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金属板覆膜技术
编辑:1号庄   发布时间:2020-12-25 14:20

  金属板覆膜技术_材料科学_工程科技_专业资料。金属板覆膜技术 金属板覆膜技术是把塑料膜和金属板通过高温热压,将膜贴在金属板上的加 工技术。覆膜技术在 1977 年诞生于日本,最初用于制罐,可代替内涂、外涂技 术,到现在为止已发展到了建材内外装饰装

  金属板覆膜技术 金属板覆膜技术是把塑料膜和金属板通过高温热压,将膜贴在金属板上的加 工技术。覆膜技术在 1977 年诞生于日本,最初用于制罐,可代替内涂、外涂技 术,到现在为止已发展到了建材内外装饰装修、家电、汽车等多种领域。覆膜加 工由于不使用粘着剂、溶剂,所以不含甲醛,且塑料膜可经过美化装饰、抗菌、 防染等处理,确保了人体的安全性和健康、同时又起到了环保的作用。 应用于制罐行业的覆膜板,俗称为覆膜铁(Laminated Steel),是采用 PP 薄膜与马口铁进行覆合而成。 传统的金属罐内侧都必须经过涂装加工,而涂装方 法所含有的物质,对人体和环境都会产生有害影响,尤其是食用罐头, 现在的处 理方法是在罐的内壁采用树脂进行涂装。但是,因这种涂装工艺所使用的涂料里 含有环境激素的有害物质―双酚A类(Bis-phenol A)物质,是一种国际公认的 环境激素,而且可能出现溶出的问题, 一旦溶出超标,会对人体产生不良影响。 且这个问题导致的严重后果已经引起国内外的重视。 金属板覆膜技术的诞生,是金属罐生产的革命性进步。随着它的广泛应用, 传统金属罐生产工艺和技术将得到颠覆,生产率、生产成本、清洁卫生、环境保 护等各个方面也都将前进一大步。 一、覆膜板的特点 覆膜板是比传统印涂马口铁更具优良的耐深冲、耐磨、耐腐蚀和装饰性等特 点的一种兼有高分子树脂薄膜和金属板材双重特点的金属材料。 这一特点决定了 覆膜板可以使用冷轧板作为基材,快速与套印精确的印刷薄膜覆合,因此,覆膜 板大大降低了材料成本。 1、覆膜板具有优良的性能 (1)覆膜板的耐腐蚀、抗锈蚀等特性,是涂料板不能比拟的。因为是塑料 薄膜的复合板, 所以涂料板存在耐腐蚀性和附着力的矛盾,对于覆膜板而言就是 轻易解决了,这对番茄罐、二片罐等食品罐来说,覆膜板是理想的材料。 (2)覆膜板外观光洁、爽滑、装饰性好、手感好。 (3)覆膜板化学稳定性好、耐候性能、耐老化,可以适应恶劣的环境而不 会发生脱落和锈蚀。 (4)覆膜板加工性能优良,具有耐深冲、耐磨,在加工中不易破损。由于 其表面爽滑,有润滑作用,在金属罐的加工中更易成形。 2、覆膜板材料成本更低 (1)由于覆膜板是一种兼有塑料薄膜和金属板材双重特点的金属材料,因 此,一般情况下,不必用马口铁作为基材去生产覆膜板。采用冷轧板覆膜,其成 本优势是显而易见的。 (2) 覆膜板的生产是卷板连续高速的生产流水线, 与传统的印铁工艺相比, 生产速度快 3 倍。 (3)覆膜板的生产工艺,由于印刷塑料膜和覆膜均可一次完成,因此与传 统印铁工艺相比,具有能耗低、速度快、用料少的特点。 (4)金属板覆膜设备操作简单、维护方便。传统的马口铁印刷和涂装全靠 技术操作人员的经验控制各道工艺,而覆膜板生产工艺和设备简单,生产全过程 都有自动控制,操作维修方便,不需特别专业培训就能掌握生产和维护技术。 (5)与传统的马口铁印刷涂装相比,设备更少,投资更小,占地面积更小, 使用工人更少。从而节省了大量的设备投资和人力成本。 3、环保、节能和卫生 (1)覆膜板的生产是无溶剂和废气排出的,也不需要涂料烘干,对环境的 污染更少,对能源的节约也是非常明显的。 (2)由于覆膜板不采用化学涂料和油墨,而是采用塑料薄膜进行热覆合, 所以覆膜板不含对人体有害的各种化学物质。不使用粘着剂、溶剂,确保了人体 健康、安全。解决了环境激素、挥发性有机化合物的问题。 (3)不含酞酸、苯二甲酸酯类等有害物质,能以再生资源充分使用。在制 造时减少二氧化碳的产生, 资源再生时不产生二恶因。