鋼桶包裝用預(yù)涂鋼卷板

楊辛巧娟

傳統(tǒng)的鋼桶生產(chǎn)材料多采用冷軋鋼桶、熱軋鋼板或鍍鋅鋼板等。在鋼桶生產(chǎn)過(guò)程中，需要進(jìn)行表面處理、噴漆、烘干等工藝流程，不僅成本高，而且質(zhì)量難以保證，環(huán)境污染嚴(yán)重。為了保護(hù)環(huán)境，降低成本，國(guó)外先進(jìn)技術(shù)是對(duì)鋼卷板原材料進(jìn)行均勻預(yù)涂，桶廠直接用預(yù)涂好的鋼卷板制造鋼桶，不需要進(jìn)行后涂，大大簡(jiǎn)化了鋼桶的生產(chǎn)工藝。

預(yù)涂層鋼卷板是一種涂有涂層的鋼板，然后供應(yīng)到桶工廠，以卷或片為單位直接生產(chǎn)，沒(méi)有涂層?；邃摪逡话阌?.2 ~ 2.0毫米厚的鋼板卷制成，最大寬度為2米。主要有冷軋鋼板、熱鍍鋅或電鍍鋅鋼板等。

一、預(yù)涂鋼卷板的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用

預(yù)涂卷材技術(shù)最早出現(xiàn)在20世紀(jì)30年代的美國(guó)。最早是用醇酸樹(shù)脂漆涂0.2毫米厚、50毫米寬的鋼帶，用來(lái)代替木板做百葉窗。二戰(zhàn)后，為了挽回戰(zhàn)爭(zhēng)創(chuàng)傷，建筑業(yè)蓬勃發(fā)展。以此為契機(jī)，預(yù)涂卷材作為一種輕質(zhì)廉價(jià)的建筑材料得到了極大的發(fā)展。同時(shí)，隨著戰(zhàn)后經(jīng)濟(jì)的復(fù)興，科技的進(jìn)步為預(yù)涂卷材的發(fā)展提供了物質(zhì)和技術(shù)基礎(chǔ)。目前，世界上有300多條預(yù)涂卷材生產(chǎn)線，年生產(chǎn)能力1500萬(wàn)噸。應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)從建筑材料擴(kuò)展到汽車制造、船舶內(nèi)飾、家用電器、容器、飲用器皿等各個(gè)方面。目前，它已在國(guó)內(nèi)外包裝領(lǐng)域得到應(yīng)用，尤其是在金屬容器制造業(yè)。

預(yù)涂卷材發(fā)展迅速的主要原因是它具有良好的經(jīng)濟(jì)效益，符合社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。首先，它將傳統(tǒng)的成品涂裝改為原鋼板的連續(xù)涂裝，便于表面處理和涂裝質(zhì)量控制，不易產(chǎn)生涂裝缺陷的邊緣死角，從而獲得最佳的涂裝質(zhì)量。其次，薄鋼板在涂裝線上的行進(jìn)速度一般為40~100m/min，最快速度已經(jīng)達(dá)到240m/min，所以生產(chǎn)效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于成品涂裝。第三，漆膜固化時(shí)，鍍膜平板通過(guò)烘箱，爐容利用率高于成品鍍膜。烘烤過(guò)程中的揮發(fā)性溶劑可以收集并引入燃燒器燃燒，熱能可以重復(fù)利用，總能耗僅為成品涂層的五分之一至六分之一。最后，生產(chǎn)排放便于集中處理。例如，烘箱廢氣經(jīng)焚燒爐處理后，有機(jī)溶劑含量小于50ppm。而相對(duì)小型的桶涂烘箱很難達(dá)到這個(gè)水平，做起來(lái)也不劃算。

從鋼桶廠家的角度來(lái)看，預(yù)涂卷材由于涂裝品種、板材厚度、材料不同，價(jià)格比同類原板貴20~30%左右，但節(jié)省了成品后涂裝所需的工時(shí)和原材料成本。成品成本可降低5~10%。

