第5章 金属包装材料.ppt

包装材料第5章,金属包装材料主讲吉林大学生物与农业工程学院于庆宇,基本内容,1概述1.1金属包装材料的分类1.2金属包装材料的发展史1.3金属包装材料及容器的发展趋势2.金属包装材料的性能2.1主要性能2.2几类包装材料的性能,基本内容,3低碳薄钢板3.1分类与规格3.2性能3.3专用低碳薄钢板4镀锡薄钢板4.1主要技术规范4.2镀锡板的结构4.3镀锡板的性能4.4涂料镀锡板,基本内容,5非镀锡薄钢板5.1镀铬薄钢板5.2镀锌薄钢板5.3镀铝薄钢板6铝合金薄板和铝箔6.1铝合金薄板6.2铝箔7金属包装容器7.1特点7.2种类和用途,1概述,1.1金属包装材料的分类1.按材质分钢系和铝系2.按材料的厚度分板材和箔材,1.2金属包装材料的发展简史金属用作包装材料已有较长历史，马口铁罐用于食品包装已有180多年，其他金属包装材料用于食品包装也有100多年历史。由于金属包装材料的高强度、高阻隔性及加工使用性能的优越，在食品包装材料中占有非常重要的地位，成为食品包装的四大材料支柱之一。在包装材料中，金属包装材料所占比重各国有所不同，欧美发达国家处领先地位，美国占包装材料总量的28，仅次于纸和纸板而居第二位；日本占15位居包装材料的第三位，德国约占20，英国约占20.7，而法国为14.2。我国金属包装材料在80年代后有较大发展，形成一定的加工和使用规模，包装制品品种齐全，用量约占包装材料总量的20左右，位居第三位。,1.3金属包装材料及其容器的发展方向新型容器新型制罐工艺和设备方向金属包装材料轻量化、薄镀、少或无表面处理及与高分子材料复合。金属包装容器薄壁轻量和形式多样化,2金属包装材料的性能,2.1金属包装材料的主要性能优点具优异的阻隔性能高强度表面装饰性好卫生方便缺点化学稳定性较差，耐酸、碱能力较弱，特别是易受酸性食品腐蚀，金属离子析出而影响食品质量，故一般均需内涂层来保护。另外，金属是价格较高的包装材料，上述这些缺点在一定程度上限制了金属包装材料的广泛使用。,2.2及类金属包装材料的主要性质1.钢材资源丰富，成本较低，金属包装材料中居首位，包装用钢板主要采用低碳薄钢板，作相应的涂镀处理提高耐蚀性。2.铝材重量轻、无毒、无味、美观、加工性良好、表面具有光泽，表层的氧化膜提高耐腐蚀性。3.金属箔外表美观，阻隔性能优异，加工成型性好，耐热性导热性良好。,3低碳薄钢板,3.1分类与规格安轧制方法热轧和冷轧厚度不大于4mm，宽度范围500-1500mm,3.2性能一定的强度，较高的塑性良好的焊接性能，表面质量和成型性要求等。性能的主要影响因素化学成分含碳量直接影响焊接性能，而且影响塑性变性能力。硅、锰、硫、磷等元素也影响钢的性能。,3.3几种专用低碳薄钢板1.制造200L油桶用低碳钢普通碳素结构钢2、3号镇静钢或优质碳素结构钢08、10号钢，厚度为1.25mm或1.5mm两种。2.包装用钢带专用于捆轧包装的木箱或纸箱，分软性和硬性两种。3.涂料黑铁皮用于食品和饮料罐，内表面涂有特殊的高分子涂料，也可用于瓶盖。,4镀锡薄钢板,镀锡薄钢板简称镀锡板，俗称马口铁，是一种双面镀有纯锡的低碳薄钢板，厚度约0.15～0.30mm。根据镀锡工艺不同分为热浸镀锡和电镀锡板，电镀锡板又分为等厚镀锡板和差厚镀锡板。