การประเมินการลอกล่อนของแลกเกอร์จากกระป๋องอาหารด้วยพารามิเตอร์ทางเคมีไฟฟ้า

Abstract

บทคัดย่อ

ในงานวิจัยนี้มีจุดประสงค์ที่จะพัฒนาวิธีการประเมินการลอกล่อนของแลกเกอร์ที่เคลือบโลหะในอุตสาหกรรมอาหารกระป๋องให้สามารถใช้เวลาในการทดสอบที่รวดเร็วและแม่นยำมากขึ้นโดยจะนำเทคนิค ACET หรือ AC/DC/AC ที่ใช้กันมากในอุตสาหกรรมยานยนต์ซึ่งวิธีการเริ่มจากตรวจสอบด้วยเทคนิค EIS สลับกับการเร่งให้เกิดการลอกล่อนด้วยวิธีการจ่ายศักย์ไฟฟ้ากระแสไฟตรงจากนั้นตรวจสอบด้วยเทคนิค EIS อีกครั้งทำเช่นนี้เป็น Cycle ชิ้นงานที่ใช้ในการทดสอบคือชิ้นงานแผ่นเหล็กเคลือบดีบุกที่เคลือบด้วยแลกเกอร์โพลีเอสเตอร์/ออแกโนซอล (TP) แผ่นเหล็กเคลือบดีบุกที่เคลือบด้วยแลกเกอร์อีพ็อกซีฟินอลิก (TP) แผ่นเหล็กเคลือบด้วยแลกเกอร์ออแกโนซอล (TF) และแผ่นเหล็กเคลือบด้วยแลกเกอร์โพลีเอสเตอร์/ออแกโนซอล (TF) สารละลายที่ใช้ในการทดสอบคือสารละลาย 3.5% w/w โซเดียมคลอไรด์สารละลาย 1% w/w กรดซิตริก และสารละลาย 0.01% w/w โซเดียมเมตาไบซัลไฟต์ชิ้นงานทดสอบถูกตรวจสอบด้วยเทคนิค EIS ด้วยระบบสามขั้วอิเล็กโทรด แล้วจึงป้อนศักย์ไฟฟ้ากระแสไฟตรง –6 โวลต์เป็นเวลา 10 นาทีให้แก่ชิ้นงาน ทำเช่นนี้ 4 รอบ จากนั้นทำการ Fit Curve ของ Nyquist Plot เพื่อหาวงจรไฟฟ้าเทียบเท่า ชิ้นงานที่ผ่านการทดสอบด้วยเทคนิค ACET ยังถูกตรวจสอบด้วยกล้องจุลทรรศน์และกล้องถ่ายภาพลักษณะของกราฟ EIS ทั้ง Nyquist และ Bode Plot ที่ได้สามารถบ่งบอกถึงความต้านทานและค่าความสามารถในการเก็บประจุของชั้นเคลือบแลกเกอร์ซึ่งถ้าค่าความต้านทานต่ำและค่าความสามารถในการเก็บประจุสูงแสดงถึงสารละลายสามารถแพร่ผ่านชั้นแลกเกอร์ได้แล้วในทางกลับกันหากค่าความต้านทานมากและค่าความสามารถในการเก็บประจุน้อย แสดงถึงสารละลายไม่สามารถแพร่ผ่านชั้นแลกเกอร์ได้เนื่องจากเกิดแก๊สขึ้นบริเวณผิวหน้าของแลกเกอร์ภาพจากกล้องถ่ายภาพแสดงให้เห็นว่ามีฟองแก๊สเล็กๆ และการพองของแลกเกอร์เกิดขึ้นและภาพจากกล้องจุลทรรศน์แสดงให้เห็นรูพรุนเพิ่มมากขึ้นในแลกเกอร์ทุกชนิด ยกเว้นในกรณีของแผ่นเหล็ก และแผ่นเหล็กเคลือบดีบุกที่เคลือบด้วยแลกเกอร์โพลีเอสเตอร์ออแกโนซอลซึ่งถือว่ามีความทนทานดีที่สุด

คำสำคัญ: อิมพิแดนซ์แคโทดิกดีลามิเนชัน EIS แลกเกอร์การลอกล่อน ACET การกัดกร่อน

Abstract

The objective of the research is to develop the evaluation of delamination of lacquer coating in canned food industry in order to create a faster and more accurate process, by using the ACET or AC/DC/AC technique which is widely used in car industrial sector. The process was started with EIS technique followed by cathodic delamination using direct current potential, and tested by the EIS again. These steps were repeated continually. Specimens used in the test were tin plate steel coated by Polyester/Organosol (TP), tin plate steel coated by Epoxy-Phenolic (TP), tin-free steel coated by Organosol (TF), and tin-free steel coated by Polyester/Organosol (TF). Tested solvents used were 3.5% w/w Sodium chloride, 1% w/w Citric acid, and 0.01% w/w Sodium metabisulfite. The specimens were tested by EIS technique with three-electrode system, and –6V direct current potential for 10 minutes. The process was repeated 4 times. They were then fitted curve of Nyquist plot to obtain the Equivalent circuit. The specimens tested by ACET technique were then examined by mobile phone and Optical microscope, respectively. Nyquist and Bode plot from EIS technique gave resistance and capacitance value of Lacquer coating. Low resistance and high capacitance indicated that the solution was already diffused through the lacquered layer. Alternatively, high resistance and low capacitance meant that the solution could not diffuse through the lacquered layer due to the occurrence of gas on lacquer’s surface. Images from the mobile phone showed that there were small bubbles out of lacquer. Images from the optical microscope showed an increase in small pores on surface of all types of lacquer except the tin-free and tin plate steel coated by Polyester/Organosol, which were the most durable.

Keywords: Impedance, Cathodic Delamination, EIS, Lacquer, Delamination, ACET, Corrosion