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1、第四篇 金屬包裝材料 金屬包裝材料 : 被壓延成薄片，用于商 品包裝的金屬材料。 11.1 概述 一 . 金屬包裝材料的定義 : 主要有低碳薄鋼板 ,鍍錫 薄鋼板 ,鍍鉻薄鋼板 ,鍍鋅 薄鋼板等； 主要有鋁合金薄板和鋁箔 二 . 金屬包裝材料的分類 按材質(zhì)分類 厚度大于或等于 0.2 mm 鋼系 : 鋁系 : 厚度小于 0.2 mm 按材料厚度分類 板材 ： 箔材： 三 . 金屬包裝材料的用途 箔材： 用于制造箔容器 、 復合材料的組分 等。 板材： 用于銷售包裝，制造金屬罐 、 金屬 軟管等。 用于運輸包裝，制造金屬桶 、 集裝箱 、 捆扎材料等； 四 .金屬包裝材料及其容器的發(fā)展方向 金屬
2、包裝材料向輕量 ,薄鍍 , 少或無表面處理及與高分子 材料復合的方向發(fā)展 金屬包裝容器向薄壁輕量和 形式多樣化的方向發(fā)展 11.2 金屬包裝材料的性能 一 . 金屬包裝材料應具備的性能 (1). 綜合保護性能 (2). 方便流通 (3). 促進銷售 強度性能 ； 阻隔性能 ； 耐腐蝕性能 ； 成型加工性能 塑性 焊接性能 光澤性 適印性 二 .金屬包裝材料的特點 (1). 金屬包裝材料強度高 . 1. 優(yōu) 點 : (5). 金屬罐生產(chǎn)歷史悠久 , 工藝比較成 熟 ,現(xiàn)已自動化生產(chǎn) , 生產(chǎn)效率高 . (4). 資源豐富 , 加工性能好 . (3). 具有良好的綜合保護性能 . (2). 具有獨
3、特的光澤 , 便于印刷 , 裝飾 , 使商品外觀美觀華麗 . 缺 點 (2). 金屬及焊料中的 Pb, As等易滲入食品中 , 污染食 品 , 金屬離子還會影響食品 的風味 ; (3). 金屬容器采用酚醛樹脂 作為內(nèi)壁涂料時 , 若加工工藝 不當 , 會影響食品的質(zhì)量 . (1). 耐腐蝕性差，易生銹 ; 三 . 幾大類金屬包裝材料的主要性能 鋼 材 鋁 材 資源豐富 ,生產(chǎn)成本較低 ,在金屬包裝材料中用 量居首位； 具有良好的綜合機械性能和一定的耐腐蝕性； 低碳薄鋼板進行鍍錫、鍍鉻、鍍鋁、鍍鋅及 施涂適宜的涂料等處理 ,可提高耐蝕性 . 密度輕 ,無毒無味 ,美觀 ,加工性能好 ,表面具有
4、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； 防潮性、氣體阻隔性、遮 光線等性能優(yōu)異； 加工成型性好； 耐熱性、導熱性良好。 重點 回顧 Next Back 1 金屬包裝材料的主要性能 2 鋼材的主要性能 4 金屬箔的主要性能 3 鋁材的主要性能 第十二章 包裝用金屬材料 Next Back 一 . 低碳薄鋼板的定義 含碳量小于 0.25%，厚度為 0.2 4 mm的鋼板 12.1 低 碳 薄 鋼 板 Next Back 二 .低碳薄鋼板的分類 分類 : 規(guī)格 : Next Ba
5、ck 熱軋低碳薄鋼板 冷軋低碳薄鋼板 低碳薄鋼板在 0.25 - 2 mm范圍 內(nèi)，有 23 個不同的厚度規(guī)格 , 寬度范圍為 500 - 1500 mm。 三 . 包裝用低碳薄鋼板的性能特點 性能 Next Back 耐熱性和耐寒性好； 強度高； 塑性好 ； 遮光性強； 易于印刷裝飾； 焊接性能好 。 成型性能 好 ； 熱傳導性好； 四 . 化學成分對 低碳薄鋼板性能 的影響 含碳量的變化會引起鋼中金 相組織的變化 ,金相組織的變 化又會導致鋼的性能的變化 . Next Back 含碳量一般在 0.05% - 0.22% 之間。 含碳量直接影響薄鋼 板的強度和塑性。 含碳量直接影響薄鋼 板的
