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新型金属包装环保预涂装涂料下

2021年07月09日 天津机械设备网

新型金属包装环保预涂装涂料(下)

2、塑溶胶和有机溶胶

塑溶胶和有机溶胶又称为增塑糊和稀释增塑糊,习惯上是专指聚氯乙烯为主的塑溶胶或有机溶胶。聚氟烃虽然也制成溶前形式而加以使用,但不包括在内。

将溶胶级聚氯乙烯粉末分散在增塑剂及在室温下不溶解树脂的挥发性稀释剂中,再配合稳定剂、颜料等,这种涂料叫做有机溶剂涂料。不含有挥发性性稀释剂、只分散于增塑剂中的叫做塑溶胶涂料。这两种涂料在180℃以上的温度下进行短时间烘烤时,树脂受增塑剂的膨润、熔融并进一步融,而形成均匀坚韧的涂膜。

增塑剂是制备塑溶胶和有机溶胶的关键成分,其加入量对漆膜性能有很大的影响,一般为1~40%的增塑剂。增塑剂是高沸点、化学稳定和热稳定的有机液体。其类型有邻苯二甲酸酯类,已二酸酯、壬二酸酯、癸二酸酯及磷酸酯类等。选择增塑剂时要考虑最终用途的要求、流变特性、脱气性、胶凝和塑化以及成本等因素。

挥发性溶剂可以降低塑溶胶的粘度,使其适宜于各种涂布工艺。这些溶剂分为分散剂和稀释剂,以稍有不同的方式影响有机溶胶。稀释剂的溶剂化力低,可单独使用或与溶剂化力较高的分散剂并用。较通用的稀释剂是廉价的脂链烃类溶剂,其沸点范围较宽。代表性的分散剂如酮类及芳烃类溶剂,其极性较强,通常挥发性大,溶剂可在制备时或使用前直接加入塑溶剂中。

有机溶胶与溶液型乙烯树脂涂料相比,单位面积的涂装费低,硬度、附着力、柔韧性等良好,能进行缝合、压花、冲模等加工。

塑溶胶的体积固体分非常高,达97~100%又没有挥发性溶剂,所以最适宜于厚涂层涂装。由于塑溶胶和金属底材的附着力差,故一般需先涂装带羧基的氯乙烯/醋酸乙烯共聚物,或先涂装丙烯酸、酚醛、环氧、聚酯、聚氨酯等底漆,在于260℃烘烤60秒,再在上面涂装塑溶胶。象这样的厚涂层适合于压花加工。含增塑剂量不同,伸长率亦不同。但即使增塑剂含量少,塑溶胶涂膜的伸长率也有180%,所以可采用一切加工成型方法。

3、溶液型乙烯类树脂涂料

溶液型乙烯涂料的特点为是以氯乙烯-醋酸乙烯共聚物为主要成膜物的涂料。涂料的组分中还有增塑剂、稳定剂、溶剂和稀释剂等。它是挥发性涂料,适宜的烘烤条件为230~260℃60秒。

溶液型乙烯类涂料的特点为:①容易涂装(能进行辊涂、浸涂、喷涂、流涂);②对化学药品稳定(耐碱性、耐无机酸性强),耐醇、油脂、石油、脂肪烃,不耐酮、芳烃;③具有良好的附着力、柔韧性及弹性(进行接缝、卷边、深拉、轧制、压型等加工时,漆膜不破坏);④长时间不变化,贮存后硬度、弹性和开始相比变化很少);⑤耐水性好;⑥如颜料选择恰当,就具有优异的耐候性;⑦树脂颜色浅,故能制成透吸的涂料;⑧不长霉。

由于溶液型乙烯涂料的弹性极好,故能进行苛刻的加工成型。通过长时间的试验及实际使用证明溶液型乙烯涂料具有优异的耐候性,天然曝晒时和底材的附着力好,附着力长时间维持不变,难以粉化,轻微粉化时有自清洗耳恭听作用,不腿色、不长霉。这些性质充分满足了预涂卷材涂料的必要条件。

4、丙烯酸涂料

丙烯酸树脂涂料具有良好的抗沾污性、光泽、硬度以及优异的耐候性、耐药品性。

丙烯酸预涂涂料的不足之处是加工成型性差,一般不能经受深加工。丙烯酸树脂一般由以下四种单体制成性能各不相同的共聚物:①硬单体:如苯乙酯、乙烯基甲苯、甲基丙烯酸甲酯等;②软单体:如丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸2-乙基已酯等;③含官能基的单体:如丙烯酰胺、羟甲基化的丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸β羟烷酯,以及丙烯酸、甲基丙烯酸、顺丁烯二酸单烷酯等。在设计丙烯酸树脂的配方时,应根据预涂卷材的用途对漆膜性能的要求而选择共聚单体,合成出预期性质的聚合物。

