第四章 金属、玻璃包装容器及制品

第一节 金属包装材料与容器 金属包装材料的优良性能： 1、高阻隔性能；阻隔气、汽、水、油、光的透过 第一节 金属包装材料与容器 金属包装材料的优良性能： 1、高阻隔性能；阻隔气、汽、水、油、光的透过 2、优良的机械性能；抗拉、抗压、抗弯、韧性及硬度 3、容器成型加工工艺性好； 4、环境适应性好；良好的耐高低温性, 导热性. 5、表面装饰性好； 6、包装废弃物易回收处理。 缺点：化学稳定性差，不耐酸碱腐蚀； 价格较贵；重量较大。

食品包装常用金属材料主要分两类 2 、铝质包装材料 铝合金薄板、铝箔、铝丝等。 1 、钢基包装材料 　　镀锡钢板(马口铁) 、镀铬薄钢板、涂料板、镀锌板、不锈钢板。 2 、铝质包装材料 铝合金薄板、铝箔、铝丝等。

一、镀锡薄钢板 (一)、镀锡薄钢板（马口铁 tinplate）） （1）制造： 低碳薄钢板（C<0.13%）→轧制（2mm厚的钢带）→酸洗→冷轧→电解清洗→退火→平整→剪边加工→清洗→电镀→软熔→钝化处理→涂油→剪切→镀锡薄钢板。 （2）组成： 钢基板、锡铁合金层、氧化膜和油膜组成。

镀锡薄钢板结构组成

（二） 镀锡薄钢板的性能与使用 T50 可塑性好，用于拉伸容器如拉伸罐罐身。 T52 拉伸性能中等，稍有刚性 用于盖、圆环、螺旋盖、一次拉伸罐 T57 刚性好，可用于大直径瓶盖、 皇冠盖。 T61 刚性稍高，可用于较大容器罐身、罐盖、罐底。 T65 刚性高，可用于三片罐的罐身、罐盖、罐底。 T70 刚性很强，用于罐底、 盖。

国外常用镀锡板性能与使用 生产方法 ISO国际标准 美国AISI标准 日本JIS标准 抗拉强度 （MPa） 性能及使用 类别 HR30T 一次冷轧 T50 ≤52 T52 52±4 T57 57±4 T61 61±4 T65 65±4 T70 70±4 T1 ≤52 T2 50～60 T3 54～60 T4 58～64 T5 62～68 T6 67～73 T-1 49±3 T-2 53±3 T-3 57±3 T-4 61±3 T-5 65±3 T-6 70±3 330 350 370 415 450 530 可塑性好，适于深度拉伸或多次拉伸或多 次性拉伸容器。 拉伸性能中等，稍有刚性。一般用于盖、 圆环、螺旋盖，一次性拉伸罐。 一般用途，用于拉伸三片罐罐身、罐头底 盖、大直径罐盖，王冠盖。 一般用途，刚性稍高，刚性好，较大容器 三片罐罐身、罐底盖 刚性高，刚性好的三片罐罐身、罐底、盖 刚性很强，啤酒或充气饮料罐罐底、盖 二次冷轧 DR500 73±3 DR600 76±3 DR660 77±3 DR-8 73 DR-9 70 CD-9M 77 550±70 620±70 650±70

镀锡板厚度及厚度偏差对制罐加工及容器使用有重要影响。 （三） 镀锡板的主要技术规格 镀锡板的尺寸和厚度规格 板宽系列为775、800、875、900、950、1000、1025、1050， 板长一般与板宽差200mm 内任意选用。 镀锡板厚度及厚度偏差对制罐加工及容器使用有重要影响。

如板厚偏差大制罐困难，卷边、接缝质量不易保证； 板较厚罐头加热杀菌，罐盖强度大使热膨胀圈不起作用； 板较薄则强度差，刚性小，杀菌冷却时易凹陷，易发生瘪罐。 我国规定板厚系列为0.2、0.23、0.25、0.28且板厚偏差一般不超过0.015mm。

（四） 镀锡板的分类及代号 镀锡板的分类及代号 分类方法 类别 符号 按镀锡量 等厚镀锡E1 E2 E3 E4 差厚镀锡D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 按硬度等级 T50 T52 T61 T65 T70 按表面状况 光面\石纹面\麻面 G\S\M 按钝化方式 低铬钝化\化学钝化\阳极电化学钝化 L\H\Y 按涂油量 轻涂油\重涂油 Q\Z 按表面质量 一组\二组 Ⅰ\Ⅱ

