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第四章 金属、玻璃、陶瓷包装材料及容器
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第四章 金属、玻璃、陶瓷包装材料及容器 第一节 金属包装材料及容器 第二节 玻璃及其包装容器 第三节 陶瓷包装材料简介 本章的重点是：
第四章 金属、玻璃、陶瓷包装材料及容器 第一节 金属包装材料及容器 第二节 玻璃及其包装容器 第三节 陶瓷包装材料简介 本章的重点是： 马口铁、铝包装材料、金属罐及玻璃瓶罐
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第一节 金属包装材料及容器 常用金属包装材料 金属包装容器 铝箔及真空镀铝软包装材料 其他金属包装容器
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金属包装材料历史悠久，有100多年的历史。马口铁已有150多年的历史，目前使用于包装的，主要由Fe 、 Al 。
用于包装的金属材料： 马口铁 Tin plate； 不锈钢板 Tin—free steel 铝（Al）和铝箔（Al foil） 金属包装容器的种类： 刚性容器（以Fe 、 Al为基材板的桶罐） 软包装容器（以Al箔为主） 最显著的特点：能长期保存食品 金属包装材料历史悠久，有100多年的历史。马口铁已有150多年的历史，目前使用于包装的，主要由Fe 、 Al 。 一类是以Fe 、 Al为基材板的桶罐等刚性容器；一类为以Al箔为主的复合软包装容器 在金属包装材料使用中欧美发达国家占据了领先地位。在美国，占包装材料总量的第二位，仅次于纸和纸板占30％。我国以80年代开始有了迅速发展，目前占包装材料总量的20％左右。 最显著的特点：能长期保存食品
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优点： 缺点： 1. 高强度： 良好的抗压、抗弯、韧性、硬度 2. 高阻隔性：可阻挡光、汽、气、水、油等；
3. 耐高低温：适应食品的冷热加工、高温杀菌及杀菌后的急冷处理； 4.良好的装饰性：很容易装潢 缺点： 化学稳定性差（易被腐蚀、生锈）；一般需内涂保护；重量大、价格偏高
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一、 常用金属包装材料 （一）镀锡薄钢板（马口铁 Tinplate）
1. 马口铁金相结构 | 钢基板 | 锡铁合金属 | 锡层 | 氧化层 | 油膜层|
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锡化学性质稳定，若镀层完整，且镀层与钢基板结合牢固，则镀锡层对铁起到保护作用。
锡化学性质稳定，镀锡层对铁起到保护作用。故一般食品可直接用马口铁罐包装，但酸性食品或含硫量较多的肉禽，鱼虾类食品与锡作用会产生黑色硫化物，故应进行内涂层保护
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经化学处理生成，具有防锈、防变色和防硫化斑作用
镀锡板各层的厚度、成分和性能 结构 名称 厚度 结构成分 包装性能特点 热浸镀锡板 电镀锡板 油膜 20mg/㎡ 2~5mg/㎡ 棕榈油 棉籽油或癸二酸二辛脂 润滑和防锈 氧化膜 3~5mg/㎡ (单面) 1~3mg/㎡ （单面） 氧化亚锡 氧化亚锡、氧化锡、氧铬、金属铬 经化学处理生成，具有防锈、防变色和防硫化斑作用 锡层 22.4~44.8mg/㎡ 5.6~22.4mg/㎡ 纯锡 美观、易焊、耐腐蚀、无毒害 锡铁合金层 5g/㎡ 小于1g/㎡ 锡铁合金结晶 耐腐蚀、如过厚，加工性和可焊性下降 钢基板 制罐用 0.2~0.3mm 低碳钢 加工性能好、制罐后具有必要的强度
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2. 镀锡板的主要性能指标 1）镀锡板的机械力学性能（强度、硬度、塑性、韧性等）——以调质度为指标
2. 镀锡板的主要性能指标 1）镀锡板的机械力学性能（强度、硬度、塑性、韧性等）——以调质度为指标 镀锡板的调质度——镀锡板的表面洛氏硬度值（HR30T） 值越大，强度和硬度越高，但塑性和韧性越低 按HR30T的值大小的不同，调质度可分为多个等级，分别以T50、T52······来表示；等级由低到高，其强度、硬度也越高，而相应的塑性、韧性越低
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影响镀锡板机械力学性能的因素： ① 钢基板的成分（含磷多的调质度高） ② 钢基板所用钢材的冶炼、轧制方法及质量 ③ 加工工艺（如制板加工中退火处理、平整加工工艺及质量）
