覆膜鐵(1).doc

覆 膜 鐵覆膜鐵是通過熔融法將塑料薄膜復合在冷軋薄鋼板上的復合材料，是一種鋼鐵深加工產(chǎn)品。通過在冷軋薄鋼板或鍍鉻鐵正反兩面覆蓋多層聚脂復合薄膜，覆膜鐵可以兼具塑料薄膜和金屬板材雙重特性。和傳統(tǒng)的金屬包裝材料馬口鐵相比，覆膜鐵不但產(chǎn)品本身不含有害物質(zhì)，其后續(xù)生產(chǎn)過程也很環(huán)保，且生產(chǎn)成本比馬口鐵要低，因此，覆膜鐵已經(jīng)被廣泛認為是馬口鐵在包裝行業(yè)的最佳替代產(chǎn)品。一、發(fā)展歷史早在十九世紀初，馬口鐵就開始應用于食品包裝行業(yè)。在經(jīng)歷了200年的發(fā)展之后，這個行業(yè)已經(jīng)非常成熟。所謂馬口鐵，就是在表面電鍍一層金屬錫的冷軋薄鋼板。根據(jù)用途的不同，鍍錫的厚度大約在0.52m。全世界每年產(chǎn)錫量約25萬噸，其中1/3的錫用于馬口鐵表面電鍍。錫是一種稀有的戰(zhàn)略資源，為了減少錫的使用，人們一方面不斷將錫的鍍層減薄，同時也在積極尋找替代產(chǎn)品。鍍鉻鐵就是其中的一種。鍍鉻鐵是一種無錫鋼板（Tin free steel），在冷軋薄鋼板表面電鍍一層金屬鉻，不同的是，鉻的鍍層厚度只有馬口鐵表面錫鍍層的約1%。因此，鍍鉻鐵的生產(chǎn)成本低于馬口鐵（以0.2mm厚度的鍍鉻鐵為例，其售價比相同厚度馬口鐵低約￥1,000/噸）。鍍鉻鐵的歷史比馬口鐵要短很多。1953年，美國伯利恒鋼廠建成第一條鍍鉻鐵生產(chǎn)線。1961年，日本東洋鋼板公司建立了日本第一條鍍鉻鐵生產(chǎn)線。1989年，日本東洋鋼板成功生產(chǎn)出以鍍鉻鐵為基板的覆膜鐵。目前，日本在覆膜鐵生產(chǎn)技術(shù)方面處于全球領(lǐng)先水平，除東洋鋼板之外，新日鐵和JFE公司都有各自的覆膜鐵生產(chǎn)線。2005年，日本覆膜鐵的實際產(chǎn)量就達到了49萬噸，占T F S 產(chǎn)量的60%。1991年，歐洲覆膜鐵投產(chǎn)，德、英、美、法等國都研制成功了能完全代替馬口鐵的覆膜鐵，但總產(chǎn)量和日本相比還有很大差距。本世紀初，無錫一家公司用粘合法在低溫下將塑料薄膜貼到鍍鉻鐵上，其產(chǎn)品也稱之為“覆膜鐵”，但性能與國外覆膜鐵相距甚遠，只能用于茶葉罐、月餅盒等雜罐，不能用做食品罐、飲料罐。目前，市場所需的以TFS為基材的覆膜鐵在我國還沒有大規(guī)模生產(chǎn)能力，主要依賴進口。二、原材料及結(jié)構(gòu)1、 覆膜鐵基材覆膜鐵往往使用多層聚脂復合薄膜（厚度約為20-25微米），它阻隔腐蝕介質(zhì)滲透的能力接近于“完全阻遏”。理論上可直接使用冷軋薄鋼基板，即留空覆膜鐵，但留空覆膜鐵制罐時罐身焊縫處易產(chǎn)生銹蝕，且粘合力不牢，因此實際使用上，各國都是用鍍鉻鐵TFS作基材。由于TFS產(chǎn)品表面存在一層鉻的水合氧化物膜，可與有機膜以氫鍵的形式結(jié)合在一起，其有機膜覆合的牢度極高。2、 覆膜鐵用高分子薄膜對于覆膜鐵來說，膜的研制是其核心技術(shù)。