废覆膜铁罐作为铁资源再 利用,回收率 100%,膜与铁一起回收再利用处理时,因加热,膜燃烧变成了水 和 CO2 ,这一部分转化为天然气,作为铁加热时的动力能源来利用。废膜也可 作为再生而利用。 二、金属板覆膜工艺 1、覆膜板的材料 (1)覆膜板的基材 可用作覆膜板的基材非常广泛,有镀锡薄钢板、镀铬薄 钢板、冷轧薄钢板、铝板、不锈钢板、铜板等。 (2)覆合薄膜 根据不同的使用要求,覆合薄膜的材料也非常广泛,有 PP、 PE、PET、尼龙、布、镭射膜、和纸等。 一般采用 PP 膜用于罐体内侧, 膜的颜色有透明和白色等。 因为采用 PP 白膜, 已经通过了美国 FDA 的鉴定标准: TFS/PP、 130℃/60 分, 专用于食品罐的内壁。 为了满足制罐要求,目前加工中多采用的聚丙烯薄膜,其伸缩性和耐热性都 经过严格设计检测, 具有很强的抗破坏性能。基于对安全的首要考虑选用不含添 加剂的可塑剂,它不含Bis-phenol A(罐内涂料含有的双酚类物质)和 Phthalic acid ester(塑料可塑剂含有的邻苯二酸甲酯类), 以上两者均为国际公认危害生 殖功能的环境激素。并且聚丙烯燃烧只生成水和CO,不产生二恶英(严重危害 皮肤和肝脏的物质),基于上述特点,产品回收后可以直接再生利用。 2、金属板覆膜工艺 金属板覆膜方法,就是把金属薄板先经过表面预处理后,在覆合机上与塑料 薄膜进行热压覆合而成。如图 4-40 为覆膜板生产工艺过程图。 图 4-40 覆膜板生产工艺过程图 1-金属板表面处理;2-金属板输送;3-覆合膜印刷;4-覆合膜输送;5-上膜加压; 6-下膜加压;7-热覆合;8-废膜修剪;9-覆合质量监测;10-废膜回收;11-覆合板 卷收 (1)金属板表面处理 为了覆合薄膜与金属板复合牢固,必须先对金属板表 面进行预处理,即除去表面的油污和杂物。对于马口铁,由于表面比较清洁,一 般采用吸尘的方法即可处理干净。 (2)金属板的输送 金属板在表面处理前,要把卷板展开,表面处理完后, 要将金属板送入覆合设备中进行覆合。这些工作都是用输送装置来完成的。 (3)覆合膜的印刷 覆合膜可以根据用户的需要,预先进行印刷,塑料薄膜 的印刷当前已经是非常成熟的工艺,可以印出多种色彩的图案。印刷好的薄膜卷 成卷,便于使用。 (4)热覆合 将塑料覆合膜与金属板同时送入上下覆合辊中间,上下辊在热 覆合装置的加热系统供热下,产生 250℃的高温,使塑料薄膜在上下辊的压力和 高温的作用下,热熔在一起。 (5)覆膜质量监测 在覆合结束后,立即进行质量监测,自动检查覆合板表 面有无起泡、分离、变色等问题,如有问题,立即反馈并自动调节各参数以改进 质量。 (6)废膜修剪 将覆膜后周边的废膜进行裁剪,并直接把废膜送入废膜回收 装置中。 (7)覆膜板收卷 将修剪后的覆膜板进行整理或收卷,以便送入下道制罐工 序中。 3、覆膜板生产设备 覆膜板的生产过程,采用全自动覆膜设备一次完成,生产效率高,质量好。 如图 4-41 为我国第一条全自动覆膜板生产线 覆膜板生产线 覆膜板生产设备的工作原理如图 4-42 所示。 图 4-42 覆膜设备工作原理简图 先将金属板送入金属基板加热装置中进行加热到 250℃高温,然后立即与覆 合薄膜一起送入上下压合辊中, 利用上下辊的压力, 使塑料膜热熔到金属基板上, 牢固地融合在一起。热熔结束后再进行废膜修剪,即成为覆膜板成品。 该覆膜设备生产速度可达 40m/min。电力消耗 2000kW/day;燃气消耗 63m3/ day。生产线、用覆膜板生产金属罐 (1)工艺过程 采用覆膜板生产金属罐,一般常用以下三种工艺过程: ①钢板→PP 膜→覆膜钢板→UV 印刷→覆膜铁罐 ②钢板→胶印→PET 膜→覆膜钢板→覆膜铁罐 ③钢板→胶印→PET 膜→覆膜钢板→胶印→覆膜铁罐 (2)焊缝补膜 由于覆膜板表面的塑料薄膜是不利于罐身焊接的,所以通常 在覆膜时都会在金属罐罐身板材上进行焊缝留空。 金属罐的罐身通常采用焊接方法,焊接后的金属露出部分必须进行覆膜补涂。 