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影响马口铁食品罐防腐蚀能力的因素

时间:2022-09-12  点击:1170

马口铁食品罐的防腐体系是以马口铁材料为基材,并在其上涂布一层防腐蚀涂层,再通过制罐补涂或喷涂工艺进一步完善而成的。因此,马口铁食品罐的防腐蚀性能主要围绕以下几方面去考虑。

1. 马口铁

马口铁由钢基、锡铁合金、锡层、钝化膜、油膜组成,见图1。其中钢基体由优质低碳沸腾钢组成,锡铁合金是镀锡时产生的合金层,锡层为纯锡体,钝化膜则为钝化处理后形成的铬化合物,油膜作为防锈层。有关马口铁的主要结构和特性见表1


在马口铁的组成中,锡层和钝化膜对防腐蚀起了关键性作用。

一般来说,经过镀锡的马口铁防腐性能可大大提高,镀锡量越高,防腐能力也越强。但同时还要观察镀锡层是否致密均匀(由镀锡后的软熔工艺水平决定)、有无氧化皮缺陷(氧化皮是由于镀锡时环境中有杂质造成的,是马口铁防腐蚀的薄弱点)。值得注意的是,镀锡层过厚除增加成本外,还会导致马口铁的涂布加工适性降低,印铁厂家应统筹考虑。

为进一步增强镀锡马口铁的抗硫性和抗蚀性,镀锡后,马口铁尚需在重铬酸钠溶液中进行化学处理,使镀锡层的表面生成一层铬氧化物和铬氢氧化物,即钝化膜。从理论上讲,钝化膜越厚,其抗腐蚀性能越强,但同时也会造成后加工过程中防腐涂层的附着力降低,所以,钝化膜的厚度同样需要加以注意。

当然,对马口铁的生产工艺,印铁厂家一般是不能直接控制的,但我们有权去选择生产质量稳定、产品信誉高的马口铁生产企业作为合作对象,以保证所采用的马口铁其品质符合要求。

顺便提一下,对于来料加工的差厚镀锡马口铁,除客户指定的以外,一般都要将锡层厚的一面作为内涂面,这样有利于提高食品罐的防腐蚀能力。

2. 防腐蚀涂层

前文已经述及,马口铁食品罐的防腐体系中有一层防腐涂层,其成膜物质主要是环氧酚醛树脂,下面我们就从环氧酚醛树脂防腐层说起。

在《环氧酚醛型涂复的镀锡薄钢板》国家标准(GB 823087)中,将环氧酚醛树脂的涂膜量分为3级,参见表2


食品罐的防腐蚀能力与防腐涂层的厚度成正比,对于表2中所列的几种厚度的食品罐,我们建议其适用范围及涂布工艺可参考表3。

为了保证涂膜最后的成膜性能,两涂两烘或三涂两烘涂布工艺要求第一次烘干时烘干温度要比正常的施工温度低1530。另外,由于涂膜厚度增加会降低涂膜的附着力,因此,在从事涂膜厚度超过A类标准的涂布操作时,一般还要施以配套的内涂底漆作为头道涂布,以增强涂膜的附着力。

对于盛装高硫内容物(如芦笋、虾蟹、清蒸鳗鱼)的马口铁食品罐,单纯涂布环氧酚醛树脂还不足以阻止马口铁和硫反应生成硫化物,于是,许多厂家采用在内涂料中加入氧化锌的方法来形成抗高硫涂层。内涂料与氧化锌的比例约为101(根据内容物含硫量高低可适当增加或减少氧化锌的用量),要求根据使用量现配现用,否则,放置时间过长会增稠变质。

在内涂料中加入氧化锌的抗硫机理为:通过氧化锌吸收食品中放出的H2S,反应生成白色的硫化锌,从而预防H2SFe生成黑色的硫化铁,起到了抗硫作用。氧化锌粒子呈针状,还有利于提高涂膜的封闭性。

对于盛装午餐肉、牛羊肉等内容物的食品罐,除应注意上述因素外,还需在涂膜中加入一些防粘剂(如合成蜡),以防止内容物和防腐涂层粘连。

以上所谈到的环氧酚醛树脂涂布工艺主要用于马口铁食品罐的涂布,不提倡用于铝质食品罐的涂布,因为环氧酚醛树脂和铝配合其致密性尚不完全可靠。因此,铝质易拉罐内涂工艺目前采用的是乙烯类涂料,其致密性较强。

3. 制罐环节

制罐工艺中的焊缝补涂工艺一直是马口铁食品罐防腐蚀加工的薄弱环节之一,许多腐蚀都是先攻击食品罐的焊缝处,再蔓延开来。补涂工艺由于烘道短、加工速度快,要求补涂剂必须能够快速干燥固化,并具有良好的抗酸抗硫性能。为了保证补涂质量,在采购补涂材料时绝对不能片面地强调节约成本。

当烘道性能不好时,可适当降低制罐速度,以确保补涂料干燥。同时,要注意补涂料和内涂层的润湿性是否良好,随时检验补涂质量。为解决补涂工艺存在的不足,许多制罐厂家还在补涂的基础上采用全喷涂工艺,使得在提高补涂质量的同时也弥补了印铁制罐中产生的机械伤、灼伤等缺陷,大大提高了食品罐的防腐蚀能力。

