Worin besteht die Problematik?
Ein Getränkehersteller verwendet Aluminiumdosen, die innen mit einem Polymerlack beschichtet sind, um den Inhalt (ein kohlensäurehaltiges Getränk) vor dem Aluminium zu schützen und jegliche chemische Wechselwirkung oder einen metallischen Geschmack zu vermeiden.
Der Kunde wandte sich an FILAB, da er sich in einem Prozess der kontinuierlichen Verbesserung befindet und die Schichtdicke dieses Lacks optimieren möchte. Eine zu geringe Schicht führt nämlich zu Defekten (Poren, Unstetigkeiten) und zu Risiken einer vorzeitigen Korrosion. Umgekehrt stellt eine zu dicke Schicht eine kostspielige Verschwendung von Rohmaterial dar.
Um dieser Problematik zu begegnen, hat FILAB ein umfassendes Verfahren zur Prüfung der Verpackungsintegrität entwickelt, das chemische Zusammensetzung, physikalische Schichtdicke und elektrochemische Beständigkeit umfasst.
Problemstellung und ganzheitlicher analytischer Ansatz
Die ursprüngliche Anfrage des Kunden, sein Produkt zu optimieren, entwickelte sich rasch zu einer umfassenden Expertise zur Integrität der Verpackung, die chemische Zusammensetzung, physikalische Schichtdicke und elektrochemische Beständigkeit umfasst.
Unser Labor hat ein vollständiges Analyseprotokoll entwickelt, das Elektrochemie und Materialcharakterisierung kombiniert, um folgende Fragen zu beantworten:
- Welche Mindestdicke gewährleistet das Fehlen kritischer Defekte?
- Bringt der Kontakt mit der Öffnungslasche (aus einer anderen Aluminiumlegierung) ein Risiko einer galvanischen Kopplung mit sich?
- Wie verhalten sich Beschichtung und Metall nach einer beschleunigten Alterung?
Leistungen in den Bereichen Material- und Korrosionsanalyse
Notre laboratoire a conçu un protocole d'analyse complet combinant l'électrochimie et la caractérisation des matériaux pour assurer l'intégrité de l'emballage.
Pour évaluer l'Intégrité du vernis, l'analyse a débuté par la Spectroscopie d'Impédance Électrochimique (EIS). Cette technique non destructive a permis de mesurer l'impédance électrique du revêtement. Un vernis de qualité agit comme un condensateur parfait avec une impédance très élevée, tandis que toute chute d'impédance révèle et quantifie les défauts et pores microscopiques.
Pour comprendre la structure physique du revêtement, nous avons procédé à une micrographie et métallographie, permettant la mesure précise de l'épaisseur du vernis ainsi que la caractérisation des phases métalliques de la canette. La vitesse de corrosion (LSV) a été mesurée pour établir la cinétique de dégradation du métal nu. Ces données ont été complétées par des essais de vieillissement accéléré au brouillard salin (BSN) simulant les conditions de stockage pour prédire la durée de vie du produit.
L'analyse s'est ensuite concentrée sur les interactions électrochimiques. Sachant que la languette d’ouverture est souvent d'une nuance différente de celle du corps de la canette, nous avons étudié le couplage galvanique. Cette mesure a permis de quantifier le courant de corrosion qui se crée lorsque ces deux métaux sont en contact en présence de la boisson (l'électrolyte), un risque majeur pour l'intégrité du contenant.
Enfin, pour la caractérisation de surface et l'analyse chimique, plusieurs techniques ont été mobilisées.
- L'ICP (Plasma à Couplage Inductif) a servi à la vérification de la composition exacte de l'alliage d'aluminium.
- Le MEB (Microscope Électronique à Balayage), couplé à l'XPS (Spectroscopie de Photoélectrons X), a permis d'analyser la nature chimique des oxydes formés en surface.
- Enfin, la DRX (Diffraction des Rayons X) a identifié la phase cristallographique de ces oxydes et de tout dépôt de corrosion, offrant une image complète des phénomènes de dégradation.
Fazit der Studie
Dank des ganzheitlichen Ansatzes, der Elektrochemie (EIS, galvanische Kopplung) und Materialcharakterisierung (Mikrographie, ICP, XRD) kombiniert, konnte das Labor die Integrität der Beschichtung und der Metallbaugruppe präzise kartieren.
Die Untersuchung mittels EIS war entscheidend; sie ermöglichte es, die Parameter des Lackierprozesses mit dem Vorhandensein von unsichtbaren Defekten (Poren) zu korrelieren und die optimalen Einstellungen zu identifizieren. Diese Optimierung führte zu erheblichen Einsparungen an Rohmaterial bei gleichzeitig dauerhaftem Schutz.
Noch wichtiger: Die Expertise bestätigte zwei grundlegende Punkte: das Fehlen kritischer Lackdefekte und die Beseitigung von Risiken chemischer Wechselwirkungen oder galvanischer Kopplung zwischen Dose und Öffnungslasche.
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