金属玻璃陶瓷包装材料及容器

金属、玻璃、陶瓷包装材料及容器

§1金属包装材料及容器金属包装材料:以金属薄板或箔材为原料，再加工成各种形式的容器来包装食品金属包装具有资本密集、技术密集，内需型为主、出口为辅，产品替代性高，市场季节性变化大，市场集中度高等产业特点。

第一页，共三十六页。提纲一、金属包装材料的优缺点和分类二、镀锡薄钢板的结构、技术规格和性能指标三、铝质包装材料四、金属包装容器-三片罐和二片罐五、金属包装材料的发展方向第二页，共三十六页。全世界每年生产的金属罐饮料罐食品罐4100亿罐3200亿罐750亿罐欧洲中国日本韩国600亿罐110亿罐180亿罐32亿罐第三页，共三十六页。一、金属包装材料的优点

1高阻隔性能

2

机械力学性能优良

3加工性能好

第四页，共三十六页。4

热性能好具有良好耐高低温性、良好的导热性、耐热冲击性这一优点运用到食品加工上，可以适应食品的冷热加工、高温杀菌以及杀菌后的快速冷却的加工需要。5

表面装饰性好6

易于回收处理

第五页，共三十六页。二、金属包装材料的缺点1化学稳定性差，不耐酸腐蚀

如果食品本身是高酸性

2

价格较贵第六页，共三十六页。三、金属包装材料的分类：按材质来分1

钢基包装材料

包括镀锡薄钢板（马口铁）；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、铝丝第七页，共三十六页。四、典型金属包装材料镀锡薄钢板（tinplate）

它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（一）镀锡板的制造和结构组成制造：是将低碳钢轧制成约2mm厚的钢带，经过一系列加工制成。结构组成：由内向外分为五层，依次为钢基板、锡铁合金层、锡层、氧化膜和油膜

第八页，共三十六页。油膜氧化膜锡层锡铁合金层钢基板第九页，共三十六页。（1）

钢基板1评价钢基板的耐腐蚀性能的指标：酸浸时滞值定义：钢基板浸入盐酸之时起至溶解反应速度恒定所需要的时间。一般不超过10S,值越小，表示钢基板的耐腐蚀性能越好.2影响因素A非金属杂质

钢基板的表面夹杂物的数量越多，抗腐蚀性能越差第十页，共三十六页。B钢基板的成分

如果钢基板中含磷、硫、铜都会降低其耐腐蚀性能,但对于食品有其特殊性。

如：包装橘子类含柠檬酸的食品，用铜稍多的钢基板，增强抗腐蚀性能。

对于含碳饮料，用含硫稍多的钢基板，也会增强抗腐蚀性能。(2)锡层暴露出钢基板的孔隙称露铁点第十一页，共三十六页。评价露铁点的指标是：孔隙度

a定义：每平方分米上孔隙数或孔隙面积

镀锡板上孔隙度大时，腐蚀速度加快。

b孔隙度的大小的影响因素：

表面的净化处理(使表面光滑减少杂质)

增加镀锡量(锡量越大，产生露铁点的可能性就越小)

c加工工艺：热浸法电镀法优点锡层厚，耐腐蚀锡层薄缺点成本高成本低第十二页，共三十六页。

同时在加工和使用过程中，如果刮伤破坏锡层的连续性也将影响镀锡板的耐腐蚀性衡量指标：铁溶出值定义：将一定面积的镀锡板在模拟酸性液中，保持一定的温度和时间，测其铁的溶出量。

值越小，表示抗腐蚀性能好。另外，锡的纯度和锡层晶粒的大小也将影响锡层的耐腐蚀性。第十三页，共三十六页。(3)锡铁合金层

处于钢基板和锡层之间的锡铁合金层其主要成分是锡铁金属化合物。

衡量指标：合金-锡电偶值ATC定义：以FeSn2合金为阴极，锡为阳极放置在排气的葡萄柚汁中，在20℃条件下反应2h后，测量其电流的强度值。第十四页，共三十六页。

ATC值越小，表示FeSn2合金层的连续性越好，镀锡板的耐酸性食品的腐蚀性好。使ATC值变小的方法：镀锡板生产中加强镀锡前的清洗，清除钢基板表面的杂质，合理控制软熔处理工艺，可提高合金层的质量。