（五） 涂料镀锡板 镀锡板由于露铁点等因素，具有的耐腐蚀性有时不能满足某些食品的需要，采用镀锡板上涂覆涂料，将食品与镀锡板隔离，以减少它们的接触反应。 （1）涂料镀锡板的制造及主要质量要求 （2）食品包装对涂料的要求 （3）常用涂料

二、无锡薄钢板 （一）、镀铬薄钢板（chromeplate sheet） 主要制造工序： 钢板轧制→电解清洗→退火→平整清洗→电镀铬→钝化处理→清洗干燥→涂油→成品。

镀铬板的结构 镀铬板的结构是由钢基板、金属铬层、水合氧化铬层和油膜构成。 镀铬板各层厚度、成分及性能特点 各层成分 成分 厚度 性能特点 葵二酸二辛酯 水合氧化铬 金属铬 低碳钢 22mg/m² 7.5～27mg/m² 32.3～140mg/m² 制罐用0.2～0.3mm 防锈、润滑 保护金属铬层，便于涂料和印铁，防止产生孔眼 有一定腐蚀性，但比纯锡差 提供板材必须的强度，加工性良好

镀铬薄钢板性能与使用 （1）机械性能 与镀锡钢板相差不大； （2）耐腐蚀性 有较好的耐腐蚀性，但比镀锡板稍差。 （1）机械性能 与镀锡钢板相差不大； （2）耐腐蚀性 有较好的耐腐蚀性，但比镀锡板稍差。 使用镀铬板时特别要注意剪段口极易腐蚀，必须加涂料以完全覆盖。 （3）加工性能 镀铬板不能锡焊，制罐时接缝需采用熔接或黏结。适宜用于制造罐底、盖和两片罐。 （4）价格便宜 镀铬板加涂料后具有的耐腐蚀性比镀锡板高，价格便宜低10%左右，具有较好的经济性，其使用量逐渐扩大。

镀铬薄钢板特性： 优点： 阻隔性好（阻气、阻光、阻油、阻水蒸汽），无异味，无毒性，表面易装饰，再循环利用好。 不足： 耐酸、碱性较差；无磁性；无锡焊性；强度较低。

（二）镀锌薄钢板（zinked sheet） 是在低碳钢基板表面镀上一层0.2mm以上的锌构成的金属板材。 镀锡板主要用作大容量的包装桶。

（三）低碳薄钢板（low carbon sheet） 低碳钢板是指含碳量＜0.25%、厚度为0.35～4.0mm的普通碳素钢或优质碳素结构钢的钢板。 低碳成分决定了低碳钢板塑性好，易于成型加工和接缝的焊接加工，制成容器有较好的强度和刚性，而且价格便宜。 在钢板表面涂覆特殊涂料后用于灌装饮料或其他产品，还可制成窄带用来捆扎纸箱、木箱或包装件。

三、铝质包装材料 (aluminum) 铝（aluminum）包装材料的包装性能优良，广泛用于食品包装。 主要是铝合金薄板和铝箔。

（一）铝质包装材料一般包装特性： （1）质量轻：铝是轻金属密度为2.7g/cm³，约为钢材的1/3； （2）良好的热性能: 耐热、导热性能好； （3）优良的阻隔能力：阻气、汽、水、油、光； （4）具有银白金属光泽，易美化装饰； （5）良好的耐蚀性； （6）成型加工性好；

铝对各种食品的耐腐蚀性 食品种类 耐蚀性 啤酒 葡萄酒 威士忌 白兰地 果汁 橘子汁 柠檬汁 苹果汁 汽水 ○ ●～○A ●，○A ○，○H ●○～△, ○ 食品种类 耐蚀性 食用油 脂肪 牛乳 奶油 盐 酱油 醋 发酵粉 巧克力 ○ ○，○H ●～△ ○B 注： ○—不被腐蚀； ●—稍被侵蚀，但可使用； △—被侵蚀；○A—阴极氧化时不被侵蚀； ○H —加热也不被腐蚀； ○B—沸点以上不被腐蚀；

（二）铝质包装材料的种类及应用 1、铝薄板 将工业纯铝或铝合金制成厚度0.2mm以上的板材称为铝薄板。 用于易拉罐、罐盖、易拉盖等。

各种高度不同的易拉罐

2、铝箔（AL foil） 是一种工业纯铝薄板经多次冷轧、退火加工制成的金属箔材。 （1）食品包装用铝箔厚度一般为0.05～0.07mm； 铝箔很容易受到机械损伤及腐蚀，所以铝箔较少单独使用，通常与纸、塑料膜等材料复合使用。

