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保温杯用粉末涂料的配方设计

http://www.pf.hc360.com2018年11月12日09:31 来源:安徽景成T|T

    慧聪涂装网讯:

    摘要:本文简述保温杯用粉末涂料的要求以及对材料选择和配方设计的心得。

保温杯用粉末涂料的配方设计

保温杯用粉末涂料的配方设计

    前言

    随着生活水平的逐步提高,人们对保温杯的需求从功能性转变为功能性兼顾美观性,其表面都涂覆鲜艳、美观的涂料。近年来,随着国家对环境保护的重视,环保条件越来越苛刻,保温杯用液体涂料由于刺激性气味大、VOC排放高的原因,越来越受到限制。保温杯行业改变原用涂料成为必然粉末涂料、水性涂料成为选择。国内粉末涂料从20世纪80代初发展至今技术(性能)已经很成熟,而水性涂料近些年发展相对粉末涂料技术(性能)上还不是很成熟。众多保温杯公司都选择粉末涂料来代替油性涂料,因此对保温杯用粉末涂料的研究尤为重要。保温杯作为高温食物和水的储存容器,其对表面涂料有着较高的要求。根据国外客户的要求结合我公司在生产的经验,保温杯用粉末涂料应重点关注双酚A含量小于0.1PPM、抗菌、耐水煮、耐酸碱、表面耐磨性及不锈钢表面的附着力等要求,本文就以上要求做相关探讨。

    探讨

    1.双酚A是使用最广泛的工业化合物之一,主要用于生产聚碳酸酯、环氧树脂、聚砜树脂、聚苯醚树脂、不饱和聚酯树脂等多种高分子材料,也可用于生产增塑剂、阻燃剂、抗氧剂、热稳定剂、橡胶防老剂、农药、涂料等精细化工产品。在塑料制品的制造过程中,添加双酚A可以使其具有无色透明、耐用、轻巧和突出的防冲击性等特性,尤其能防止酸性蔬菜和水果从内部侵蚀金属容器,因此广泛用于罐头食品和饮料的包装、奶瓶、水瓶、牙齿填充物所用的密封胶、眼镜片以及其他数百种日用品的制造过程中。双酚A在生活中应用广泛,成为人们经常能接触到的物质。它类似人体自身的荷尔蒙,可以对健康造成危害,如乳癌、前列腺癌、出生缺陷、男性不孕、女童性早熟、糖尿病和肥胖症等。此前,美国、加拿大、丹麦、法国、澳大利亚和新西兰也已立法,禁止或限制双酚A的使用。因此在生产保温杯专用粉末涂料时,选择树脂和其他材料必须规避双酚A或其含量小于0.1PPM,要求供应商确定是否含双酚A,并提供第三方检验报告,以确保双酚A的含量达标。在生产和使用过程也要保证环境没有受到双酚A的污染,并经常抽检送至第三方做相应的检测,确保产品的质量。

    2.抗菌剂一般分为无机抗菌剂,有机抗菌剂和天然抗菌剂。无机抗菌剂利用银、铜、锌等金属的抗菌能力,通过物理吸附离子交换等方法,将银、铜、锌等金属(或其离子)固定在氟石、硅胶等多孔材料的表面制成抗菌剂,然后将其加入到相应的制品中即获得具有抗菌能力的材料。水银、镉、铅等金属也具有抗菌能力,但对人体有害;铜、镍、铅等离子带有颜色,将影响产品的美观,锌有一定的抗菌性,但其抗菌强度仅为银离子的1/1000。因此,银离子抗菌剂在无机抗菌剂中占有主导地位。银离子类抗菌剂是最常用的抗菌剂,呈白色细粉末状,耐热温度可达1300℃以上。有机抗菌剂的主要品种有香草醛或乙基香草醛类化合物,常用于聚乙烯类食品包装膜中,起抗菌作用。另外还有酰基苯胺类、咪唑类、噻唑类、异噻唑酮衍生物、季铵盐类、双呱类、酚类等。目前有机抗菌剂的安全性尚在研究中。一般来说有机抗菌剂耐热性差些,容易水解,有效期短。天然抗菌剂主要来自天然植物的提取,如甲壳素、芥末、蓖麻油、山葵等,使用简便,但抗菌作用有限,耐热性较差,杀菌率低,不能广谱长效使用且数量很少。鉴于上述的分析,我们选用银离子抗菌剂作为保温杯用粉末涂料的专用抗菌剂,经过试验并送专门机构检测,添加0.5-1.0%最为合理。

    3.考虑到保温杯经常与高温接触,并有可能在洗碗机里漂洗,所以我们在设计配方时要求保温杯上的涂膜必须耐水煮耐酸碱。耐水煮耐酸碱对主材选择很重要,树脂尽量选择酸值和粘度高一点的,有利于涂料耐水煮耐酸碱性能。填料选用硫酸钡、云母粉、硅微粉、碳酸钙,最好几种填料搭配使用有利于粉末涂膜的致密性提高,在耐酸碱上尽量少用或不用碳酸钙,以提高耐水煮性耐酸碱性能。助剂选择也考虑有利于在挤出过程的分散性和提高粉末交联密度。颜料尽量选择耐酸碱性等级高的,有利于涂料耐水煮耐酸碱的性能提高。

    4.保温杯作为用品,使用频率较高,必须保证涂膜表面的耐磨性。由于大部分保温杯需要印字,所以配方设计时一般不能加蜡。因此宜选择粘度稍微高点和反应速度稍快一些的树脂,有利于客户喷涂烘烤过程完全固化,保证表面涂膜硬度。填料宜选择硬度高的云母粉和硅微粉为主,有利于加强涂料表面硬度。

    5.由于保温杯都是用304不锈钢制造,不锈钢喷涂塑粉时附着力相对差,因此我们在设计配方时要兼顾涂膜与底材附着力的问题。附着力增进剂通过化学反应同时与树脂和基材形成牢固的化学键,因此它能明显担高涂层对金属底材的附着力。由此我们选择了市场上的诸多附着力增进剂做对比,最后选用苏州帕特纳环保科技有限公司的附着力增进剂W-9250。

    6.根据以上对保温杯用粉末涂料性能和材料的分析,结合我公司批量生产的品种,以聚酯型保温杯塑粉为例设计如下配方:

保温杯用粉末涂料的配方设计

保温杯用粉末涂料的配方设计

    后记

    保温杯用粉末涂料作为“漆改粉"的典型代表,得到了市场的广泛认可,并将占据越来越大的份额。我公司因处于有“保温杯之乡"的金华有一定的区位优势,较早的组织研发,积累了一些经验。以上的材料选择和配方设计都是基于客户要求和公司研发团队的设计而成,有不合理之处,欢迎各位同行指正。

    文/刘军,杨庆伟

    浙江超浪新材料有限公司

责任编辑:兰芳

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