食品包装学-第四章-金属、玻璃包装容器及制品

第四章玻璃、金属及陶瓷包装容器及制品2第一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%）。（一）瓶罐玻璃的化学组成几种食品包装瓶罐的化学组成组成质量（%）SiO2NaK2OCaOAL2O3Fe2O3MgOBaO棕色啤酒瓶绿色啤酒瓶香槟酒瓶汽水瓶（淡青）罐头瓶（淡青）72.5069.9861.3869.0070.5013.2313.658.5114.5014.900.0713.652.4414.5014.9010.409.0215.769.607.501.853.008.263.803.000.230.151.300.500.401.602.270.822.203.600.200.30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的种类：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。玻璃包装容器的优点：（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⑤透光率较高(不透明玻璃和琥珀玻璃例外)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（弹性、韧性差），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1、配料（按照要求选用）2、熔制（500～1600℃，硅酸盐形成-玻璃形成-澄清-均匀-冷却五各阶段）3、成型（模制成型：吹-吹法、压-吹法、压制法；管制成型）（一）玻璃容器的制造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）玻璃容器的选用1、小口瓶（细口瓶）小口瓶是酒类、液体调味品常用的包装容器。（充气酒瓶和不充气酒瓶）。封盖有皇冠盖（压盖）、螺旋盖和滚压盖等。2、罐头瓶罐头瓶是较矮胖的大口瓶，用于包装在空气中易腐败、密封后必须加热杀菌的食品，如水果罐头。3、四旋瓶它是一种容易启闭且密封较好的大口罐头瓶，常用于各种酱菜、果酱包装。四旋瓶瓶口通过四头不连续的螺纹与罐盖密封，需开启时只要转1/4圈便可拧下盖子。盖子用马口铁制造，盖沟内注入了聚氯乙烯胶可加强密封性。三、玻璃容器的包装强度及影响因素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）（一）玻璃容器的包装强度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。（二）玻璃容器的缓冲包装四、玻璃容器的发展1、形状结构设计2、表面设计与装饰（一）轻量瓶1、材质要求2、颜色选用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（二）强化瓶和强化措施（三）瓶罐的封合1、皇冠盖2、螺旋盖3、旋开式盖4、滚轧盖5、塑料盖6、安全盖7、玻璃瓶的二次封口第二节金属包装材料与容器金属包装材料的优良性能：1、金属强度高，机械性能优良；抗拉、抗压、抗弯、韧性及硬度2、高阻隔性能；阻隔气、汽、水、油、光的透过3、容器成型加工工艺性好；4、环境适应性好；良好的耐热、耐寒特性,导热性好.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1、钢基包装材料镀锡钢板(马口铁)、镀铬薄钢板（无锡钢板）、镀锌板（白铁皮）、涂料板、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（1）制造：低碳薄钢板（C0.13%）→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。(一)、镀锡薄钢板（马口铁tinplate））镀锡薄钢板结构组成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。（二）镀锡薄钢板的性能与使用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类别HR30T类别HR30T一次冷轧T50≤52T5252±4T5757±4T6161±4T6565±4T7070±4T1≤52T250～60T354～60T458～64T562～68T667～73T-149±3T-253±3T-357±3T-461±3T-565±3T-670±3330350370415450530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DR50073±3DR60076±3DR66077±3DR-873DR-970CD-9M77550±70620±70650±70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。（三）镀锡板的主要技术规格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E1E2E3E4差厚镀锡D1D2D3D4D5D6D7按硬度等级T50T52T61T65T70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（五）涂料镀锡板主要制造工序：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。（一）、镀铬薄钢板（chromeplatesheet）二、无锡薄钢板镀铬板的结构各层成分成分厚度性能特点油膜水合氧化铬层金属铬层钢基板葵二酸二辛酯水合氧化铬金属铬低碳钢22mg/m²7.5～27mg/m²32.3～140mg/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，加工性良好镀铬板各层厚度、成分及性能特点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。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。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。镀铬薄钢板特性：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。（二）镀锌薄钢板（zinkedsheet）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）低碳薄钢板（lowcarbonsheet）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。三、铝质包装材料(aluminum)（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；（一）铝质包装材料一般包装特性：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●，○A○～△，○A△，○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；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。（二）铝质包装材料的种类及应用1、铝薄板各种高度不同的易拉罐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；（2）与其他材料复合时铝箔厚度为0.03～0.05mm；铝箔厚度＜0.015mm不能完全阻挡气、水的透过；铝箔厚度≥0.015mm的气体透过系数为0；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。2、铝箔（ALfoil）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7777777～87915～305030～150Al/蜡/薄叶纸Al/黏合剂/膜造纸PP(印)/Al/PEAl/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/PEAl/黏合剂/羊皮纸薄纸(印)/黏合剂/牛皮纸/黏合剂/Al/PEPET(印)/黏合剂/Al/黏合剂/聚烯烃①平箔②Al/PVCAl(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（metalcans）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：结构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、铝镀锡钢板茶叶罐、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