CN110330857A - 食品包装用金属涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及食品包装领域，公开了一种食品包装用金属涂料及其制备方法，其中，食品包装用金属涂料包括以下成分：环氧树脂，22～32％；固化剂，4～8％；催化剂，0.05～0.2％；附着力促进剂，0.2～1.0％；改性蜡，2～8％；有机溶剂，55～70％。本发明提供的食品包装用金属涂料，由多种组分有机结合而成，该食品包装用金属涂料所制得的涂层具有良好的可加工性、柔韧性、耐高温性、与密封垫圈的粘合性。

Description

食品包装用金属涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及食品包装领域，尤其涉及一种食品包装用金属涂料及其制备方法。

背景技术

现有的国内啤酒包装，普遍采用的是玻璃瓶和马口铁盖加橡胶内衬的包装，这种包装开启时需用专门的工具，如启瓶器。同时，由于夏季气温高，瓶内压力随之增加，开启啤酒瓶盖时，瓶内强大的气流极易将瓶盖冲出，导致伤人事故的发生。此外，瓶盖内部的橡胶内衬含有对人体有害的物质，如邻苯二甲酸酯，在高温情况下可能加剧有害物质的释放或导致生成新的有害物质。

随着近几年国际酒类包装变革的加快，国内的酒品包装也呈现出新一轮的变革。时下，国内一些高档啤酒的瓶盖，正逐渐改换成采用特殊材料制成的铝制扭断式螺旋盖。这种铝制扭断式螺旋盖具有多种优点，如开启方便，安全系数高；气密性好，可有效防止漏气。

由于存在与食品饮料接触，铝制瓶盖需要相应的涂层以隔绝铝合金与酒水直接接触。然而，将铝合金片加工成铝制瓶盖时，铝合金片会产生较大程度的形变，容易使附着在铝合金片上的涂层产生开裂。同时，铝制瓶盖作为食品饮料的包装材料，在制得成品前，需要经过高温蒸煮的杀菌处理，容易导致涂层发白及脱落。此外，铝制瓶盖还必须配合相应的密封垫圈，才能实现对食品饮料的密封。市面上的涂料并无法同时满足以上需求。

发明内容

针对现有技术中用于食品包装用涂料性能不足的问题，本发明提供了一种食品包装用金属涂料及其制备方法，以提高由涂料制成的涂层的可加工性、柔韧性、耐高温性、与密封垫圈的粘合性。

本发明提供了一种食品包装用金属涂料，按质量百分比计，所述食品包装用金属涂料包括以下成分：

环氧树脂，22～32％；

固化剂，4～8％；

催化剂，0.05～0.2％；

附着力促进剂，0.2～1.0％；

改性蜡，2～8％；

有机溶剂，55～70％。

可选的，所述环氧树脂的环氧当量为250～5000g/eq。

可选的，所述固化剂包括氨基树脂、苯代氨基树脂、脲醛树脂、甘脲树脂中的至少一种。

可选的，所述催化剂包括对甲苯磺酸、十二烷苯磺酸、二壬基萘磺酸、二壬基萘二磺酸中的至少一种。

可选的，所述附着力促进剂包括聚酯磷酸酯、环氧磷酸酯、丙烯酸改性磷酸酯中的至少一种。

可选的，所述改性蜡包括聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、羧基改性聚乙烯蜡中的至少一种。

可选的，所述有机溶剂包括芳香烃类溶剂、醇类溶剂、醚类溶剂、酯类溶剂或酮类溶剂中的至少一种。

可选的，所述芳香烃类溶剂包括和中的至少一种；

所述醇类溶剂包括正丁醇、异丁醇、二丙酮醇、二丙二醇中的至少一种；

所述醚类溶剂包括乙二醇醚、乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚、乙二醇苯醚和丙二醇甲醚中的至少一种；