(4)氧化膜

一种：锡层本身形成的氧化物SnO2和SnO第十五页，共三十六页。

SnO2是个稳定的氧化物，它在100℃以下的温度范围内形成且随温度升高数量增多。

SnO是个不稳定的氧化物，在100℃以上的温度范围内形成且随温度升高数量增多。合理地控制镀锡板成型的加工温度，以获得SnO2层将可提高镀锡板的耐腐蚀性。但如果氧化物过多可能对镀锡板的成型加工和表面涂饰加工带来不得影响。第十六页，共三十六页。另一种：是镀锡板钝化处理后形成的含铬化合物钝化膜

钝化膜的含铬量越多，耐腐蚀性越好，它可有效地抑制锡氧化变黄，硫氧化变黑。

钝化膜在pH<5的环境中易脱落。(5)油膜作用：表面的油膜将板与腐蚀性环境分开，防止

锡层被氧化发黄，防止水气使镀锡板生锈使用和制罐当中起到润滑剂的作用。

但也会对制罐加工、表面涂饰加工带来不利影响第十七页，共三十六页。(二)镀锡板的主要技术规格1镀锡板的尺寸和厚度规格

在国内使用较多的是20英寸×28英寸镀锡板。2厚度的表示方法：重/基准箱法

规定112张20英寸×14英寸或56张20英寸的镀锡板为一基准箱，根据一基准箱镀锡板的重量大小表示板厚。

值越大，镀锡板的厚度越大第十八页，共三十六页。3镀锡板的镀锡量镀锡量的大小表示:镀锡层的厚度，有两种表示方法。A镀锡量以单位面积上所镀锡的质量表示(g/cm2)

B以一基准箱镀锡板上的镀锡总量(磅)乘100后所得的数字为镀量的标号。

例1：1磅/1基准箱的镀锡量标为#100=11.2克/cm2

标号越大，表示镀锡层越厚例2：对两面镀锡量不等的镀锡板用两组数表示两面的镀锡量如：#100/#25(三)分类及代号page90第十九页，共三十六页。(四)机械力学性能指标综合机械力学性能指标的衡量指标：调质度调质度：是以其表面洛氏硬度值（HR30T）来表示，按HR30T值的大小不同，调质度分为几个等级，以T50、T52等符号表示

原理：按规定的钢球,先用初负荷压入材料,接着施加主负荷,然后卸除主负荷(初负荷仍然保留)。因材料的塑料变形,使压痕深度变化,由初负荷保持状态下,先后两次压入深度之差,来测得洛氏硬度值。

规律：调质度的等级越高，其具有的强度、硬度越高，而相应的塑性韧性越低。第二十页，共三十六页。(五)涂料镀锡板镀锡板具有的耐腐蚀性不能满足某些食品的包装的需要。

如：为了克服这些缺点，采用在镀锡板上涂覆涂料，将食品与镀锡板相隔离，减少它们之间的接触。镀锡板的钢基成分对镀锡板的机械力学性能影响最大。如：L和MR型杂质含量少的钢基板强度强度不高，塑性好，制成的镀锡板的调质度低：MC型钢基板含磷较高，所以钢基板的成品率强度高，塑性低。第二十一页，共三十六页。1

涂料镀锡板的制造及主要质量要求制造工艺：镀锡板以钝化处理→表面净化处理→喷涂料→

烧烤固化而制成。厚度的表示方法：涂料层的厚度用每平方米上涂料用量克数表示(g/cm2)一般要求在12g/cm2以下，涂料层太薄易出现许多针孔，太厚将影响涂层与镀锡板之间的结合强度。食品对涂料的要求第二十二页，共三十六页。二无锡薄钢板镀铬；镀锌；低碳薄钢板铝质包装材料

优良的包装特性page93铝箔是一种用工业纯铝薄板经多次冷轧、退火加工制成的可持性金属箔材。

铝箔越薄,针眼出现的可能性越大，数量越多。厚度<0.051mm的铝箔不能完全阻挡气、水、水蒸气透过，厚度≥0.015mm的铝箔透过系数为0。第二十三页，共三十六页。应用：