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2）镀锡板的化学性能（耐腐蚀性） 与构成镀锡板每一结构层的耐腐蚀性有关 （1） 钢基板：
耐腐性能主要取决于钢基板的成分、非金属杂质的数量、表面状况等 杂质多易受腐蚀（磷、硫、铜↑耐腐蚀性↓），可通过提高钢材的冶炼质量，减少杂质，提高钢基板表面纯净度来提高 评价钢基板的耐腐蚀性指标： 酸浸时滞值（PLV）——即钢基板浸入盐酸之时起至溶解反应速度恒定时所需的时间（s），值越小，钢基板的耐腐蚀性越好
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（2） 锡层：
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锡层的覆盖完整度、连续性、纯度及晶粒大小都会影响镀锡板的耐腐蚀性
要求： a.完全覆盖钢基板的表面 针孔的存在有露铁点而加速镀锡板的腐蚀； b .锡层有连续性（加工和使用中的机械刮伤造成不连续） 铁溶出值（ISV）——指一定面积镀锡薄锡板在一定温度的酸性溶液中所溶出的铁的克数，是锡层致密性指标。要求不超过20kg/19.4m2（≤1μg/c㎡） ISV↑耐腐蚀性差↓ c. 纯度高和锡层晶粒大小均匀 锡层的覆盖完整度、连续性、纯度及晶粒大小都会影响镀锡板的耐腐蚀性
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（3） 锡铁合金层： 作用：提高镀锡板的耐腐蚀性
锡铁合金层连续性和致密度可用合金一一锡电偶值（ATC）来表示， ATC值越小，连续性和致密度越好，镀锡板的耐腐蚀性越好。一般ATC≤0.05 μA/c㎡ ，最大不超过0.12 μA/c㎡ 夹在锡层和钢基板之间，成分是锡铁合金化合物，提高锡铁合金层的连续性和致密度有利于提高镀锡板的耐腐蚀性； 锡铁合金层的质量对镀锡板的耐腐蚀性的影响可用合金一一锡电偶值（ATC）来表示， ATC值越小，表示合金层的连续性越好，镀锡板的耐腐蚀性越好，一般ATC≤0.05 μA/c㎡ ，最大不超过0.12 μA/c㎡ 。
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（4） 氧化膜： ① SnO2和SnO氧化膜(锡层本身氧化形成) ② 含铬化合物钝化膜：
镀锡板钝化处理后产生，可大大提高锡板的耐腐性；但在pH＜5的环境中易脱落 由锡层本身氧化形成； SnO2比较稳定，而SnO不稳定，两者的数量多少将影响镀锡层的耐腐蚀性。 SnO2在100℃以下温度范围内形成且随温度的升高数量增多；而SnO在100℃以上温度范围形成且随温度的升高而增多，所以可合理控制镀锡板的加工温度获得更多的SnO2以提高镀锡板的耐腐蚀性
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（5） 油膜： 作用： 防锡层被氧化发黄； 防水汽使镀锡板生锈； 起润滑作用；
将板与腐蚀性环境隔开，防止锡层被氧化发黄，防止水汽使镀锡板生锈；油膜还可起润滑作用，可有效地防止加工、运输过程中的锡层擦伤破损
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3. 镀锡板的主要技术要求： 孔隙点，锈斑，露铁点，凹坑，边裂，折角等 外观： 镀锡量——表示镀锡层的厚度
用g/m2或标号表示；如#100表示1磅/1基准箱的镀锡量（相当于11.2 g/m2），标号越大，镀锡层越厚 两面镀锡量不等的镀锡板，用两组数分别表示两面的镀锡量；如#100/#25即11.2/2.8g/m2表示两面不同的镀锡量 两面镀锡量相等的叫等厚镀锡板；两面镀锡量不等的叫差厚镀锡板 112张 508×355.6 50张 508×711.2 10基箱为一小件，20基箱为一大件。 厚度（mm）＝W/（7.85× ） 其中： W：基箱度 7.85× ：基箱面积m2
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4. 涂料镀锡板 镀锡板常常不能满足以下食品包装的需要
4. 涂料镀锡板 镀锡板常常不能满足以下食品包装的需要 1）富含蛋白质的鱼、肉食品：高热蛋白质分解产生硫化氢对镀锡罐壁产生腐蚀；形成流化铁，对食品产生污染 2）高酸性食品：对罐壁腐蚀产生氢胀和穿孔 3）有色果蔬：罐壁溶出二价锡离子造成果蔬褪色 4）易出现金属味的食品 涂料可将食品与镀锡板隔开，减少两者之间的接触反应，保证罐装食品质量和延长保质时间 镀锡板具有的耐腐蚀性常常不能满足某些食品包装的需要，如富含蛋白质的鱼、肉食品在高温加热中蛋白质分解产生硫化氢对镀锡罐壁产生化学腐蚀作用，与露铁点发生作用形成流化铁，对食品产生污染；高酸性食品对罐壁腐蚀产生氢胀和穿孔；有色果蔬因内罐壁溶出二价锡离子的作用将发生褪色现象；有的食品还出现金属味等。 涂料镀锡板可将食品与镀锡板隔开，减少两者之间的接触反应，可保证罐装食品质量和延长保质时间。
