鐵桶密封膠的改進(jìn)意見

近階段，鐵桶行業(yè)發(fā)展快速，對于鐵桶的密封性有了極大的工藝要求，主要應(yīng)用在石油、化工、農(nóng)藥、輕工、建筑、食品等行業(yè)。

閉口桶包裝的物體大多為液體，所以其密封性能日益受到人們的重視。除了鋼材的質(zhì)量、縫焊工藝以及卷邊技術(shù)外，影響鋼桶密封性能的最主要因素就是密封膠。

自從本世紀(jì)三十年代，美孚石油公司在我國開設(shè)了國內(nèi)第一個鋼桶制造廠以來，中國的鋼桶制造業(yè)已有六十多年的歷史，但鋼桶的密封膠卻一直沿用三十年代明膠加紅糖的組成物。直到前幾年，才有部分鋼桶制造廠改用天然乳膠等其它密封膠。雖然幾十年的歷史證明，明膠紅糖密封膠對鋼桶內(nèi)裝物的適應(yīng)性強(qiáng)，且經(jīng)濟(jì)衛(wèi)生，然而由于明膠紅糖組成物的熔融溫度較低，使得盛裝液體產(chǎn)品的鋼桶在夏日的陽光下以及鋼桶用戶進(jìn)行熱液體物品灌裝時，容易發(fā)生密封膠熔融流淌，從而發(fā)生鋼桶滲漏。 那么，是否能夠通過某種改進(jìn)措施，使得明膠紅糖組成物的熔融溫度提高，甚至不熔不融呢?一系列的試驗證明，回答是肯定的。 一、明膠紅糖組成物簡解 鋼桶用的明膠紅糖組成的密封膠，是按一定的配比，將明膠放于水中高溫溶解，然后再加入紅糖攪拌均勻，再進(jìn)行熟化而制成的。按這樣配比配制的鋼桶密封膠常溫下彈性好，有一定的機(jī)械強(qiáng)度，耐化學(xué)品及溶劑性能理想，同時又衛(wèi)生無毒，成本低廉，固化迅速，體積變化小，常溫下密封效果優(yōu)良。所以在經(jīng)歷了六十多年之后，還有許多鋼桶制造廠在使用。但它的突出缺陷就是遇熱熔融流淌，從而造成鋼桶滲漏。 二、改進(jìn)的試驗與分析 明膠紅糖組成的鋼桶密封膠，其組份中的紅糖只是起到了增塑和防腐的作用，明膠才是密封膠的關(guān)鍵成份。所以要改進(jìn)這種密封膠，就要在明膠上下功夫。 1，明膠凍力與密封膠熔融溫度的關(guān)系 明膠的原料為動物的皮、骨、肌腱及韌帶等物。由于原料和生產(chǎn)工藝及品質(zhì)的不同，造成了它的凍力及粘度的不同。凍力和粘度越高，它的品質(zhì)越好，一般來說粘度與凍力成正比。 經(jīng)試驗發(fā)現(xiàn)，使用的明膠凍力與粘度越高，所組成的密封膠 的熔融溫度也越高。通過使用高凍力的明膠可以提高明膠紅糖組成的密封膠的熔融溫度，但當(dāng)所用明膠的凍力高于160BL00M以后．密封膠的熔融溫度的升高曲線變得平坦起來。而且，國內(nèi)作為產(chǎn)品的明膠其最高凍力也只有200BLOOM(G)。所以，通過提高明膠凍力的辦法來實現(xiàn)密封膠熔融溫度的上升，其幅度是極有限的，最高也到不了70℃。那么，看來只有在明膠分子結(jié)構(gòu)上想辦法了。 2．螫合試驗 前文已介紹過，明膠的原料是動物的皮、骨、肌腱和韌帶。將這些原料中的膠原蛋白經(jīng)提純和初級水解再經(jīng)加工便制得明膠。所以．它的主要成分當(dāng)然是天然蛋白質(zhì)，而氨基酸則是蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位。而且，大多數(shù)蛋白質(zhì)臺有20種不同的氨基酸。但構(gòu)成天然蛋白質(zhì)的氨基酸幾乎全部具有L構(gòu)型a型,即a一氨基酸。所有氧基酸均可用一個相同的通式來表示。各種氨基酸之間通過頭尾，即前一個氨基酸的羧基與后一個氨基酸的氨基縮合(脫水)構(gòu)成大小不同的分子．稱之為肽。因其結(jié)構(gòu)呈鏈狀，故其結(jié)構(gòu)稱之為肽鏈(或多肽鏈)。這就是蛋白質(zhì)分子的最簡單的結(jié)構(gòu)形式。在這種結(jié)構(gòu)中每個肽鏈都存在著氨基末端，每個肽鏈的長鏈當(dāng)中也多有氨基存在，而氨基中的氮原子存在有未成鏈的多余電子，這就為與金屬離子的螯合提供了可能。 將硫酸鉻鉀配制成一定濃度，邊攪拌邊加入已經(jīng)熔融的明膠紅糖密封膠中，不出數(shù)秒鐘，馬上覺得攪拌阻力增大。并很快由于密封膠成為固態(tài)而攪不動了。等冷卻后，放于烘箱中于100℃溫度下烘烤一小時未見軟化，再放于沸水中煮二小時，也未見溶解。這就是明膠蛋白質(zhì)分子肽鏈上的氨基與鉻離子形成螯合物的結(jié)果。 在試驗中發(fā)現(xiàn)，這種螯臺物的形成速度很快，而且加入的硫酸鉻鉀如果充分，則這種明膠紅糖密封膠馬上形成堅硬的固體塊，幾乎沒有一點彈性，當(dāng)然就不可能成為密封膠了。但如果作為螯臺劑的硫酸鉻鉀加入過少，則提高密封膠熔融溫度的作用不明顯。所以若以螯合的方法來提高明膠紅糖密封膠的熔融溫度，它的加入量以及加入方式是個關(guān)鍵。 l 3．交聯(lián)試驗 在螯臺試驗中，由于螯合物的形成速度太快，使得投入實際生產(chǎn)過程中存在一定的困難，于是就想到了一種具有幾個活潑基團(tuán)的有機(jī)化臺物作為交聯(lián)劑與明膠紅糖組成物中的蛋白質(zhì)進(jìn)行交聯(lián)試驗。此種交聯(lián)劑就是粘氯酸或叫二氯代丁烯醛酸及糠氯酸。 它具有活性較大的羧基、醛基以及氯基，這些活性基團(tuán)均可與蛋白質(zhì)肽鏈上的氨基反應(yīng)。這幾個反應(yīng)實際上是差不多同時進(jìn)行的，甚至在同一個粘氯酸分子上同時進(jìn)行這幾個反應(yīng)。結(jié)果是蛋白質(zhì)肽鏈與粘氯酸形成多元交聯(lián)，成為三維的立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。 在試驗中發(fā)現(xiàn)，與螯臺反應(yīng)相比，用粘氯酸進(jìn)行的交聯(lián)反應(yīng)要顯得慢些。95℃時5分鐘后才開始增稠現(xiàn)象，約15分鐘后才漸漸成為彈性體，而且其彈性要比螯合物好。這可能是由于這種交聯(lián)化合物網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中存在有粘氯酸的羧基與蛋白質(zhì)肽鏈中的氨基反應(yīng)生成的線性分子的緣故。這些因素為應(yīng)用到鋼桶的實際生產(chǎn)中創(chuàng)造了較為有利的條件。 將粘氯酸加入量不同的五組明膠紅糖密封腔與粘氯酸形成的交聯(lián)化合物放于烘箱中，在100 ℃ 條件下保溫一小時后發(fā)現(xiàn)，加入粘氯酸最少的一份已軟化，其余均保持原狀。再將此五份樣品放人沸水中煮二小時后發(fā)現(xiàn)，加入粘氯酸最少的二份已溶解。依次軟化，稍軟化和保持原樣。這說明與螯臺物相似，粘氯酸的使用量是個關(guān)鍵。粘氯酸用量太足，則交聯(lián)化臺物彈性較差；若粘氯酸用量太少，則交聯(lián)化合物的熔融溫度提高不夠。