如图 4-43 为金属罐焊缝补膜原理图。无粘着剂覆膜技术的运用,即利用与覆膜 同材质的聚丙烯树脂修补焊接部分, 使金属露出部分的覆膜和溶融修补同时完成。 充分发挥了聚丙烯膜加热融着的特性,形成了真空的袋状效果,内容物完全不会 泄漏。 由于在制罐过程中不使用粘着剂和润滑剂,因此可避免附加材料导致的耐 内容物性、残留溶剂、可塑剂等溶出的危险。且不会产生涂装补涂过程中发生的 诸如耐内容物性差、粘着力弱、气泡混入等问题。 图 4-43 金属罐焊缝补膜 也可以采用胶带补涂或粉末补涂,即使用和覆膜成分相同的树脂胶带或粉末, 钢板覆合 PP 白膜,在制罐补涂时需用白色 PP 粉末。 我国自主研发的焊缝自动覆膜装置,安装于缝焊机的后部,通过特殊工艺,使罐 身缝焊后立即进行自动补膜,有效地解决了焊缝的补涂质量问题。 5、覆膜板质量控制 覆膜板的质量检验, 一般采用 JISK6854-1 粘着剂强度剥离实验; 蒸馏实验法; 第棋盘法;覆膜工业原创的热化确认法等检测方法。 (1)外观质量检测 使用覆膜板开始的目的只是为了装饰,所以外观不发生 变化是其重要的要求。 对其外观的质量变化进行观察实验以 ISO0877 为标准,选择 EMMAQUA-N TW(屋外集光促进暴露实验),实验照射能源进行到表面出现纤维化和微纤维 化为止。观察表面的光泽度、明度和色差的变化情况。 ①光泽度 光泽没有变化,镜面状态保持在 86%。 ②明度 明度没有变化,通过印刷后复合化技术稳定性也没有被损坏。 ③色差 在色差△E2 以内表示高耐候性。 已知的 PMMA 膜具有高耐久性, 与 氟系塑料薄膜具有相同的高耐候性。 (2)物理耐久性检验 采用物理强度的变化测试,在高温环境下(85℃)90 日之间促进其退化,测定拉伸强度、伸长率的残存率。表 4-6 为覆合膜的物理的 强度。 表 4-6 常用覆合膜耐久物理强度值比较 试验项目 拉伸强度残存率(%) PP 覆合膜 ≥90 PVDF 覆合膜 ≥97 伸长残存率(%) ≥90 ≥98 (3)覆合膜的物理性 覆合膜应进行折射率、耐热性等物理性能检测,要求 覆合膜应具有一定的光学及耐热物理性能。表 4-7 为覆合膜物理性能要求。 表 4-7 覆合膜物理性能要求 检测项目 比重 折射率 复折率 光线透过率 拉伸强度 (MPa) PP 膜 1.1 1.5 0.3 93 45 PMMA 膜 1.1 1.5 1 93 40 PC 膜 1.2 1.5 0.3 90 80 常温伸长率 (%) 50 140 140 高温伸长率 (%) 220 - - 铅笔硬度 加热伸长率 (%) F ≤1.5 3B ≥10 2B ≤0.1 (4)覆合膜的化学性能 表 4-8 为覆合膜的化学性能测试要求。 表 4-8 覆合膜化学性能要求 试验项目 10% NaOH 10% HCl 耐药品性 汽油 中性清洗剂 可塑剂 沙拉油 MEK 耐溶剂性 甲苯 丙酮 IPA ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ △ × × △ PP 膜 ○ ○ ○ ○ × ○ × × × × PMMA 膜 ○ ○ △ ○ × △ × PC 膜 × 注:表中“○”表示性能优良;“△”表示性能一般;“×”表示性能较差。 三、覆膜板的应用 目前覆膜板已在各行业取得了广泛的应用,尤其在日本,应用最为广泛。 1、食品罐 在食品金属罐方面的应用主要有:食品罐、饮料罐、四旋盖、糖果罐、茶叶 罐、易开盖等。 2、化工罐 在化工罐方面的应用主要有:化工罐、油漆罐、涂料罐、二片气雾罐及各种 顶底盖等。特别是留空覆膜加工技术,可适用于各种三片罐的制罐。 3、装饰罐、礼品罐 在装饰罐方面的应用主要有: 便携烟灰盒、 礼品盒、 文具盒、 首饰盒、 烟盒、 酒盒等等。 4、其他行业的应用 在其他行业的应用主要有:建筑板材、墙壁、吊顶、防盗门、地板、遮阳棚 等等。

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