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（二）无锡薄钢板TFS：Tin—Free steel）
耐腐蚀性和韧性不如镀锡板，适合制造两片罐、罐底和盖 主要品种有： 镀铬薄钢板 镀锌板 低碳钢板 镀铬板是以铬代锡（因锡为贵金属），价格降低，但耐腐蚀性和韧性不如镀锡板，适合制造两片罐、罐底和盖。制罐只能采用熔接法（不能锡焊）或粘接剂粘合. 加工性能和使用场合改变
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1.镀铬薄钢板TFS（Tin—Free steel）
1）镀铬薄钢板的结构
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耐腐蚀性比镀锡差，对弱酸、弱碱有很好的抗蚀作用，但不能抗强酸、强碱
2）镀铬薄钢板的性能和使用 （1） 性能： 机械性能与镀锡板基本同，也用调质度表示 耐腐蚀性比镀锡差，对弱酸、弱碱有很好的抗蚀作用，但不能抗强酸、强碱 （2） 使用： 一般施加涂料后使用，加涂料的镀铬板的耐腐蚀性比镀锡板好 镀铬板比镀锡板价格便宜
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2. 镀锌薄钢板(白铁皮） 镀锌薄钢板是在钢基板的表面镀上一层厚约0.02mm的锌层后所得到的金属板材
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低碳薄钢板 指含碳量＜0.25%、厚度在0.35~0.4mm的普通碳素钢或优质碳素钢的钢板 低碳薄钢板表面加涂料后用于灌装饮料或其他食品的包装
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（三）铝质包装材料 1. 铝合金的主要成分 铝合金——指含有Mn、Mg、Ca、Zn、Fe、Si、Cr等微量元素的铝质材料
1. 铝合金的主要成分 铝合金——指含有Mn、Mg、Ca、Zn、Fe、Si、Cr等微量元素的铝质材料 微量元素对铝包装材料的强度，硬度，耐蚀性，加工使用性有较大的影响 性能(机械力学性能和化学性能)主要取决于铝合金的类型 包装用铝一般很少使用纯铝而使用铝合金。其中所含的主要有Mn、Mg、Ca、Zn、Fe、Si、Cr等。这些微量元素对铝包装材料的强度，硬度，耐蚀性，加工使用性有较大的影响。铝合金常被加工成铝薄板、铝箔或铝丝用于食品包装。
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2. 铝合金的使用 常以铝薄板、铝箔或铝丝形式用于食品包装
以软材料形式使用。一般不单独使用而与其他材料（纸、塑料）复合用于礼品包装、食品的真空包装、充气包装制软管、浅盘、复合袋、盒、做盖材 厚度在0.2mm以上的板材。不同硬度的板材用于不同场合（低制软管；高制罐盖、易拉盖；塑性好的制拉拔罐身）
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铝质包装材料的包装特性 优点 缺点：（1）耐酸碱性差 pH 4.8～8.5之间 （1）具优异的表面性能 （2）具良好的热性能
（3） 质轻 （重量为马口铁1/3）且来源广 （4） 阻隔性好、无毒卫生、对光有屏蔽作用 （5）可与其他材料复合 缺点：（1）耐酸碱性差 pH 4.8～8.5之间 （2）强度低，易变形、易受机械伤、加工工艺难度大，价格高 表面呈银白色有光泽，易装潢，有很好的商业价值 耐热且导热系数高，适合于高温杀菌也适合低温贮藏，
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二、金属包装容器 （一） 金属罐分类 按材质分类 马口铁罐、无锡板罐、铝罐 2. 按结构分类 （1）三片罐 罐盖、罐身与罐底 （2）二片罐
二、金属包装容器 （一） 金属罐分类 按材质分类 马口铁罐、无锡板罐、铝罐 2. 按结构分类 （1）三片罐 罐盖、罐身与罐底 （2）二片罐 由盖和罐身与罐底为一体的罐组成，密封保护性比三片罐好 3.按开启方式分 4.按形状分 金属包装容器的形式：桶、罐、盒、管等，二片罐适合于啤酒和含气饮料的包装，也可用于充有惰性气体的非含气液体的包装 三片罐由罐身、罐底和罐盖三部分组成，罐身有接缝，罐身与底、盖卷封，底、盖结构相同 二片罐与三片罐比较： 1）二片罐只有一个封口，无侧边缝，生产率高，密封性好； 2）无焊缝，无污染，表面光洁美观，节省接缝用料25～30％； 3）整圆印刷，重量轻，省材料，易开口； 4）但二片罐设备投资大，约为三片罐的8倍。
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金属罐罐型 方罐 圆罐 椭圆罐 梯形罐 马蹄形罐
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金属罐按外形不同分为八类： 圆罐、冲底圆罐、方罐、冲底方罐、椭圆罐、冲底椭圆罐、梯形罐、马蹄形罐等