用于覆膜鐵制造的高分子薄膜既需要具有熱塑性貼合能力，又要與不同罐裝內(nèi)容物的理化性能兼容，以確保其對鍍鉻基板和內(nèi)容物的良好阻遏；同時，在罐裝各種內(nèi)容物的貨架期內(nèi)須保持所包裝食品的風味；此外，在食品高溫蒸煮殺菌過程中不變色和脫落，以保持高的濕潤密閉性，并在制罐成型過程中，能經(jīng)受高溫、高摩擦力和彎曲等復合力的作用，具有較好的附著力。理論上可用于與TFS復合的塑料薄膜有PP、PET、PC、PE等，其中PET膜最為常見，綜合性能最優(yōu)。PET膜具有成型性、可殺菌性、硬度高、耐磨、經(jīng)特殊處理可印刷等特性。從顏色上覆膜鐵用PET聚酯薄膜可以分為白色膜、透明膜、金色膜和鐳射膜。從應用上可分為用于深沖的膜、一般化工罐膜和食品罐膜。從結(jié)構(gòu)上來看，覆膜鐵用PET聚酯薄膜為多層結(jié)構(gòu)（一般為23層），需采用多層共擠的方式生產(chǎn)。其中，與TFS貼合的一層為改性PET，其熔點低于普通PET，在達到其熔點后能夠與TFS迅速貼合。3、 覆膜鐵結(jié)構(gòu)用于制罐的覆膜鐵其結(jié)構(gòu)有內(nèi)壁和外壁之分，內(nèi)外壁覆膜均有兩層。內(nèi)壁外層起到阻遏作用，內(nèi)壁內(nèi)層起到與鍍鉻鐵黏合及防腐蝕的作用；外壁外層起到防劃傷以及便于印刷等作用，外壁內(nèi)層起到與鍍鉻鐵黏合的作用。三、生產(chǎn)工藝覆膜鐵生產(chǎn)采用的是高溫、高壓、快速冷卻復合工藝。覆膜鐵的生產(chǎn)線主要由鍍鉻鐵開卷部分、焊接及鐵表觀質(zhì)量檢測、基板加熱、覆膜單元、冷卻單元、產(chǎn)品檢測及涂油卷取等部分組成，其中最核心的部分為基板的加熱區(qū)域和覆膜單元。通過電磁感應加熱輥預熱部分加熱鋼帶至膜的熔點以上溫度，用對稱的兩個壓力膠輥的擠壓進行基板與膜的熱熔貼合。熱貼后的鋼帶通過冷卻裝置進行快速冷卻，以確保熔融后的高分子迅速重新結(jié)晶。目前，全球主要覆膜鐵生產(chǎn)線對鋼板進行預熱都是使用電磁感應加熱輥。這種加熱輥不但能提供250以上的溫度，而且其溫度均勻性也非常好（能控制在1以內(nèi)）。但只有均勻的加熱輥是遠遠不夠的，壓膜輥的溫度均勻性才是鋼板與薄膜貼合一致性的關(guān)鍵所在。包覆在壓膜輥表面的是硬質(zhì)橡膠，在液壓缸的作用下能夠?qū)︿摪搴捅∧ば纬珊芨叩膲毫Α榱吮３帜z輥表面的溫度不至于太高，往往都設計有冷卻輥對其進行冷卻。但同時，由于橡膠的導熱性極差，如果冷卻輥的溫度不夠均勻，長期積累下來，也會造成膠輥表面的溫度不均勻，從而影響到壓膜的一致性。總而言之，鋼板與薄膜復合的關(guān)鍵在于以下幾點：1. 能夠提供高溫（250以上）且均勻性良好的加熱源（1以內(nèi)）現(xiàn)有成熟覆膜鐵生產(chǎn)線均采用電磁感應加熱輥；2. 硬質(zhì)膠輥，能穩(wěn)定提供很高的壓力，確保鋼板與薄膜均勻復合；同時，為確保在生產(chǎn)初期的廢品率盡可能降低，需要對膠輥均勻地加熱，讓膠輥表面一開始就達到生產(chǎn)所需的溫度（約110140）；3. 膠輥形變一致性良好，確保鋼板受力均勻；4. 溫度均勻性良好的冷卻輥，表面溫差小于1，只有這樣才能保證膠輥表面的溫度均勻；5. 潔凈的工作環(huán)境，確保鋼板與薄膜復合時不會夾帶灰塵等雜物，提高產(chǎn)品合格率。