目前世界上有二十几个国家生产镀锡板，总产量约为1500万t，90用于包装工业，我国上钢、武钢等厂家能生产部分品种和规格，但产量、品种和质量不能满足国内市场需求，部分依赖国际市场供应。,4.1镀锡板的技术规范,,,在技术文件中马口铁的标记按镀锡量硬度等级表面状况钝化方式涂油量表面质量尺寸等顺序标示。如镀锡板E2-T57-G-H-Q-I-0.25712508,4.2镀锡板的结构,,,4.3镀锡板的性能机械性能主要由钢基板的化学成分、轧制工艺和退火工艺决定。耐蚀性镀锡原板，锡层，锡铁合金层，氧化膜和油膜。表面性能涂饰性、涂膜附着性、锡焊性。,4.4涂料镀锡板,5非镀锡薄钢板,5.1镀铬薄钢板镀铬薄钢板也称无锡薄钢板TFS或镀铬板，是一种双面镀有铬和铬系氧化物的低碳薄钢板，作为镀锡板的代用材料，其耐蚀性和焊接性等均比镀锡板差，但价格低，故大量用于腐蚀性较小的啤酒罐、饮料罐以及食品罐的低盖。,镀铬板结构,,,性能和应用镀铬板耐蚀性比镀锡板稍差，不能承受较高浓度的酸、碱侵蚀，故制造食品罐时需较厚的内、外涂料层。但对有机涂料的附着力比镀锡板强36倍，故适于制造罐底盖和二片拉伸罐；涂料烘烤时可以用较高温度，便于提高涂印质量和生产率。镀铬板的加工成型性能与马口铁大致相同，但因其铬层的韧性较差，制成晒的变形大的部位如卷边处，易开裂或擦伤，需补涂以防生锈。TFS板铬层不能锡焊，只能采用缝焊法和粘接法制罐。,5.2镀锌薄钢板镀锌板俗称白铁皮，是在低碳钢基板上镀0.02mm以上厚度的锌层而构成。致密的锌层使钢基板的防腐能力大大提高。根据镀锌工艺不同分为热镀锌板和电镀锌板两种。,热镀锌板这是一种用钢基板通过熔融锌液而镀锌的镀锌薄板，钢基板先进行表面处理和退火处理，然后浸入450℃锌液中形成表而的锌铁合金层，钢带离开锌液时其锌铁合金层上沾附的一层液态纯锌经冷却而成致密均匀的纯锌层，其锌层厚度为合金层和纯锌层两者之和，然后经冲洗矫直得成品热镀锌板。热镀锌板的镀层厚度范围较广，普通厚度的单而为30μm左右，待薄的约10～20μm，特厚的约50～70μm。一般锌层愈厚，其耐蚀能力愈强，但锌层过厚会影响容器焊接接头强度。热镀锌板常用于制造各种容量的桶和特殊用途的容器。,电镀锌板电镀锌板是一种用钢基板作阴极，锌板作阳极，在酸性硫酸或碱性氰化物含锌电解液中电镀制成的镀锌薄板，锌层较薄，约5μm，其可焊性和成型性较好，单独使用其耐蚀性能不佳，一般在镀锌后要经涂添或徐塑处理，或进行磷酸处理。,5.3镀铝薄钢板价格低廉，抗大气腐蚀性强、外表美观，适合包装固体物品。生产方法主要有热浸法和蒸发法。,6铝合金薄板和铝箔,,6.1铝合金薄板工业上把铝含量在99.00以上的称纯铝，由于其强度低且价格昂贵，在包装上只用于制造铝箔。包装用铝材一般采用铝合金薄板，其机械力学性能和化学性能很大程度上取决于组成铝材的合金类型，其中所含的金属元素主要有锰、镁、钢、锌、铁、硅、铬等，这些微量元素对铝包装材料的强度、硬度、耐蚀性、加工使用性能等有较大的影响。,添加元素主添加元素副添加元素铝合金板的性能（1）机械性能（2）耐腐蚀性（3）涂饰性,6.2铝箔铝箔是一种用工业纯铝板经多次压延面制成的可挠性金属箔材，由于压延后热处理程度的不同而分为软质和硬质两种。