CN107022286A - 一种聚酯型涂料的应用、制备方法及涂布方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种聚酯型涂料的应用，将聚酯型涂料应用于包装酸性的功能性饮料的三片式包装罐的内壁的涂布。本发明还提供了一种聚酯型涂料的制备方法和涂布方法。本发明旨在使得包装罐在耐腐蚀性上较现有技术可以更佳，且解决易吸附炉灰杂质点问题，并且满足部分国家食品行业标准无双酚A物质的要求。

Description

一种聚酯型涂料的应用、制备方法及涂布方法
技术领域
本发明涉及用于功能性饮料的三片罐金属包装领域，具体而言，涉及一种聚酯型涂料的应用、制备方法及涂布方法。
背景技术
目前，在三片罐金属包装领域，酸性的功能性饮料罐内壁货架期腐蚀问题一直是行业的难题。由于功能性饮料液中含有较丰富的电解质，饮料溶液酸性较强(PH在3-4左右)，所以在较长的货架存放期中饮料液会透过罐内壁涂层与金属板发生电化学腐蚀反应，部分位置甚至会发生孔蚀现象，形成腐蚀穿孔，导致漏液。究其原因，主要是三片式的金属饮料罐内部所含的功能性饮料中含有较多可溶于水的电解质成分(尤其含有酸性物质的成分)，易和金属产生电化学腐蚀导致内容物污染、变质、金属罐破损，因此需要在金属表面涂覆薄的热固性涂层，以将内容物和金属内表面隔开。
目前行业内在酸性功能性饮料上可用的涂层一般环氧类涂料或有机溶胶涂料。此两种涂料系统各有优缺点，环氧酚醛涂料系统施工性能较优，但抗酸性腐蚀较有机溶胶系统差，无法抵抗长货架期下高酸性饮料的腐蚀，罐体(尤其是缩颈，加强筋和卷封边缘)在长时间的酸性饮料浸泡下，极容易出现黑色腐蚀点和腐蚀斑，严重时容易造成罐体腐蚀穿孔漏罐。此外，环氧类涂料中可能含有双酚A(敏感物质，国标对于双酚A有限量标准，且部分客户及消费者群体对食品接触产品，尤其是婴幼儿接触产品有不含双酚A的要求)
并且，现在的功能性饮料内涂层通常使用环氧类型涂料两次涂覆，在两年保质期(功能性饮料常规保质期为两年)内容易发生金属罐内壁有黑色腐蚀点，罐身由于运输转移造成碰撞变形后在变形部位更易产生腐蚀，严重的甚至金属罐破损。后经过调整改用高分子环氧树脂类型涂料涂底，PVC有机溶胶涂料罩面的工艺，罐内腐蚀点概率明显下降以及碰撞变形后抗腐蚀能力提高，但是有机溶胶涂料含有PVC，对后期金属回收处理不利，且该类型涂料在涂料涂覆线上易吸附烘房线内炉灰，带来次品率明显上升。
有机溶剂涂料虽具有较强的耐腐蚀性能，但在施工过程中易产生内壁黑点、流平不佳、涂料切丝等问题，影响成品罐外观。且其配方中含有PVC成分，根据2017年4月19日即将执行的《GB 4806.10-2016食品安全国家标准食品接触用涂料及涂层》和2017年10月19日即将执行的《GB 9685-2016食品安全国家标准食品接触材料及制品用添加剂使用标准》，PVC成分未在允许使用的树脂名单和添加剂名单中，存在违反国家法规和国家标准风险。
发明内容
鉴于此，本发明提供了一种聚酯型涂料的应用、制备方法及涂布方法，旨在使得包装罐在耐腐蚀性上较现有技术可以更佳，且解决易吸附炉灰杂质点问题，并且满足部分国家食品行业标准无双酚A物质的要求。
为此，一方面，本发明提供了一种聚酯型涂料的应用，将聚酯型涂料应用于包装酸性的功能性饮料的三片式包装罐的内壁的涂布。
进一步地，上述聚酯型涂料包括以下重量百分比的组分：
其中，聚酯树脂的平均分子量5000-20000D、OH值为1-50mg·KOH/g、酸值为1-10mg·KOH/g、玻璃化温度在10-80℃。
