[转帖]包装专用薄钢板的性能及其应用研究

    金属材料是人类发现和使用最古老的材料之一，在我国及一些发展中国家，仍占据着材料工业的主导地位。金属材料属常用的四大包装材料之一，随着现代金属容器成型技术和金属镀层技术的发展，其在包装材料工业中起着举足轻重的作用。下面将食品包装容器生产加工中常用的薄钢板的特点及性能作一介绍。

    目前，包装用的钢材主要是薄钢板，按轧制方式可分为热轧钢板和冷轧钢板两种。包装用的钢板多为普通碳素钢和普通低合金钢热轧而成的薄钢板，为增强其耐腐蚀性，通常还需要在表面进行镀层处理。按照镀层金属的不同可分为镀锡薄钢板、镀铬薄钢板、镀锌薄钢板3种。

    镀锡薄钢板

    镀锡薄钢板俗称马口铁，是表面镀锡的低质薄钢板，以热浸工艺镀锡的称热浸镀锡板；以电镀工艺镀锡的称电镀锡板。钢板在镀锡后耐腐蚀性增强了，延展性、加工性也得到进一步改善。这是因为钢板经过镀锡，在内层钢和外层锡之间形成了一层致密的锡铁合金，这层薄合金具有很好的抗腐蚀性能。日本开发的预镀镍薄钢板，除提高了原板的焊接性，还提高了原板的耐蚀性和涂料黏附性。另外还有在原板上首先镀上一层金属铬（100mg／m2），再镀上一层锡（0.1～0.3g／m2）制成的镀铬锡二层钢板。这种钢板焊接性和耐蚀性好，降低了涂漆成本，可进行高温短时烘烤。包装专用马口铁镀锡工艺采用不溶性阳极电镀的方式，工艺简单，效率高，涂层均匀、牢固，且可实现正反镀不同厚度的镀层，有效避免热浸镀需要酸洗所造成的含磷酸、铬的有毒废水的排放，因而可节省废水处理费用，降低对环境的污染。

    镀锡钢板在包装应用中往往还要在所制成的容器内侧即与物品接触的那一面涂上涂层，经烘干后再包装食品及其它内装物。此涂层致密、均匀，与镀锡薄板的表面有良好的附着性，在加工过程中不易脱落及损坏。此涂层的原料多为环氧树脂、酚醛树脂等，对食物不污染，对人体无害，而且具有良好的抗腐性能，能防止食品中油剂、介质的变质，从而有效地保护食品的质量。马口铁罐的焊接采用高频电阻焊接技术，既可以减轻污染，又可以提高焊接质量。

    马口铁最大的特点是防腐，易加工，可冲制成型，又能焊接加工，便于装置和印刷，且无毒、无害，所以适用于各种食物、饮料、药品的包装，，目前主要作罐头食品的包装材料。

    近年来，法国钢铁公司首先研制开发了包装用新型马口铁，并投入市场，引起了包装行业的一场革命。根据包装行业的不同要求，马口铁材料的厚度、镀锡量、机械性能等都有不同的需要。目前，在欧洲用来制作三片罐的材料厚度均为0.13mm～0.21mm，不仅可节约钢材，降低成本，而且产品的各方面要求均不降低。由欧洲各国的情况统计看，由于降低材料厚度，企业可获得20%的收益，比把罐的价格降低3%～4%获得的收益要高得多。目前，法国的马口铁产量占欧洲市场的40%，而且正以8%的速度增长，其主要原因就是开发了不同用途的专用材料。在欧洲，有些制罐企业已开始生产马口铁二片罐，而设备却没有太大的改动，仍旧沿用铝制二片罐的生产设备。而以钢代铝制罐，费用可降低15%～18%，罐的机械强度增加60%以上。

    目前，包装用马口铁的发展总趋向为：降低材料的厚度，提高材料的机械性能。包装专用马口铁产品主要种类有三片罐用马口铁、喷雾罐和化妆品罐用马口铁、封闭盖和皇冠盖用马口铁、涂料及化工产品容器用马口铁、二片罐用马口铁、特种用途包装用马口铁等。

    1.饮料罐用马口铁。这种饮料罐用马口铁的特点是纯度较高，无杂质，更耐腐蚀；拉延宽度可达1200mm；造型十分周正，尺寸误差小；连续退火，韧性好。它在保证马口铁良好性能的基础上，可大大缩减其厚度，使马口铁具有优越的机械性能及可塑性。

    2.食品罐用马日铁。目前，欧洲生产的系列马口铁可用于生产多种不同类型和形状的食品罐。这些马口铁主要有连续涂镀的马口铁（用于DRD涂层罐的罐底）、易开盖用马口铁、拉伸罐用马口铁。其中用于生产超薄罐头和皇冠盖的马口铁，使开启瓶子非常安全可靠。

    3.喷雾罐和化妆品罐用马口铁。包装用马口铁适用于制造高压喷雾罐，使这种容器符合国际标准，对环境无害。

    4.涂料和化工产品容器用马口铁。由于包装专用马口铁具有极好的抗冲击性和阻燃性，用这些包装容器来包装涂料和油漆，不仅符合有毒物质运输、储存的有关规定，而且可使生产商节省大量的保险费用。

    5.特种用途包装用马口铁。特种用途包装用马口铁具有很好的印刷性，最适用于各种形状容器的印刷。

    镀铬钢板

    表面镀铬的低碳钢板称为镀铬钢板，这是为减少锡的用量，降低生产成本而新发展起来的镀锡板代用材料，也称铬型无锡薄钢板或无锡钢板。镀铬板耐腐蚀性较差，必须经涂料涂覆后才能使用。涂料涂覆后的镀铬板，其涂膜附着力大，适宜用于制造食品罐的底盖和冲拔罐。无锡钢板相对马口铁有如下优缺点：

    1.无锡钢板的优点

    （1）镀着量少，因此成本相对较低。

    （2）涂料附着性好。表层氧化膜呈蜂窝状且含有－OH 等基因，因而对涂料的吸附力、润湿性很强，是同种涂料在马口铁上附着力的2倍～5 倍以上，亦不会出现马口铁易出现的漏涂鱼眼或称火山口。

    （3）耐温性好，不会出现马口铁低温“锡疫”的现象。

    （4）具有高抗硫性、高耐碱性。因为铬和铬氧化物均不与硫和碱反应，因此有很好的抗硫和耐碱性能，不会硫化变黑，同时它对大气、有机溶剂、油类等均具有良好的耐蚀性能。

    2.无锡钢板相对于马口铁存在的缺点

    （1）铬层点焊性不良，需特殊焊接设备或除去铬层后焊接，一般采用熔接法和粘合法进行罐身接缝。

    （2）氧化膜较厚时，延展性会变差。

    （3）抗酸耐腐蚀性不良，一般需涂高耐酸涂料，才能用于弱酸性环境。

    无锡板的镀铬工艺采用低浓度的两步电镀法，既降低了铬的消耗量，又减少了废水的处理量，有利于降低环境负载，其镀层薄而均匀，成本较低。镀铬钢板目前国内主要应用范围为啤酒瓶盖，饮料、中性食品罐涂料盖，作食品罐还很少。而国外大量使用内涂外印无锡板作鱼肉类罐，特别是二片罐，充分发挥了无锡板优良的抗硫化黑变和涂料附着力强的优势。

    镀锌钢板

    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。