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金属包装材料的优势及运用盘点揭秘

2015年10月26日 | 来源:互联网 |打印】 【关闭

  我国用于制造金属包装容器的低碳薄钢板有普通碳素结构钢低碳薄钢板和优质碳素结构钢低碳薄钢板。当金属包装容器的机械性能要求不高,且不需要经受深冲压时,可选用普通碳素结构钢低碳薄钢板。当金属包装容器的机械性能要求较高时,可选用优质碳素结构钢低碳薄钢板。制造金属包装容器的低碳薄钢板的含碳量一般在0.05%?0.22%之间。
  
  金属学中把含碳量小于0.25%的铁碳合金叫做低碳钢,用低碳钢制作的薄钢板称为低碳薄钢板。低碳薄钢板是由钢锭或连续铸造钢材经轧制而成的。按轧制方法不同可把低碳薄钢板分为热轧低碳薄钢板和冷轧低碳薄钢板两类。它可以作为生产镀锡薄钢板和非镀锡薄钢板的原板;也可以直接制造金属包装容器,如集装箱、普通钢桶等;也可用作捆扎材料。用它制成的容器具有更大的强度和刚度,并具有成本低廉、加工性能好等优点。
  
  2.马口铁
  
  马口铁是电镀锡薄钢板的俗称,英文缩写为SPTE,是指两面镀有商业纯锡的冷轧低碳薄钢板或钢带,又叫镀锡铁。锡主要起防止腐蚀与生锈的作用。它将钢的强度和成型性与锡的耐蚀性、锡焊性和美观的外表结合于一种材料之中,具有耐腐蚀、无毒、强度高、延展性好的特性。马口铁早期称洋铁(TinPlate),因为中国第一批洋铁是于清代中叶自澳门进口,澳门当时音译‘马口‘,故中国人一般称之为‘马口铁‘。
  
  镀锡板的特性,因镀锡方法、镀层厚度和表面处理方法的不同而异。但对特性有本质影响的,乃是镀锡原板的成分。镀锡原板的化学成分见表1。镀锡板是由钢基板、锡铁合金层、锡层、氧化膜和油膜五层构成,值得注意的是在钢基板与锡层之间产生了一层锡铁合金。这是在钢板上镀锡后进行软熔处理和钝化处理而产生的,它不仅具有媒介作用,使锡牢固地附着于钢板表面,而且还可使锡层光亮,补偿镀锡层存在的孔隙,提高钢板耐腐蚀性。一般来说,镀锡层的厚度为0.5?2.0μm,热镀锡方法的锡层厚度大于电镀锡方法的锡层厚度。尽管上面的锡层很薄,但它是非常有用的‘外衣‘。铁皮穿上了这件外衣,不仅美观,而且拥有了很多优良的特性。锡的化学性质十分稳定,它与水不会发生化学反应,即使让它长期与潮湿空气接触,也只会在它的表面逐渐形成一层密密的氧化物薄膜,这层薄膜能防止锡的继续氧化,这正是镀锡铁皮抗腐蚀的原因。
  
  金属包装主要以马口铁片为原料,马口铁片以日本、韩国、台湾等地的质量为上乘,因为马口铁片质地柔软又富弹性,便于塑造不同的形状。一般用马口铁包装的商品以高档市场为目标,世界马口铁包装的主要消费市场在欧美。马口铁盒主要用于食品的包装,其他则用于酒类、巧克力和茶叶的包装,其次烟草业的市场亦很庞大,因为这类产品需要密封的马口铁盒包装。
  
  3.无锡钢板
  
  镀铬薄钢板简称镀铬板,系无锡钢板,是由于金属锡资源少、成本偏高而研制的新型制罐材料。美国、欧洲和日本都有越来越多的应用,取代部分镀锡板用材。铬是一种坚硬、带银白色光泽的金属,硬度、耐磨性、基体结合性都很好,耐热性也较高。镀铬板采用的原板和镀锡板是一样的,都是低碳结构薄钢板,但镀铬层很薄(<;1.3μm),其工艺和镀锡板相同。因此一般原有镀锡生产线只需略加改造,加装镀铬槽就可实现镀锡或镀铬两用。镀铬板的结构有4层:钢基板、金属铬层、水合氧化铬层和油膜。镀铬板耐蚀性虽比不上镀锡板,却也有一定的耐蚀性,用于弱酸性食品的包装还是适合的。这类食品在国际市场用量很大,如肉、鱼、禽、乳制品、蔬菜、胡萝卜、豌豆、甜菜、土豆以及各种饮料、汤类等。目前镀铬钢板在国内主要用于制作啤酒瓶盖,饮料及中性食品罐涂料盖,作食品罐还很少。
  
