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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 §1 金属包装材料及容器 金属包装材料及容器金属包装材料金属包装材料 :: 以金属薄板或箔材为原料，再加工成各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 种形式的容器来包装食品品金属包装具有资本密集、技术密集，内需型为主、出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。中度高等产业特点。 提纲提纲一、一、金属包装材料的优缺点和分类金属包装材料的优缺点和分类二、镀锡薄钢板的结构、二、镀锡薄钢板的结构、技术规格和性能指标技术规格和性能指标三、铝质包装材料三、铝质包装材料四、金属包装容器四、金属包装容器 -- 三片罐和二片罐三片罐和二片罐五、金属包装材料的发展方向五、金属包装材料的发展方向全世界每年生产的全世界每年生产的金属罐金属罐饮料罐饮料罐食品罐食品罐41004100 亿罐亿罐32003200 亿罐亿罐750750 亿罐亿罐欧洲欧洲中国中国日本日本韩国韩国600600 亿罐亿罐110110 亿罐亿罐180180 亿罐亿罐3232 亿罐亿罐一、金属包装材料的优点一、金属包装材料的优点 1 1 高阻隔性能高阻隔性能 2 2 机械力学性能优良机械力学性能优良 3 3 加工性能好加工性能好 4 4 热性能好热性能好 具有良好 具有良好耐高低温性、良好的导热性、耐热冲击性耐高低温性、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 这一优点运用到食品加工上，可以适应食品的冷热加工、食品的冷热加工、高温高温 杀菌以及杀菌后的快速冷却的加工 杀菌以及杀菌后的快速冷却的加工需要。需要。 5 5 表面装饰性好表面装饰性好 6 6 易于回收处理易于回收处理 二、金属包装材料的缺点二、金属包装材料的缺点 1 1 化学稳定性差，不耐酸腐蚀化学稳定性差，不耐酸腐蚀 如果食品本身是高酸性如果食品本身是高酸性 2 2 价格较贵价格较贵三、金属包装材料的分类：三、金属包装材料的分类： 按材质来分 按材质来分 1 1 钢基包装材料钢基包装材料 包括包括镀锡薄钢板（马口铁）镀锡薄钢板（马口铁）；镀铬薄钢；镀铬薄钢板板 （ （ TFSTFS 板）、涂料板、镀锌板、不锈钢板板）、涂料板、镀锌板、不锈钢板 2 2 铝质包装材料铝质包装材料 铝合金薄板；铝合金薄板；铝箔铝箔、铝丝、铝丝四、典型金属包装材料四、典型金属包装材料 镀锡薄钢板（ 镀锡薄钢板（ tinplatetinplate ）） 它是低碳薄钢板表面镀锡而制成的产品。它是低碳薄钢板表面镀锡而制成的产品。简称镀简称镀 锡板，俗称马口铁板 锡板，俗称马口铁板 （一）镀锡板的制造和结构组成 （一）镀锡板的制造和结构组成 制造： 制造：是将低碳钢轧制成约是将低碳钢轧制成约 22mmmm 厚的钢带，经厚的钢带，经过一过一 系列加工制成。 系列加工制成。 结构组成： 结构组成：由内向外分为五层，依次为由内向外分为五层，依次为钢基板、锡钢基板、锡铁铁 合金层、锡层、氧化膜和 合金层、锡层、氧化膜和油膜油膜氧化膜氧化膜锡层锡层锡铁合金层锡铁合金层钢基板钢基板 （ （ 11 ）） 钢基板钢基板 1 1 评价钢基板的耐腐蚀性能的指标： 评价钢基板的耐腐蚀性能的指标：酸浸时滞值酸浸时滞值 定义： 定义：钢基板浸入盐酸之时起至溶解反应速钢基板浸入盐酸之时起至溶解反应速度恒定度恒定 所需要的时间。 所需要的时间。一般不超过一般不超过 1010S, S, 值越小，表示钢值越小，表示钢 基板的耐腐蚀性能越好 基板的耐腐蚀性能越好 .. 2 2 影响因素影响因素 A A 非金属杂质非金属杂质 钢基板的表面夹杂物的数量越多，抗腐蚀性钢基板的表面夹杂物的数量越多，抗腐蚀性能越差能越差 B B 钢基板的成分钢基板的成分 如果钢基板中含磷、硫、铜都会降低其如果钢基板中含磷、硫、铜都会降低其耐腐蚀性耐腐蚀性 能 能 ,, 但对于食品有其特殊性。