6、焊接性能； 硅 ,錳 ,硫 , 磷等元 素的 影響 Next Back 影響 硅可提高鋼的強度 ,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 ； 錳可提高鋼的強度和硬度 ,可與鋼 中的硫化合 , 減少硫?qū)︿摰奈：?； 磷易造成偏析 ,是導致鋼材冷脆的因 素之一 , 但可提高鋼的強度和硬度 。 五. 制造 200L 油桶 用低碳薄鋼板的牌號和規(guī)格 普通碳素結(jié)構鋼 2、 3 號鎮(zhèn)靜鋼或 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構鋼 08、 10 號 Next Back 桶蓋 桶身 寬度 660 930 長度 1310/1970 1800 200L 油桶 專用的熱軋薄鋼板的尺寸標準 鋼號
7、 : 厚度 : 1.25 mm 或 1.5 mm 兩種 . 寬度 (mm) : 9, 12, 15, 19, 30, 40, 50 Next Back 六 .包裝用帶鋼的規(guī)格 厚度 (mm) : 0.3, 0.35, 0.4, 0.5, 0.7, 0.9, 1 鍍錫薄鋼板，簡稱鍍錫板， 也叫馬口鐵，是兩面鍍有錫 的 低碳 薄鋼板。 一 . 定義 Next Back 12.2 鍍錫薄鋼板 熱浸鍍錫板 鍍錫工藝 電鍍錫板 二 .分類 Next Back 涂料施涂 涂料鐵 電素鐵 等厚鍍錫板 鍍錫量 差厚鍍錫板 由鋼基板 , 錫鐵合金層 , 錫層 , 氧化膜和油膜組成 . 三 . 鍍錫板的結(jié)構 Ne
8、xt Back 馬口鐵各層結(jié)構示意圖 Next Back 鍍錫板各組分的成分和性能 結(jié)構名稱 熱浸鍍錫 電鍍錫板 熱浸鍍錫 電鍍錫板 性能特點 板厚度 厚度 板成分 成分 油膜 20mg/m 2 25mg/m 2 棕櫚油 棉籽油或葵 潤滑和防銹 二酸二辛酯 氧化膜 35mg/cm 2 13mg/cm 2 氧化亞錫 氧化亞錫 電鍍錫板表面鈍化膜是經(jīng) 單面 單面 氧化錫 化學處理生成的,具有防銹 氧化鉻 防變色和防硫化作用 金屬鉻 錫層 22.444.8/g/m 2 5.622.41g/m 2 純錫 純錫 美觀,易焊,耐腐蝕且無毒害 錫鐵合金層 5g/m 2 少于1g/m 2 錫鐵合金 錫鐵合金結(jié)
9、晶 耐腐蝕,如過厚加工性和 結(jié)晶 可焊性不良 鋼基板 制罐用0.2 制罐用0.2 低碳鋼 低碳鋼 加工性良好,制罐后具有 0.3mm 0.3mm 必要的強度 Next Back 1.機械性能 四 .鍍錫板的性能 Next Back 鍍錫板的機械性能主要由鋼 基板的化學成分 , 軋制工藝 和退火工藝來決定。 Next Back 油層影響鍍錫板耐蝕性 ; 鍍錫層的連續(xù)性影響鍍錫板耐蝕性 ; 原板的化學成分影響鍍錫原板耐蝕性 ; . 2.耐蝕性 Next Back 原板表面純凈程度影響鍍錫原板耐蝕性 ; 錫鐵合金層的連續(xù)性影響鍍錫板耐蝕性 ; 氧化膜的種類和數(shù)量影響鍍錫板耐蝕性 ; 3.表面性能 涂
10、飾性 錫焊性 Next Back 光潔度 油膜厚度 含碳量 錫層晶粒度 Next Back 鋼種 回火度 C Mn S P Si Cu Ni Cr Mo 用途 L T1T4 0.05 0.03 0.05 0.015 0.01 0.06 0.04 0.06 0.05 制造高耐腐 0.08 0.04 以下 以下 以下 以下 以下 以下 以下 蝕性容器 MR T1T4 0.05 0.25 0.05 0.015 0.01 0.2 一般食品 0.11 0.5 以下 以下 以下 以下 容器 MC T4T5 0.08 0.30 0.05 0.07 0.01 0.2 無 嚴格 限制 高拉應力鍍錫 0.11 0
