CN106622915A - 一种食品接触高温不粘彩涂金属板材加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种食品接触高温不粘彩涂金属板材加工方法，包括如下步骤：S1 原材料‑金属板材前处理；S2涂层涂覆；S3涂层高温固化；S4涂层金属板材冷却；S5卷曲分条压型。本发明的优点体现在：本发明以连续生产流水线的工艺方式代替了人工单独操作工艺，大大提升了产量、质量、精度、效率，节约了能耗、原材的用量。

Description

一种食品接触高温不粘彩涂金属板材加工方法

技术领域

本发明涉及一种彩涂金属板材加工方法，具体涉及一种食品接触高温不粘彩涂金属板材加工方法。

背景技术

就目前国内外市场而言，食品烤制、糕点烘焙、不粘炊具等机械应用广泛，直接与食品接触的材料是一种无毒的不粘涂层金属板材，对涂层金属板材反复加热实现对食品烤制、烘焙、蒸、焖、炒等加工。

现有的生产技术是人工单独操作把卷板分条剪切、冲压成型、化学清洗、干燥、挂件喷涂、挂件固化、冷却包装。但是采用以上加工工艺产量效率低、原材料浪费消耗大，由于每个人对事物的理解力不一样，导致个人操作标准不统一而产生的涂层厚薄不均匀，颜色色差、物理化学性能不稳定，表面粗糙等疵点会降低其使用效果和寿命。

发明内容

本发明提供一种食品接触高温不粘彩涂金属板材加工方法，以流水生产线连续生产的形式改善了现有人工单独操作工艺，其目的在于克服了现有技术存在的因生产工艺不连续而造成的产量效率低、原材料浪费、金属板材前处理不充分、产品涂层不均匀、颜色不稳定、表面粗糙、使用效果差等连带的缺憾。

为实现上述目的，本发明公开了如下技术方案：

一种食品接触高温不粘彩涂金属板材加工方法，包括如下步骤：

S1 原材料-金属板材前处理：将金属板材卷板上生产线后，以恒定速度对金属板材进行恒温、恒浓度的碱液喷淋和碱液刷洗，后经四级软化水冲洗，再经过热风烘干工艺使原材料表面无任何残留物；

S2涂层涂覆：在洁净的原材料正表面和背表面，在零污染的环境下辊涂，均匀的分别涂一层液态涂层，以保证涂层的厚度均匀度一致、表面光整；

S3涂层高温固化：固化炉内采用洁净的天然气作主燃料，通过对新鲜空气的加热，使炉内达到450℃及以上高温的烘烤固化氛围，同时要保持相对稳定的风速、风压及烘烤时间，烘烤蒸发的有机气体被引风机回收到高温炉内焚烧裂解，经过换热系统二次回收利用；目的是让平坦的金属板材各部位得到均匀的受热，形成玻璃化温度达到充分的化学交联聚合反应，保证涂层硬度达到涂料设计实验标准；

S4涂层金属板材冷却: 完全固化好的涂层金属板材在固化炉末端出口处金属板材温度接近380℃，采用分段冷却能更好的使涂料与金属板材两个不同的物体在热胀冷缩的物理作用下同步，使涂层与金属板材最终融为一体，保证涂层金属板材冲压变形结合力、附着力、硬度达到标准；

S5卷曲分条压型：冷却后的涂层金属板材被卷曲，经分剪机剪切最后按规定的模具冲压成型，整个生产工艺完成。

进一步的，所述步骤S2中，进行涂层涂覆时，由涂料收集盘和一根镀铬硬辊作为挂料辊负责粘液态涂料，另一根聚氨酯胶辊作为涂覆辊负责把镀铬硬辊带来的涂料转化到金属板材上。

进一步的，所述步骤S3中，因为在涂层未完全固化之前板面不能接触任何物体，固化炉采用自重悬垂式，带有液态涂料的金属板材在50米的距离内无任何支撑，保证板面涂层均匀吸收热量，使板面外观平整、光滑。

进一步的，所述步骤S4中，分段冷却采用空气冷却、水雾冷却、水淬冷却和冷风吹干。

本发明公开的一种食品接触高温不粘彩涂金属板材加工方法，具有以下有益效果：

本发明以连续生产流水线的工艺方式代替了人工单独操作工艺，大大提升了产量、质量、精度、效率，节约了能耗、原材的用量。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述。

一、选择原材料：

1.金属板材的选择：选择调质度、洛氏硬度式中的金属板材（由终端用途、冲压成型的尺寸、深度、成型力度等决定）。由于加工均匀性强使金属板材各个部位变形受力一致，选择金属板材的退火方式为罩式退火，使金属板材中碳元素的排列顺序相交有序。金属板材的表面平整度要求是石纹级，这种表面可提高金属板材与涂层间的结合力不易造成涂层脱落。镀层选择二次电镀铬工艺，内层金属铬镀层+外层铬氧化物镀层，既无毒又有了非常优秀的耐腐蚀性能（主要是食物中酸、碱以及各种油脂）。