所述酯类溶剂包括丙二醇甲醚醋酸酯、二甲酯类溶剂、乙酸丁酯中的至少一种；

所述酮类溶剂包括甲基异丁基酮、异佛尔酮和环己酮中的至少一种。

本发明还提供了上述食品包装用金属涂料的制备方法，包括：

用所有有机溶剂中预设比例的所述有机溶剂溶解环氧树脂，获得环氧树脂溶液；

将所述环氧树脂溶液、固化剂加入除预设比例的所述有机溶剂之外的剩余部分的有机溶剂中，将所述环氧树脂溶液、所述固化剂和所述有机溶剂搅拌均匀，获得混匀物；

往所述混匀物中加入附着力促进剂、催化剂和改性蜡，在指定转速下搅拌，搅拌均匀，获得所述食品包装用金属涂料。

本发明还提供了一种食品包装材料，包括金属合金材料及覆盖于所述金属合金材料上的涂层，所述涂层使用了上述食品包装用金属涂料。

本发明提供的食品包装用金属涂料，由多种组分有机结合而成，该食品包装用金属涂料所制得的涂层具有良好的可加工性、柔韧性、耐高温性、与密封垫圈的粘合性。其良好的可加工性和柔韧性，满足了铝合金片的加工要求，加工后铝合金片上的涂层不开裂。其良好的耐高温性，使得经高温蒸煮的杀菌处理后的涂层不脱落、不发白。其良好的与密封垫圈的粘合性，使得在组装铝制瓶盖成品，往铝制瓶盖中放置密封垫圈时，无需额外涂布粘合剂，提高了铝制瓶盖成品的组装效率，降低了铝制瓶盖成品的生产成本。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例公开了一种食品包装用金属涂料，按质量百分比计，包括：

环氧树脂，22～32％；

固化剂，4～8％；

催化剂，0.05～0.2％；

附着力促进剂，0.2～1.0％；

改性蜡，2～8％；

有机溶剂，55～70％。

本实施例中，环氧树脂是指分子中含有两个以上环氧基团的一类聚合物，通常由环氧氯丙烷与双酚A或多元醇缩聚而成。由于环氧基的化学活性，可用多种含有活泼氢的化合物使环氧树脂开环，固化交联生成网状结构，属于热固性树脂。可根据实际需求选购适用于涂料的环氧树脂，如国都化工YD-014，YD-017，YD-019，YD-020，南亚NPSN-134X80，NPSN-134X85，NPSN-134X90，陶氏EP-10014、EP-1007、EP-1009等。

具体的，所述环氧树脂的环氧当量为250～5000g/eq。

环氧当量是指含有一当量(相当于1摩尔)环氧基的环氧树脂质量。在环氧当量为250～5000g/eq时，环氧树脂具有更适合的粘度，有利于附着在金属合金材料上。

此处的固化剂指的是适用于环氧树脂的固化剂，其与环氧树脂发生化学反应，形成网状立体聚合物，把复合材料骨材包络在网状体之中。特别的，此处的固化剂可以选取含氨的树脂，如氨基树脂、苯代氨基树脂、脲醛树脂、甘脲树脂。可以选用一种，也可以多种混用。可采用的固化剂可以是英力士Resimene 741、Maprenal MF 988、CE 8824、ResimeneU970、Resimene U918，湛新Cymel 659、Cymel U-80、Cymel 1170中的至少一种。

催化剂的主要作用在于降低涂层的固化温度、缩短固化时间、提高涂层的硬度，光泽，耐潮湿性和耐腐蚀性、提高涂层的机械性能。催化剂可选用封闭型的酸性催化剂，如对甲苯磺酸、十二烷苯磺酸、二壬基萘磺酸、二壬基萘二磺酸。在优选的实施例中，催化剂可选用金氏NACURE 3525、NACURE 1323、NACURE 5225、NACURE 2522中的至少一种。

附着力促进剂，用于提高涂层与金属合金材料的附着力。附着力促进剂可以是聚酯磷酸酯、环氧磷酸酯、丙烯酸改性磷酸酯中的至少一种。优选的，附着力促进剂可以选自氰特Additol XL180、LUBRIZOL2061、德谦ADP、德国degussa LTW中的一种或者多种。

改性蜡是介于天然蜡和合成蜡之间的一类蜡产品。改性蜡可提高涂层与密封垫圈的粘结性。改性蜡包括聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、羧基改性聚乙烯蜡中的至少一种。优选的，改性蜡选自天诗蜡粉PEW0310、PEW0300、PEW0301、PEW0851中的一种或者多种。

有机溶剂在涂料中起到的作用在于溶解环氧树脂，调节涂料浓度。有机溶剂包括芳香烃类溶剂、醇类溶剂、醚类溶剂、酯类溶剂或酮类溶剂中的至少一种。芳香烃类溶剂包括(是埃克森美孚的注册商标，都是市场上可购买到的芳香烃类溶剂)、和中的至少一种。醇类溶剂包括正丁醇、异丁醇、二丙酮醇、二丙二醇中的至少一种。醚类溶剂包括乙二醇醚、乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚、乙二醇苯醚和丙二醇甲醚中的至少一种。酯类溶剂包括丙二醇甲醚醋酸酯、二甲酯类溶剂、乙酸丁酯中的至少一种。酮类溶剂包括甲基异丁基酮、异佛尔酮和环己酮中的至少一种。有机溶剂还可选自于其他适用于食品包装用涂料的溶剂。