5.我国目前所使用的罐型规格系列 罐型分类： 金属罐按外形不同分为八类： 圆罐、冲底圆罐、方罐、冲底方罐、椭圆罐、冲底椭圆罐、梯形罐、马蹄形罐等 罐 型 编 号 罐型 编号 圆罐 冲底圆罐 方罐 冲底方罐 按外径外高排列 200 300 400 椭圆罐 冲底椭圆罐 梯形罐 马蹄形罐等 500 600 700 800
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金属罐规格、尺寸、大小系列化并以统一的编号表示。圆罐规格用国际通用标准，用罐内径、外高表示其系列
内径规格为罐号开头的1~2位，分别用 5（52mm）、6（65mm）、7（73mm）、8（83mm）、9（99mm）、10（105mm）、15（153mm）表示 三位数，后两位表示外高如539罐：内径为52.0mm 外高为39.0mm； 四位数，后三位表示外高如9121罐：内径为99.0mm 外高为121.0mm； 五位数，后三位表示外高如15267罐：内径为153.0mm 外高为267.00mm 其余罐型的罐号分别用三位数字表示，第一位为罐型编号，后两位数表示该罐型不同尺寸规格的罐 为了加工、管理和使用的方便，金属罐规格尺寸大小系列化并以统一的编号表示，我国作为标准化成员国，圆罐规格用国际通用标准，如表4-11和表4-12（P98~99)，用罐内径、外高表示其系列。
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（二）金属罐的制造 1. 三片罐的制造： 包括罐身、罐盖、罐底制造，罐身与罐盖、罐底卷封及空罐质量检查等 罐身纵缝加工方法： 高频电阻焊法；
压接法； 黏接法
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采用高频电阻焊可避免焊锡带来的铅、锡等重金属对罐内食品的污染，节省了锡又提高了食品的卫生安全性。
高频电阻焊的焊缝平直、光滑，密封好且强度高，焊缝重叠宽度不超过1mm，焊缝厚度薄，便于翻边、缩颈和卷封
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二片罐的罐身和罐底连为一体，没有罐身纵缝和罐底卷边，工艺简单，密封性好，广泛用于啤酒和含气饮料的包装
2. 二片罐的制造 二片罐的罐身和罐底连为一体，没有罐身纵缝和罐底卷边，工艺简单，密封性好，广泛用于啤酒和含气饮料的包装 加工工艺： 冲拔：长径比大（2：1~5：1），壁薄质轻，只适用于含气液体包装，若在包装中充惰性气体，用于非含气液体的包装 深冲：将板材经连续多次变径冲模而成；壁厚均等、强度刚性好，对包装适应性强 1） 冲拔罐（DWI）的加工工艺： 卷材下料——冲压预拉伸成坯——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
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① ② ③ ④ ⑤ 冲拔成型过程
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（三） 金属罐的质量检查 1. 质量检测的主要内容： 机械强度测试（跌落强度、耐压缩强度、耐内应力强度、耐破强度、耐冲击强度）
化学测试（耐腐蚀能力） 密封性能测试（气密性试验、泄漏试验、封口密封性检测等） 表面质量检测（漆膜附着力、涂层耐冲击性、弯曲强度和外观等）
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2. 检查项目 1）空罐的一般性检测（包括空罐尺寸、罐内涂料层及接缝等的检测） 罐高罐径及容量应符合要求 罐内涂料层刮伤程度及补涂质量检查
三片罐罐身接缝处的强度检测 1） 罐高罐径及容量应符合要求（过大或过小会影响罐身与盖的卷封质量、罐装量和罐装后顶隙大小） 2）罐内涂料层刮伤程度及补涂质量的检查（刮伤影响耐腐蚀性）； 3）三片罐罐身接缝处的强度检测 （罐身接缝撕裂试验、翻边实验检查等，不允许接缝处有断裂、剥离现象）
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2）二重卷边封口质量检查 （ 1） 卷边的厚度、宽度、埋头度的检查 应均匀且符合以下要求：
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（2） 卷边外观的检查 外观应该平整、光滑、不允许有波纹、折叠、缺口、切罐、突唇、牙齿、假卷、断封及密封胶挤出等现象
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（3） 二重卷边的密封性检测 对二重卷边进行解剖检测并用叠接率、紧密度、接缝盖钩完整率等指标确定卷边的密封性
