中厚板切割制罐業(yè)本著保護環(huán)境的觀點

　　用于食品罐的無錫薄鋼板的發(fā)展近年來，制罐業(yè)本著保護環(huán)境的觀點，通過使用水 溶性漆， 或熱塑樹脂壓膜作為漆的替代 避免使用有機溶劑。 日本 JFE 開發(fā)并規(guī)模 生產(chǎn)了用于食品罐的 “UNIVERS AL BRI TE”。 同時，鋼板壓膜可取消傳統(tǒng)的噴涂材料（有機 溶劑和其它有害物質(zhì)） 所需的噴涂過程， 從而 降低生 產(chǎn)成本、 保護環(huán)境。 該鋼板具有較好的制罐所需的可 成形性和內(nèi)部物體流出性。 較好的內(nèi)部物體流出性可 通過以下方法實現(xiàn)， 即將獨特的改善表面的添加劑加 到聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET） 薄膜上 以降低薄膜的表面自由能。 另外， 通過采用新的均聚物 PET 薄膜 和特有結(jié)構(gòu)的結(jié)合， 以及獨特 的壓膜技術(shù)， 可顯著提 高可成形性。 1.開發(fā)理念 食品罐所需的主要特性是內(nèi)部物體流出性、 形性和可設(shè)計性。（1）內(nèi)部物體流出性是評價食品罐中的物體易于 流動的指標(biāo)，但用現(xiàn)有的壓 PET 鋼板無法獲得。 經(jīng)過 對此現(xiàn)象的詳細(xì)研究顯示， 內(nèi)部物體流出性取決于內(nèi) 部物體與壓 PET 鋼板之間的分離性，而且壓 PET 鋼板 的表面自由能是關(guān)鍵因素。 因此， 研究了降低壓 PET 鋼板表面自由能的技術(shù)。 （2）可成形性要求壓膜鋼板在隨后的變形過程中 不破壞或破裂。 盡管可用壓共聚物 PET 鋼板生產(chǎn)食品 罐，但薄膜的成本高是一個問題。 使用壓便宜的均聚 PET薄膜的鋼板是解決此問題的一種方法，但是因 PET薄膜與共聚物 PET 薄膜相比具有較高 的結(jié)晶動力， 在制罐過程中由于 應(yīng)力和彎曲， 拉拔過 程中產(chǎn)生的熱會導(dǎo)致快 速結(jié)晶長大， 因此， 這種材料 不適于隨后的成形， 也不適于制罐。 JFE 研究了抑制 PET 薄膜結(jié)晶的技術(shù)，并研究了新型均聚物 PET 薄膜 的應(yīng)用， 這樣通過降低 PET 分子的活度即可抑制結(jié) 由于本技術(shù)所固有的特點，可控制PET 的分子結(jié) 構(gòu)，因此， 一些不定形分子形成半橋結(jié)構(gòu)， 降低了其活 食品罐的外觀需要富有光澤的顏色（金屬色 需要對制食品罐的鋼板附加著色劑，使其具有金 屬色的外觀。 然而，如果進(jìn)行熱處理，如內(nèi)部物體蒸餾 （125 90mi n），著色劑就會失去顏色。 因此，研究 了抑制著色劑熱感應(yīng)移動技術(shù)。 2.試驗方法 （1）試樣 用于壓膜的基板是低碳鋁 鎮(zhèn)靜連鑄鋼的 淬火程度：T3CA， 厚度 0.2 mm，鍍金屬 ，鍍氫氧化鉻15mg/ PET薄膜（厚度 15μm）壓到無錫鋼 板上調(diào)節(jié)表面自由能。 在無錫鋼板加熱到 20 0-280 后，通過熱結(jié)合進(jìn)行壓膜。薄膜的表面自由能為 31. 38.9mN/ 冶金管理2009 57（2）評價內(nèi)部物體流出性 PET的鋼板制成杯，將試驗物（雞蛋、 混合物）裝入杯中密封， 然后進(jìn)行蒸餾 （121 90mi 試驗發(fā)現(xiàn)，此杯很容易倒凈里面的物體。（3）評價可成形性 通過將壓 PET 的鋼板沖壓成直徑為 10 0mm 形板，然后以1.88 的深沖比制成圓柱體，里面盛上 NaCl溶質(zhì)，當(dāng)直流電壓為 6.2 時，測電流。