談到預(yù)涂卷材，有必要提到全國(guó)卷材涂料協(xié)會(huì)(簡(jiǎn)稱NCCA，成立于1962年)和歐洲卷材涂料協(xié)會(huì)(簡(jiǎn)稱ECCA，成立于1967年)。他們是國(guó)際協(xié)會(huì)，成員包括預(yù)涂卷材制造商、涂料、鋼卷和設(shè)備等所需原材料的制造商。除了定期召開(kāi)股東大會(huì)討論和交流信息外，還組織專門的技術(shù)論壇和新產(chǎn)品設(shè)計(jì)競(jìng)賽，促進(jìn)預(yù)涂卷材的發(fā)展和開(kāi)拓市場(chǎng)，收集和發(fā)布生產(chǎn)、銷售和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，制定和發(fā)布相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)手冊(cè)和出版物，對(duì)預(yù)涂卷材的發(fā)展起到了很好的作用。

二.預(yù)涂鋼卷板生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)介

預(yù)涂鋼卷的生產(chǎn)過(guò)程主要分為三個(gè)部分，即引入段、預(yù)處理段、涂覆段和引出段。

導(dǎo)入部分包括開(kāi)卷、切邊、縫紉和彎針存放等設(shè)備。松開(kāi)原材料卷并將其連接，以便連續(xù)均勻地向機(jī)組供應(yīng)薄鋼板。

預(yù)處理部分的作用是對(duì)涂裝后的鋼板進(jìn)行清洗和表面處理，提高漆膜的耐腐蝕性和附著力。

涂裝工段是機(jī)組的核心部分，通常采用雙涂雙烘工藝，即底漆涂裝-烘干-面漆涂裝-烘干。根據(jù)產(chǎn)品要求，您也可以只涂一層和一次烘烤或只涂一面。噴漆時(shí)，經(jīng)常使用反向輥涂。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是，通過(guò)調(diào)整薄鋼板的行進(jìn)速度與涂輥轉(zhuǎn)速的比值，以及調(diào)整提漆輥與涂輥之間的間隙，可以得到各種厚度的漆膜。為了獲得良好的完全固化的漆膜，爐溫分階段控制，每個(gè)階段的溫度取決于所用涂層的種類、鋼板的厚度和通過(guò)烘箱的時(shí)間。由于兩面都有涂層，涂層鋼板在爐內(nèi)無(wú)法支撐，所以一般用于懸掛式或氣浮式烘箱。

對(duì)于一些材料，除了液體涂布外，面漆烘箱后還應(yīng)增加層壓設(shè)備，使層壓塑料薄膜可以應(yīng)用在底板上。此時(shí)，面漆輥涂機(jī)和烘箱可用于涂覆和活化粘合劑。添加其他輔助設(shè)備后，涂層可以印刷或壓花。為了防止漆膜在運(yùn)輸、加工和安裝過(guò)程中受損，應(yīng)在預(yù)涂板上添加一層可剝離的保護(hù)膜或蠟。

在導(dǎo)出部分，產(chǎn)品根據(jù)所需的尺寸被軋制或切割成單片。

3.預(yù)涂鋼板生產(chǎn)中基材的預(yù)處理方法

鋼卷板軋制時(shí)表面有潤(rùn)滑劑，部分產(chǎn)品出廠前涂上防銹油脂。預(yù)處理時(shí)，應(yīng)先去除油脂等粘附物，然后對(duì)潔凈的鋼板表面進(jìn)行化學(xué)處理，形成穩(wěn)定的轉(zhuǎn)化膜，以提高底板的耐腐蝕性和漆膜的結(jié)合強(qiáng)度。底板在生產(chǎn)線上運(yùn)行速度非?？?，預(yù)處理時(shí)間比普通鋼桶短得多。為了保證預(yù)處理的質(zhì)量，除油和化學(xué)處理都要求高效，因此需要嚴(yán)格控制預(yù)處理液的工藝指標(biāo)。從而使形成轉(zhuǎn)化膜具有良好的韌性和附著力，從而使轉(zhuǎn)化膜能夠經(jīng)受住預(yù)制板的滾軋加工和成型。

