Лакокрасочные материалы для окраски пищевой тары (альтернативные технологии производства)

Бисфенол А, обычно обозначаемый аббревиатурой BPA, химически идентифицируется как 2,2-бис (4 гидроксифенил)пропан. Более 90% BPA применяется для изготовления поликарбоната и эпоксидных смол. Поликарбонатные пластики на основе BPA обычно используются для изготовления емкостей, в которых хранятся продукты питания и напитки, например бутылки для воды, питательных напитков для спортсменов и др.

Эпоксидные смолы на базе бисфенола А (BPA) более 50 лет применяются для покрытия внутренней поверхности металлических консервных банок и металлических банок для напитков.

Исследования показывают, что BPA из банок, покрытых эпоксидными смолами, может проникать в пищу и напитки, что вызывает серьезную настороженность, поскольку исследования на животных по всему миру показывают, что он влияет на репродуктивные свойства и развитие организма, будучи системным токсикантом и слабым эстрогеном. Эти исследования вызвали обеспокоенность по поводу потенциального воздействия BPA на здоровье детей и окружающую среду.

Компании, производящие упаковку для пищевых продуктов, в настоящее время изыскивают замену смолам, содержащим BPA, на менее опасные материалы. Кроме экологических проблем и влияния на здоровье, смолы, используемые для покрытия банок, должны соответствовать очень жестким требованиям, в том числе:

• сохранять герметичное уплотнение даже при высокой температуре и давлении во время стерилизации;
• обладать низкой стоимостью;
• выдерживать условия обработки пищи без сколов, шелушения, отслаивания;
• не оказывать заметного влияния на вкус и запах пищи.

Большинство компаний скрывают технологические разработки, которые должны заменить существующую технологию смол на BPA.

Технология, альтернативная эпоксидным ЛКМ для тары (Can Coatings)

В феврале 2014 г. «Special Chem» провел опрос специалистов по теме: «Какую альтернативную эпоксидным ЛКМ для тары технологию вы предпочитаете?». На первое место участники опроса в качестве предпочтительной альтернативной технологии поставили технологию эпоксидных Can Coating без BPA — 36,2% голосов. Одной из главных причин, по которым участники принимают эпоксидные смолы без BPA, является большой опыт лакокрасочной промышленности по использованию химии эпоксидов. Ожидается, что этот опыт должен сократить время, необходимое для решения проблемы опасности BPA для здоровья.

Факторы, которые способствуют применению эпоксидных смол без BPA:

• эпоксидные смолы известны своей прочностью, химической стойкостью и хорошей адгезией к металлическим подложкам;
• использование пищевых продуктов показывает, что эпоксидные смолы не изменяют их вкус.

Примеры исследуемых эпоксидных смол включают резорциндиглициловый эфир, 1,4-циклогександиметанол диглициловый эфир, неопентилгликольдиглициловый эфир, 2-метил-1,3-пропанол диглициловый эфир и бис-эпоксид,
полученный из 2,2,4,4-тетраметил-1,3-циклобутандиола.

Полиэфирная смола как предпочтительная альтернативная технология CanCoatings на базе BPA заняла второе место — 28,7% голосов участников опроса. Полиэфирные смолы, используемые для покрытия тары, производят путем конденсации кислоты в сочетании с одним или несколькими спиртами или эпоксидами. Широкий диапазон исходных материалов, применяемых для полиэфирных смол, дает большие возможности для создания продуктов, которые отличаются высокой эластичностью при экстремальной твердости. Эластичные полиэфирные смолы обладают преимуществом выдерживать жесткий процесс изготовления без растрескивания. Однако покрытия для тары на основе полиэфирной смолы не обеспечивают хорошую коррозионную стойкость и в кислотных средах подвергаются гидролизу.

Установлено, что полиэтилентерефталатные полиэфирные смолы обеспечивают хорошие противокоррозионные свойства банок, используемых для напитков и консервов лосося. Пленка ПЭТ ведет себя как ламинат на поверхности металлической банки. Кроме того, для банок для пищевых продуктов и напитков разработан латекс, содержащий глицидил(мет)акрилат без экстрагируемых компонентов.

На третье место среди предпочтительных альтернативных технологий эпоксидным материалам на базе BPA, получив 20,5% голосов, вышли полиуретаны. Две основные проблемы прослеживаются при использовании полиуретановых покрытий — это высокая стоимость полиуретанов и потенциальная опасность для здоровья, связанная со смолами на базе изоцианатов. Один из способов минимизации этих проблем состоит в объединении химических свойств полиуретанов, например, с химическими свойствами полиэфиров. Сочетание преимуществ этих двух классов соединений позволит минимизировать количество изоцианата, используемого в смоле.

Возможные примеры полиуретановых покрытий для замены покрытий для внутренней поверхности банок с BPA — это тетрадекагидроантрацен-9,10-диол и триметилолпропан-мономеры с 4,4'-метиленбис(циклогексилизоцианатом).

На последнее место, получив 14,7% голосов, вышли фенольные смолы, которые относятся к использованию модифицированных версий BPA, менее опасных для здоровья по сравнению с BPA. Два примера модифицированных BPA — это BPC и BPF. BPC изготавливают при синтезе крезола с ацетоном, а BPF — фенола и формальдегида.

• BPC—2,2-бис(3-метил- 4-гидроксифенил)пропан
• BPF—бис(4-гидроксидифенил)метан

Преимущество использования модифицированных фенольных смол состоит в том, что, как известно, они обеспечивают отличные защитные свойства внутреннего покрытия банок при низкой стоимости. Однако фенольные смолы, как правило, имеют плохую эластичность, что препятствует их применению в высокоскоростных процессах изготовления банок. Ключом к успеху является создание модифицированной смолы, которая имела бы оптимальные механические и защитные свойства, не вызывая опасности для здоровья.

Как ожидается, коммерциализация безопасной технологии по замене смол на базе BPA для консервных банок займет от 5 до 8 лет. Такой длительный период времени требуется для разработки новой химии покрытий и выполнения необходимых проверок на токсичность для получения разрешения. Различные виды пищевых продуктов могут требовать разных по химическому составу покрытий. В то же время компании, производящие пищевые продукты, изучают возможность применения безполикарбонатных пластиков и стеклянных емкостей для замены обычных металлических емкостей.

George Pasternak Special Chem