食品用钢桶内涂料

一、新型食品用钢桶内涂料－PVF的涂装工艺研究

　　钢桶用于盛装食品时，一般都要求钢桶进行内涂，而且对内涂料的要求也是相当严格的，过去国内制桶行业应用最好的内涂料是日本进口产品，但由于价格昂贵，已逐步被国产涂料所代替，近十年来，国产内涂料几经沉浮，许多内涂料产品都因施工工艺方法复杂，或应用效果差而被淘汰，但PVF内涂料却因其优异的性能和良好的工艺性能得到了越来越广泛的
应用。

　　PVF涂料是聚氟乙烯涂料的简称，具有优异的物化性能，耐老化，耐化学药品，附着力好，抗冲击性好，无毒性，是一种有发展前途的新品种。聚氟乙烯涂料与金属结合力较好，由于结构中引入氟原子，热稳定性和化学稳定性比乙烯类涂料都有明显的提高。同其它含氟涂料（如聚三氟氯乙烯、聚四氟乙烯和全氟乙丙烯）相比较，聚氟乙烯涂料的长处表现在；原料成本最低，热处理温度较低，施工简捷以及涂层细密，易消除针孔。主要缺点是塑化温度较高，需要特别的烘房或将原有的烘房进行改造。

　　聚氟乙烯涂料由聚氟乙烯树脂、潜溶剂、颜料和稳定剂等组成。固体份≥24%，比重为1.2～1.3。

　　聚氟乙烯涂料通常采取高压无气喷涂和空气喷漆法喷涂。空气喷涂适应性强、效率高。主要缺点是涂料损失较大，环境污染较大。定型钢桶产品最好采用机械装置喷涂，用高压无气喷涂最为理想。

　　PVF涂料施工工艺有一定的特殊性，主要从三个环节上加以控制：①表面处理；②喷涂；③烘烤及安全。示意如下：

　　工作　　 表面处理　　   喷涂　　　　烘烤塑化　　 冷却　　成品
（去油、除锈、磷化等； 一般采用二喷二烘；240~270℃，10~20min 空气或水）

　　被涂桶件要求预先处理，以提高基材表面和涂层结合牢度；视材质不同和使用环境不同采取不同的处理步骤。表面处理后烘干，就可以直接喷涂PVF涂料，随后进烘房热处理，当溶剂挥发殆尽塑化便完成，然后就可以立即出炉冷却。烘烤时要求直接进入指定的温度中，无须经过升温和降温过程，时间一般不超过20min，某些使用场合要求涂层有一定防护厚度或质感，于是需要重复喷涂一次到两次，每喷涂一次都经过热塑化和冷却才再喷第二次。

　　聚氟乙烯涂料的最终使用性能如何，不但决定于涂料本身的性能，而且与制桶厂家的施工工艺好坏密切相关。对于要盛装腐蚀性和渗透性强的物质，一定要保证涂层均匀，采用二喷二涂工艺，主要是为了保证涂层没有针孔。一、涂装前的表面处理工艺

　　钢桶表面和涂层之间的结合力如何是衡量施工质量的重要因素，结合力好的涂层不但经得起机械撞击，而且即使某部分遭受锈蚀或有害液体渗透，也不容易向周围扩散。无论何种材料，表面油脂和锈皮都需要清除掉。而钢板最好还应该进行磷化处理，以增强涂层的附着力。

　　钢桶表面处理一般分化学法和机械法：
　　1.化学方法
　　一般处理过程：除油→水洗→去锈→水洗→磷化→水洗→烘干。一般对冷轧板，应侧重于除油，保证油污完全除净；对于热轧板，除油，除锈都不可少。磷化处理后，磷化膜不可太薄，也不可太厚。化学方法主要的缺点是：场地占用大；污水处理困难；有些除油剂、磷化剂需要在一定温度下使用效果才明显。中日合资沈阳帕卡濑精有限公司生产的表面处理剂，质量较好，现已有配套的流水线生产设备。

　　2.机械方法
　　机械处理方法众多，它可以代替除油、去锈、磷化等几个步骤，涂装后物体表面色泽柔和美观。主要缺点：噪声、灰尘较大、环境污染严重；能耗较大；处理后的工件必须马上进行喷涂以免再次生锈。表面处理方法众多，各单位的条件和设备多种多样。因聚氟乙烯涂料对表面处理无特殊要求，一般对涂漆行之有效的方法都适用。

