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第三篇金属包装材料,第一章概述,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，用于盛装干燥食品。18世纪人们开始用食品罐贮藏食品。1810年发明了用马口铁罐贮藏食品的技术，从此马口铁罐诞生了。二次世界大战前，随着轧制技术的改进和金属制罐机的发明，镀锡板的产量大增。二次世界大战后，由于锡资源短缺，为了节约用锡，人们研制出镀锡量少或者无锡的制罐材料。于是，差厚镀锡板、低镀锡板、无锡薄钢板相继问世。,一、金属包装材料的发展历史,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、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。,第一章概述,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。但由于铝的生产需消耗大量电能，价格高，限制了其使用量。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（三片罐生产速度可达400罐／分；二片罐生产速度可达800～1200罐／分），使金属包装在产品的包装中占有重要的地位。,第一章概述,二、金属包装材料的性能特点优良的力学性能综合保护性能好外表美观加工性能好资源丰富废弃物处理性好,第一章概述,,,1.钢制包装材料（1）镀锡薄钢板（2）镀铬薄钢板（3）镀锌薄钢板（4）低炭薄钢板（5）其他钢制包装材料2.铝质包装材料（1）纯铝板和合金铝板（2）铝箔（3）镀铝薄膜,三、包装用金属材料的分类,一般将厚度小于0.2mm的称箔材，大于0.2mm的称板材。,第一章概述,一、镀锡薄钢板镀锡薄钢板，俗称马口铁，是用量最大的一种金属包装板材。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。,1-钢基板；2-锡铁合金层；3-锡层；4-氧化膜；5-油膜图2-1镀锡薄钢板的结构图,,第二章钢质包装材料,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。,第二章钢质包装材料,第三篇金属包装材料,镀锡薄钢板的特点与用途（1）优缺点加工性好，机械强度高，良好的抗腐蚀性，适合焊接成型；成本较高（含锡），内壁易变黑（硫化物生成）；脱锡生锈，焊锡的不安全性（Pb2）。（2）用途盒、饮料罐、啤酒罐、瓶盖,第二章钢质包装材料,第三篇金属包装材料,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1.1g／m2以下的镀锡板。（2）提高钢基板的强度，以降低镀锡板的厚度。,第二章钢质包装材料,第三篇金属包装材料,二、镀铬薄钢板（TFS）镀铬薄钢板是制罐的材料之一，可部分代替马口铁，主要用来制作腐蚀性较小的啤酒罐、饮料罐。但它的致命缺点是不能用焊接方法制造三片罐，这就使它的使用范围受到很大的限制。,第二章钢质包装材料,第三篇金属包装材料,1.镀铬薄钢板的结构,,,第二章钢质包装材料,第三篇金属包装材料,表1镀铬板各构成部分的厚度、成分和性能特点,,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3～6倍。,2.镀铬薄钢板的性能,第二章钢质包装材料,第三篇金属包装材料,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，在罐头封口时，封口部分涂层易裂或擦伤，导致生锈，需加补涂。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。,第二章钢质包装材料,第三篇金属包装材料,3.用途两片罐（饮料、啤酒）（1）不适合锡焊要求，只能缝焊或粘结成罐（2）镀铬层薄、韧性差、封口部分涂层易裂，易擦伤导致生锈，故此处须加补涂。,第二章钢质包装材料,第三篇金属包装材料,三、镀锌薄钢板（Galvanizedplate）,1.镀锌薄钢板的结构,第二章钢质包装材料,第三篇金属包装材料,镀锌薄钢板俗称白铁皮。在包装行业中广泛用于制造各种容量的桶及其他容器。,电镀锌板镀层很薄，主要用作涂塑料或涂漆的底层。镀锌板是应用较多的金属包装材料，多用于制造中型和大型工业包装容器。,,2.性能与用途强度高、耐腐蚀、可焊接镀锌层厚、弯曲时亦脱落或裂纹适宜制作桶，用于包装粉、浆、液态商品。