① 叠接率（OR）——指卷边盖钩和身钩相互重叠的程度 因外观检查只能查出有明显缺陷的罐，为保证质量，应对二重卷边进行解剖检测并测定卷边的叠接率、紧密度、接缝盖钩完整率以确定卷边的密封性 要求：OR＞50%， OR越高密封性越好
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紧密度TR=1－WR%，一般要求TR>50%
② 紧密度（TR）——指卷边的盖钩和身钩紧密接合的程度。常因盖钩出现皱纹而影响TR。盖钩出现皱纹的程度用皱纹度 表示。 皱纹度分为四个等级： 0级——基本无皱纹，卷边密封性高； 1级——WR<25%，密封性一般； 2级——WR=25~50%，卷边较松； 3级——WR>50%，卷边松，易渗漏。 皱纹长度 盖钩长度 紧密度TR=1－WR%，一般要求TR>50%
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③ 接缝盖钩完整率（JR）——指外观突唇缺陷处盖钩下垂程度对卷边密封性的影响。盖钩下垂度 ID=bh/CH（%）；盖钩完整率JR=1－ID（%），JR值越大卷边密封性越好，一般要求JR>50%。
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3. 其他项目检查 1） 空罐耐压性检查 空罐在一定的气、水内压作用下和一定的真空度作用下不变形、不泄漏。铝质二片罐应能承受足够的轴向压力
2） 空罐的检漏 空罐在真空试验机上，在真空度为59985Pa（450mmHg）条件下，持续10min无泄漏 3）易开盖质量检查 对易开盖进行耐压强度、盖启破力、盖全开力、开启可靠性等进行检查
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三、铝箔与真空镀铝软包装材料 美、英、加规定 厚度＜0.152mm 为箔 有些国家规定 厚度＜0.20 mm 为箔
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（一） 铝箔及其特性 1.优异的光学性能 光反射率高达85～90％ 2.高阻隔性能
（一） 铝箔及其特性 1.优异的光学性能 光反射率高达85～90％ 2.高阻隔性能 阻隔性基本不受环境温湿度变化的影响。非常适合用于高温杀菌食品包装、蔽光包装、隔氧包装和防紫外线包装 阻隔性取决于箔材厚度和表面质量 厚度增加，阻隔性↑，成本↑ 厚度在0.09～0.12mm 之间最经济，最实用 阻隔性并非绝对，很大程度上取决于箔材厚度和表面质量。厚度变化导致针孔数变化而影响其阻隔性；厚度小于0.015mm时会明显产生针孔，9μm可达400～500个/m2。厚度更小时可达1000个/ m2 一般认为当厚度为: 等于0.01～0.015 mm 时具良好防湿性 大于0.015 mm 时具良好阻气性 大于0.018 mm时具良好防虫性 厚度增加，阻隔性↑，成本↑。实践表明，厚度在0.09～0.12mm 之间最经济，最实用
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优良的阻湿、阻气、阻光性能使其成为高性能的食品包装材料
3. 机械力学性能 良好的抗拉强度和延伸率，但破裂强度低，易折皱 可通过与其他材料复合来得到改善和补偿 4.优良的温度性能 热传导率高，适合高温杀菌和低温贮存 5. 化学性能差 对内容物的耐腐能力较差，一般可采用涂层保护或复合隔离 优良的阻湿、阻气、阻光性能使其成为高性能的食品包装材料 铝箔由于加工硬化和退火后的“干燥”状态，使得铝箔耐折性差，易折皱，而且破裂强度很低，因此单独使用存在一定的问题，但当与其他材料复合使用时它的这些性能会得到极好的改善和补偿。
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（二）包装用铝箔的二次加工 涂布、层合 涂以PE、EVA、PVDC 、纤维素或与PET、PA、BOPP等层合复合，以提供热封性，高阻隔和高强度； 2.在铝箔上涂色漆或印刷 具有保护铝箔的作用
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（三） 铝箔在食品包装上的应用 1. 制做蒸煮袋（可在120℃下杀菌，可替代玻璃罐、金属罐，被称作软罐头） 常用结构：
（三） 铝箔在食品包装上的应用 1. 制做蒸煮袋（可在120℃下杀菌，可替代玻璃罐、金属罐，被称作软罐头） 常用结构： PET / 粘合剂 / Al箔 / CPP NY / Al箔 / HDPE（CPP） 2. 制作多层复合袋 作为防潮、蔽光、保香等气密性要求较高的包装，如茶叶、奶粉及风味小食品包装
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3. 无菌包装盒 PE / 纸板 / PE / Al / PE这是国际上流行的无菌包装盒 4. 用作盖材 如泡罩包装、杯、盒、盘盖，一般结构为BOPP / Al箔 / PE（热封胶） 5. 制盘盒 较厚的铝箔可加工成浅盘，盒等 6. 裹包食品或制作商标等
