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1、第七章 金属包装材料,概述第一节 金属包装材料第二节 金属包装的金晶体结构第三节 包装用钢铁材料第四节 包装用铝材,概 述,一 金属的主要性能特点（1）金属包装材料的机械性能优良，强度高；（2）具有极优良的综合防护性能；（3）具有特殊的金属光泽，也易于印刷装饰；（4）加工性能优良；（5）加工工艺成熟，能连续化、自动化生产；（6）来源丰富，能耗和成本也较低。,二 金属包装材料分类 金属包装材料分为钢材和铝材两大类。而每一类又包含若干品种，各有自己的适用范围。钢铁（低碳钢）：运输包装用钢材、镀锌薄钢板、镀锡 薄钢板、镀铬薄钢板 铝材：铝板、铝箔、镀铝薄膜,第一节 金属包装材料,一、金属包装材料应用
2、概述 金属包装材料广泛使用于工业产品包装、运输包装和销售包装中，而相应地大量制作金属包装容器，这是最主要的包装材料之一。由于金属包装材料具有优良的综合性能，且资源丰富，应用形式多样。特别是在复合材料领域找到了用武之地，成为复合材料中主要的阻隔材料层，如以铝箔为基材的复合材料和镀金属复合薄膜的成功应用就是很好的证明。,二、金属包装材料的性能特点 金属包装材料的机械强度优良；金属包装材料具有优良的综合防护性能：阻气性、防潮性、遮光性和保香性；金属包装材料的加工性能优良，加工工艺成熟，能连续化、自动化生产；金属包装材料具有特殊的金属光泽，也易于印刷装饰；金属包装材料可回收利用。,三、金属包装材料的分
3、类（一）钢材 钢制包装材料主要有以下几种：运输包装用钢材 镀锌薄钢板 镀锡薄钢板 镀铬薄钢板（二）铝材 包装用铝材主要有以下几种形式：铝板 铝箔 镀铝薄膜,第二节 金属包装材料的晶体结构,金属包括纯金属和合金。固态时，一切纯金属和合金都是由晶体组成。一 金属晶体的概念 所谓“晶体”是指其原子、离子或分子呈规则排列的固体。下图分别为简单立方晶体、晶格、及晶胞的示意图。,晶体构造是指晶体的形状、大小、分布以及晶体内部原子的排列情况，它与金属的性质有着密切的关系。为了便于分析晶体中的原子排列规律或形式起见，可以把每个原子看作一个点，并用直线连接起来，形成晶体的空间格子，简称晶格。常见的金属晶格类型有
4、体心立方晶格、面心立方晶格和密排六方晶格，如下图所示：,二、纯铁的晶体结构 大多数金属的晶格类型都是一成不变的。但是，铁、锰、锡、钛等金属的晶格类型都会随温度的升高或降低而发生改变。这种现象称为同素异构转变。纯铁发生同素异构转变的冷却曲线，如下图所示。,三、铁碳合金的基本组织及其晶体结构（一）化合物和固溶物 铁碳合金的晶体结构分为化合物和固溶体两大类。化合物的组成元素是按一定的比例处于化合状态，它的晶体结构与组成的元素都不相同，而是一种特殊类型的新晶格。化合物的性能特点是硬度高、脆性大。固溶体的组成元素在固态下处于溶解状态，构成单一均匀的晶体。其中含量较多的元素称为溶剂，含量较少的成为溶质。,
5、（二）铁碳合金的基本组织 铁碳合金的基本组织有渗碳体、珠光体、碳素体和奥氏体。,四、钢的含碳量对机械性能的影响 下图为热轧碳素钢的含碳量对机械性能的影响。,从图中可知，低碳钢的强度和硬度较低，而塑性和韧性则很高。原因是低碳钢的结晶组织大多数为铁素体，只有少量的珠光体。随着含碳量的增加，铁素体量逐渐减少，而珠光体量则不断增加，因此钢的塑性和韧性急剧下降，而强度和硬度则直线上升。,第三节 包装用钢铁材料,一 低碳薄钢板（含碳：0.05 0.11，厚度：0.252mm）（一）具有两个性能要求：杯突试验：主要测试钢板的塑性和延展性；冷弯试验：主要测试钢板的弹性。（二）低碳薄钢板的用途：（1）运输包装用