本发明实施例还提供了一种食品包装用金属涂料的制备方法，包括：

用所有有机溶剂中预设比例的所述有机溶剂溶解环氧树脂，获得环氧树脂溶液；

将所述环氧树脂溶液、固化剂加入除预设比例的所述有机溶剂之外的剩余部分的有机溶剂中，将所述环氧树脂溶液、所述固化剂和所述有机溶剂搅拌均匀，获得混匀物；

往所述混匀物中加入附着力促进剂、催化剂和改性蜡，在指定转速下搅拌，搅拌均匀，获得所述食品包装用金属涂料。

本实施例中，各成分的配比，可参照上一实施例的食品包装用金属涂料。在配制食品包装用金属涂料时，先将环氧树脂溶解于有机溶剂中。环氧树脂溶液的浓度可以是30％-40％。然后将环氧树脂溶液、固化剂加入剩余部分的有机溶剂中，搅拌均匀，获得呈现透明状的混匀物。此时，可往混匀物中加入附着力促进剂、催化剂和改性蜡，并在指定转速下搅拌，使涂料充分混匀(在此处，等同于搅拌均匀)，即可得到配制好的食品包装用金属涂料。在此处，充分混匀指的是涂料的乳液大体上颜色一致，无明显的漂浮物。将该涂料用辊涂工艺涂敷于金属合金材料上，则可获得形成相应的涂层。指定转速可以是900～1000rpm。

本发明实施例还提供了一种食品包装材料，包括金属合金材料及覆盖于所述金属合金材料上的涂层，所述涂层使用了上述食品包装用金属涂料。

在此处，金属合金材料包括但不限于铁合金、铜合金、镁合金、铝合金、钛合金。优选为铝合金。食品包装材料可以指由含涂层的金属合金材料制成的成品或半成品。例如，成品可以指最终制得的金属瓶盖、金属罐体等。半成品可以指带有涂层的金属合金片。值得注意的是，这里的涂层指的是使用了食品包装用金属涂料制得的涂层。在实际应用中，食品包装材料可能使用了多于一层的涂层，因而，在本实施例中所指的食品包装材料，其涂层中的至少一层使用了上述实施例的食品包装用金属涂料。

以下为本发明实施例具体的实验数据。

表1食品包装用金属涂料成分组成(单位：g)

如表1所示，在制备食品包装用金属涂料时，可先将环氧树脂YD-020(此即为上述国都化工YD-020)、环氧树脂YD-019(此即为上述国都化工YD-019)配制成浓度为35％的环氧树脂溶液。此处使用的有机溶剂为乙二醇丁醚。

向混合釜中加入丙二醇甲醚醋酸酯、正丁醇、Solvesso100，然后在搅拌下加入环氧树脂树脂YD-020(35％)，YD-019(35％)，NPSN-134X85，固化剂Resimene U918和Cymel659，充分搅拌，直至混合均匀，获得的混匀物呈现透明状。然后加入附着力促进剂ADP，催化剂NACURE 5225，改性蜡PEW0851，在转速900～1000rpm的状态下进行搅拌，使混匀物混合均匀，获得目标产物食品包装用金属涂料。

对由上述实施例食品包装用金属涂料制得的涂层进行性能测试，具体的测试方法如下。

1、涂层的制备

按上述实施例的涂料用14#线棒涂覆到铝基材上，190℃烘烤12min，固化完全，目标干膜重6-8gsm(克每平方米)。

2、水煮测试

根据包装材料的盛放物不同，可选择不同的水煮条件，如水煮85℃/30min，水煮121℃/30min等。这里的盛放物指的是食品或饮料，如啤酒，乳制品，八宝粥等。本次测试采用的水煮条件为127℃/45min。

测试标准：本测试采用V/W来表示测试板气相/液相中的发白情况。测试结果分成1～10个等级，10表示最好，1表示最差，6以下表示不能接受。

3、附着力测试

水煮前后，用百格刀在涂层上划叉，成“#”形，用3M公司胶带撕拉3次后观察涂层是否掉落，对比性能差异。附着力结果评分标准分为0～10级，其中“0级”代表胶带粘贴区域100％的涂层粘结，0％掉落；“1级”代表胶带粘贴区域90％的涂料粘结，10％掉落；以此类推，“10级”代表胶带粘贴区域全部掉光，无任何附着力。