2.涂层的选择：世界顶级的食品炊具耐高温耐磨耐酸碱不粘自润滑涂料（属于十二五提出的新材料，它具有耐高温、耐磨损、耐腐蚀、高强度等一系列优异的综合性能，涂层中含有丰富的氟树脂和金属钛在高温情况下发生了聚合反应，从而生成一种新的物质。这种新物质具有高度的耐腐蚀性，绝大多数强酸强碱（包括王水和氟锑酸在内）、强氧化剂和还原剂都奈何不了它。超低的摩擦系数和表面能有自润滑的特性，使其它物质很难在其表面附着。不粘食品级炊具的出现，为人类健康少油的烹饪提供了基础条件，也使炊具清洗变得更加简便。

本工艺以连续生产流水线的工艺方式代替了人工单独操作工艺。大大提升了产量、质量、精度、效率，节约了能耗、原材的用量。

二、工艺流程：

一种食品接触高温不粘彩涂金属板材加工方法，包括如下步骤：

S1 原材料-金属板材前处理：将金属板材卷板上生产线后，以恒定速度对金属板材进行恒温、恒浓度的碱液喷淋和碱液刷洗（目的是瓦解原材料表面的油渍、灰尘、氧化物等各种附着物），后经四级软化水冲洗（目的是洗净原材料表面的附着物），再经过热风烘干工艺使原材料表面无任何残留物；

S2涂层涂覆：在洁净的原材料正表面和背表面，在零污染的环境下辊涂，均匀的分别涂一层液态涂层，以保证涂层的厚度均匀度一致、表面光整；涂料盘的涂料经可反复回收循环使用；

S3涂层高温固化：固化炉内采用洁净的天然气作主燃料，通过对新鲜空气的加热，使炉内达到450℃及以上高温的烘烤固化氛围，同时要保持相对稳定的风速、风压及烘烤时间，烘烤蒸发的有机气体被引风机回收到高温炉内焚烧裂解，经过换热系统二次回收利用；目的是让平坦的金属板材各部位得到均匀的受热，形成玻璃化温度达到充分的化学交联聚合反应，保证涂层硬度达到涂料设计实验标准；

S4涂层金属板材冷却: 完全固化好的涂层金属板材在固化炉末端出口处金属板材温度（PMT）接近380℃，采用分段冷却能更好的使涂料与金属板材两个不同的物体在热胀冷缩的物理作用下同步，使涂层与金属板材最终融为一体，保证涂层金属板材冲压变形结合力、附着力、硬度达到标准；

S5卷曲分条压型：冷却后的涂层金属板材被卷曲，经分剪机剪切最后按规定的模具冲压成型，整个生产工艺完成。

作为具体实施例，所述步骤S2中，进行涂层涂覆时，由涂料收集盘和一根镀铬硬辊作为挂料辊负责粘液态涂料，另一根聚氨酯胶辊作为涂覆辊负责把镀铬硬辊带来的涂料转化到金属板材上(两根辊之间通过调节与恒定生产线速度、各辊压力、自身转动速度等因素条件)。

作为具体实施例，所述步骤S3中，因为在涂层未完全固化之前板面不能接触任何物体，固化炉采用自重悬垂式，带有液态涂料的金属板材在50米的距离内无任何支撑，保证板面涂层均匀吸收热量，使板面外观平整、光滑。

作为具体实施例，所述步骤S4中，分段冷却采用空气冷却（经过处理的压缩空气，经过喷嘴形成气流接触到涂层金属板材上）、水雾冷却（软化水与压缩空气相结合，经过喷嘴呈扇形接触到涂层金属板材上）、水淬冷却（能够直接饮用的软化水直接接触到涂层金属板材表面）和冷风吹干（把多余水分吹净）。经四级分段逐步冷却系统大大缓解了涂层金属板材因瞬间热胀冷缩的剧烈反应，保证了涂层金属板材的各项物理特性（反向冲击实验、弯曲实验）。冷却后的涂层金属板材温度在60℃左右。所有的表面外观、耐化学性能（5%浓度的硫酸100℃40小时实验、耐化学品擦拭实验）在此完成。

本工艺与现有技术相比，产生以下积极效果：

1、产量比较：

现有的生产工艺是人工单独分段操作模式，从生产量方面比较，人工操作工序为卷板分条、剪切、冲压成型、成型清洗、自然干燥、挂件喷涂、挂件高温固化、冷却包装，效率低且工作标准不一致。本生产工艺是原材金属板材上卷、前处理清洗烘干、辊涂、固化、冷却、卷取，采用生产流水线连续作业，每分钟可生产35平方米品质如一的涂层金属板材，后续再进行卷板分条、剪切、冲压成型。

2、质量比较：

现有的人工生产操作先冲压成型，再进行成型后浸泡清洗，成型后侵泡清洗容易出现的疵点是内角有气泡现象，清洗液体不能侵入内角工作，造成因清洗不彻底而产生的金属板材与涂层结合力差，涂层容易脱落。

本生产工艺是把平坦的卷板以恒定速度先进行恒温、恒浓度的碱液喷淋和尼龙碱刷洗（喷淋压力达到2--2.5公斤/每平方厘米，配合尼龙碱刷目的是瓦解原材料表面的油渍、灰尘、氧化物等各种附着物）后经四级软化水冲洗（目的是洗净原材料表面的附着物），在经过热风烘干工艺使原材料表面无任何残留物。这种工艺清洗处理完的金属板材表面与涂层之间无异物，有利于提高二者间的结合力、附着力。

