发展覆膜钢板，实现彩色钢桶环保化

杨文亮

钢板覆膜技术是把塑料膜和钢板通过高温热压，将膜贴在钢板上的加工技术。覆膜技术在1977年诞生于日本，最初用于制罐和小型桶，可代替内涂、外涂技术，到现在为止已发展到了建材内外装饰装修、家电、汽车、制桶等多种领域，在欧洲国家制桶业得到了快速的发展。覆膜加工由于不使用粘着剂、溶剂，所以不含甲醛，且塑料膜经过美化装饰、可实现真正意义上的彩色钢桶，而且覆膜经过抗菌、防染等处理，确保了人体的安全性和健康、同时又起到了环保的作用。图1为欧洲某钢桶生产线上正在生产的覆膜彩色钢桶。

图1 覆膜板彩色钢桶

应用于钢桶行业的覆膜板，俗称为覆膜铁（Laminated Steel），是采用PP薄膜与马钢桶进行覆合而成。传统的内涂钢桶内壁，很多要经过涂装加工，而涂装方法所含有的物质，对人体和环境都会产生有害影响，尤其是内涂桶, 现在的处理方法是在桶的内壁采用树脂进行涂装。但是，因这种涂装工艺所使用的涂料里含有环境激素的有害物质—双酚Ａ类（Bis-phenol A）物质，是一种国际公认的环境激素，而且可能出现溶出的问题, 一旦溶出超标，会对人体产生不良影响。且这个问题导致的严重后果已经引起国内外的重视。

钢板覆膜技术的诞生，是钢桶生产的革命性进步。随着它的广泛应用，传统钢桶生产工艺和技术将得到颠覆，从生产线设备的简化，生产率的提高、生产成本的降低、清洁卫生、环境保护等各个方面也都将前进一大步。

一、覆膜板的特点

覆膜板是比普通钢板和预涂装钢材更具优良的耐深冲、耐磨、耐腐蚀和装饰性等特点的一种兼有高分子树脂薄膜和钢板双重特点的钢桶制造材料。这一特点决定了覆膜板可以使用冷轧板作为基材，快速与套印精确的印刷薄膜覆合，因此，覆膜板大大降低了材料成本。

1、覆膜板具有优良的性能

（1）覆膜板的耐腐蚀、抗锈蚀等特性，是涂料板不能比拟的。因为是塑料薄膜的复合板，所以涂料板存在耐腐蚀性和附着力的矛盾，对于覆膜板而言就是轻易解决了，这对需要内涂桶来说，覆膜板是理想的材料。

（2）覆膜板外观光洁、爽滑、装饰性好、手感好。

（3）覆膜板化学稳定性好、耐候性能、耐老化，可以适应恶劣的环境而不会发生脱落和锈蚀。

（4）覆膜板加工性能优良，具有耐深冲、耐磨，在加工中不易破损。由于其表面爽滑，有润滑作用，在钢桶的加工中更易成形。

2、覆膜板材料成本更低

（1）由于覆膜板是一种兼有塑料薄膜和钢板双重特点的金属材料，因此，一般情况下，不必用镀锌板作为基材去生产覆膜板。采用冷轧板覆膜，其成本优势是显而易见的。

（2）覆膜板的生产是卷板连续高速的生产流水线，与涂装工艺相比，生产速度快3倍。

（3）覆膜板的生产工艺，由于印刷塑料膜和覆膜均可一次完成，因此与涂装工艺相比，具有能耗低、速度快、用料少的特点。

（4）钢板覆膜设备操作简单、维护方便。传统的钢桶涂装全靠技术操作人员的经验控制各道工艺，而覆膜板生产工艺和设备简单，生产全过程都有自动控制，操作维修方便，不需特别专业培训就能掌握生产和维护技术。

（5）与传统的钢板涂装相比，设备更少，投资更小，占地面积更小，使用工人更少。从而节省了大量的设备投资和人力成本。

3、环保、节能和卫生

（1）覆膜板的生产是无溶剂和废气排出的，也不需要涂料烘干，对环境的污染更少，对能源的节约也是非常明显的。

（2）由于覆膜板不采用化学涂料和油墨，而是采用塑料薄膜进行热覆合，所以覆膜板不含对人体有害的各种化学物质。不使用粘着剂、溶剂，确保了人体健康、安全。解决了环境激素、挥发性有机化合物的问题。