铝箔复合膜的特性 ⑴优异的光学性能 ⑵高阻隔性能 ⑶机械力学性能 ⑷耐热、耐寒性 ⑸化学性能

包装用铝箔复合膜的组成与用途 用途 箔厚/µm 加工箔构成 口香糖 香烟 粉末食品 纸容器 贴纸 红茶 牛油 复合罐 蒸煮袋 封瓶箔 乳酸饮料盖 箔容器 7 7～8 9 15～30 50 30～150 Al/蜡/薄叶纸 Al/黏合剂/膜造纸 PP(印)/Al/PE Al/黏合剂/马尼拉板纸 Al/黏合剂/高质纸 玻璃纸(印)/黏合剂/Al/膜造纸/PE Al/黏合剂/羊皮纸 薄纸(印)/黏合剂/牛皮纸/黏合剂/Al/PE PET(印)/黏合剂/Al/黏合剂/聚烯烃 ①平箔 ②Al/PVC Al(印)/PE/热熔胶 ①平箔 ②喷漆/Al/喷漆 ③喷漆/Al/黏合剂/PP

铝箔复合材料

四、金属包装容器

（一）金属罐的分类、结构及规格 1、金属罐（metal cans）的分类 食品包装用金属罐按所用材料、罐的结构和外形及制罐工艺进行分类： 形状 工艺特点 材料 代表性用途 三片罐 圆形或 异型罐 压接罐 黏结罐 焊接罐 镀锡钢板 镀铬钢板 镀铬钢板、铝 茶叶罐、月饼罐、饼干罐等 各种饮料罐 各种饮料罐、食品罐等

结构 形状 工艺特点 材料 代表性用途 二片罐 圆形或 异型罐 浅冲罐 深冲罐 深冲减薄拉伸罐 镀锡钢板、铝 镀铬钢板 鱼肉、肉罐头水果蔬菜罐头 菜肴罐头 乳制品罐头 各种饮料罐头 （主要是碳酸饮料）

2、金属罐的结构 罐按结构分为三片罐和二片罐； （1）三片罐由罐身、罐盖、 罐底3部分组成，罐身上有接缝， 罐身与罐盖、罐底卷封。 大型罐的罐身有凸凹加强 压圈，起增强罐身强度和刚性 作用。 （2）二片罐罐身与罐底一体， 罐盖与罐身卷封。

（3）罐盖

3、罐型与规格 圆罐、冲底圆罐、方罐、冲底方罐、椭圆罐、冲底椭圆罐、梯形罐和马蹄形罐。

罐形编号 罐型 编号 圆罐 冲底圆罐 方罐 冲底方罐 椭圆罐 冲底椭圆罐 梯形罐 马蹄形罐 按内径、外高排列 200 300 400 500 600 700 800

1、三片罐(shree-piece cans)的制造 （二）金属罐的制造 1、三片罐(shree-piece cans)的制造 由罐身、罐盖、罐底 三部分组成。 三片锡焊罐 三片缝焊罐 三片粘接罐

（1）锡焊三片罐 ①镀锡钢板（制罐身）→切板 →送料→弯曲成圆→搭接定位 →电阻焊→补涂→烘干→翻边 压筋→缩颈（饮料罐）→卷封 →质检 ②镀锡钢板（制罐盖）→涂油 →切板落料→冲盖→圆边→注 胶→烘干固化→卷封→质检

（2）压接三片罐 是异型罐的制造方法，大多采用半自动化方式生产。 罐形状有方形，圆形，椭圆形，多边形等多种。 由于采用整版印刷制罐，罐面图案美观。 →

（3）黏结三片罐 无锡钢板采用有机黏结剂黏结罐身纵缝。 制罐工艺步骤如下： 切罐身板→切角→成圆→罐身黏结（由冲击器将接缝压紧）→急冷（使黏结剂固化）→翻边→封底→喷内涂料→烘干。 黏结罐的特点： ① 在印刷处不留空白，罐身外形美观； ② 无锡钢板价格便宜，可降低成本。

2、二片罐（two-piece cans）的制造 二片罐罐身与罐底为一体，没有罐身纵缝 与罐底卷边，故称二片罐。 根据成形工艺，分为： （1）变薄拉伸罐（冲拔罐DWI） （2）拉伸罐（深冲罐DRD）

