Обоснование выбора материала для изготовления столовых приборов и принадлежностей

Наш авторский коллектив. Авторами данной статьи являются учащиеся 5 классов, занимающиеся по программе «Драгоценные металлы и минералы» в Доме научной коллаборации, созданного на базе Самарского технического университета. Задача созданного центра – как приобрести опыт работы над научными задачами совместно с преподавателями ВУЗа, но и самим внести вклад в проводимые исследования. В частности, эксперименты, представленные в данной работе, были проведены авторами статьи на кафедре «Материаловедения, порошковой металлургии и наноматериалов» под руководством к.т.н., доцента Морозовой Е.А.

Столовые приборы и принадлежности. Как часто мы слышим сочетания этих слов. Так что же входит в эту группу? Ассортимент группы достаточно широк: это ложки (чайные, кофейные, столовые, десертные, детские, барные, ложки для абсента, икры, соли, кетчупа, устриц и т.д.), вилки (столовые, закусочные, рыбные, десертные, салатные, фруктовые, кокильные, для морепродуктов и устриц, креветок и раков, омаров, фондю, спагетти, пиццы, лимона, оливок, шпрот и т.д.), щипцы (кондитерские, для колки орехов, спаржи, льда, торта, сахара, омаров, спагетти), лопатки (икорные, прямоугольные, фигурные, для торта и т.д.), штопоры.

Тема выбора материала, применяемого для изготовления столовых приборов и принадлежностей, весьма актуальна, и студенты СамГТУ в своих работах неоднократно делали краткий анализ используемого материала [1, 2].

Цель работы – всесторонне обосновать выбор материалов, применяемых при производстве столовых приборов с указанием их основных достоинств и недостатков, а также дать практические рекомендации при выборе продукции.

Пальма первенства среди столовых приборов принадлежит ложке. Можно по праву сказать, что это – одно из старейших человеческих изобретений. Так, первобытные люди применяли для употребления мягкой и жидкой еды морские раковины, половинки ореховой скорлупы или согнутые плотные листья растений, что являлось имитатором современных ложек. Позже их стали делать из глины, которую обжигали на костре. Вилка в жизнь людей вошла значительно позднее. Первые вилки были огромны и имели всего один острый зубец, позже – два. Древние римляне использовали их, чтобы извлекать из котла или жаровни куски мяса. Эти инструменты еще нельзя назвать вилками в нашем понимании, поскольку благородные патриции ели мясо руками, по которым до локтей стекал жир.

Однако, не вдаваясь в подробности быта древних людей, рассмотрим основные металлы и сплавы, применяемые при изготовлении столовых приборов и принадлежностей жителями 21 века.

АЛЮМИНИЙ И ЕГО СПЛАВЫ. Сейчас трудно представить ассортимент современной кухонной утвари без такого уникального металла, как алюминий – это ложки, вилки, шумовки, кастрюли, сковородки и т.д. В настоящий момент его отличает дешевизна, доступность (стоимость обычной столовой ложки из алюминия составляет примерно 25-40 рублей.) Однако, история хранит и такие данные: на банкете Наполеона III (племянник великого Бонапарта) только люди, приближенные к королевской крови, использовали алюминиевые приборы, в то время как остальные гости пользовались золотыми и серебряными ложками, вилками. Так, алюминиевую посуду в русской армии ввели в 1895 году, и к началу первой мировой войны все войска снабжались ей (рис. 1), хотя алюминий в то время был достаточно дорогим металлом.

Долгое время алюминиевая посуда находила широкое применение в современном быту. Согласно ГОСТ Р 51016-97 [3] при производстве ложек и вилок использовались сплавы А0 (первичный алюминий технической чистоты), алюминиевые деформируемые сплавы АВ, АВМ, АВМ, АД1, АД1М, литейные сплавы АЛ22, АЛ23 с возможным анодированием и ряд других.

Рис. 1. Алюминиевая ложка периода первой мировой войны

Однако постановлением Главного государственного санитарного врача Российской Федерации от 23 июля 2008 г. в школах и детских садах запретили использовать алюминиевые ложки и вилки. Это связано с тем, что кислоты и щелочи, содержащиеся во многих продуктах, разрушают поверхностных защитный слой из оксида алюминия, в результате чего технический алюминий попадает в пищу и, соответственно, в организм человека, осаждаясь на сосудах.

