, а также защиты. Эта защита достигается с помощью лаков.

Использование покрытий на металлической упаковке имеет долгую историю. С начала 20-го века производители покрытий стали поддерживать развитие рынка упаковки, вскоре достигнув производства внутренних лаков на основе живичных смол; позже появились фенольные, вплоть до 1935 года, когда начали консервировать пиво, что привело к появлению виниловых покрытий. Затем пришли эпоксидно-фенольные, органозольные, акриловые… И эволюция покрытий продолжает решать задачи, которые ставит упаковочная промышленность в своем стремлении к большему разнообразию продукции (кислые продукты питания, сернистые, газированные напитки и т.д.), а также к поиску новых дизайнов и материалов для упаковки.

Разработки, достигнутые в этом секторе, поляризованы технологиями и исследованиями компаний из США, Германии и Великобритании, которые с течением времени выдают лицензии во многих странах.

В металлообрабатывающей промышленности использование лаков и лаков всегда было источником специального подсектора узкоспециализированных знаний, что привело к возникновению вспомогательной отрасли, предназначенной для их применения — вместе с литографией — на которую опираются многие производители упаковки, особенно небольшого размера. Причиной этого являются не только знания, необходимые для его определения и использования, но и значительные инвестиции, необходимые для его применения, которые трудно амортизировать в компаниях со средним или низким оборотом.

Применение лаков, как уже упоминалось, началось на ранних стадиях в металлообрабатывающей промышленности в качестве реакции на внутреннюю атаку — в результате действия продукта — и внешних — экологических агентов — на тару. Для упаковки очень агрессивных продуктов, таких как соленья, огурцы и особенно напитки, вскоре стало ясно, что независимо от того, насколько жестяная защита стального листа жести, это был лишь вопрос времени, прежде чем произошли атаки и/или перфорация, но уже задолго до того, как продукт потерял свои качества, пригодные для употребления в пищу.

Жесть является дорогим металлом, и усилия сталелитейных заводов — производителей жести — были направлены на снижение ее потребления, сначала с использованием электролитической жести — которая полностью исключила «кокс» — а затем с разработкой дифференциальной жести — различного покрытия с каждой стороны -, с низким покрытием — LTS — и даже при замене жести на хром — TFS — более низкой стоимости. Во всех этих случаях лаки (или органические покрытия) обеспечивают достаточную защиту продукта и основного металла контейнера.

ОБЩАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ

Покрытия используются как с внутренней стороны емкости — в контакте с продуктом — так и снаружи — в присутствии внешних агентов. Существуют общие лаки для обоих видов применения, но в целом они обычно различаются — по крайней мере, в условиях применения — так как требования, предъявляемые к покрытию, различаются, предъявляя более высокие требования к защите интерьера.

Покрытия обычно классифицируются:

— 1.- Защитные внутренние покрытия, они находятся в контакте с упакованным продуктом и обозначаются как «санитарные лаки».

— 2.- Пигментированные наружные покрытия, которые служат основой для декоративной печати тары, называемой «белыми диванами», поскольку они имеют этот цвет. Их также называют «белыми эмалями» или «белыми лаками».

— 3.- Прозрачные наружные покрытия, которые также служат основой для печати, называемые «связующими лаками».

— 4.- Прозрачные наружные покрытия, защищающие печать, так как краски не выдерживают последующей обработки, известной как «финишные лаки».

Настоящее письмо относится предпочтительно к первой группе, хотя есть много общих для всех понятий. Однако, мы поговорим о других группах под некоторыми заголовками.

ФУНКЦИИ ЛАКОВ:

В целом, покрытия, используемые в упаковке, имеют защитную барьерную функцию, которая может быть разбита на следующие основные цели:

• Защищает металл от его содержимого.
• Защищает продукт от загрязнения ионами металла из упаковки.
• Облегчает производство.
• Обеспечивает основу для декорирования.
• Действует как барьер от внешнего абразивного и коррозионного износа.

