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1、第六章金属包装材料,教学基本内容：介绍金属包装材料种类和性能；金属包装容器及制造。重点：1.金属的种类2.金属包装材料的性能 耐热性、机械性能、光学性能、化学稳定性3.金属包装容器制造 难点：金属的性能 本章节主要教学要求：学生应了解金属包装材料的种类，掌握其性能和在包装上的应用，熟悉金属包装容器制造方法。,第一节 金属包装材料简介金属包装材料是传统的包装材料之一，在包装材料中占有很重要的地位。金属包装容器从暂时贮存内装物品的机能演变到今天的食品罐头、饮料容器、运输包装等；从生产到流通、消费形成一系列的容器，成了长期保存内装物品的手段，金属容器给人类的工作和生活带来了很大的变革和进步。,一、金
2、属包装材料的发展历史,金属包装材料的应用始于公元1200年。17世纪后叶，开始使用镀锡铁皮制作金属桶盛装干燥食品。18世纪人们开始用食品罐贮藏食品。1810年，英国商人Peter Durand发明了用马口铁罐（tin can）贮藏食品的技术，开创了现代金属包装的纪元。二次世界大战后，由于锡资源短缺，人们研制出镀锡量少或者无锡的制罐材料。差厚镀锡板、低镀锡板、无锡薄钢板相继问世。现代先进的三片罐制罐方法，大都采用缝焊法和粘接法代替锡焊罐，它有着广阔的发展前景。1953年，发明了两片罐，使高速生产成为可能，至70年代，生产速度达到3600只/min，单生产线可达上亿只/年。,二、金属包装材料的性能
3、,优点1)机械性能优良、强度高。2）加工性能优良，工工艺成熟，能连续化、自动化生产。3）具有极优良的综合防护性能。4）有独特的光泽，便于印刷、装饰5）金属包装材料资源丰富，能耗和成本也比较低。缺点1）耐腐蚀性差。2）金属及焊料中的Pb、As等易渗入食品中，污染食品；另外，金属离子还会影响食品的风味。3）当金属容器采用酚醛树脂作为内壁涂料时，若加工工艺不当，也会影响食品的质量。,三、在包装中的地位 金属包装材料其应用虽然只有一百多年的历史，但随着现代化的冶金工业的发展，为工农业各部门提供大量各种金属，成为各部门现代化生产的基础，广泛使用于工业产品包装、运输包装和销售包装中，金属包装容器成为量主要
4、的包装材料之一。目前在各种包装材料中，日本和欧洲各国，金属约占14%左右，仅次于纸和塑料包装，占第三位，而美国包装消费金属材料比塑料要多，约占第二位。我国的金属材料占包装材料总量的8%左右，仅次于塑料包装材料。,钢系：主要有低碳薄钢板,镀锡薄钢板,镀铬薄钢板,镀锌薄钢板等；,铝系：主要有铝合金薄板和铝箔,厚度大于或等于 0.2 mm,厚度小于 0.2 mm,按材质分类,四、金属包装材料的分类,按材料厚度分类,1、钢材钢材来源较丰富，能耗和成本也较低，占金属包装材料的首位。包装用钢材主要是低碳薄钢板。具有良好的塑性和延展性，制桶制罐工艺性好，综合防护性能优良。但冲拔性能没有铝材好。钢质包装材料最
5、大的缺点是耐蚀性差，必须采用表面镀层和涂料等方式才能使用。按照表面镀层成份和用途的不同，钢桶包装用钢材主要有下面几类：（1）冷（热）轧低碳薄钢板。主要用于制造大中型运输包装容器，如集装箱、钢桶、钢箱等，以及捆扎材料。（2）镀锌薄钢板。又称白铁皮，是制桶（罐）的材料之一，主要用于制造工业产品包装容器。（3）镀锡薄钢板。又称马口铁，是制造桶（罐）的主要材料，大量用于罐头工业，也可以用来制造其它食品和非食品的桶（罐）容器。（4）镀铬薄钢板。又称无锡钢板，是制造桶（罐）的主要材料之一，可部分代替马口铁，主要用于制造食品包装容器如饮料罐等。,2、铝材铝质包装材料的使用历史较短，但由于铝具有某些比钢优异的
6、性能，特别是铝资源丰富，铝的提炼方法的改进，近年发展很快，在某些方面已取代了钢质包装材料。铝材的主要特点：重量轻、无毒无味、可塑性好、延展性、冲拔性能优良，在大气和水汽中化学性质稳定，不生锈、表面洁净有光泽。铝的不足之处是：在酸、碱、盐介质中不耐蚀，表面需涂料或镀层才能用作食品容器。且其强度比钢低，成本比钢高，故铝材主要用于销售包装，很少用在运输包装上。包装用铝材可以下面几种形式使用。,（1）铝板：为纯铝或铝合金薄板，是制罐材料之一，可代替部分马口铁，主要用于制作饮料罐。（2）铝箔：采用纯度在99.5%以上电解铝板，经过压延制成，厚度在0.2mm以下，一般包装使用的铝箔都是和其它材料复合使用，
