鋼桶涂料涂裝技術百問(9)
上海徐工涂料技術有限公司 徐國興
——第九講——
八十一、我國加入世貿后,采用鋼桶作為包裝的出口貨物越來越多,但鋼桶內涂料成為出口障礙的現象也日益增多,請問有什么已經通過國際認可的鋼桶內涂料嗎?
有,X-622環氧類鋼桶專用內涂料已經通過美國 FDA食品藥品用涂料檢測。
按中國GB4805-1994《食品罐頭內壁環氧酚醛涂料衛生標準》環氧酚醛涂料烘烤后的涂層其游離酚和游離甲醛含量應小于每升0.1毫克,但X-622涂料經上海市預防醫學研究院檢測竟然未檢到,其它指標如蒸發殘渣、高錳酸鉀消耗量等的安全衛生指標也優于上述國家標準三倍以上。
X-622鋼桶內用涂料采用的環氧樹脂是以環氧氯丙烷與雙酚 A為原料,在氫氧化鈉的存在下聚合而成的雙酚 A二縮水甘油醚(DGEBPA)型樹脂。
由于環氧氯丙烷與雙酚 A都是二官能度的化合物,所以此類的環氧樹脂是線形結構的。此種環氧樹脂中含有羥基、醚基和很活潑的環氧基。其中羥基和醚基具有很強的極性,使得環氧樹脂與相鄰的界面產生較強的作用力。因此,X-622鋼桶內用涂料對鋼桶表面具有很強的附著力,而活潑的環氧基則更是賦予涂層和鋼桶表面高強度的黏結力。
X-622鋼桶內用涂料所采用的雙酚 A二縮水甘油醚(DGEBPA)型環氧樹脂的分子鏈是碳-碳鍵和醚鍵結構的,化學性質很穩定。所以,它的耐化學藥品、耐酸堿性能很好。另外,由于這種環氧樹脂的環氧基在分子的兩端,分子鏈的內旋阻力較小,再加上X-622鋼桶內用涂料所采用的環氧樹脂經過低粘柔化處理,所以它的柔韌性較好。這對于鋼桶行業的內涂料涂裝工藝(桶身和桶底、頂分別涂裝、烘烤固化,然后再卷合)是非常適合的。
X-622鋼桶內用涂料利用環氧樹脂結構中的活潑環氧基可與多種有機化合物進行交聯固化,形成牢固的三維網狀結構膜的性質,與經丁醇醚化的酚醛樹脂在高溫下交聯, 使得X-622鋼桶內用涂料的機械性能、耐化學性能得到進一步的加強。這種高溫下的交聯固化反應只放出三份的水,過程中無其它副產物釋放,收縮性小,交聯固化后具有很好的牢固的致密的網狀結構膜,由此進一步增強了涂層的附著力、機械性能、耐腐性能和耐化學性能。
X-622鋼桶內用涂料的特點:
1、X-622鋼桶內用涂料所采用的雙酚 A二縮水甘油醚(DGEBPA)型環氧樹脂經過“X-6技術”低粘柔化處理,所以在相同樹脂含量的條件下,它的粘度較低,便于一次就能形成較厚的涂膜,有利于鋼桶進行一涂一烤的涂裝工藝。 2, X-622鋼桶內用涂料中不添加柔軟劑。柔軟劑是通過加大環氧樹脂的分子間隙來實現其柔軟的,但在實現柔軟的同時,由于環氧樹脂的分子間隙的加大,涂膜的防腐性能就受到了影響。而X-622鋼桶內用涂料所采用的環氧樹脂經過低粘柔化處理,所以即使不添加柔軟劑,涂于鋼桶后也可隨意卷曲。
3、X-622鋼桶內用涂料中不添加增粘劑、流平劑、消泡劑等助劑。由于這些助劑在改善環氧類涂料的涂裝性能的同時,對環氧樹脂與經丁醇醚化的酚醛樹脂交聯形成一定的影響,容易造成三維網狀結構膜的缺陷,所以最終使得涂料的防腐性能受到影響。
4、X-622鋼桶內用涂料完全采用經過粒子表面處理的進口金紅石鈦白粉作為顏料和填充料,杜絕使用滑石粉、碳酸鈣、硫酸鋇、鋅鋇白等廉價顏料和填充料。所以涂膜表面光亮、滑爽,涂膜防腐性能優良。
