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1、食品级热固性聚酯粉末涂料的研制及应用f-CdNingboChemicalIndustry2010年第l期食品级热固性聚酯粉末涂料的研制及应用程红华,徐明,李健峻(宁波市派特勒粉末涂料有限公司,宁波3I5145)摘要:分析丫开发食品级热同性粉末涂料的必要性,食品级粉末涂料的技术要求和现状,食品级热性聚酯粉末涂料的原料选择,配方和工艺设计,研制和生产I_j一种食品级热吲性聚酯粉末涂料,其性能达到食品级热同性粉末涂料的技术要求,产品有竞争力,客户应用反馈产品质量良好,产品有广阔市场.关键词:食品级;热同性;聚酯树脂;粉末涂料;研制及应用中图分类号:TQ633文献标识码:A0引言涂料的涂膜对涂装物1=
2、,I:有保护作用,装饰作用和特种功能作用,同时涂料的涂装施jll:有方便和灵活等优点,冈此涂料得到了K期和J一泛的应用和发展.但有的涂料涂层含有对人类健康有害的物质,人们通过接触涂膜和食刚被涂膜污染的食物,造成有害物质进入人体,日积月累,代代相传,会危害人类健康和繁衍.为此,各国制订了相关的卫生安全法规,产品标准和实施细则,开发了对人类健康安全的食品级涂料.我国有中华人共和国食品生法,GB4805食品罐头内壁环氧酚醛涂料卫生标准,GB7105食品容器过氯乙烯内壁涂料生标准等标准,开发了食品级溶剂型涂料和水性涂料.美国食与药品监督管理局(FDA)制定了有关食与包装法规.美国和欧盟执行FDA法规,
3、要求与食品接触的家川电器,食加:机械,日川品等的表面涂层的迁移性必须符合USFDA21CFR175.300规定的技术指标1,使川食品级涂料.粉末涂料是loo%N体分的涂料,基本无VOC排放,涂装时喷逸的粉末可同收利川,有省资源,省能源,无公害,劳动生产率高和便丁实现自动化涂装等特点,公认为高生产效率,优良涂膜性能,生态环保型和经济型涂料.冈此,欧美等地区国家的涂料公司开发了食品级热陛粉末涂料.由丁粉末涂料的特点,近年米,我国粉末涂料的研制利生产取得了迅猛发展,2007年,粉末涂料产量为68万吨,其中家用电器粉末涂料2.5万吨,成为世界粉末涂料的生产人国2.但我国的粉末涂料发展起步较晚,专刚粉末
4、涂料正处研制开发阶段.涂装企业应用的食品级粉末涂料,一是采川食品级热塑性粉末涂料,但受性能限制,应用范围窄,川量少;二是采州进口或外企生产的食品级热同性粉末涂料,但价格高.为满足市场需求,本公司开发山一种性能达到要求和价格适宜的食品级热l矧性聚酯粉末涂料.本文对该涂料进行介,不妥之处谨请行业同:指正.1食品级粉末涂料的技术要求和现状1.1技术要求食品级粉末涂料目前主要用丁涂装与食品接触的家JJ电器,餐具,食品加.机械及童,玩具,文具,体育运动器材等.涂料应具有如.卜技术性能:1)产品在生产,运输,施利应刚过中符合环境保护,生和安全要求,涂料贮存稳定性好.2)涂层有优良的物理机械性能和优良的化学
5、性能,达到HG/T20062006热I古J性粉末涂料标准要求.3)涂层符合我国有关食品生,安全法规和强制性标准的要求,涂层的迁移性符合USFDA21CFR175.300规定的技术指标.4)涂层有良好的装饰性.5)产品符合刖户现有涂装设备和涂装:艺.6)原料来源符合国情,产品价格有市场竞争77.21.食品级热嘲性聚酯粉末涂辩的研钠及嗣2010年第l期.力.1.2现状食品级粉末涂料有热塑性粉末涂料和热I蚓性粉末涂料.1.2.1食品级热塑性粉末涂料热塑性粉末涂料用的热塑性树脂聚合度高,分子量人,软化点比较高,在粉末涂料烘烤成膜温度下,熔融粘度高,涂膜的流平性差,涂层厚,涂层装饰性着;树脂中没有极性基
