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涂层钢板及其在金属容器包装业的应用与发展

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近年来,我国涂层钢板的品种和产量日益增加,已经形成了完整的产业结构。在世界范围内,随着涂层钢板的应用领域的不断扩大,它作为新型的包装材料已开始应用于包装工业。在我国,由于涂层钢板刚刚发展起来,其应用范围还正在扩大,由于金属容器包装加工手机版安全登录伯爵2游戏和成本等的限制,目前主要在金属容器罐及包装箱等领域开始应用,金属容器包装行业大范围的应用还没有开始,但随着金属容器包装业的不断发展,涂层钢板在金属容器包装业的广泛应用将指日可待。

因为涂层钢板一般由冶金伯爵娱乐集中生产,省去了手机版安全登录伯爵2游戏制作中的涂装工序,大大降低了包装制造伯爵娱乐的成本。据计算,涂层薄钢板包装制品的成本降低了5%10%,节省能源1/61/5。尤其节约了薄钢板包装制品的预处理和涂装设备的大量投资,并且改善了伯爵娱乐的环境和工人劳动条件。

涂层钢板兼有有机涂层与钢板两者的优点,既有有机涂层的良好着色性、成型性、耐蚀性、装饰性,又有钢板的高强度和易加工性,能很容易地进行冲裁、弯曲、深冲、焊接等加工,这就使涂层钢板制成的包装手机版安全登录伯爵2游戏具有优良的实用性、装饰性、加工性、耐久性。

一、涂层钢板的耐腐蚀特性

1、涂层的膜下腐蚀过程

有机涂层虽然具有隔离钢材与外界腐蚀环境的能力,但一般而言,有机涂层往往存在微小针孔,外界的水分、蒸汽、氧及各种离子均能通过针孔渗透到钢板与涂层间的界面,并形成局部电池,发生膜下腐蚀。

当涂层膜下发生腐蚀时,有机涂层就会鼓泡。鼓泡位置与局部电池的阳极和阴极的位置相一致,阳极区域呈酸性,涂层有变脆倾向。阳极区呈碱性,涂层软化膨胀,使黏接性变差。同时阴极域由于水的侵入,鼓泡容易长大,鼓泡破裂,导致大面积的腐蚀。

涂层钢板的腐蚀速度除与有机涂层物理化学性能有关外,还取决于有机涂层的抗气体、液体和离子的渗透性能。

2、涂层的防腐蚀机理

钢材同水和空气接触发生腐蚀反应,是局部电池作用的结果,即所谓电化学腐蚀。有机涂层具有隔绝钢材与外界腐蚀环境的功能。当离子经过涂层、渗透到钢材和涂层界面后并形成局部电池时,具有高电阻值的有机涂层,相当于在局部电池两极间插入一电阻,使局部电流难以流动,因而阻碍了钢材的腐蚀。

由此可知,涂层的防腐蚀性能与涂层的成分、厚度、均匀性以及涂层与钢材的结合力等有密切的关系。增加涂层厚度和层数会减少涂层实际存在的微小针孔,这样也提高涂层的耐蚀性,如采用二涂二烘,或三涂三烘工艺,即可得到耐蚀性优良的涂层钢板。

3、涂层钢板的耐蚀性

涂层钢板的耐蚀性通常以失光、变色、粉化、细裂、开裂鼓泡和锈斑等腐蚀破坏程度来表示。

影响涂层钢板耐蚀性的因素很多,涉及涂层钢板的基板种类、涂料种类、涂敷层数和厚度、涂层钢板使用环境以及涂层钢板应用中的机械加工、运输、保管等诸多方面的因素。单从涂层钢板的涂层特性原理分析,决定涂层钢板耐蚀性的根本因素是涂层结构特性和基板的耐蚀性能。涂层的保护性在大气腐蚀环境下,主要决定于涂料的耐蚀性或抗老化性。

二、涂层钢板在金属容器包装业的应用

1、金属容器包装对涂层钢板的性能要求

由于金属容器包装手机版安全登录伯爵2游戏是内装手机版安全登录伯爵2游戏的外衣,既要美观又要实用。一般要求主要是对其涂膜的性能和质量、涂膜的附着力等都有较高的要求。

涂膜厚度要求:为保证涂膜足够的防护能力和使用寿命,要求涂膜厚度15~25μm

涂膜色差要求:对同一卷钢板的不同部位或同一批手机版安全登录伯爵2游戏的不同板卷的颜色,要求一致或差别尽可能小,这可通过色差仪进行监测。

涂膜光泽要求:涂层钢板表面涂膜的光泽与涂料的种类有关,不同的用户对光泽度的要求也不同。

涂膜附着力要求:涂层钢板在用于金属容器包装手机版安全登录伯爵2游戏的生产时均需要进行弯曲、深冲等机械加工,因此,要求涂膜与钢板的附着力要强,要求有良好的耐冲击和深冲性能,加工时涂膜不产生裂纹或脱落。

此外,涂层钢板的涂膜要有一定的硬度、耐候性、耐潮湿性、耐水浸性、耐沸水性、耐污染性及耐热性、耐寒性、自熄性、防火性等。

2、涂层钢板在金属容器包装生产中的加工方法

为防止涂层的损坏,金属容器包装的生产者最关心的是各手机版安全登录伯爵2游戏部件之间采用何种方法联接。目前,涂层钢板在金属箱、金属桶、金属罐等生产中,主要的联接方法有卷封咬合、铆接和焊接等,也可采用粘接方法。