  4.白铁皮
  
  镀锌薄钢板又称白铁皮,是制桶(罐)的材料之一,主要用于制造工业产品包装容器。它是在酸洗薄钢板后,经过热浸镀锌处理,使钢板表面镀上厚度为0.02mm以上的锌保护层。因为锌的电极电位比铁低,化学性质比较活泼,在空气中能很快生成一层氧化锌薄膜,这层氧化锌薄膜非常致密,保护了里面的锌和钢板不受腐蚀,即使擦破了镀锌层,由于锌先发生氧化而保护了铁,这样大大提高了钢板的耐腐蚀性能。用镀锌板制成容器后,就不必再进行表面防腐处理,因此,镀锌薄钢板被广泛用来制作金属包装容器,这种容器强度高、密封性能好,是工业产品包装中应用较多的包装材料
  
  镀锌钢板,俗称白铁皮,是表面镀锌的低碳薄钢板。镀锌层是保护性镀层,可以保护钢板在使用过程中免受大气的腐蚀。镀锌层一般都要经过钝化处理,在铬酸或铬酸盐溶液中钝化后所形成的钝化膜不易与潮湿空气作用,防腐能力较强。但锌易溶于酸或碱,且易与硫化物反应,所以不适于包装呈酸性、碱性或硫化物的产品。
  
  5.涂层钢板
  
  涂层钢板,即有机涂层钢板,是指有机涂料涂敷于钢板表面获得的涂装金属材料。此类涂层钢板在制作成各类包装产品后无须再进行涂装工序,所以又常将涂层钢板归为预涂层钢板。据有关专家估计,涂层钢板将广泛用于金属包装行业,以取代目前金属包装产品在生产过程中涂装的落后生产工艺。涂层钢板兼有有机聚合物与钢板两者的优点,既有有机聚合物的良好着色性、成型性、耐蚀性,又有钢板的高强度和易加工性,能很容易地进行冲裁、弯曲、深冲、焊接等加工。
  
  在近年的欧洲包装竞赛中,获得最佳奖的均是金属罐,它采用易开盖和普通的厚度为0.17mm钢板基材,在其表面涂装聚合物涂料而组成的包装钢板。生产商认为,也可以使用撕离盖,而且在蒸煮罐头时不必排气。这种方罐比圆形包装少占20%的空间,轴向承载能力为2kN,完全在常规金属罐的性能范围之内,并且罐身的4个侧面可以印刷高质量的图案。
  
  英国卡瑞斯公司几年前向市场投放了一种最新的装饰性钢板,这种材料由氧化铬电镀钢板及其表面的几层聚合物涂料膜组成,目前已在欧洲得到了应用。这种聚合物喷涂材料有几层复合薄膜,可以金属化,并能够印上全息商标。它有保护层,有利于印刷。由于整个工艺是在平面上进行的,因此该系列装饰性钢板不适合于拉伸罐,但是对装饰容器、易开盖、拧断盖、皇冠盖、复合罐端盖和三片罐者是理想的材料。该材料表面光洁亮丽,一经问世就打开了马口铁容器市场。
  
  英国的弗瑞莱特公司是最有名的聚合物涂覆钢材供应商,其产品已在市场上销售了好几年。把聚合物薄膜胶结到钢板的表面时,须把材料熔融并急剧冷却,以便制作阻隔性好、抗腐蚀性强和引人注目的包装。还有一种新型的涂覆工艺是把树脂直接挤压到钢板上,目前已用于食品罐的生产。
  