（3）不含酞酸、苯二甲酸酯类等有害物质，能以再生资源充分使用。在制造时减少二氧化碳的产生，资源再生时不产生二恶因。废覆膜钢桶作为铁资源再利用，回收率100%，膜与铁一起回收再利用处理时，因加热，膜燃烧变成了水和CO2 ，这一部分转化为天然气，作为铁加热时的动力能源来利用。废膜也可作为再生而利用。

二、钢板板覆膜工艺

1、覆膜板的材料

（1）覆膜板的基材 可用作覆膜板的基材非常广泛，有镀锡薄钢板、镀铬薄钢板、冷轧薄钢板、不锈钢板等。

（2）覆合薄膜 根据不同的使用要求，覆合薄膜的材料也非常广泛，有PP、PE、PET、尼龙、布、镭射膜、和纸等。

一般采用PP膜用于桶体内侧，膜的颜色有透明和白色等。因为采用PP白膜，已经通过了美国FDA的鉴定标准：TFS/PP、130℃/60分, 专用于内涂桶的内壁。

为了满足制桶要求，目前加工中多采用的聚丙烯薄膜，其伸缩性和耐热性都经过严格设计检测，具有很强的抗破坏性能。基于对安全的首要考虑选用不含添加剂的可塑剂，它不含Ｂis-phenol A（桶内涂料含有的双酚类物质）和Phthalic acid ester（塑料可塑剂含有的邻苯二酸甲酯类), 以上两者均为国际公认危害生殖功能的环境激素。并且聚丙烯燃烧只生成水和ＣＯ，不产生二恶英（严重危害皮肤和肝脏的物质），基于上述特点，产品回收后可以直接再生利用。

2、钢板覆膜工艺

钢板覆膜方法，就是把薄钢板先经过表面预处理后，在覆合机上与塑料薄膜进行热压覆合而成。如图2为覆膜板生产工艺过程图。

图2 覆膜板生产工艺过程图

1-钢板表面处理；2-钢板输送；3-覆合膜印刷；4-覆合膜输送；5-上膜加压；6-下膜加压；7-热覆合；8-废膜修剪；9-覆合质量监测；10-废膜回收；11-覆合板卷收

（1）钢板表面处理 为了覆合薄膜与钢板板复合牢固，必须先对钢板表面进行预处理，即除去表面的油污和杂物。对于马口铁，由于表面比较清洁，一般采用吸尘的方法即可处理干净。

（2）钢板的输送 钢板在表面处理前，要把卷板展开，表面处理完后，要将钢板送入覆合设备中进行覆合。这些工作都是用输送装置来完成的。

（3）覆合膜的印刷 覆合膜可以根据用户的需要，预先进行印刷，塑料薄膜的印刷当前已经是非常成熟的工艺，可以印出多种色彩的图案。印刷好的薄膜卷成卷，便于使用。

（4）热覆合 将塑料覆合膜与钢板同时送入上下覆合辊中间，上下辊在热覆合装置的加热系统供热下，产生250℃的高温，使塑料薄膜在上下辊的压力和高温的作用下，热熔在一起。

（5）覆膜质量监测 在覆合结束后，立即进行质量监测，自动检查覆合板表面有无起泡、分离、变色等问题，如有问题，立即反馈并自动调节各参数以改进质量。

（6）废膜修剪 将覆膜后周边的废膜进行裁剪，并直接把废膜送入废膜回收装置中。

（7）覆膜板收卷 将修剪后的覆膜板进行整理或收卷，以便送入下道制桶工序中。

3、覆膜板生产设备

覆膜板的生产过程，采用全自动覆膜设备一次完成，生产效率高，质量好。如图3为由江阴市瑞兴科技有限公司生产的我国第一条全自动覆膜板生产线外型图，该公司目前正在致力于研究覆膜板在我国制桶行业的开发和应用。

图3 覆膜板生产线

覆膜板生产设备的工作原理如图4所示。

图4 覆膜设备工作原理简图

先将钢板送入基板加热装置中进行加热到250℃高温，然后立即与覆合薄膜一起送入上下压合辊中，利用上下辊的压力，使塑料膜热熔到基板上，牢固地融合在一起。热熔结束后再进行废膜修剪，即成为覆膜板成品。

