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1、第五章 金属包装材料 概述钢铁是使用最早的包装材料之一，早在钢铁是使用最早的包装材料之一，早在1620年年人们才开始广泛用镀锡铁皮制作金属桶，起初人们才开始广泛用镀锡铁皮制作金属桶，起初用于制造圆形、立方形和矩形的容器和罐，包用于制造圆形、立方形和矩形的容器和罐，包装茶和烟草制品，装茶和烟草制品，1810年，英国人发明了用马年，英国人发明了用马口铁罐贮藏食品的技术，从此马口铁（镀锡薄口铁罐贮藏食品的技术，从此马口铁（镀锡薄钢板）罐诞生了。由于其价格相对便宜、热稳钢板）罐诞生了。由于其价格相对便宜、热稳定性好、强度大、坚硬、不透明以及在高速生定性好、强度大、坚硬、不透明以及在高速生产线上容易加工
2、并且方便循环利用，使金属容产线上容易加工并且方便循环利用，使金属容器一直是输送保质期长的产品的重要手段。随器一直是输送保质期长的产品的重要手段。随着包装技术的发展，金属包装材料也有较大的着包装技术的发展，金属包装材料也有较大的发展，相继出现了镀铬薄钢板、镀铝薄钢板、发展，相继出现了镀铬薄钢板、镀铝薄钢板、镀锌薄钢板，镀锌薄钢板，概述20世世纪纪，随随着着铝铝的的冶冶金金技技术术的的完完善善，轧轧制制技技术术的的改改进进和和铝铝箔箔的的出出现现，铝铝开开始始被被广广泛泛应应用用于于包包装装行行业业。目目前前，在在我我国国、日日本本和和欧欧洲洲等等国，金属包装材料占第三位，美国占第二位。国，金属包
3、装材料占第三位，美国占第二位。近近年年来来制制罐罐技技术术发发展展很很快快，开开始始是是由由罐罐身身、罐罐底底和和罐罐盖盖三三部部分分组组成成的的三三片片罐罐，后后来来又又出出现现了了罐罐身身和和罐罐底底连连在在一一起起加加上上罐罐盖盖共共两两部部分分组组成成的的二二片片铝铝罐罐。由由传传统统的的三三片片锡锡焊焊罐罐到到无无锡锡薄薄钢钢板板缝缝焊焊制制罐罐和和粘粘接接罐罐，排排除除了了铅铅对对罐罐内内食食品品的的污污染染，使使它它们们广广泛泛用用于于啤啤酒酒和和碳碳酸酸饮料的包装。饮料的包装。概述随随着着铝铝材材在在包包装装上上的的广广泛泛应应用用，出出现现了了二二片片罐罐。它它的的结结构构整
4、整体体性性强强，便便于于装装潢潢印印刷刷，很很快快占占领领了了饮饮料料包包装装市市场场。同同时时随随着着制制罐罐工工艺艺的的不不断断改改进进，用用镀镀锡锡薄薄钢钢板板和和无无锡锡薄薄钢钢板板已已成成功功地地生生产产出出二二片片罐罐，在在工工业业生生产产上上已已采采用用自自动动化化生生产产线线，使使制制罐罐效效率率大大幅幅度度提提高高，使使金金属属包包装装在在产产品的包装中占有重要的地位。品的包装中占有重要的地位。二 金属包装材料分类 第一节 包装用钢铁材料一一 低碳薄钢板低碳薄钢板 （含碳：含碳：0.05 0.05 0.110.11，厚度：，厚度：0.250.252mm2mm）（一）具有两个性
5、能要求：（一）具有两个性能要求：杯突试验：主要测试钢板的塑性和延展性；杯突试验：主要测试钢板的塑性和延展性；冷弯试验：主要测试钢板的弹性。冷弯试验：主要测试钢板的弹性。（二）低碳薄钢板的用途：（二）低碳薄钢板的用途：（1）运输包装用金属容器：）运输包装用金属容器：集装箱；集装箱；钢箱；钢箱；钢桶钢桶 （2）钢质金属罐基材）钢质金属罐基材 主要有：镀锡薄钢板（俗称马口铁），镀主要有：镀锡薄钢板（俗称马口铁），镀锌薄钢板、镀铬薄钢板等。锌薄钢板、镀铬薄钢板等。镀锌薄钢板1.1.概述概述 镀锌薄钢板又叫白铁皮，对薄钢板酸洗镀锌薄钢板又叫白铁皮，对薄钢板酸洗热浸镀锌（将钢板浸入液锌中，在施以软熔处热浸
