|
制桶对原辅材料的技术要求
文/杨文亮
钢桶国家标准GB/T325.1中所列的四项薄钢板的国家标准（GB/T 912、GB/T 2518、GB/T 11253、YB/T 5037），其实是钢桶用材料的最低要求，根据近年来的发展，这些标准材料已越来越不适用钢桶生产的需要。这些标准材料不仅使钢桶质量不能满足用户的要求，而且产品合格率低，废品率高，致使钢桶成本居高不下。由于标准的非专用性，使钢板生产企业和制桶行业选用钢板产品标准时具体要求不明确；同时更没有针对钢桶的用途、所装物质的特性、加工工艺特点等制订专门的钢板和钢带的标准，并加以规范。制桶行业由于没有专用的钢板标准，因此企业用于制桶的钢板执行的标准也不相同，造成钢桶的质量水平也是参差不齐。
要满足钢桶生产的需要，其材料的性能要求应满足标准中提出的最低要求。这是基本要求，但不是最佳状态的要求。在实际生产中，企业多采用SPCC、ST12、Q195等材质的薄钢板。这些都不是钢桶专用板材，只是基本上能满足钢桶生产的需要。
由于原材料的好坏对钢桶的质量和成本有着非常大的影响，近年来在国内各大钢企出现了研制生产钢桶专用材料的势头。现就钢桶生产对原辅材料的具体要求，给以详细说明。
一、钢桶生产主要原材料——薄钢板
1、尺寸要求
（1）钢桶用薄钢板材料的厚度及允许偏差见下表1所示。
表1 钢板及钢带的公称厚度及允许偏差（单位：mm）
| 公称偏差 |
厚度允许偏差 |
0.30、0.40、0.50 |
+0.01
-0.01 |
0.60、0.70 |
0
-0.03 |
0.80、0.90、1.00、1.10、1.20、1.50 |
0
-0.04 |
注：钢带头部、尾部15m内的厚度允许偏差，允许比规定的值超出50%。 |
（2）钢桶用薄钢板的公称宽度范围及其允许偏差见表2所示。
表2 钢带的公称宽度及宽度允许偏差值（单位：mm）
| 公称宽度 |
允许偏差 |
≤1000 |
+2
0 |
>1000 |
+3
0 |
2、外形要求
（1）钢带的镰刀弯在任意2000mm的长度上应不大于3mm。钢板应切成直角，切斜度不得大于钢板宽度的1%。钢带卷的单侧塔形高度不得大于20mm。
（2）钢板的不平度要求见表3所示。
表3 冷轧钢板的不平度要求（单位：mm）
| 公称厚度 |
每米不平度 |
宽度≥1000 |
宽度>1000 |
<1.00 |
≤12 |
≤10 |
≥1.00～1.20 |
≤10 |
≤8 |
3、技术要求
（1）化学成分：钢的牌号和化学成分（熔炼分析）要求见表4所示。
表4 钢的牌号和化学成分（单位：%）
| 用途 |
脱氧方式 |
化学成分，不大于 |
C |
Si |
Mn |
S |
P |
Al |
钢桶 |
铝镇静 |
0.08 |
0.03 |
0.25 |
0.025 |
0.025 |
0.060 |
钢中微量元素Ni、Cr、Cu分别不大于0.10%；As、Sn分别不大于0.05%。
（2）力学性能：钢板及钢带的力学性能要求见表5所示。
表5 钢板及钢带的力学性能
| 用途 |
屈服强度，MPa |
抗拉强度，MPa |
断后伸长率，% |
钢桶 |
≤220 |
280～350 |
≥35.0 |
（3）弯曲试验：钢板及钢带应按表6的规定进行弯曲试验。弯曲后试样表面不得出现裂纹。
表6 钢板及钢带的弯曲试验
（4）硬度：钢板及钢带在交货状态下的洛氏硬度试验值不大于60HRB。