5、因為X-622鋼桶內用涂料所采用的雙酚 A二縮水甘油醚(DGEBPA)型環氧樹脂中含有極性的羥基和醚鍵,能與金屬表面游離鍵形成化學鍵,所以對鋼桶來說是附著最好的涂料。
6、X-622鋼桶內用涂料交聯固化后,分子鏈中碳-碳和醚鍵的結構穩定性得到了大大的增強,并使涂膜結構更加致密,所以增強了涂膜耐化學腐蝕性能(尤其是耐酸堿性能),使得涂層進一步加強了抗綜合介質腐蝕的能力;
7、X-622鋼桶內用涂料固化成膜后,涂膜形成了三維的立體結構,所以涂膜機械強度高、穩定性和絕緣性能也好。
8、X-622鋼桶內用涂料固化成膜后由于其涂膜本身的致密和穩定,造成與其它樹脂漆膜之間的附著力不是很好,所以在此涂膜上不宜再涂其它涂料,鋼桶內涂若需涂兩層的話,第一涂的烘烤應溫度低些時間短些。
9、雙酚A縮水甘油醚類環氧樹脂的通病是耐候性差,受紫外光照射易粉化,所以 X-622鋼桶內用涂料不能用作鋼桶外涂料。
10、用丁醇醚化的酚醛樹脂完全固化后的環氧樹脂是基本無毒的,完全交聯固化的涂膜經大鼠一次口服試驗LD50 在15000mg/kg以上,經Ames試驗呈陰性,證明無致奇、致細胞突變、致癌性,因此此類涂料可用于食品類鋼桶的內壁涂裝。并且由于X-622環氧涂料所采用原料的高要求與工藝的嚴格性,使得涂料更為安全無毒,所以能經得起美國 FDA嚴格的食品藥品用涂料的衛生檢測。
但是這里說的是完全固化,如果涂層未完全固化的話,那么當然是有毒的,而且涂層的所有性能也得不到體現。反過來,若固化溫度過高,則除了涂層焦化而造成原有性能破壞外。還會產生丙烯和氯甲烷等其它有毒氣體。所以此類涂料最好以接近其標準的182℃40分鐘的烘烤條件為好。對于不能形成40分鐘時間的烘道,也可參考在225℃10~15分鐘左右的條件下固化。
八十二,國內環氧類涂料粘度有高有底,請問是否粘度高些好?
環氧類涂料粘度的高低由三個因素決定,一是涂料中樹脂含量的多少,涂料中樹脂用量多了其固體含量也就高了,直接導致其粘度增大,這種原因造成的粘度升高當然對用戶有利;二是其中環氧樹脂的分子量高低,鋼桶專用環氧涂料所使用的環氧樹脂其分子量應在3750左右,在一定范圍內高低分子量的價格是一樣的,分子量越高制成的涂料粘度也就越高,但分子量越高環氧樹脂的環氧基含量就越低,與酚醛樹脂的反應就會不成比例,固化后形成的網狀結構就會有缺陷,其涂層附著力和防腐性能就會下降;三是是否在涂料中使用增稠劑,為了迎合用戶認為的涂料粘度高些好的觀點,在涂料中使用增稠劑,但增稠劑的使用對其固化反應的負面影響很大,大大降低了環氧涂料的防腐性能。所以鋼桶專用環氧涂料最好是高固體含量而稍低粘度的,這樣才能使一次噴涂的涂層厚度達到應有的要求。
國內大多環氧類涂料是通用型的,對防腐性能的要求不如鋼桶涂料嚴格。真正的鋼桶專用環氧類涂料對所用環氧樹脂、酚醛樹脂、鈦白粉等原料的質量和配比以及工藝要求是比較嚴格的,如果完全按照鋼桶專用環氧類涂料要求生產的涂料其固體含量應在 35%以上,其粘度應在32~40秒(涂-4杯)之間。
八十三,有的桶廠只有外涂烤漆烘道,溫度只能達到180℃左右,這種條件能做環氧內涂料鋼桶嗎?如果沒有烘烤條件呢?