耐丁酮(MEK)测试

用6层纱布包裹1kg的铁锤，浸液态的丁酮(MEK)溶剂，然后来回运动以擦涂被测试涂层表面，一个来回记为一次，直到涂层损坏露出金属基材，记录擦拭次数即为MEK值。

柔韧性测试

铝制涂层板通过T弯机折成0T，1T，2T，3T等，用3M公司胶带在折弯处撕拉10次后观察涂层是否掉落，对比性能差异。T型弯曲是将漆膜向外将样板对弯180°，如果没有破损，即为0T，如果发现开裂，再在此基础上进行对弯，如果这次没有破损，弯曲计做1T，依次类推可得到2T、3T等。

铅笔硬度测试

根据国家标准GB 6739—86《涂膜硬度铅笔硬度法》进行测试。

粘合性测试

将PE(聚乙烯)密封垫片加热到150℃熔融，滴在涂布涂料的铝板上，用5kg的铁块热压10s，冷却后测试粘合强度。PE粒子不能从涂料上撕落为合格，能从涂料上撕落为不合格。

测试结果如下：

表2各实施例涂层性能测试结果

表2中，对比例1和对比例2是市购的两种食品用金属涂料制得的涂层。由表2可看出，实施例1-5在各个项目的测试中均为达标。对比例1则在粘合性项目上不合格，说明其对密封垫片的粘合性较差。对比例2在T弯测试性能较差，说明其柔韧性较差。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种食品包装用金属涂料，其特征在于，按质量百分比计，所述食品包装用金属涂料包括以下成分：

环氧树脂，22～32％；

固化剂，4～8％；

催化剂，0.05～0.2％；

附着力促进剂，0.2～1.0％；

改性蜡，2～8％；

有机溶剂，55～70％。

2.根据权利要求1所述的食品包装用金属涂料，其特征在于，所述环氧树脂的环氧当量为250～5000g/eq。

3.根据权利要求1所述的食品包装用金属涂料，其特征在于，所述固化剂包括氨基树脂、苯代氨基树脂、脲醛树脂、甘脲树脂中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的食品包装用金属涂料，其特征在于，所述催化剂包括对甲苯磺酸、十二烷苯磺酸、二壬基萘磺酸、二壬基萘二磺酸中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的食品包装用金属涂料，其特征在于，所述附着力促进剂包括聚酯磷酸酯、环氧磷酸酯、丙烯酸改性磷酸酯中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的食品包装用金属涂料，其特征在于，所述改性蜡包括聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、羧基改性聚乙烯蜡中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的食品包装用金属涂料，其特征在于，所述有机溶剂包括芳香烃类溶剂、醇类溶剂、醚类溶剂、酯类溶剂或酮类溶剂中的至少一种。

8.根据权利要求7所述的食品包装用金属涂料，其特征在于，所述芳香烃类溶剂包括100、120和150中的至少一种；

所述醇类溶剂包括正丁醇、异丁醇、二丙酮醇、二丙二醇中的至少一种；

所述醚类溶剂包括乙二醇醚、乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚、乙二醇苯醚和丙二醇甲醚中的至少一种；

所述酯类溶剂包括丙二醇甲醚醋酸酯、二甲酯类溶剂、乙酸丁酯中的至少一种；

所述酮类溶剂包括甲基异丁基酮、异佛尔酮和环己酮中的至少一种。

9.一种权利要求1-8任意一项所述的食品包装用金属涂料的制备方法，其特征在于，包括：

用所有有机溶剂中预设比例的所述有机溶剂溶解环氧树脂，获得环氧树脂溶液；

将所述环氧树脂溶液、固化剂加入除预设比例的所述有机溶剂之外的剩余部分的有机溶剂中，将所述环氧树脂溶液、所述固化剂和所述有机溶剂搅拌均匀，获得混匀物；

往所述混匀物中加入附着力促进剂、催化剂和改性蜡，在指定转速下搅拌，搅拌均匀，获得所述食品包装用金属涂料。

10.一种食品包装材料，其特征在于，包括金属合金材料及覆盖于所述金属合金材料上的涂层，所述涂层使用了如权利要求1-8任意一项所述的食品包装用金属涂料。