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內噴涂鋼桶性能特點及生產工藝實踐
文/林陳彪
摘要：目的 提出鋼桶以內壁形式進行分類的方法，論述目前常用的內噴涂材料的性能特點，在生產實踐的基礎上對內噴涂鋼桶生產工藝進行提煉總結。方法 在鋼桶按開口形式及材料厚度的基礎上，以是否有內壁材料及內壁材料的種類對鋼桶進行分類。然后以比較的方式列出內噴涂材料的性能特點，按工藝流程提練總結內噴涂鋼桶生產工藝，并提出工藝要點。結果 以有內壁材料、無內壁材料的內套軟包裝或直接接觸定義為鋼桶第3種分類方法，國內最常用的內壁材料主要有環氧樹脂涂料、聚氟乙稀涂料、酚醛樹脂涂料。結論 表面磷化-烘干-噴涂-烘烤塑化-涂層表面質量檢測。
關鍵詞：內噴涂鋼桶；分類；性能特點；生產工藝
鋼桶表面涂裝是鋼桶生產的后道工序，鋼桶表面涂裝主要是防止大氣、雨水及某些化學品的腐蝕而使鋼桶強度、密封性、使用壽命等下降。外涂裝可起到裝蝕效果，內噴涂會直接影響盛裝物品的質量和穩定性。
1、鋼桶分類
GB325《包裝容器鋼桶》中分別按開口型式和材料厚度對鋼桶進行分類，即按開口型式將鋼桶分為閉口鋼桶和全開口鋼桶，按材料厚度將鋼桶分為重型桶、中型桶、次中型桶和輕型桶。標準未對內噴涂鋼桶進行定義和分類，為了盛放各種化學品或對鋼桶原材料有腐蝕作用的物品，開發了具有內涂層的鋼桶，即對鋼桶內壁與盛放物品接觸的表面進行涂抹或涂裝，使鋼桶內壁與盛放物品有一層厚薄均勻的隔離膜。隨著生產自動化水平和生產需求的提高，對鋼桶內壁進行涂抹或涂裝過程基本上是采用噴涂桶的方式完成，因此包裝行業和生產企業通常將此類鋼桶稱為內噴漆鋼桶或內噴漆桶。鋼桶常按開口形式分類、材料厚度、內壁形式等3種方式分類，按開口形式分類可分為閉口鋼桶（包括小開口鋼桶和中開口鋼桶）和全開口鋼桶（包括直開口鋼桶和開口縮頸鋼桶）、按材料厚度分別為重型桶、中型桶、次中型桶、輕型桶，其厚度分別為0.6～1.5，0.6～1.2，0.6～1.2，0.3～1.0，按內壁形式分類可分為內噴涂（噴涂材料為環氧樹脂、聚氟乙烯、酚醛樹脂）鍍鋅或鍍鉻、內套軟包裝和直接接觸。
至于目前市場上流通的部分鋼塑復合桶，因其是由鋼桶（外）與塑料吹塑膽（內）一起裝配而成，其中塑料吹塑內膽由膽體、大小防塵蓋、大小內塞等零件組成，是生產工藝側重所在，應歸在塑料包裝類。
2、內噴涂材料
金屬桶包括鋼桶、黃磷包裝鋼桶、固堿鋼桶、電石包裝鋼桶、鋼提桶、方桶等9類，其主要優點是機械強度高，耐壓，耐沖擊性能好，是液態危化品的主要包裝容器。
鋼桶內噴涂材料具備的基本性能就是對鋼桶母材的附著性能、抗綜合介質腐蝕性能好，烘干后應無毒無味，且工藝性能好，即噴涂性能好并能滿足鋼桶的制造工藝。目前，國內最常用的鋼桶內噴涂材料主要有環氧樹脂涂料、聚氟乙烯涂料、酚醛樹脂涂料等3種。環氧樹脂涂料，使用的最早、最普遍，噴涂時需固化劑，有很強的附著力，且化學性質很穩定、具有耐化學藥品、耐酸堿性能好，韌性較好等優點，可用于食品類鋼桶的內壁涂裝。聚氟乙烯涂料具有耐熱、耐低溫、耐氣候、耐老化、耐污染、耐化學藥品、低摩擦系數等優點；受大多數沸騰的酸和堿的浸蝕，在110℃以下不溶解，且彎折壽命強，膜柔韌、耐折、耐磨、耐冷熱、耐沖擊。酚醛樹脂涂料，防霉、防腐、耐濕、耐油、耐溶劑、耐鹽霧、耐化學藥品性能優異，能耐任何濃度的鹽酸以及多種有機酸等，耐熱性能優于環氧樹脂，且價格最便宜，但耐濃硫酸和硝酸等強氧化性酸差。
