摘要:本文介紹了在食品罐生產中,利用粉末涂料進行罐內涂裝的新技術。粉末涂料為固體涂料(沒有溶劑),有利于環保,而且節約涂料,涂膜質量好。該技術在國際上已被廣泛應用, 設備采用全程自動控制系統, 應用電暈涂裝方法進行連續式生產。本文詳細介紹了該技術的工藝方法和設備原理,并說明了涂料的特點用途和性能等。
關鍵詞:粉末涂料;制罐;應用
在我國的制罐工藝中, 罐體內部多采用事先印鐵的方法,內涂涂料為食品液體涂料,印鐵時要給縫焊處留邊,一般內涂留邊較為困難,很多廠縫焊前要進行刮邊處理, 為的是不影響縫焊質量。
但是在縫焊后的焊縫處還要進行補涂, 工藝較為復雜, 而且質量也不易保證。近年來日益普及的粉末涂料涂裝工藝正越來越多地應用于制罐工業,對于制罐工業來說,粉末涂裝工藝雖不是什么新的技術, 但人們真正開始重視它也才是近幾年的事。早在20 年前的美國,三片罐的焊縫內側就已經采用粉末涂裝工藝進行生產。由于粉末涂裝的涂層比液體涂料涂裝的涂層更厚, 所以采用粉末涂裝工藝可更加有效地防止鐵臭對罐裝食品味道和顏色的影響。目前,全世界至少有800 條制罐生產線采用粉末涂裝焊縫內側的技術進行生產。
目前, 該工藝在制罐工業中真正應用的領域是易拉罐涂層的修復和三片罐內側的涂裝。經過大量的科學試驗證明, 粉末涂料的涂裝效果非常理想, 采用粉末涂裝處理的產品可用來罐裝多種食品、啤酒、飲料和氣霧劑。有人認為, 在十年內粉末涂裝工藝將越來越多地被應用到二片罐及飲料罐裝上。
為什么粉末涂裝工藝如此具有吸引力呢? 因為采用粉末涂料更有利于環境保護, 具有高度可靠的環保性能, 而且更具有不錯的經濟效益。粉末涂料100 % 是固態材料, 和液態涂料相比, 除了沒有溶劑外, 成分完全一致。當罐體被放入烘爐內加熱時,粉末熔化形成連續的膜層。
制罐工業使用的大部分粉末涂料都采用環氧或聚酯、清漆或顏料進行改性處理。涂料涂裝利用率非常高,所以損耗非常小,尤其是回收系統可以收集過噴粉末,并對過噴粉末進行調整,重新進入系統循環再用。
因為粉末涂料為固態, 所以使用過程中如再循環和清洗凈化、運輸及處理過程都處于固體狀態。采用粉末涂裝工藝不會產生液體涂料存在的損耗,而且液體涂料的損耗是不易被控制的,而且價格昂貴。粉末涂料在今后的幾年中, 可能成為大量應用的涂裝技術之一。由于粉末為干式涂料, 為100 % 固態, 因而符合全球范圍內各級政府降低或禁止使用揮發性有機化合物涂料的要求。
對于各個制罐生產廠而言, 使用這種無溶劑型粉末涂料是罐體表面處理工序杜絕有機化合物揮發的有效方法之一。
對于環境保護來說, 采用粉末涂裝處理的罐身及罐蓋,不僅對制罐廠有利,也對食品包裝廠家有利。為了迎合顧客對產品包裝品位越來越高的要求,食品包裝廠一直在尋求與眾不同、標新立異的解決手段。這種食品罐裝容器既符合環保安全要求, 又易于生產。如果單純從市場銷售角度來考慮, 采用粉末涂裝處理的罐裝容器可以使罐裝廠樹立一個環保標兵的形象。正如目前市場上流通的環保類產品,在市場上都很旺銷。
目前的新型易拉罐密封蓋和三片罐身的涂層修補設備都是采用全程自動控制系統。粉末涂裝的典型系統是把粉末由供料器從粉末供應站吸出,傳送到回收裝置,由回收裝置把原粉末與回收粉末混合,然后再與空氣混合,同時由泵系統傳送到摩擦式噴槍。當把粉末傳送到罐身或罐蓋時, 噴槍通過摩擦起電,使粉末顆粒帶上靜電荷,電荷使粉末以特殊均勻噴涂的方式吸附到罐身或罐蓋上, 而且所有過噴涂料則完全進入了再循環裝置被回收、調整而重新利用。這種涂裝方法使粉末從正電荷電場經過,使粉末顆粒帶負電荷,這種情 況下,罐身或罐蓋是接地的,這樣就可以吸附粉末顆粒。
這種電暈涂裝方法是通過摩擦起電移走粉末顆粒所帶電荷, 這種摩擦起電方法減低了靜電屏蔽效應, 使粉末顆粒能移到罐身或罐蓋的邊角部位和縫隙部位, 這一點對于涂裝罐身和罐蓋特別適用。
