化工包装钢桶的粉末涂装

文/鲍金龙

摘要：该文叙述了静电粉末喷涂的原理、要求和应用, 并以化工包装钢桶涂装为例, 阐述了粉末涂装在化工防腐方面的应用。

关键词: 静电喷涂；环氧；聚酚；聚乙烯；防腐；涂装

 

1 前言

随着近代科学技术的发展, 世界各国已把涂料列为一种必不可少的工程材料之一。粉末涂料即属于新的高分子合成材料, 粉末涂料是一种完全不含有机溶剂, 以粉末形态出现的新型涂料。它不但涂装效率高、涂层机械强度大,并可一次成膜, 贮存运输也较方便, 在节约资源, 能源以及消除环境污染, 改善防火安全, 提高施工效率等方面, 都比其他涂料优越。

近几年来, 我国粉末涂料静电喷涂应用发展很快, 现粉末涂料涂装工艺已广泛应用于电风扇, 电冰箱, 洗衣机, 热水器等家用电器及玩具,仪器仪表、机电设备、建筑五金等中、高级装饰涂装。

随着化学工业的发展, 化工产品的品种日益增多, 原有为适应石油产品的包装而发展起来的无内防腐涂层钢桶及镀锌钢桶, 在使用性能上远不能满足各类化工商品的包装, 在国外, 有内防腐涂层的钢桶占总产量的约l/3, 我国粉末涂料涂装的内防腐钢桶的应用和发展起步较l晚, 目前国内喷粉钢桶的产量仅占总产量的l%。因此,采用粉末涂料涂装是发展化工包装钢桶的必然趋势。

五金制桶厂原生产200升闭口钢桶, 用以包装松节油等化工产品，由于松节油等化工产品极易渗漏。无内防腐涂层, 钢桶耐腐蚀性能差、满足不了出口要求。为研究解决上述问题，我所与五金制桶厂协作, 试验研究将环氧粉末静电喷涂应用于化工包装钢桶, 设计组装了一条采用远红外石英管加热固化技术的环氧粉末喷涂化工包装钢捅的生产线。经正式投产使用, 取得了显著的经济效果。填补了我省化工包装钢桶内防腐粉末涂装的空白。

2 喷涂工艺简介

粉末涂料完全不同于液态涂料, 它不含溶剂和分散介质等液体成分, 不需要稀释和调整粘度, 本身不能流动, 不能象液态涂料那样粘附在被涂物表面,而是利用高压静电感应原理, 在喷枪口上接高压负电, 被涂工件接地成正极,使喷枪与工件之间形成一较强的静电场, 当粉末用压缩空气送至喷枪时, 粉末的微粒带上负的静电荷, 在静电和压缩空气的双重作用下, 粉末就能均匀地吸附到工件上, 其涂装后呈固体粒子状, 经加热熔融、流平、湿润、反应固化,形成坚固光滑的涂膜。

                

                 

3 涂装工艺流程及设备

工艺流程方框图：
                 

                 

由于是用于内防腐涂层, 平均厚度这一概念是不能保证防腐要求的, 其有效防腐厚度应以桶内最薄点涂层厚度计算, 当最薄点出现渗透腐蚀时, 其他部位涂膜不管有多厚, 整个钢桶都失去抗腐蚀作用。因此对喷涂设备设计主导思想是控制单位时间喷涂相同的面积,单位时间有稳定的供粉量以求得均匀的涂层, 对于前者要求有相应的机械匀速传动的喷枪即可达到, 后一个条件是控制影响粉末均匀因素的关键部位, 如稳定的压力, 供粉性能的稳定及喷枪的安全可靠。静电喷粉枪是粉末喷涂的重要工具, 一支理想的静电喷粉枪应具备如下要求:

(1) 粉末颗粒应得雾化并可得到最大的带电效果。

(2) 出粉均匀, 喷出的粉末图形可调节。

(3) 应有最大的安全要求, 并使用最可靠的输送高压静电电缆。

在这套设备中, 喷枪是特制的, 该枪采用内带电和外带电相结合的形式,扩散机构为二次旋转进风, 枪的各部件为组合形式, 能拆零更换, 首次采用了液体电缆, 能使粉末带电高速雾化, 克服“法拉第笼”效应, 喷粉图形均匀, 适用于复杂形状的表面喷涂。

高压静电发生器参数:

(1) 输入电源电压：200~230V

(2) 输入电源频率：50HZ

(3) 输出电压：0~100KV

(4) 输出电流：100μA

(5) 消耗功率：<100w

静电喷粉枪主要参数:

(1) 耐高压：>140KV

(2) 喷粉量：50~200g/min

(3) 喷涂圆直径：Φ350mm

(4) 环抱效应：>Φ100mm

(5) 最大喷涂工作面积：40m2/h

(6) 短路试验：喷枪接触工件无打火现象

根据试验优选出的喷涂参数和生产线技术数据:

（1）喷涂静电压：70KV

（2）喷涂气压：1.3×9.8×102Pa

（3）喷涂距离：160mm

（4）喷粉量：80~90g/min

（5）圆柱体内喷涂粉末吸附率：75~80%

（6）内喷粉面积：2.3m2/只

（7）涂层厚度：40μm

（8）粉末消耗量：160g/只

（9）固化温度：175℃

（10）固化时间：20min

（11）每班产量1500只/天

 

4 环氧粉末涂装钢捅的特点和适用化工产品

(1) 粉末涂料能适应厚涂层化的要求, 一次成膜可达150μm。

(2) 除了防腐要求外、能同时解决抗渗, 抗金属离子迁移污染

(3) 粉末深层的物理机械性能(如冲击强度、附着力、柔韧性等)及在工艺要求上均能达标。

内喷粉涂装的钢桶适用化工产品有:

（1）醇类:所有的醇类如甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、二元醇、三元醇及其异构物。

（2）酸类:脂肪酸如油酸、植物油脂肪酸、苯磺酸等。

（3）苯类:苯、甲苯、二甲苯、三甲苯、烷基苯、硝基苯。

（4）酯类: 乙酸乙醋及苯二甲酸醋类(丙烯酸脂类不适用)

（5）石油产品: 各种馏份的汽油、柴油、润滑油、变压器油、冷冻机油、凡士林白油及石油产品的复合制品。

（6）焦化产品: 液体古马隆, 脱醛溶剂油, 轻质溶剂油。

（7）树脂类: 各种树脂

（8）其他: 各种高级防水浆, 各种乳化剂、松节油、薄荷油、37%甲醛, 丙酮。

 

5 结语

目前使用粉末涂料的品种有环氧,聚乙烯聚酯。环氧内喷粉桶用于化工产品包装, 聚乙烯内喷粉桶用于食品的包装。聚酯内喷粉桶防腐性能逊于环氧，其适应食品的包装性能又为聚乙烯内喷粉桶可以取代, 因此, 聚酯粉末喷涂用于包装桶不多。

粉末涂层的优异性能在使用过程中逐渐被人们所认识, 其生产成本虽略有增加, 但可以为用户接受。因此, 化工包装钢桶粉末涂装是钢桶防腐涂层发展的必然趋势。