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（四） 真空镀铝软包装材料 因厚铝箔较贵，直接使用成本较高，若将其减薄，又会出现针孔造成气密性差等问题，真空镀铝能部分改善上述性能不足，且成本低，不易折皱；虽然其阻紫外线、阻气性能比不上铝箔复合材料，但具有好的热封性 基材一般用PET 、PP 、PA等，镀材用铝丝 铝箔虽有许多优点，因厚材料较贵，直接使用铝箔的包装成本较高，若将铝箔减薄，又会出现针孔造成气密性差等问题，真空镀铝能部分改善上述性能不足，且成本低，不易折皱；虽然其阻紫外线、阻气性能比不上铝箔复合材料，但具有好的热封性
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抽气 供料卷 取料卷 冷筒 闸板 送金属丝 坩埚 塑料膜镀铝工艺示意图
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思考题： 在食品包装中，为什么铝箔一般不单独使用？ 在食品包装领域，铝箔主要有那些应用？
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四、其他金属包装容器 （一）金属软管 用于果酱，果冻，调味品等 （二）金属包装大桶 运输包装 （三）无菌罐藏用金属大罐
主要用于包装批量半成品或浓缩汁，如葡萄汁、苹果汁及蔬菜汁，在原料产地充入无菌大罐贮运，然后在分装厂调配灌装。这是目前国际上果蔬汁运输包装通用方法
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第二节 玻璃及其包装容器 瓶罐玻璃的化学组成及主要性能 玻璃容器的包装强度及缓冲包装 玻璃容器的设计 玻璃瓶罐的检测 薄壁轻瓶
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玻璃 Sio2 CaCO3 Na2CO3 碎玻璃 凝固 钠钙玻璃（包装玻璃） 铅玻璃（光学玻璃） 硼硅酸玻璃（耐热玻璃） 1600℃熔融
石英砂 长 石 CaCO3 碎玻璃 Na2CO3 助熔剂 稳定剂 着色剂 脱色剂 澄清剂 1600℃熔融 凝固 玻璃 钠钙玻璃（包装玻璃） 铅玻璃（光学玻璃） 硼硅酸玻璃（耐热玻璃） 小口称玻璃容器（瓶），大口称罐（广口瓶）
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玻璃特点 优点： 稳定性好，耐气候性，卫生清洁，易清洗，光亮透明，阻隔性极好。价低，易成型 缺点： 重、易碎、不适应温度聚变 近年来，高强度，轻量化的玻璃材料及制品相继产生，使玻璃包装容器使用率回升，目前的消耗量占包装材料总量的10％左右
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一、 包装用的瓶罐玻璃的化学组成及主要性能
一、 包装用的瓶罐玻璃的化学组成及主要性能 （一） 化学组成 钠钙玻璃 SiO2 占60％～75％ Na2O 占8％～15％ CaO 占7.5％～16％ 其他占少量
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化学组成及其内部结构特点决定了其具有较好的包装特性
（二） 瓶罐玻璃主要性能 化学组成及其内部结构特点决定了其具有较好的包装特性 1. 化学稳定性 玻璃是一种惰性材料，对固体和液体物质均具有化学稳定性，最适合婴儿食品和药品的包装，但应注意低质量的玻璃制品中有毒物质的迁移 提高其熔炼和成型加工质量是保证包装食品安全的方法
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硅氧离子构成空间网络结构，钙、钠离子均匀分布在网络断裂处的间隙中，使其结构更加紧密，而且经熔炼后的玻璃所含的离子形成具有极好化学惰性的不溶性的盐类，使玻璃有抗气体、水、酸、碱等性能
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2. 物理力学性能 玻璃的抗拉强度远小于抗压强度（1/20），拉应力是造成玻璃容器破损的主要因素 1）机械强度（抗拉强度和抗压强度）：
2. 物理力学性能 1）机械强度（抗拉强度和抗压强度）： 理论强度比金属大，但因表面缺陷，实际强度只有理论的1％（约200~1000 kg/cm2） ，强度主要取决于玻璃的结构和表面状况 表面缺陷可经退火或表面增强处理后增强。退火玻璃强度可达700 kg/cm2，钢化玻璃可达1400～2800 kg/cm2 玻璃的抗拉强度远小于抗压强度（1/20），拉应力是造成玻璃容器破损的主要因素 包括抗拉强度和抗压强度，一般抗拉强度远小于抗压强度（1/20）， 理论强度比金属大，但因表面缺陷，实际强度只有理论的1％（约200~1000 kg/cm2） ，也就是说，玻璃的强度与组成关系不大，主要取决于玻璃的表面状况。 表面缺陷： 通常可经退火或表面增强处理后增强。退火玻璃强度可达700 kg/cm2，钢化玻璃可达1400～2800 kg/cm2 。