  6.覆膜铁
  
  通过熔融法或黏合法,将塑料薄膜复合在冷轧薄钢板上制成的复合材料称为‘覆膜铁‘(LaminatedSteel),相对涂料铁,也可称为‘涂塑铁‘。这类复合材料10多年前已在家电、装饰材料上得到普遍使用。但在印铁制罐行业上得到应用还是近几年开始兴起的。
  
  覆膜铁的耐冲、耐腐蚀性是涂料铁所不能比拟的。因为是塑料薄膜的复合板。也就是说,涂料铁存在耐腐蚀性和附着力的矛盾,而对于覆膜铁而言就轻易解决了,这对番茄酱罐、二片罐的包装来说,覆膜铁是理想的材料。由于覆膜铁是一种兼有塑料薄膜和金属板材双重特点的金属材料。因此,一般情况下,不必用马口铁作底材去生产覆膜铁,这在当前马口铁价格暴涨的形势下,采用冷轧板覆膜,其成本优势是显而易见的。覆膜铁的生产无大量溶剂废气排出,而且成膜温度也只有70℃左右,所以,其生产成本也大大低于涂料铁。
  
  铝材
  
  铝是一种资源丰富的白色轻金属,全世界的铝产量仅次于钢铁。它在包装工业中的应用在有色金属中占首位。近年来,铝在包装方面用量越来越大,这是由于它具有一系列优良性能。它密度小,仅为钢的1/3,重量较轻;有优良的加工性,易于冲压成各种复杂的形状;耐腐蚀性强,不会生锈;阻隔性、遮光性、保香性极好,能有效地保护产品;导热率高,便于对铝质罐头杀菌;呈银白色,色泽美观,且对光的反射率大,易于印刷,印刷效果好;无毒无味,不会因铝离子逸出而给内装食品带来异味;废铝容器可以回收重熔,无环境污染等。铝作为包装材料,一般被制成铝板、铝块和铝箔以及镀铝薄膜。铝板通常作为制罐材料或制盖材料;铝块用来制造挤压成形和减薄拉伸成型的罐;铝箔一般用来做防潮内包装或制作复合材料以及软包装等。
  
  1.铝板
  
  纯铝板含铝99.9%以上,厚度一般在0.25?0.3mm之间。它质软、强度低,故较少利用它作包装材料,但也有用它作酒类容器。合金铝板是在铝中添加少量的镁、锰、铜组成的合金加工而成。包装上常用的铝合金有铝镁合金和铝锰合金,又称防锈铝合金。合金铝板的强度和硬度明显提高,耐腐蚀性能强、抛光性好,长期保存外表仍保持光亮。合金铝板多用于制造罐头容器,用于鱼类和肉类罐头时,不会像镀锡罐产生硫化变黑现象;更多的是包装饮料,不会使饮料出现发浑和口味变化等现象。
  
  随着啤酒和饮料制造行业整体水平的提高,世界铝制易拉罐的用量正在逐年增长,美国铝制易拉罐的人均消费量超过400罐。美国是世界铝制易拉罐的最大生产国和消费国,主要用于包装饮料。欧洲的饮料罐中,铁皮罐和铝罐约各占一半。目前,我国铝制易拉罐的人均消费量相对较低,具有广阔的发展空间。
  
  目前,世界上可生产铝合金罐料的国家有8个:美国、巴西、澳大利亚、日本、韩国、德国、法国和俄罗斯,还有一些国家和地区可以生产罐盖料和拉环料,如我国台湾省、加拿大、巴林、意大利等。
  
  随着我国西南铝板带有限公司在生产罐料方面的发展和南山集团铝加工有限公司热连轧生产线于2007年初投产,亚洲铝业集团铝业工业园热连轧生产线于2007年年底投产,美国渤海铝业有限公司于2008年联动试车。中国生产的罐料将参与全球罐料市场的竞争,中国有可能成为世界六大罐料生产国之一。2008年中国西南铝板带有限公司的罐料产量有可能达到7万吨,南山集团和亚洲铝业集团可能生产约3万吨,全国产量可达到10万吨,占国内需求量的55%左右。
  
