包裝設計制造技術及標準應用大全

第三篇 包裝材料及容器

第六章　金屬包裝材料的性能

第三節　包裝用金屬材料

　　三、非鍍錫薄鋼板

　　由于金屬錫的資源少，鍍錫薄鋼板的成本高。為了降低成本，人們一直設法研制鍍錫薄鋼板的代用品，因而產生了非鍍錫薄鋼板。工業上應用的非鍍錫板有鍍鉻板、鍍鋅板和鍍鋁板。

　　（一）鍍鉻薄鋼板

　　鍍鉻薄鋼板又稱鉻系無錫鋼板，簡稱鍍鉻板，即TFS板。這是一種較有前途的新材料，它是為了節省用錫而發展起來的一種鍍錫板的代用材料。鍍鉻板的價格約比鍍錫板低10％，它是目前制作食品罐的材料中價格最低的。目前，美國的產量最大，其次是日本、英、德、法等國，鍍鉻板的產量也在日益增加。

　　目前鍍鉻板已取代部分鍍錫板，但是它的耐蝕性終究還是不如鍍錫板，主要用于腐蝕性較小的啤酒罐，飲料罐以及食品罐的底蓋等，接縫需采用熔接法和粘合法接合。

　　鍍鉻板用的原板和鍍錫原板一樣，都是低碳冷軋薄鋼板或帶鋼，只是把鋼板表面鍍錫改成鍍鉻，其它工序完全相同。

　　1．鍍鉻板的結構

　　鍍鉻板是由鋼基板、鉻層、水合氧化鉻層和油膜層構成，見圖3－6－2。

圖3－6－2　鍍鉻鋼板結構示意圖

　　許多學者對水合氧化鉻層的結構狀態進行研究，提出不同看法，但多數認為是鉻的水合氧化物。有關鍍鉻板各構成部分的厚度、成分及性能詳見表3－6－7。

表3－6－7　　鍍鉻板各構成部分的厚度成分和性能

名　　稱	厚　　度	成　　分	性　　能
油　　膜	22mg／m2	癸二酯二辛酯	防銹和潤滑
水合氧化鉻層	以每平方米氧化層中鉻量表示7．5～27mg／m2	水合氧化鉻	保護金屬鉻層、便于涂料和印鐵并防止產生孔眼
金屬鉻層	32．3～140mg／m2	金屬鉻	有一定耐蝕性，但比純錫差
鋼基板	制罐用0．2～0．3mm	低碳鋼	加工性良好，制罐后具有必要的強度

　　2．國外鍍鉻板的規格

　　（1）鍍鉻板厚度、寬度和長度。見表3－6－8。

表3－6－8　　鍍鉻板的厚度、寬度和長度

規　格　名　稱	成張鍍鉻板	成卷鍍鉻板
厚　　度，mm	0．16～0．38	0．16～0．38
寬　　度，mm	508～940	508～940
長　　度，mm	480～1100	－

　　（2）鍍鉻量。見表3－6－9。

表3－6－9　　鍍鉻板的鍍鍍量＊

名　　稱	每面鍍鉻量	最小平均鍍鉻量試驗值	最大平均鍍鉻試驗值
	mg／m2	mg／m2	mg／m2
金　屬　鉻	53．8	32．3	140
氧化層中鉻	－	7．5	27

　　＊Manual“TinMillProducts”1973，8。

　　（3）調質度。見表3－6－10。

表3－6－10　　鍍鉻板的調質度

名　　稱	HR30T	記　　標	HT30T	記　　標	HR30T
T－1	46～52	T－4－CA	58～64	DR－9	73～79
T－2	50～56	T－5－CA	62～68	DR－10	77～83
T－2-1／2	52～58	T－6－CA	67～73	-	-
T－3	51～60	DR－8	70～76	-	-

　　（4）表面精整。

　　①普通光亮表面精整，具有金屬鉻特有的光澤。

　　②無光澤表面精整，具有銀白色光澤，用于印鐵罐和王冠蓋，涂料附著力好。

　　③石面精整，具有特殊光澤。

　　3．鍍鉻板的性能和應用

　　（1）耐蝕性。鍍鉻鋼板雖比鍍錫鋼板的耐蝕性差，但仍不失為一種具有優良耐蝕性的材料，尤其對檸檬酸、乳酸、醋酸等弱酸弱堿能起到很好的保護作用，只是對強酸強堿的抗腐蝕性能差些。因此，使用前通常要施涂內外涂料，當鍍路板罐內壁施涂涂料后，耐肉類、魚類和部分蔬菜中的硫化物導致的硫化腐蝕能力比鍍錫鋼罐還強。另外，涂層必須全面、均勻，不能太薄，防止出現漏涂，但也不能太厚，涂層太厚，會使涂層與鍍鉻板的結合牢度下降，并易脫層。

　　（2）對有機涂料的附著性。鍍鉻板對有機涂料的附著力強，比鍍錫鋼板對各種涂料的附著力普遍都增加3～6倍。例如環氧酚醛214＃，兩涂一烘，在鍍錫板表面附著力5～6MPa時已算良好，但同一涂料，同一厚度，在鍍鉻板上附著力最小在20MPa以上。由于對涂料的附著力好，宜用于制造罐底蓋和二片拉深罐，美國二片鋼罐90％以上采用鍍鉻板。另外，不像鍍錫鋼板那樣因錫熔點（232℃）而考慮加熱的極限溫度，鍍鉻板涂料烘烤時，可采用更高的烘烤溫度，可提高涂印的生產率。