一般采用熱堿液帶壓噴油，如60℃下含少量聚磷酸鈉的0.5~1.5%氫氧化鈉水溶液，壓力3×105Pa。有的還用電解除油。尼龍刷一般用于刷涂，去除表面的附著力，為化學(xué)處理提供干凈的表面。

化學(xué)處理是通過(guò)壓力噴涂或浸漬使轉(zhuǎn)化液在基材表面形成轉(zhuǎn)化膜。采用噴淋時(shí)，轉(zhuǎn)化液使用過(guò)程中產(chǎn)生的污泥往往會(huì)堵塞噴淋孔，影響噴淋效果。沉浸法則可以避免這個(gè)問(wèn)題。為了獲得最理想的轉(zhuǎn)化膜，不同的鋼卷應(yīng)選擇不同的轉(zhuǎn)化溶液。

氧化鐵/磷酸鹽轉(zhuǎn)化溶液通常用于冷軋鋼板。它是一種酸性溶液，含有磷酸、堿金屬磷酸鹽和氧化劑(如氯酸鹽、硝酸鹽和鉬酸鹽)。酸在一定程度上腐蝕鋼板表面，形成氧化鐵/磷酸鹽的無(wú)定形轉(zhuǎn)化膜。轉(zhuǎn)化膜中氧化鐵與磷酸的比例取決于轉(zhuǎn)化溶液的酸堿度和操作溫度。通常，轉(zhuǎn)化膜重量控制在約0.3g/m2。

為了提高耐蝕性，鈍化需要含0.1~0.5%鉻的鉻酸溶液，鈍化液中的鉻酸部分還原為三價(jià)鉻。加入少量磷酸和氟化物后，鈍化轉(zhuǎn)化膜的性能最好。這種部分還原體系可以產(chǎn)生“鉻酸鉻”，填充非晶轉(zhuǎn)化膜的孔隙，提高其屏蔽性能。所含的六價(jià)鉻離子可以抑制鋼板的腐蝕。

預(yù)處理過(guò)程應(yīng)嚴(yán)格控制處理液的各項(xiàng)指標(biāo)，在使用過(guò)程中必須不斷測(cè)試和調(diào)整。處理后的瀝濾水含有鉻或其他有害金屬，排放前必須凈化。

四、預(yù)涂鋼卷涂料的性能和性能

預(yù)涂卷材涂料必須滿足預(yù)涂卷材的生產(chǎn)工藝和加工特點(diǎn)。

生產(chǎn)過(guò)程是快速滾涂施工。為了保證漆膜的厚度和流平性，需要一定的施工粘度。溶劑型涂料宜涂刷40~150s (-4杯)，水性涂料宜涂刷28 ~ 35 s，滾涂時(shí)，涂輥與基板之間的行進(jìn)速度不同，各輥之間的速度也不同。以全反轉(zhuǎn)三輥涂布機(jī)為例，如果基板行進(jìn)速度為+100%，涂輥為-120%，提漆輥為-140%，控制輥為-10%。由于速度差大，它們之間的涂層受到很大的剪切力。這要求涂層沒(méi)有或只有很少的假塑性。也就是說(shuō)，涂層的粘度不受或很少受剪切力的影響。否則，涂層的粘度會(huì)隨著剪切力的增加而明顯降低，所需的涂層量不會(huì)粘附在輥上。