铝箔的特点是表面华丽、质轻、阻气、阻水、阻光、防虫害、耐气候变化、机械适应性好，无毒卫生，而且能进行印刷、复合等二次加工，加工成型性好，同时由于其厚度的减薄，相对可降低包装成本。因此，它被广泛地用于食品、医药等包装领域。,,铝箔的性能1．优异的光学性能主要表现在对光的反射率高达85～90，其表面自然氧化膜呈银白色面具有外观华丽的金属光泽，且通过表面印刷装饰使其更具良好的展示效果，从包装潢意义上，铝箔是一种高档的包装材料。2．高阻隔性铝箔对水、水蒸气、各种气体包括芳香物质和光线具高阻隔性，且其阻隔性能不受环境温、湿度的影响，因此可用于气密性保香包装、防潮包装等要求高阻隔性包装场合，特别适用于食品高温蒸煮杀菌包装。在挠性包装材料中，铝箔的保香、防霉、防菌、防虫害等功能要比纸、玻璃纸、PE等塑料薄膜优越。,,3．机械性能铝箔的机械性能主要表现为抗拉强度、延伸率、抗破裂强度的大小。由于包装用箔化学成分都属于工业纯铝，各种合金牌号的机械性能差异不大，因此，铝箔的机械性能主要与厚度相关。4．耐腐蚀性铝箔的化学性能主要是指对包装内容物的耐腐蚀能力。铝箔表面自然形成的氧化膜可以抑制氧化的进一步进行，也具有耐气候、耐持久的特性。5．耐热、耐低温性铝箔可以耐高温蒸煮和其他热加工，具有良好的导热性，其热传导率可达55。除此之外，铝箔还适用于冷冻包装，具有很好的耐低温性能。,7金属包装容器,7.1特点1.优点高阻隔性电、热的高传导性延展性好刚性大涂装、印刷效果好导磁性,2.缺点化学稳定性差密度大，运输费用高价格比纸和塑料高,7.2种类和用途主要有金属罐、金属软管、金属箔制品。,,三片罐制造工艺1．锡焊罐锡焊罐是最早的罐头食品用罐，由于采用含有重金属的锡焊接罐身接缝的制罐方法，目前在食品包装领域已被缝焊罐等所替代。2．缝焊罐缝焊是将待焊接的金属薄板两层搭接边置于连续转动的两滚轮式电极之间通电并加压，由于两金属薄板间电阻较大而产生约1200℃的高温，使金属表面接近熔化状态，在两电极滚轮压力作用下实现焊接而形成连续、均匀的焊缝。3．粘接罐粘接罐是采用以尼龙等为主要粘古物的高分子粘合剂粘合罐身立缝。这是一种新的制罐方法，具有成本低、不污染食品等优点。,二片罐制造工艺二片罐的带底罐身是由金属薄板经模具冲压成冲压拉拔而成，故也称冲压罐，根据使用要求和高径比的不同，有三种制罐工艺适用于不同的使用场合。1．浅冲罐浅冲罐的罐高与罐径之比小于1，罐形可随冲模而定，有圆形、椭圆形所用材质为铝合金薄板、镀锡板或镀铬板，适用于鱼肉制品的罐装。,2．深冲罐国际上称之为DrawnandRedrawnCans，简称DRD罐，也称深拉伸罐，一般为圆形，所用材质一般为马口铁、镀铬板和铝合金板。制罐时，几次连续冲杯一般为二次使罐身直径越来越小，而罐壁与罐底厚度保持原板厚，因此具有壁厚均匀，强度、刚性好的特点；它的长径比一般为1.51，内表面涂料可在冲压成型前的平板上进行，且它的规格尺寸更易适应不同的食品包装需要。3．变薄拉伸罐拉伸罐又称冲拔罐，国际上称DI罐DrawnandIronedCans或DWI罐DrawnandwallIronedcans。变薄拉传使罐身壁部厚度明显变薄，但简形罐身底部厚度基本不变。,金属软管金属软管是用金属制成的圆柱形包装容器。一端折合压封或焊封，另一端形成管肩和管嘴。挤压管壁时，内装物由管嘴挤出。金属软管主要分为四类铅锡管、纯锡管、铝管和铝塑复合软管。,,