（5）杯突值：钢板及钢带在交货状态下的杯突值要求见表7所示。
表7 钢带的杯突值（单位：mm）
| 公称厚度 |
杯突值，不小于 |
0.60 |
9.0 |
0.70 |
9.2 |
0.80 |
9.4 |
0.90 |
9.6 |
1.00 |
9.8 |
1.10 |
9.9 |
1.20 |
10.1 |
1.50 |
10.5 |
（6）表面质量：钢板表面不得有分层、裂纹、结疤、折叠、夹杂、孔洞、划伤等影响使用的缺陷。鉴于冷轧钢带连续生产的特点，可以允许带缺陷交货，一般缺陷按2米长度计算，表面质量分三级（如表8所示）供货。制桶企业可根据实际需求选用。
表8 钢板表面质量
| 级别 |
表面质量 |
A |
缺陷的部分不得超过本卷钢带总长度的4%～8% |
B |
缺陷的部分不得超过本卷钢带总长度的2%～4% |
C |
缺陷的部分不得超过本卷钢带总长度的2% |
（7）表面清洁度：表面按清洁度程度分为2级，即较清洁、清洁。根据生产工艺及涂油状况，清洁度程度分为3级，即轻度、中度和重度涂油。其对应生产工艺状态表面清洁度要求见表9所示。 制桶企业可根据需要选用不同清洁度的钢板。
表9 钢板的表面清洁度（单位：mg/m2）
| 表面清洁度 |
涂油量 |
表面总残留物 |
残铁 |
生产工艺状态 |
不大于 |
较清洁 |
|
500 |
250 |
退火、平整、不涂油 |
清洁 |
|
300 |
100 |
退火、平整、脱脂 |
轻度涂油 |
500 |
1000 |
280 |
退火、平整、涂油 |
中度涂油 |
1000 |
1500 |
280 |
退火、平整、涂油 |
重度涂油 |
2500 |
3000 |
280 |
退火、平整、涂油 |
轻度涂油 |
500 |
1000 |
150 |
退火、平整、脱脂、涂油 |
中度涂油 |
1000 |
1500 |
150 |
退火、平整、脱脂、涂油 |
重度涂油 |
2500 |
3000 |
150 |
退火、平整、脱脂、涂油 |
二、钢桶生产辅助材料
1、卷边密封胶
卷边内使用的卷封填料俗称密封胶，多采用天然乳胶为基料制成，钢桶生产时，先喷涂于桶底、顶的边缝中，凉干后底、顶与桶身卷封，卷封填料充满于卷边缝隙中，起着封密作用。封闭器密封件常用的有法兰中的衬圈和桶塞中的垫圈，常用橡胶制成，根据钢桶盛装货物不同，也有采用其他材料制成的。开口钢桶封闭器中常采用发泡橡胶或橡胶圈密封。
由于钢桶盛装的货物类型多种多样，具有不同的化学和物理特性，所以，不可能有一种万能的密封材料来满足所有货物的需要。在特种需要时，密封材料一定要根据货物的不同需要来选用，否则，可能会因为密封材料与货物反应，导致密封失效、货物污染变质等问题。对于常用的密封材料，一般应根据以下要求选用。
（1）卷边密封填料的选用
一般来说，钢桶盛装无特殊要求的货物时，可选用常规密封胶；当货物可能会溶解或使常规密封胶失效的货物，应选用化工专用密封胶；如果货物卫生要求较高，或密封胶会污染货物，使货物变质的，应选用食品专用密封胶。对于所有种类的密封胶来说，由于生产工艺和密封性能的要求，都要满足一定的物理和化学性质要求，常用密封胶质量要求见表10。
表10 钢桶密封填料的质量要求
| 质量指标 |
质量要求 |
8210型、8710型 |
BL90型 |
外观 |
乳白色或为红色的粘稠液体，没有明显的杂质或凝块 |