7、作为阻隔层，提高阻隔性能。（3）镀铝薄膜：底材主要是塑料或纸张在其上镀上极薄的铝层，可成为铝箔的代用品而被广泛地使用。其阻隔性能比铝箔略差，但耐刺扎性优良，在实用性能方面超过了铝箔。常用于制作衬袋材料。,第二节 包装用钢铁材料的性能,把含碳量小于025的铁碳合金叫做低碳钢，用低碳钢制作的薄钢板称为低碳薄钢板。1、分类与规格轧制方法 热轧：钢在高温时形变能力较高，可以减少加工时所需的动 力和能量消耗，因此成本比较低。冷轧：冷轧需要较大的动力和较多的能量消耗。但冷轧薄钢 板表面质量高尺寸精确同时由于冷变形的强化作 用，提高了薄钢板的强度。薄钢板无论是热轧还是冷轧，在未经处理时表面都会有氧化层。一般
8、钢板应在酸洗的条件下剪成矩形供应，亦可成卷供应。,一、低碳薄钢板,我国用于制造包装容器的低碳薄钢板有普通碳素结构钢低碳薄钢板和优质碳素结构钢低碳薄钢板。当金属包装容器的机械性能要求不高且不需要经受深冲压时可选用普通碳素结构钢低碳薄钢板。常用的钢号有A2、AY2、A3、AY3等。当金属包装容器的机械性能要求较高时可选用优质碳素结构钢低碳薄钢板。常用的钢号有08、10等。,2、性能特点,焊接性能好低碳薄钢板在温度低的条件下轧制时将产生冷作硬化现象，一般要求退火处理。含碳量影响薄钢板的焊接性能和塑性变形能力，随着钢中含碳量的增加，钢的强度增高，塑性下降硅含量增大，钢的强度提高，但镀锡铁皮的耐蚀性能下
9、降。锰是提高钢的强度和硬度的元素，硫、磷是钢中的有害元素，会引起钢的热脆性,但磷可提高其强度和硬度。,冷弯试验:是将一定尺寸的薄钢板试样绕着规定的弯心直径弯曲l80，试样弯曲处的外侧面及侧面不得有裂缝、裂断或起层。杯突试验：是将试样放在圆环上夹紧后，中间球形冲头压入，将试样压成杯形突起，测定试样发生裂纹时冲头压入深度。杯突试验能及时反映板料胀形、拉深时的成型性能。,3、低碳薄钢板的用途 低碳薄钢板的用途主要有：制作运输包装用金属容器和钢质包装桶罐基材。A、集装箱：集装箱是大型密封的包装箱，具有1m3以上的容积。各种物品采用集装箱作运输包装，具有安全、简便、迅速、节省人力和包装材料的优点，并适用
10、于各种运输工具的联运和机械化装卸，是一种先进的运输方式。能显著减少货损，对贵重、易碎、怕潮的高档商品尤其必要。集装箱在途中转运时，不动箱内货物，直接进行换装，并能进行快速装卸。B、钢箱：钢箱是一种较装、集装箱为小型的运输包装容器，用于代替木质周转箱，适用于工业产品的运输包装。钢箱坚固耐用，商品破损率小，可节约大量木材和运输包装费用，减少损失。现已大量用于自行车、玻璃、机电产品、汽车配件等产品的运输包装。,C、钢桶：钢桶是主要的运输包装容器，低碳薄钢板制成的钢桶强度高、密封性好，载重量大，能长期反复使用，十分适用于运输包装。钢桶主要用于液体货物的运输和贮存，例如蜂蜜、食品用油及石油化工产品等，也
11、有不少钢桶用于固体货物的包装，如电石、金属钠、黄磷等。用于装贮食品如蜂蜜的钢桶，其内壁必须涂刷有机涂料以防生锈及溶出重金属离子铅、铁、锌等污染食品，并延长钢桶的使用寿命。近年来还出现了一种新型液体产品贮运容器钢塑桶。它由外层为钢桶和塑料内胆装配而成，此种钢塑桶特别适合于不能用钢桶贮运周转的腐蚀性较强的化学试剂、药品或液体食品，如酱、醋、饮料等。D、钢质包装桶罐基材 不少钢质桶罐均系低碳薄钢板为基材，再经表面防锈镀层而成的板材。主要有：镀锡薄钢桶（俗称马口铁）、镀锌薄钢板、镀铬薄钢板等。,E 包装用带钢包装用带钢（打包带钢或打包铁皮）是冷轧带钢中一种专用品，专用于捆扎包装货物的木箱或纸箱。包装用
12、带钢分软性和硬性两种，软性带钢是冷轧后经过退火，大多用地捆扎包装件；硬性带钢是冷轧后不经退火，大多用于捆扎木箱和纸箱。,二、镀锡薄钢板（tinplate）,又称镀锡板、马口铁，是两面镀有锡的低碳薄钢板。以热浸工艺镀锡的称热浸镀锡板；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。,马口铁最早产于波希米亚（今捷克和斯洛伐克境内）。该地自古就盛产金属，工艺先进，且懂得利用水力从事机器制造，从14世纪起就开始生产马口铁。在很长一段时期内，这里一直是世界上马口铁的主要产地。当时马口铁主要用来制造餐具和饮具。17世纪，英、法、瑞典都曾希望建立自己的马