11、.45 以下 0.1 以下 以下 鐵皮大型啤酒 T6 0.08 0.30 0.05 0.10 罐的蓋與底 0.11 0.5 以下 0.15 五 . 鍍錫板的主要技術規(guī)范 1. 鍍錫原板的成分 Next Back 類別 標號 鍍錫量 最少平均鍍錫量 中國(武鋼) ISO JIS g/m 2 g/m 2 等厚 E1 E2.8/2.8(E25) #25 5.6(2.8/2.8) 4.9( 兩面) 鍍錫板 E2 E5.6/5.6(E50) #50 11.2(5.6/5.6) 10.5( 兩面) E3 E8.4/8.4(E75) #75 16.8(8.4/8.4) 15.7( 兩面) E4 E11.2/
12、11.2(E100) #100 22.4(11.2/11.2) 20.2( 兩面) 差厚 #50/25 5.6/2.8 5.05/2.25 鍍錫板 D1 D8.4/2.8(D75/25) #75/25 8.4/2.8 7.85/2.25 #75/50 8.4/5.6 7.85/5.05 D2 D11.2/2.8(D100/25) #100/25 11.2/2.8 10.1/5.05 D3 D11.2/5.6(D100/50) #100/50 11.2/5.6 10.1/5.05 #100/25 11.2/8.4 10.1/7.85 2. 鍍錫板的鍍錫量 電鍍錫板鍍錫量 Next Back 罐頭
13、空罐 :厚度一般 在 0.15-0.30mm之間 最常用厚度為 0.2, 0.23,0.25,0.28 四種規(guī)格 鍍錫板長度和 寬度 : 我國目 前使用較多的 有 714*510mm 和 827*730mm. 3.鍍錫板的規(guī)格尺寸 Next Back Next Back 12.3 非鍍錫薄鋼板 鍍 鉻 板 鍍 鋅 板 鍍 鋁 板 Next Back 鍍鉻薄鋼板，也叫鍍鉻板， 簡稱 TFS，是兩面鍍有鉻的 低碳薄鋼板。 (一 ).定義 Next Back 一 鍍鉻薄鋼板 Next Back (二） 鍍鉻板的結(jié)構 由鋼基板 、 金屬鉻層 、 水 合氧化鉻層和油膜組成 . Next Back （三）
14、 鍍鉻板的性能 1. 強度性能與鍍錫板相同； 2. 塑性與鍍錫板相同； 3. 耐蝕性 不如鍍錫板； 4. 對有機涂料的附著性是 鍍錫板的 36倍； 6. 焊接工藝與 鍍錫板不同； 5. 鍍鉻層較薄，韌性較差； 用于腐蝕性較小的啤 酒罐和飲料罐； Next Back （四） 鍍鉻板的應用 經(jīng)內(nèi)外涂飾后 用于沖拔 罐和食品罐的底和蓋 Next Back 鍍鋅薄鋼板簡稱鍍鋅板 ,俗稱白鐵皮。 它是在低碳薄鋼板上鍍一層厚 0.02 mm 以上的鋅作為防護層 ,鋼板的防腐 蝕能力因而大大提高 . （一）定義 Next Back 二 鍍鋅薄鋼板 （二） 鍍鋅薄鋼板的分類 Next Back 熱鍍鋅板： 電
15、鍍鋅板： 鍍鋅工藝 鍍鋅層厚 ,鋼板防 腐蝕能力強 ; 鍍鋅層較薄。 （三）鍍鋅薄鋼板的規(guī)格 鍍鋅板的厚度 (mm)： 0.44, 0.50, 0.57, 0.63, 0.70, 0.76, 0.82, 0.88 鍍鋅板的幅面尺寸 (mm)： 1800 900 Next Back Next Back （四） 鍍鋅板的性能 1. 強度性能與鍍錫板 、 鍍鉻板相同； 2. 塑性與鍍錫板 、 鍍鉻板相同； 3. 耐蝕性 不如鍍錫板 、 鍍鉻板 ； 4. 鋅的表面能自然生成氧化鋅薄膜 , 由于氧 化鋅薄膜的存在 , 能保護內(nèi)部的鋅和鋼板免 遭腐蝕 ； 5. 采用縫焊工藝或粘接工藝。 （五）鍍鋅薄鋼板的
