食品包装金属容器的质量安全控制（1）

辛巧娟

随着人们生活水平的提高和消费观念的不断改变，对产品包装的要求越来越高。目前包装产品被广泛应用于食品、饮料、医疗卫生及石油化工等领域，是经济和生活中不可或缺的一个重要产业。据世界包装组织（WPO）提供的信息，2011年国际包装销售收入为5922亿美元，占全球GDP的2%。其中金属包装约占24%，仅次于纸包装和塑料包装，是第三大包装材料。提起金属食品包装，人们很容易就联想到啤酒罐、饮料罐、八宝粥罐、奶粉罐、蕃茄酱罐、鱼肉罐头等罐装食品的包装，其实使用200升金属包装钢桶包装的蜂蜜、食用油、果酱及香精香料等食品添加剂，也是食品制造加工中不可或缺的重要组成部分，是保证食品安全的一道重要防线。

目前，食品安全已经成了全社会关注的话题，对食品的生产过程以及包装材料的使用，消费者都有较高的期待。这里我们主要谈谈食品的金属包装。

金属包装分金属桶和金属罐两大分支：一般情况下，小于18升用厚度为0.14～0.35毫米的马口铁生产的金属包装称为金属罐，而用厚度为0.30～1.50毫米的冷轧薄钢板生产的16升以上的金属包装称为金属桶。

由于金属易腐蚀以及出于安全、健康、美观等因素考虑，金属包装往往需要采用涂料保护和装饰，并由此形成了一个独特的涂料市场—包装涂料。下面我们主要谈谈金属食品包装容器生产过程的质量安全控制。

一、食品金属包装的涂装

无论是食品金属桶还是金属罐，只要用于包装食品，由于金属自身会与其他物质发生反应，所以一般都要涂上一层包装涂料。这种涂料它不仅保护了金属本身不被腐蚀，同时还能将被包装物与金属隔离，防止二者反应，导致内容物污染变质。并装饰金属表面使其具有美感，外涂层印制精美图案和色泽，起到宣传推广作用。

包装涂料分内壁和外壁涂料两种，外壁涂料只要能够保证金属包装桶（或罐）在露天存放时，外观不脱色、不失光（涂料的耐侯性）、具有耐腐蚀、泡水后漆膜不脱落（较强的附着力）等性能即可。而包装金属桶（或罐）的内壁涂料，由于是直接与食品接触，其内壁涂料经涂装固化成膜后应是无毒、无害、无味，并符合美国FDA食品药品用包装涂料的要求。直白的说就是不含双

A，耐腐蚀、抗酸碱的内壁食品涂料。

1、金属包装钢桶的内壁食品涂料的选择

对于食品包装桶，由于是与食品直接接触的，选择正确的包装涂料是保障食品质量安全的前提。但是目前有许多钢桶生产企业，往往将成本看作第一位，在选择食品内涂涂料时，首先选择价格便宜的涂料，殊不知此涂料不但品质得不到保证，施工条件也不好，每只桶单耗相对也高，排出的废气不但生产现场工人难以忍受，就是附近2公里范围内的居民生活也会受到影响，所以每年都有居民向环保局投诉钢桶生产企业。本着企业为社会负责、为用户负责的态度，我真诚的希望钢桶企业在选择食品内涂料时，选择那些品质好，且通过SGS国际认证，符合美国FDA食品药品用涂料标准的涂料。目前用于食品包装的内涂料大部是环氧酚醛类涂料，该涂料是金属最优良涂料之一，是国内钢桶行业使用最早、最普遍的内涂料。也是国外钢桶行业普遍使用的内涂料。当然，随着技术的发展和环境保护意识的增强，有诸多的企业开始使用水性涂料进行生产。

环氧酚醛涂料的主要成膜物就是环氧树脂。食品内涂料的环氧树脂是以环氧氯丙烷与双酚A为原料，在氢氧化钠的存在下聚合而成的双酚A二缩水甘油醚型树脂。由于环氧氯丙烷与双酚A都是二官能度的化合物，所以此类的环氧树脂是线形结构。环氧树脂中含有羟基、醚基和很活泼的环氧基，其中羟基和醚基具有很强的极性，使得环氧树脂与相邻的界面产生较强的作用力。所以该内涂料对钢桶表面具有很强的附着力。而活泼的环氧基则更是赋予涂层和钢桶表面高强度的黏结力。