常用的交联方式基本上可分成:①丙烯酸树脂的自交联——在聚合物中所含的丙烯酰胺的羟甲基或其部分醚化物和羟基、酰胺基反应;②并用氨基树脂——氨基树脂的羟甲基或烷氧甲基和聚合物上的羟基、酰胺基等反应;③并用环氧树脂——环氧树脂的环氧基和聚合物中的羟基、酰胺基反应,或环氧树脂的羟基和聚合物的羟甲基等反应。交联方式①的特点是涂装施工性、光泽和加工性等优异,但往往室外耐久差。方式②在室外耐候性和防腐蚀性方面比较好,但加工性差。使用方式③时,必须考虑耐候性问题。

在预涂卷材用丙烯酸涂料中值得一提的是电子束固化的丙烯酸化涂料。其特点是固化速度极快(在室温下仅需0.1~几秒钟就可完成固化)、高效率、节能以及无公害问题。电子束固化法是通过入射电子使漆膜中的单体或预聚物产生游离基而引发聚合反应,使漆膜固化。电子束固化的丙烯酸涂料适用于预涂厚的钢板。其缺点是漆膜的机械性能较差,难以满足预涂钢板的加工成型及使用要求,往往要加入增塑性树脂以改善漆膜的抗冲击性、附着力及弹性。

5、水性涂料

近年来,对于环境污染的控制和节能的重视以及石油化工产品短缺、熔剂价格上涨,促进了水性漆的发展,用于预涂卷材的水性涂料也相应得到发展。

预涂卷材用水性漆主要包括两类,即乳胶漆及水溶性漆。其中最成功的是聚酯类及丙烯酸类。对于后者,绝大部分是交联型(自交联或外加交联剂)的丙烯酸乳胶漆。这两类树脂都宜用六甲氧基甲基三聚氰胺树脂作为交联剂。丙烯酸乳胶涂料除了污染小、节能、安全诸优点外,因其分子量比溶剂型丙烯酸涂料大得多,所以耐久性也优于溶剂型丙烯酸涂料。

用水作为溶剂,就不可避免带来一些缺点。水的表面张力大,很难润湿钢板表面,而乳漆具有假塑的流变特性。这意味着涂料在低剪切力下不流动,涂料辊涂到钢板带上后容易形成棱纹。剪切力高时,粘度又太低而而粘不上辊,造成断漆。加入适当的助剂能提高在高剪切力下的粘度而不影响漆的流动性,甚至在低剪切力下也能形成平整的漆膜。

另外,水性漆即使成了膜,与溶剂型涂料相比也存在亲水性大这一缺点。用水性漆预涂的钢板,作为外包装使用时,钢板重叠部分如果积存了水,漆膜会因水而稍稍膨胀。重叠的钢板势必会因温度变化而发生胀缩,由于这种胀缩而引起的钢板间的摩擦可能会损伤膨胀发软的漆膜。

在日本、美国烘烤系统中一般都设置燃炉。将烘炉中挥发出的有机溶剂排到燃烧炉中加以燃烧,所产生的热再引入烘炉中。这样既消除了污染,又充分利用了热量。所以要是水性漆在经济上或某些性能上显示不出多大优越性的话,则在一定程度上限制了它的发展。

包装用预涂卷材的发展动向及展望:

1、发展高耐久性的预涂卷材

⑴提高无油聚酯涂料的耐候性(耐变色、褪色、粉化性优异的涂料),使之作为外部涂料专用。

⑵大力发展聚氟烯烃涂料。通过和防锈底材的配合,可以得到更适应于包装加工的预涂卷板。

⑶使用镀锌钢板为底材,它不仅加工性好,而且防腐蚀性能也好。

2、发展硬度、弹性、耐沾污性好的预涂卷材

⑴采用加工性好的优质卷板底材。

⑵以聚酯树脂为基础,通过分子量的调节、交联剂的选择等来样高这方面的性能。

3、降低烘烤温度,缩短烘烤时间

⑴开发新型高效催化剂及高活性固化剂。

⑵提高树脂的分子量,使树脂多官能化及增加树脂的支化程度。

⑶发展电子束固化涂料。对用于预涂卷材的电子束固化涂料已进行了大量的研究工作,前在已开始工业化。但和普通的烘烤型相比,历史不长,无论是品种还是产量都较少,有待进一步开发。

4、在包装领将有较大的应用

⑴可替代木材和纸板制作普通包装箱,结实可靠美大方,防水防火防腐蚀,有木箱和纸箱难以比拟的优点。

⑵替代普通薄钢板制作金属容器,如钢桶、钢罐和小型桶等,具有加工简单,节约能源、减少污染的优点。

⑶替代马口铁制造商品包装盒,美观高雅,成本低廉。

⑷可替代玻璃瓶等制造用于食品、饮料、罐头等的包装,提高了包装的安全性。

⑸大量用于制造大型包装产品,如集装箱、集箱桶等,降低成本、节约能源、减少污染,简化了加工过程。

来源:《金属包装》 作者/杨文亮

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