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发布者:人生就是博尊龙 日期:2020-10-25 14:14


  包装金属_化学_自然科学_专业资料。第四章 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

  第四章 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。 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 全世界每年生产的 金属罐 4100亿罐 饮料罐 3200亿罐 食品罐 750亿罐 欧洲 中国 600亿罐 110亿罐 日本 180亿罐 韩国 32亿罐 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 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 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 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 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 油膜 氧化膜 锡层 锡铁合金层 钢基板 (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 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 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: 优点 缺点 热浸法 锡层厚,耐腐蚀 成本高 电镀法 锡层薄 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。 (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。 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 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。 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pH5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 (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 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 page 90 (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。 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。 (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。 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12 g/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。 2 食品对涂料的要求 二 无锡薄钢板 镀铬;镀锌;低碳薄钢板 三 铝质包装材料 优良的包装特性 page 93 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。 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。 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。 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 page 97 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 (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。 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39mm 2 四位数,后三位表示外高 如:9121罐 内径为99.0mm 外高为121.0mm 3 五位数:后三位表示外高 如:15267罐 内径为153.0mm 外高为267mm. 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。 (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 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。 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。 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包装容器 四是聚酯(PET或PETP):采用二轴延伸吹塑法生产的PET 瓶,具有良好的透明度,表面光泽度高,呈玻璃状外观, 是代替玻璃瓶最合适的塑料瓶。 五是聚偏二氯乙烯(PVDC):这种材料的特点是柔软并 具有极低的透气、透水性能,保鲜、保香性能好,是较 好的热收缩包装材料。 玻璃纸涂以PVDC后再与PE复合,常用于包装桔汁。 塑料容器存在的一个最大问题是如何回收处理,搞不好 会对环境造成污染 4 纸容器最大特点是环保 纸容器原来是作为牛乳容器开发的,常说的“利乐包装”。 纸:1 内面与聚乙烯复合; 2 纸塑铝三层复合,具有密封性、防潮性及防水性 优点:成本低、较经济、重量轻,属绿色环保包装、 无公害产生。 缺点:耐压性和密封精度都比不上玻璃瓶和金属罐, 也不能进行加热杀菌


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