二、喷涂工艺

　　1.喷涂设备和环境
　　①喷具：PVF涂料施工可采用高压无气喷涂法和空气喷涂法。喷涂有机械喷涂和手工喷涂两种。手工喷涂设备简单，但涂膜厚度不易均匀；机械喷涂可实现全自动化或半自动化操作，涂膜易均匀且效率较高。喷枪，国内有北京瑞科喷涂测控技术有限公司生产的A800N型枪和美国诺信有限公司生产的系列喷枪，经多家生产厂家应用，喷涂效果较好，且稳定性也较理想，比较适应PVF涂料的施工特点和工艺要求。在空气喷涂法中，设备较简单，喷枪调整较方便，机动灵活。但涂料浪费大，高压空气易带水，带油污。特别在南方潮湿地区，须加装除油、干燥装置。高压无气喷涂法，直接对涂料进行加压，杜绝了水分和油污，但对涂料特性（如粘度、细度等）要求相当严格，调整需要一定的技术。在涂料粘度较高的情况下，使用高压无气喷涂较为合适，一次喷涂能获得较厚的涂膜。
　　②喷房
　　同普通喷房差不多，但尽可能附加一个回收涂料的装置。PVF涂料和普通油漆不同，PVF涂料在常温下溶剂挥发极慢，暴露于空气中表面不会硬化或结皮，飞散的涂料可以收回重新使用。
　　③洗刷
　　PVF涂料不同于普通油漆，不会粘手，常温下不凝固，因此接触过这种涂料的器皿、工具、皮肤、衣服和需要重新喷涂的工件容易擦净或用肥皂水、酒精擦洗即可。
　　④夹具
　　设计夹具的时候要考虑到聚氟乙烯涂料两个特点：一是没有粘性，因此“湿”的桶件受到碰撞往往会露底；二是经过塑化的“干”涂层再受高温会重新软化，所以某桶件需要分两次涂复时，切勿把已涂好的一面置于搁板上烘烤。
　　⑤施工现场

　　防止灰尘，重量稍大的泥尘和金属粉屑落在“湿”的涂层上容易触底，影响防护性能。 2.喷涂操作规程
　　①生产前的准备工作
　　检查喷具、气源是否正常；打开PVF涂料包装桶后，需进行搅拌；检查涂料是否有沉淀、结块，杂物，调整涂料粘度；钢桶表面是否洁净、干燥。
　　②喷涂操作

　　喷涂操作，压力应控制在0.20～0.30μPa；喷嘴与涂料表面距离为15～25Cm；涂膜厚度：一次不易喷涂得太厚或太薄，太厚时在气流冲击下容易产生麻点和水波状表面，还易产生流挂现象。应用在包装钢桶上时，一般采用二涂二烘工艺，每次涂覆厚度可控在15～20μm，二次喷涂后的涂层厚度可达30～40μm。钢桶需盛装腐蚀性或渗透性均较强的产品时，涂层厚度必须保证，在施工中整个表面厚度力求喷得均匀，以提高耐腐蚀效果；施工粘度调整：聚氟乙烯涂料静置时仍比普通油漆粘稠，一般无需调整就可以喷涂。久经贮存的聚氟乙烯涂料上层有清液析出，使用前只需用棒搅拌均匀就可恢复原状而丝毫不影响质量。

　　如发现喷涂雾化效果不好，可以采取以下措施：加装搅拌装置。涂料充分搅拌均匀后进行喷涂；加装恒温装置。一般温度设定为50～60℃，缓慢加热，严禁超温或局部过热。可以根据实际设备情况加以选择合适的温度。对于北方地区的冬天，该设备必不可少。如确实较稠，可添加少量的二甲酯（加入量＜5%＝，充分搅拌后使用。

　　③注意事项
　　喷涂现场要保持干净，确保无灰尘飞扬；涂面不可碰撞、触摸；如发现焊缝搭接不好，需毛刷或喷枪补涂；二涂时必须在冷却后再进行；涂料清洗可用酒精或肥皂，无须使用有毒有机溶剂。

