金属、玻璃、陶瓷包装材料及其包装容器

1、第5章金属、玻璃、陶瓷包装材料及其容器第一节金属包装材料与容器金属材料(metal material用于食品包装有近200年的历史,是现代最重要的四大包装材料之一。金属包装材料以金属板或箔材为原材料,再加工成各种形式的容器来包装食品。金属包装材料的性能1、高阻隔性能;阻隔气、汽、水、油、光的透过。2、优良的机械性能;抗拉、抗压、抗弯、韧性及硬度。3、容器成型加工性好且生产效率高。4、具有良好的耐高低温性, 良好的导热性、耐热冲击性。5、表面装饰性好。6、包装废弃物易回收处理。缺点:化学稳定性差,不耐酸碱腐蚀;价格较贵;重量较大。食品包装常用金属材料主要分类1 、钢基包装材料镀锡薄钢板(马口铁

2、、镀铬薄钢板(TFS板、涂料板、镀锌板、不锈钢板。2 、铝质包装材料铝合金薄板、铝箔、铝丝等。一、镀锡薄钢板(马口铁tinplate(一 镀锡薄钢板镀锡薄钢板是低碳薄钢板表面镀锡而制成的产品,简称镀锡板,俗称马口铁板。大量用于制造包装食品的各种容器,也可为其他材料制成的容器配制容器盖或底。镀锡板由五部分组成,由内向外依次为钢基板、锡铁合金层、锡层、氧化膜和油膜组成。(二镀锡板的主要性能指标1.镀锡板的机械性能通常用调质度作为指标来表示镀锡板的综合机械性能,包括强度、硬度、塑性、韧性等。2.镀锡板的耐腐蚀性镀锡板的耐腐蚀性与构成镀锡板每一层结构的耐腐蚀性都有关。(1钢基板钢基板的耐腐蚀性能主要取

3、决于钢基板的成分、非金属夹杂物的数量和表面状态。钢基板表层夹杂物的存在多是有害的,它出现在镀锡板露铁点处时,在腐蚀环境下将加速锡层的腐蚀,接着又将加速钢板的腐蚀。评价钢基板的耐腐蚀性指标用酸浸时滞值表示:即钢基板浸入盐酸之时起至溶解反应速度恒定时所需的时间(s。酸浸时滞值越小,表示钢基耐腐蚀性越好。(2锡层要求镀锡完全覆盖钢基板表面,但实际镀锡层存在许多小孔,其中暴露出钢基板的孔隙称露铁点。镀锡板上露铁点的多少用孔隙度表示:每平方分米上孔隙数或孔隙面积。锡层连续性对耐腐蚀性的影响用铁溶出值表示:指将一定面积的镀锡板在模拟酸性溶液中保持一定温度和时间后,测其铁的溶出量。另外,镀锡层锡的纯度和锡层

4、晶粒大小也将影响锡层的耐腐蚀性。(3锡铁合金层处于钢基板和锡层之间的锡铁合金层的主要成分是锡铁金属化合物FeSn,它不仅具有媒介作用,使锡牢固2地附着于钢板表面,且可使锡层光亮,补偿镀锡层存在的孔隙,提高钢板耐腐蚀性。提高FeSn合金层的连续性和致密性可以有效的提高镀锡板的耐腐蚀性能。2(4氧化膜镀锡板表面的氧化膜有两种,一种是锡层本身氧化形成的SnO和SnO2;另一种是镀锡板钝化处理形成的含铬化合物钝化膜。SnO2是稳定的化合物,而SnO是不稳定的化合物,所以两者的数量将影响镀锡板的耐腐蚀性。含铬钝化膜使镀锡板的耐腐蚀性大大提高,且钝化膜中含铬量越多,耐腐蚀性越好,可有效的抑制锡氧化变黄,硫

5、化变黑,但是钝化膜在pH<5的环境中容易脱落。(5油膜镀锡板表面的油膜将板与腐蚀性环境相隔开,防止锡层氧化。油膜在镀锡板的使用和制罐中起润滑剂作用,可有效地防止加工、运输过程中的锡层擦伤破损,导致镀锡板的腐蚀。油膜也会对制罐加工、表面涂饰加工带来不利影响。二、无锡薄钢板(一镀铬薄钢板TFS(tin of free steel镀铬板是由钢基板、铬层、水合氧化铬层和油膜构成。镀铬薄钢板性能与使用(1机械性能与镀锡钢板相差不大;(2耐腐蚀性有较好的耐腐蚀性,但比镀锡板稍差。(3加工性能镀铬板不能锡焊,制罐时接缝需采用熔接或黏结。适宜用于制造罐底、盖和两片罐。(4价格便宜镀铬板加涂料后具有的耐腐