钢桶内涂料所用的双酚A二缩水甘油醚型环氧树脂的分子链是碳-碳键和醚键结构的，化学性质很稳定。所以，它的耐化学性、耐酸碱性能都很好。另外，由于这种环氧树脂的环氧基在分子的两端，分子链的内旋阻力较小，加上所采用的环氧树脂经过低粘柔化处理，所以柔韧性较好。这对于钢桶行业的内涂料涂装工艺(桶身和桶底、顶分别涂装、烘烤固化，然后再卷合)是非常有利的。

环氧酚醛类钢桶内涂料利用环氧树脂结构中的活泼环氧基与丁醇醚化的酚醛树脂在高温下交联固化，形成牢固的三维网状结构膜，使涂料的机械性能、耐化学性能得到进一步的加强。这种高温下的交联固化反应只放出三份的水，过程中无其它副产物释放，收缩性小，交联固化后具有很好的牢固的致密的网状结构膜，由此进一步增强了涂层的附着力、机械性能、耐腐性能和耐化学性能。

目前国内广泛使用的环氧酚醛类钢桶内涂料有美国PPG、美国杜邦公司生产的及国内上海徐工涂料生产的钢桶内涂料。这些涂料通过德国食品和日用品法规和美国FDA认证的证书。

2、金属包装钢桶食品内涂料的喷涂质量控制

金属桶和金属罐，其表面涂层的涂装方式是不相同的，金属钢桶主要是采用高压无气喷漆法在桶成型后进行喷涂烘干作业，桶内壁涂层质量好坏是钢桶生产厂家可直接控制的；而金属罐一般都是先由印铁厂在马口铁板双面印涂用户所需的漂亮美观的宣传图案和内表面印涂食品包装涂料，烘干后再由制罐企业进行加工作业。 大规模的制罐企业，都有自己的印涂生产线，但中小型制罐企业，印涂是靠外协加工的，所以对印涂质量要进行严格地把关和检验。金属罐近几年发展速度迅猛，经过整合和市场的自我调节，已经步入良性循环，印涂铁技术已经非常成熟，且已经到了缩减阶段，新的覆膜铁、覆膜铝，二次冷轧薄板，冲压罐，冲拔异形罐和易撕盖等新技术，正慢慢成为发达制罐业的主流。这里我们主要介绍食品金属包装钢桶的包装内涂料涂装时的质量控制。

喷涂过程是一个简单的物理过程，是指将涂料按所需厚度均匀地涂布在钢桶表面上的过程。喷涂过程虽简单，但必须达到它所需的两大要求，即：一定的厚度和均匀涂布，不能出现漏涂、流挂及粗粒疙瘩等缺陷。喷涂过程中，涂层的厚度是十分重要的工艺参数。形成的固化膜（涂层）有一定的透气性，这与涂层的结构气孔有关。涂层的结构气孔的直径平均为10-6～10-7mm，大于气体和液体的分子直径，所以不仅气体可以通过，而且一般离子和低分子液体也可以通过。为了尽可能地提高涂层的抗渗水性和抗透气性，涂层必须要求有一定的厚度，以互相重叠覆盖结构气孔。通常把涂层达到能起保护作用的最小厚度称为临界厚度，所以钢桶涂层的工艺临界厚度为0.02mm,也就是说，钢桶喷涂形成的漆膜厚度不得小于这个临界厚度。只有这样的漆膜厚度才能达到保护钢桶不受外界侵蚀的目的。另外，喷涂的均匀性也是十分重要的，如果不均匀，过薄处会降低抗腐蚀性，过厚处则容易出现流挂、起皱等缺陷。为此控制钢桶的涂装是保证钢桶的另一个重要环节。

a、钢桶涂装前的表面处理

要保证钢桶的涂装质量，必须在钢桶涂装前进行表面处理，用脱脂磷化、清洗、干燥工艺消除钢桶在生产和运输过中粘附异物、油污、加工碎屑、尘土等涂层质量的不利因素，从而提高钢桶的涂装质量。涂装前钢桶的表面处理工艺也在不断改进，从原来的磷化改为无磷转换和锆化处理，因为他们不含磷，清洗后的钢桶不会污染食品，排放的废水不会污染土壤。

b、钢桶表面涂层的涂装工艺

涂料均匀地喷涂在洁净的钢桶表面，经烘干后，可获得一层性能良好的保护膜。整个漆膜的形成过程可分为两个阶段，即喷涂过程和干燥成膜过程。

(1) 喷涂过程  喷涂是指将涂料按所需厚度均匀地涂布在钢桶表面上的过程。这个过程一般由自动喷涂机完成。喷涂如果不均匀，过薄处会降低抗腐蚀性，过厚处则容易出现流挂、起皱等缺陷。