三、烘烤塑化工艺和安全技术

　　喷涂好的桶件允许在室内放置数小时到一天，可是长时间置放往往粘上灰尘，因此最好及时送烘烤处理。
　　烘烤塑化是将喷好的工件在烘道或烘房中加热，让二甲酯等挥发成分蒸发掉，是聚氟乙烯树脂塑化成膜的关键性工序。
　　这是一个物理过程，影响的因素主要是温度和时间，所以说烘烤技术的掌握比较容易，质量的稳定较有保证。
　　1.烘烤塑化设备
　　可根据被涂桶件的大小，数量不同采用连续式烘道或固定烘房。凡有条件的单位应采用连续式烘道。为保证得到良好的涂膜及实现安全生产，烘道或烘房均应达到以下几个条件：能够达到足够高的温度（平均大于270℃）；应设置良好的排风口；炉内不应有明火；温度控制灵敏，并可调节。

　　根据加热能源的不同，可以分类为电热烘道和燃油烘道。燃油加热比用电加热经济性好，1kG燃油是10°电的发热量，而且燃油加热易维护。另外采用燃油加热设备还可以把漆中挥发出来的溶剂燃烧一部分，利于环保，溶剂燃烧后产生热量还节省燃料。我们推荐采用燃油烘道比较经济可靠。国内生产此类烘道的北京市航天鑫源涂装研究所声誉好，经多家使用，技术先进，质量稳定。

　　如利用原有的电热烘房和烘道，必须要达到以上条件，如不具备需进行改造，可以从以下几个方面着手：发热或改装电热元件，以提高温度；设置良好的排风口；更换或加厚保温材料；检查电器元件的接口，以防短路、起明火；校正温度计。

　　2.烘烤塑化操作规程
　　①生产前准备工作：检查电压或燃烧机是否正常；检查温度是否正常；对于电热烘道和烘房，检查排风阀门关闭情况，升温时关闭，生产时根据进桶数量，调节好排风阀的开启程度。
　　②烘烤温度及停留时间的确定。根据桶身与底盖吸收热量程度及在烘道内的运动状态不同而确定不同的温度及烘烤时间。下面就燃油烘道和电热烘道确定不同的操作规程。

　　燃油烘道，因烘道内强制热空气循环，整个烘道内温度比较均匀。温度一般设定为250～260℃。（烘道内热空气温度）。有效停留时间控制在10～15min。注意事项：烘道应无黑烟；控制烘道内二甲酯蒸汽浓度：保持足够的排气量。
　　电热烘道：一般按以下条件确定： 
　　　　烘烤对象　　　 前段时间　　　中段时间　　　 后段温度
　　　　　桶身　　　　260-270℃　　  240-260℃　　 　 230℃
　　　　 桶底盖　　   240-270℃　　   240-260℃　　　　 230℃

　　烘烤时间即速度作为一个主要的调节因素，受许多条件的影响，如漆膜的厚与薄，进桶数量的多与少，可根据出炉涂膜塑化完成情况选择一个条件，在烘道中使溶剂挥发完全。一般有效时间控制在10～15min左右。如烘道温度不能达到上述温度时，可适当延长时间，不超过20min，但如果前段和中段温度低于230℃时，则质量不能保证。

　　注意事项及安全工作：①防止明火，涂膜在烘烤过程中蒸发出的二甲酯蒸汽达到一定浓度与明火接触会引起燃烧。因此在施工中必须注意：电热丝应控制在稍低于额定电压下使用；防止发热元件发红；防止电源接头接触不良引起电火花。②在正常生产过程中禁止将所有排风口关闭操作，这将产生危险。③控制烘道（或烘房）内挥发性气体二甲酯的蒸汽浓度，保持足够的排风量。④控制单位时间内进烘道、烘房的涂件数量，不能放得过多过密。以防溶剂气体局部浓度太高而不安全。

　　3.关于烘烤温度和保温时间影响涂层质量的讨论
　　①温度：要待到升至指定炉温后送入工件，一般可用的温度范围为240～270℃，实际上大多取240～260℃，要随具体情况而定。烘烤操作，一个是温度因素，另一个是时间因素，互相影响，操作人员应先决定一个适宜的温度，然后找寻相应的合适时间。适宜的温度决定于桶件，即：材料厚薄，每炉的数量，材料情况等等。材料厚，数量多的则热容量大，升温慢，必须较高的烘烤温度才行，因此，实际生产中温度往往超过240℃，处理较厚桶件温度甚至需要300多度。