16、應用 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； Next Back 也可用于盛裝粉狀物品、油類和 油漆。 12.4 鋁合金薄板和鋁箔 Next Back 1. 質(zhì)輕，無毒無味； 一 . 鋁質(zhì)包裝材料的特性 2. 延展性好，易于成型加工； 3. 有獨特的光澤，適印性和裝飾效果好； 4. 熱傳導效率高，適合于熱加工食品和 冷藏食品的包裝； 優(yōu)點： Next Back 5. 阻隔性能好； 6. 能回收利用； 7. 能與紙 、 塑料薄膜復合，從而擴大 了使用范圍； 1. 耐腐蝕性差； 2. 強度較低，硬度較差，剛性較差； 3. 不具有可焊性。 缺點 Next Back Next Bac
17、k 按材質(zhì) 按厚度 二 包裝用鋁材的分類 Next Back 純鋁 鋁合金 板材 箔材 0.2 mm 延展性好 ， 用于生產(chǎn)鋁箔 強度 、 硬度低 強度 、 硬度高 ， 鋁容器 耐腐蝕性下降 Next Back 三 鋁合金薄板 為了改善工業(yè)純鋁的強度和硬度，加 入一種或幾種其它元素組成鋁合金， 鋁合金的強度和硬度明顯提高。包裝 用鋁合金薄板為鋁鎂合金和鋁錳合金。 （一）概念 Next Back （二）鋁合金薄板的種類 我國采用漢語拼音加順序號表示鋁合金牌號 工業(yè)純鋁（ L1, L2, L3) ； 防銹鋁（ LF1, LF2, LF3) ； 包裝工業(yè)采用防銹鋁制罐； 對罐的抗壓強度要求高時，使用
18、防銹鋁 LF2 對罐的抗壓強度要求一般時，使用防銹鋁 LF21 Next Back （三）鋁合金薄板的用途 L1, L2, L3 適合制作金屬軟管； L5-1 適合制作防盜蓋； LF21 適合制作罐的易拉蓋； LF1， LF2 適合制作兩片罐。 Next Back （四）鋁合金薄板的化學成分 1. 主添加元素 Mn：加入 Mn，能提高強度 , 但加工性和耐 腐蝕性能降低，添加量一般小于 2.0% Mg：加入 Mg，能提高強度 , 但加工性和耐 腐蝕性能降低，添加量一般小于 5.0% Cu：加入 Cu，能提高強度 , 但加工性和耐 腐蝕性能降低，添加量一般為 3.0%5.0% Next Back
19、 2. 副添加元素 Cr：加入 Cr，能細化晶粒，提高強度和耐 腐蝕性能，添加量一般小于 0.5% Ni: 加入 Ni，可提高合金的耐熱性和耐磨 性，添加量一般為 1% - 3% 。 Pb 和 Bi：可提高切削性能， Pb 和 Bi通 常同時加入。 Next Back Ca：加入 Ca，能與鋁中的雜質(zhì)結(jié)合， 起到純化鋁的作用，提高鋁的耐腐 蝕性能 Ti:加入 Ti，可細化晶粒 。 Next Back (五）鋁合金薄板性能的影響因素 1. 機械性能 化學成分 生產(chǎn)方法 2. 耐蝕性 軋制工藝 退火處理 鋁的純度 鋁合金的晶粒度 Next Back 四 鋁箔 （一）鋁箔的特點 1. 遮光性好； 2