Защита металлов

Реакция между металлом банки и ее содержимым проявляется в большом количестве способов:

• Растворение и производство водорода, солюбилизация ионов металлов и в экстремальных случаях перфорация банки (связана с кислыми продуктами).
• Преобразование внутренней поверхности контейнера продуктом, образуя сульфиды железа и серы путем реакции между металлом и соединениями серы, полученными в результате разложения белка во время процесса.

Внутренние покрытия предотвращают или, по крайней мере, препятствуют этим реакциям.

Защита продукции

Внутренняя коррозия может и загрязнение продукта часто являются взаимодополняющими процессами. Загрязнение продукта не всегда означает ухудшение его питательных качеств, но обычно влияет на его органолептические свойства. Например, растворение железа в очень малых количествах влияет на напитки и пиво, хотя и не вредит его вкусу. В целом, продукты питания лучше переносят поглощение небольших количеств металлов, чем напитки. Существует обширное законодательство, определяющее максимальное количество металлов, измеряемое в ppm (частей на миллион), которое могут иметь консервы и продукты для потребления человеком, так что они ни в коем случае не могут быть вредными для здоровья. Эти значения могут варьироваться от страны к стране.

Существуют продукты, в которых растворение олова в них благотворно до определенного уровня, например, белые фрукты — например, груши — для сохранения их цвета и вкуса. Кроме того, в других случаях, таких как спаржа, вкус, предоставляемый оловом, как правило, нравится рынку, так как он всегда к нему привык.

Внутренние покрытия минимизируют эти миграции металла в продукт.

Производство

Процессы формирования металла требуют определенного типа смазки. В случае банок, изготовленных методом наполнения-растяжения-железирования (DWI), в машину добавляется смазка, которая делает тела в виде жировых эмульсий, которые впоследствии должны быть удалены путем мытья и сушки. В случае неприукрашенных трехкомпонентных контейнеров эту функцию выполняет олово. Другие материалы, такие как TFS, очень абразивные и твердые и требуют некоторой смазки. Наружные и внутренние покрытия с соответствующими добавками — восками — выполняют эту функцию как для жестяных контейнеров, использование которых требует их покрытия, так и для других материалов (LTS, TFS).

Украшение

Покрытия, обычно пигментированные оксидом титана — который придает им белый цвет — или другими пигментами, используются в качестве основы для внешней отделки банок. Они наносятся толстыми слоями более 10 микрон. Их часто называют «белыми кушетками» и они заменяют белые чернила при четырехцветной печати. Если в декоре не используется белый цвет, то начальное покрытие бесцветное и называется «проймой» или «сцепкой». Эти лаки необходимы для обеспечения хорошей адгезии литографии к наружной стене банки, так как краски, наносимые непосредственно на металл, этого не имеют.

Абразия и внешняя коррозия

Внешние защитные покрытия наносится для обеспечения внешнего вида емкостей. Они являются подходящим средством повышения устойчивости к абразивному износу при обращении и истирании, а также препятствуют коррозии окружающей среды.

Как жесть, так и изделия из стали относительно легко ржавеют. Алюминиевые банки обесцвечиваются и очень чувствительны к воздействию кислот, хорошим примером являются контейнеры для безалкогольных напитков, особенно в жарком климате. Внешние покрытия приходят для решения этих проблем.

Если корпуса или крышки контейнеров литографированы, белый фоновый лак уже выполняет эту функцию, но для его защиты необходимо нанести другой лак поверх печати, так как краски имеют очень низкую устойчивость к истиранию. Этот новый называется «финишным лаком» и всегда прозрачен. Если емкость не печатается, а жесть имеет низкое покрытие, необходимо нанести на нее лак для защиты от внешней коррозии. В этом случае его называют «внешним лаком» и обычно он бесцветный, хотя иногда может быть и золотым. В целом, все эти наружные покрытия относятся к виниловым, акриловым или эпоксидно-фенольным семействам. Вес пленки, как правило, низкий.

БАЗИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ:

Постоянство при контакте с пищевыми продуктами приводит к тому, что все продукты, используемые в его рецептуре, должны быть включены в положительный список FDA (Управление по контролю за качеством пищевых продуктов и лекарственных средств) североамериканского организма или в другие аналогичные европейские санитарные нормы.

Эти покрытия, как защитные, так и декоративные, обычно наносятся в жидком виде и состоят, в простейшем виде, из растворения или диспергирования смеси смол/полимеров, способной образовывать пленки, в наборе растворителей органического происхождения с соответствующими добавками (пластификаторы, катализаторы, смазки и т.д.), а в некоторых случаях и пигментов для специального применения, позже мы уточним применение этих пигментов. После нанесения — методы нанесения различны и подробно описаны в отдельном разделе — они выпекаются при требуемой температуре в каждом случае, испаряя растворитель. При этой операции производится химическое сшивание структуры полимеров, что придает им большую химическую стойкость, нерастворимость и твердость.

Органические растворители, используемые в рецептуре, не являются санитарными, однако при правильной температуре выпечки эти растворители испаряются, оставляя покрытие полностью, что позволяет избежать любого риска загрязнения. Существует ряд лаков под названием «на водной основе», где основным растворителем является вода и поэтому является санитарный, но даже в этом случае все равно необходимо использовать обычные несанитарные растворители, хотя и в меньших пропорциях. Этот ассортимент лаков является сложным в применении и его использование ограничено определенными применениями, главным образом, для емкостей для напитков DWI. Можно утверждать, что все остатки продуктов, которые образуют сухой экстракт, осажденный на металле, являются санитарными.

ХАРАКТЕРИСТИКИ :

Для выполнения барьерной функции лаки должны обладать следующими характеристиками:

• Быть совместимым с упакованным продуктом и противостоять его агрессивности.
• Имеют высокую адгезию к жести или другому металлу.
• Быть свободным от токсичных веществ.
• Не влияют на органолептические характеристики упакованного продукта.
• Не содержали никаких продуктов, запрещенных законодательством о здравоохранении.
• Воздерживайтесь от стерилизации и/или обработки, которой будет подвергаться продукт во время упаковки.
• Адекватно поддерживать процесс сварки кузова в трехкомпонентных контейнерах и процесс черчения в двухкомпонентных контейнерах, если на них предварительно был нанесен лак.

ВИДЫ ЛАКОВ:

Рынок разработал широкий спектр покрытий для различных областей применения. Все они начинаются с типа базовой смолы, от которого они получают свое родовое название. Производители обычно кодируют с кодом или эмпирическим номером каждый тип лака, который они разрабатывают, не только для облегчения его назначения, но и для сохранения определенной секретности о его формулировке, так как за каждым лаком, как правило, долгое время R & D работы.

Базовые смолы, входящие в состав различных лаков, не очень многочисленны. Самое распространенное:

живица

фенолик

эпоксидный клей

винил

n Акриловые краски

полиэстер

Живичные смолы — единственные натуральные смолы, остальные синтетические, т.е. они являются продуктом химического синтеза, хотя могут содержать определенные натуральные ингредиенты. Для достижения более широкого спектра свойств при составлении рецептуры лака принято комбинировать несколько из них.

Иногда в тех случаях, когда требуется выдерживать очень жесткие условия, когда один слой лака не гарантирует их стойкость, можно наносить два или более последовательных слоя одного и того же лака или даже различные лаки, свойства которых дополняют друг друга. Теперь мы опишем основные характеристики групп покрытий, составленных на основе этих базовых смол.

Живица:

Они получают путем смешивания натуральных смол — например, натуральных десен — и сушильного масла — например, касторового. Они высыхают одновременно окислением и термической полимеризацией. Они самые экономичные. Они гибкие и устойчивые к кислотам, но проницаемы для сульфидных ионов. Им не хватает технологической прочности и они имеют плохие цветовые характеристики.