产品呈乳白色或有着色的粘稠状细腻液体，无明显的杂质 |
总固形物 |
≥40% |
74±4% |
粘度 |
≥100mpa.s |
≥300mpa.s |
开胶膜密度 |
0.90～1.10g/cm3 |
≥1.7g/cm3 |
pH值 |
9.5～12.0 |
10.0±1.0 |
干胶膜化学稳定性 |
K≥0.70，且能产生一定量的体积膨胀 |
K≥0.70，且能产生一定量的体积膨胀 |
卫生标准 |
应符合GB4807标准要求 |
应符合GB4807标准要求 |
消耗定额 |
为200L钢桶50～60只/公斤 |
为200L钢桶50～60只/公斤 |
一般密封胶生产企业，均可按用户的要求，对总固形物、粘度细度等指标进行调整，以满足制桶厂家的特殊要求。
各种密封胶都具有一定适用范围，制桶企业可依据实际情况，做浸泡试验，防止填料不适应内容物的事故发生，以保证钢桶质量。试验时，取少量胶涂于玻璃上，待完全干燥后剪成方块，放在拟盛装的溶剂中浸泡一周，若膨胀则表示适用，若完全溶解则表示不适用。
（2）使用要求：
a) 密封胶使用前必须搅拌均匀，保证每桶胶粘度一致。搅拌后要加入容器前，用20目过滤网过滤，以免少量凝块堵枪，影响注胶效果。
b) 涂刷时，刷子应用凉开水洗净，甩干水分，沾适量封口胶进行涂刷。暂停涂刷时需将刷子清洗，以防凝结，便于下次使用。
c) 手工涂刷和机械喷涂均应进行预涂，常温下让其自然干燥1～3小时，成型时再喷涂一次（BL90型除外），以增加保险系数。
d) 若出现胶过稠现象，可加入少量蒸馏水或凉开水（严禁加入其他任何溶剂），一般情况下应尽可能避免稀释，以免造成产品质变。
e) 密封胶不得与空气长时间接触，防止阳光直晒并远离取暖设备，以防凝固。
f) 密封胶最高耐温可达180℃，超过180℃将发粘焦化，从而影响密封效果。
2、闭口钢桶密封件
（1）封闭器密封件的选用
钢桶密封件的选用：常用的闭口钢桶密封圈类型及用途见表11所示。开口钢桶密封胶圈的类型及用途见表12所示。
表11 闭口钢桶密封件的选用
| 密封件类型 |
性能和用途 |
天然橡胶 |
具有良好的弹性、耐寒性、耐磨性优点。机械强度高，适合盛装水系、醇系、汽车刹车油等货物。不适合石油系油液、燃料油等。 |
丁腈橡胶 |
耐石油基油、耐碳氢化合物及耐水性能随丙烯腈的含量增加而提高，但低温性和透气性则随之下降。不适于磷酸酸系油液及含有极性添加剂的油类。 |
三元乙丙胶 |
耐热、耐寒、耐候性和耐臭氧性优异，适于磷酸酯系油液、水系物质、化学药品等，不适于矿物性油液。 |
丙烯酸酯 |
耐温性能比丁腈橡胶高，耐油性好，尤其耐含有极性添加剂的油液。但耐水、耐寒、耐酸碱性差。 |
氟橡胶 |
耐热、耐油、耐药品性、耐老化性好。几乎适于所有的油类物质。但不适于酮、酯类物质，耐寒性差。 |
硅橡胶 |
耐油、耐溶剂、耐氧、耐老化性好，在汽油中几乎不溶胀，但强度低，抗撕裂、耐磨性差。 |
聚四氟乙烯 |
具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性，除熔融金属钠和液氟外，能耐其它一切化学药品，广泛应用于各种需要抗酸碱和有机溶剂的场合。有密封性、高润滑不粘性、电绝缘性和良好的抗老化能力、耐温优异。但弹性不佳，从而影响其密封性能。 |
聚乙烯 |