但对于食品有其特殊性。 如： 如：包装橘子类含柠檬酸的食品，用铜稍多的包装橘子类含柠檬酸的食品，用铜稍多的钢基板，钢基板， 增强抗腐蚀性能。 增强抗腐蚀性能。 对于含碳饮料，用含硫稍多的钢基板，对于含碳饮料，用含硫稍多的钢基板，也会增强抗也会增强抗 腐蚀性能。 腐蚀性能。(2) (2) 锡 层锡 层 暴露出钢基板的孔隙称 暴露出钢基板的孔隙称露铁点露铁点 评价露铁点的指标是： 评价露铁点的指标是：孔隙度孔隙度 a a 定义 ：定义 ：每平方分米上孔隙数或孔隙面积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。镀锡板上孔隙度大时，腐蚀速度加快。 b b 孔隙度的大小的影响因素：孔隙度的大小的影响因素： 表面的净化处理表面的净化处理 (( 使表面光滑减少杂质使表面光滑减少杂质 )) 增加镀锡量 增加镀锡量 (( 锡量越大，产生露铁点的可能性就锡量越大，产生露铁点的可能性就越小越小 )) c c 加工工艺： 加工工艺： 热浸法热浸法电镀法电镀法优点优点锡层厚，耐腐蚀锡层厚，耐腐蚀锡层薄锡层薄缺点缺点成本高成本高成本低成本低 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影响镀锡板的耐腐蚀性耐腐蚀性 衡量指标： 衡量指标：铁溶出值铁溶出值 定义： 定义：将一定面积的镀锡板在模拟酸性液中，将一定面积的镀锡板在模拟酸性液中，保持保持 一定的温度和时间，测其铁的溶 一定的温度和时间，测其铁的溶出量。出量。 值越小，表示抗腐蚀性能好。值越小，表示抗腐蚀性能好。另外，另外，锡的纯度和锡层晶粒的大小锡的纯度和锡层晶粒的大小也将影响锡层的耐也将影响锡层的耐腐蚀性。腐蚀性。 (3) (3) 锡铁合金层锡铁合金层 处于钢基板和锡层之间的锡铁合金层其主处于钢基板和锡层之间的锡铁合金层其主要成分要成分 是 是锡铁金属化合物锡铁金属化合物。。 衡量指标： 衡量指标：合金合金 -- 锡电偶值锡电偶值 ATCATC 定义： 定义：以以 FeSnFeSn22 合金为阴极，锡为阳极放置在排合金为阴极，锡为阳极放置在排气的气的 葡萄柚汁中，在 葡萄柚汁中，在 20℃20℃ 条件下反应条件下反应22hh 后，测量其后，测量其 电流的强度值。 电流的强度值。 ATCATC 值越小，表示值越小，表示 FeSnFeSn22 合金层的连续性越好，镀锡板的耐酸性合金层的连续性越好，镀锡板的耐酸性食品的腐蚀性好。食品的腐蚀性好。使使 ATCATC 值变小的方法：值变小的方法：镀锡板生产中加强镀锡前的清洗，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。合金层的质量。 (4) (4) 氧化膜氧化膜 一种：锡层本身形成的氧化物 一种：锡层本身形成的氧化物 SnOSnO22 和和 SnOSnO SnOSnO2 2 是个是个稳定稳定的氧化物，它在的氧化物，它在 100℃100℃ 以下的温度范围以下的温度范围内形成且随温度升高数量增多。内形成且随温度升高数量增多。 SnO SnO 是个是个不稳定不稳定的氧化物，在的氧化物，在 100℃100℃ 以上的温度范围以上的温度范围内形成且随温度升高数量增多。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，以获得合理地控制镀锡板成型的加工温度，以获得 SnOSnO22 层 层 将可提高镀锡板的耐腐蚀性。 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。饰加工带来不得影响。另一种：另一种：是镀锡板钝化处理后形成的含铬化合物钝化膜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。氧化变黄，硫氧化变黑。 钝化膜在钝化膜在 pH<5pH<5 的环境中易脱落。的环境中易脱落。 (5) (5) 油膜油膜 作用： 作用：表面的油膜将板与腐蚀性环境分开，表面的油膜将板与腐蚀性环境分开，防止防止 锡层被氧化发黄锡层被氧化发黄，防止，防止水气水气使镀锡板生锈使镀锡板生锈 使用和制罐当中起到润滑剂 使用和制罐当中起到润滑剂的作用。的作用。(( 二二 ) ) 镀锡板的主要技术规格镀锡板的主要技术规格 1 1 镀锡板的尺寸和厚度规格镀锡板的尺寸和厚度规格 在国内使用较多的是在国内使用较多的是 2020 英寸英寸 ×28×28 英寸镀锡板。英寸镀锡板。 2 2 厚度的表示方法：重厚度的表示方法：重 // 基准箱法基准箱法 规定规定 112112 张张 2020 英寸英寸 ×14×14 英寸或英寸或 5656 张张 2020 英寸的镀英寸的镀锡板为一锡板为一 基准箱，根据一基准箱镀锡板的重量大小表示板厚。 基准箱，根据一基准箱镀锡板的重量大小表示板厚。 值越大，镀锡板的厚度越大值越大，镀锡板的厚度越大3 3 镀锡板的镀锡量镀锡板的镀锡量镀锡量的大小表示镀锡量的大小表示 :: 镀锡层的厚度镀锡层的厚度，有两种表示方法，有两种表示方法。。 A A 镀锡量以单位面积上所镀锡的质量表示镀锡量以单位面积上所镀锡的质量表示 ((g/cmg/cm22) ) B B 以一基准箱镀锡板上的镀锡总量以一基准箱镀锡板上的镀锡总量 (( 磅磅 )) 乘乘 100100 后所后所得的得的 数字为镀量的标号。 数字为镀量的标号。 例例 11 ：： 11 磅磅 /1 /1 基准箱基准箱的镀锡量标为的镀锡量标为 #100#100=11.2=11.2 克克 //cmcm22 标号越大，表示镀锡层越厚标号越大，表示镀锡层越厚 例 例 2 2 ：对两面镀锡量不等的镀锡板：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： 用两组数表示两面的镀锡量 如：#100/#25#100/#25 ( ( 四四 )) 机械力学性能指标机械力学性能指标 综合机械力学性能指标的衡量指标：调质度 综合机械力学性能指标的衡量指标：调质度 调质度： 调质度：是以其表面洛氏硬度值（是以其表面洛氏硬度值（ HR30THR30T ））来表示，来表示，按按 HR30THR30T 值的大小不同，调质度分为几个等级，以值的大小不同，调质度分为几个等级，以T50T50 、、 T52T52 等符号表示等符号表示 原理原理：：按规定的钢球按规定的钢球 ,, 先用初负荷压入材料先用初负荷压入材料 ,, 接着施接着施加加 主负荷 主负荷 ,, 然后卸除主负荷然后卸除主负荷 (( 初负荷仍然初负荷仍然保留 保留 )) 。。因材料的塑料变形因材料的塑料变形 ,, 使压痕深度变化使压痕深度变化 ,, 由初负荷保持状由初负荷保持状态下态下 ,, 先后两次压入深度之差先后两次压入深度之差 ,, 来测得洛氏硬度值。来测得洛氏硬度值。 规律： 规律：调质度的等级越高，其具有的强度、硬度越高，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。 而相应的塑性韧性越低。 ( ( 五五 ) ) 涂料镀锡板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。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：如：为了克服这些缺点，采用在镀锡板上涂覆涂料，将为了克服这些缺点，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。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 镀锡板的钢基成分对镀锡板的机械力学性能机械力学性能影响最影响最大。大。 如： 如： LL 和和 MRMR 型杂质含量少的钢基板强度强度不高，塑性好，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：制成的镀锡板的调质度低： MCMC 型钢基板含磷较高，所以钢基板的型钢基板含磷较高，所以钢基板的成品率强度高，塑性低。...