加入3~5%的PT環氧促進劑,就能使鋼桶專用的環氧涂料降低固化溫度和減少固化時間,使其固化條件降為180℃15分鐘左右。如沒有烘烤條件可以使用雙組分的X-623環氧涂料,這種環氧涂料在常溫下只需10分鐘左右就能表干了,但徹底固化時間稍長些,而且需要接觸氧,所以涂好桶身及底蓋后最好隔幾天再上成型機成型。其實這種涂料對于上述低溫烘道來說更為合適,因為只要180℃10分鐘就完全固化了。
八十四、鋼桶涂料有完全無毒和環保的嗎?聽說完全無毒環保的涂料甚至吃進嘴里也行,是嗎?
是的,完全無毒和環保的鋼桶涂料,國內的牌號為X-60涂料(即試制時命名的原綠色一號涂料,正式產品型號為X-60),就是吃進嘴里也無妨。
X-60涂料鋼桶內涂料是在一種完全無毒的熱塑性樹脂的基礎上,經上百次反復試驗才成功的,在試制過程中充分考慮到了鋼桶制造過程的卷曲和對鋼材的強附著性能。
X-60鋼桶內涂料不受細菌和昆蟲的侵蝕,完全能耐脂肪烴、堿、稀酸以及汽油、水份等的侵蝕。經目前已經在蜂蜜中浸泡一年的觀察,涂層以及蜂蜜的色、香、味均無變化。但是,X-60涂料涂料在芳烴、酮、吡啶中會溶脹;在熱堿和熱酸中也會分解。
X-60涂料涂料所采用的樹脂,在用老鼠和兔子所做的毒性研究中,進行了劑量口服LD50 10.0g / Kg和劑量皮下注射LD50 7.94g / Kg,從而證明此樹脂實際上是無毒的。而且此樹脂的干燥涂層可達到美國食品和藥物局(FDA)的要求。X-60涂料涂料所采用的其他原材料也完全遵照無毒可食的原則,如采用食品級鈦白粉、食用酒精等。所以X-60涂料涂料即使直接吃進口里也是安全的。
如上所述, X-60涂料涂料所采用的溶劑是食用酒精,所以在施工過程中不但對環境無污染,對操作工人的身體健康也無影響。試想一下,在進行食品(如蜂蜜)用鋼桶的環氧涂料內涂時,雖然完全烘干后的環氧涂料是無毒的,但采用的溶劑卻是有毒的,這對現場施工的工人身體健康以及環境污染都是不可小視的。
X-60涂料分為無色透明和白色兩種,對鋼材均具有良好的流平性和附著性。采用刷涂、噴涂方法施工均可,在常溫下半小時即表干,二小時指干。沒有烘烤條件的制桶廠在涂好涂料后的第二天封底蓋就行,有烘烤條件的制桶廠也只需在150℃條件下烘烤10分鐘左右即可固化。
八十五、酚醛類鋼桶涂料具有突出的防腐和耐有機酸性能,但涂層較脆,有比較柔韌些的這種鋼桶涂料嗎?
