玻璃包装耐磨防破碎装饰涂料技术研究

   玻璃作为包装材料具有许多独特的性能 : 优异的环保性 ; 表面光洁度高 , 透明 , 具有吸引人的注意性 ; 具有完善的阻隔性能 , 可以保持产品较长的货架寿命 ; 玻璃容器可以热灌 , 并且耐受蒸煮温度 ; 玻璃的可塑性强 , 可以配出各种色彩 , 还可以模造出具有创意性的造型。

由于塑料科技的突破 , 玻璃包装其市场份额大多被塑料包装材料所侵占。今天 , 随着玻璃技术的长足发展 , 加之人们环境意识的加强 , 绿色包装的兴起 , 玻璃再次被人们所注目。玻璃正在食品、饮料、药品、化妆品等各个领域卷土重来。

高新技术已使玻璃包装焕然一新 , 既使其保持了原有的独特的优良性能 , 又克服了固有的缺点 , 更具有了许多新的优异功能。这其中玻璃耐磨防破碎装饰涂料发挥了一个重要的作用。它的研究、开发、应用正成为新型玻璃包装的一个重要组成部分。

1 　玻璃包装耐磨防破碎装饰涂料

1. 1 　该涂料的作用玻璃容器承受冲击与摩擦性能极差 , 在运输、充填、使用过程中 , 尤其在温度急剧变化情况下非常容易损坏 , 特别在含 CO 2 气体饮料的包装瓶 , 其内压高达 2 ～ 9kg/ cm 2 。在玻璃瓶破碎时的碎片 , 对人及物造成伤害。而防止玻璃容器破坏的前提是事先防止瓶体损伤。但由于瓶子的反复使用 , 在运输、清洗、装载周转过程中难以避免损伤 , 因而各种瓶体不论是否需要耐压 , 为了保护玻璃瓶表面不受损伤 , 采用表面保护方法是非常重要的。同时 , 为了美化玻璃瓶、使其具有各种颜色 , 甚至能在某种程度上隔阻紫外线 , 使透明的玻璃瓶可用于装光敏产品 ; 或者能放出或吸收某特定波长的光线从而具有特殊的功能 , 如释放出远红外线具有防腐保鲜作用等。

玻璃瓶特别是耐压玻璃容器必须达到作为商品价值重要因素的外观以及洗瓶时的耐水性、耐碱性、长时期室外暴露稳定性、洗涤和运输过程中的避免擦伤、轻量化等各方面的性能要求 , 耐磨防破碎装饰 涂料是一个重要的手段和发展方向。

虽然 , 玻璃瓶装饰也可以在玻璃熔化炉中加颜色 , 但此方法只能适用于大批量生产 , 无法加工小批量的珍品。此方法的另一最大缺点为当玻璃瓶废弃回收再生玻璃时 , 要求废弃玻璃瓶按颜色分类回收、再生 , 否则影响再生玻璃质量 , 颜色无法控制 ; 另外 , 在回收熔化时要散发出氟气 , 既腐蚀设备 , 又污染环境 , 而采用涂料技术则可避免以上弊病。

1. 2 　该涂料的性能要求

a. 耐擦伤性 ;

b. 有适当的弹性。破碎时有一定程度的延伸 , 能吸收玻璃瓶破碎时的能量 ;

c. 着色性好。能形成一系列颜色 , 且颜色纯正 , 透明度高 ;

d. 耐碱性。满足洗涤要求。在用碱水溶液 ( 70 ℃ ) 洗涤后不变色、不老化、不剥离 ;

e. 与玻璃附着力好。在运输、充填、贮存、使用过程中不易脱离 ;

f. 耐热性好。装各种饮料后 , 可在约 100 ℃进行杀菌处理 ;

g. 耐候性好。能在各种天气状况下长时期保持性能稳定 ;

h. 环保性好。对于回收再用的玻璃瓶 , 涂料能在熔化炉中全部焚烧干净 , 不散发出有害气体 , 且不影响再生玻璃的透明度。

1. 3 　该涂料的组成

玻璃瓶耐磨防破碎装饰涂料由基料和填料两部分组成。

基料 : 有弹性聚氨酯及改性物 ; , 不饱和聚酯树脂等。

弹性聚氨酯对玻璃的附着力较强 , 如加以改性 , 则附着力可进一步提高 , 但对水敏感 , 耐热性不高 , 且耐碱性较差等。因此使用较少。

不饱和聚酯树脂具有附着能力大 , 透明性好 , 耐磨性、耐热性好等优点 , 特别是可采用光聚合。光聚合涂料可在短时间内完全固化 , 贮存方便 , 基本不含溶剂 , 环境污染小。故是最有前途的一类基料。其固化机理为在不饱和聚酯树脂中加入光敏剂 , 经紫外光照射后即能迅速地交联而转变成不溶不熔的高分子化合物。