该覆膜设备生产速度可达40m/min。电力消耗2000kW/day；燃气消耗63m3/day。生产线需用工人仅5人。

4、用覆膜板生产钢桶

（1）工艺过程 采用覆膜板生产钢桶，一般常用以下三种工艺过程：

①钢板→PP膜→覆膜钢板→印刷→覆膜钢桶

②钢板→胶印→PET膜→覆膜钢板→覆膜钢桶

③钢板→胶印→PET膜→覆膜钢板→胶印→覆膜钢桶

（2）焊缝补膜 由于覆膜板表面的塑料薄膜是不利于桶身焊接的，所以通常在覆膜时都会在钢桶桶身板材上进行焊缝留空。
钢桶的桶身通常采用焊接方法，焊接后的金属露出部分必须进行覆膜补涂。如图5为钢桶焊缝补膜原理图。无粘着剂覆膜技术的运用，即利用与覆膜同材质的聚丙烯树脂修补焊接部分，使金属露出部分的覆膜和溶融修补同时完成。充分发挥了聚丙烯膜加热融着的特性，形成了真空的袋状效果，内容物完全不会泄漏。由于在制桶过程中不使用粘着剂和润滑剂，因此可避免附加材料导致的耐内容物性、残留溶剂、可塑剂等溶出的危险。且不会产生涂装补涂过程中发生的诸如耐内容物性差、粘着力弱、气泡混入等问题。

图5 钢桶焊缝补膜

也可以采用胶带补涂或粉末补涂，即使用和覆膜成分相同的树脂胶带或粉末，钢板覆合PP白膜，在制桶补涂时需用白色PP粉末。

江阴市瑞兴科技有限公司自主研发的焊缝自动覆膜装置，安装于缝焊机的后部，通过特殊工艺，使桶身缝焊后立即进行自动补膜，有效地解决了焊缝的补涂质量问题。

5、覆膜板质量控制

覆膜板的质量检验，一般采用JISK6854-1粘着剂强度剥离实验；蒸馏实验法；第棋盘法；覆膜工业原创的热化确认法等检测方法。

（1）外观质量检测 使用覆膜板开始的目的只是为了装饰，所以外观不发生变化是其重要的要求。

对其外观的质量变化进行观察实验以ISO0877为标准，选择EMMAQUA-NTW（屋外集光促进暴露实验），实验照射能源进行到表面出现纤维化和微纤维化为止。观察表面的光泽度、明度和色差的变化情况。

①光泽度 光泽没有变化，镜面状态保持在86%。

②明度 明度没有变化，通过印刷后复合化技术稳定性也没有被损坏。

③色差 在色差△E2以内表示高耐候性。已知的PMMA膜具有高耐久性，与氟系塑料薄膜具有相同的高耐候性。

（2）物理耐久性检验 采用物理强度的变化测试，在高温环境下（85℃）90日之间促进其退化，测定拉伸强度、伸长率的残存率。表1为覆合膜的物理的强度。

表1 常用覆合膜耐久物理强度值比较

（3）覆合膜的物理性 覆合膜应进行折射率、耐热性等物理性能检测，要求覆合膜应具有一定的光学及耐热物理性能。表2为覆合膜物理性能要求。

表2 覆合膜物理性能要求

（4）覆合膜的化学性能 表3为覆合膜的化学性能测试要求。

表3 覆合膜化学性能要求

注：表中“○”表示性能优良；“△”表示性能一般；“×”表示性能较差。

三、覆膜板的应用

目前覆膜板已在各行业取得了广泛的应用，尤其在日本和欧洲，应用最为广泛。

1、食品容器

在食品容器方面的应用主要有：食品桶罐、饮料罐、四旋盖、糖果罐、茶叶罐、易开盖等。

2、化工容器

在化工容器方面的应用主要有：化工桶罐、油漆桶罐、涂料桶罐、二片气雾罐及各种顶底盖等。特别是留空覆膜加工技术，可适用于各种制造桶罐。

3、装饰性产品

在装饰产品方面的应用主要有：便携烟灰盒、礼品盒、文具盒、首饰盒、烟盒、酒盒等等。

4、其他行业的应用

在其他行业的应用主要有：建筑板材、墙壁、吊顶、防盗门、地板、遮阳棚等等。