酚醛涂料的涂層的確較脆,但X-362型酚醛涂料相比較柔韌。
X-362型鋼桶內涂料是鋼桶專用的熱固型酚醛樹脂涂料。與一般的酚醛樹脂涂料相比,它對鋼桶板材的附著、涂層耐彎曲、涂料的貯存期等得到了很大的改善。
酚醛樹脂是合成樹脂中發現最早、并最先實現工業化生產的品種,也是最優秀的防腐材料之一。熱固型酚醛樹脂是由酚與醛在堿性催化劑的作用下縮聚而成的高分子合成樹脂,在高溫下其苯環上具有活性的羥甲基能與樹脂中的過量甲醛交聯形成致密的具有網狀結構的穩定涂層。所以其防霉、防腐、耐濕、耐油、耐溶劑、耐鹽霧、耐化學藥品性能優異,并能耐任何濃度的鹽酸以及多種有機酸和農藥、氨水、表面活性劑等物品。而且經高溫交聯后,酚醛樹脂中的亞甲基鍵具有相當穩定性能,所以它的耐熱性能優于環氧樹脂和不飽和聚酯樹脂,甚至可在120℃下長期使用。
但由于其分子結構中存在的苯環,能發生硝化和磺化反應,所以它不耐濃硫酸和硝酸等強氧化性酸。另外,還由于結構中存在酚基,這種苯環上的羥基具有弱酸性,它的氫能被鈉取代生成水溶性的酚鈉產物,所以耐堿性也較差, 也不耐熔融酚類產品。
一般的熱固型酚醛樹脂涂料由于固化交聯的主體是苯環結構,所以涂膜很脆,稍微彎曲涂層就馬上斷裂,而且保質期在20℃左右只有三個月。但X-362涂料由于是為鋼桶專門設計、是在熱固型酚醛樹脂的基礎上加以改進而成的鋼桶專用內涂料,它的苯環結構只是固化交聯主體的一部分,所以能適應鋼桶卷合底蓋時的彎曲和對鋼桶板材的附著以及流平。它在馬口鐵上的涂層可彎曲到900以上,它的貯存期可長達一年。
X-362涂料有紅棕透明色和蛋黃色兩種,其涂層性能優異(可以說除了耐堿和耐氧化性酸性能較差外,其它防腐性能優于 PVF涂料和環氧涂料),而且噴涂單耗也較低,每公斤X-362型鋼桶內涂料可噴涂200升鋼桶 8個以上,在成本上具有較大的優勢,所以早已被廣泛地應用于鋼桶內涂層。
X-362型鋼桶內涂料的噴涂粘度應低些,最好在15秒左右(涂-4杯,25℃),涂層也應薄些,不然在烘烤時,容易造成涂層起泡。
八十六、普通開口鋼桶的內表面由于沒有涂層容易生銹,就是涂了清漆時間一長也會生銹,有什么合適的防銹透明涂料嗎?
X-891型鋼桶專用內涂料就完全能擔當起普通開口鋼桶內表面防銹的作用,并且涂層美觀、光亮、快干。
X-891型鋼桶專用內涂料有透明和白色兩種(也可加工成其它顏色,如現有的 PVF涂料顏色等),由于其透明涂料具有優良的性價比和高透明、高光澤以及白色涂料的白瓷磚樣的視覺和觸覺,所以已被廣泛地應用于鋼桶的內外涂裝,尤其是國內大口鋼桶的內涂已經得到了大量地應用。當冷軋板制成的大口鋼桶內涂X-891透明涂料后,猶如涂上了一薄層晶瑩剔透的水晶,鋼桶內壁如同不銹鋼鏡面板一樣,即使在潮濕、腐蝕環境下放置數年也光亮如初;當普通鋼桶內涂X-891白涂料后,內壁潔白如雪、平滑如瓷、光亮如鏡,猶如內襯了一層整塊的白瓷磚;而且這種涂層還具有較好的防腐性能,常溫下十分鐘就干。
八十七、據說有的桶廠用帶色的891免烘烤專利涂料代替環氧涂料和 PVF涂料作為開口鋼桶內涂是嗎?
是的,X-891鋼桶專用內涂料是在綜合環氧涂料、PVF涂料、純酚醛涂料、聚氨酯涂料、聚酯涂料、醇酸涂料的防腐優勢基礎上,根據鋼桶制造及使用特點,經過數十次改進于八九年一月研制而成的新型鋼桶專用內涂料。專利號是ZL 01 2 45930 .5,這是國內鋼桶專用涂料方面絕無僅有的專利。
X-891鋼桶專用內涂料是雙組分的常溫固化型涂料,它的成膜是通過涂料中兩個組分的加成交聯反應實現的,反應可在常溫下進行,也可在低溫烘烤下進行。這種反應是直接的加成反應,反應過程沒有副產物釋放,收縮性很小,使得涂料具有優異的致密性。這種致密的網狀結構涂膜具有優良的耐腐性能,所以對一般的化學物品都具有很好的穩定性。
有的桶廠使用米黃色的891涂料替代環氧涂料用于開口鋼桶內涂獲得成功,有的桶廠將X-891涂料成功地應用于國家印鈔專用油墨包裝鋼桶的內涂;有的桶廠還將X-891涂料應用于解放軍總裝備部的防化藥劑桶的內涂。更有的桶廠使用仿 PVF綠色的891涂料代替 PVF涂料用于出口產品包裝的開口鋼桶內涂,使得每個200升開口鋼桶的成本下降了十多元。
而且,由于X-891涂料是常溫固化型的,不烘烤也能固化,因此對于一些沒有烘烤設備的制桶廠要上內涂鋼桶尤為適合。對于已有烘烤設備的單位,也可節約能源,降低成本。
八十八、鋼桶用戶在灌裝腐蝕性液體時鋼桶表面的烤漆經常由于被濺到而起皺起殼和剝落,怎么辦?
