金属、玻璃、陶瓷包装材料及其包装容器

第5章金属、玻璃、陶瓷包装材料及其容器第一节金属包装材料与容器☐金属材料（metal material）用于食品包装有近200年的历史，是现代最重要的四大包装材料之一。

☐金属包装材料以金属板或箔材为原材料，再加工成各种形式的容器来包装食品。

金属包装材料的性能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、容器成型加工性好且生产效率高。

4、具有良好的耐高低温性, 良好的导热性、耐热冲击性。

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类1 、钢基包装材料镀锡薄钢板(马口铁) 、镀铬薄钢板（TFS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（马口铁tinplate）(一) 镀锡薄钢板✓镀锡薄钢板是低碳薄钢板表面镀锡而制成的产品，简称镀锡板，俗称马口铁板。

✓大量用于制造包装食品的各种容器，也可为其他材料制成的容器配制容器盖或底。

✓镀锡板由五部分组成，由内向外依次为钢基板、锡铁合金层、锡层、氧化膜和油膜组成。

（二）镀锡板的主要性能指标1．镀锡板的机械性能☐通常用调质度作为指标来表示镀锡板的综合机械性能，包括强度、硬度、塑性、韧性等。

2．镀锡板的耐腐蚀性☐镀锡板的耐腐蚀性与构成镀锡板每一层结构的耐腐蚀性都有关。

（1）钢基板☐钢基板的耐腐蚀性能主要取决于钢基板的成分、非金属夹杂物的数量和表面状态。

☐钢基板表层夹杂物的存在多是有害的，它出现在镀锡板露铁点处时，在腐蚀环境下将加速锡层的腐蚀，接着又将加速钢板的腐蚀。

☐评价钢基板的耐腐蚀性指标用酸浸时滞值表示：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）。

酸浸时滞值越小，表示钢基耐腐蚀性越好。

（2）锡层☐要求镀锡完全覆盖钢基板表面，但实际镀锡层存在许多小孔，其中暴露出钢基板的孔隙称露铁点。

☐镀锡板上露铁点的多少用孔隙度表示：每平方分米上孔隙数或孔隙面积。

☐锡层连续性对耐腐蚀性的影响用铁溶出值表示：指将一定面积的镀锡板在模拟酸性溶液中保持一定温度和时间后，测其铁的溶出量。

☐另外，镀锡层锡的纯度和锡层晶粒大小也将影响锡层的耐腐蚀性。

（3）锡铁合金层☐处于钢基板和锡层之间的锡铁合金层的主要成分是锡铁金属化合物FeSn，它不仅具有媒介作用，使锡牢固2地附着于钢板表面，且可使锡层光亮，补偿镀锡层存在的孔隙，提高钢板耐腐蚀性。

☐提高FeSn合金层的连续性和致密性可以有效的提高镀锡板的耐腐蚀性能。

2（4）氧化膜☐镀锡板表面的氧化膜有两种，一种是锡层本身氧化形成的SnO和SnO2；另一种是镀锡板钝化处理形成的含铬化合物钝化膜。

☐SnO2是稳定的化合物，而SnO是不稳定的化合物，所以两者的数量将影响镀锡板的耐腐蚀性。

☐含铬钝化膜使镀锡板的耐腐蚀性大大提高，且钝化膜中含铬量越多，耐腐蚀性越好，可有效的抑制锡氧化变黄，硫化变黑，但是钝化膜在pH＜5的环境中容易脱落。

（5）油膜☐镀锡板表面的油膜将板与腐蚀性环境相隔开，防止锡层氧化。

☐油膜在镀锡板的使用和制罐中起润滑剂作用，可有效地防止加工、运输过程中的锡层擦伤破损，导致镀锡板的腐蚀。

☐油膜也会对制罐加工、表面涂饰加工带来不利影响。

二、无锡薄钢板（一）镀铬薄钢板TFS（tin of free steel）☐镀铬板是由钢基板、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。

（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。

（二）镀锌薄钢板（zincplate）☐是在低碳钢基板表面镀上一层0.2mm以上的锌层构成的金属板材。

☐镀锌板主要用作大容量的包装桶。

（三）低碳薄钢板（low carbon steel plate）☐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性能好，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、铝箔和铝丝。

（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）良好的耐大气腐蚀性；（6）成型加工性好；（7）较好的机械力学性能；强度不受低温影响，特别适用于冷冻食品的包装。

（8）纯铝易于制成铝箔并可与纸、塑料膜复合，制成具有良好综合包装性能的复合包装材料；（9）价格较高，包装废弃物可回收利用；（10）铝焊接性很差，容器制造采用黏接加工。