A采用各种不同的加工方法可获得压花铝箔、彩箔、树脂涂覆箔有及其它材料贴合箔等多种铝加工箔。

B为了减少铝箔的用量，在塑料膜或纸上采用真空镀铝膜的方法制成铝复合膜包装材料。

优点：耐折性、热封性比铝箔好，成本低

缺点：它的阻隔性比铝箔差，阻气性及反射紫外光性能稍差。

第二十四页，共三十六页。四金属包装容器

包装食品用金属容器按形状及容量大小分为桶、盒、罐、管等多种，其中金属罐由于使用范围广，用量大，是我们讲解的重点。(一)

金属罐的结构

罐按结构可分为三片罐和二片罐。(1)

三片罐

三片罐是由罐身、罐底和罐盖三部分组成，罐身有接缝，罐身与罐盖、罐底卷封。

第二十五页，共三十六页。罐底和罐盖的结构：盖钩圆边、肩胛、外凸筋、斜坡、盖中心和密封胶组成page97外凸筋(呈鱼眼状)和斜坡(逐级低下)构成盖的膨胀圈作用：它可以增强罐盖的强度适应罐头冷热加工时的热膨胀和冷收缩恢复正常形状的需要。

显示罐头食品是否败坏（胀气）例：午餐肉的罐盖膨胀圈分析：罐内食品结成块状、顶隙较小结果：采用膨胀圈的强度要大些第二十六页，共三十六页。（2）二片罐是罐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，密封保护性比三片罐好。（二）罐型与规格金属罐按外形不同分为八类，具体如：page98我国作为国际标准化组织成员国，已将金属罐规格按尺寸大小系列化并以统一的编号表示。第二十七页，共三十六页。例1以圆罐为例内径规格为罐号开头1~2位分别用5、6、7、8、9、10、15意义：52mm,65mm,73mm,83mm,97mm,105mm,153mm.1三位数，后二位表示外高：如：539罐内径为52.5mm,外高为39mm2四位数，后三位表示外高

如：9121罐内径为99.0mm外高为121.0mm3五位数：后三位表示外高

如：15267罐内径为153.0mm外高为267mm.第二十八页，共三十六页。例2

其余罐型

分别用三位数字表示，第一位数为罐型编号，后两位数表示该罐型不同尺寸规格的罐。第二十九页，共三十六页。(3)金属包装制品的发展方向1

原材料的改进方向：节约贵重金属，降低板材的厚度

热镀锡→电镀锡；等厚镀锡→差厚镀锡

2

制罐技术的进步

锡焊法（马口铁三片罐的加工，含有有毒的重金属)→电阻焊（不适用新的、价格低廉的材料如TFS板)→激光焊（减少了搭接的宽度）二片罐（预印刷一次冲压成型技术）3改进老产品、开发新品种第三十页，共三十六页。饮料包装的发展“汽水”发展到可乐、雪碧、蔬汁、果茶、绿茶、红茶、矿泉水等多种碳酸饮料、天然饮料百花争艳的局面。

1玻璃容器在饮料包装中占有重要位置

特点：无毒、无味；透明、美观、阻隔性好、不透气、原料丰富，价格低廉，并且可以多次周转使用。而且具有耐热、耐压、耐清洗的优点，既可高温杀菌，也可低温贮藏缺点：主要是自重大，易破损，运输费用高，印刷等二次加工性能差。第三十一页，共三十六页。2罐装饮料的出现(80年代)

饮料包装的金屑罐分两片罐和三片罐三片罐大多用于不含碳酸气的饮料的包装，三片罐使用的材料多为镀锡薄钢板(马口铁)两片罐多用于碳酸饮料的包装。，两片罐的材料多为铝合金板材。缺点：化学稳定性差耐碱能力差内涂料质量差或工艺不过关，都会使饮料变味相对经济性差。

第三十二页，共三十六页。3塑料瓶开辟了饮料包装的新天地

一是聚乙烯(PE)：PE是世界上产量最大的合成树脂，也是消耗量最大的塑料包装材料。

二是聚氯乙烯(PVC)：

PVC大致可分为硬质品、软制品和糊状制品三类用注拉吹法生产的PVC瓶无缝线；瓶壁薄厚均匀，可盛装含气饮料如可口可乐、汽水等，采用挤出吹塑法生产的PVC瓶只适用于盛装果汁和矿泉水。

三是聚丙烯(PP)：因其透明度高、光洁、加工性好，与其它材料复合可制作多种饮料