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玻璃瓶罐的表面涂层

发布时间:2019-08-01

  玻璃瓶罐的表面涂层挪动的树 玻璃表面涂层已在生产实际中应用于玻璃增强,其特点 是工艺过程简单,生产效率高,成本低廉,可安装在生 产线上,实行喷涂机械化,自动化。 瓶罐玻璃的表面处理是指在成型热端在玻璃瓶罐外表面 附上一种薄微的氧化锡涂层,然后在退火后冷端的玻璃 瓶罐外表面喷涂—种溶于水的聚乙烯涂层。 热端和冷端表面处理正确而有效的应用是确保玻璃瓶罐 在厂内输送、贮存、运输、客户灌装线及其它过程中具 有良好性能的主要决定因素。 玻璃最初成形时为一种十分高强度的材料。但是,玻璃 表面很容易受到摩擦力的损坏。这种损坏显著地降低了 玻璃表面以后抵抗使用接触的能力,例如擦伤和冲击。 这些损坏产生了应力集中,使瓶子容易在客户处破损。 冷端喷涂的作用是降低玻璃瓶子表面的摩擦系数,而热端喷涂则改进润滑层在玻璃表面的附着力,因此, 提高了润滑的能力。 在约400— 600的玻璃表面采用氧化锡涂层,使其 表面对于外部破坏力具有弹性。氧化锡薄膜粘附在玻 璃表面上,有一定程度渗入到玻璃结构中。但是,到 多数情况下,氧化锡层在玻璃表面可作为“基本层”, 使有机物涂层更牢固的粘附在玻璃表面上。它本身并 不会增加玻璃表面的强度 ,但有助于减少玻璃原有强 度的降低。 无涂层表面有损坏有涂层表面无损坏 一、表面涂层的分类二、玻璃表面热端涂层 三、玻璃表面冷端涂层 一、表面涂层的分类玻璃表面涂层的类型很多,按涂层设备安装在生 产线上的位置及喷涂时玻璃制品的温度分为: 热端涂层:指刚从成形机成形出来的玻璃制品, 温度在400 600之间,进行喷涂;冷端涂层:指玻璃制品除退火炉以后的温度在60 二、玻璃表面热端涂层在热的玻璃表面(400 600)上,喷涂涂层材料后,立即发生分解,在玻璃表面上形成一层 金属氧化物涂层。 不仅可以填充玻璃微裂纹, 而且具有抗擦伤能力, 既提高了剥离强度, 又防止新的微裂纹产生。 热端涂层一般是永久性的,和玻璃结合较好,增 强效果比较好 2.1、热端涂层材料热端涂层材料有锡的化合物,钛的化合物和锆的化合物如 [(NH 锡的化合物有:四氯化锡,五水四氯化锡,二甲基二氯化锡[(CH ]等。热喷涂时反应如下:SnCl Sn+2Cl ClSn+ ]四面体相键合,形成Si―O―Sn,使玻璃表面裂纹愈合,同时可防止表面磨损,使玻璃强度 提高。 四氯化锡的沸点114,可溶解于水或酒精中,其 价格比较便宜,但也带来一些问题,如蒸气压比较 高,设备密封不严时,会释放出有腐蚀性的烟雾, 此烟雾与空气中水分反应,会使供料管道堵塞并产 生大量氧化物粉末,此烟雾还会腐蚀车间的设备及 厂房建筑物。 二、玻璃表面热端涂层 此外还有丁基三氯化锡和国外研制的锡有机化合物CertincoatTC 100,与四氯化锡相比,丁基三氯化锡 不需要非常干燥的空气,不产生腐蚀性气体,涂层厚 薄均匀,涂料用量少,但有机锡具有毒性,在空气中 允许浓度要比四氯化锡低一个数量级。 未涂丁基三氯化锡的容量250mL瓶子,平均耐压度为25 30MPa,涂丁基三氯化锡层后,容量250mL瓶子的 耐压度达40 Pa,容量1.0L瓶子达45 50%。二、玻璃表面热端涂层 10 在400— 600的玻璃表面采用氧化锡涂层,使其 表面对于外部破坏力具有弹性。氧化锡薄膜粘附在 玻璃表面上,有一定程度渗入到玻璃结构中。 多数情况下,氧化锡层在玻璃表面可作为“基本 层”,使有机物涂层更牢固的粘附在玻璃表面上。 它本身并不会增加玻璃表面的强度,但有助于减少 玻璃原有强度的降低。 