江苏华宇：金属容器内涂料的涂印工艺和方法

文/江苏华宇

用薄钢板制作的金属容器，通常需要在其内表面涂印某种涂料，其目的是防止容器内容物与桶壁相互间的化学作用和微量有害物质对内容物的污染，保护内容物的新鲜度以及原有的风味，使起头食品能在长时间内储藏、运输和销售，且不影响其食用价值。

一、涂布原理

金属容器内表面涂布涂料，是在薄钢板裁切成桶身坯料之前，用滚涂机将适当的涂料在薄钢板光滑的表面上印涂成均匀的、厚度可控制的涂层。该涂机可通过本身的加料装置独立地进行涂布作业，也可以同印铁机相配套组成印涂作业线。

转动着的不锈钢给料辊半浸于供料盘中，将带上来的涂料经过匀料辊转移到橡皮滚筒上。橡皮滚筒下面有个压印滚筒，内设叼牙装置。当薄钢板运行至橡皮滚筒前，压印滚筒叼牙叼紧铁皮的一端，橡皮滚筒和压印滚筒配合，推动铁皮通过，完成涂印作业。涂层的厚薄由给料辊、匀料辊以及橡皮滚筒与压印滚筒之间的间隙控制。由于薄钢板张与张之间有间隔，所以有少量涂料被压印滚筒带走。利用刮刀将压印滚筒刮除干净（避免铁皮涂印的背面带料），刮下来的涂料流入接料盘，汇集后经导管回流至储料桶并循环使用。

　　金属容器的边缝焊接部位不能涂印上涂料，否则桶身坯料在高频电阻焊接过程中易击穿边缝而造成废桶。因而，操作者要根据金属容器的涂印面积在橡皮滚筒上开槽。涂料经开槽的橡皮滚筒涂印在马口铁皮上，开槽部位留出的空白铁便是空桶高频电阻焊接部位。

　　我们在实际操作中领悟到，开槽的尺寸应比实际焊接留空尺寸宽1～2mm，这样涂印出来的留空位尺寸才能符合空桶焊接要求。

　　涂印后的铁皮经输送带运至烘房，在循环运行的链条带动下通过烘房高温固化。烘房一般分为三部分：第一部分是将铁皮预热到烘烤温度；第二部分为恒温烘烤；第三部分是使铁皮充分冷却。整个烘烤时间需要10～15min。此后用自动式卸版机卸下铁皮，涂层经检验、理化测试合格后转入制桶工序。

二、工艺要求

薄钢板成为金属容器包装材料中的佼佼者已有悠久的历史，其效能在很大程度上应归于内涂料的重要防护作用。涂料的性能不但应具有耐腐蚀性，而且还应有良好的附着性、柔韧性，无毒无味。涂层必须能经受高频电阻焊接时的加热及格装后的121℃高压蒸煮而不丧失其性能。此外，还必须根据容器内容物来选择涂料的种类和确定涂层的涂印厚度。

1．涂料类型及适用性

环氧-酚醛树脂涂料：该涂料适用范围最广。它对于酸性食品有良好的耐蚀性，其中的环氧树脂组分使它具有良好的附着性和柔韧性。其烘烤温度约为200～210℃/15min，主要适用于汤类、肉、鱼、水果和果汁等食品罐头，也可用于皇冠瓶盖和其他各种盖子的内外表面涂层。两种树脂的含量比例可在很大范围内变化。虽然，经调整后的配方能起到耐磷酸盐作用，但会降低酚醛树脂的附着性。对含硫性高的食品，可加氧化锌和铝粉填充料：以阻止桶内壁硫化斑的产生。加入氧化锌的涂料不适用于酸性食品，对个别绿色蔬菜会引起变色。

丙烯酸树脂涂料：通常加钛白粉填充料配制成白色，有良好的柔韧性，抗硫性能极佳，主要用于蔬菜、汤类及含有会生成硫化斑物质的食品。打开后的容器内壁有陶瓷般悦目诱人的外观。

酚醛树脂涂料：有良好的覆盖性抵对化学品有优良的耐腐蚀性。它对硫化物离子有阻断性而使之不能穿透涂层，适用于肉、鱼、蔬菜、汤。但对马口铁表面的附着性较差，尤其是在涂层厚度大于3～4mm时，涂层的柔韧性较差。其烘烤温度一般不超过190℃，否则涂料通过镀锡层的孔隙渗透到基体而发生热降解作用。