13、口铁工业，但由于需要大笔资金，所以迟迟未得到发展。直到1811年，布莱恩.唐金和约翰.霍尔开办马口铁罐头食品之后，马口铁制造才大规模发展起来。如今全世界每年产锡约25万吨，13以上用来制造马口铁，其中大部分用于罐头食品业。,1810年：世界第一只马口铁罐由英国人发明，并取得专利。当时一位制罐专家一天可做60只空罐。马口铁早期称洋铁(Tin Plate)，正式名称应为镀锡钢片。因为中国第一批洋铁是于清代中叶自澳门(Macau)进口，澳门当时音译马口，故中国人一般称之为马口铁。另外说法：1640年以后英国人将1240年奥地利人发明的镀锡高钢板从西藏阿里的马口传入中国大陆，一直沿称马口铁。,1、镀锡
14、板的结构,注意：钢基板与锡层之间产生了锡铁合金层。这是在钢板上镀锡后进行软熔处理和钝化处理而产生的，它不仅具有媒介作用，使锡牢固地附着于钢板表面，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。,马口铁各层结构示意图,锡是比铁不活泼的金属，既不被空气氧化又不与水反应，抗腐蚀能力强。铁片上镀了一薄层锡可起良好的保护作用。但镀层一旦被破坏后发生电化学腐蚀时，由于铁比锡活泼，铁将作为原电池的负极发生氧化反应而损耗，锡的存在将加快铁的腐蚀速度，所以马口铁与白铁不同，它只能在镀层完好的情况下才有保护铁的作用。,2、镀锡板的性能1）表面性能：由镀锡板表面状态所决定的性能有涂饰性、涂膜附着性、锡焊性
15、等。影响涂饰性的因素有涂料的附着性、涂饰条件及镀锡板、表面涂油的数量、所涂油的种类及钝化处理方法。镀锡板同涂油之间的粘合性称镀锡板的涂膜附着性。为获得良好的附着性，涂膜本身的凝集力也必须很高，而此涂料的选择，镀锡板表面的光洁度，锡氧化膜的状态和数量都是影响因素。镀锡板被大量用于制造罐头容器，就是利用它有容易进行锡焊的特性。制造三片锡焊罐时，焊料必须良好地渗透到罐身接缝部分或要焊的部分，而且必须有足够的锡焊强度。,2）机械性能 镀锡板的机械性能是指镀锡原板即钢基板的机械性能。它主要由钢基板的化学成分、轧制工艺和退火工艺来决定。,3）耐腐蚀性 镀锡原板：表面处理 锡层：锡层晶粒度 锡铁合金层（Fe
16、Sn2）：腐蚀电池的存在 氧化膜：锡层本身氧化生成的氧化膜（SnO2和SnO）及表面处理生成的钝化膜。油层：一般采用棉籽油或癸二酸二酯，油层厚些对防蚀有利，但损害涂料的涂饰性及其它表面性能,4、涂料镀锡板涂料镀锡板又称涂料铁罐内涂一层涂料可保证食品质量和延长罐头的保存期。罐外涂印涂料称之外印铁涂料，既可防止锈蚀，又可把商标印刷在罐头外壁上美化和宣传商品。各种涂料有其特性和适用性，可根据内装物特性要求选择。镀锡板制作三片罐时一般先涂印成涂料铁后再制罐。若罐内壁和外壁都要施涂涂料时，多数先涂内壁再涂外壁,5、特性（优点）1）不透光性 光线除了会引发食品的劣变反应之外，也会引起蛋白质和氨基酸的变化。
17、而维生素C受到光线照射更容易使其与其它食品成份作用，以致大量流失。据研究分析显示，透明玻璃瓶装的牛奶，维他命C 的损失量比深色瓶装的牛奶高14倍，光亦会使牛奶产生氧化异味，以及核素、甲硫胺酸等裂解而损失营养价值，马口铁罐的不透光使得维他命C的保存率最高。2）良好的密封性 包装容器对空气及其它挥发性气体的阻隔性对营养成份及感官品质的保存非常重要。比较各种果汁包装容器证明，容器的氧气透过率直接影响果汁的褐变及维他命C的保存；氧气透过率低的金属罐、玻璃瓶和铝箔胶积层、纸盒对维他命C 的保存较好，其中又以铁罐最佳。,3）锡的还原作用 马口铁内壁的锡会与充填时残存于容器内的氧气作用，减少食品成份被氧化的
18、机会。锡的还原作用，对淡色水果、果汁的风味和色泽有很好的保存效果，因而使用不涂漆铁罐装的果汁罐要比其它包材装的果汁罐营养保存更好，褐变更轻微，风味品质的接受性较好，贮存期限因而延长。,4）提供有效铁的来源马口铁罐装食品，除少数淡色水果及果汁罐头外，大都使用内部涂漆的空罐，以提高容器的耐蚀特性；由于金属的电化学作用，涂漆罐装罐头食品于贮存中会有少量的铁溶出，以二价铁形态存在于密封的罐头食品中，很容易被人体吸收，含量大约1 至10ppm。以水果蔬菜产品而言，原料本身含铁量并不多，铁罐产品以每罐 350 ml的饮料罐，铁含量 5ppm计算，每罐可提供1.75mg铁，约为人体每日摄取量18mg的十分之