进一步地，上述聚酯型涂料包括以下重量百分比的组分：聚酯树脂22-28％；酚醛树脂8-16％；氨基树脂4-7％；封闭型异氰酸酯1-2.5％；酸性催化剂0.3-0.7％；助剂0.1-0.7％；蜡0.2-0.5％；混合溶剂53-56％；其中，聚酯树脂的平均分子量10000-15000D、OH值为10-40mg·KOH/g、酸值为3-8mg·KOH/g、玻璃化温度在30-60℃。
进一步地，上述聚酯型涂料包括以下重量百分比的组分：聚酯树脂20-25％；酚醛树脂8-16％；氨基树脂4-7％；封闭型异氰酸酯1-2.5％；酸性催化剂0.3-0.7％；助剂0.1-0.7％；蜡0.2-0.5％；混合溶剂56-60％；其中，聚酯树脂的平均分子量10000-15000D、OH值为10-40mg·KOH/g、酸值为3-8mg·KOH/g、玻璃化温度在30-60℃。
进一步地，上述聚酯型涂料包括以下重量百分比的组分：聚酯树脂20-22％；酚醛树脂12-13％；氨基树脂5-6％；封闭型异氰酸酯1.5-2％；酸性催化剂0.4-0.6％；助剂0.3-0.5％；蜡0.3-0.4％；混合溶剂58-60％；其中，聚酯树脂的平均分子量14000-15000D、OH值为15-20mg·KOH/g、酸值为2-5mg·KOH/g、玻璃化温度在60-75℃。
进一步地，上述聚酯型涂料包括以下重量百分比的组分：聚酯树脂20.45％；酚醛树脂12.2％；氨基树脂5.5％；封闭型异氰酸酯1.6％；酸性催化剂0.5％；助剂0.4％；蜡0.35％；混合溶剂59％；其中，聚酯树脂的平均分子量12500D、OH值为20mg·KOH/g、酸值为5mg·KOH/g、玻璃化温度在70℃。
进一步地，上述聚酯型涂料包括以下重量百分比的组分：聚酯树脂21.27％；酚醛树脂12.21％；氨基树脂5.1％；封闭型异氰酸酯1.6％；酸性催化剂0.5％；助剂0.4％；蜡0.32％；混合溶剂58.6％；其中，聚酯树脂的平均分子量12600D、OH值为27mg·KOH/g、酸值为5.7mg·KOH/g、玻璃化温度在75℃。
进一步地，上述聚酯型涂料还包括0.1-1％的颜料。
另一方面，本发明提供了一种聚酯型涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将固态的聚酯树脂投入混合溶剂釜内再升高温度至80-100℃溶解至少2小时，待聚酯树脂全部溶解，降温至40℃以下待用；
2)将权利要求1-6任一的聚酯型涂料混合并搅拌至少1小时；
3)检测后过滤包装。
进一步地，上述步骤1)之后还设有色浆分散研磨步骤：在聚酯树脂的溶液中加入色粉，分散并在不超过60℃的温度条件下研磨后，经过滤后制成色浆溶液半成品。
另一方面，本发明提供了一种聚酯型涂料的涂布方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将权利要求1-6任一的聚酯型涂料在施工粘度为70-110s的条件下涂布在底层；
2)对底层在固化条件为195-205℃/10-12分钟的条件进行固化；
3)对底层进行涂覆，膜重5-9g/㎡。
进一步地，上述涂布方法还包括以下步骤：
4)将权利要求1-6任一的聚酯型涂料在施工粘度为70-110s的条件下涂布于面层；
5)对面层在固化条件为195-205℃/10-12分钟的条件进行固化；
6)对面层进行涂覆，膜重6-10g/㎡。
