中厚板切割制罐業(yè)本著保護(hù)環(huán)境的觀點(diǎn)

　　用于食品罐的無(wú)錫薄鋼板的發(fā)展近年來(lái)，制罐業(yè)本著保護(hù)環(huán)境的觀點(diǎn)，通過(guò)使用水 溶性漆， 或熱塑樹(shù)脂壓膜作為漆的替代 避免使用有機(jī)溶劑。 日本 JFE 開(kāi)發(fā)并規(guī)模 生產(chǎn)了用于食品罐的 “UNIVERS AL BRI TE”。 同時(shí)，鋼板壓膜可取消傳統(tǒng)的噴涂材料（有機(jī) 溶劑和其它有害物質(zhì)） 所需的噴涂過(guò)程， 從而 降低生 產(chǎn)成本、 保護(hù)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(guò)以下方法實(shí)現(xiàn)， 即將獨(dú)特的改善表面的添加劑加 到聚對(duì)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(guò)采用新的均聚物 PET 薄膜 和特有結(jié)構(gòu)的結(jié)合， 以及獨(dú)特 的壓膜技術(shù)， 可顯著提 高可成形性。 1.開(kāi)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(jì)性。（1）內(nèi)部物體流出性是評(píng)價(jià)食品罐中的物體易于 流動(dòng)的指標(biāo)，但用現(xiàn)有的壓 PET 鋼板無(wú)法獲得。 經(jīng)過(guò) 對(duì)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(guò)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(gè)問(wèn)題。 使用壓便宜的均聚 PET薄膜的鋼板是解決此問(wèn)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(dòng)力， 在制罐過(guò)程中由于 應(yīng)力和彎曲， 拉拔過(guò) 程中產(chǎn)生的熱會(huì)導(dǎo)致快 速結(jié)晶長(zhǎng)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(guò)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(diǎn)，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(duì)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(huì)失去顏色。 因此，研究 了抑制著色劑熱感應(yīng)移動(dòng)技術(shù)。 2.試驗(yàn)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(wú)錫鋼 板上調(diào)節(jié)表面自由能。 在無(wú)錫鋼板加熱到 20 0-280 后，通過(guò)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(píng)價(jià)內(nèi)部物體流出性 PET的鋼板制成杯，將試驗(yàn)物（雞蛋、 混合物）裝入杯中密封， 然后進(jìn)行蒸餾 （121 90mi 試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，此杯很容易倒凈里面的物體。（3）評(píng)價(jià)可成形性 通過(guò)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(shí)，測(cè)電流。（4）評(píng)價(jià)耐沖擊性 半球狀的沖壓裝置對(duì)壓PET 的鋼板 進(jìn)行沖擊試驗(yàn)，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(guò)凹坑中浸入的 %NaCl溶質(zhì)和測(cè)量直流電壓為 6.2V 時(shí)的電流， 評(píng)價(jià)耐沖擊 （5）測(cè)量表面自由能基于試樣板與液體之間的接觸角計(jì)算表面 自由 在氣溫20、相對(duì)濕度 501 進(jìn)行接觸角測(cè)量。3.試驗(yàn)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(guò)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(yàn)研究了各種改善表面的添加劑的影 是硅樹(shù)脂，無(wú)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(wú)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(mǎn)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(jì)性 對(duì)于著色劑，從安全性和著色強(qiáng)度而言，選擇有機(jī) 顏料添加到 PET 薄膜中。 通過(guò)調(diào)節(jié)有機(jī)顏料的分子結(jié) 構(gòu)抑制 PET 薄膜中活度。 通過(guò)形成保護(hù)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(kāi)發(fā) JFE 開(kāi)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(guò)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(shí)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(guò)將著色劑 加到底層，可實(shí)現(xiàn)較好的可設(shè)計(jì)性。 JFE 開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品已 在工業(yè)化生產(chǎn)線(xiàn)上生產(chǎn)， 并在實(shí)際制罐生產(chǎn)線(xiàn)上進(jìn)行 了連續(xù)試驗(yàn)。 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(wú)破壞、破裂和起皺，表明新產(chǎn) 品具有滿(mǎn)意的性能。 新產(chǎn)品自 20 01 年開(kāi)始工業(yè)化 產(chǎn)以來(lái)，主要用于北美制罐，且訂單越來(lái)越多，預(yù)計(jì)將來(lái)在全球范圍內(nèi)會(huì)穩(wěn)步增加。 5.結(jié)論 JFE 開(kāi)發(fā)了用于食品罐的新的壓 PET UNIVERSAL BRITE。 新產(chǎn)品除保護(hù) 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(jì)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(guò)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(guò)采用具 有獨(dú)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(shí)現(xiàn)穩(wěn) 定、優(yōu)良的可設(shè)計(jì)性。 （譯者單位：冶金自動(dòng)化研究設(shè)計(jì)院） 冶金管理 2009
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