19、一。若上述果蔬汁饮料罐中含有丰富的维他命C，则铁更容易被吸收，因而铁罐装食品饮料不失为一个铁的很好来源，对于铁罐食品提供营养的意义更为深远。马口铁罐提供一个除了热以外，完全隔绝环境因素的密闭系统，避色食品因光、氧气、湿气而劣变，也不因香气透过而变淡或受环境气味透过污染而变味，食品贮存的稳定度优于其它包装材质，维他命C 的保存率最高，营养素的保存性亦最好。,6、用途 马口铁的应用非常的广泛，从作为食品及饮料的包装材到油脂罐、化学品罐以及其它的杂罐，马口铁的优点及特点提供内容物在物理及化学性质上很好的保护。1）食品罐头 马口铁可以确保食品的卫生，将腐败的可能性降到最低，有效阻绝健康上的危险，同时也
20、符合现代人在饮食上方便、快速的需求。2）饮料罐 马口铁罐可用于填充果汁、咖啡、茶类及运动饮料，也可填装可乐、汽水、啤酒等饮料。而马口铁罐的可高度工性使其罐型变化多，无论高、矮、大、小，或方、或圆，均可满足现今饮料包装多样化的需求及消费者嗜好。,3）油脂罐 光线会引发及加速油脂的氧化反应，降低营养价值，也可能产生有害物质，更严重的是破坏油脂性的维他命，特别是维生素D和维生素A。空气中的氧气则促使食品油脂氧化，降低蛋白质的生物质，破坏维生素，而马口铁不透光性及密封空气的隔绝效果，正是包装油脂食品的最佳选择。4）化学品罐马口铁材质坚固、保护性好，不变形、耐震、耐火，是化学品的最佳包装材料。5）喷雾及
21、其它杂罐 可耐高温及高压的马口铁罐，特别适合高压充填之喷雾罐。罐形多变以及印刷精美的饼干桶、文具盒以及奶粉罐皆是马口铁的产品。,（三）非镀锡薄钢板,由于金属锡的资源少，镀锡薄钢板的成本高。为了降低成本，人们一直设法研制镀锡薄钢板的代用品，因而产生了非镀锡薄钢板。镀铬板 非镀锡薄钢板 镀锌板 镀铝板,1、镀铬薄钢板 1）简介：镀铬薄钢板又称铬系无锡钢板，简称镀铬板，即TFS板。是上个世纪60年代初为减少用锡而发展起来的一种马口铁代用材料。它是表面镀有铬和铬的氧化物的低碳薄钢板。镀铬板的耐蚀性不如镀锡板，其加工成型性和强度与镀锡板相似，由于铬层较薄且韧性差，在罐头封口时，封口部分涂层易裂或擦伤，导
22、致生锈，需加补涂。镀铬板的价格约比镀锡板低10，是目前制作食品罐的材料中价格最低的，主要用于腐蚀性较小的啤酒罐，饮料罐以及食品罐的底盖等。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（熔接法）或粘接剂法。,镀铬板的结构,2）镀铬板的性能和应用,耐蚀性镀铬钢板虽比镀锡钢板对强酸强碱的抗腐蚀性能差些，但对柠檬酸、乳酸、醋酸等弱酸弱碱能起到很好的保护作用当镀路板罐内壁施涂涂料后，耐肉类、鱼类和部分蔬菜中的硫化物导致的硫化腐蚀能力比镀锡钢罐还强。对有机涂料的附着性镀铬板对各种有机涂料的附着力比镀锡钢板普遍都增加36倍，宜制造罐底盖和二片拉深罐，美国90以上二片
23、钢罐采用镀铬板。镀铬板涂料烘烤时，可采用更高的烘烤温度提高涂印的生产率。,机械性能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。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。焊接性能罐身接缝不能采用锡焊法，制作三片罐时要采用缝焊法或粘合剂粘接法。因此，镀铬饭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。,2、镀锌薄钢板,镀锌薄钢板简称镀锌板，俗称白铁皮，它是在低碳薄钢板上镀一层厚0.02mm以上的锌作为防护层，钢板的防腐蚀能力因而大大提高。依生产方法镀锌板主要分为热镀锌板和
24、电镀锌板。热镀锌板是使钢板通过熔融锌液而镀锌，其镀锌层较厚，通常，镀锌层厚的钢板防腐蚀力强，但锌的镀层过厚影响焊接接头的强度；电镀锌板镀锌层较薄，主要作涂料的底层。包装工业上，热镀锌板是应用较多的一种金属包装材料，用它制造各种较大容量的桶和特殊用途的容器。因其耐腐蚀性和密封性良好，可用于包装粉状、浆状和液状商品。,（2）机理 镀锌薄钢板中，因为锌的电极电位比铁低，化学性质比较活泼，在空气中能很快生成一层氧化锌薄膜，这层氧化锌薄膜非常致密，保护了里面的锌和钢板不受腐蚀，即使擦破了镀锌层，由于锌先发生氧化而保护了铁，这样大大提高了钢板的耐腐蚀性能。用镀锌板制成容器后，就不必再进行表面防腐处理，因此