鋼桶用戶在灌裝具有腐蝕性質的化工產品時,免不了會濺落在鋼桶表面,從而經常發生鋼桶外表面的油漆被腐蝕而發生起皺起殼和剝落的現象。但在鋼桶的外涂油漆上再罩上一層X-891透明涂料后,不但用戶灌裝腐蝕性液體時濺落其上絲毫不會損壞涂層,而且鋼桶外漆光亮美觀無比。目前,不僅國內鋼桶用戶紛紛要求加涂此涂料,德國漢高公司表面活性劑包裝鋼桶的烤漆外表也早已涂上X-891型透明涂料。
八十九、時間稍長,尤其是空氣濕度較大情況下,電鍍鋅鋼桶的外表容易“發毛”氧化或出現銹斑,用清漆涂后雖然好些,但時間稍長鍍鋅表面還是會發生以上現象,有什么好方法嗎?
由于電鍍鋅鋼桶的鋅層是鋅離子在電流作用下吸附上去的,鋅層結構不如熱鍍鋅的原鋅(白鐵)鋼桶那樣緊密,也沒有原鋅鋼桶那樣表面具有較為致密的氧化膜和油膜,所以外觀以及防氧化、防腐性能較差,時間一長,外表就容易發毛、粉化和銹蝕。但在電鍍鋅鋼桶的外表涂上很薄的一層透明891涂料后,不但電鍍鋅鋼桶的整體防氧化、防腐性能得到大大增強,而且它的外觀也顯得晶亮華麗,涂后干得又很快。由于只需涂很薄一層,所以單耗很低,有幾個桶廠用一公斤891涂料居然可以涂到二十多個200升電鍍鋅鋼桶。
順便說一下,891透明涂料加入鋅粉漿或鋁粉漿攪勻后還可用于熱鍍鋅鋼桶的焊縫補鋅涂層。
九十、有的桶廠經常需要進行舊桶翻新,但外表的舊漆很難清除干凈,這樣,若在未清除干凈的油漆表面再涂上新涂層的話,對外觀影響很大。怎么辦?
使用X-T01脫漆劑進行脫漆又快又干凈。X-T01脫漆劑是根據快速、環保、方便、不腐蝕金屬的四原則研制成的新型脫漆劑,它為乳白色的乳狀液。使用時將此脫漆劑灌入槽內,將需脫漆的鋼桶浮在脫漆劑液面上很快地滾一圈馬上撈出(也可用漆刷均勻地涂刷在鋼桶表面的油漆層上),一般烤漆二秒鐘左右就會起皺殼起(金屬上最牢固的環氧漆遇上此脫漆劑也會在數分鐘之內起皺發泡),然后用抹布輕輕一擦,油漆層就不復存在,露出的金屬表面嶄新光亮,就象未涂漆的新鋼桶一樣。而且露出的金屬表面不經處理放置數天也不會生銹。
使用X-T01脫漆劑沒有一般脫漆劑所需處理的環保排放問題(刷上或滾在鋼桶上的脫漆劑數秒鐘內基本完全揮發掉),對金屬也沒有腐蝕作用。所以使用X-T01脫漆劑既快速又符合環保要求,既方便又不對鋼桶造成損害。但是X-T01脫漆劑為酸性液體,使用時施工人員要注意防護,并須戴橡膠或塑料手套,在使用前需稍稍搖勻一下。