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玻璃的表面微观状况
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光亮、透明；可通过不同着色来防止有害光线对内容物的损害，如啤酒瓶大多用茶色或棕色
3.光学性能 光亮、透明；可通过不同着色来防止有害光线对内容物的损害，如啤酒瓶大多用茶色或棕色 4 .阻隔性能 对气、液及溶剂具有完全阻隔性能，对盛装的含气饮料，其CO2的渗透为0 最显著的特点是光亮、透明；大多数普通玻璃除了紫外线不能透过外，其他光线均能透过。玻璃可通过不同着色来防止有害光线对内容物的损害，如啤酒瓶大多用茶色或绿色。
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耐热性能 能高温杀菌，消毒和清洗，能适应微玻炉加工，但不适应温度骤变，特别是在厚度较大或厚度变化较大时极易发生破损，含硼量高的耐热玻璃能较好地承受热冲击 使用性能 厚料可回收，瓶子可重复使用 7. 成型性能 可成型成各种形状的容器
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二、 玻璃瓶罐的结构 1. 瓶口： 卡口、螺纹口、王冠盖口、撬开口； 2. 瓶身： 3. 瓶底：
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三、玻璃容器的包装强度及缓冲包装 （一） 玻璃容器的破裂分析 破裂形式：
（一） 玻璃容器的破裂分析 破裂形式： 内压破裂：指玻璃容器承受不了内压作用而发生的破裂；原因是设计不当或受过大的振动 外部冲击破裂：长颈和细长玻璃瓶易发生 热冲击破裂： 瓶底或厚薄变化太大的部位易发生
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（二）玻璃容器的包装强度 玻璃容器的包装强度主要包括： 内压强度、热冲击强度、机械冲击强度、垂直荷重强度和水锤强度等
玻璃容器的包装强度主要包括： 内压强度、热冲击强度、机械冲击强度、垂直荷重强度和水锤强度等 强度与玻璃容器的质量和表面形状、结构设计、灌装质量及运输等多方面有关
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1.内压强度 —— 指容器不破裂所能承受的最大内部压应力。与玻璃的强度和容器的壁厚、直径有关
最大内压
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从表中可知，圆形截面能承受的的内压强度最高
容器截面形状与内压强比 截面形状 内压强度比% 圆形 椭圆形（长短轴比为2 ：1 圆方形（圆角较大） 正方形（圆角较锐） 10 5 2.5 1 从表中可知，圆形截面能承受的的内压强度最高
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2. 热冲击强度 —— 指玻璃容器耐受冷热温度聚变不破裂的能力。与温差值和容器壁厚有关
2. 热冲击强度 —— 指玻璃容器耐受冷热温度聚变不破裂的能力。与温差值和容器壁厚有关 热应力
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3. 机械冲击强度 ——指容器承受外部冲击不破碎的能力
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容器的冲击强度与容器的形状关系很大，在瓶口和瓶底处强度最低，最易发生破裂
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冲击强度与形状间的关系
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4.垂直荷重强度 ——指玻璃容器承受垂直负荷的能力
玻璃容器在灌装、压盖、开盖、堆垛时都受到一定程度的垂直负荷。与瓶形有关，尤其与瓶肩部的曲率有关，曲率半径越大的，其荷重强度越高 5. 水锤强度——指玻璃容器底部承受短时间内部水冲击的能力。因难以计算，所以不作为强度指标
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（三）影响玻璃容器的包装强度的因素 主要是容器的形状，尤其是颈部和底部的形状；
可通过合理设计容器的形状结构（球面形、圆柱形、加强的突起点和条纹）来提高其强度