在生產(chǎn)線上，底板運(yùn)行非常快，由于沒(méi)有支撐，烘箱不能太長(zhǎng)(約50m)，涂層在烘箱中的烘烤時(shí)間很短，因此要求涂層在底板溫度260℃以下30~60秒內(nèi)完全固化。另外，涂裝后的干燥時(shí)間很短。輥涂機(jī)到烘箱入口的距離只有十幾米。以底板40米/分鐘的速度和15米的距離計(jì)算，干燥時(shí)間僅為22.5秒。因此，應(yīng)選擇揮發(fā)速度合適的溶劑，以避免起泡、針孔和海參平整度差。常用的溶劑有醇醚、酮醇和高沸點(diǎn)芳烴。

根據(jù)漆膜性能要求，涂層只有一層底漆和一層面漆。底漆應(yīng)具有良好的耐腐蝕性和對(duì)底材及面漆的附著力，面漆應(yīng)具有良好的遮蓋力和裝飾性。還要求漆膜在加工成型過(guò)程中不開(kāi)裂、不脫落，在裝配、運(yùn)輸和使用過(guò)程中應(yīng)耐碰撞和劃傷。即漆膜既要有良好的柔韌性和硬度，又要有優(yōu)異的耐候性和耐腐蝕性。

動(dòng)詞 （verb的縮寫）預(yù)涂鋼卷板的發(fā)展方向及前景

如果說(shuō)20世紀(jì)50年代是預(yù)涂卷材的新時(shí)期，60年代是大發(fā)展時(shí)期，那么20世紀(jì)70年代就是全面提高質(zhì)量、發(fā)展新技術(shù)的時(shí)期。隨著新世紀(jì)的到來(lái)，是預(yù)涂卷材綜合應(yīng)用的時(shí)代，在包裝領(lǐng)域最有前途和發(fā)展的應(yīng)用空，這是新世紀(jì)賦予包裝行業(yè)的任務(wù)。

1、開(kāi)發(fā)高耐久性預(yù)涂卷材

(1)提高無(wú)油聚酯漆(耐變色、褪色、粉化性能優(yōu)異的漆)的耐候性，使其專用于鋼桶外涂層。

⑵大力發(fā)展多氟烯烴涂料。通過(guò)與防銹基材的配合，可以得到更適合鋼桶加工的預(yù)涂卷材。

⑶采用鍍鋅鋼板作為基材，不僅具有良好的可加工性，還具有良好的耐腐蝕性。

2.開(kāi)發(fā)具有良好硬度、彈性和耐污性的預(yù)涂卷材

(1)采用加工性能好的優(yōu)質(zhì)卷板基材。

⑵以聚酯樹(shù)脂為基礎(chǔ)，通過(guò)調(diào)整分子量和選擇交聯(lián)劑來(lái)改善這方面的性能。

3.降低烘烤溫度，縮短烘烤時(shí)間

(1)開(kāi)發(fā)新型高效催化劑和高活性固化劑。

⑵增加樹(shù)脂的分子量，使樹(shù)脂多功能化，增加樹(shù)脂的支化度。

⑶開(kāi)發(fā)電子束固化涂料。對(duì)預(yù)涂卷材用電子束固化涂料進(jìn)行了大量的研究工作，并已開(kāi)始產(chǎn)業(yè)化。但與普通烘烤型相比，歷史不長(zhǎng)，品種和產(chǎn)量都較小，需要進(jìn)一步發(fā)展。

4.它將廣泛應(yīng)用于包裝領(lǐng)圈

(1)可以代替木材、紙板制作普通包裝盒，堅(jiān)固可靠，美觀大方，防水防火防腐，有著木箱、紙箱無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。

⑵代替普通薄鋼板制作金屬容器，如鋼桶、鋼罐、小桶等，具有加工簡(jiǎn)單、節(jié)能減排的優(yōu)點(diǎn)。

⑶更換馬口鐵制作商品包裝盒美觀大方，成本低廉。

(4)可代替玻璃瓶，用于包裝食品、飲料、罐頭等。，提高了包裝的安全性。

⑸廣泛用于制造集裝箱、集箱桶等大型包裝產(chǎn)品，降低成本，節(jié)約能源，減少污染，簡(jiǎn)化加工工藝。