四、應用前景相比傳統(tǒng)印鐵工藝，覆膜鐵在性能、材料成本、生產(chǎn)成本、環(huán)保和能源消耗等方面具備更多優(yōu)勢，其應用范圍十分廣泛：1、 在食品金屬罐方面的應用：食品罐、飲料罐、四旋蓋、糖果罐、茶葉罐、易開蓋等。2、 在化工罐方面的應用：化工罐、油漆罐、涂料罐、二片氣霧罐及各種頂?shù)咨w等。特別是留空覆膜加工技術(shù)，可適用于各種三片罐的制罐。3、 在裝飾罐方面的應用：便攜煙灰盒、禮品盒、文具盒、首飾盒、煙盒、酒盒等等。4、 其他行業(yè)的應用：建筑板材、墻壁、吊頂、防盜門、地板、遮陽棚等等。隨著兩片罐應用在全球迅速的擴張，極大地促進了我國兩片罐的市場需求。目前，國內(nèi)兩片罐（鋼和鋁）的年消費量約為100億只左右。以每年10%的增長率來計算，5年后國內(nèi)兩片罐的需求將達到160億只，凈增加60億只。而隨著綠色環(huán)保的要求越來越嚴格和資源日漸緊缺，可回收和循環(huán)再生的金屬包裝材料為人們所青睞。因此可以預見，以綠色環(huán)保的覆膜鐵制作兩片罐的國內(nèi)市場前景非常廣闊。目前，我國用于食品包裝的馬口鐵每年消耗約400萬噸，如果覆膜鐵技術(shù)一旦成熟，理論上可以完全取代現(xiàn)有馬口鐵。因此，覆膜鐵未來在我國的發(fā)展?jié)摿κ志薮?。五、國?nèi)發(fā)展現(xiàn)狀國內(nèi)高溫覆膜鐵尚處于起步階段，目前僅有少數(shù)幾家企業(yè)在覆膜鐵生產(chǎn)方面做出努力。1、 上文提到的一家無錫公司在生產(chǎn)出粘合法覆膜鐵后，也在嘗試高溫熔融法覆膜鐵生產(chǎn)線的開發(fā)。由于缺少本文第三章中所提的多項關(guān)鍵技術(shù)，其高溫熔融法覆膜鐵生產(chǎn)線開發(fā)之路注定不會平坦。2、 一家來自北京的上市公司(奧瑞金)花了幾年時間在紹興建成了一條覆膜鐵小試線，現(xiàn)在仍然在完善之中。目前，該公司還投巨資正在建設一條中試線。這條中試線也面臨著上述同樣的問題。3、 鋼鐵巨頭寶鋼2007年建成的TFS冷軋薄板目前是國內(nèi)最先進的生產(chǎn)線，該公司希望引進國外成熟的覆膜鐵成套生產(chǎn)技術(shù)，但談判多年未果。4、 上海聯(lián)凈公司擁有覆膜鐵生產(chǎn)必須的電磁感應加熱輥，同時擁有復合需要的特種膠輥技術(shù)和國際領(lǐng)先的冷卻輥技術(shù)，三者組合能夠確保鋼板在與薄膜復合時始終維持溫度偏差在1之內(nèi)。依靠這幾項技術(shù)，上海聯(lián)凈申請了多項專利，現(xiàn)已生產(chǎn)出合格的覆膜鐵產(chǎn)品，并得到了多家制罐企業(yè)的認可。盡管該公司規(guī)模尚小，但由于掌握了多項核心技術(shù)，目前已得到外部巨資的親睞。假以時日，必定會在業(yè)內(nèi)掀起軒然大波。在覆膜鐵的關(guān)鍵材料生產(chǎn)方面，國內(nèi)企業(yè)和日本相比還有些差距，但差距并不大。國內(nèi)TFS生產(chǎn)廠家主要有寶鋼、中山中粵、東海薄板、統(tǒng)一馬口鐵等，其中能生產(chǎn)兩片罐的目前還只有寶鋼一家。東海薄板從日本JFE引進了一條連續(xù)退火冷軋薄板生產(chǎn)線，預計2014年5月投產(chǎn)，據(jù)稱其TFS性能可與寶鋼產(chǎn)品媲美。目前，國內(nèi)