,第二章钢质包装材料,第三篇金属包装材料,,四、低碳薄钢板,第二章钢质包装材料,第三篇金属包装材料,俗称黑铁皮，含碳量≦0.25的钢板，强度、刚度高，成本低，加工性能好，厚度0.354mm。可用于制作各种规格的桶型容器、集装箱和捆扎带等。涂料黑铁皮，即在低碳薄钢板表面涂上有机涂料，可用来生产饮料、食品罐及瓶盖。,五、超薄纯铁箔超薄纯铁箔是一种含铁量为GG/GH以上的纯铁薄膜，具有许多优点。六、其他钢质包装材料其他钢质包装材料有掺镍镀锡薄钢板、薄锡铁（LTS）、镀镍铁皮等，适用于各种包装容器的制作。,第二章钢质包装材料,第三篇金属包装材料,第三章铝制金属包装材料,一、铝材料的优缺点优点（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）导热性好，易于杀菌消毒（6）循环使用较容易。,缺点①造价仍然偏高；②焊接性能差；③铝材质地较软，故容易出现表面缺陷或造成凹陷等。④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。,第三章铝制金属包装材料,第三篇金属包装材料,1、纯铝板和合金铝板纯铝板质软、强度低，故较少利用它作为包装材料，但也有用它作酒类容器。合金铝板的强度和硬度明显提高，多用于制造罐头容器和包装饮料用罐等。铝管99％的纯铝制成，主要用于挤压软管容器。,二、包装用铝材的分类,第三章铝制金属包装材料,第三篇金属包装材料,2.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0.005～0.02mm。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20μm0.020mm以上，就可以达到无孔眼而具有防潮性能的要求。,第三章铝制金属包装材料,第三篇金属包装材料,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83～85。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。,第三章铝制金属包装材料,第三篇金属包装材料,铝箔的缺点本身强度低，耐撕裂性差，折叠时容易裂口，不耐酸碱介质，不能热粘合封口，因此很少单独使用。规格4种宽度范围，18种不同厚度,第三章铝制金属包装材料,第三篇金属包装材料,铝箔的用途①装饰包装，阻隔材料卷烟、牙膏、糖果②复合材料药品、软包装③电容材料,（2）铝箔复合薄膜Al/塑料，如Al/CPP、Al/LDPE；Al/纸，如Al/卡纸。用途70用于食品包装；17用于香烟包装，13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，如软罐头，BOPET/Al/CPP。,第三章铝制金属包装材料,第三篇金属包装材料,3.镀铝薄膜（折叠无裂口）镀铝薄膜采用特殊工艺在包装塑料薄膜或纸张表面（单面或双面）镀上一层极薄的金属铝，即为镀铝薄膜。镀铝层厚约为30nm，其阻隔性比铝箔差，但耐刺扎性优良，常用于制作衬袋材料和装饰性包装膜。,第三章铝制金属包装材料,第三篇金属包装材料,1种类镀铝/塑料、镀铝/PET、镀铝/BOPP、镀铝/LDPE、镀铝/纸等。2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，受热后容易被拉开。镀铝厚度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，但至一定厚度后，阻隔性能基本保持不变。,第三章铝制金属包装材料,第三篇金属包装材料,第四章金属包装容器,一、金属容器的优点1.对水、光、气等阻隔性好；2.对电、热的传导性好，因此加热冷却的效率高，这样可以提高温度杀菌、快速冷却的效果，有可能实现内装物的罐内烹饪。3.延展性好，对复杂的成形加工能实现高精度、高速度生产；4.刚性大，易操作，加工和运输过程中不易损坏；5.涂装、印刷效果好，可通过印刷工艺表现出其它材料难以表达的视觉效果。6.由于钢具有导磁性，因此还可以利用磁力进行搬运等。,二、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。,第四章金属包装容器,第三篇金属包装材料,金属容器中占比例较大的是金属罐，通常有三片罐和二片罐。,三片罐是分别将灌盖、罐底和罐身连接而成的金属罐。,二片罐的罐身和罐底为一体，没有罐身纵缝和罐底卷边。