25、镀锌薄钢板广泛用来制作金属包装容器，这种容器强度高、密封性能好，是在工业产品包装中应用较多的一种包装材料。（3）镀锌钢板的用途 镀锌薄钢板是制桶（罐）材料之一，它主要用于生产工业产品的包装容器；还可以用于制造汽车润滑油、油漆、化工产品、洗涤剂等方面的钢桶（罐）类容器。,3、镀铝薄钢板,镀铝薄钢板是作为马口铁代用品而开发的新型包装材料。它的价格低廉、抵抗大气腐蚀的性能强、外表美观，适合用于包装固体物品。镀铝薄钢板的制造方法主要有热浸法和蒸发法。热浸法得到的镀铝层较厚，适合制桶；蒸发法得到的铝层较薄，适合制罐。镀铝钢不能用锡焊，可用熔接或粘接的方法制罐。有些食品对铝的腐蚀性比镀锡板强，一般包装非固
26、体物品的镀铝钢要经过瓷漆涂敷并事先经过试验。,第三节 金属包装用铝材,防銹鋁鉑真空包裝袋,防銹鋁鉑包裝膜,第三节 铝包装材料,1、铝材的主要优点：1)适合用于食品包装无毒，无金属异味不会造成蛋白质含硫物质的分解自然生成三氧化二铝的薄膜阻止氧化的进行热传导性能优异，有利于食品罐的加热灭菌和冷冻处理在低温状态（摄氏零度以下），铝的机械性能不降低，因而特别适用于冷冻食品的包装。2)铝罐的开启性好，强度较好，加工方法简单，表面处理较易，可着色，印刷效果好。3)铝的比重非常轻，原材料的运输方便。,4)一定厚度的铝箔几乎完全不透气和不透光，用于制造复合薄膜时可有效地保护内装食品，还可以提高塑料薄膜的强度。
27、5)废料可以回收再利用。2、铝材的主要缺点：1)造价偏高2)铝是非磁性材料，制罐机械不能利用磁铁吸取材料3)铝材质地较软，易出现表面缺陷或造成凹陷等4)目前还没有一种价格便宜，熔点较低，而且对食品卫生无害的无需焊剂的钎料用于铝材的钎焊（用比母材熔点低的钎料和焊件一同加热，使钎料熔化(焊件不熔化)后润湿并填满母材连接的间隙，钎料与母材相互扩散形成牢固连接的方法)。5)铝的耐腐蚀性较差，不宜用于盛装酸性、碱性及含盐量多的食品铝材的这些缺点可以通过与其它材料复合来弥补（见复合软包装材料）,一、铝合金薄板工业纯铝的铝含量为99以上，其强度低，应用受到很大限制，所以工业上多采用以铝为基础，加入一种或几种
28、其它元素组成铝合金，其强度和硬度明显提高。包装用铝合金薄板 铝镁合金 铝锰合金 又称防锈铝合金特点:耐腐蚀性强，抛光性好，能长期保持光亮的外观，并且无毒、轻巧耐用，所以广泛用于制作金属包装容器。,铝合金薄板的选用 包装容器的使用要求 容器的加工特点 为了使制成的食品和饮料空罐和空罐形状稳定，要求材料有一定强度，同时为了使其表面在冲压加工和材料运输过程中不易划伤，要求材料具有一定硬度，因而制罐不能选用极软的“O”型纯铝。对易开盖和瓶盖、罐盖其高度小，冲压成型时变形程度小，对塑性要求比罐身材料低，可按耐压强度选用。对于易开盖，如材料塑性高反而使盖子不易沿刻痕处被打开。对盖子的坚固性有要求时，材料的
29、强度应高些。铝质软管是采用反挤压工艺，成型时材料薄，在凸模下承压面积较大，使变形力大。同时挤压的变形程度很大，故采用强度低、延伸率高的纯铝比较合适。,铝板主要用途,二、铝冲拔罐,铝板是一种新型的制罐材料，加工性能优良，但是焊接较困难，因此铝板均制作成一次冲拔成型的二片罐。目前铝罐生产线的速率可达120-150罐/min以上。铝罐轻便美观，外壁不生锈，罐身无缝不泄漏，且由单一金属制成，保护性能好，用于鱼、肉类罐头无硫化斑，用作啤酒饮料罐无风味变化现象。铝罐的一个缺点是强度较低，较易碰凹，但只要改进运输包装，这个问题就能较好地解决。铝冲拔罐在欧美应用较多，约占金属罐的1/3，主要用于销售量很大的啤
30、酒饮料罐，一般制成易开罐形式。非食品包装的喷雾罐中也有部分为铝罐。,三、铝管与铝管包装,挤压软管包装容器中约有2/3是铝管，主要用于牙膏、化妆品、药膏等的包装。铝管用于食品包装则是一种新型简便的包装方法而流行于欧洲和澳大利亚。铝管特别适合于灌装半流质或膏状食品，如果酱、肉酱、奶油、蜂蜜、浓缩食品和调味食品等。铝管包装特点：重量轻，优良的防护性能、强度好，不易破碎、便于携带，且具有易开启、可挤压折叠，食用后食品易于再存放，保持新鲜度的时间较瓶、罐装为长，不需进行冷冻处理，使用方便。被用于军用食品和宇航食品的包装。,铝管一般由99%的纯铝制成，以便挤压卷曲，外表面可进行印刷装潢、内壁涂有有机树脂涂
31、料，如环氧树脂、酚醛树脂、乙烯基树脂等，既可进一步提高耐蚀性，又能防止铝管在蜷曲时破裂的作用。铝管的生产方法：是把一定厚度的铝板用精密落料冲床进行冲压，落料成小圆片坯料，经过退火，然后在100-350T的挤压机上进行冲击挤压，使圆片坯料沿一定长度和直径向外延伸成管状，最后达到一定尺寸。成型后的铝管还要经过热处理消除加工硬化作用，以免在挤压和蜷曲时产生破裂。最后在铝管内壁上涂料、烘干，并在管表面进行装潢印刷。铝管尺寸大小不等，直径15-50mm，长度为40-200mm。其长度由圆片坯料的厚度决定。,四、铝箔,透明的铝箔包装膜,透明防锈铝箔包装,铝箔通常指纯度在995以上的，厚度在0.2mm以下的