6、金属容器：集装箱；钢箱；钢桶（2）钢质金属罐基材 主要有：镀锡薄钢板（俗称马口铁），镀锌薄钢板、镀铬薄钢板等。,二 镀锌薄钢板 1.概述 镀锌薄钢板又叫白铁皮，对薄钢板酸洗热浸镀锌（将钢板浸入液锌中，在施以软熔处理）2.镀锌薄钢板质量要求：表面质量；形状。3.用途 制罐材料之一，它主要用于制作工业产品包装容器；还可用于制作汽车润滑油、油漆、化学品、洗涤剂等。,三 镀锡薄钢板1.概述 俗称马口铁，是两面镀有纯锡的低碳薄钢板。外观明亮、不易生锈、易于焊接。2.生产过程和马口铁的组织性能 1）马口铁的生产过程:酸洗薄钢板镀锡（酸性电镀，热浸镀锡）软熔处理钝化处理（生成优良的氧化层）涂油检查剪切分类包
7、装,2）组织结构 经金相分析，其组织结构由里往外共五层：钢基层 锡铁合金层 锡层 氧化膜 油膜 各层性能参见下表。,3.技术标准及包装分类 1）主要技术标准 镀锡量；规格尺寸；调质度；钢种；涂料 2）包装单位：基箱 基箱是一种面积单位，一基箱包含112张尺寸为355mm508mm的马口铁总面积为20.23m。4.用途 在食品工业踪应用很广，大量用于各种食品（水果、肉类等）、饮料罐头盒、糖果、茶叶、饼干听盒等。,2,四 镀铬薄钢板 又称无锡薄钢板，马口铁代用材料。金相分析：结构金相分析为；钢基板、金属铬层、水合氧化铬层和油膜构成。用途：主要用于制作腐蚀性较小的啤酒罐和饮料罐。为方便冰镇，一般均采
8、用彩印商标，印铁效果良好。,第四节 包装用铝材,一 包装用铝材特点（1）质量轻；（2）加工性能好；（3）不生锈，表面光泽好；（4）无味无臭；（5）循环使用较容易。,二 铝合金薄板及制品1.铝板：纯铝或铝合金 铝板的生产过程是：铸铝热轧冷轧退火冷轧热处理校平钝化处理（生成氧化铝膜）涂料铝板。2.铝冲拔罐：二片罐，铝合金3.铝管：99的纯铝制成，主要用于挤压软管容器。,三 铝箔及铝箔复合材料 1.铝箔 特点：厚度0.200mm，采用纯度为99.399.9的电解铝或铝合金版材压延而成。缺点：本身强度低，耐撕裂性差，折叠时容易裂口，不耐酸碱介质，不能热粘合封口，因此很少单独使用。规格：4种宽度范围，1
9、8种不同厚度。,2.铝箔复合薄膜 Al/塑料，如：Al/CPP、Al/LDPE；Al/纸，如：Al/卡纸。铝箔复合薄膜：70%用于食品包装；17%用于香烟包装，13%用于药品、化妆品包装。铝箔复合薄膜还可制作软质包装容器，如：软罐头，BOPET/Al/CPP。铝箔复合薄膜的应用参见表7-11。,表7-11 铝箔复合薄膜的应用,四 镀铝薄膜（折叠无裂口）镀铝厚度仅为1030mm，无静电。1.种类：镀铝/塑料、镀铝/PET、镀铝/BOPP、镀铝/LDPE、镀铝/纸等。2.用途：用于食品包装、化妆品、香烟等的包装；注意：不能用于蒸煮包装，受热后容易被拉开。,镀铝厚度与阻隔性能关系 镀铝薄膜的阻隔性能
10、与所镀的金属铝量成正比，但至一定厚度后，阻隔性能基本保持不变。此外，隔绝性还与基材有关，并要求在复合工艺过程中铝层的擦损情况减少到最低限度。镀铝量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。镀铝薄膜的光密度与透湿率、透氧率、可见光透过率、紫外线透过滤的关系曲线参见图7-9、7-10、7-11、7-12。,图7-9 镀铝薄膜透湿度与光密度 的关系,图7-10 镀铝薄膜可见光透过率与光密度 的关系,图7-11 镀铝薄膜氧透过与光密度 的关系,图7-12 光密度与紫外线透过率光波长之间 的关系,镀铝方法：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。其具体工艺是：先用真空泵把镀室抽成真空，压力仅是大气压的万分之一，同时加热坩埚使铝丝熔化，并蒸发成气态。当这种蒸汽在移动着的塑料薄膜表面凝固后，就沉积成一层均匀的铝膜。这就是所谓真空蒸（发）镀法，是最常用的方法。,
