玻璃、金屬包裝容器及制品

1、2.3 玻璃、金屬包裝容器及制品,第一節(jié) 玻璃及其包裝容器,玻璃由石英石(主要組分)、純堿(碳酸鈉，助溶劑)、石灰石(碳酸鈣，穩(wěn)定劑)、及碎玻璃等為主要原料，經(jīng)高溫爐(約14001600)熔融、凝固而成的非晶體材料,一、瓶罐玻璃的化學(xué)組成及包裝特性,用于食品包裝的瓶罐玻璃是鈉-鈣-硅系玻璃，主要成分為： SiO2 (6075%)，Na2O (845%)，CaO (716%)，Al2O3 (28%)，MgO (14,一)瓶罐玻璃的化學(xué)組成,鈉鈣玻璃：包裝容器的玻璃瓶； 鉛玻璃：光學(xué)玻璃(日光燈管)； 硼玻璃：醫(yī)用注射玻璃瓶及玻璃管,玻璃的種類,幾種食品包裝瓶罐的化學(xué)組成,玻璃包裝容器的優(yōu)點(diǎn),1、

2、無毒無味、化學(xué)穩(wěn)定性極好； 2、光亮透明、阻隔性極好、不透氣； 3、價(jià)格便宜，成型性好，可回收利用； 4、耐熱、耐壓、耐高溫殺菌。 缺點(diǎn)：重量大，運(yùn)輸成本高； 脆性大、易破碎、加工能耗大,二)瓶罐玻璃的包裝特性,1、化學(xué)穩(wěn)定性 具有極好的化學(xué)穩(wěn)定性 2、物理性能 密度較大 透光性好 玻璃的導(dǎo)熱性能差 高阻隔性,3、機(jī)械性能 玻璃硬度高，抗壓強(qiáng)度較高(200600Pa)但抗張強(qiáng)度小(50200Pa)，脆性高，抗沖擊強(qiáng)度低。 4、成型性能 可加工各種形狀的容器，易于上色，外觀光亮。 5、原料來源豐富 原料價(jià)格便宜，具有再回收利用的特點(diǎn)。廢棄玻璃可回爐焙煉，再成型玻璃制品,二、玻璃容器的結(jié)構(gòu)及制造,

3、1、配料(新原料、碎玻璃) 2、熔制(5001600) 3、成型(吹制法，壓吹法) 4、退火(600500) 5、瓶罐的二次加工(燒口、研磨、拋光、印花鋼化等等) 6、檢驗(yàn) 成品,一)玻璃容器的制造,罐頭瓶,四旋瓶,二)玻璃容器的結(jié)構(gòu),1 、瓶口 包括封面封口突起、瓶口環(huán)、瓶口合縫線和瓶口與瓶身接縫線幾部分； 2 、瓶身 包括瓶頸、瓶肩、側(cè)壁、瓶根部、瓶身合縫等部分。 3 、瓶底 包括瓶底座和瓶底瓶身合縫。瓶底座端面為環(huán)形平面，瓶底向內(nèi)凹成曲面，使瓶可更好地承受內(nèi)壓,三、玻璃容器的包裝強(qiáng)度及影響因素,1、內(nèi)壓強(qiáng)度 2、熱沖擊強(qiáng)度 3、機(jī)械沖擊強(qiáng)度 4、垂直負(fù)荷強(qiáng)度 5、水錘強(qiáng)度(短時(shí)內(nèi)部水沖擊

4、的能力,一)玻璃容器的包裝強(qiáng)度,1、用瓦楞紙板隔開； 2、用塑料氣墊套在瓶子上； 3、用膜塑成型的泡沫塑料保護(hù)； 4、用泡沫網(wǎng)套； 5、用泡沫塑料小條、小塊、紙絲、塑料絲或木屑等,二)玻璃容器的緩沖包裝,1、能吸收沖擊能量 2、能吸收振動(dòng)能量，使其衰減； 3、具有較好的復(fù)原性； 4、具有溫度、濕度的安定性； 5、酸堿性適當(dāng)； 6、具有較好的韌性、抗張力、耐磨性、化學(xué)性穩(wěn)定及作業(yè)適應(yīng)性,三)緩沖材料性能要求,1、全面緩沖包裝 2、局部緩沖包裝 3、組合式緩沖包裝,四)緩沖包裝技術(shù),四、玻璃瓶罐的檢測(cè),玻璃容器測(cè)試,一般檢測(cè)：厚度、形狀、口徑、高度、垂直度、均勻度。 強(qiáng)度測(cè)試：耐內(nèi)壓強(qiáng)度、耐壓強(qiáng)度