6、团,对底材的附着力不好,为了提高附着力需要涂底漆;树脂对颜料和填料的润湿性差,颜填料在树脂中分散性不好,添加量比较少.由于热塑性树脂的局限性,热塑性粉末涂料的品种少,应用范围窄.食品级热塑性粉末涂料有聚乙烯,聚氯乙烯,聚酰胺,醋酸丁酸纤维素和醋酸丙酸纤维素热塑性粉末涂料等品种.11食品级热塑性聚乙烯粉末涂料冈涂膜的硬度,耐磨性和机械强度着,耐热温度较低,附着力不好,需涂底漆,耐候性差,目前应用在饮水管道的衬里,电冰箱或洗碗机等的货架.21食品级热塑性聚氯乙烯粉末涂料冈熔融温度,涂装温度与树脂的分解温度之间的温差较小,涂装温度控制要求严,国内应用少.31食品级热塑性聚酰胺粉末涂料因涂料吸湿性强,
7、必须密封保存,施性能差和附着力不好,国内应川少.4)食品级热塑性醋酸r酸纤维素和醋酸丙酸纤维素粉末涂料的涂膜性能良好,但必须涂底漆,国内应用少.1.2.2食品级热固性粉末涂料食品级热吲性粉末涂料性能良好,是食品级粉末涂料的主流,有环氧,聚酯,丙烯酸等系列产品.根据各类涂料的特性和价格应用在不同领域.国内用户以前采用进口或外资企业生产的食品级热同性粉末涂料,性能良好,但产品价格高.2实验部分2.1涂料类型的选择食品级热同性粉末涂料有环氧,聚酯,丙烯酸等系列涂料.根据各类涂料的特性,原料来源和价格,市场需求和川户涂装T:艺,本实验选择研制食品级热同性聚酯/环氧型,聚酯型粉末涂料,这类粉末涂料比环氧
8、粉末涂料有装饰性和价格等方面的优势,涂料和涂膜性能良好,分别适合涂装室内或户外川产品.2.2原料和配方通过试验确定食品级热同性聚酯粉末涂料的原料和配方如表l.表1食品级热固性聚酯粉末涂料的原料和配方.22.泼纪-:NingboChemicalIndusoy2010年,2.3主要生产设备和检测设备食un级热l生聚酉旨粉末涂料的主要生产设备和检测设备见表2.表2食品级热固性聚酯粉末涂料的主要生产设备和检测设备2.4生产工艺采熔融挤出混合法.树脂,固化剂,簇科和助刑(1)2.4.1工艺流程图经试验和性能检测,确定:艺流如图1所示.图1=I=艺流程图2.4.2生产工艺搅拌混合机中,以800转/分高速搅
9、拌混合510分1)配料.准确称量配料.钟.2)原材料的预混合.将称量的物料加入高速3)熔融挤出混合和冷却破碎.将预混合物料字波化下.23.食品级热性聚晓粉末涂辩的研翻及溺2OlO年第l甥Jj双螺杆挤山机熔融挤山混合和压片冷却破碎,熔融挤山混合的转速40HZ,温度9O120C.4)细粉碎和分级过筛.熔融挤山混合和冷却破碎的物料及助剂(2),川空气分级磨(锤型销钉)粉碎和分级,经分级过筛设备得到产品,检测粒度.【艺参数:主磨转速40HZ,分级器转速32HZ,确保55%粉末的粒径在3047gm范罔,使粉末中细粉含量为8%以下.5)成品包装.2.5食品级热固性聚酯粉末涂料的技术性能研制的食品级热性聚酯