卷封咬合多用于钢桶的桶底盖封口工序,其特点与采用普通钢板生产钢桶是一样的。铆接多用于包装箱等手机版安全登录伯爵2游戏的生产中,与采用普通钢板生产钢箱的一样的。

为使涂层无损焊接,目前有以下两类焊接设备。

一是电容放电式螺栓焊接,将电容器所贮存的电加在端部带末有突刺的螺栓和涂层钢板上,电容通过突刺放电产生电弧,在数毫秒的时间内将螺栓及涂层钢板表面熔化并焊接在一起。

二是电阻式焊接,首先在被焊处用冲头压出几个凸点,然后用铜电极压紧,通以脉冲电流,周期只有数毫秒时间,脉冲电流通过时产生热量将金属熔化焊接,如常用的凸焊机和缝焊机。

这两种焊机的共同特点就是在10毫秒内完成焊接,不等热传到钢板的另一面,焊接即已完成,因而保证另一面的涂层将不遭受高温的破坏。

3、涂层钢板在金属容器包装生产中的一些常见问题

金属容器包装生产的原材料涂层钢板,在材料进厂后应尽快使用,一般以两月内使用为宜,即使要贮存,要求贮存环境干燥,并保持相对恒温。卷板要求立式贮存和运输,贮存时不允许多层堆放。手机版安全登录伯爵2游戏出厂后不要露天存放。

在贮放和运输过程中,当受到压力作用时,涂膜表面会因受压而失去光泽。压力消除后,经过一段时间放置,这种现象或减轻或自行消除,在30以上存放则可以使复原的时间缩短。

涂层钢板的切口或是在金属容器包装生产时冲的小孔,都露出金属切口。切口很容易发生腐蚀,并常引起涂膜剥落。可在切口处涂以涂料,或在冲孔处加用橡胶垫圈或涂以密封胶。

在涂层钢板的运输和加工中,个别划伤或污染是不可避免的,若是轻度污染,可用抹布沾取清洁剂擦净,倘若是较重污染和划伤,则首先要将表面洗净,然后涂以修补涂料。修补涂料必须对原涂层的附着力良好,而且在涂后与原来颜色一致。

三、金属容器包装用涂层钢板的应用和发展动向

1、涂层钢板在金属罐生产中的应用动向

金属罐多用于食品包装,通常都要涂敷涂层,以满足卫生性、耐蚀性与抗化学反应性能的要求。

1)涂料种类:

金属罐内涂层所用的涂料和覆膜种类很多,通常的涂料是在机高分子中加入固化剂、增塑剂等配料,溶解在溶剂和稀释剂中。

主要的涂料有:环氧系涂料,包括环氧酚、环氧脲、环氧酯、环氧丙烯等;乙烯基涂料,包括纯乙烯、改性乙烯、乙烯有机溶胶等;丙烯聚酯系涂料,包括丙烯氨、丙烯环氧树脂等。

一般而言,罐内表面主要用环氧系、乙烯系和聚酯系涂料,罐外表面主要用丙烯系和聚酯系涂料。此外,在覆膜板上也可使用厚度为几十微米的热塑性树脂薄膜。从加工性和与罐装物的适应性方面来看,以聚乙烯对钛酸盐(PET)为代表的聚酯和以聚丙烯(PP)为代表的树脂使用最好。

2)罐的制作与涂层

黏接罐采用薄膜状尼龙系热金属黏接剂进行罐身黏接,将罐的金属板与有机材料的底漆和黏结剂结合在一起。黏接罐一般用于罐装啤酒、碳酯饮料等冷饮用罐。倘若在高温(为90)装罐或高温消毒(为120)场合,则需要对无锡钢板(TFS)、涂层底漆和黏结剂进行改进,以保证在高温严苛环境下保持优良的黏结性能。

焊接罐用平板两端加压重合,由外部电阻或激光(小直径罐)加热使金属材料熔合在一起。为避免铅对人体健康的不利影响,美国发明角焊法,瑞士发明缝焊法,其中缝焊法早已成为主流。

深冲罐要求钢板有好的强度、加工性能、耐腐蚀性能等。冲压成型后,罐身部位壁厚只有板厚的40%。深冲罐进一步发展是:薄壁轻量化,改善加工性能和提高而腐蚀性能。

2、金属容器用涂层钢板的发展动向

环保问题日益受到人们的重视,涂层钢板生产工艺也要求适应这一潮流。首先要降低涂料中的挥发性成分,采用水性涂料、快干涂料、粉末涂料等新涂料;其次,不使用有溶剂排出的涂料,转而使用预先在金属板上贴上涂层的覆膜板。1990年日本已开始使用薄膜覆膜板作为深冲罐和焊接罐用板,其用量逐渐扩大。近年我国也开始推广使用。

替代涂料的塑料覆膜层,具有良好的防锈、装饰、隔热、减震等功能。用聚乙烯对酞酸盐(PET)和聚丙烯(PP)覆层的无锡板和铝合金板可用于制作瓶盖、DRD罐和喷雾罐的阀盖等。

贴有聚酯膜覆膜层钢板,有优良的加工附着性和加工耐蚀性,适合于制作加工变形量大和内装高腐蚀性物品的深冲罐和焊接罐。聚酯膜覆膜钢板另一特点是适应性强,食品中的色、香、味是多种成分在生产工艺中经复杂调味剂配合后所决定的,聚酯膜覆膜对食品中香味的吸收率最小,可以使罐内食品中种成分保持微妙的平衡关系,使之长期处于良好状态。

此外,用覆膜钢板制罐,可采用干式成型,无需过量的润滑剂。这可避免由清洗润滑剂而产生大量废水污染环境。总之,塑料覆膜钢板可提高食品容器性能,降低生产成本,市场需求必将进一步增加。

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日期:2012-10-17
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