具有优良的耐低温性能，化学稳定性好，能耐大多数酸碱的侵蚀，且无臭、无毒，常温下不溶于一般溶剂，吸水性小，且不发生溶胀；但聚乙烯对于环境应力是很敏感的，耐热老化性差。弹性小也是它作为密封件的一大缺点。 |
尼龙 |
尼龙具有很高的机械强度，软化点高，耐热，耐油，耐弱酸，耐碱和一般溶剂，有自熄性，无毒，无臭，耐候性好。缺点是吸水性大，弹性较小。适用于高温环境或易发生火灾的环境下使用。 |
表12 开口钢桶密封圈的选用
| 密封圈类型 |
性能和用途 |
天然橡胶 |
具有良好的弹性、耐寒性、耐磨性优点。机械强度高，适合盛装水系、醇系、汽车刹车油等货物。不适合石油系油液、燃料油等。 |
氯化丁基橡胶 |
透气透湿性低、减震性好、玻璃化转变温度低、在大气环境下的耐老化和耐候性好、具有硫化多样性、硫化速度快、橡胶与金属接著性能良好。 |
三元乙丙胶 |
耐热、耐寒、耐候性和耐臭氧性优异，适于磷酸酯系油液、水系物质、化学药品等，不适于矿物性油液。 |
高密度天然橡胶 |
具有天然橡胶的特性，但比普通天然橡胶密度高、硬度大、弹性差、不易变形。 |
食品用天然橡胶 |
是以天然橡胶为主制作成天然橡胶制品，通过国家相关食品接触使用橡胶检测标准，达到食品级。其它物理和化学性能与天然橡胶相同。 |
PVC发泡胶 |
具有良好的耐腐蚀性和密封性。发泡胶以聚氯乙烯树脂为主要原料，使用时将发泡胶注入桶顶的凹槽内，置入可加热的烘烤设备中，经一定的时间后，发泡胶塑化并在塑化的密封条中均匀地产生微小气泡，使其变成类似海棉状的弹性体。其松软程度与加热的温度及时问成正比。该密封材料几乎适用于所有开口钢桶的密封要求。 |
（2）常用橡胶密封件的质量要求
（a）密封圈的外观质量要求：密封圈杂质面积不大于1mm2，且不得超过5处；凹凸高度应小于0.8mm，且不多于5处；毛剌高度及宽度不超过0.8mm；积累缺陷不多于8处。
（b）橡胶密封圈物理性能要求如表13所示。
表13 常用橡胶密封圈物理性能要求
| 物理性能 |
性能指标 |
天然橡胶 |
丁腈橡胶 |
三元乙丙胶 |
丙烯酸酯 |
氟橡胶 |
硅橡胶 |
硬度（邵氏A），度 |
35±10 |
65±10 |
70±10 |
65±10 |
70±10 |
65±10 |
拉伸强度，MPa |
≥4 |
≥3 |
≥5 |
≥4 |
≥5 |
≥7 |
断裂伸长率，% |
≥200 |
断裂永久变形（70℃，22h），% |
≤50 |
热空气老化 |
硬度变化（邵氏A），度 |
0～+15 |
拉伸强度变化率，% |
≤-30 |
断裂伸长率，% |
≤-50 |
耐液体（1＃标准油）体积变化率，% |
-15～+45 |
3、钢桶内外涂料
制桶行业通过多年的实验，外表面涂料目前大多采用氨基烘干磁漆。这种油漆基本能满足标准要求的“附着力强、耐候和耐久性好的材料”规定。对于小批量生产或没有涂装设备和烘干设备的企业，也有采用其他油漆的，如醇酸漆和环氧漆等涂料，但效果远不如氨基烘干漆好。
内表面涂料一般要求与内装物相适应，不能与货物反应，使货物变质或使内涂层失效等。常用的有食品内涂料和化工专用内涂料两种类型，都有严格的要求。
（1）常用氨基烘干磁漆
（a）技术要求：该漆常由特殊结构醇酸树脂、氨基树脂与各种耐候性颜料经研磨后加入助剂、溶剂等调制而成。氨基漆烘干后的漆膜颜色鲜艳、光亮、漆膜坚硬、附着力优良、有很好的耐候性及耐化学品性能，可外加催化剂降低烘烤温度实现低温快干，有效节省能源消耗。用于钢桶外涂装的氨基烘干磁漆一般技术要求如表14所示。