目前有兩種涂裝技術包括連續式噴涂技術和間歇式噴涂技術被廣泛采用, 前者適用于涂裝罐的外側,當罐件進入涂裝區時噴槍起動,在涂裝區可采用多種噴涂方式, 來使粉末顆粒直接涂裝在罐件待涂裝部位; 后者是當罐身或罐蓋進入噴涂區時開關噴槍的一種涂裝方法。為了控制槍的開關,氣或粉料的調整控制在一只控制管內進行,氣流通過一種分流器進行再調整, 控制在噴槍停機時工件的被涂裝量以及快速斷流量。
這種工序是通過一系列電磁閥控制實現的, 粉料泵電磁控制閥控制待涂裝工件部位所需粉料的劑量。當粉料泵把粉料送出輸粉軟管吹向控制管時,粉末被放大器加速,同時通過一種霧化噴嘴優化粉或氣的均勻度。進入控制管后, 在管內通過與控制管壁接觸粉末顆粒被帶上靜電荷, 帶電荷的粉末通過噴槍的噴嘴, 涂裝在罐身或罐蓋工件上, 泵關停同時氣流分流器打開, 關停噴槍, 每個罐身或罐蓋工件都重復這一循環操作。單件的操作循環速度取決于每一工件需要涂裝粉料的數量。舉個例子來說, 對于環氧涂裝罐蓋的后修復, 每臺噴槍每分鐘可處理量在300 至350 個。當罐蓋通過一套定位機構放置到噴槍前時, 這臺摩擦起電型噴槍就會向罐蓋噴射帶靜電荷的粉料, 所有過噴粉末都會集合后重新進入供料軟管而進入系統再循環, 然后涂裝好的罐蓋以傳送帶傳送經過一臺固化烘爐, 在烘爐內粉料熔化流入工件的劃痕部位及焊接區。
這種工藝對無論罐蓋的外側和內側都可涂裝,涂膜量一般在60 至80 毫克。為了增加罐蓋外側的外觀質量, 需要粉料量要大些。對于三片罐罐身的內側粉末涂裝, 目前已經出現了一種新的粉末涂裝工藝, 這種涂裝工藝的最大涂裝速度是每臺噴槍每分鐘噴涂速度大約75 個單件。由定位傳送機構將罐體的開口端傳送到摩擦起電型噴槍前面,帶電粉末被噴射進罐內,同時任何過噴粉都被裝置回收后重新進入系統再循環利用。
然后罐體被送到平帶傳送烘爐內, 焙燒、固化, 焙燒時間在425F 溫度下保溫大約2 分鐘。就一般的國際標準來說,涂層一般都采用平均精度等級為10 至15 微米的改性環氧粉料, 而符合衛生等級的罐裝涂 層膜大約15 至20 微米。由此制罐廠家可獲得卓越的涂層質量,杜絕工件有機化合物的揮發,材料的利用率可以高達99 % , 由于清潔及有效的涂裝工藝,可大大降低工件的清洗和維護成本。
和制罐廠一樣, 能夠從粉末涂裝工藝受益的是食品包裝廠商, 由于改進后的罐裝涂層質量優良, 以及粉末涂層提高了食品的儲存壽命, 將泄漏、腐蝕和鐵臭對罐裝食品的影響降低到最低限度,也就是說,粉末涂層在食品和包裝容器之間提供了一層卓越的保護膜, 從而提高了罐裝廠產品的質量、壽命。經粉末涂裝的罐裝產品具有更長的儲存壽命。在多種食品及不同規格罐裝產品領域采用粉末涂裝金屬罐可完全替代采用液體涂料處理的罐裝方法。對于采用粉末涂裝涂層的性能及儲存壽命的更進一步技術信息, 在眾多用戶進行的包裝測試中可獲得證實。
對于食品罐裝需要的粉末涂裝材料及工藝, 正在逐步改良,精益求精,以達到更適用于食品罐裝的要求。
目前, 粉末及原材料生產廠需要開發研制具有更多種類型的樹脂產品。目前對多種可供用來改良粉末性能及幫助克服粉末涂層缺陷的樹脂和添加劑進行完整測試,仍是很少,獲得相關認證的就更少。
粉末生產廠家也需要了解整個潛在金屬涂裝,同時判定哪一種涂裝技術更加具有實用價值, 無論是三片罐、噴霧罐、罐密封蓋、制罐板材還是卷材, 每一種材質都需要采用不同樹脂改性的粉末來進行涂裝,以獲得最佳的使用性能。
噴霧罐需要具有防霧化能力的內側涂層, 而三片食品罐必須具有對某些食品的抗侵蝕能力, 同時要具有抗蒸煮的能力。性能的變化, 取決于金屬原材料內成分的變化。例如對于涂裝在馬口鐵罐上性能良好的粉末可能在鋁制罐就不能被接受。
采用粉末涂裝技術形成的清潔、帶高光澤度的拋光表面使罐容器的質量更加優異、衛生,外觀更加引人注目, 這些都是在購買時引起客戶注意的賣點, 或者打開金屬罐及漂洗后或以重新方便的進行回收利用。
包裝廠家會由于采用了符合環保要求的新型改良粉末涂層容器,提高儲存食品的質量,從而將他們的產品檔次大大提高。 |
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