现有的人工生产操作人工喷涂环节，由于每个工人工作标准不一样，尤其在人工喷涂的厚薄不均匀、有颜色差异、表面光整度不一致等方面体现较突出。现在的人工喷涂方式有静电粉末喷涂和液态喷涂二种，都是在规定的范围把成型后的工件固定，然后用气动喷枪进行全方位喷涂。其缺点是喷枪与工件的距离不固定容易造成厚薄不一，尤其是内外边、角容易出现涂料堆积现象，造成固化起泡、严重影响使用及外观效果。涂料在喷出的过程中与工件之间的吸附压力有限，只靠涂层固化与金属板材形成化学结合力影响使用效果。

本工艺是辊涂工艺，带有液态涂料的涂层胶辊和金属板材之间有200公斤左右的力，这使得液态涂料能够深入到金属板材细密的缝隙当中在经过固化化学反应后二者相互紧密咬合，使结合力、附着力大大提高。机械辊涂方式通过两根辊之间调节压力、自身转动速度等因素使得涂层胶辊上的涂料均匀、统一、致密。保证涂层厚薄一致、无颜色差异、物理性能和耐化学性能达到产品设计效果。

现有的人工喷涂方面涂层厚度一般在80-100um，表面粗糙易脱落，辊涂涂层厚度在8-10um表面光整附着力强。而且涂料在喷涂过程中有接近50%的部分没有落在挂件表面，因为是食品炊具涂料散落其它地方的50%涂料不可回收再利用。

本工艺液态涂料被控制在一个涂料收集盘中，挂料辊负责粘附液态涂料，挂料辊转动把涂料转化到涂覆辊上，涂覆辊转动把涂料转化到金属板材上实现辊涂方式，液态涂料始终在涂料盘中反复被循环利用，在原材料节省方面大大提升。

另外喷涂工艺固化加热的方式是煤或固体燃料加热空气方式，废气、废渣排放对环境污染危害大。本工艺采用天然气作为主燃料，对新鲜的空气进行加热实现清洁的高温环境。450℃的炉内温度分三段加热，分别精控±1℃的设定炉温范围，对固化炉的结构设计有苛刻的要求。液态涂料中的有机蒸汽由焚烧炉高温裂解成二氧化碳和水排放。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，而非对其限制；应当指出，尽管参照上述各实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对上述各实施例所记载的技术方案进行修改，或对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改和替换，并不使相应的技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (4)

1.一种食品接触高温不粘彩涂金属板材加工方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1 原材料-金属板材前处理：将金属板材卷板上生产线后，以恒定速度对金属板材进行恒温、恒浓度的碱液喷淋和碱液刷洗，后经四级软化水冲洗，再经过热风烘干工艺使原材料表面无任何残留物；

S2涂层涂覆：在洁净的原材料正表面和背表面，在零污染的环境下辊涂，均匀的分别涂一层液态涂层，以保证涂层的厚度均匀度一致、表面光整；

S3涂层高温固化：固化炉内采用洁净的天然气作主燃料，通过对新鲜空气的加热，使炉内达到450℃及以上高温的烘烤固化氛围，同时要保持相对稳定的风速、风压及烘烤时间，烘烤蒸发的有机气体被引风机回收到高温炉内焚烧裂解，经过换热系统二次回收利用；目的是让平坦的金属板材各部位得到均匀的受热，形成玻璃化温度达到充分的化学交联聚合反应，保证涂层硬度达到涂料设计实验标准；

S4涂层金属板材冷却: 完全固化好的涂层金属板材在固化炉末端出口处金属板材温度接近380℃，采用分段冷却能更好的使涂料与金属板材两个不同的物体在热胀冷缩的物理作用下同步，使涂层与金属板材最终融为一体，保证涂层金属板材冲压变形结合力、附着力、硬度达到标准；

S5卷曲分条压型：冷却后的涂层金属板材被卷曲，经分剪机剪切最后按规定的模具冲压成型，整个生产工艺完成。

2.根据权利要求1所述的一种食品接触高温不粘彩涂金属板材加工方法，其特征在于，所述步骤S2中，进行涂层涂覆时，由涂料收集盘和一根镀铬硬辊作为挂料辊负责粘液态涂料，另一根聚氨酯胶辊作为涂覆辊负责把镀铬硬辊带来的涂料转化到金属板材上。

3.根据权利要求1所述的一种食品接触高温不粘彩涂金属板材加工方法，其特征在于，所述步骤S3中，因为在涂层未完全固化之前板面不能接触任何物体，固化炉采用自重悬垂式，带有液态涂料的金属板材在50米的距离内无任何支撑，保证板面涂层均匀吸收热量，使板面外观平整、光滑。

4.根据权利要求1所述的一种食品接触高温不粘彩涂金属板材加工方法，其特征在于，所述步骤S4中，分段冷却采用空气冷却、水雾冷却、水淬冷却和冷风吹干。