  2.铝箔
  
  铝箔是用纯度99.5%以上的纯铝制成,厚度在0.005?0.2mm之间。它质轻有光泽、反射能力强,可作防热绝缘包装;阻隔性好,不透气体和水汽;易于加工,容易将其加工成各种形状;便于印刷、上胶、上漆、着色、压印、印花等;对温度适应性强,高温或低温时形状稳定;遮光性、保香性优良等。铝箔的最大缺点是不耐酸和强碱,不能焊接,耐撕裂强度较低。铝箔包装具有高阻隔性能、轻量化、抗紫外线、常温保质期长等优势,使铝箔在各种包装领域的应用不断增多。在食品、饮料、奶制品、医药、电子产品等领域,铝箔包装已得到广泛应用。
  
  铝箔用途十分广泛,有关专家根据其应用特点,将它分为20多个品种。不同国家由于经济发展水平的差异,铝箔消费结构也存在很大差距。在欧美发达国家,用于包装的铝箔产品占总需求量的70%。在中国市场,铝箔主要是作为工业制造原辅材料,包装铝箔只占国内需求总量的30%。虽然铝箔包装发展较晚,但是目前市场增长迅速,前景引人关注。目前,中国每年可消费16.13万吨铝箔,卷烟包装年消费烟箔达3.5万吨。
  
  3.镀铝薄膜
  
  镀金属薄膜是一种新型复合软包装材料,其中镀铝薄膜是应用最多的一种。此外还可镀金、银、铜等。铝箔容易在包装、使用过程中形成针孔而降低其阻隔性能,所以铝箔常与高分子塑料聚合物、纸或其他金属薄板等制成复合材料使用。采用特殊工艺在包装塑料薄膜或纸张表面(单面或双面)镀上一层极薄的金属铝,即成为镀铝薄膜。由于镀铝层较脆,容易破损,故一般在其上再覆上一层保护用塑料膜如聚乙烯、聚酯、尼龙等。镀铝层厚约300埃,比铝箔还薄。
  
  镀铝薄膜的基材(即载体膜)是塑料膜和纸。最常用的塑料薄膜有聚酯(PET)、尼龙(NY)、双向拉伸聚丙烯(BOPP)、聚乙烯(LDPE)、聚氯乙烯(PVC)等。前三种镀铝薄膜有极好的黏结力和光泽,是性能优良的镀铝复合材料。镀铝聚乙烯薄膜则因价格低、装潢性好而备受人们的欢迎。镀铝聚丙烯薄膜还可制成易启封的封口,用于药品易开包装。
  
  用热塑性塑料薄膜作为黏结层,将铝箔与纸张复合在一起可制成多层铝塑复合纸。这种复合纸综合了铝箔的高阻隔性、塑料薄膜的柔韧性和纸材的耐折性与抗冲击性,而成为一种高性能的包装材料,且不会造成对内容物和人体的污染,易于达到包装的卫生安全标准;同时由于其中的树脂在加热至高温时可以分解,使纸和铝箔分离,因而大大提高了材料的回收再生性,降低了材料的浪费和环境的污染。
  
  铝塑复合罐材是用铝箔与塑膜、牛皮纸(纸板)复合而成,可以制成方形、圆柱形、长方形、锥形等多种形式的包装罐。这种罐材一般分外表层、纸板层、内衬层和内表层4部分。这种复合材料同样具有无毒、无味、不污染内容物的特点,可重复使用,可回收再生。
  
  铝箔在医药包装中主要用于泡罩包装。泡罩包装主要是由聚氯乙烯片(PVC)和0.02mm厚的铝箔制成。泡罩包装已成为西药片剂和胶囊的最主要的包装方式。我国中药片剂、散剂、胶囊、粒丸等包装,正逐步从纸袋、简易塑料袋、玻璃瓶包装变为铝塑泡罩包装。泡罩包装具有防潮、携带方便、安全卫生等优点,随着药品缓释技术的发展,市场将更加广阔。
  
  镀铝薄膜是一种既成功又经济的新型复合包装材料。近10年来,在欧美等国以及我国得到大量推广应用,已在不少产品包装上取代了铝箔复合材料(例如在香烟包装方面,镀铝纸正在逐步取代铝箔纸)。镀铝薄膜主要用作食品如快餐、点心、肉类、农产品等的真空包装,以及香烟、药品、酒类、化妆品等的包装以及商标材料。

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