　　实践证明：降低温度延续时间的做法是行不通的，烘烤塑化温度有一个温度的最低限度，低于温度烘烤必出次品，这个最低温度随着工件热容量增大而递升，在过低温度下，烘烤质量问题主要表现在涂层开裂，轻则边角出现裂纹，重则整个涂层龟裂，附着力明显下降。

　　②时间：一般为5～20min。工件放入约1～5min以后开始大量冒烟（二甲酯蒸汽），原则上待潜溶剂挥发殆尽烘烤已经完成，可立即出炉。烘烤周期受炉温、桶件材料厚薄和数量、涂膜厚度等因素的影响。炉温相同的情况下，受壁厚、数量多、涂膜厚度、烘烤温度等因素的影响。同一种工件，数量相同，如规定较高的炉温，则烘烤周期缩短，反之，规定较低的炉温（不是过低），烘烤周期就延长。但时间不允许无限制地拖延，一般要控制在台20min内完成。20min完不成怎么办？答案是提高炉温，加快升温速率。但也不是说温度越高越保险，事实上炉温过高的情况下，时间因素变得很敏感，容易产生涂层焦化现象。我们需要一个适当的炉温，在这个温度范围内，烘烤能够保证在20min内，一般在10～20min内完成，施工质量稳定、良好，这样一个最佳烘干条件不难掌握。操作人员应当根据不同的设备条件找出一个相应的最佳条件。在适宜的温度范围内，时间不够带来的质量问题主要是涂层附着力不好，时间延长则造成涂层泛黄，重则焦化，但轻微的泛黄不影响使用质量。

4.冷却
　　烘烤完毕桶件即出炉冷却，冷却方式有自然冷却和加速冷却，加速冷却可用排风机吹风。好处是缩短生产周期，减少热而软的涂层沾粘灰尘和碰撞破损的机会，另外加速冷却能降低聚合物结晶度，从而使涂层更为柔韧。由于聚氟乙烯的热塑性，刚刚出炉的涂层还是软性的，切勿马上去碰擦，待到基本冷却以后，才可以相互堆垒或送下道工序加工（如卷边、冲压等）。需要继续涂复第二遍的桶件，最好勿用手触或摸，保持干燥清洁。

四、质量检验方法

　　合格的涂层表面平整，没有裂纹、污物和破绽，色泽均匀，没有焦脆，指甲刻划不留痕迹，边角处用指甲猛刮不致鼓起和脱皮，进一步用小刀割破后不能从破口剥进。

　　聚氟乙烯涂料有优良的防腐性能，目前已经试验可盛装的化工产品有100多种。制桶厂家采用的板材，表面处理、喷涂、烘烤等工艺的不同，对PVF涂膜有影响，因此，对每一种新产品在盛装之前都应进行必要的盛装试验，力争把产品质量隐患消除在厂内。

　　防腐蚀涂层还要通过针孔检查，避免由于存在针孔而降低防腐效果。针孔检验法如下：
　　①5%硫酸铜溶液常温浸泡24H以上，表面有铜析出即表示该处有针孔。
　　②1000V手摆式兆欧表，一极同工件金属接触，一极接蘸盐水的毛笔在涂层表面移动，指针跳动时即说明所在部位有针孔。也可以用1.5V 干电池代替，配以灵敏的检流表或微安表。
　　③针孔检测仪器，可以从市场上直接买到，如电火花针孔检测仪器。

　　附着力检查（划格法）: 在漆膜上划割长约10～20Cm间距为1mm的6道平行划痕，然后转90°，用同样方法划割成正方格。PVF涂料的附着力要求为Ⅰ级以上。具体可以参照国际GB325－91。

　　五、常见缺陷的处理方法

　　1.常见质量问题及处理方法
　　2.涂层的修补和褪除
　　喷涂质量不合格，在烘烤前返工容易得多，使用酒精或汽油洗刷一下就行，等到烘烤塑化之后褪除涂层就要困难得多。鉴于此，应尽量利用聚氟乙烯涂层热塑性特点，采取修补的方法来代替褪除。但常有四种情况还要考虑褪除；大面积枯焦，外观需要好看，属于配合面要求平整以及已经涂覆多次或反复修补过的。

来自: 中国金包网