10、粉末涂料的企业标准和检测结果见表3利表4.表3食品级热固性聚酯/环氧型粉末涂料的企业标准和检测结果注:重金属,伞迁移性由宁波SGS榆测技术服务有限公司检测.24一宁波化77.NingboChemicalIndustry2010牵,崩表4食品级热固性聚酯粉末涂料的企业标准和检测结果注:重会属,全迁移性由宁波SGS检测技术服务有限公.d检测.2.6讨论2.6.1原料的选择食级涂料是对人类健康安全的涂料,食品级热性聚酯粉末涂料由树脂,同化剂,助剂和颜填料等组成,原料的选择原则:(1)为使涂膜符合USFDA要求,原料与USFDA21CFR170189定义原料相对应,只使用认可的成分或GPRS材料.(2
11、)各组分必须符合制备粉末涂料的基本条件s,考虑各组分的性能和匹配,碓保涂层的流平性,交联度和性能,原料选择如下.25.食品级热性聚粉表涂辩的研铋及用2010年第l甥1)树脂.树脂是粉末涂料的主要成膜物质,是决定粉末涂料性质I涂层性能的主要成分,树脂决定粉末涂料的配方和途.树脂的熔融温度和分解温度,熔融粘度,稳定性,机械粉碎性,对基材的附着力,电性能,各纽分在树脂中的分散性,化反应温度利副产物,颜色和毒性,米源和价格等都应具备制造粉末涂料的条什3,.食un级热性聚酯粉末涂料选刚聚酯树脂原则:选Jj的聚酯必须符合FDA要求,聚酯的分子量和粘度,分子结构和官能度,玻璃化温度,同化剂等项目,应保证涂层
12、有良好的流平性I交联度;选用纯度高,各组分相容性好的聚酯树脂3,45,使涂层有优良的性能.食品级热l舌l性聚酯/环氧型粉末涂料选川CC15066端羧基聚酯树脂;食品级热剧性聚酯粉末涂料选JCC26912端羧基聚酯树脂.2)化剂.化剂是热Iii4性粉末涂料必须纽分,是决定粉末涂料和涂层性能的主要影响冈素.选的古l化剂必须符合FDA要求;化剂与树脂的化学反应性,状态1分散性,相容性,颜色,毒性和副产物,米源利价格等都应具备制造本粉末涂料的条什.化剂可川环氧树脂或羟烷基酰胺(HAA),多环氧化合物PT9l0,四甲氧甲基甘脲Powderlink1174等.本涂料各选,_jDOW663U氧树脂和T002
13、,XL552化剂.-C00FI+(聚酉树脂)3)助剂.助剂是粉末涂料的重要组成部分,川量少,作刚人.选州的助剂必须符合FDA要求:助剂与其它组分的相容性,分散性,稳定性,状态1颜色,毒性和副产物,米源和价格等都应具备制造粉末涂料的条件.本粉末涂料选川388流平剂,402脱气剂等助剂3,4.一6.4)颜填料.颜料使涂膜着色1产生装饰效果,要求颜料的着色力,消色力和遮盖力好.填料可提高涂膜硬度,刚性等物理性能,改进粉末涂料的松散性,还可以降低涂料成本.粉末涂料要求颜填料的物理,化学稳定性好,在涂料制造,贮存,运输和涂装过,不与其它组分发生化学反应,在树脂中的分散性好,来源丰富,价格适宜等3,.本涂
14、料选刚符合FDA要求的R902钛白粉,LD1000碳酸钙和少量着色颜料.2.6.2配方的设计和碓定3,41)本涂料配方设计以HG/T2006.2006热l蚓性粉末涂料,USFDA21CFR175.300规定的技术指标为依据.2)实验时先选择聚酯树脂的种,再选JI刊化剂和助剂,根据涂料的品种确定颜填料.本涂料的主要化学反应是聚酯树脂中羧基与l刊化剂中环氧基或羟基之间的反应,反应式如下所不:e瓯一elp,-,一OcH:Cv一/100f(环氧树脂)(聚酯/环毓型)co0H十均骡cH:H呻cooc豫e+臻O(聚酯型)(黝脂)(552)聚酯与同化剂按等当量设计配方,100g聚酯树脂需要l刊化剂量为:WE