Это одна из старейших групп лаков. В Европе он практически не используется, но в определенной степени продолжает использоваться в Соединенных Штатах. В обычном варианте они используются для кислотных фруктов или овощей под названием лаков типа R и пигментированных пастой окиси цинка (Ozn) — для маскировки серы — для продуктов питания, содержащих значительное количество белков, и в этом случае они называются лаками типа С.

В целом можно сказать, что они больше не представляют большого интереса, так как существуют другие группы лаков с лучшими характеристиками.

Фенолика

Они изготавливаются из синтетических смол, получаемых путем конденсации фенолов, замещенных альдегидами. Они обладают хорошей непроницаемостью и химической стойкостью к воздействию содержимого. С другой стороны, они не очень эластичны, поэтому их устойчивость к деформации — например, в колбасных упаковках — не очень хорошая, поэтому они обычно наносятся с низкой толщиной пленки. Они могут передавать вкус продукту. В отличие от живицы, они имеют высокую плотность сшивания, что делает их непроницаемыми для ионов серы, поэтому они рекомендуются для мяса, овощей и рыбы, которые являются сернистыми продуктами. Как и живицы, они редко используются в Европе.

Эпоксидная смола

Эпоксидные смолы, полученные в результате реакции конденсации между эпихлоргидрином и дифенолом А (дифенол пропана), образуют основу самых разнообразных защитных и декоративных материалов. Существует несколько типов комбинаций эпоксидных смол. Четырьмя самыми важными являются: эпоксидно-фенольные, эпокси-амины, эпокси-эстеры и модифицированные эпоксидные смолы. На сегодняшний день наиболее часто используемые являются первыми и поэтому наиболее интересными в нашем случае.

Эпоксидно-фенольные лаки являются наиболее универсальными с точки зрения использования. Фенольная смола обеспечивает химическую стойкость, а эпоксидная смола — механические и адгезионные свойства. Рынок предлагает широкий выбор эпоксидно-фенольных покрытий с разным соотношением обеих смол. В целом, они обладают отличной адгезией и гибкостью, что делает их пригодными для глубокой вытяжки. Его тональность золотистая.

Они обладают хорошей стойкостью к агрессивности большинства продуктов питания. Его устойчивость к сероочистке, хотя и хорошая, уступает устойчивости к фенольным лакам, но обладает лучшей устойчивостью, чем у них, к действию полифосфатов и других добавок, используемых в консервировании мяса. Для этих продуктов сероочистки добавляются такие добавки, как алюминиевый порошок (Al) или порошок из оксида цинка (OZn). Первая маскирует явление сероочистки, в то время как OZn поглощает сульфидный ион, образовавшийся в результате распада белков под воздействием тепла автоклава, образуя белый сульфид цинка, который едва ли изменяет конечный вид упаковки.

Они используются почти для всех видов пресервов, таких как мясо, рыба, соки, фрукты, овощи и т.д. …. Они также используются для пива и безалкогольных напитков, но так как они могут передать вкус продукта, они требуют второй виниловой оболочки на них.

Некоторые твердые или пастообразные консерванты прилипают к этим лакам, что затрудняет их удаление. Для его улучшения существует вариант этого типа эпоксидно-фенольных покрытий, которые являются пигментированными, упомянутыми выше — с Al или OZn, — и которые также содержат скользящую добавку, позволяющую легко удалять твердые продукты — вареную ветчину, мортаделлу, «рубленую свинину» и другие — этот вариант называется «мясной релизацией» покрытий. Добавка представляет собой раствор санитарного воска, который выходит на внешнюю поверхность в процессе выпечки.

Эпоксидно-аминные покрытия изготавливаются из эпоксидных смол с использованием аминосмол, таких как карбамидоформальдегид или меламиноформальдегид, также известных как эпоксидно-мочевинные покрытия. Они обладают высокой химической стойкостью и почти бесцветны. Они используются в декоративных целях и в качестве «зацепок».