6、蚀性比镀锡板高,价格便宜低10%左右,具有较好的经济性,其使用量逐渐扩大。(二镀锌薄钢板(zincplate是在低碳钢基板表面镀上一层0.2mm以上的锌层构成的金属板材。镀锌板主要用作大容量的包装桶。(三低碳薄钢板(low carbon steel plate低碳钢板是指含碳量<0.25%、厚度为0.35-4.0mm的普通碳素钢或优质碳素结构钢的钢板。低碳成分决定了低碳钢板塑性性能好,易于成型加工和接缝的焊接加工,制成容器有较好的强度和刚性,而且价格便宜。在钢板表面涂覆特殊涂料后用于灌装饮料或其他产品,还可制成窄带用来捆扎纸箱、木箱或包装件。三、铝质包装材料(aluminum铝(alum

7、inum包装材料的包装性能优良,广泛用于食品包装。主要是铝合金薄板、铝箔和铝丝。(一铝质包装材料一般包装特性(1质量轻:铝是轻金属密度为2.7g/cm³,约为钢材的1/3;(2良好的热性能:耐热、导热性能好;(3优良的阻隔能力:阻气、汽、水、油、光;(4具有银白金属光泽,易美化装饰;(5良好的耐大气腐蚀性;(6成型加工性好;(7较好的机械力学性能;强度不受低温影响,特别适用于冷冻食品的包装。(8纯铝易于制成铝箔并可与纸、塑料膜复合,制成具有良好综合包装性能的复合包装材料;(9价格较高,包装废弃物可回收利用;(10铝焊接性很差,容器制造采用黏接加工。(二铝质包装材料的种类及应用1、铝薄

8、板将工业纯铝或铝合金制成厚度0.2mm以上的板材称为铝薄板。用于易拉罐、罐盖、易拉盖等。2、铝箔(AL foil一种工业纯铝薄板经多次冷轧、退火加工制成的金属箔材。食品包装用铝箔厚度一般为0.05-0.07mm;与其他材料复合时铝箔厚度为0.03-0.05mm;铝箔厚度<0.015mm不能完全阻挡气、水的透过;铝箔厚度0.015mm的气体透过系数为0。铝箔很容易受到机械损伤及腐蚀,所以铝箔较少单独使用,通常与纸、塑料膜等材料复合使用。铝箔复合膜的特性和用途铝箔复合膜具有优良的耐蚀、阻透、光屏蔽、密封性能,且强度好。大量用于食品的真空、充气包装,如制成蒸煮袋,制作多层复合袋,制软管,作泡罩

9、包装的盖材,制作杯、盒、盘的盖材,制成浅盘盒及制商标等。四、金属包装容器(一金属罐的分类、结构及规格1、金属罐(metal cans的分类食品包装用金属罐按所用材料、罐的结构和外形及制罐工艺进行分类。按罐是否有涂层分为素铁罐和涂料罐;按食用时开罐方法不同分为罐盖切开罐、易开盖罐、罐身卷开罐等。2、金属罐的结构罐按结构分为三片罐和两片罐。三片罐由罐身、罐底和罐盖3部分组成,罐身有接缝,罐身与罐盖、罐底卷封(二重卷边。大型罐的罐身有凸凹加强压圈,起增强罐身强度和刚性作用。罐底与罐盖的基本结构基本相同,其结构有盖钩圆边、肩胛、外凸筋、斜坡、盖心和密封胶几部分组成。罐盖有普通盖和易拉盖两种。两片罐是罐

10、身与罐底为一体的金属罐,没有罐身接缝,只有一道罐盖与罐身卷封线,密封性比三片罐好。两片罐与三片罐相比的特点:1、两片罐只有一个封口、无侧缝,密封性好;2、无焊缝、无污染、表面光洁美观,且可减少接缝材料25%-30%;3、两片罐可整圆印刷装饰;4、重量轻、省材料、容易开口;5、两片罐更适于短时、高温杀菌;6、但两片罐的设备投资较大,约为三片罐的8倍3、罐型与规格按形可分为:圆罐、冲底圆罐、方罐、冲底方罐、椭圆罐、冲底椭圆罐、梯形罐和马蹄形罐。(二其他金属容器1、金属软管金属软管主要由铝质材料制成。将铝料坯在挤压机经挤压模制成管状,加工管口螺纹,再按需截取管长,然后退火软化,内壁喷涂料、外表印刷制