　　（3）機械性能。鍍鉻板的強度和加工成型性與鍍錫板相同，因它們的鋼基板是一樣的，但由于鉻層較薄且韌性差，沖拔加工時表面易損傷，鉻層會破裂，不能用通常的雙重卷邊法加工空罐，另外，在罐頭封口時，封口部分涂層易裂或擦傷，導致生銹，需加補涂。

　　（4）焊接性能。鍍鉻板因表面鍍鉻不能錫焊，因而用于制作三片罐時，罐身接縫不能采用錫焊法，而要采用縫焊法或粘合劑粘接法。因此，鍍鉻飯應用于三片罐的數量主要取決于制罐工業配置縫焊設備的多少或粘合技術掌握的情況。目前二片拉深罐采用鍍鉻板的數量逐年增加。

　　（二）鍍鋅薄鋼板

　　1．鍍鋅薄鋼板的定義、分類及應用

　　鍍鋅薄鋼板簡稱鍍鋅板，俗稱白鐵皮，它是在低碳薄鋼板上鍍一層厚0．02mm以上的鋅作為防護層，鋼板的防腐蝕能力因而大大提高。依生產方法鍍鋅板主要分為熱鍍鋅板和電鍍鋅板。熱鍍鋅板是使鋼板通過熔融鋅液而鍍鋅，其鍍鋅層較厚，通常，鍍鋅層厚的鋼板防腐蝕力強，但鋅的鍍層過厚影響焊接接頭的強度，熱鍍鋅板占鍍鋅板產量的絕大部分；電鍍鋅板鍍鋅層較薄，主要作涂料的底層。包裝工業上采用熱鍍鋅板制造各種較大容量的桶和特殊用途的容器。因其耐腐蝕性和密封性良好。可用于包裝粉狀、漿伏和液狀商品。熱鍍鋅板是應用較多的一種金屬包裝材料。

　　2．鍍鋅薄鋼板的規格和技術條件

　　YB180－63標準規定鍍鋅板的技術條件，鍍鋅板的規格系按照YB181－65，見表3－6－11。

表3－6－11　　鍍鋅用原板和酸洗薄鋼板規格（YB181—65）

鋼板厚度 （mm）

鋼　板　寬　度　和　長　寬，mm

400 × 800

510 × 710

530 × 760

710 × 1420

750 × 750

750 × 1500

750 × 1800

800 × 800

800 × 1200

800 × 1600

850 × 4700

900 × 900

900 × 1800

900 × 2000

1000 × 2000

0．25

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0．27

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0．30

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0．35

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0．40

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0．45

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0．50

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0．55

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0．60

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0．65

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0．70

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0．75

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0．80

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0．90

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1．0

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1．1

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1．2

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1．3

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1．4

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1．5

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1．6

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1．8

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2．0

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　　注：①鍍鋅用原板或酸洗薄鋼板按實際質量交貨。若按理論質量交貨時，其密度采用7．85。

　　　　②標記舉例：BJ2號鋼，尺寸為0．35×1000×2000mm、Ⅰ組表面、深沖級別為S組的酸洗薄鋼板的標記為：酸洗薄鋼板0．35×1000×2000×YB181×65BJ2－1－S－YB178－65。

　　鍍鋅板的技術條件主要針對表面質量、機械性能、鍍鋅強度、鋼板不平度和周邊的斜邊等。機械性能采用反復彎曲試驗，測定夾在虎鉗（鉗口半徑3mm）上的試樣向兩邊彎曲90°至折斷時應經受的反復彎曲次數。進行鍍鋅強度試驗，厚度0．38～0．80mm鍍鋅板試樣在等厚墊片上彎曲到180°時，不應有露出鋼板表面的鍍鋅層脫落成裂縫。也可用反復彎曲試驗代替。

　　按照日本J1S標準，一般用熱浸鍍鋅板的鋼號為SPGC，其鍍鋅量表示記號見表3－6－12。

　　用作包裝容器的鍍鋅板的標準厚度：0．50、0．60、0．80、1．0、1．2、1．4、1．6、1．8、2．0。

　　鍍鋅板的標準長度及寬度見表3－6－13。

　　表3－6－13　　日本JIS標準鍍鋅量表示記號

厚　　度dd（mm）	0．72≤d≤0．50	0．50＜d≤1．0	＞1．0
鍍　鋅　量　記　號	Z18．Z27	Z22．Z27	Z27

表3－6－14 　鍍鋅板的標準長度及寬度

標準寬度　mm	標　準　長　度　mm
762	1829	2134	2438	2743	3048	3658
914	1829	2134	2438	2743	3048	3658
1000	2000	-	-	-	-	-
1219	2438	3018	3658	-	-	-
1250	2500	-	-	-	-	-
1524	3048	-	-	-	-	-
1829	3658	-	-	-	-	-

　　（三）鍍鋁薄鋼板

　　鍍鋁薄鋼板是作為馬口鐵代用品而開發的新型包裝材料。它的價格低廉、抗大氣腐蝕性強、外表美觀，適合包裝固體物品。鍍鋁鋼的制造方法主要有熱浸法和蒸發法。熱浸法得到的鍍鋁層較厚，適合制桶；蒸發法得到的鋁層較薄，適合制罐。鍍鋁鋼也不能用錫焊，可用熔接或粘接的方法制罐。有些食品對鋁的腐蝕性比鍍錫板強，一般包裝非固體物品的鍍鋁鋼要經過瓷漆涂敷并事先經過試驗。