32、铝材。用于层合的铝箔厚度在715m之间，铝容器的铝箔厚度多为30130m。,防锈纯铝箔包裝膜,铝箔的优点：质量极轻遮光性强，对光和热有较高的反射能力，可作防热绝缘包装。隔绝性好，不透气体和水汽，防止包装内装物吸潮、氧化而变质高温和低温时的形状稳定性好易于加工，可对铝箔进行印刷、着色、压花、表面涂布、上胶、上漆及与塑料、纸加工成复合材料。,铝箔的缺点：不能承受较大的载荷，耐折叠性差无封缄性太薄的铝箔易形成针孔并易起皱，但如和纸、塑料制成复合材料，上述问题全可解决，其隔绝性等优点能得到更充分的发挥。,五、铝箔复合薄膜,铝箔复合薄膜软包装材料，是由铝箔与塑料薄膜或纸张复合而成。常用塑料薄膜：聚乙烯、
33、聚丙烯、聚酯、聚偏二氯乙烯、尼龙等。铝箔的厚度多为0.0070.009或0.0120.015mm，复合后有足够的阻隔作用。铝箔复合薄膜用途：70%用于食品包装，17%用于香烟包装，13%用于药品、洗涤剂和化妆品等。具体应用情况如表所示。,铝箔复合薄膜应用情况,铝箔复合薄膜具有代表性的应用是制成软质容器蒸煮袋（又称软罐头），被认为是自150年前出现金属罐头以来最大的包装突破。蒸煮袋一般结构：PET薄膜/铝箔/改性PP或高密度聚乙烯薄膜。PET薄膜在最外一层（也可用尼龙薄膜）提供了极好的韧性、耐用性；中间一层铝箔则是最经济的防潮、防氧、防光、防微生物的材料，也是保持蒸煮袋稳定货架寿命的关键；内层的
34、聚烯烃则有极好的热封性。蒸煮袋特点：重量轻、耗能小、不需要冷藏、运输携带和食用方便，是目前已取代了部分金属和玻璃罐头、冷藏食品。铝箔复合薄膜还可用作商标材料，装潢效果良好。,六、铝箔复合容器,铝箔复合材料还可用于制作半硬质和硬质容器，主要为复合罐。这是最早在国外流行的一种新型半硬或硬包装形式，是金属、玻璃和塑料容器的良好代用品。复合罐的形状：有圆柱形、椭圆形、方形、六角形等。罐的结构：由罐身、罐盖与罐底三部分组成，各由不同材料制成。罐身 里层：为涂有聚偏二氯乙烯的铝箔，厚度一般较大，常用的厚度为3040m，最大可达150m，根据容器大小而定，容器较小则铝箔也较薄。罐 中层：为塑料复合薄膜，外层
35、：为单层或多层纸板卷绕而成。罐底盖：可用马口铁、铝合金、塑料或复合纸板制成并可采用易开罐盖结构。,复合罐的密封阻隔性好，可用于无菌包装、真空包装或控制气体包装，广泛用来包装各种干、湿食品、快餐食品、饮料、调味品、奶粉、食用油以及机械油、清洁剂等。食品的货架寿命一般在一年以上。由于复合罐包装经济、轻便，易于装潢，用后易处理，是一种特别受欢迎的容器，欧美各国目前都在包装行业中大力推广，年销售量达几十亿只。,七、镀铝薄膜,镀金属薄膜是一种新型复合软包装材料，其中镀铝薄膜是应用最多的一种。此外还可镀金、银、铜等。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，即成为镀铝薄膜。由
36、于镀铝层较脆，容易破损，故一般在其上再复一层保护用塑料膜如聚乙烯、聚酯、尼龙等。镀铝层厚约300埃，比铝箔还薄。,1）镀铝薄膜的性能特点：,镀铝薄膜有许多与铝箔复合材料相同的优良性能：阻隔性优良，货架寿命长，适用于食品、药品等的包装。具有金属光泽，光反射率可达97%，使商品增添货柜高档感，提高商品附加值。镀铝层导电性能好，能消除静电，因此封口性好，尤其包装粉末状产品时不会污染封口部位，保证了包装的密封性，大大减少了渗漏情况。镀铝层厚度可任意选择。易于印刷加工。除以上相同特性外，镀铝薄膜还有优于铝箔复合材料之处：具有优良的耐折性和良好的韧性，很少出现针孔和裂口，无柔曲龟裂现象，因此隔氧性也更为优
37、越，这对包装敏感和易失味的食品，以及保持外观美是重要的。部分薄膜可不镀金属，使消费者可看到内装物品。镀铝层比铝箔薄得多，因此成本也比较低。,几种常用镀铝薄膜的镀铝前后阻隔性能,镀铝薄膜的基材（即载体膜）：塑料膜和纸，最常用的塑料薄膜有聚酯（PET）、尼龙（NY）、双向拉伸聚丙烯（BOPP）、聚乙烯（LDPE）、聚氯乙烯（PVC）等。前三种镀铝薄膜有极好的粘结力和光泽。是性能优良的镀铝复合材料。镀铝聚乙烯薄膜则因价格低、装潢性好而受到欢迎。镀铝聚丙烯薄膜还可制成易启封的封口，用于药品的易开包装。镀铝薄膜是一种既成功又经济的新型复合包装材料。已在欧美及我国得到大量推广应用，在包装上取代了铝箔复合材
