食品容器内壁环氧涂料的应用
文/张善贵,方倩,郭常青,杨凯·海洋化工研究院
食品容器内壁易被其所贮存的食品特别是液态食品所腐蚀。若不进行防腐蚀处理,不仅造成浪费,甚至会危害周围环境和人的生命健康。
饮用食品尤其是水、饮料、调味品、酒类等是一种较好的溶剂，对其容器的腐蚀性较大,其内壁若不进行防腐蚀处理,就会对其造成腐蚀破坏,污染饮用水或饮用品。这样不仅造成了浪费,更严重的是,若人们饮用被污染过的水或饮用品会危及身心健康。
因此,常常在食品容器的内壁涂上一层耐酸、耐油、耐碱的防腐蚀涂料,以保证饮用水或饮用品符合饮用卫生标准。
目前,国内外食品容器内壁涂料大都选用环氧树脂涂料,且采用底、面漆配套体系,该类涂料大都采用有机溶剂,随着环保法规的日益严格,溶剂型涂料的应用逐渐受到限制。
本文将以海洋化工研究院研制生产的一种底面合一的食品容器内壁环氧涂料为样本,对该类别涂料的性能和在实际中的应用作简单概述。
主要性能
(1)无毒、无溶剂挥发,对环境友好,可直接与食品接触。
(2)平整光亮、坚硬、耐磨,物理机械性能好。
(3)耐水性能、耐化学品性能好。
(4)耐介质的防腐性能(耐酒精度高达50°、耐30%双氧水、耐10%NaCl)、耐高低温性能(耐低温可达-55℃ 、耐热可达80℃ )等优于国内外同类产品的性能。
(5)可厚涂,一道干膜厚度可达200～1000μm ,可单独构成长效防腐涂层。
(6)底面漆合一,应用时无需底漆。
(7)涂料的施工适应性及其与基材的附着力好;可在环境温度为10～50℃ 的范围内施工,涂料与基材(钢铁基材)的附着力大于25MPa(拉开法)。
(8)涂料使用寿命长,正常使用寿命可达二十年。
应用范围
食品容器内壁环氧涂料可用于船舶各种密闭舱室内壁及食品饮料加工罐(池、槽)内壁的防腐蚀保护,如船舶的压载舱、燃油舱、饮水舱,饮食酿造行业的啤酒发酵罐、麦芽槽和黄酒、葡萄酒、中低度自酒、饮用水、果汁、酱油、食用醋、植物油以及化工业中原油、汽油、柴油等石油产品贮罐(池、槽)及其输配设备的内壁等。而且该涂料耐cl-侵蚀(耐海水浸泡三年,涂层不开裂、不脱落,漆膜无变化),在海洋开发、海水利用(如海水淡化)上有广阔的应用前景。
施工
施工条件
施工环境温度宜为10～30℃ ,被涂装的基材表面温度应高于露点温度3℃ 以上,相对湿度应在85%以下。
基材处理
(1)金属基材需喷砂除锈达到Sa2.5～3级,并用高压空气或吸尘器除净表面。
(2)非金属基材需清除表面粉尘、油污。
施工方法
(1)机械喷涂
该涂料为双组份包装,将A、B两组份按重量比A∶B=1∶1比例混合后,采用专用高压无空气喷涂设备喷涂。
喷涂前,应将涂料A、B两组份分别加热至75～90℃并预热输料管及泵,然后试喷,试喷正常后方可正式喷涂。
一般应喷涂2～3遍,常温(25℃ )下,每遍喷涂时间间隔—般在4～6h。应在涂层尚轻微粘手时喷涂下一遍,若涂层已初步固化不粘手了,应用80目砂布彻底打磨或喷砂并除尘后再进行下—遍喷涂。
喷涂厚度应控制在0.45～0.8mm之内,锥形罐下锥体可适当厚些。
(2)手工涂覆
内径小于2m ,高度低于2.2m的金属容器;内表面积小于50m2的水泥池可采用手工涂覆。