二、玻璃表面热端涂层 11 性能 喷涂前 喷涂后 耐内压强度/ Pa平均 1.6 1.8 最小 0.8 1.2 冲击破损率(冲击能 27kj)/% 50 10 温差为55破损率/% 50 10 运输中的破损率/% 1.2 0.3 灌装中的破损率/% 2.5 0.7 下滑摩擦角 28 16 二、玻璃表面热端涂层 热端涂层对瓶罐玻璃性能影响 12 锡涂层 SnCl 的溶液喷涂法,溶剂为水或酒精,浓度为30%,也可配成每100mL溶剂中含SnCl 40~60g溶液。喷涂时,玻璃瓶罐的温度为400~600,涂层厚度为1~ 10um。用SnCl 溶液喷涂,其流程如下:二、玻璃表面热端涂层 成型机 喷涂室 退火窑 空气 干燥器 气化室 抽风机 四氯化锡溶液 2.2、热端涂层工艺 13 四氯化锡加入有机溶剂(如低分子醇)配成四氯化锡溶 液装在气化室内,由鼓风机(或空压机)送来的空气进 入装满硅胶或沸石的干燥器,干燥后的干空气再送入气 化室,干空气对四氯化锡溶液进行鼓泡,以气化四氯化 锡溶液,得到四氯化锡蒸汽加压后用喷嘴对玻璃瓶罐喷 涂,SnCl 蒸汽温度应保持在37.80—49之间,喷涂后的瓶罐用输瓶机进入退火室。 喷涂室中未反应的气体和反应后的废气均用抽风机送往 气化室,供循环使用。为补充喷涂中消耗的SnCl 。在配制四氯化锡溶液中,加入0.5%TiCl 为改良剂,可提高玻璃瓶的化学稳定性。 二、玻璃表面热端涂层 14 单丁基三氯化锡在室温下是油状液体,没有蒸汽, 比较易于处理。 单丁基三氯化锡进入喷涂柜后,当喷涂柜温度超过 100 后开始形成蒸汽。 单丁基三氯化锡液体用计量往复泵输送到喷涂柜。 泵的速度决定输送量, 从而决定涂层厚度。 喷涂柜使用最新技术,效率很高。喷涂柜4个星期清 瓶身喷涂厚度均匀。二、玻璃表面热端涂层 15 二、玻璃表面热端涂层 单丁基三氯化锡喷涂柜 16 二、玻璃表面热端涂层 MBTC喷涂柜 17 2.3.1、注意喷涂柜的温度 对于使用锡有机化合物 的喷涂柜的温度应保持在120— 160范围内。温度过低,或通过喷涂柜的瓶子数量过 少,也会导致温度过低,喷涂液蒸发不完全,从而使喷 涂厚度不够。喷涂液会以液态泄漏出来,严重的会在喷 涂柜内结垢。温度过高,或通过喷涂柜的瓶子数量过多, 会导致温度过高,这会使喷涂液过早分解成气相,如果 温度进一步升高,一段时间后喷涂柜将被污染。 如果温度过高,应增加冷却,通过在散热片周围吹风以 提高冷却效果。这对延长喷涂柜的清理间隔时间有帮助。 二、玻璃表面热端涂层 2.3 、热端喷涂操作注意事项 18 二、玻璃表面热端涂层 对热端喷涂柜进行冷却装置示意图 19 2.3.2、喷涂液的消耗 喷涂液的消耗量取决于通过的瓶子数量、每天喷涂的面积、玻璃温度、输瓶机速度和瓶子高度。根 据阿科玛公司ARKEMA的资料介绍,使用锡有机化合 物TC 100时,当机速为470只分钟的啤酒瓶在保 证瓶身喷涂量为30CTU时,每天大约消耗5.5kg TC100。 2.3.3、更换产品时对挡板进行调节 更换产品时一定要按产品的高度调整在气室和中间 柜之间的挡板,以便精确地调整喷涂部分的高度, 挡板越低,瓶子喷涂面积越小,喷涂液消耗量越小。 二、玻璃表面热端涂层 20 2.3.4、注意设备维护 使用有机锡之类化合物的喷涂液,要注意对喷涂设 备的管理。以工艺制度保障设备的清理和维护。 2.3.5、注意安全环保 据资料介绍凡是属于有机锡之类化合物的喷涂液, 几乎都有不同程度的毒性,除了人身安全保护外 (严防喷涂液蒸发气外溢),还要注意环境保护。 二、玻璃表面热端涂层 21 用AGR热端涂层仪进行氧化锡涂层测试,测试的基 本单位是涂层厚度单位( CTU),即表示氧化锡量的 经验换算数值。 瓶身热端喷涂涂层测试 进行该项试验时,一般应取2只瓶子,即成形机的 一组和另一组的两只瓶。禁止对瓶身的测试部位进 行接触运送。测试时取玻璃瓶的光滑表面,任何不 连续的表面,如合缝线凸出,或合缝线损坏、平面 斑点、点刻、瘪点及气泡都会产生错误的读数。 