6、镀锌（将钢板浸入液锌中，在施以软熔处理）理）2.2.镀锌薄钢板质量要求：镀锌薄钢板质量要求：表面质量；表面质量；形状。（具体参见课本形状。（具体参见课本P347P347）3.3.用途用途 制罐材料之一，它主要用于制作工业产品制罐材料之一，它主要用于制作工业产品包装容器；还可用于制作汽车润滑油、油漆、包装容器；还可用于制作汽车润滑油、油漆、化学品、洗涤剂等。化学品、洗涤剂等。镀锡板的结构及性能 镀锡板是由钢基板、锡铁合金层、锡层、氧化镀锡板是由钢基板、锡铁合金层、锡层、氧化膜和油膜五层构成。膜和油膜五层构成。三 镀锡薄钢板该该值值越越小小，镀镀锡锡原原板板的的耐耐蚀蚀性性越越好好，罐罐头头保保藏
7、藏期期也也长长。散散漫漫时时滞滞值值大大的的镀镀锡锡板板装装酸酸性性食食品品易易产产生生氢氢胀胀罐罐。高高耐耐蚀蚀性性镀镀锡锡板的酸浸时滞值要求板的酸浸时滞值要求10s。露露铁铁点点。镀镀锡锡板板要要求求镀镀锡锡层层必必须须完完全全覆覆盖盖钢钢基基的的表表面面，但但实实际际上上镀镀锡锡层层存存在在着着许许多多孔孔隙隙，在在孔孔隙隙处处的的钢钢基基暴暴露露出出来来称称露露铁铁点点。一一般般用用每每平平方方分分米米上上孔孔隙隙数数或或孔孔隙隙面面积积来来表表示示孔孔隙隙度度。在在一一般般情情况况下下，镀镀锡锡层层厚厚时时孔孔隙隙度度小小，反反之之，则则孔孔隙隙度度大。大。3.技术标准及包装分类技术
8、标准及包装分类1）主要技术标准）主要技术标准 镀锡量镀锡量:以单位面积或特定面积的镀锡板上的以单位面积或特定面积的镀锡板上的镀锡量来表示。国际上规定按每平方米镀锡板上镀锡量来表示。国际上规定按每平方米镀锡板上锡的质量锡的质量(gm2)表示镀锡量。但商业上习惯用每表示镀锡量。但商业上习惯用每基箱镀锡板两面所镀锡的质量基箱镀锡板两面所镀锡的质量(g)的的14倍作为标倍作为标号。如每基箱（号。如每基箱（1基箱基箱=112张张355mm508mm=20.2324m2）镀锡量为）镀锡量为200g的标号为的标号为#50。镀锡量的表示方法：等厚镀锡板：镀锡量的表示方法：等厚镀锡板：E5.6/5.6(E5.6
9、/5.6(或或E50E50，#50#50）差厚镀锡板（两面镀锡量不同的差厚）差厚镀锡板（两面镀锡量不同的差厚镀锡板的镀锡量）：如镀锡板的镀锡量）：如D D11.25.62（或（或D100/50D100/50，#100/#50#100/#50），表示厚的一面镀锡量为），表示厚的一面镀锡量为11.2gm2，而薄的一面镀锡量为，而薄的一面镀锡量为5.68m2。2三 镀锡薄钢板对对于于热热浸浸镀镀锡锡板板，镀镀锡锡量量为为22.444.8gm2，对对于于电电镀镀锡锡板板，镀镀锡锡量量为为5.622.4gm2。规格尺寸规格尺寸 罐罐头头空空罐罐用用镀镀锡锡板板厚厚度度一一般般在在0.150.30mm之之
10、间间，最最常常用用厚厚度度为为0.2、0.23、0.25、0.28四四种种规规格格，可可按按照照罐罐型型大大小小、内装物性质进行选择。内装物性质进行选择。3.技术标准及包装分类技术标准及包装分类近近年年来来开开发发了了专专用用底底盖盖特特殊殊尺尺寸寸的的波波形形板板，使使边边角角料料减减少少到到最最低低程程度度。波波形形板板尺尺寸寸与与形形状状随随盖盖径径而而异异，用用户户根根据据不不同同盖径的尺寸订货。盖径的尺寸订货。四、涂料镀锡板四、涂料镀锡板涂涂料料镀镀锡锡板板又又称称涂涂料料铁铁。在在罐罐头头生生产产中中如如用用电电镀镀锡锡板板罐罐有有时时会会遇遇到到各各种种问问题题，如如含含硫硫蛋蛋