三、討論 由明膠紅糖配制而成的鋼桶密封膠，由于其組成成分的先天不足．存在著遇熱熔融的缺陷，但通過試驗證明，這種缺陷是可以克服的。然而，不管是用螯合的方法還是用交聯(lián)的方法，都還存在著一定的問題。 首先若是用螯合的方法，則存在著反應(yīng)速度太快的問題。即使實際生產(chǎn)中如果解決了噴射前不固化的問題，在噴人卷合中的鋼桶時也會很快固化，從而造成卷邊不密封，甚至發(fā)生卷合滾輪凹槽裂開等問題。 第二，如果使用粘氯酸進(jìn)行交聯(lián)的方法，則需要解決粘氯酸溶液在噴射過程中的飛濺問題。現(xiàn)在的卷合機(jī)在噴射明膠紅糖密封膠時大多存在著飛濺現(xiàn)象，若單是明膠紅糖密封膠濺到身上倒并無什么妨礙，但如果是濺到粘氯酸，就會發(fā)生灼傷。另外，對設(shè)備也有腐蝕作用。 第三，明膠紅糖組合成的鋼桶密封是無毒的，所以，使用這種密封膠的鋼桶可以盛裝糧油食品等物品。一旦形成螯合物或者交聯(lián)物后，是否還能保證衛(wèi)生無毒，這恐怕還有待于經(jīng)過食品衛(wèi)生檢驗。 第四，不管是用鉻離子螯合的方法，還是用粘氯酸進(jìn)行交聯(lián)的方法．如果要用到實際生產(chǎn)中都還存在一定的難度。因為在實際生產(chǎn)中，明膠紅糖是在高溫熔融狀態(tài)下噴向鋼桶底蓋合攏處的。在這種熔融溫度下，如果硫酸鉻鉀，或是粘氯酸預(yù)先加入的話，明膠紅糖密封膠就形成螯合物或交聯(lián)物而變?yōu)閺椥泽w狀態(tài)，就噴不出了。因此，要想使明膠紅糖密封膠通過本文所說的螯合或者交聯(lián)的方法來克服它遇熱熔融的缺陷，并成功應(yīng)用到實際生產(chǎn)中去，就必須搞兩套互成一定角度，以便使兩種液體噴射后能在空間充分混合的噴射裝置。而且首先兩者的噴射量要成精確的比例，其次還必須做到兩種液體在噴出后與到達(dá)卷合機(jī)上鋼桶桶身與底蓋卷合處之間的空中混合均勻。不然，會造成由整個密封膠組成的密封圈,有的地方螯合或交聯(lián)充分而造成這部分變的堅硬，從而失去密封性能；而另一地方則由于螯合或交聯(lián)過少，甚至不發(fā)生螯合或交聯(lián)，而仍然存在遇熱熔融的問題。 所以，由紅糖明膠組成的鋼桶密封膠，它遏熱熔融的缺陷，可以通過本文所說的用硫酸鉻鉀中的鉻離字與其進(jìn)行螯合的方法，或者通過用粘氯酸與其進(jìn)行交聯(lián)的方法得到解決。但是，這還只是一種試驗結(jié)果，如果要真正運(yùn)用到實際的鋼桶生產(chǎn)中還需經(jīng)過努力。