11、成空软管。金属软管可进行高温杀菌,开启方便,再封性好,可分批取用内装食品。适用于果酱、果冻、调味品、蛋糕糖霜等半流体黏稠食品的包装。2、金属桶金属桶一般指容量较大的金属容器,容积一般为30200升。主要用于食品原料及中间产品的贮运,具有密封性好、强度好、耐热、耐压、耐冲击,包装可靠和可重复使用的优点。金属桶可用镀锡板、镀锌板、低碳钢板制成。其中低碳钢板制桶因价格低,使用量大。3、铝箔容器是指以铝箔为主体材料制成的刚性、半刚性或软性容器。具有质轻美观、阻隔、传热性好等包装特性,即可耐高温杀菌,又可低温冷冻、冷藏,加工性能好,可制成各种形状容器且易彩印。铝箔容器包装还具有开启使用方便、用后易处理等

12、优点。铝箔容器主要有皱襞铝箔容器、光壁铝箔容器和铝箔复合膜蒸煮袋三种。第二节玻璃及其包装容器3000多年前埃及人制造出玻璃容器,由此玻璃成为食品及其它物品的包装材料。玻璃由石英石(主要组分、纯碱(碳酸钠,助溶剂、石灰石(碳酸钙,稳定剂等为主要原料,加入澄清剂、着色剂、脱色剂等,经高温炉(14001600熔融、冷凝而成的非晶体材料。一、瓶罐玻璃的化学组成及包装特性(一瓶罐玻璃的化学组成用于食品包装的瓶罐玻璃是氧化物玻璃种的钠-钙-硅系玻璃,主要成分为:SiO(60%75%,Na2O (8%45%,CaO (7%16%,Al2O3(2%8%,MgO (1%4%。2玻璃的种类:钠钙玻璃:包装容器的玻

13、璃瓶铅玻璃:光学玻璃(日光灯管硼玻璃:医用注射玻璃瓶及玻璃管(二瓶罐玻璃的包装特性1、化学稳定性2、物理性能密度较大,重量大,运输成本高透光性好玻璃的导热性能差,热冲击适应能力差对气、汽、水、油等各种物质有高阻隔性,透过率为0,是作为食品包装材料的又一突出优点。3、机械性能玻璃硬度高,抗压强度较高,但抗张强度小,脆性高,易破碎,抗冲击强度低。4、成型性能加工性能好,可加工各种形状的容器,易于上色,外观光亮,但印刷等二次加工性差。5、原料来源丰富原料价格便宜,具有再回收利用的特点。废弃玻璃可回炉焙炼,再成型玻璃制品。但玻璃加工能耗高。二、玻璃容器的发展玻璃容器重量大,易破碎的缺点使传统玻璃容器在

14、食品包装上的应用受到影响,轻量瓶、强化瓶的出现为玻璃容器在包装工业打开了新的局面。(一轻量瓶在保持玻璃容器的容量和强度条件下,通过减薄壁厚而减轻重量制得的瓶称轻量瓶。(二强化瓶和强化措施为改善或提高玻璃容器的抗张强度和冲击强度,采取一些强化措施使玻璃容器的强度得以明显提高,强化处理后的玻璃瓶称为强化瓶。1、物理强化玻璃容器的钢化淬火处理2、化学强化化学钢化处理(钾离子置换钠离子3、表面涂层强化(SnCl、TiCl444、高分子树脂表面强化第三节陶瓷包装材料我国是使用陶瓷制品历史最悠久的国家,陶瓷制品用作食品包装容器主要有瓶、罐、缸、坛等,主要用于酒类、咸菜等腌渍品以及传统风味食品的包装。一、陶

15、瓷容器的主要原料1、粘性原料:高岭土、黏土、陶土等。2、减黏性原料:石英、硅砂等。3、助熔性原料:长石、白云石、菱镁矿石等4、釉料:釉是陶瓷坯体表面的一种玻璃态物质。化学成分与玻璃相似,主要是金属氧化物和废金属氧化物的硅酸盐溶液组成。釉膜可保护坯体,增加阻气性、阻水性、保香性、提高使用强度。二、陶瓷容器的制造o陶瓷包装容器的制造工艺： ü1、原料配制 ü2、泥坯成型 ü3、干燥 ü4、上釉 ü5、焙烧 三 、食品包装用陶瓷容器 o陶瓷容器的原料组成、成型方法、成型工艺、釉料组成、烧结工艺条件等都会影响陶瓷容器的最终性能。 o食 品包装的陶瓷容器主要有瓶 、罐、缸、坛等。 四 、陶瓷包装容器的特点 （1）陶瓷制品的原料丰富，成型工艺简单，便宜； （2）耐火、耐热、耐药性好，可反复使用，废弃物 对环境污染小； （3）具有高刚硬性能和高抗压强度； （4）上彩釉陶瓷制品造型色彩美观，