配料时按1:1的质量比分别称取A、B两组分,搅拌3～5min至涂料颜色均匀一致。每次配料不宜过多(—般在2～4kg)。否则不易搅匀。
用橡皮刮板进行涂覆,往返2次以上,以达到漆膜要求厚度。
混合好的涂料应在一个小时(25℃ )内用完。
应用实例
啤酒发酵罐
目前用于啤酒发酵罐(图1)内壁的涂料均为无溶剂防腐涂料。经青岛啤酒厂等十多家啤酒企业10多年的实际应用显示,该涂料对啤酒质量无影响,防腐效果良好,且无毒,卫生理化性能优异,附着力强,使用寿命长。涂层外观光滑,易于清洗消毒,类似搪瓷。常温下固化,涂装—周后即可使用,也可加热加速固化。涂层耐水、耐醇、耐碱、耐弱酸、耐氧化性介质及耐温差交替等性能优异。
图1啤酒发酵罐
食品行业(食醋、酱油储罐)
食品行业工程的安全性、耐久性是关系到国计民生的大问题。食醋、酱油、酱菜的储存、发酵及腌制过程中使用的槽、罐、池等容器主要有金属和非金属两大类材质构成,金属主要以碳钢为主,非金属类材料有水泥砂浆、混凝土、陶瓷、有机涂料、玻璃钢、耐酸砖防腐层等。
传统的瓷坛、瓷瓮,容量小,产能低;使用水泥池后产能得以提高,但耐久性差,一般2～3年即报废;玻璃钢或耐酸砖的防腐性能有了改善,但其使用期只有5年左右;不锈钢机械性能及耐腐蚀性能优良,但造价极其昂贵,其推广受到限制。
图2食醋发酵罐
在碳钢或水泥表面喷涂食品容器内壁环氧涂料后制造的食品行业罐、池、槽,耐久性好,造价低,符合食品卫生要求,对食品无不良影响(图2),是该行业扩大产能、降低投资成本的—条捷径。
污水处理池、养鱼池
多年来,环氧涂料已广泛应用于污水设施的防腐处理中。由于对混凝土表面的附着力强,耐磨、耐酸、耐冲(擦)洗,防水效果好,目前国内多家发电厂的污水处理池均采用了该涂料。而且该涂料无毒无味,无污染,，绿色环保,是饭店、宾馆养鱼池防水防护的理想材料(图3)。
图3某酒店养鱼池
海水淡化工程
2003年青岛黄岛发电厂采用该种涂料分别对2000m3和1000m3的淡化水蓄罐内壁进行了防腐保护(图4),使用7年多,漆膜仍完好无损。
饮水舱
目前舰船饮用水舱所用涂料基本采用纯环氧涂料,其品种包括溶剂型环氧涂料、高固体份环氧涂料和无溶剂环氧涂料。由于舰船饮用水舱室狭小,空气难以流通,因而对涂料的有机溶剂挥发含量和毒性限制有更高的要求。
图4海水淡化设备
城市输水管道和远距离输水管路
当前和未来十几年里,我国将大范围实施直饮水工程,即自来水厂将自来水进行深度净化处理,通过专用输水管线输送到居民用水点,其水质指标达到可直接饮用的标准。为避免金属管道内壁镀层脱落使饮用水遭受“二次污染”,保证输水管线的输水质量和效率,其内壁需要进行防护处理(图5)。
图5远距离输水管路(左)与城市输水管道
2010年应用于上海城市输水管道内壁的防腐保护,经实际应用无论是涂料的施工性能,还是防护性能,都完全满足城市供水的要求。其固化速度快、一次成膜厚、施工便捷、具有长效的防护性能等优点,非常适合于大规模的饮用水管道施工。
结束语
食品容器内壁环氧涂料具有良好的机械性能和防腐性能,理化检验及卫生检验符合《生活饮用水输配水设备及防护材料卫生安全性评价规范》的规定,涂料在生产和施工过程中对环境均无污染,属于绿色环保产品。