Эфиры эпоксидной см олы получают из эфирных смол, этерифицированных жирными кислотами. Это лаки отличной гибкости и бесцветные. Его основное применение — для экстерьеров (отделочные лаки).

Эпоксидно-модифицированные покрытия, используемые в системах интерьера, являются одной из возможностей — с подходящим пигментом — белых покрытий — фарфоровых или фарфоровых — в качестве альтернативы белым органозолям и полиэфирам. Как бесцветные, они также могут использоваться в качестве соединительных лаков или просто как бесцветные наружные лаки.

Винил

Сформулированы на основе виниловых смол, полученных путем сополимеризации хлорида и винилацетата, характеризуются хорошей адгезией, высокой эластичностью и отсутствием пропускания вкуса, но имеют низкое сопротивление пару и стерилизации. В результате, они редко используются в переработанных консервах, но широко применяются как второй проход — «верхний слой» — в пиве и газированных напитках, изготовленных по технологии DWI. Они также могут использоваться в качестве лаков для наружной отделки. Они не действительны для трехкомпонентной упаковки любого применения, так как они не выдерживают — карбонизации — тепла, образующегося в боковом шве корпусов из-за их низкой температуры сушки.

Акриловые картинки

Их смолы образуются эфирами полиакриловой кислоты. Его использование, изначально низкое, постепенно расширяется благодаря отличному внешнему виду, ассоциирующемуся с хорошей санитарией и чистотой. Бобовые, овощи и белые фрукты являются наиболее распространенными областями применения при использовании в системах внутри помещений. Они менее рекомендуются для продуктов, богатых пигментами — помидоров, красных фруктов и т.д. — потому что они берут свой цвет, и их представление обеднело. Однако основными областями его применения являются наружные системы в виде белых эмалей и финишных лаков в бесцветном исполнении.

Они обладают хорошими качествами с точки зрения химической стойкости, а также отличными механическими свойствами: Они хорошо противостоят высоким температурам, глубокой вытяжке, изгибам и т.д.

Полиэстер

Его смолы на основе изофталевой кислоты не реагируют с маслами и обладают приемлемой гибкостью, хорошей кислотоустойчивостью и низкой устойчивостью к сульфидам. Одним из его основных применений является внутреннее лакокрасочное покрытие емкостей для напитков. Как правило, они также часто используются в системах интерьера в качестве бесцветной или золотой и пигментированной керамогранитной плитки, а в наружных системах в качестве клеевого лака или белой эмали, последняя также пигментирована.

Органозоли

На самом деле они являются частью виниловой семьи, но, учитывая их растущее значение, они образуют свою собственную подгруппу. Это дисперсии высокомолекулярных поливинилхлоридных (ПВХ) смол, растворенных в углеводородных растворителях плюс пластификатор. Эти покрытия являются одной из лучших альтернатив эпоксидно-фенольным покрытиям. Они часто используются в качестве первого пропуска при лакировочных работах, наносимых в два слоя для высоконадежных применений. Его основное применение — в крышках, так как они имеют отличную адгезию к соединениям и пластизолам, используемым в укупорочных средствах. Они являются идеальным покрытием для легко открывающихся крышек — конкретный пример двухслойного покрытия, так как, помимо предыдущего преимущества, они очень эластичны и, следовательно, достаточно хорошо выдерживают повреждения, полученные во время штамповки разрывного разреза и формирования заклепки для фиксации проемного кольца. В связи с похожими обстоятельствами, они также очень хорошо ведут себя в фаршированных упаковках. Они безвкусны и обладают разумной химической стойкостью.

По сравнению с эпоксидно-фенольными технологиями они обладают преимуществами высокой гибкости — как уже упоминалось, — и в целом лучшим компромиссом между их химическими и механическими свойствами. Они представляют собой ряд лаков, которые, благодаря своим качествам, будут иметь все большее и большее применение.

Назад к банкам мира сырьевых материалов

Если Вы хотите прочитать «Варниши .- 2-я часть» нажмите здесь.