15、:-APEX100/Ez56100(聚酯/环氧型).26一WXI_552Qx1552xApEx100/56100(聚酯型)式中,w为环氧树脂质量,g;AE为聚酯树脂酸值,mgKOH/g;EE为环氧树脂环氧值,eq/100g;100为聚酯树脂质量,g;wxL552为同化剂质量,g;Q地宁波化75NingboChemicallndustiy2010年第1鹳2为卉l化剂羟基当量,g/eq:56100为当量换算成mgKOH的系数,mgKOH/eq.由丁树脂的酸值与化剂的环氧值有一定的范罔,涂层的交联化利性能与化温度和时间相关,一定涂装r艺的最佳配方要经过实验确定.实验时,在涂层的外观和机械物理性能达标
16、后,进行化学性能耐人气候老化性测试,根据实验结果调整原料和配方,再进行实验.通过试验确定食品级热l刊性聚酯粉末涂料的原料和配方如表1.2.6.3生产工艺1)配料采川高速搅拌混合.2助剂采川特殊的加入方式.3)空气分级磨采锤型销钉粉碎1分级,确保55%的粉末在30pm47pm范同,旋风分离器增加辅助气流(风压0.30.7MPa),使粉末中细粉含量为8%以下.2.6.4固化温度,no,-j-间为使涂膜充分均匀I司化,食品级热同性聚酯/环氧型粉末涂料化条件为18O18min,食品级热陛聚酯粉末涂料化条件为2O010rain.设计上述配方汞I工艺的目的是使各组份达到充分分散混合,互溶,湿润,渗透,产生
17、协同效应,达剑涂膜流平性好,充分交联,涂层有良好的性能1提高粉末的涂装面积;使研制的食品级热I古I性聚酯粉末涂料符合我国食品生法要求IFDA规定的技术指标;达剑HG/T20062006热吲性粉末涂料标准,涂膜性能满足涂装产品的保护和装饰要求.可川本涂料替代进口或外资企业生产的食品级热性粉末涂料.3结果与分析检测和应川结果表明研制的食品级热同性聚酯粉末涂料的性能符合我国食品生法要求和FDA规定的技术指标;达到HG/T2006.2006热同性粉末涂料标准,涂膜性能满足涂装产品的保护和装饰要求,可刚本涂料替代进口或外资企业生产的食品级热性粉末涂料,Jj于涂装与食品接触的家电器,餐具,食品加.I机械及
18、童车,玩具,文具,健身器材等.食品级热性聚酯粉末涂料产品价格只是进口同类食品级热性粉末涂料的75%,产品符合涂装企业现有的涂装设备和J艺,粉木的涂装面积可达剑10平方米/公斤以上.有良好的经济效和社会效益.产品有市场竞争力.4应用研制的食品级热性聚酯粉末涂料符合我国食品卫生法要求和FDA规定的技术要求,达剑HG/T20062006热IN性粉末涂料标准.J+j本涂料代替进口或外资企业生产的食品级热陛粉末涂料,经多家单位使用,涂装家川电器,健身器材等,取得了良好效果.客户反馈意见:产品符合现有涂装设备和1艺.涂膜耐热性好,涂层性能满足涂装产品的保护和装饰要求,涂料质量稳定.涂料无VOC排放.产品价
19、格只是进口同类粉末涂料的75%,涂装时喷逸的粉末同收率高,粉末的涂装面积可达剑10平方米/公斤以上,有良好的经济效益.本产品2007年,2008年实现销售收入1580万元,给公司增加了经济效益;同时冈产品价格只是进口同类食品级热同性粉末涂料的75%,为客户提供了良好经济效.5结束语1)通过优选原料,设计配方I1:艺创新,研制出一种食品级热性聚酯粉末涂料,涂层的迁移性符合USFDA21CFR175.300规定的技术指标,符合FDA法规要求;涂料达到HG/T20062006热同性粉末涂料标准,涂层有良好的保护利装饰功能.可,【=fj本涂料替代进口或外资企业生产的食品级热问性粉末涂料,用于涂装与食品