11、白白质质食食品品象象肉肉类类、水水产产等等，在在热热力力杀杀菌菌过过程程中中，蛋蛋白白质质分分解解产产生生硫硫化化氢氢，使使罐罐壁壁生生成成硫硫化化斑斑或或硫硫化化氢氢与与罐罐壁壁机机械械伤伤处处露露铁铁生生成成硫硫化化铁铁脱脱落落污污染染食食品品；高高酸酸性性食食品品装装罐罐后后容容易易出出现现氢氢胀胀和和穿穿孔孔现现象象；有有色色水水果果因因罐罐内内壁壁溶溶出出的的二二价价锡锡离离子子作作用用下下产产生生褪褪色色现现象象；有有的的食食品品还还会会出出现现金金属属味味，因因此此要要在在罐罐内内壁壁涂涂上上一一层层涂涂料料，使使内内装装食食品品和和镀镀锚锚板板隔隔开开，以以减减少少它它们们之之
12、间间的的反反应应，从从而而保保证食品质量和延长罐头的保存期。证食品质量和延长罐头的保存期。对涂料的要求要求涂料无毒、无臭、无味、不影响食品的风味和色泽，涂膜致密，基本上无孔隙，具有良好的抗腐蚀性能；涂膜附着性能好，并在制罐过程中能经受冲击、折叠、弯曲等加工而不损坏，不脱落；涂膜经受杀菌和焊锡高温而不致烫焦变色或脱落，并无有害物质溶出。此外，还要求涂料使用方便，涂布均匀，迅速干燥，并具有一定色泽，制罐时易区别正反面。对涂料的要求国内目前罐头内壁涂料主要有国内目前罐头内壁涂料主要有抗抗硫硫抗抗酸酸涂涂料料、脱脱模模涂涂料料、耐耐深深冲冲涂涂料料、啤啤酒酒饮料专用涂料、饮料专用涂料、#2126补深涂
13、料。补深涂料。罐罐头头外外壁壁和和周周围围大大气气中中潮潮湿湿空空气气接接触触极极易易生生锈锈。为为防防止止锈锈蚀蚀，在在罐罐外外涂涂印印涂涂料料称称之之外外印印铁铁涂涂料料，可可把把商商标标印印刷刷在在罐罐头头外外壁壁上上，既既可可防防锈锈又又能能美美化化和和宣宣传传商商品品。镀镀锡锡板板制制作作三三片片罐罐时时一一般般先先涂涂印印成成涂涂料料铁铁后后再再制制罐罐。如如果果罐罐内内壁壁和和外外壁壁都都要要施施涂涂涂涂料料时时，多多数数先先涂涂内内壁壁再再涂涂外外壁壁，因因内内壁壁涂料烘烤温度高于外壁涂料的烘烤温度。涂料烘烤温度高于外壁涂料的烘烤温度。对涂料的要求罐外壁彩色印刷要先涂上底漆，再
14、用彩色油墨印刷，最后涂上罩光漆增加光彩。对罐外涂料和彩印油墨要求耐高温，保证罐头经高温杀菌后仍保持色彩鲜艳；涂料和油墨的干燥性能良好；具有良好的附着力和印刷性能；价格便宜，并且稳定性好，耐藏。常用的几种罐外彩印涂料有醇酸树脂涂料、丙烯酸树脂涂料、氨基树脂涂料和环氧树脂涂料等。四、镀铬薄钢板 镀铬薄钢板：即即TFS板板。这这是是一一种种较较有有前前途途的的新新材材料料，它它是是为为了了节节省省用用锡锡而而发发展展起起来来的的一一种种镀镀锡锡板板的的代代用用材材料料。镀镀铬铬板板的的价价格格约约比比镀镀锡锡板板低低10，它它是是目目前前制制作作食食品品罐罐的的材材料料中中价价格格最最低低的的目目前
15、前，美美国国的的产产量量最最大大，其其次次是是日日本本、英、德、法等国，镀铬板的产量也在日益增加。英、德、法等国，镀铬板的产量也在日益增加。目目前前镀镀铬铬板板已已取取代代部部分分镀镀锡锡板板，但但是是它它的的耐耐蚀蚀性性终终究究还还是是不不如如镀镀锡锡板板，主主要要用用于于腐腐蚀蚀性性较较小小的的啤啤酒酒罐罐，饮饮料料罐罐以以及及食食品品罐罐的的底底盖盖等等，接接缝需采用熔接法和粘合法接合。缝需采用熔接法和粘合法接合。四、镀铬板的结构及性能镀锡板是由钢基板、锡铁合金层、锡层、氧化镀锡板是由钢基板、锡铁合金层、锡层、氧化膜和油膜五层构成膜和油膜五层构成，四、镀铬板的结构及性能四、镀铬板的结构及
