Коррозия, обусловленная формулой и упаковкой, Часть 2.
Автор: У. Стивен Тейт , 1 января 2026 г.
Всем привет и с Новым годом! В этой колонке мы продолжим рассказ из первой части , опубликованной в ноябрьском номере 2025 года. Сбои в работе распылительной установки происходят в следующих случаях:
- Металлическая и пластиковая упаковка пропускает жидкий продукт;
- Из аэрозольного баллончика или аэрозольного клапана происходит утечка пропеллента;
- Частично заполненная упаковка перестает распылять;
- Изделие изменило цвет или приобрело неприятный запах, вызванный коррозией и деградацией активных ингредиентов в результате коррозии.
Иными словами, отказ аэрозольной упаковки происходит, когда упаковка и/или содержащийся в ней продукт перестают соответствовать заявленным характеристикам.
Давайте продолжим с того места, где остановились в ноябрьском номере, и обсудим факторы коррозии формул 5–7, а также все факторы коррозии упаковки. Пластиковые листы и пленки, полимерные покрытия и ламинированные полимерные пленки будут в совокупности называться полимерами.
5) Ингибиторы коррозии.
Ингибиторы коррозии обычно используются для предотвращения коррозии металла в распылительных пакетах. Диапазон эффективных концентраций ингибиторов обычно определяется с помощью коррозионных испытаний. Ингибиторы коррозии также могут замедлять или останавливать проникновение ингредиентов формулы в полимеры (абсорбция) и через них (диффузия), помогая контролировать и предотвращать загрязнение, вызванное выщелачиванием химических веществ из полимеров в формулы.
6) Ароматизаторы.
Очень немногие ароматизаторы, например, на основе ванили, способствуют коррозии аэрозольной упаковки или вызывают её. Большинство ароматизаторов, напротив, в той или иной степени препятствуют коррозии. Неизвестно, почему и когда ароматизаторы действуют как ингибиторы коррозии, главным образом потому, что ароматизаторы имеют сложный химический состав, который является строго охраняемой коммерческой тайной.
7) Эмульсии.
Продукты, состоящие из нерастворимых ингредиентов, часто упаковываются в виде эмульсий. Эмульсии могут быть типа «вода в масле» (капли воды, взвешенные в масле), «масло в воде» (капли масла, взвешенные в воде) и микроэмульсиями (частицы и капли размером от < 10 до 100 нанометров, взвешенные в жидкостях и газах).
Все типы эмульсий являются метастабильными и в конечном итоге распадаются на две или более фаз. Другими словами, вопрос времени, когда эмульсия распадется на более чем одну фазу, а не того, произойдет ли это вообще. Одна из этих фаз часто представляет собой очень коррозионную водную фазу.
Факторы, влияющие на коррозию корпуса.
Все материалы корпуса подвержены коррозии. Существует пять основных факторов, влияющих на коррозию корпуса (здесь они обозначены как 8–12).
8) Типы упаковок.
К упаковкам для распыления относятся:
- Традиционные аэрозольные баллончики
• Полимерно-ламинированные аэрозольные клапаны и пакеты из алюминиевой фольги
• Полимерные пакеты и поршни, вставляемые в традиционные аэрозольные баллончики
• Пластиковые бутылки с распылителями и насосами
Ни один тип упаковки не обладает абсолютной коррозионной стойкостью ко всем типам составов.
9) Тип обработки внутренней поверхности упаковки.
Обработка поверхности внутри металлической упаковки может включать нанесение покрытий из других металлов, таких как тонкие оловянные покрытия (обозначаемые как ETP) или тонкие хромовые покрытия (обозначаемые как TFS). Обработка поверхности также может включать различные тонкие полимерные покрытия, такие как эпоксидные, ПАМ, ПЭТ, винил и нейлон.
Обработка поверхности предназначена для повышения коррозионной стойкости упаковки и увеличения срока ее службы. Однако многие среды (формулы) также вызывают коррозию обработанной поверхности и снижают или полностью нивелируют ее коррозионную стойкость.
10) Химия полимеров и микроморфология.
Полимеры представляют собой сеть длинных переплетенных молекул. На микроскопическом уровне полимеры напоминают слои вареных спагетти. Подобно слоям спагетти, пространства между молекулярными цепочками позволяют загрязненной воде, воде, используемой в рецептуре, и отдельным ингредиентам рецептуры впитываться в полимерные сети и диффундировать через них.
Полимерные покрытия на металлах обычно имеют множество микроскопических отверстий, обнажающих нижележащий металлический слой. Коррозия обнаженного металла и скорость этой коррозии определяются химическим составом состава и степенью разрушения прилегающего покрытия вокруг каждого отверстия.