（1）冲拔罐DWI （drawn and wall iorned cans） 工艺过程如下： 卷材下料→冲压预预拉成坯→多次拉伸变薄→ 冲底成型→修边→清洗润滑油→烘干→涂白色 珐琅质→表面印刷→涂内壁→烘干 →缩颈翻边 →检漏

（2）深冲罐DRD（drawn and redrawn cans） 卷材下料→顶冲杯→ 再冲杯（若干次）→翻边 →冲底成型→修边→表面装饰→检漏

二片罐与三片罐相比的特点： 1、二片罐只有一个封口、无侧缝，密封性好； 2、无焊缝、无污染、表面光洁美观，且可减少接缝材料25%--30%；

3、二片罐可整圆印刷装饰； 4、重量轻、省材料、容易开口； 5、二片罐更适于短时、高温杀菌； 6、但二片罐的设备投资较大，约为三片罐的8倍

1、金属软管 （四）其他金属容器 金属软管主要由铝质材料制成。 将铝料坯在挤压机经挤压模制成管状，加工管口螺纹，然后退火软化，内壁喷涂料、外表印刷制成空软管。 金属软管可进行高温杀菌，开启方便，再封性好，可分批取用内装食品。 适用于果酱、果冻、调味品、蛋糕糖霜等半流体黏稠食品的包装。

2、金属桶 金属桶一般指容积较大的金属容器，容积一般为30～200升。主要用于食品原料及中间产品的贮运。 金属桶可用镀锡板、镀锌板、低碳钢板制成。

3、铝箔容器 是指以铝箔为主体材料制成的刚性、半刚性或软性容器。具有质轻美观、阻隔、传热性好等包装特性，即可耐高温杀菌，又可低温冷冻、冷藏，加工性能好，可制成各种形状容器且易彩印。 （1）皱襞铝箔容器 （2）光壁铝箔容器 （3）铝箔复合膜蒸煮袋

（二）包装用铝箔的二次加工 1、单面或双面涂高分子树脂膜 2、在铝箔上贴一层聚乙烯 3、铝箔与纸塑复合 4、在铝箔上涂敷一层色彩 5、印刷

（三）铝箔在食品包装上的应用 1、制作蒸煮袋 如 PET/粘结剂/铝箔/粘结剂/EVA； 2、制作多层复合袋 3、铝箔与塑料、薄纸板复合制成利乐包式包装盒； 如 PE/纸板/PE/铝箔/PE。

4、制软管 5、做泡罩材料的盖材 6、裹包食品 7、制盒盘 8、制杯、盒的盖材 9、印刷商标。

四、真空镀铝包装材料 1、基材 纸/塑复合材料，薄膜材料PET，PE，PP等塑料薄膜山镀铝。 2、制法：将基材放入镀铝真空室镀铝，镀铝厚度一般在250～350A。 镀铝薄膜的阻隔性不如铝箔好，但它有热封性，且耐折性也较铝箔好

二重卷边

盖钩完整率

第二节 玻璃及其包装容器 玻璃由石英石（主要组分）、纯碱（碳酸钠，助溶剂）、石灰石（碳酸钙，稳定剂）、及碎玻璃等为主要原料，经高温炉（约1400～1600℃）熔融、凝固而成的非晶体材料。

一、瓶罐玻璃的化学组成及包装特性 （一）瓶罐玻璃的化学组成 用于食品包装的瓶罐玻璃是钠-钙-硅系玻璃，主要成分为： SiO2 （60%～75%）， Na2O （8%～45%）， CaO （7%～16%）， Al2O3 （2%～8%）， MgO （1%～4%）。

几种食品包装瓶罐的化学组成 组成质量（%） SiO2 Na K2O CaO AL2O3 Fe2O3 MgO BaO 棕色啤酒瓶 绿色啤酒瓶 香槟酒瓶 汽水瓶（淡青） 罐头瓶（淡青） 72.50 69.98 61.38 69.00 70.50 13.23 13.65 8.51 14.50 14.90 0.07 2.44 10.40 9.02 15.76 9.60 7.50 1.85 3.00 8.26 3.80 0.23 0.15 1.30 0.50 0.40 1.60 2.27 0.82 2.20 3.60 0.20 0.30

玻璃的种类： 钠钙玻璃：包装容器的玻璃瓶 铅玻璃：光学玻璃（日光灯管） 硼玻璃：医用注射玻璃瓶及玻璃管

玻璃包装容器的优点： 1、无毒无味、化学稳定性极好； 2、光亮透明、阻隔性极好、不透气； 3、价格便宜，成型性好，可回收利用； 4、耐热、耐压、耐高温杀菌。 缺点：重量大，运输成本高； 脆性大、易破碎、加工能耗大。