5、、內(nèi)應(yīng)力、熱沖擊強(qiáng)度、機(jī)械沖擊強(qiáng)度、飛散性試驗(yàn)。 化學(xué)穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)：耐酸性試驗(yàn)、耐堿性試驗(yàn),瓶罐的封合,皇冠蓋 螺旋蓋 旋開式蓋 抓式蓋 滾軋蓋 塑料蓋 安全蓋 玻璃瓶的二次封口,定義：被壓延成薄片，用于商品包裝的金屬材料,第二節(jié) 金屬包裝材料與容器,金屬包裝材料的優(yōu)良性能： 高阻隔性能：阻隔氣、汽、水、油、光的透過； 優(yōu)良的機(jī)械性能：抗拉、抗壓、抗彎、韌性及硬度； 容器成型加工工藝性好； 環(huán)境適應(yīng)性好：良好的耐高低溫性，導(dǎo)熱性； 表面裝飾性好； 包裝廢棄物易回收處理。 缺點(diǎn)：化學(xué)穩(wěn)定性差，不耐酸堿腐蝕；價(jià)格較貴；重量較大,食品包裝常用金屬材料,鋼材 資源豐富，生產(chǎn)成本較低，在金屬包裝材料中用量

6、居首位； 具有良好的綜合機(jī)械性能和一定的耐腐蝕性； 低碳薄鋼板進(jìn)行鍍錫、鍍鉻、鍍鋁、鍍鋅及； 施涂適宜的涂料等處理，可提高耐蝕性,鋁材 密度輕，無毒無味，美觀，加工性能好，表面具有光澤； 表面能生成一層致密的氧化鋁薄膜； 在酸、堿、鹽介質(zhì)中易腐蝕； 強(qiáng)度比鋼低，生產(chǎn)成本比鋼高，約為鋼的五倍。 金屬箔 外表美觀， 有光澤；加工成型性好； 防潮性、氣體阻隔性、遮光線等性能優(yōu)異； 耐熱性、導(dǎo)熱性良好,一、低碳薄鋼板(俗稱黑鐵皮,定義：含碳量小于 0.25%，厚度為0.354.0mm的普通碳素鋼或優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的鋼板。 (一)低碳薄鋼板的分類與規(guī)格 分類：熱軋低碳薄鋼板、冷軋低碳薄鋼板。 規(guī)格：低碳薄

7、鋼板在0.252mm范圍內(nèi)，有23 個(gè)不同的厚度規(guī)格，寬度范圍為5001500mm,二)包裝用低碳薄鋼板的性能特點(diǎn),強(qiáng)度高； 遮光性強(qiáng)； 耐熱性和耐寒性好； 易于印刷裝飾； 熱傳導(dǎo)性好； 塑性好；成型性能好； 焊接性能好,三)化學(xué)成分對(duì)低碳薄鋼板性能的影響,含碳量一般在 0.050.25%之間,碳元素的影響,硅可提高鋼的強(qiáng)度，隨著硅含量的增大，鍍錫鐵皮的耐蝕性能下降； 硫易造成偏析，是鋼中的有害元素； 錳可提高鋼的強(qiáng)度和硬度，可與鋼中的硫化合，減少硫?qū)︿摰奈：Γ?磷易造成偏析，是導(dǎo)致鋼材冷脆的因素之一，但可提高鋼強(qiáng)度和硬度,硅，錳，硫，磷等元素的影響,影響,低碳成分決定了低碳鋼板塑性好，易于成