我國鋼桶專用內噴涂料的生產技術和質量都難以與國外先進的鋼桶內涂料相比，主要表現在耐腐蝕性和衛生性及噴涂工藝方面的差異，這使得用于盛裝特殊化工原料、醫藥及食品的內涂鋼桶質量得不到有力保證，限制了我國產品正常的包裝、貯存和出口貿易。過去國內制桶行業的內涂料多從日本進口，由于價格昂貴，逐步被國產涂料所代替。GB 9686-1988食品容器內壁聚酰胺環氧樹脂涂料衛生標準對出口食品和農產品包裝桶內壁涂料的衛生要求做了明確規定，允許在包裝桶內壁上使用的食品級涂料有聚酰胺涂料、過氯乙烯涂料和有機氟涂料。上海徐工涂料技術有限公司研制生產的X-622型鋼桶專用環氧涂料已通過美國食品藥品監督管理局食品藥品用涂料認證，可作為鋼桶內噴涂專用涂料，這為我國內涂鋼桶進入國際市場打下了堅實的基礎。因此，雖然目前常用的內噴涂材料均具備包裝使用的基本性能，但其性能方面仍有提升的空間。
20世紀70年代出現的達克羅技術通過日本的改良后，迅速發展了100余家涂覆廠。中國在1994年正式從日本引進達克羅技術，最初僅分布于天津、南京和上海，用于國防工業和國產化的汽車零部件，在鋼桶行業則有待于進一步開發。
在鋼桶包裝材料涂層防腐新技術方面，納米涂層技術成為鋼桶防腐領域的新發展，環保涂層材料成為鋼桶綠色包裝的新要求，涂層鋼板成為鋼桶包裝業的理想材料。
3、內噴涂桶生產工藝
鋼桶涂料通常采取高壓無氣噴涂和空氣噴漆法噴涂。空氣噴涂適應性強、效率高，主要缺點是涂料損失較大，環境污染較大。定型鋼桶產品最好采用工，機械裝置噴涂，用高壓無氣噴涂最為理想。涂料施工工藝有一定的特殊性，主要從3個環節上加以控制，即表面處理、噴涂、烘烤等。
3.1表面去油
使用鋼板專用表面除油劑，除油時，將桶身、桶底、桶蓋浸入去脫脂槽中，浸泡5min后，用專用清洗設備或刷洗工件所要噴涂的表面以促進油污的化學反應，脫脂槽液的溫度越高，脫脂速度越快，脫脂越徹底。溫度會使油脂的物理性質發生變化，隨著脫脂槽液溫度的上升，黏度相應下將，便于形成液滴而除去。脫脂槽液溫度每升高10℃，化學反應速度就可以提高一倍。將去油后的工件，浸入清水槽中，用刷具將殘液或殘渣洗凈。清洗后的工作不得有油脂，肉眼觀察不結水珠，手摸不油膩。
清洗干凈的工作應立即按工藝要求浸入磷化槽中進行表面磷化，若不能馬上進行表面磷化，應立即將工件表面烘干，或用干凈的布擦干，以防止生銹，期間停留時間不超過2h，同時不得遇水。另外，要注意及時在去油槽中添加除油劑或去油槽中的溶液以保證除油效果。
3.2表面磷化及磷化過程
根據掌握的配方和工廠實驗條件調整相關參數，磷酸、氧化鋅、氫氧化鈉、亞硝酸鈉的質量濃度分別為90.17，10.2g/L,PH值為2～3，溫度為30～33℃，時間為10～22min。磷化處理工藝過程：先把氧化鋅分批加到熱磷酸中反應，完全溶解后冷卻，加入氫氧化鈉溶液，用前臨時加入亞硝酸鈉；磷化，將清洗干凈的工件浸入磷化槽中，浸泡20min；清洗，將磷化處理后的工件，浸入第2個清水槽中清洗，用專用清洗設備或刷具清洗，清洗槽中的水應是流動的，以防殘液或殘渣留在工件表面；擦干，用干凈的布將磷化表面擦干待烘；檢驗，磷化表層應均勻、覆蓋充分。
磷化處理過程中，要注意隨時按比例添加磷化原料以保證磷化液的配比成分和磷化效果，同時要注意浸泡順序以保證工作的連續性。
3.3烘干
爐溫應控制在150℃以上，工件在烘干爐中的時間為5～10min左右，操作人員應根據不同的工件掌握好相應的烘干時間。然后采用自然冷卻方式，至工件完全干透。
在倡導建立資源節約型社會的背景下，在國內首先推出桶身“三合一”成型機的西安機械研究所，對鋼桶烘干固化設備的研究與開發亦有建樹。該所設計制造的環保型鋼桶橋式烘干爐即新型雙橋式烘爐及固化爐，以燃煤為燃料，使用方便，其節能方面的效果明顯