（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。

2、铝箔（AL foil）☐一种工业纯铝薄板经多次冷轧、退火加工制成的金属箔材。

☐食品包装用铝箔厚度一般为0.05-0.07mm；☐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。

铝箔复合膜的特性和用途☐铝箔复合膜具有优良的耐蚀、阻透、光屏蔽、密封性能，且强度好。

☐大量用于食品的真空、充气包装，如制成蒸煮袋，制作多层复合袋，制软管，作泡罩包装的盖材，制作杯、盒、盘的盖材，制成浅盘盒及制商标等。

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。

☐按罐是否有涂层分为素铁罐和涂料罐；☐按食用时开罐方法不同分为罐盖切开罐、易开盖罐、罐身卷开罐等。

2、金属罐的结构罐按结构分为三片罐和两片罐。

三片罐☐由罐身、罐底和罐盖3部分组成，罐身有接缝，罐身与罐盖、罐底卷封（二重卷边）。

☐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。

☐罐底与罐盖的基本结构基本相同，其结构有盖钩圆边、肩胛、外凸筋、斜坡、盖心和密封胶几部分组成。

罐盖有普通盖和易拉盖两种。

两片罐☐是罐身与罐底为一体的金属罐，没有罐身接缝，只有一道罐盖与罐身卷封线，密封性比三片罐好。

两片罐与三片罐相比的特点：☐1、两片罐只有一个封口、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、两片罐可整圆印刷装饰；☐4、重量轻、省材料、容易开口；☐5、两片罐更适于短时、高温杀菌；☐6、但两片罐的设备投资较大，约为三片罐的8倍3、罐型与规格☐按形可分为：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。

（二）其他金属容器1、金属软管☐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，再按需截取管长，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☐金属桶一般指容量较大的金属容器，容积一般为30～200升。

主要用于食品原料及中间产品的贮运，具有密封性好、强度好、耐热、耐压、耐冲击，包装可靠和可重复使用的优点。

☐金属桶可用镀锡板、镀锌板、低碳钢板制成。

其中低碳钢板制桶因价格低，使用量大。

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。

☐铝箔容器包装还具有开启使用方便、用后易处理等优点。

☐铝箔容器主要有皱襞铝箔容器、光壁铝箔容器和铝箔复合膜蒸煮袋三种。

第二节玻璃及其包装容器☐3000多年前埃及人制造出玻璃容器，由此玻璃成为食品及其它物品的包装材料。

☐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）等为主要原料，加入澄清剂、着色剂、脱色剂等，经高温炉（1400～1600℃）熔融、冷凝而成的非晶体材料。

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氧化物玻璃种的钠-钙-硅系玻璃，主要成分为：✓SiO（60%～75%），Na2O （8%～45%），CaO （7%～16%），Al2O3（2%～8%），MgO （1%～4%）。

2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（二）瓶罐玻璃的包装特性1、化学稳定性2、物理性能①密度较大，重量大，运输成本高②透光性好③玻璃的导热性能差，热冲击适应能力差④对气、汽、水、油等各种物质有高阻隔性，透过率为0，是作为食品包装材料的又一突出优点。

3、机械性能玻璃硬度高，抗压强度较高，但抗张强度小，脆性高，易破碎，抗冲击强度低。

4、成型性能加工性能好，可加工各种形状的容器，易于上色，外观光亮，但印刷等二次加工性差。

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。

但玻璃加工能耗高。

二、玻璃容器的发展☐玻璃容器重量大，易破碎的缺点使传统玻璃容器在食品包装上的应用受到影响，轻量瓶、强化瓶的出现为玻璃容器在包装工业打开了新的局面。

（一）轻量瓶☐在保持玻璃容器的容量和强度条件下，通过减薄壁厚而减轻重量制得的瓶称轻量瓶。

（二）强化瓶和强化措施☐为改善或提高玻璃容器的抗张强度和冲击强度，采取一些强化措施使玻璃容器的强度得以明显提高，强化处理后的玻璃瓶称为强化瓶。

✓1、物理强化—玻璃容器的钢化淬火处理✓2、化学强化—化学钢化处理（钾离子置换钠离子）✓3、表面涂层强化（SnCl、TiCl4）4✓4、高分子树脂表面强化第三节陶瓷包装材料☐我国是使用陶瓷制品历史最悠久的国家，陶瓷制品用作食品包装容器主要有瓶、罐、缸、坛等，主要用于酒类、咸菜等腌渍品以及传统风味食品的包装。

一、陶瓷容器的主要原料☐1、粘性原料：高岭土、黏土、陶土等。

☐2、减黏性原料：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。