8、型加工和接縫的焊接加工，制成容器有較好的強(qiáng)度和剛性，而且價(jià)格便宜。 在鋼板表面涂覆特殊涂料后用于灌裝飲料或其他產(chǎn)品，還可制成窄帶用來捆扎紙箱、木箱或包裝件,低碳薄鋼板的應(yīng)用,二、鍍錫薄鋼板(馬口鐵,定義：簡(jiǎn)稱鍍錫板，也叫馬口鐵(原料來自澳門)，是兩面鍍錫的低碳薄鋼板，英文簡(jiǎn)稱SPTE 或者ETP,低碳薄鋼板(C0.13%)軋制(2mm厚的鋼帶)酸洗冷軋電解清洗退火平整剪邊加工清洗電鍍軟熔鈍化處理涂油剪切鍍錫薄鋼板,制造,熱浸鍍錫板(淘汰) 電鍍錫板,涂料鐵 電素鐵,等厚鍍錫板 差厚鍍錫板,鍍錫工藝 鍍錫量 涂料施涂,分類,一)鍍錫板的主要技術(shù)規(guī)范,L：低雜質(zhì)，高腐蝕性食品； MR：中雜質(zhì)，食品

9、罐 ； MC：含磷，高強(qiáng)度場(chǎng)所,1.鍍錫原板的種類,2.鋼板材料的化學(xué)成分,3.鍍錫板的規(guī)格尺寸,厚度常在0.150.30mm之間，常用厚度為0.2、0.23、0.25、0.28以上，厚度分別為70、80、90、100磅/基箱； 長(zhǎng)度和寬度：我國(guó)目前使用較多的有714*510mm、827*730mm,4.鍍錫板的鍍錫量,鍍錫量說明,鍍錫量越高越耐腐蝕?？紤]成本，一般可選擇中間的規(guī)格、然后涂料。 注意事項(xiàng)：糖水水果罐頭；果汁罐頭(櫻桃、葡萄、草莓、楊梅含花青素除外)；一些蔬菜罐頭(酸黃瓜、番茄醬除外屬高酸)，可利用亞錫離子還原作用改善色澤，因此，罐身、罐底選用高鍍錫量，即22.4 g/m2/雙面

10、，就不用涂料了,二)鍍錫板的結(jié)構(gòu),由鋼基板(MR)，錫鐵合金層、錫層、氧化膜和油膜組成,馬口鐵各層結(jié)構(gòu)示意圖,軟熔和鈍化處理產(chǎn)生,錫自身氧化或鈍化處理產(chǎn)生的鉻化物,鍍錫板各組分的成分和性能,魚類、貝類、肉類等含硫的蛋白質(zhì)食品在加熱殺菌時(shí)會(huì)產(chǎn)生硫化物，以致罐壁上常產(chǎn)生黑褐色硫化錫、黑色硫化鐵(硫化斑) ，使食品遭到污染。 有色水果(花青素水果如櫻桃、葡萄、草莓、楊梅)，花青素是錫、氫的接受體，在罐內(nèi)二價(jià)亞錫離子的作用下就發(fā)生褪色現(xiàn)象,三)應(yīng)用注意事項(xiàng),高酸性食品(番茄醬、酸黃瓜 )裝罐后常出現(xiàn)氫脹罐和穿孔現(xiàn)象，有的食品還會(huì)出現(xiàn)金屬味。 需要在罐內(nèi)壁上涂布一層涂料，避免金屬面和食品直接接觸發(fā)生反應(yīng)

11、,鍍錫板由于露鐵點(diǎn)等因素，具有的耐腐蝕性有時(shí)不能滿足某些食品的需要，采用鍍錫板上涂覆涂料，將食品與鍍錫板隔離，以減少它們的接觸反應(yīng),四) 涂料鍍錫板,鍍鉻板 鍍鋅板 鍍鋁板,三、無錫薄鋼板,一)鍍鉻薄鋼板,定義：也叫鍍鉻板，簡(jiǎn)稱TFS，是兩面鍍有鉻的低碳薄鋼板。 組成：鋼基板、金屬鉻層、水合氧化鉻層和油膜,鍍鉻板的結(jié)構(gòu),鍍鉻板各層厚度、成分及性能特點(diǎn),優(yōu)點(diǎn)： 阻隔性好(阻氣、阻光、阻油、阻水蒸汽)，無異味，無毒性，表面易裝飾，再循環(huán)利用好。 不足： 耐酸、堿性較差；無磁性；無錫焊性；強(qiáng)度較低,鍍鉻薄鋼板特性,鋼板軋制電解清洗退火平整清洗電鍍鉻鈍化處理清洗干燥涂油成品,主要制造工序,1)機(jī)械性能