二、玻璃表面热端涂层 2.4 、热端涂层厚度检测 22 对于圆形瓶,应在瓶子 的两个接触点测取数值。 在直壁面的瓶子情况下, 应在瓶子上部接触点和 瓶底以上1—2cm左右处 接触点,这两处通常是 取样点。 对于不圆瓶,若可能的 话在两个接触点测取接 触点读数,或者在一个 适当的高度和位置,计 算平均值后记录结果。 二、玻璃表面热端涂层 23 瓶口热端喷涂涂层测试 进行测试应随机取两只 样品,禁止对瓶口的接 触运送。瓶口涂层测试 是在垂直的竖直表面处 (如瓶口大于3mm处), 尽可能在此上下高度。 如果在瓶口或环箍以下 测试,必须仔细的确认, 避免测量读数在口模、 初模、成模合缝线处。 二、玻璃表面热端涂层 24 对于回收型玻璃瓶罐瓶身的热端喷涂涂层: 平均值合格范围是 20~30CTU。 最大读数应不超过50 CTU。 对于瓶口的热端喷涂涂层: 应该是 10 CTU。 最好是0。 二、玻璃表面热端涂层 25 冷端涂层是在玻璃容器出退火窑时进行的,用压缩 空气将一层极薄的聚合物喷涂在玻璃容器表面,通 常为2~5um,增加容器表面的润滑性和抗擦伤能力。 通常与热端涂层相结合进行,不但使强度增加,而 且使表面有润滑性,也称为:“协和增强”。 冷端喷涂的作用是降低玻璃瓶子表面的摩擦系数, 而热端处理则改进润滑层在玻璃表面的附着力,因 此,提高了润滑的能力。 冷端涂层材料要求有良好的润滑性,且不能使食品、 饮料受到污染。 三、玻璃表面冷端涂层 26 冷端涂料的品种很多,常用的有硬酯酸盐、聚乙烯、油 酸、硅烷、硅酮等。 硬酯酸盐时20世纪50年代末就开始应用于瓶罐冷端处理, 至今仍为一种较好的涂层材料。通常采用聚氧化乙烯硬 酯酸盐,代号为15-101,由植物性硬酯酸制成的,呈白 色粉末或片状,能溶于水。 硬酯酸盐涂层有很好的润滑性,能使瓶罐的摩擦系数减 少50%,并可增加瓶的光泽。由于硬酯酸盐涂层无憎水 性,故不影响粘贴商标;同时不污染内装物,可满足食 品、饮料的卫生要求,盛装食品时,进入瓶内盛装物中 硬酯酸不到百万之一,可广泛用于回收饮料瓶、静脉注 射液瓶、酒瓶或食品瓶。 三、玻璃表面冷端涂层 3.1 、冷端涂层材料 27 聚乙烯涂层由低分子的聚乙烯,加入去离子水中, 用油酸钾乳化成乳白液,进行喷涂。但聚乙烯涂层 不溶于水,光泽性及润滑性都比硬酯酸涂层好,可 耐碱性溶液洗涤和灭菌操作,虽然有一些憎水工业 粘结剂在处理过的瓶子贴商标,其性能与其他涂层 材料比较如下。 三、玻璃表面冷端涂层 28 涂层 亲水性 增水性 发泡性 聚乙烯悬浮液 一般 一般聚氧乙烯硬脂酸盐 乳化脂肪酸一般 一般 聚乙烯醇脂肪酸盐一般 一般 纯脂肪酸混合物一般 一般不确定 三、玻璃表面冷端涂层 冷端涂层材料性能 29 冷端涂层通常分为:静电粉末喷涂法和喷射法。 3.2.1、静电粉末喷涂法 静电粉末喷涂法与工业上广泛使用喷涂设备相类似。 将预热的玻璃瓶罐用输送机(输送带)通过一系列 喷枪的面前,涂层材料如树脂粉末用压缩空气送入 喷涂枪内,经喷枪口喷出的粉末带有静电荷,立即 吸附在玻璃瓶罐表面,沉积为一均匀的薄层,然后 加热使树脂熔化,再加以冷却,即成为冷端涂层。 一般玻璃瓶罐静电粉末喷涂机,每分钟可喷涂250 只玻璃瓶,喷涂室只有229mm长。 三、玻璃表面冷端涂层 3.2 、冷端涂层工艺 30 3.2.2、喷射法 喷射法是用设置在退火窑出口上方的活动喷枪,对 从退火窑出来的玻璃瓶罐上方横扫喷射。此种方法 比较简单方便,不必变动原有工艺流程。 三、玻璃表面冷端涂层 31 3.2.3、最常用的涂层材料 最常用的涂层材料为硬脂酸盐和聚乙烯乳剂喷涂液。 (1)使用硬脂酸盐喷涂时,一般使用0.17%的硬脂酸盐 溶液。先将907g的聚氧化乙烯硬脂酸盐加入到17L并预 热到71的去离子水中,配制成溶液,然后将此溶液输 送到各个系统,再稀释到0.17%。为避免细菌的污染, 在硬脂酸盐溶液中需加入次氯酸钠进行消毒。 (2)由于硬脂酸盐溶于水,涂层是暂时性的,称为暂 时性(水溶)涂层。瓶罐的洗涤,高压消毒和巴氏灭菌 均能溶解此涂层。瓶罐喷涂硬脂酸盐层后,如再印商标, 烤花后涂层完全消失,需要在出烤花窑后再进行二次喷 三、玻璃表面冷端涂层32 (3)而使用聚乙烯乳剂喷涂液,一般是使用含有 20%固体聚乙烯的去离子水乳化液。在运输和储存 中,要防止冷冻,到3.33时,乳化液受到破坏, 不能使用。喷涂时聚乙烯乳化液的浓度为0.17~ 0.23%。为防止涂层中细菌的繁殖,需要在乳化液 中加入一定数量的5.25%的次氯酸钠。 三、玻璃表面冷端涂层 33 3.2.4、喷涂时对瓶身的温度要求 喷涂时瓶身中段温度保持在110~130之间;温度 低于90。影响到瓶罐产品的外观,并降低滑动性 和抗磨损性;温度高于150,涂层上难以粘贴, 且可能使瓶罐破裂。 三、玻璃表面冷端涂层 34 冷端表面处理一般是通过网带上方来回运行的带有 压力喷头进行喷涂。同时也安装一个备用喷头,尤 其是对于强制性地表面处理要求产品的生产线。应 该尽可能保持在瓶子排列之间进行冷端喷涂。 对于小口的碳酸饮料瓶,强制性规定喷嘴的设定必 须使喷涂液在瓶口以下,及两排瓶子之间。在两排 之间运行时,必须仔细调整来监控来回运行的速度 及喷涂流速,以满足最适合的喷涂状况。 三、玻璃表面冷端涂层 3.2.5冷端喷涂操作的喷嘴 35 三、玻璃表面冷端涂层 36 3.2.6、网带下喷涂的必要性 除了在退火炉网带上使用喷涂外,还应在网带下也进行 喷涂。这样是为了确保瓶子较低部位达到合格的表面处 理。这对于轻量瓶尤其重要,因此,小口压一吹法 (NNPB法)生产的瓶子要强制使用。 最好是将在网带下面喷涂和在网带上喷涂结合起来,一 起进行冷端喷涂。采用网带下喷涂,可降低网带上喷涂 的用量,以避免瓶肩的喷涂过厚,同时较低瓶身部位能 够得到良好喷涂。 在瓶肩处过量的喷涂会生产不合格外观,而且会产生贴 标问题。因此,对于最终用途要求的瓶子,即要求良好 的表面处理(光滑度和抗擦伤),无贴标不良,外观表面 和生产性能完全满足客户要求,就必须采用网带下喷涂。 三、玻璃表面冷端涂层 37 三、玻璃表面冷端涂层 38 3.3.1、冷端喷涂合适的温度 不同的冷端喷涂液,有不同的温度要求。但是所有冷端 喷涂液使用过程中,必须保证玻璃容器产品在进行冷端 表面处理时的温度不能超过130,温度过高,会产生 喷涂裂纹。 冷端喷涂材料 建议温度范围() RP40、SC-I00 60~130 RP40LT 50~80 Valspex、Duracote 110~130 3.3 、操作注意事项 三、玻璃表面冷端涂层 冷端喷涂材料建议温度范围 39 一般将瓶子温度控制在110~130,这是聚乙烯的 最佳成膜温度。如果温度低于100, 聚乙烯将不能 对瓶身的温度测量可以采用手持式红外温度计。一定要在退火炉网带两则和中间同时测量。 3.3.2、稀释比例 不同冷端喷涂液的勾兑的加水量有所不同,但是, 选用稀释比例应该越大越好。据资料介绍冷端喷涂 液的稀释比应 5001。 三、玻璃表面冷端涂层 40 3.3.3、供水处理 在整个冷端喷涂系统中建议最好采用薄壁的不锈钢 管和塑料管、及不锈钢阀和调节器,以便降低脏污 和沉淀物的程度。质量良好的水对良好的冷端表面 处理很重要。水中可溶解性矿物质会在玻璃瓶表面 产生色带条纹和表面斑点缺陷,而且会降低永久性 表面的有效性。 按照要求应使用去离子水或者软化水,建议采用逆 向渗透装置,或阳离子/阴离子去离子水装置,或 在某种情况下,两者合用,以保证水的质量。 三、玻璃表面冷端涂层 41 冷端喷涂用水质量须满足如下条件: PH 5~8.0导电率 4~IIM Siemens 全部可溶性固体

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