38、料（例如在香烟包装方面，镀铝纸正在逐步取代铝箔纸）。镀铝薄膜主要用作食品如快餐、点心、肉类、农产品等的真空包装，以及香烟、药品、酒类、化妆品等的包装以及商标材料。,（2）镀铝层厚度与阻隔性能的关系 镀铝量越多越厚、隔绝性能越好。镀铝薄膜阻隔性 与基材有关，复合工艺：过程中铝层的擦损情况减少到最低限度。镀铝量的多少可以通过测量铝层的厚度或电阻率，或者镀铝薄膜的光密度来表示。,镀铝薄膜 薄型：一般用来包装货架寿命少于30天的食品；厚型：光密度大于2.0的属于厚型。厚型用于包装吸潮 食品、调味品以及其它敏感食品。例如用0.012mm厚度的聚酯薄膜单面镀铝，光密度大于2.5，镀金属的一面与0.05mm
39、厚的低密度聚乙烯复合，这种包装材料具有较稳定的小于0.8ml/m2.24h的透氧率和小于0.8g/m2.24h的透湿率和良好的不透光性，可使货架寿命达一年之久而无须使用防氧食品添加剂。,透湿率 透氧率镀铝薄膜的光密度 可见光透过率 紫外线透过率试验结果表明：随着光密度（即镀铝层厚度）的增大，各种透过率便显著下降，光密度大于2.5的镀铝薄膜，即具有优良的阻隔性能。,3）真空镀膜法简介,镀铝薄膜的工艺是在真空中进行的，即真空镀膜法，使用的机器叫真空镀膜机。工艺：先用真空泵把镀室抽成真空，压力仅是大气压的万分之一，同时加热坩埚使铝（纯铝）丝熔化，并蒸发成气态。当这种铝蒸汽在移动着的塑料薄膜表面凝固后
40、，就沉积成一层薄薄而均匀的铝膜。这就是所谓真空蒸（发）镀铝法，是最常用的方法。此外还有真空室溅射镀和真空离子镀。镀膜的阻隔性与镀铝量成正比。镀铝量 金属的蒸发速度：所镀金属确定后，只要通过控制加热功率 来控制加热温度，即可满足对蒸发速度的要求 薄膜基材的移动速度，镀室的真空度。为了提高经济效益，薄膜基材应尽可能宽，目前已达到2m，因此需要设置数个坩埚加热，以保证所需的蒸发速度要求。,镀铝纸:必须考虑到纸的湿度（含水量）以及挥发成份和纸的表面粗糙程度。因此在往包装纸上镀铝时，设备中还须采用干燥系统去除纸中的大部分水分，才能实现快速镀铝并保证镀铝纸的质量。由于镀铝薄膜有着较为全面的保护功能，良好的
41、加工性和具有宣传魅力的印刷装潢效果，在近十年以来，已成为发展迅速、工艺技术日益成熟、生产能力和产品品种不断增加的新型的复合包装材料。,真空镀膜工艺概述一、前言 真空镀膜技术是一种新颖的材料合成与加工的新技术，是表面工程技术领域的重要组成部分。真空镀膜技术是利用物理、化学手段将固体表面涂覆一层特殊性能的镀膜，从而使固体表面具有耐磨损、耐高温、耐腐蚀、抗氧化、防辐射、导电、导磁、绝缘和装饰等许多优于固体材料本身的优越性能，达到提高产品质量、延长产品寿命、节约能源和获得显著技术经济效益的作用。因此真空镀膜技术被誉为最具发展前途的重要技术之一、并已在高技术产业化的发展中展现出诱人的市场前景。这种新兴的
42、真空镀膜技术已在国民经济各个领域得到应用。,二、真空镀膜的应用现状 真空镀膜是一门有发展前景的表面涂覆应用技术，它具有一系列其它工艺不可取代的优异特点：1)不受被镀元件的材料及形状的影响。2)镀膜的厚度可以控制、一般为十分之几或百分之几微米；3)可镀功能性表面镀层，无须象化学镀银那样进行补充抛光。被广泛地应用 于电子设备、天文观测设备、仪器、仪表方面，而且还可用于装饰、玩具、闹钟外壳、服装等有关行业。1、光学工业的应用 根据光学性能的要求，需要改变光学镜片表面对光波透射、反射能力。真空镀膜就可以实现此项需求。增透膜：在光学镜片表面镀以低折射率介质，提高光波在镜片表面的通过能力这就是增透膜。根据
43、光学系统在实际使用中A眼、照相底片、光电器件对透过光波长范围的不同需求。可调整增透光的光度长区域。,反光膜：在镜片表面真空镀以金属或高折射率介质，可提高镜片表面对光波的反射能力。同样，也可根据镜片不同的使用要求，调整反射光波的波长区域及反射能力。分光膜：将一束光分为二束光称为分光。有能量分光，如透反比例相等的中性分光；有颜色分光，如逶紫光反黄光；有特性分光，如偏振分光等等。在镜片表面真空镀金属，或交替镀高 低折射率介质，就可以实现分光功能。滤光膜：有一些特殊光学仪器中，有时要求特定的光通过，其他光反射；或特定的光反射，其他光通过；真空镀上滤光膜就能实现此功能。滤光膜有窄带、宽带、干涉、截止滤光