12、 強(qiáng)度、塑性與鍍錫鋼板相差不大；鍍鉻層較薄，韌性較差。 (2)耐腐蝕性 有較好的耐腐蝕性，但比鍍錫板稍差。使用鍍鉻板時(shí)特別要注意剪段口極易腐蝕，必須加涂料以完全覆蓋,鍍鉻薄鋼板性能,3)加工性能 鍍鉻板不能錫焊，制罐時(shí)接縫需采用熔接或黏結(jié)。適宜用于制造罐底、蓋和兩片罐。 (4)價(jià)格便宜 對(duì)有機(jī)涂料的附著性是鍍錫板的36倍。鍍鉻板加涂料后具有的耐腐蝕性比鍍錫板高，價(jià)格便宜低10%左右,鍍鉻板的應(yīng)用,用于腐蝕性較小的啤酒罐和飲料罐； 經(jīng)內(nèi)外涂飾后用于食品罐的底和蓋,定義：簡(jiǎn)稱鍍鋅板，俗稱白鐵皮。它是在低碳薄鋼板上鍍一層厚0.02mm以上的鋅作為防護(hù)層，鋼板的防腐蝕能力因而大大提高,二)鍍鋅薄鋼板,

13、鍍鋅薄鋼板的結(jié)構(gòu),鍍鋅薄鋼板的分類,熱鍍鋅板,電鍍鋅板,鍍鋅工藝,鍍鋅層厚，鋼板防腐蝕能力強(qiáng)。更常用,鍍鋅層較薄,鍍鋅板的性能,1. 強(qiáng)度性能與鍍錫板、鍍鉻板相同； 2. 塑性與鍍錫板、鍍鉻板相同； 3. 鋅的表面易生成氧化鋅薄膜，可保護(hù)內(nèi)部的鋅和鋼板； 4. 耐蝕性不如鍍錫板、鍍鉻板； 5. 采用縫焊工藝或粘接工藝,鍍鋅板的應(yīng)用,鍍鋅板主要用于制造較大容量的桶，盛裝中性食品及其原料； 也可用于盛裝粉狀物品、油類和油漆,三)鍍鋁薄鋼板,鍍鋁簿鋼板是作為馬口鐵代用品而開發(fā)的新型包裝材料。 它的價(jià)格低廉、抗大氣腐蝕性強(qiáng)、外表美觀，適合包裝固體物品。 制造方法主要有熱浸法和蒸發(fā)法。 熱浸法得到的鍍鋁

14、層較厚，適合制桶；蒸發(fā)法得到的鋁層較薄，適合制罐,鍍鋁鋼也不能用錫焊，可用熔接或粘接的方法制罐。 有些食品對(duì)鋁的腐蝕性比鍍錫板強(qiáng)，一般包裝非固體物品的鍍鋁鋼要經(jīng)過瓷漆涂敷并事先經(jīng)過試驗(yàn),陽極性鍍層和陰極性鍍層,陽極性鍍層： 鍍層金屬的活潑性比基體金屬的大。在使用條件下，鍍層遇有腐蝕介質(zhì)時(shí)，鍍層先腐蝕而基體不受腐蝕，具有犧牲鍍層保護(hù)基體的特點(diǎn)。即使在基體金屬有稍許暴露時(shí)，鍍層仍能起防護(hù)作用。所以陽極鍍層上孔隙的多少，對(duì)防護(hù)性能的影響很小，就厚度而言，鍍層越厚防護(hù)性越好。 典型的如鋼鐵上的鍍鋅,陰極性鍍層： 金屬基體的活潑性比金屬鍍層的大。只有鍍層完整的將基體包覆起來，才能起到保護(hù)基體的作用。如果