含硫的化合物，天然存在于动物性和植物性食品中。在容器热加工过程中，这些化合物会分解产生游离的硫化物和氢硫化物离子，并会放出硫化氢，在桶内壁的擦伤部分（机械伤）形成硫化斑。硫化氢在pH值小于6时，会引起桶内顶隙处硫化铁的产生并脱落而污染容器内容物。

应当指出容器内壁出现硫化班现象，只是影响其内壁外观，对食品实际上并无多大影响。当消费者打开容器使用时，容器内壁的硫化斑会使消费者误以为容器已经变质而到有关部门投诉。因此，生产工艺员在涂印马口铁皮时，要了解其涂印后的用途，根据所要桶装的食品特征，选择涂料种类。

2．涂层的涂印厚度

食品容器内壁涂印涂料的主要目的之一是防止锡的大量溶解。但有一部分食品需要桶内的一些锡溶解，形成游离锡离子，以保持桶内食品的外观和风味。如果没有游离锡离子，浅色食品的颜色往往会发暗，绿色蔬菜的色泽也会发生变化。在桶头内缺氧的状态下，锡离子与食品生成锡铬化合物而除去了食品中的硫化物。这些作用将使容器在长时间内得以储藏、销售、食用。

金属容器食品中需要微量锡溶解，因而容器内壁涂层涂印厚度一般要求在3.5～6.0g/m2之间。在这个厚度范围内，涂层有一定的孔隙率，容器内容物的液体通过这些孔隙渗透到锡层表面，将锡缓慢溶解形成锡离子，从而达到延长罐头保质期的目的。

对于酸性食品，如芦笋、清水竹笋、花椰莱等，其容器内壁涂料可采用“复合涂料层”工艺进行涂印。这些植物的蛋白质含量高，在容器卷封加热杀菌过程中，含硫氨基鞍分解析出的硫化氢较多，对桶壁有较强的硫化腐蚀。“复合涂料层”即在涂印工艺中采用“三涂二烘”的办法。即先在铁皮表面涂印一层以环氧树脂和二甲苯树脂为基料的附着性强、增塑性大的底漆，经烘烤固化后，复涂环氧树脂、酚醛树脂型涂料两次（桶底和盖在第二次涂即时，要调转铁皮牙口位置）。如此经过"三涂二烘"的涂印，涂层总厚度达10～13g/m2，使涂层的致密性增大，孔隙率几乎消失。涂层不但具有良好的附着性，而且有很好的挠屈性和延展性，具备良好的制罐性能。

3．烘烤条件

要取得良好的涂层质量，除了涂料本身具有抗硫、抗酸性能之外，烘房的干燥条件对涂层结构的形成有着密切的关系。烘烤温度和烘烤时间取决于涂料涂层所要求的固化条件。因而，操作者在生产中必须全面了解烘房内温度和铁皮表面温度的关系，确保涂印在铁皮表面上的涂料能在要求的温度和时间内固化，从而获得优质的涂层。一般情况下，烘房的温度和铁皮表面的温度相差20℃。温度差与烘房的热容量、铁皮的规格、涂印速度有着密切的关系，必须根据实际情况进行测定。常用的测试办法是在马口铁表面上选好5个固定点，在其上贴上测温纸，再将贴上测温纸的铁皮通过热烘房，要求5个测试点的最高温度差在10℃以内。从测温纸上可判断烘房温度及热量分布情况，从而了解涂层受热是否均匀。

4．烘房支架

支架刮伤马口铁表面涂层，甚至刮伤镀锡层，是涂印过程中存在的严重质量问题。用刮伤内壁的容器盛装食品，刮伤处的铁基暴露于容器内容物中并开始腐蚀。腐蚀过程中产生大量的氢气，使桶体内压增大，容器变形（俗称膨胀）而废弃。造成支架刮伤的主要原因有：

（1）铁皮在烘房运行时，由于热风的冲击，使铁皮与支架发生摩擦；

（2）链条和支架在运转过程中发生抖动，使铁皮和支架相互撞击；

（3）支架长期受高温烘烤，表面生锈氧化。涂料涂层尚未干燥时，氧化物贴附于铁皮表面上，形成砂粒，铁皮堆叠后造成刮伤。

要避免和减轻机械刮伤的痕迹，必须保持烘房支架洁净、光亮，视支架使用情况定期清洗。将清洗用氢氧化钠溶液加热到80℃，自动循环冲洗，再用清水冲洗干净后烘干。烘房链条和支架平时应注意检修，保持运转平直，速度均衡。如果铁皮抖动幅度太大，应适当减小风压。支架的规格、承重量与铁皮的规格重量应成正比，以减少运行中的振动幅度。