（4）評價耐沖擊性 半球狀的沖壓裝置對壓PET 的鋼板 進(jìn)行沖擊試驗，其負(fù)荷為 1k g，落下高度為 30 cm，因此， 在壓膜表面形成一凹形。 通過凹坑中浸入的 %NaCl溶質(zhì)和測量直流電壓為 6.2V 時的電流， 評價耐沖擊 （5）測量表面自由能基于試樣板與液體之間的接觸角計算表面 自由 在氣溫20、相對濕度 501 進(jìn)行接觸角測量。3.試驗結(jié)果 （1）內(nèi)部物體流出性 研究結(jié)果表明，表面自由能影響內(nèi)部物體流出性。 隨著表面自由能降低，內(nèi)部物體流出性變好。 通過添加 PET薄膜上的改善表面的添加劑可調(diào)節(jié)試詳 面自由能。本試驗研究了各種改善表面的添加劑的影 是硅樹脂，無極性。添加劑 是脂肪酸酯，在碳酰基部分有極性，在烴鏈部分無極性。 添加劑 是植物蠟。研究表明，添加劑 可有效降低表面自由能，獲得滿意的內(nèi)部物體流出性。 （2）可成形性和耐沖擊性 研究表明， 如果雙軸指數(shù)（BO） 控制在 0.1-0. PET薄膜的鋼板的可成形性和 耐沖擊性與傳統(tǒng)的壓均聚物 PET 鋼板相比更好。 （3）可設(shè)計性 對于著色劑，從安全性和著色強度而言，選擇有機 顏料添加到 PET 薄膜中。 通過調(diào)節(jié)有機顏料的分子結(jié) 構(gòu)抑制 PET 薄膜中活度。 通過形成保護膜層和控制 PET 薄膜的結(jié)晶結(jié)構(gòu)完全抑制顏料分離現(xiàn)象。 4.產(chǎn)品開發(fā) JFE 開發(fā)了 用于食品罐的新 錫鋼板，食品罐內(nèi)表面采用多層結(jié)構(gòu)的PET 薄膜。 過將改善表面的添加劑加到上層，調(diào)節(jié)薄膜的雙軸指數(shù)實現(xiàn)優(yōu)良的內(nèi)部物體流出性、 多層PET 薄膜也可用于罐的外部。 通過將著色劑 加到底層，可實現(xiàn)較好的可設(shè)計性。 JFE 開發(fā)的產(chǎn)品已 在工業(yè)化生產(chǎn)線上生產(chǎn)， 并在實際制罐生產(chǎn)線上進(jìn)行 了連續(xù)試驗。 JF 生產(chǎn)了兩種食品罐，一種是半磅罐，另一種是一磅罐。 試罐無破壞、破裂和起皺，表明新產(chǎn) 品具有滿意的性能。 新產(chǎn)品自 20 01 年開始工業(yè)化 產(chǎn)以來，主要用于北美制罐，且訂單越來越多，預(yù)計將來在全球范圍內(nèi)會穩(wěn)步增加。 5.結(jié)論 JFE 開發(fā)了用于食品罐的新的壓 PET UNIVERSAL BRITE。 新產(chǎn)品除保護 環(huán)境外， 還能保證食品罐的所有性能要求， 如內(nèi)部 物體流出性、可成形性和可設(shè)計性。 研究結(jié)果如下： （1）內(nèi)部物體流出性受與物體接觸的材料的表面自 由能的影響。 通過將合適的改善表面的添加劑（植 物蠟）加到 PET 薄膜上可有效地降低表面自由能， 從而獲得良好的內(nèi)部物體流出性。 （2）通過采用具 有獨特的不定形分子結(jié)構(gòu)的新均聚物 PET 薄膜和 在適當(dāng)范圍內(nèi)控制薄膜的雙軸指數(shù)的壓薄技術(shù)，可 提高可成形性和耐沖擊性。 PET鋼板表面上 的著色劑分離現(xiàn)象可完全得到制止， 并可實現(xiàn)穩(wěn) 定、優(yōu)良的可設(shè)計性。 （譯者單位：冶金自動化研究設(shè)計院） 冶金管理 2009
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