Всасывание в полимеры и диффузия через них:
- Выделяет химические вещества, необходимые для полимеров (например, пластификаторы), в состав композита.
• Ухудшает свойства полимеров (например, механическую прочность, температуру стеклования и т. д.).
• Вызывает или способствует деформации (например, при профилировании), растрескиванию и протечкам.
Большинство полимеров, таких как ПЭТ, могут быть переработаны ограниченное количество раз для использования с первичными полимерами (цикличность). Переработка и повторная обработка полимеров приводят к их разрушению, и в конечном итоге они теряют необходимую механическую прочность и барьерные свойства, требуемые для упаковки.
11) Микросреды внутри упаковки.
Металлические и полимерные упаковки имеют множество внутренних микросред. Химический состав внутри каждой микросреды часто значительно отличается от состава основной массы.
Аэрозольные баллончики имеют наибольшее количество внутренних микросред, как правило:
- Паровая и жидкая фазы
• Трещины в паровой и жидкой фазах
• Межфазные зоны жидкость-жидкость и жидкость-газ
• Сварной металл в основной массе, различные межфазные зоны, трещины в жидкой и газовой фазах
Полимерные бутылки имеют меньшее количество микросред — жидкую и газообразную фазы, а также границу раздела жидкость-газ. Эти три микросреды обычно находятся внутри полимерного корпуса пружин насоса и куркового распылителя после первоначального включения насоса/распылителя.
12) Металлургия внутренней упаковки.
Различные компоненты стальных аэрозольных баллончиков обычно имеют разные характеристики металла и, соответственно, разную коррозионную стойкость. Другими словами, стальные баллончики изготавливаются из нескольких типов стали, особенно когда корпус баллончика приваривается к верхней и/или нижней части. Сварные швы корпуса стального баллончика также имеют разную металлургию.
Количество сплавов, используемых в алюминиевых аэрозольных баллончиках, меньше, чем в стальных. Стальные аэрозольные клапаны на алюминиевых баллончиках увеличивают количество различных металлов внутри алюминиевых контейнеров.
Пакеты типа «мешок-на-клапане» (BOV) внутри алюминиевых и стальных аэрозольных баллончиков изготавливаются из алюминиевой фольги, металлургические свойства которой отличаются от свойств алюминиевых баллончиков. Следовательно, аэрозольный баллончик с пакетом BOV внутри содержит дополнительный тип металла.
Дальнейшие размышления:
Соглашение ЕС 2025/24 вызвало три кардинальных изменения в отношении пластиковой упаковки, от традиционной парадигмы одноразовой упаковки к:
- Полимеры с более высоким содержанием переработанных материалов (парадигма цикличности);
2. Парадигма постоянной упаковки; и
3. Парадигма многоразовой упаковки.
Я предполагаю, что несовместимость некоторых формул с новыми полимерными упаковочными материалами, соответствующими требованиям директивы ЕС 2025/24, потребует перевода части продукции из пластиковой упаковки в металлическую для продолжения продаж этих товаров.
Задачи завтрашнего дня нельзя решить с помощью вчерашних технологий.
Современные испытания на совместимость корпусов часто основаны на стандартах ASTM (или их производных), результаты которых не коррелируют с фактической коррозией (согласно предупреждениям раздела 3 стандартов ASTM) и не предназначены для статистического прогнозирования срока службы корпусов.
Испытания на коррозию необходимы для определения как совместимости состава корпуса (окружающей среды), так и срока службы корпуса. Три новые парадигмы требуют нового поколения испытаний на коррозию, обеспечивающих высокую корреляцию между результатами испытаний и фактической коррозией, что позволит определить:
- Распылительные пакеты могут протекать или трескаться, и когда это происходит
• Расслоение полимера может привести к тому, что пакеты перестанут распылять
• Формулы совместимы со всеми типами металлических и полимерных пакетов
• Ожидается изменение цвета или появление неприятного запаха продукта из-за коррозии металла и полимера
• Продукты вызывают или способствуют деформации полимера, растрескиванию и потере механических свойств
В следующем выпуске мы обсудим основные моменты моего готовящегося к публикации аналитического доклада о влиянии директивы ЕС 2025/24 на испытания упаковки на коррозию.
Спасибо за ваш интерес, увидимся в феврале. Свяжитесь со мной по телефону 608-831-2076; rustdr@pairodocspro.com или через наши два сайта: pairodocspro.com и aristartec.com, если хотите получить копию Белой книги по ЕС 2025/24. SPRAY