本发明相较于现有金属罐所使用的类型涂料，涂层有更好的延展性，变形部位的防护性能较优，在保质周期内的腐蚀点数量明显减少，在饮料罐的保质期内有更好的耐电化学腐蚀性；并且，涂料在施工过程中较少吸附烘道内炉灰，涂层中杂质点较少，制罐后废品率下降；另外，涂层中不含PVC材料，使金属罐回收过程更加环保(PVC在高温环境中易生成二恶英类致癌物)。
具体实施方式
下面将更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
以下为本发明实施例提供的一种聚酯型涂料的应用，具体将该聚酯型涂料应用于包装酸性的功能性饮料的三片式包装罐的内壁的涂布，例如市面上常见的红牛、东鹏特饮等饮料的三片式金属包装罐上。
该聚酯型涂料具体通过以下配比和制备方法获得，且通过以下涂布方法涂布(表1)。
其中,助剂具体可以采用改性有机硅、丙烯酸树脂、聚酯树脂。混合溶剂具体可以采用醇类、醇醚类、芳烃类、酮类、酯类；醇类具体为正丁醇；醇醚类具体为丙二醇甲醚、丙二醇甲醚乙酸酯、丙二醇丁醚、乙二醇乙醚、乙二醇丁醚、乙二醇乙醚乙酸酯；芳烃类具体为二甲苯、s100#、s150#；酮类具体为丁酮、甲基异丁基酮、环己酮、异佛尔酮；酯类具体为乙酸丁酯、DBE等。
混合溶剂的配比可以如下：芳烃类100#40-80％，酮类10-20％，醇类3-5％，醇醚类5-15％，酯类2-4％。优选地有为芳烃类100#68％，酮类15％，醇类4％，醇醚类10％，酯类3％。
实施例1-8以及对比例的聚酯型涂料的实验后数据对比。
实验条件及时间如表2所示：
本发明与现有技术所涉及的系统(每两周定期开罐)同时做包装试验，对罐体的三缩、罐身、底缩三部分进行腐蚀情况的对比分析，并从三个维度分析了解腐蚀趋势。
关于腐蚀点个数实验后数据对比如表3所示：
如表3所示，从腐蚀点个数趋势图可见，本发明所涉及的系统在腐蚀情况优于现有技术所涉及的系统。
关于罐身处腐蚀点个数实验后数据对比如表4所示：
如表4所示，从罐身处腐蚀点趋势图可见，本发明所涉及的系统在腐蚀情况优于现有技术所涉及的系统。
关于底缩处腐蚀点个数实验后数据对比如表5所示：
如表5所示，从底缩处腐蚀点趋势图可见，本发明所涉及的系统在腐蚀情况优于现有技术所涉及的系统。
关于腐蚀级别实验后数据对比如表5所示：
如表5所示，从腐蚀级别趋势图可见，本发明所涉及的系统在腐蚀情况优于现有技术所涉及的系统。其中，腐蚀级别为：按照腐蚀点或腐蚀斑直径大小将腐蚀点/斑分成小点、中点、大点和腐蚀斑四种，并结合斑点个数将腐蚀严重程度分为0-5级，数值越大，腐蚀越严重；取一定数量的罐，对每个罐的腐蚀程度评级，然后算平均值因而，根据上述实验数据，可以说明，本发明相较于现有技术在抗腐蚀性能方面明显提高，也验证了上述的技术效果。因此，本发明相较于现有金属罐所使用的类型涂料，涂层有更好的延展性，变形部位的防护性能较优，在保质周期内的腐蚀点数量明显减少，在饮料罐的保质期内有更好的耐电化学腐蚀性；并且，涂料在施工过程中较少吸附烘道内炉灰，涂层中杂质点较少，制罐后废品率下降；另外，涂层中不含PVC材料，使金属罐回收过程更加环保(PVC在高温环境中易生成二恶英类致癌物)。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种聚酯型涂料的应用，其特征在于，将所述聚酯型涂料应用于包装酸性的功能性饮料的三片式包装罐的内壁的涂布。
2.根据权利要求1所述的一种聚酯型涂料的应用，其特征在于，所述聚酯型涂料包括以下重量百分比的组分：
其中，所述聚酯树脂的平均分子量5000-20000D、OH值为1-50mg·KOH/g、酸值为1-10mg·KOH/g、玻璃化温度在10-80℃。
