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1、第七章 金属包装材料,概述,钢铁是使用最早的包装材料之一，早在1620年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，包装茶和烟草制品， 1810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、镀锌薄钢板，,概述,20世纪，随着铝的冶金技术的完善，轧制技术的改进和铝箔的出现，铝开始被广泛应用于包装行业。目前，在我国
2、、日本和欧洲等国，金属包装材料占第三位，美国占第二位。近年来制罐技术发展很快，开始是由罐身、罐底和罐盖三部分组成的三片罐，后来又出现了罐身和罐底连在一起加上罐盖共两部分组成的二片铝罐。由传统的三片锡焊罐到无锡薄钢板缝焊制罐和粘接罐，排除了铅对罐内食品的污染，使它们广泛用于啤酒和碳酸饮料的包装。,概述,随着铝材在包装上的广泛应用，出现了二片罐。它的结构整体性强，便于装潢印刷，很快占领了饮料包装市场。同时随着制罐工艺的不断改进，用镀锡薄钢板和无锡薄钢板已成功地生产出二片罐，在工业生产上已采用自动化生产线，使制罐效率大幅度提高，使金属包装在产品的包装中占有重要的地位。,概述,一 主要性能特点（1）金
3、属包装材料的机械性能优良，强度高；（2）具有极优良的综合防护性能；（3）具有特殊的金属光泽，也易于印刷装饰；（4）加工性能优良；（5）加工工艺成熟，能连续化、自动化生产；（6）来源丰富，能耗和成本也较低 。,二 金属包装材料分类,第一节 包装用钢铁材料,一 低碳薄钢板 （含碳：0.05 0.11，厚度：0.252mm ） （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； 冷弯试验：主要测试钢板的弹性。 （二）低碳薄钢板的用途： （1）运输包装用金属容器： 集装箱；钢箱； 钢桶 （2）钢质金属罐基材 主要有：镀锡薄钢板（俗称马口铁），镀锌薄钢板、镀铬薄钢板等。,镀锌薄钢板,1.概
4、述 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，在施以软熔处理） 2.镀锌薄钢板质量要求： 表面质量；形状。（具体参见课本P347） 3.用途 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、化学品、洗涤剂等。,三 镀锡薄钢板,1.概述2镀锡薄钢板。简称镀锡板，又称马口铁，是两面镀有锡的低碳薄钢板。以热浸工艺镀铝的称热浸镀锡板，以电镀工艺镀锡的称电镀锡板。施涂涂料的电镀锡板称为涂料镀锡板(涂料铁)，未涂涂料的电镀锡板称为电素铁。外观明亮、不易生锈、易于焊接。2.生产过程和马口铁的组织性能 1）马口铁的生产过程: 酸洗薄钢板镀锡（酸性电镀，热浸镀锡）
5、 软熔处理钝化处理（生成优良的氧化层） 涂油检查剪切分类包装,镀锡板的结构及性能,镀锡板是由钢基板、锡铁合金层、锡层、氧化膜和油膜五层构成。,三 镀锡薄钢板,评价镀锡原板耐腐蚀的方法测定其酸浸时滞值(Pickle Lag)。将镀锡原板浸入盐酸中进行酸洗，从浸入溶液之时起到酸洗速度达到恒定不变时所需的滞后时间。表面完全纯净的原板浸于盐酸中，就会和酸起反应置换出氢气，氢析出的速度自始至终都是一样。如果原板表面有杂质，开始氢的析出速度小，继之逐渐增大，最后达到一固定值，所含杂质越多，达到这一固定值的时间越长，这种时间上的滞后现象称酸浸时滞现象，达到这一固定值所需的时间称酸浸时滞值。,三 镀锡薄钢板,
6、该值越小，镀锡原板的耐蚀性越好，罐头保藏期也长。散漫时滞值大的镀锡板装酸性食品易产生氢胀罐。高耐蚀性镀锡板的酸浸时滞值要求10s。露铁点。镀锡板要求镀锡层必须完全覆盖钢基的表面，但实际上镀锡层存在着许多孔隙，在孔隙处的钢基暴露出来称露铁点。一般用每平方分米上孔隙数或孔隙面积来表示孔隙度。在一般情况下，镀锡层厚时孔隙度小，反之，则孔隙度大。,三 镀锡薄钢板,孔隙度的测量：铁溶出试验(1ron solution test)，这是测定锡抑制钢基表面局部电池有效程度的一种快方法。在测定孔隙度的基础上，模拟酸性水果罐头内部反应条件下，使锡对钢基略呈阳极时测定。把一定面积的镀锡板在酸液中保持一定温度和时间
7、溶出铁的数量称铁溶出值。该值越小，表示镀锡板耐蚀性越好，一般要求铁溶出值20m/20cm2。,3. 技术标准及包装分类,1）主要技术标准 镀锡量: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锡的质量(gm2)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(g)的14倍作为标号。如每基箱（1基箱= 112张355mm508mm =20.2324m2）镀锡量为200g的标号为#50。镀锡量的表示方法：等厚镀锡板：E5.6/5.6(或E50，#50）差厚镀锡板（两面镀锡量不同的差厚镀锡板的镀锡量）：如D11.25.62（或D100/50，#100/#50），表示