(2) 干燥成膜过程  干燥成膜过程是一个包括溶剂蒸发、涂料的交联缩合、氧化聚合等物理、化学的综合过程，整个过程既有物理反应也有化学反应，大致可分两个阶段：

a) 溶剂挥发阶段。一般发生在烘干前期，紧接在喷涂之后，有大量溶剂挥发，挥发过程几乎是在自由表面上进行的。由于溶剂挥发，使钢桶表面上涂膜浓度发生变化，从而使涂料失去流动性，即我们平常所说的流平阶段。

b) 化学反应阶段。钢桶表面上溶剂挥发后失去流动性的涂料，在热能的作用下，一部分漆膜发生交联缩合反应形成网状结构高分子化合物，另一部分漆基在空气中氧化，同时进行聚合反应形成网状结构的高分子化合物，这个过程是一个较复杂的化学反应过程，但最后生成的都是聚合度不等的具有网状结构高分子化合物。这种高分子化合物具有良好的性能，漆膜所有的保护性能都是由它提供的。所以，在钢桶表面漆膜涂层的干燥过程中热量和时间是必须遵守涂料厂家提供的涂喷烘干工艺规范。如果没有足够的热量和充分的时间，涂层的化学反应不完全，就不能达到所需的涂膜质量。所谓选择适当的烘干规范，就是为了获得交联缩合反应所需的热量而设置烘干温度及烘干时间的合理配置，使漆膜达到保护钢桶和装饰钢桶的最佳结构。

c、钢桶表面涂层缺陷

涂装过程中或涂装后产生的涂膜缺陷一般与钢桶表面涂装前的状态、涂装工艺、涂料质量、涂装方法及操作、涂装设备和环境等因素有关。常见的缺陷有流挂、垂流与流痕、粗粒和疙瘩、露底和遮盖不良、针孔、桔皮、起皱、干燥不良、生锈、变脆。
对于上述出现的问题，在钢桶制造技术、制桶桶培训教程等书中均有解决方法，这里不一一罗列。但企业制订科学合理的工艺守则和操作规程，提高装备水平和加强管理是非常必要的，一定要可能出现的涂装缺陷控制在问题出现之前。

d、钢桶表面涂装对环境的影响

在钢桶涂装工艺中，就会有大量的有机溶剂挥发到大气中去，造成环境污染。虽然有人倡导让钢桶行业喷涂时使用无机溶剂涂料，但到目前，大部公厂商还使用的是有机溶剂涂料。钢桶涂装的有机溶剂气体排放分成二部分：一是喷漆室的排放，但由于是常温下的溶剂气体排放，浓度又较低，通过水淋、沉降、过滤等装置排放到大气中，污染程度较轻。但对车间污染大，危害工人身体健康。所以，有条件的企业在改造喷涂烘干生产线时，将流平段全封闭起来，然后再对其处理，最大程度降低对车间环境和员工造成职业危害。二是涂料烘房的排放，由于涂料的烘烤成膜是高温烘烤（170-220℃），有机溶剂全部由烘房成为高温气体排出，严重污染周围环境。随着人们环保意识的增强，钢桶厂在没有全完寻找到可替代有机溶剂涂的合格环保涂料前，都采用一定的方法对废气进行回收和处理。其方法有吸收净化法、吸附净化法、燃烧法（热力燃烧、催化燃烧）等。

虽然钢桶厂家为了获得一个良好的生产环境，想了不少办法，也花了不少资金，但没有从根本上解决问题。废气生产过程中还存在，这种现场生产食品，真担心造成包装容器的二次污染。所以今年生产200升食品包装桶时，有许多厂家采用水性涂料进行钢桶的内外喷涂，水性涂料阻燃防爆、无毒无味、节能环保、低碳健康的优越性将是国内外钢桶制造行业涂装发展的趋势。

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