3.根据权利要求2所述的一种聚酯型涂料的应用，其特征在于，所述聚酯型涂料包括以下重量百分比的组分：聚酯树脂20-25％；酚醛树脂8-16％；氨基树脂4-7％；封闭型异氰酸酯1-2.5％；酸性催化剂0.3-0.7％；助剂0.1-0.7％；蜡0.2-0.5％；混合溶剂56-60％；其中，所述聚酯树脂的平均分子量10000-15000D、OH值为10-40mg·KOH/g、酸值为3-8mg·KOH/g、玻璃化温度在30-60℃。
4.根据权利要求2所述的一种聚酯型涂料的应用，其特征在于，所述聚酯型涂料包括以下重量百分比的组分：聚酯树脂20-22％；酚醛树脂12-13％；氨基树脂5-6％；封闭型异氰酸酯1.5-2％；酸性催化剂0.4-0.6％；助剂0.3-0.5％；蜡0.3-0.4％；混合溶剂58-60％；其中，所述聚酯树脂的平均分子量14000-15000D、OH值为15-20mg·KOH/g、酸值为2-5mg·KOH/g、玻璃化温度在60-75℃。
5.根据权利要求2所述的一种聚酯型涂料的应用，其特征在于，所述聚酯型涂料包括以下重量百分比的组分：聚酯树脂20.45％；酚醛树脂12.2％；氨基树脂5.5％；封闭型异氰酸酯1.6％；酸性催化剂0.5％；助剂0.4％；蜡0.35％；混合溶剂59％；其中，所述聚酯树脂的平均分子量12500D、OH值为20mg·KOH/g、酸值为5mg·KOH/g、玻璃化温度在70℃。
6.根据权利要求2所述的一种聚酯型涂料的应用，其特征在于，所述聚酯型涂料包括以下重量百分比的组分：聚酯树脂21.27％；酚醛树脂12.21％；氨基树脂5.1％；封闭型异氰酸酯1.6％；酸性催化剂0.5％；助剂0.4％；蜡0.32％；混合溶剂58.6％；其中，所述聚酯树脂的平均分子量12600D、OH值为27mg·KOH/g、酸值为5.7mg·KOH/g、玻璃化温度在75℃。
7.根据权利要求1-6任一所述的一种聚酯型涂料的应用，其特征在于，所述聚酯型涂料还包括0.1-1％的颜料。
8.一种聚酯型涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将固态的所述聚酯树脂投入混合溶剂釜内再升高温度至80-100℃溶解至少2小时，待所述聚酯树脂全部溶解，降温至40℃以下待用；
2)将权利要求1-6任一所述的聚酯型涂料混合并搅拌至少1小时；
3)检测后过滤包装；
优选地，所述步骤1)之后还设有色浆分散研磨步骤：在所述聚酯树脂的溶液中加入色粉，分散并在不超过60℃的温度条件下研磨后，经过滤后制成色浆溶液半成品。
9.一种聚酯型涂料的涂布方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将权利要求1-6任一所述的聚酯型涂料在施工粘度为70-110s的条件下涂布在底层；
2)对所述底层在固化条件为195-205℃/10-12分钟的条件进行固化；
3)对所述底层进行涂覆，膜重5-9g/㎡。
10.根据权利要求9所述的一种聚酯型涂料的涂布方法，其特征在于，还包括以下步骤：
4)将权利要求1-6任一所述的聚酯型涂料在施工粘度为70-110s的条件下涂布于面层；
5)对所述面层在固化条件为195-205℃/10-12分钟的条件进行固化；
6)对所述面层进行涂覆，膜重6-10g/㎡。
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