表14 氨基烘干磁漆技术要求
| 项目 |
指标 |
漆膜颜色及外观 |
符合标准样板要求，漆膜平整 |
细度，μm |
≤20 |
粘度（涂-4杯），S |
≥80 |
干燥时间（130℃），min |
≤30 |
光泽，60℃表头 |
≥80 |
硬度（铅笔法） |
≥H |
冲击强度 |
≥40 |
附着力，级 |
≤2 |
柔韧性，mm |
≤2 |
耐水性（40℃，24h） |
不起泡允许轻微变化2h恢复 |
（b）涂装工艺要求：
-涂装前应对钢桶表面除油、除锈酸洗、磷化等工序处理；
-使用前应将油漆充分搅拌均匀，并用120目铜丝布或丝绢滤布过滤，除去机械杂质；
-一般要求采用喷涂生产，也可采用静电喷涂。
-配套稀释剂：专用氨基漆稀释剂。
-喷涂粘度：18～24s（涂-4粘度计）；
-干燥条件：喷完后放置于清洁、无尘的环境5min左右流平，再进行烘烤。
- 烘烤温度：130℃/30min。当在油漆中加入0.2%催化剂时，也可将烘道温度将至115℃/30min，或采用130℃/15min。
（c）涂装生产注意事项：
-喷涂环境要求通风、无尘，应配备专用喷漆房，确保喷涂质量。
-空气压缩机应配备油水分离器，使压缩空气无油无水。
-油漆应存放于干燥阴凉处，远离火源。
-工作时加强通风，操作者应通过专业培训，严格遵守操作规程。
（2）常用内表面涂料
（a）常用钢桶内涂料类型及用途：
目前国内常用的钢桶内涂料类型及用途见表15所示。
表15 常用钢桶内涂料类型及用途
| 涂料类型 |
颜色 |
用途 |
360（PVB涂料） |
各色 |
原涂料无色透明，适用于食品，化学品，耐油脂，耐寒 |
361（PPH涂料） |
浅黄透明 |
耐化学品，耐油脂，耐溶剂，耐弱酸碱 |
362（PHP涂料） |
棕色透明 |
耐化学品，耐盐酸和有机酸，耐溶剂 |
400（PAA涂料） |
无色透明 |
此为水溶性涂料，适用于食品及防腐、防锈、防氧化 |
620（EPA涂料） |
无色透明 |
适用于食品，药品,耐化学品，耐油脂，耐溶剂，耐盐雾，耐酸碱 |
622（EPR涂料） |
米黄色 |
适用于食品，药品，耐化学品，耐油脂，耐溶剂，耐盐雾，耐酸碱 |
891（PU涂料） |
无色透明 |
此为常温固化涂料，适用于防锈、防水、防氧化、耐化学、耐油脂、耐溶剂 |
ZFT-1（PVF涂料） |
灰色 |
适用于油类、酯类等 |
ZFT-2（PVF涂料） |
绿色 |
适用于化工、农药产品等 |
ZFT-8（PVF涂料） |
奶黄色 |
适用于食品等 |
SP-1 |
稻黄色 |
适用于食品等 |
PPG 2088 |
奶黄色 |
适用于多种用途 |
（b）常用食品内涂料的性能要求
以SP-1食品专用内涂为例，它是由特殊结构树脂、耐强酸颜料及助剂经研磨、调配而成的，产品应符合国家食品卫生标准，用于出口钢桶包装时，要通过美国FDA认证。该涂料漆膜光亮、坚硬颜色符合人们对食品色的习惯，在钢桶内壁上附着力优良、有良好的耐化学品性能，能持续耐柠檬酸等常见食品酸类，可以长期直接接触食品。其卫生指标如表16所示。
表16 食品用内涂料的卫生指标
| 要求 |
指标要求 |
指标 |
在120华氏度下在蒸馏水里24h提取物 |
18mg/in2 |
Max<0.1mg/in2 |
在150华氏度下在8%的酒精中2h提取物0.1mg/in2 |