,三、金属罐,第四章金属包装容器,第三篇金属包装材料,（一）三片罐根据罐身制造工艺的不同，可以分为压接罐、黏结罐和焊接罐三种，这三种罐的区别在于罐身侧缝的结合方法不同。1.压接罐（1）制造工艺过程印铁→烘干→裁剪→切角、切缺→去应力→端折→成圆→压平→焊锡（对密封要求严格的罐）→翻边→滚筋→罐身。（2）用途主要用于对密封要求不严的食品罐，如茶叶罐、月饼罐、糖果巧克力和饼干罐等；如果是对密封要求较严格的包装，则要增加一道焊锡工序，以确保罐身侧缝的密封性能。,第四章金属包装容器,第三篇金属包装材料,2.焊接罐（1）制造工艺过程罐身纵缝采用焊接密封制造的金属罐。图焊接罐的制造工艺流程示意图（2）用途焊接罐已成为三片罐的主导产品，大量用于加热杀菌食品等的包装。,,,,,,第四章金属包装容器,第三篇金属包装材料,3.粘结罐（1）制造工艺过程薄板上涂布黏合剂→切罐身板→切角→成圆→罐身黏结压紧→急冷→翻边→封底→喷补内外涂料→烘干。,图1粘合剂压合法制罐工艺流程,第四章金属包装容器,第三篇金属包装材料,图2黏合剂层合法制罐工艺流程,第四章金属包装容器,第三篇金属包装材料,4．三片罐的发展动态（1）采用更薄的马口铁材料。（2）采用大缩颈和多级缩颈。（3）生产速度更趋高速化。（4）使用便利的新设计。（5）优化罐型设计，增强罐体美感。（6）两片罐将会部分替代三片马口铁罐。（7）精美印刷。（8）粉末补涂。,第四章金属包装容器,第三篇金属包装材料,（二）二片罐二片罐生产周期短，工艺简单，密封性好，广泛应用于啤酒及含汽饮料的包装。由于罐身成型工艺不同，目前二片罐主要分为浅冲罐、拉伸罐和变薄拉伸罐等三种。金属二片罐按其材质可分为铝罐、马口铁罐、镀锡罐和镀铝罐。,第四章金属包装容器,第三篇金属包装材料,1.浅冲罐浅冲罐常用的材料是镀锡板和镀铬板，浅冲罐是罐底与罐身用浅拉伸法将镀锡板或镀铬板等金属薄板一次拉拔成型而制成。罐身较浅无接缝，多用于鱼、贝、虾、蟹类罐头等包装，可以减少罐壁的腐蚀。图浅冲罐工艺流程示意图,第三篇金属包装材料,第四章金属包装容器,2.拉伸罐拉伸罐又称深冲罐，它的长径比可以大于1，一般可达1.51，设备成本较低，而且规格尺寸更易适应不同的需要。它的特点是壁厚均等，强度刚性好，因此它适应的包装范围广，深冲罐适合的材料主要是铝、TFS和马口铁，它的形状可以是圆形，也可以是异形，主要用于热加工食品的包装。,第四章金属包装容器,第三篇金属包装材料,3.变薄拉伸罐变薄拉伸罐又称冲拔罐，罐壁经多次拉伸后变薄，冲拔罐的制造主要经过两个重要过程，即预冲压和多次变薄拉伸，故称变薄拉伸罐，罐身结构很适合于含气饮料的包装，由于内压的存在而支撑罐壁。当用来盛装非含气饮料或固体食品时，可以借助充加少量液态氮进行包装。,第四章金属包装容器,第三篇金属包装材料,四、金属桶金属桶一般指用较厚的金属板（大于0.5mm）制成的容量较大（大于20L）的容器。金属包装桶的制法类似三片罐，桶身有纵缝，制得桶身后翻边再与桶底和桶盖双重卷边连接。卷边处要注入密封胶，多采用聚乙烯醇缩醛或橡胶类合成高分子材料封缝胶。其制造工艺如下板料→剪切→磨边→卷圆→点焊→缝焊→翻边→滚波纹→胀环筋。根据桶的用途、性能和制造工艺要求，所选用金属材料应具有良好的塑性、可焊性。一般可选用优质碳素结构钢、低碳薄钢板、镀锡薄钢板或镀锌薄钢板、铝合金和不锈钢等。,第四章金属包装容器,第三篇金属包装材料,五、金属软管金属软管是用挠性金属材料制成的圆柱形包装容器。软管一端折合压封或焊封，另一端形成管肩和管嘴，通过挤压管壁使得内装物从管嘴流出。,1－管嘴；2－管肩；3－管身；4－管尾图金属软管,第四章金属包装容器,第三篇金属包装材料,六、金属喷雾罐喷雾包装从原理上讲是将目的物（有效的内装物）和推进剂（压缩气体或液化气）混合后，装入带有阀门的耐压容器中，利用推进剂的压力，把内装物从阀门中喷出来，喷射出来的为有效内装物或有效内装物与推进剂的混合物。这些内装物可以以喷雾、泡沫或射流的形态喷放出来。喷雾包装广泛用于医药品、化妆品、家庭用品、食品、汽车用品、工艺用品等商品包装。,第四章金属包装容器,第三篇金属包装材料,图喷雾罐结构1-喷嘴；2-按钮；3-阀门；4-推进器气相；5-罐体；6-导管；7-推进剂与内装物,图5-10安全阀状态,第四章金属包装容器,第三篇金属包装材料,思考题1.简述金属包装材料的性能特点。2.简述金属包装材料的包装适性。3.简述常见钢质包装材料的结构、性能特点及使用范围。4.简述铝质包装材料的性能特点及使用范围。5.对包装铝箔有何质量要求6.常见金属包装容器有哪些7.简述二片罐、三片罐的结构特点。8.三片罐的制造工艺有哪几种，各有什么特点9.二片罐有哪几种，说明它们的特点。,第三篇金属包装材料,