需要特别提醒大家注意的一点是:内容物为含酒精类物质(如白酒)的马口铁包装罐,特别容易在焊缝补涂处出现腐蚀问题,如果对自己工厂的补涂质量没有十分把握的话,接单时应十分谨慎。

四、 有关防腐蚀加工的一些要点

选定了优质马口铁、涂料以及制定了合适的加工方案后,最后的工作就是如何在日常施工中保证正确实施防腐工艺,以下问题值得注意。

1. 烘烤温度

烘烤温度是制约防腐涂料成膜质量好坏的关键因素之一。烘烤的作用是使树脂中的成膜物质交联聚合成膜,并将绝大部分的溶剂、助剂加热蒸发掉。烘烤温度过低将直接导致树脂交联不足、涂膜树脂高分子间的聚合力降低、涂层致密性和稳定性差,使内容物容易穿透涂膜而对马口铁产生腐蚀作用;涂膜硬度也会由于树脂交联不充分而受到影响,使得在后加工过程中涂膜面极易产生机械伤,给防腐蚀带来隐患。烘烤温度不足甚至会导致部分高沸点溶剂无法完全蒸发而形成残留物,这是食品罐卫生要求绝对不允许的。但是,烘烤温度过高也不行,烘烤温度过高会造成涂膜脆化、过度交联,最终改变和降低树脂原有的化学性能,同样起不到应有的防腐效果。因此,对于所使用的防腐涂料,必须向供应商索要相应的技术及加工条件参数,以正确设定涂料的烘烤温度。

为了得到正确的烘烤温度,我们还应该了解和掌握烘房的一些特性。

一般来说,涂料使用说明书上的烘烤温度指的都是马口铁的表面温度,而马口铁的表面温度往往要比烘房的指示温度低1020,这个温度差和烘房的性能、生产速度、料片的尺寸均有关,施工时必须充分考虑到这一因素。

测试这个温度差最好是每半年用五点式温度测试仪测出烘房的升温曲线,并调整合格,同时记录下显示温度和实际温度的差别。条件有限的企业也可以用温度试纸分不同的烘房区段进行测试。只有这样,才能保证正确地实施烘烤工艺。

2. 防腐涂料中的树脂、溶剂和各种助剂

食品罐内壁防腐涂料中除树脂成分外,尚有其他辅助物质,如:溶剂、稀释剂、增塑剂等。

这里有必要说明一下溶剂和稀释剂的区别。

溶剂是指能溶解固态或半固态树脂以配成有用溶液的液体,主要起溶解树脂的作用,也称真溶剂。稀释剂不能溶解树脂,但可起到调节黏度和稀释涂料使之适应涂装加工的作用,也称假溶剂。

溶剂和稀释剂是针对不同树脂而言的,如二甲苯能溶解聚酰胺树脂而不能溶解硝化棉纤维树脂,因此二甲苯对于聚酰胺树脂来说是溶剂,而对硝化棉纤维树脂来说只能是稀释剂。

在生产中,我们最关心的是溶剂和稀释剂二者蒸发速率的主从关系,这是因为在烘烤过程中,涂料中的各组分均是同时开始蒸发,但是由于各自的蒸发速率不同,导致涂膜在加热过程中呈现出不同的性质,而涂膜的最终结构主要依赖蒸发性小的溶剂所发挥的作用。所以,涂料应该选用合适的良溶剂使其最迟蒸发(但必须在烘烤时间内完全蒸发),使树脂高分子有足够的时间充分交联,保证涂层的防腐功能得到最大体现。如果良溶剂过早蒸发,会引起聚合物大分子链卷曲,涂膜会呈现不连续现象,从而降低耐蚀性。更甚者,溶剂比稀释剂更早蒸发,会使树脂得不到有效溶解而沉淀,最终导致涂膜产生严重缺陷,因此要加以注意。


表4列出了一些常用溶剂(或稀释剂)的蒸发速率等参数,以供生产中参考。

除蒸发速率外,施工中过多的稀释剂也会降低涂膜的质量。稀释剂的大量集中挥发还容易产生“针孔”故障,形成露铁点,对防腐十分不利。

增塑剂可增加涂膜的柔韧度,提高涂膜的附着力,但同时也会降低涂膜耐水、耐碱、耐酸、耐溶剂、耐油的能力,所以添加增塑剂时应统筹考虑。

总之,添加各种助剂时,如果在没有自控装置的情况下以手工添加,一定要勤加少加,严格控制。

3. 其他加工条件

有经验的印铁人员都遇到过这种情况,在低温、湿度大的季节,特别是在南方的阴雨天气下,马口铁表面会有一层薄薄的水雾,涂装时很容易产生“眼孔”,最终使内容物在“眼孔”处形成腐蚀。解决的办法是将马口铁提前几天运至车间以适应其温湿度条件,必要时在涂装前还要低温烘干马口铁的水分。

另外,车间的生产环境力求清洁无尘,如果涂料中含有灰尘或杂质,涂膜会以灰尘为中心产生“眼孔”。涂装时可增加过滤装置。

对涂布胶辊的要求是硬度适中、表面光洁、耐腐蚀,胶辊使用一段时间后,由于溶剂的腐蚀会使其表面出现“花皮”,用这种胶辊施工,涂膜流平差,也很容易产生“眼孔”,可通过研磨胶辊来解决。消除“眼孔”等质量缺陷对防腐蚀有着重要意义。

 

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