8、厚的一面镀锡量为11.2gm2，而薄的一面镀锡量为5.68m2。,2,三 镀锡薄钢板,对于热浸镀锡板，镀锡量为22.444.8gm2，对于电镀锡板，镀锡量为5.622.4gm2。规格尺寸 罐头空罐用镀锡板厚度一般在0.150.30mm之间，最常用厚度为0.2、0.23、0.25、0.28四种规格，可按照罐型大小、内装物性质进行选择。,3. 技术标准及包装分类,镀锡板长度和宽度可根据用户(制罐厂)要求即根据各种罐型计算出制罐时产生最小边角料的尺寸订购。目前我国使用较多的规格是714510mm和827730mm。宽度取决于轧机轧辊的宽度，长度在4001200mm范围内任意选择。一般长与宽之差不超过
9、200mm。做底盖的镀锡板原裁成正方形，但方形板在冲下圆形底盖后产生较多边角料，,3. 技术标准及包装分类,近年来开发了专用底盖特殊尺寸的波形板，使边角料减少到最低程度。波形板尺寸与形状随盖径而异，用户根据不同盖径的尺寸订货。,四、涂料镀锡板,涂料镀锡板又称涂料铁。在罐头生产中如用电镀锡板罐有时会遇到各种问题，如含硫蛋白质食品象肉类、水产等，在热力杀菌过程中，蛋白质分解产生硫化氢，使罐壁生成硫化斑或硫化氢与罐壁机械伤处露铁生成硫化铁脱落污染食品；高酸性食品装罐后容易出现氢胀和穿孔现象；有色水果因罐内壁溶出的二价锡离子作用下产生褪色现象；有的食品还会出现金属味，因此要在罐内壁涂上一层涂料，使内装
10、食品和镀锚板隔开，以减少它们之间的反应，从而保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抗硫抗酸涂料、脱模涂料、耐深冲涂料、啤酒饮料专用涂料、#2126补深涂料。罐头外壁和周围大气中潮湿空气接触极易生锈。为防止锈蚀，在罐外涂印涂料称之外印
11、铁涂料，可把商标印刷在罐头外壁上，既可防锈又能美化和宣传商品。镀锡板制作三片罐时一般先涂印成涂料铁后再制罐。如果罐内壁和外壁都要施涂涂料时，多数先涂内壁再涂外壁，因内壁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。,五、镀锡板的发展方向（1）低镀锡量代替高镀锡量；如以电镀锡代替热镀锡；采
12、用差厚镀锡板；研制低锡铁低锡铁是指镀锡量为45.4g基箱(1.1gm2)以下的镀锡板。（2）提高钢基板的强度，以降低镀锡板的厚度。4. 用途 在食品工业踪应用很广，大量用于各种食品（水果、肉类等）、饮料罐头盒、糖果、茶叶、饼干听盒等。,四、镀铬薄钢板,镀铬薄钢板：即TFS板。这是一种较有前途的新材料，它是为了节省用锡而发展起来的一种镀锡板的代用材料。镀铬板的价格约比镀锡板低10，它是目前制作食品罐的材料中价格最低的目前，美国的产量最大，其次是日本、英、德、法等国，镀铬板的产量也在日益增加。 目前镀铬板已取代部分镀锡板，但是它的耐蚀性终究还是不如镀锡板，主要用于腐蚀性较小的啤酒罐，饮料罐以及食品
13、罐的底盖等，接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、镀铬板的结构及性能,(1)耐蚀性。镀铬钢板虽比镀锡钢板的耐蚀性差，但仍不失为一种具有优良耐蚀性的材料，尤其对柠檬酸、乳酸、醋酸等弱酸弱碱能起到很好的保护作用，只是对强酸强碱的抗腐蚀性能差些。 (2)对有机涂料的附着性。镀铬板对有机涂料的附着力强，比镀锡钢板对各种涂料的附着力普遍都增加36倍。 (3)机械性能。镀铬板的强度和加工成型性与镀锡板相同，由于铬层较薄且韧性差，冲拔加工时表面易损伤，铬层会破裂，不能用通常的双重卷边法加工空罐，另外，在
14、罐头封口时，封口部分涂层易裂或擦伤，导致生锈，需加补涂。,四、镀铬板的结构及性能,(4)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。目前二片拉深罐采用镀铬板的数量逐年增加。,第二节 包装用铝材,一 特点 （1）质量轻； （2）加工性能好； （3）不生锈，表面光泽好； （4）无味无臭； （5）循环使用较容易。,第二节 包装用铝材,缺点：造价仍然偏高。 铝是非磁性材料，而普通制罐机械， 铝材质地较软，故容易出现表面缺陷或造成凹陷等。 目前还没有
15、一种价格便宜，熔点较低，而且对食品卫生无害的无需焊剂的钎料用于铝材的钎焊。 )铝的耐腐蚀性比较差，不宜用于盛装酸性、碱性及含盐量多的食品。,第二节 包装用铝材,二 铝合金薄板及制品1. 铝板：纯铝或铝合金 铝板的生产过程是：铸铝热轧冷轧退火冷轧热处理校平钝化处理（生成氧化铝膜）涂料铝板。2. 铝冲拔罐：二片罐，铝合金3. 铝管：99的纯铝制成， 主要用于挤压软管容器。,第二节 包装用铝材,三 铝箔及铝箔复合材料1. 铝箔铝箔是采用纯度在99.5%以上的电解铝，经过延压制成。用于复合材料中的铝箔，厚度在0.0070.009mm。铝箔易加工，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。如果它的厚度在20m(o.020mm)以上，就可以达到无孔眼而具有防潮性能的要求,铝箔的优点 1重量轻，有利于降低运输费用。 2具有金属光泽，遮光性好，对热和光有较高的反射能力，其反射率达8385%。金属光泽和反射能力可以提高印刷色彩的亮度。 3不易被腐蚀，隔阻性好，防潮防水，气密性强并具有保香性。 4保护性强，使包装物不易受细菌、霉菌和昆虫的侵害。 5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。 7易于加工，能和塑料薄膜、纸张等包装材料复合，并便于着色和印刷。,