（二）瓶罐玻璃的包装特性 1、化学稳定性 具有极好的化学稳定性 2、物理性能 ① 密度较大 ② 透光性好 ③ 玻璃的导热性能差 ④ 高阻隔性

可加工各种形状的容器，易于上色，外观光亮。 5、原料来源丰富 原料价格便宜，具有再回收利用的特点。废弃玻璃可回炉焙炼，再成型玻璃制品。 3、机械性能 玻璃硬度高，抗压强度较高（200～600Pa）但抗张强度小（50～200Pa）,脆性高，抗冲击强度低。 4、成型性能 可加工各种形状的容器，易于上色，外观光亮。 5、原料来源丰富 原料价格便宜，具有再回收利用的特点。废弃玻璃可回炉焙炼，再成型玻璃制品。

二、玻璃容器的结构及制造 （一）玻璃容器的制造 1、配料（新原料碎玻璃） 2、熔制（500～1600℃） 3、成型（吹制法，压吹法） 4、退火（600～500 ℃） 5、瓶罐的二次加工（烧口、研磨、抛光、印花钢化等等） 6、检验 成品

（二）玻璃容器的结构 1 、瓶口 包括封面封口突起、瓶口环、瓶口合缝线和瓶口与瓶身接缝线几部分； 2 、瓶身 包括瓶颈、瓶肩、侧壁、瓶根部、瓶身合缝等部分。 3 、瓶底 包括瓶底座和瓶底瓶身合缝。瓶底座端面为环形平面，瓶底向内凹成曲面，使瓶可更好地承受内压。

三、玻璃容器的包装强度及影响因素 （一）玻璃容器的包装强度 1、内压强度 2、热冲击强度 3、机械冲击强度 4、垂直荷重强度 5、水锤强度（短时内部水冲击的能力）

（二）玻璃容器的缓冲包装 1、用瓦楞纸板隔开； 2、用塑料气垫套在瓶子上； 3、用膜塑成型的泡沫塑料保护； 4、用泡沫网套； 5、用泡沫塑料小条、小块、纸丝、塑料丝或木屑等。

四、玻璃容器的发展 （一）轻量瓶 1、材质要求 2、颜色选用 1、形状结构设计 2、表面设计与装饰

（二）强化瓶和强化措施 1、物理强化——玻璃容器的钢化处理淬火处理 2、化学强化——化学钢化处理 3、表面涂层强化 4、高分子表面强化

（三）瓶罐的封合 1、皇冠盖 2、螺旋盖 3、旋开式盖 4、抓式盖 5、滚轧盖 6、塑料盖 7、安全盖 8、玻璃瓶的二次封口

第三节 陶瓷包装材料 陶瓷容器具有耐火、耐热、隔热性好、可反复使用、原材料丰富、废弃物不污染环境等优点。 第三节 陶瓷包装材料 陶瓷容器具有耐火、耐热、隔热性好、可反复使用、原材料丰富、废弃物不污染环境等优点。 一、陶瓷（ceramics）容器的主要原料 1、粘性原料：高岭土、粘土、陶土等。 2、减粘性原料：石英、硅砂等。

3、助熔性原料：长石、白云石、菱镁矿石等 4、釉料：釉是陶瓷坯体表面的一种玻璃态物质。化学成分与玻璃相似，主要是金属氧化物和废金属氧化物的硅酸盐溶液组成。 釉膜可保护坯体，增加阻气性、阻水性、保香性、提高使用强度。

二、陶瓷容器的制造 陶瓷包装容器的制造工艺： 原料配制→泥坯成型→干燥→上釉→焙烧 1、原料配制 2、泥坯成型 3、干燥 4、上釉 5、焙烧

三、食品包装用陶瓷容器 陶瓷容器的原料组成、成型方法、成型工艺、釉料组成、烧结工艺条件等都会影响陶瓷容器的最终性能。 食品包装的陶瓷容器主要有瓶、罐、缸、坛等。

四、陶瓷包装容器的特点 （1）陶瓷制品的原料丰富，成型工艺简单，便宜； （2）耐火、耐热、耐药性好，可反复使用，废弃物对环境污染小； （3）具有高的硬度和抗压强度； （4）上彩釉陶瓷制品造型美观，装饰效果好。 缺点是抗张强度低、脆性高、质量大。