金属、玻璃、陶瓷包装材料及其包装容器

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) 、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

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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。

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（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（aluminum）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