20、接触的家,l_I电器,餐具,食品加工机械及童,玩具,文具,健身器材等.2)本涂料的原料来源J泛,产品价格适宜,符合客户现有涂装设备和涂装工艺.产品有良好的经济效益和社会效益.产品有广阔的市场.随着人宁波化77.27.食品级热嗡性聚酯粉末涂料的研钠及f=ll2010年第l湖们健康安全生活的需要,产品的市场将更广阔.3)食品级热性聚酯粉末涂料的研制成功,为国内涂料企业开发食品级热同性粉末涂料提供了路线.4)食级热I生聚酯粉末涂料是100%同体分的涂料,基本无VOC排放,涂装时喷逸的粉末可同收利川,有省资源,省能源,无公害,劳动生产率高和便丁实现自动化涂装等特点,是高生产效率,优良涂膜性能,生态环保
21、型和经济型涂料,是符合低碳经济和对人类健康安全的应人力发展的涂料.参考文献【1】荚罔食品j包装安伞法规USFDA21CFRl75.300,USFDACFR2lPART170.189【2】中罔粉末涂料行业2007年度报告.2008中困粉末涂料涂狄年会会刊,43【3】张俊智主编.粉末涂料j涂T艺学.北京:化学T业版社,2008【4】南仁植.粉末涂料与涂装技术(第二版).北京:化学一业版社,2008f5】张秀梅,郭淑静,等.国内外涂料树脂品种于册,北京:化学丁业版礼,2006【61郭淑静,张秀梅.国内外涂料助剂品种于儿仆(第llI版).北京:化学丁业I;版l:,2007安监总局:四项措施严防重特大事
22、故国家安全生产监督管理总局召开学习贯彻国务院办公厅关继续深入开展安全生产年活动的通知专题视频会议,要求各又=,各部门,采取开展安全生产检查利督等四项措施,严防重特人事故.这四项措施是:以煤矿,1卜煤矿山,危险化学品,烟花爆竹,交通运输,建筑施人员密集场所,渔业船舶,冶金制造,爆,电力,旅游等行业为重点,组织开展安全生产检查和督查,发现隐患,解决问题,在防范事故上见剑实效.加强对节后复产复ll:企业的安全监管,指导督促复产复的煤矿等企业,制定严密的安全防范措施,严格按照安全规程恢复生产;规定由地方政府以及相关部门进行验收批准的企业,未经认真验收,正式批准不得擅自复复产.加强基建煤矿以及其他建设项
23、目的安全监管和事故防范j作,严厉打击和坚决纠正违法违规建设行为:严防法承包,层层转包,以包代管;严禁违规作业,冒险作业;严防建设单位假借基本建设或资源整合名义违法违规进行煤炭生产等活动.健全完善安全生产应急预案,做好应急处置各项准备作.认真执行调度值班利领导在岗带班制度.及时调度,报告相关信息,及时应对处置可能发生的紧急情况,做剑有备无患,万无一穴.真菌微生物可降解聚氨酯塑料英国曼彻斯特人学的研究人员将聚氨酯塑料埋入含有某些真菌的_十壤,结果发现随着塑料的降解,真菌的数量有所增加,这说明这些真菌能以聚氨酯塑料为食.进一步的实验显示,如果增加士壤中的养料以增强真菌活性,或者干脆加入在别处培养的真菌,都会明显加快聚氨酯塑料的降解速度.这是一个很有意义的发现.聚氨酯塑料川于许多产品中,它们废弃后形成的人量垃圾造成环境污染.这项研究说明,可以利J【j真菌有效分解废弃的聚氨酯塑料,而不是简单地将其燃烧或填.目前,该项研究正在进一步开展,以确保这一降解过程中产生的副产品不会危害环境.一28一化