现在丙烯酸酯正成为取代不饱和聚酯树酯成为主导 , 因其具有更好的性能。

颜料选择很重要。因为其不仅关系到涂层颜色质量 , 且选择不当会影响涂料固化性能或者在固化时颜料本身性能劣化。

紫外线固化玻璃耐磨防破碎装饰涂料主要由三个主要成分组成 , 即具有聚合物官能团的预聚物 , 作为活性稀释剂的乙烯基单体和光聚合引发剂。

具有双键的齐聚物是决定涂料性能 ( 它包括附着力、固化性、适当的粘度和成本等 ) 的重要因素。

活性稀释剂的作用是适当降低粘度 , 调节固化性和涂膜的性能。因为单独使用聚合性齐聚物时涂料粘度过高 , 不利涂布。

活性稀释剂必须具备以下条件 : 固化性能好 ; 粘度低 , 稀释效果好 ; 低挥发性 , 没有异味 ; 毒性低 , 对皮肤刺激性小 , 价格低。

常见的活性稀释剂为丙烯酸酯单体。或者甲基丙烯酸类单体 , 值得注意的是 , 如果同活性稀释剂一起还加有一般的有机溶剂时 , 则在固化前必须将其除去。

1. 4 　此类涂料的国外研究情况

国外对玻璃包装耐磨防破装饰涂料技术 , 进行了大量的研究工作 , 具有代表性的是英国 PLM Red - ferm 公司 , 其耗资近百万美元开发了一种称为 Kalei - docoat 的涂料。

这种涂料非常牢固 , 耐冷藏、潮湿、酒精及摩擦。当废瓶回收再用时 , 在熔化炉中能全部焚烧干净 , 不散发有害气体 , 也不影响再生玻璃的透明度。

此种涂料颜色 , 目前已有冰兰、黄、绿、草梅红、秋叶红、亮红及无光黑色等。 Kaleidocoat 涂料经检验无毒 , 符合 BSI 标准。它在某种程度上还可阻隔紫外线 , 使透明的玻璃瓶可用于光敏产品包装。

2 ZPT -1 玻璃包装耐磨防破碎装饰涂料研究

乙烯一醋酸乙烯共聚物中加 3 ,5 ,5 三甲基己酰过氧化物的 10 % 丙酮溶液 3 份 ( 质量 ), 马来酸酐 0. 1 ～ 1 份。在偏芯搅拌机内充分混合 , 然后在 X 40mm 的挤出机 (L/D = 28) 中于 200 ℃融熔混炼进行接枝反应 , 成绞股状挤出 , 切粒。将这种颗粒加溶剂后进行粉碎 , 用丙酮萃取未反应的马来酸酐。

将这种粉碎的树脂进行筛选 , 用通过 120 目的颗粒、以粉末喷枪涂装在预先经过脱脂洗涤加热到 200 ℃的 500ml 玻璃瓶表面经 7min 固化。再继续喷涂丙烯酸乙酯 - 缩水甘浊酯共聚粉末 , 在 25 ℃加热 10min 固化后 , 自然冷却到 95 ℃ , 再放入 30 ℃冷水中急冷。此时第一层膜厚为 0. 25mm , 第二层膜厚为 0. 07mm 。

最后 , 在试样瓶内装上 500ml 稀硫酸 , 加碳酸氢钠立即封闭 , 然后在 40 ℃ 恒温水槽内浸 20min , 当碳酸氢钠适量时瓶内压力可达到 4kg/ cm 2 。将此瓶从 75cm 高处向水泥地坪落下。试验证实玻璃瓶破碎时无碎片飞散。

3 　结　语

未来人们对高质量的玻璃容器的需求将会继续增长。对其质量、功能也要求越高 , 主要表现为轻量化 , 高强度 ( 防破碎、耐磨 ), 高档化即具有装饰性。而这必须建立在科技发展的基础上 , 其中表面处理技术是一个十分有效的办法 , 采用涂料且是此中一 个不可废弃的手段 , 玻璃包装耐磨防破碎装饰涂料的研究、开发、应用具有广阔的前景 , 而这正是我国玻璃包装研究的一个薄弱环节。从我们所做实验看 , 具有较好的效果 , 但仍需改进。希望能引起各级有关人员注意 , 共同努力把这件事情办好。

信息来源：中国包装印刷展览网