15、鍍層有孔隙、破損，當(dāng)發(fā)生腐蝕的時(shí)候，鍍層不但不發(fā)生腐蝕，反而加速了基體金屬的腐蝕。鍍層完整和具有一定的厚度才對(duì)基體有保護(hù)作用，所以如果要采用陰極性鍍層，則要求電鍍層厚度、孔隙率等符合要求。 鋼鐵上的鍍銅、鍍鎳等,鋁包裝材料的包裝性能優(yōu)良，廣泛用于食品包裝。 主要是鋁合金薄板和鋁箔,四、鋁質(zhì)包裝材料,優(yōu)點(diǎn)： 質(zhì)量輕：鋁是輕金屬密度為2.7g/cm，約為鋼材的1/3； 良好的熱性能：耐熱、導(dǎo)熱性能好；適合于熱加工食品和冷藏食品的包裝。 優(yōu)良的阻隔能力：阻氣、汽、水、油、光； 具有銀白金屬光澤，易美化裝飾,一)鋁質(zhì)包裝材料一般包裝特性,延展性好，易于成型加工； 能與紙、塑料薄膜復(fù)合，從而擴(kuò)大了使用范

16、圍；能回收利用。 缺點(diǎn)： 耐腐蝕性差； 強(qiáng)度較低，硬度較差，剛性較差； 不具有可焊性,鋁對(duì)各種食品的耐腐蝕性,注： 不被腐蝕； 稍被侵蝕，但可使用； 被侵蝕；A陰極氧化時(shí)不被侵蝕； H 加熱也不被腐蝕； B沸點(diǎn)以上不被腐蝕,分類,二)鋁質(zhì)包裝材料的種類及應(yīng)用,將工業(yè)純鋁或鋁合金制成厚度0.2mm以上的板材稱為鋁薄板。 用于易拉罐、罐蓋、易拉蓋等,1、鋁薄板,鋁合金薄板 為了改善工業(yè)純鋁的強(qiáng)度和硬度，加入一種或幾種其它元素組成鋁合金，鋁合金的強(qiáng)度和硬度明顯提高。 包裝用鋁合金薄板為通常為鋁鎂合金和鋁錳合金,各種高度不同的易拉罐,是一種工業(yè)純鋁薄板經(jīng)多次冷軋、退火加工制成的金屬箔材。 (1)食品包

17、裝用鋁箔厚度一般為0.050.07mm； (2)與其他材料復(fù)合時(shí)鋁箔厚度為0.030.05mm,2、鋁箔,純鋁箔包裝膜,鋁箔厚度0.015mm不能完全阻擋氣、水的透過； 鋁箔厚度0.015mm的氣體透過系數(shù)為0； 鋁箔很容易受到機(jī)械損傷及腐蝕，所以鋁箔較少單獨(dú)使用，通常與紙、塑料膜等材料復(fù)合使用,鋁箔的特性,優(yōu)點(diǎn)： 優(yōu)異的光學(xué)性能：遮光性好； 高阻隔性能：對(duì)氣體的阻隔性好； 耐熱、耐寒性； 化學(xué)性能：易于加工,鋁箔的特性,缺點(diǎn)： 軟質(zhì)鋁箔不能承受載荷； 耐折疊性差； 無封緘性； 易起皺，易形成針孔,鋁箔的分類,按純度分：普通鋁箔和高純度鋁箔 按硬度分：軟質(zhì)鋁箔和硬質(zhì)鋁箔 按形狀分：卷料和片料

18、按用途分：?jiǎn)为?dú)使用的鋁箔和復(fù)合用鋁箔,鋁箔復(fù)合材料,包裝用鋁箔復(fù)合膜的組成與用途,金屬箔的機(jī)械性能,五、金屬包裝容器,金屬罐 金屬箱 金屬桶 金屬盒 金屬軟管 金屬箔容器,一)金屬包裝容器的種類,1、金屬罐的分類,按形狀分：圓罐，方罐，橢圓罐，扁罐，異型罐； 按材料分：低碳薄鋼板罐，鍍錫鐵皮罐，鍍鉻鐵皮罐，鋁罐； 按開啟方法分：普通罐，易拉罐； 按結(jié)構(gòu)分：三片罐，兩片罐； 按用途分：食品罐，通用罐，18公升罐，噴霧罐,2、金屬罐的結(jié)構(gòu),1)三片罐由罐身、罐蓋、罐底3部分組成，罐身上有接縫，罐身與罐蓋、罐底卷封。 大型罐的罐身有凸凹加強(qiáng)壓圈，起增強(qiáng)罐身強(qiáng)度和剛性作用。 (2)二片罐罐身與罐底一體