3.4噴涂
噴涂環境要求防止灰塵、質量稍大的泥土和金屬粉屑落在“濕”的涂層上，因為其容易觸底，影響防護性能。目前采用機械空氣噴涂，但應盡快掌握高壓無氣噴涂技術，以提高噴涂質量。噴涂施工條件：工作壓力為0.5～0.25MPa,距離為15～25cm,涂層厚度應控制在10～20µm。涂料如果太稠，可添加少量二甲酯充分攪拌后使用。
在涂裝工藝中，應根據鋼結構狀況，配套涂料的施工性能和規定膜厚，設計該工程中無氣噴涂時的技術參數，主要有噴涂壓力、噴距、移動速度、行槍手勢、噴幅的重疊搭接等，并在施工中逐步完善、鞏固。
3.5烘烤塑化
3.5.1烘烤溫度和周期
烘烤時，爐溫控制在240～260℃，持升至上述指定爐溫后送入工件。工件在烘干爐中的時間為10～20min，操作人員應根據不同的工件，掌握好相應的烘干時間，而后自然冷卻至室溫，并按規定指標檢驗涂層，對于不合格的產品視情況或全部重涂或局部補涂，局部補涂時可不進烘道，采用火背面燒烤即可。
3.5.2烘烤過程中的安全工作
鋼桶涂裝生產須注意防火防爆，特別是盛夏季節。國內絕大部分涂料是有機合成樹脂涂料，并添加了稀釋劑。稀釋劑均屬于易燃易爆物質，燃點或閃點都很低。粉末涂料雖然燃點高，但無法抵擋靜電打火產生的高溫，應該作為鋼桶涂裝生產中重要的安全問題來抓。
安全防范措施有：防止明火，涂膜在隧道爐中烘烤過程蒸發出二甲酯蒸汽達到一定濃度與明火接觸會引起燃燒，因此在施工必須防止電源接頭接觸不良引起電火花；控制烘爐內二甲酯蒸汽濃度、保持足夠的排風量，不可封閉通風煙囪；控制單位時間內進烘爐的工件數量，不能放得過多、過密，以防溶劑氣體局部濃度太高面不安全。
3.6涂層表面質量檢測要求
合格涂層的標準：表面平整，沒有裂紋、污物和破綻，色澤均勻，沒有焦脆，指甲刻劃不留痕跡，邊角處用指甲猛刮不致鼓起和脫皮，涂層厚度為10～20µm。
允許存在的缺陷：涂層麻點、水波、流掛在涂層表面增厚小于10µm；涂層焦化、手印、色差及其他小缺陷只允許出現在封口處；米粒大的起皮、鼓泡、小圓坑等小缺陷在桶底上不多于3處，在桶身、桶蓋上不多于5處。允許存在的缺陷因包裝要求不同而有所區別，要求越高要求缺陷越少，甚至要求零缺陷。
3.7涂層性能的檢測
鋼桶涂料最重要的性能是涂層對鋼桶的附著力，涂層的抗沖擊能力、柔韌性以及耐腐蝕性能，通常涂層表面質量檢測需百分百進行，而上述性能檢測以樣品檢測及生產過程抽檢為主。正因為內噴涂層起著隔離化學品或食品直接接觸的作用，因此在檢驗或驗收過程中對內涂層切下不可掉以輕心，以免產生安全事故。
3.8鋼桶噴涂車間安全質量的標準化
建立鋼桶涂裝車間的安全質量標準化，應從3個方面入手：建立基礎管理制度；完善設備設施的安全性；建立完整的作業環境與職業健康考評機制。
3.9封口及外部油漆要求
封口及外部油漆要求：有內涂層的桶身在轉運過程中要求輕裝輕放，避免變形或凹癟，以防涂層龜裂或者脫落；封口時要求桶內無異物，密封膠不飛濺；外部油漆時，要求封閉口及螺牙不沾漆。
4、結語
在傳統的鋼桶分類方法基礎上，提出了是否有內壁材料、內壁材料的種類對鋼桶進行分類的辦法，這有利于各種包裝物對鋼桶的選用。目前常用的內噴涂材料均具有包裝使用的基本性能，但其性能有提升的空間。經過生產實踐總結出的內噴涂鋼桶較為成熟的工藝流程為：表面去油-表面磷化-烘干-噴涂-烘烤塑化-涂層表面質量檢測，其對內噴涂鋼桶批量生產具備借鑒意義。
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