44、膜等，均 可由真空镀膜实现。,保护膜：可以在镜片表面镀以硬质高强度薄膜，增加镜片表面机械强度以及防霉防雾防化学腐蚀能力。装饰膜：真空蒸镀的介质薄膜，因光的干涉作用会产生不同的色彩，有时利用这个现象对镜片装饰以增加美感。如光学工艺品的彩虹膜、望远镜的反缸膜、反绿膜等等。此外、随着塑料镜片越来越多地用于光学仪器中，在塑料镜片表面真空蒸镀增透、反光、分光、装饰、保护薄 膜也成为现实。2、电子工业的应用 真空镀膜在电子工业中的应用极为广泛，下面列出几种：透明导电膜：在玻璃、聚脂等基体上。真空镀上氧化铟、氧化锡薄膜，就可实现即透明又导 电的功能。可用于显示电报、平面照相电极、光电效应记录材料等方面。,导
45、电加热膜：在玻璃等基体上的局部框线真空镀以铬或镍合金，接通电源，就可实现如热功能。用以清除因温差带来的水蒸汽等。电极膜：在纸张、聚脂、聚碳酸脂、聚丙烯等电介质上。真空镀铝或锌后，制成电极。可用于制作多种规格的电容器。而且耐热性好、性能优良，为小型电子设备大容量化创造条件。机能膜：采用真空镀膜技术，可以制备其他方法难以得到的各种机能膜。如IC基板的单晶硅片表面的半导体膜、绝缘膜、线路图的配线膜；混合IC线路的阻抗膜、聚光膜；液晶显示元件的透明电极膜；单晶体太阳能电池的光电转换膜；磁盘、磁带的记录膜；热磁头和传感器上的 机能膜等等。这些机能膜的实现加快了电子工业的飞速发展。真空镀膜技术为电子工业的
46、飞速发展创造r条件；而电子工业的飞速发展也为真空镀膜技术的应用、服务领域作了拓宽，为真空镀膜技术的本身作了提高。,3、机械工业的应用 自从真空镀膜中的反应性离子镀、磁控溅射镀等舾蒸镀技术的问世。真空镀膜在机械工 业中的应用越来越广。超硬膜：在切削工具如钻头、铣刀、插滚齿刀等表面，真空镀上氮化钛等超硬膜层，可大大 提高切削工具的使用寿命、效率、精度。功能膜：在机械零件表面真空镀上耐高温、防腐蚀、自润滑等机能的功能膜，可大大提高机 械零件的使用功能及使用寿命。如汽轮机叶片、枪炮内腔来复线等镀上高熔点合金膜。装饰功能膜：金属表壳、表链等有装饰作用的表面，真空镀以氨化钛等膜层，即有逼真的仿 垒色，又有
47、耐磨、防汗、防潮、防锈功能，金刚石膜：金刚石是一种超硬、超强、白润滑性好、耐磨防腐的物质。真空镀金刚石膜层业已获得成功。已有批量生产及专用设备。金刚石膜层因其固有的特性，其用途极为广泛，除在机械工业可大量应用外，因其具有半导体特性和红外光区透明特性，所以在电子工业和红外器件中也有广泛前途。,4、塑料工业的应用 在塑料制品上真空镀膜，是近年来才发展起来的，并且发展速度很快，已成为真空镀膜的 一 个大的应用领域。塑料制品的真空镀膜，即可镀铝、铜等金属，也可镀氯化钛、氧化钛、氟化 镁等介质。即可镀装饰膜、保护膜，也可镀机能膜、功能膜。目前装饰膜极为普遍，ABS、聚氯乙烯、尼龙、PC、聚丙烯等塑料基底
48、(含成型件和薄膜片)均可实现真空镀膜。5、其他应用 真空镀膜在建材工业应用有幕墙玻璃等；在农业上有农用薄膜纸等；香烟内包装纸也是真空镀膜的一项应用。还有其他领域也有真空镀膜应用。,三、真空镀膜的特点 所谓真空镀膜是指在真空状态下。(一般指空气压力在10-10Pa范围)采取加热或其他方式，使金属或介质材料蒸汽化、沉积在被镀基体表面，从而形成薄膜层。该薄膜层一般在l0微米左右厚度。蒸汽化手段分为：加热蒸发，可采用电阻加热、电子束加热、激光束加热等；离子镀(以等离子为媒介)，采用气体放电，使材料进入放电空间，与电子碰撞而变为离子蒸发，沉积在基体表面形成薄膜；阴极溅射(等离子体为媒介)，利用异常阴极辉
49、光低压等离子体放电溅射，并采用磁控的方式完成镀膜过程上述蒸汽化方式，均在真空状态下实现。故统称为真空镀膜真空镀又称干法镀。相对于传统的在液体中的电镀、化学镀(又称湿法镀)而言真空镀因其无液体，所以称之干法镀。,真空镀膜有以下特点：1、工艺简单：(主要靠设备能力)2、节约清洁水；3、节省金属或其他原材料；4、可获得用湿法镀难以得到的膜层；5、无环境污染；6、成本不高；7、显著提高表面光洁度；8、可沉积多种金属、合金镀层和高熔点氧化物等介质镀层；9、适用范围广,真空镀膜,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分类及应用。3、镀铝薄膜与铝箔复合材料的性能有何异同？4、马口铁的主要技术指标包括那些？5、铝包装材料有何特点？6、名词解释：杯突试验；冷弯；马口铁；TFS,