19、，罐蓋與罐身卷封,3)罐蓋,3、罐型與規(guī)格,圓罐、沖底圓罐、方罐、沖底方罐、橢圓罐、沖底橢圓罐、梯形罐和馬蹄形罐,罐形編號(hào),由罐身、罐蓋、罐底三部分組成,二)金屬罐的制造,1、三片罐的制造,1)錫焊三片罐,鍍錫鋼板(制罐身)切板送料彎曲成圓搭接定位電阻焊補(bǔ)涂烘干翻邊壓筋縮頸(飲料罐)卷封質(zhì)檢 鍍錫鋼板(制罐蓋)涂油切板落料沖蓋圓邊注膠烘干固化卷封質(zhì)檢,是異型罐的制造方法，大多采用半自動(dòng)化方式生產(chǎn)。 罐形狀有方形、圓形、橢圓形、多邊形等。 由于采用整版印刷制罐，罐面圖案美觀,2)壓接三片罐,無錫鋼板采用有機(jī)黏結(jié)劑黏結(jié)罐身縱縫。 制罐工藝步驟如下： 切罐身板切角成圓罐身黏結(jié)(由沖擊器將接縫壓緊)急

20、冷(使黏結(jié)劑固化)翻邊封底噴內(nèi)涂料烘干。 黏結(jié)罐的特點(diǎn)： 在印刷處不留空白，罐身外形美觀； 無錫鋼板價(jià)格便宜，可降低成本,3)黏結(jié)三片罐,2、二片罐的制造,二片罐罐身與罐底為一體，沒有罐身縱縫與罐底卷邊，故稱二片罐。 根據(jù)成形工藝，分為： (1)變薄拉伸罐(沖拔罐D(zhuǎn)WI) (2)拉伸罐(深沖罐D(zhuǎn)RD,1)沖拔罐D(zhuǎn)WI,工藝過程如下： 卷材下料沖壓預(yù)拉成坯多次拉伸變薄沖底成型修邊清洗潤(rùn)滑油烘干涂白色琺瑯質(zhì)表面印刷涂?jī)?nèi)壁烘干 縮頸翻邊 檢漏,卷材下料頂沖杯 再?zèng)_杯(若干次)翻邊沖底成型修邊表面裝飾檢漏,2)深沖罐D(zhuǎn)RD,1、二片罐只有一個(gè)封口、無側(cè)縫，密封性好； 2、無焊縫、無污染、表面光潔美觀，

21、且可減少接縫材料2530%； 3、二片罐可整圓印刷裝飾； 4、重量輕、省材料、容易開口； 5、二片罐更適于短時(shí)、高溫殺菌； 6、但二片罐的設(shè)備投資較大，約為三片罐的8倍,二片罐與三片罐相比的特點(diǎn),四)其他金屬容器,主要由鋁質(zhì)材料制成。 將鋁料坯在擠壓機(jī)經(jīng)擠壓模制成管狀，加工管口螺紋，然后退火軟化，內(nèi)壁噴涂料、外表印刷制成空軟管。 金屬軟管可進(jìn)行高溫殺菌，開啟方便，再封性好，可分批取用內(nèi)裝食品。 適用于果醬、果凍、調(diào)味品、蛋糕糖霜等半流體黏稠食品的包裝,1、金屬軟管,2、金屬桶,金屬桶一般指容積較大的金屬容器，容積一般為30200升。主要用于食品原料及中間產(chǎn)品的貯運(yùn)。 金屬桶可用鍍錫板、鍍鋅板、低碳鋼板制成,3、鋁箔容器,是指以鋁箔為主體材料制成的剛性、半剛性或軟性容器。 具有質(zhì)輕美觀、阻隔、傳熱性好等包裝特性，即可耐高溫殺菌，又可低溫冷凍、冷藏，加工性能好，可制成各種形狀容器且易彩印。 (1)皺襞鋁箔容器(2)光壁鋁箔容器(3)鋁箔復(fù)合膜蒸煮袋,1、單面或雙面涂高分子樹脂膜 2、在鋁箔上貼一層聚乙烯 3、鋁箔與紙塑復(fù)合 4、在鋁箔上涂敷