16、性能(4)焊接性能。镀铬板因表面镀铬不能锡焊接性能。镀铬板因表面镀铬不能锡焊，因而用于制作三片罐时，罐身接缝焊，因而用于制作三片罐时，罐身接缝不能采用锡焊法，而要采用缝焊法或粘不能采用锡焊法，而要采用缝焊法或粘合剂粘接法。因此，镀铬板应用于三片合剂粘接法。因此，镀铬板应用于三片罐的数量主要取决于制罐工业配置缝焊罐的数量主要取决于制罐工业配置缝焊设备的多少或粘合技术掌握的情况。目设备的多少或粘合技术掌握的情况。目前二片拉深罐采用镀铬板的数量逐年增前二片拉深罐采用镀铬板的数量逐年增加。加。第二节 包装用铝材一一 特点特点 （1）质量轻；）质量轻；（2）加工性能好；）加工性能好；（3）不生锈，表面光
17、泽好；）不生锈，表面光泽好；（4）无味无臭；）无味无臭；（5）循环使用较容易。）循环使用较容易。第二节 包装用铝材二二 铝合金薄板及制品铝合金薄板及制品1.铝板：纯铝或铝合金铝板：纯铝或铝合金 铝板的生产过程是：铸铝铝板的生产过程是：铸铝热轧热轧冷轧冷轧退火退火冷轧冷轧热处理热处理校平校平钝化处理（生成氧化铝钝化处理（生成氧化铝膜）膜）涂料涂料铝板。铝板。2.铝冲拔罐：二片罐，铝合金铝冲拔罐：二片罐，铝合金3.铝管：铝管：99的纯铝制成，的纯铝制成，主要用于挤压软管容主要用于挤压软管容器。器。第二节 包装用铝材三三 铝箔及铝箔复合材料铝箔及铝箔复合材料1.铝箔铝箔铝箔是采用纯度在铝箔是采用纯度
18、在99.5%以上的电解铝，以上的电解铝，经过延压制成。用于复合材料中的铝箔，经过延压制成。用于复合材料中的铝箔，厚度在厚度在0.0070.009mm。铝箔易加工，。铝箔易加工，因而使用量较大。目前，较薄的铝箔每因而使用量较大。目前，较薄的铝箔每平方米有五百到六百个孔眼，如果忽视平方米有五百到六百个孔眼，如果忽视其必要的强度，而只具防潮性。要想解其必要的强度，而只具防潮性。要想解决无孔眼问题是困难的。如果它的厚度决无孔眼问题是困难的。如果它的厚度在在20m(o.020mm)以上，就可以达到无以上，就可以达到无孔眼而具有防潮性能的要求孔眼而具有防潮性能的要求 铝箔的优点铝箔的优点 1重量轻，有利于
19、降低运输费用。重量轻，有利于降低运输费用。2具具有有金金属属光光泽泽，遮遮光光性性好好，对对热热和和光光有有较较高高的的反反射射能能力力，其其反反射射率率达达8385%。金金属属光光泽和反射能力可以提高印刷色彩的亮度。泽和反射能力可以提高印刷色彩的亮度。3不不易易被被腐腐蚀蚀，隔隔阻阻性性好好，防防潮潮防防水水，气气密密性强并具有保香性。性强并具有保香性。4保保护护性性强强，使使包包装装物物不不易易受受细细菌菌、霉霉菌菌和和昆虫的侵害。昆虫的侵害。5高温和低温时形状稳定。高温和低温时形状稳定。6机械特性好，能满足自动包装机械使用。机械特性好，能满足自动包装机械使用。7易易于于加加工工，能能和和