УГЛЕРОДИСТАЯ СТАЛЬ. Наиболее популярный материал для изготовления столовых приборов и принадлежностей – углеродистые стали марок У8А (углеродистая сталь, содержащая 0,8% углерода, высококачественная) и У10А (соответственно сталь, содержащая 1% углерода) с обязательным защитно-декоративным покрытием никелем – толщиной не менее 9 мкм или хромом – с толщиной покрытия не менее 3 мкм.

Столовые приборы и принадлежности из углеродистой стали, на наш взгляд, пользуются повышенным спросом у населения в силу их невысокой стоимости и достаточно привлекательного внешнего вида за счет блестящего хромого покрытия.

ЛЕГИРОВАННАЯ СТАЛЬ. Если исключить наборы из серебра, то наилучший материал для изготовления столовых приборов и принадлежностей – нержавеющая коррозионностойкая сталь аустенитного класса. Благодаря высокому содержанию хрома и никеля, сталь долговечна, не подвержена коррозии, экологически чистая и безопасна для здоровья. ГОСТ Р 51687-2000 [4] допускает использование следующих марок: 12Х18Н9Т (сталь, содержащая 0,12% углерода, 18% хрома, 9% никеля, до 1,5% титана и основа сплава - железо), 12Х18Н9, 12Х18Н10, 12Х18Н10Т, 08Х18Н10, 17Х18Н9Т.

Вышеназванные марки имеют условное обозначение 18/10, где 18% - содержание хрома и 10% - соответственно никеля. Следует учитывать, что товарный знак предприятия и маркировка 18/10 наносится на тыльной стороне столовых приборов и принадлежностей, чтобы не нарушался внешний вид и дизайн (рис. 2).

Рис. 2. Маркировка 18/10 на ложке, изготовленной из коррозионностойкой стали

Авторы данной работы провели небольшой эксперимент по определению марки стали.

Объекты исследования:

1. Советская вилка с матовой поверхностью (дата изготовления примерно 1970 год) с маркировкой «Нерж» и знаком качества;
2. Современная вилка с хромовым покрытием с маркировкой 18/10;
3. Современная вилка с маркировкой «Нерж» (рис. 3). 

Рис. 3. Объекты исследования

Следует учитывать, что визуально, к качественным столовым приборам можно отнести объект 1 и 2, они не гнутся, достаточно весомые и отлично лежат в руке. Объект 3 отличается малым весом и даже при легком нажиме, быстро изменят форму (рис.4).

Рис. 4. Значительное изменение формы вилки при легкой степени деформации

В дальнейшем экспресс метод марочной оценки стали проводился по пробе на искру. Для этого использовался настольный шлифовальный заточной станок Packard Spence PSBG 250A. Метод основан на различии характеристик искровых потоков, вызываемых абразивным воздействием на образцы с разным химическим составом. Так, искровой поток, извлекаемый из взаимодействия шлифовального круга с объектом №1, ярко-желтого цвета (чем ярче искры, тем выше количество легирующих элементов), удлиненный, с большим количеством звездочек на концах искр (рис.5,а). Искровой поток у объекта №3 – очень слабый, практически отсутствуют прямые линии, на концах которых небольшое количество раскаленных искр (рис. 5,б), что свидетельствует о малом содержании углерода (именно поэтому вилка так быстро изгибается при незначительном нажатии) и практически отсутствии легирующих элементов, что подтверждается бледно-желтой окраской.

Рис. 5. Искровой поток у объекта 1 (а) и объекта 3 (б)

Таким образом, нами выявлено, что простых обывателей достаточно часто ждет разочарование при приобретении того или иного товара. В частности, ложки, вилки, купленные нами как изделия, изготовленные из высококачественной стали (по заявлению производителя) на деле оказались низкосортными изделиями из малоуглеродистой стали, практически без наличия легирующих элементов.

МЕЛЬХИОР, НЕЙЗИЛЬБЕР. Если материалом для достаточно дешевых столовых приборов и принадлежностей, применяемых в быту ежедневно, являются сплавы алюминия, углеродистая и коррозионностойкая сталь, то для изготовления праздничных высококачественных ложек, вилок используют декоративные сплавы с красивым серебристым цветом, имитирующими серебро.

Основной материал, идущий на изготовление столовых приборов в этой группе – мельхиор марки МН19 (сплав содержит 18-20% никеля, незначительные добавки железа, марганца, остальное - медь). Для снижения цены уменьшают количество дорогого никеля, заменяя его на цинк. Таким образом, нейзильбер МНЦ15-20 - сплав меди примерно с 15% никеля и 20% цинка.