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（四）玻璃容器的缓冲包装 1. 在瓶与瓶间用瓦楞纸板隔开； 2.用塑料气垫薄膜做成圆筒，将瓶套在其中；
3. 用模塑出一定形状的泡沫塑料膜保护瓶罐的关键部位或全方位保护； 4.用泡沫塑料网套套在瓶的外面进行缓冲包装； 5.对较贵重的可现场采用发泡泡沫塑料进行缓冲包装； 6.用泡沫塑料小条、小块纸丝、木屑等非定形物将瓶隔开进行缓冲包装
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四、玻璃容器的设计 （一）材质和颜色选择 普通容器选钠钙玻璃，耐热容器选硼硅玻璃 琥珀色玻璃 可屏蔽 290～450 nm 波长光 祖母绿
无色玻璃 可屏蔽 290～320 nm 波长光
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（二）容器造型设计 1.形状结构设计 见表4－15 2.表面设计与装饰 可把表面设计成球面形、圆柱形、表面带突点或条纹等 （三）瓶罐的封合 严格密封，易开性，装饰美观
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五、玻璃容器的发展 （一）薄壁轻瓶 轻量瓶—— 保持玻璃容器的容量和强度的条件下，通过减薄其壁厚而减轻重量制得的瓶；
玻璃容器的轻量化程度用重容比 （单位容积瓶重）来衡量；若重容比<0.6为轻量瓶，一般轻量瓶的壁厚为2~2.5mm 因轻量瓶的壁薄，为保证质量，原料的质量、造型的设计、结构设计、各生产环节都要求更严格
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（二） 强化瓶和强化措施 强化瓶——经强化处理后的玻璃容器 可改善或提高玻璃容器的抗张强度和冲击强度 强化措施： 1. 物理强化——玻璃容器的钢化淬火处理 可大大提高容器的抗弯强度和抗冲击强度
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2. 化学强化——化学钢化处理 3. 表面涂层强化 通过离子交换用K+ 置换半径较小的Na+，从而达到表面呈压应力状态
2. 化学强化——化学钢化处理 通过离子交换用K+ 置换半径较小的Na+，从而达到表面呈压应力状态 3. 表面涂层强化 1）热端涂层 （热涂） SnCl4 或TiCl4热喷涂，分解氧化后在瓶表面形成氧化锡或氧化钛层 2） 冷端涂层（冷涂） 瓶褪火后将单硬脂酸，聚乙烯等喷涂在瓶罐上，形成耐磨的保护层 将玻璃浸泡在熔融的钾盐中或将钾盐喷在容器表面
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4. 高分子树脂强化 1） 静电喷涂（喷射带静电的粉末如聚氨酯类树脂并加热使其熔化形成保护薄膜） 2） 悬浮消化法 3） 热收缩塑料膜套箍
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五、陶瓷包装容器简介 陶瓷容器： 瓶、罐、坛、缸 应用： 酒类、咸菜、酱类、传统风味食品
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陶瓷 粘性原料 Al2O3·2SiO2·2H2O 减粘性原料 高岭土、陶土、黏土 石英硅沙陶瓷废料 助溶性原料 长石、白云石 菱镁矿石 釉料
金属或非金属氧化物
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注意：彩釉中有毒物质的迁移 陶瓷包装容器的特点和应用 特点： 1. 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，对环境污染小 3. 上彩釉后外形美观，且可增加容器的气密性 4. 具有高刚硬性能、高抗压性能 5. 抗冲击力差，易碎、重量大 应用： 主要用于酒类、腌渍品、传统食品的包装 注意：彩釉中有毒物质的迁移 彩釉中含有铅、砷、镉等有毒成分，若烧制不好，导致彩釉无法形成不溶性的盐而造成有毒有害物质溶出
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3. 写出复合材料 纸/PE/AL/PE 各层的作用。 4. 有两张复合薄膜PET/PVDC/PE，PET/Al/CPP。
1. 钙塑瓦楞箱与瓦楞纸箱的区别。 2. 亲水性包装塑料有哪些？ 3. 写出复合材料 纸/PE/AL/PE 各层的作用。 4. 有两张复合薄膜PET/PVDC/PE，PET/Al/CPP。 （1）写出每层材料的中文名称 （2）若要包装600克的食品并进行高温杀菌，应该使用哪种复合薄膜？为什么？ 5. 写出随着温度的上升，塑料材料的强度，刚性和阻隔性的变化规律。 思考题：四大支柱包装材料的包装特性比较？及各自适用场合和发展方向？
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