20、塑塑料料薄薄膜膜、纸纸张张等等包包装装材材料复合，并便于着色和印刷。料复合，并便于着色和印刷。缺点：本身强度低，耐撕裂性差，折叠时缺点：本身强度低，耐撕裂性差，折叠时容易裂口，不耐酸碱介质，不能热粘合容易裂口，不耐酸碱介质，不能热粘合封口，因此很少单独使用。封口，因此很少单独使用。规格：规格：4种宽度范围，种宽度范围，18种不同厚度种不同厚度第二节 包装用铝材2.铝箔复合薄膜铝箔复合薄膜 Al/塑料，如：塑料，如：Al/CPP、Al/LDPE；Al/纸，如：纸，如：Al/卡纸。卡纸。铝箔复合薄膜：铝箔复合薄膜：70%用于食品包装；用于食品包装；17%用于用于香烟包装，香烟包装，13%用于药品、
21、化妆品包装。用于药品、化妆品包装。铝箔复合薄膜还可制作软质包装容器，如：软铝箔复合薄膜还可制作软质包装容器，如：软罐头，罐头，BOPET/Al/CPP。第二节 包装用铝材四四 镀铝薄膜（折叠无裂口）镀铝薄膜（折叠无裂口）镀铝厚度仅为镀铝厚度仅为1030mm，无静电。，无静电。1.种类：镀铝种类：镀铝/塑料、镀铝塑料、镀铝/PET、镀铝、镀铝/BOPP、镀铝镀铝/LDPE、镀铝、镀铝/纸等。纸等。2.用途：用于食品包装、化妆品、香烟等的包用途：用于食品包装、化妆品、香烟等的包装；注意：不能用于蒸煮包装，受热后容易被拉装；注意：不能用于蒸煮包装，受热后容易被拉开。开。镀铝厚度与阻隔性能关系镀铝厚度
22、与阻隔性能关系 镀铝薄膜的阻隔性能与所镀的金属铝量成正比，镀铝薄膜的阻隔性能与所镀的金属铝量成正比，但至一定厚度后，阻隔性能基本保持不变。但至一定厚度后，阻隔性能基本保持不变。第二节 包装用铝材镀铝方法：镀铝方法：镀铝薄膜的工艺是在真空中进行的，即镀铝薄膜的工艺是在真空中进行的，即真空镀膜法，使用的机器叫真空镀膜机。真空镀膜法，使用的机器叫真空镀膜机。其具体工艺是：先用真空泵把镀室抽成真其具体工艺是：先用真空泵把镀室抽成真空，压力仅是大气压的万分之一，同时加空，压力仅是大气压的万分之一，同时加热坩埚使铝丝熔化，并蒸发成气态。当这热坩埚使铝丝熔化，并蒸发成气态。当这种蒸汽在移动着的塑料薄膜表面凝
23、固后，种蒸汽在移动着的塑料薄膜表面凝固后，就沉积成一层均匀的铝膜。这就是所谓真就沉积成一层均匀的铝膜。这就是所谓真空蒸（发）镀法，是最常用的方法。空蒸（发）镀法，是最常用的方法。金属膜蒸镀工艺 纸与铝箔复合工艺 五、常见的金属包装容器 1金属容器的优点金属容器的优点 (1)对水，光、气等阻隔性好；对水，光、气等阻隔性好；(2)因因对对电电、热热的的传传导导性性好好，因因此此，加加热热冷冷却却的的效效率率高高，这这样样可可以以提提高高温温度度杀杀菌菌、快快速速冷冷却却的效果，有可能实现内装物的罐内烹饪。的效果，有可能实现内装物的罐内烹饪。(3)延延展展性性好好，对对复复杂杂的的成成形形加加工工能
24、能实实现现高高精精度、高速度生产；度、高速度生产；(4)因因刚刚性性大大，易易操操作作，加加工工和和运运输输过过程程中中不不易损坏；易损坏；(5)涂涂装装、印印刷刷效效果果好好，可可通通过过印印刷刷工工艺艺表表现现出其它材料难以表达的视觉效果，出其它材料难以表达的视觉效果，(6)由由于于钢钢具具有有导导磁磁性性，因因此此，还还可可以以利利用用磁磁力进行搬运等。力进行搬运等。五、常见的金属包装容器2金属容器的缺点 (1)化学稳定性差，由于腐蚀等使容器寿命降低，外观会因生锈而损伤；(2)金属容器和纸、塑料相比，比重大，在加工、运输等方面费用高；(3)价格比纸、塑料等贵。五、常见的金属包装容器 三三片片罐罐(又又称称接接缝缝罐罐、敞敞口口罐罐)是是由由罐罐身身、罐罐盖盖和和罐罐底底三三部部分分组组成成。罐罐身身有有接接缝缝，根根据接缝工艺不同又分为锡焊罐、缝焊罐据接缝工艺不同又分为锡焊罐、缝焊罐和粘接罐。和粘接罐。三片罐二片罐