Для придания устойчивости против коррозии и красивого внешнего вида, медно-никелевые сплавы покрывают слом серебра (до 24 мкм). Изделия из мельхиора и нейзильбера после серебрения имеют максимальную схожесть с изделиями из серебра.

СЕРЕБРО И ЕГО СПЛАВЫ. Безусловно, наиболее качественными и дорогими на сегодняшний день являются столовые приборы, изготовленные из серебра. У серебра мощные антимикробные свойства: серебряные ионы обладают противовирусными, бактерицидными, антисептическими, противогрибковыми свойствами. Серебро действует губительно на золотистый стафилококк, кишечную и синегнойную палочки. В отличие, например, от пластиковых ложек, вилок, серебро нетоксично. Если температура пищи достаточно высока, то при использовании пластиковой посуды, в нее выделяется мономер – частички пластмассы, которые весьма токсичны для организма. Серебро же является мощным антиоксидантом. Ведь недаром хранится многолетняя традиция дарить деткам «на зубок» ложечку именно из серебра.

Однако, приобретая серебряные столовые приборы, необходимо учитывать, что все ювелирные изделия, выпускаемые на территории РФ для продажи, должны содержать 2 клейма:

1. Государственное пробирное клеймо, где содержится информация о пробе (на настоящий момент столовые приборы в основном изготавливают из сплавов 825, 925 пробы – для взрослых приборов и 925, 960 – для детских), знак пробирного удостоверения и шифр ГИПН.
2. Именник, который отражает информацию о дате выпуска, шифре ГИПН и знаке завода-изготовителя.

ЗОЛОТО. Как часто в магазинах в рекламных целях мы слышим фразы – купите 10..15..20 наименований, например, каких-то йогуртов (чаще всего просроченных), чая, кофе и мы вам подарим золотую ложечку. Ложечки из золота не производят! То, что нам обещают, выдавая за золотой сплав – нитрид титана TiN-ярко-желтого цвета, нанесенный, вероятнее всего, на изделия из углеродистой стали.

Слой золота в соответствии с требованиями ГОСТ 24320-2018 [5] наносится только на слой серебра или никеля. При этом толщина подслоя золота составляет примерно 1,0+ 0,15 мкм. То есть, тонкий слой позолоты можно наблюдать на столовых приборах из нержавеющей стали, мельхиора, серебряных сплавов, что значительно улучшает эстетические показатели предметов.

Таким, образом, анализ материалов, применяемых при производстве столовых принадлежностей, показал, что оптимальными характеристиками, с нашей точки зрения, обладают приборы, изготовленные из коррозионно-стойкой стали. И на наш взгляд, после проведения экспертизных исследований можно сделать вывод, что при покупке столовых аксессуаров стоит отдавать предпочтение известным премиальным брендам, которые, что очень важно, гарантируют качество, безопасность и долгий срок эксплуатации: Cutipol, Herdmar, Robert Welch, WMF, Zwilling.

1. Морозова Е. А., Трошина О.С., Голин Д.С. Изучение ассортимента и анализ столовых приборов и принадлежностей. Проблемы идентификации, качества и конкурентоспособности потребительских товаров: сборник статей 6-й Международной конференции в области товароведения и экспертизы товаров (29 ноября 2018 года); Юго-Зап. гос. ун-т., ЗАО «Университетская книга», Курск, 2018, С. 375-377.
2. Морозова Е. А., Трошина О.С. Анализ сталей, применяемых при производстве столовых приборов и принадлежностей. Сборник научных трудов по материалам Международной научно-практической конференции «Глобальные вызовы развития естественных и технических наук» (г. Белгород, 29 ноября 2018 г.), С. 221-224.
3. ГОСТ Р 51016-97. Приборы столовые из углеродистой стали и алюминиевых сплавов. Общие технические условия. Вед. 1998-01-01. – М.: Госстандарт России: Изд-во стандартов. 1987. - 12 с.
4. ГОСТ Р 51687-2000. Приборы столовые и принадлежности кухонные из коррозионностойкой стали. Общие технические условия. Вед. 2001-07-01. – М.: Госстандарт России: Изд-во стандартов. 1999. - 20 с.
5. ГОСТ 24320-2018. Посуда и приборы столовые из мельхиора и нейзильбера с серебряным или золотым покрытием. Общие технические условия. Вед. 2019-04-01. –М.: Госстандарт России: Изд-во стандартов. 2018. - 12 с.