18mg/in2 |
Max<0.1mg/in2 |
在70华氏度下正庚溶液中30min提取物0.1mg/in2 |
18mg/in2 |
Max<0.1mg/in2 |
该食品用内涂料涂装时，应注意以下事项：
-涂装前应对钢桶内壁表面除油、除锈、酸洗、磷化等工序处理；
-使用前应将涂料充分搅拌均匀，并用120目铜丝布丝绢滤布过滤，除去机械杂质；
-涂装以喷涂为主，也可采用静电喷涂；
-配套稀料：食品涂料专用稀释剂；
-喷涂粘度：15～25s（涂-4粘度计）；
-干燥条件：喷完后放置于清洁、无尘的环境里10min左右，再烘烤。
-烘烤温度：150℃以上，30min。
（3）新型环保水性涂料
因为近年来环境保护的呼声越来越大，采用溶剂型涂料的企业，已开始逐渐转向环保涂料的应用，其中最引人注目的是水性涂料。多数制桶企业的人认为，水性涂料将是制桶行业涂装发展的方向。
（a）钢桶水性涂料的特点
由于水性漆产品组成中采用水性树脂、水性助溶剂，所以具备了不燃不爆、环保安全的特点；其成膜物同样是常规环氧、丙烯酸、聚酯类成膜物，故此涂膜的防腐防锈性能与行业熟悉的油漆没有差别。
在产品应用的安全、环保方面，水性漆的卓越优势也很明显：
-稀释成本低：产品应用过程中，用水来稀释调节粘度，彻底消除了有机溶剂有毒、易燃的隐患，同时节省了大量的稀释成本。
-产品应用无潜在风险：在涂料的涂装、干燥这二个环节上，都存在有害物质高度扩散，油漆明显存在两大隐患：涂装施工人员无法回避有毒溶剂高挥发环境而容易导致中毒；可燃挥发物与空气的混合气体，达到一定浓度，遇明火或火花极易爆燃，这两种状况的发生会给应用企业带来极大的风险，而水性漆挥发的主要是水分，上述两大隐患自然就不存在了。
-节能减排利己利民：由于采用水性材料，其排放物质为无害物质，水性漆没有油漆那样的刺激气味，从而有效改善了应用环境。从企业的稳定用工到减排指标等诸多方面为应用企业提供了非常有价值的条件。
-水性漆的充分回收再利用：钢桶的涂装方式以喷涂为主，其利用率较低，很大比例随排风排放，造成浪费和污染。水性漆可通过附加简单回收装置实现充分的再利用，且回收利用成本极低。
（b）水性涂料的涂装工艺要求
水性涂料不同于油性漆，对施工条件要求比较特殊，所以今年年初，我们组织行业相关专家制订了一个《钢桶水性涂涂装工艺标准》，对水性涂料的施工方法进行了统一。其主要内容如下：
-施工环境温度为5～40℃，最佳施工温度为20～26℃。相对温度为30%～80%，最佳相对湿度为40%～60%。
-喷涂前必须去除钢桶表面的油污、铁锈、氧化皮、腐蚀物、焊渣、杂质等。要求采用适当的表面处理工艺对钢桶表面进行涂装前处理。
-涂料的调配要严格按照涂料生产厂家提出的配比进行调漆。调配涂料应使用去离子水或蒸馏水，且水的电导率不得大于20μs/cm。涂料使用前须充分搅拌，搅拌均匀后用200目滤网进行过滤，搅拌速度不得超过200转/分钟。
-建议用高压无气喷涂方式进行喷涂，高压无气喷涂时出口压力应为6～12MPa。喷涂时桶身温度应不低于30℃（双色喷涂不低于70℃），不高于90℃。
-烘烤前，必须进行不少于1分钟的流平时间。烘烤时，宜采用两段式或三段式烘烤工艺，第一阶段烘烤温度不得大于100℃，时间3分钟；第二阶段和第三阶段烘烤温度为150～170℃，时间不少于15分钟。
-水性漆贮存和运输温度要控制在5～30℃，应存放在阴凉、通风处，避免阳光直射，贮存期为6个月。
|