20、. 對氣體的阻隔性好； 3. 高溫和低溫時的形狀穩(wěn)定性好； 4. 易于加工； 優(yōu)點 Next Back 1. 軟質(zhì)鋁箔不能承受載荷 ； 2. 耐折疊性差 ； 3. 無封緘性 ； 4. 易起皺，易形成針孔 。 缺點 Next Back （二） 鋁箔的分類 普通鋁箔和高純度鋁箔 軟質(zhì)鋁箔和硬質(zhì)鋁箔 卷料和片料 按用途分： 單獨使用的鋁箔和復合用鋁箔 按形狀分： 按硬度分： 按純度分： （三）金屬箔的機械性能 種類 厚度 ,mm 方向 抗張強度 伸長率(%) 折曲次數(shù) kg/mm 2 鐵箔 30 縱向 40.3 3 26 橫向 40.2 3 25 硬質(zhì)鋁箔 30 縱向 18.3 2 12 橫向 17
21、.8 2 8 軟質(zhì)鋁箔 30 8.2 8 50 銅箔 35 22.1 8 32 鋼箔 60 縱向 82.8 1 10 橫向 79.6 1 3 Next Back (四 ) 鋁箔的表面加工 1. 貼合加工： 與其它不同特性的材料復合在一 起，形成復合材料； 2. 著色加工： 用著色機在鋁箔表面涂各種顏色的 涂料； Next Back 3. 印刷加工： 在鋁箔表面直接印刷或先涂底層涂料再印刷 4. 壓花加工： 在鋁箔表面壓制出美麗的明暗花紋，主要用 于包裝和商標。 Next Back 12.5 金屬包裝容器 一 金屬包裝容器的種類 金屬箱 金屬盒 金屬軟管 金屬桶 金屬罐 金屬箔容器 Next B
22、ack Next Back Next Back 二 金屬罐 金屬罐：用金屬薄 板制成的容量較小 的容器（ GB13040 - 91） 通常金屬罐壁厚小于 0.5 mm，容量小于 20升 Next Back （一） 金屬罐的種類 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； 按結(jié)構分： 三片罐，兩片罐； 按開啟方法分： 普通罐，易拉罐； 按用途分： 食品罐，通用罐， 18公升罐，噴 霧罐。 Next Back （二）典型的金屬罐 食品罐： 用于制作罐頭，是完全密封的罐，需加熱滅菌， 所用材料幾乎全部是鍍錫鐵皮； 通用罐： 不包括罐頭在
23、內(nèi)的用于包裝糕點、 茶葉等食品 的金屬罐，以及包裝藥品和化妝品等的金屬罐， 不需加熱滅菌。在罐的外表面進行裝潢印刷，亦 稱美術罐。材料可用鍍錫鐵皮或非鍍錫鐵皮； Next Back 18 公升罐： 用來包裝食用油、涂料、煤油、化學試劑。 材料一般使用鍍錫鐵皮； 噴霧罐： 用于盛裝噴霧產(chǎn)品的一次性使用的耐壓不 透氣罐，用于醫(yī)療、防治農(nóng)作物病蟲害 、 化妝品、洗滌劑 、殺蟲劑等。 可由鍍錫鐵皮、不銹鋼、鋁合金薄板制作。 Next Back 三片罐： 由罐身、罐底、罐蓋三部分組成，罐身有 接縫。按照接縫工藝不同，分為錫焊罐、 縫焊罐和粘接罐； 二片罐： 由與罐身連在一起的罐底加上罐蓋兩部分 組成，罐
24、身無接縫。按照加工工藝不同， 分為拉伸罐、變薄拉伸罐。 Next Back 三 金屬桶 金屬桶：用較厚的金 屬薄板（大于 0.5mm ）制成的容量較大（ 大于 20升）的容器 Next Back （一）金屬桶的種類 按形狀分： 圓桶 、 方桶 、 橢圓桶 等 ； 按桶口分： 閉口桶 、開 口桶； 按厚度分： 輕型 、 次中型 、 中型 、 重型桶； 按提手分： 提桶 、鋼 桶； Next Back （二） 金屬桶的材料選用 根據(jù)金屬桶的用途 、性能和制造工 藝，所 選用的材料應具有相應的強 度 、塑性、耐腐蝕性、焊接性能。 一般采用涂料黑鐵皮 、鍍錫板、鍍 鋅板、鋁合金薄板、不銹鋼等。 Next Back 重點 回顧 1 低碳薄鋼板的主要性能和用途 2 鍍錫薄鋼板的主要性能 和用途 3 非鍍錫薄鋼板的主要性能 和用途 4 鋁合金和鋁箔的主要性能 和用途 Next Back
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