马口铁桶罐前沿技术详解

文 / 高康，产品工程师，奥瑞金包装股份有限公司

自从英国人彼得·杜兰德于1810年发明马口铁罐并获英国专利授权以来，制罐行业已有170年历史。马口铁罐作为罐头食品的包装容器，在罐头工业中长期以来一直占据绝对优势。1896年美国艾米斯（Ams）发明了罐头密封用的液态橡胶，开创了采用二重卷边结构的三片焊锡罐，亦称卫生罐，是制罐发展史上具有重要意义的改革。马口铁（镀锡薄板）的良好制罐性能（主要是焊接性）和卫生罐用途的广泛适应性，特别是马口铁及其制罐技术的不断发展是卫生罐一直沿用至今的主要原因。

制罐工业的发展集中表现在制罐的专业化、马口铁制造技术的改进和制罐技术的不断完善以及制罐速度的提高。马口铁制造技术具有重大经济意义的发展是其低镀化和高韧性化。由热浸铁改为电镀铁大大降低了镀锡量。另一方面，近三十年来的情况表明，尽管世界镀锡薄板的产量总体上不断增加，但镀锡量的平均百分率却在减少，预计低镀化仍是今后镀锡薄板的一个趋势。由于连续退火和调质压延等钢铁制造技术的发达，镀锡薄板的韧性得以提高，因而镀锡薄板的平均厚度也在变薄。如果与同一规格的空罐作比较，那么现在空罐的用锡量仅为1945年的20%，用铁量也只有当时的65%，可见制罐所耗用的金属材料大大节省。为了适应镀锡薄板的变化，增加了各种内涂的使用；同时，空罐形状和结构也有了改进，采用了罐身滚筋和罐口收颈等新的制罐技术等。

下面就马口铁罐头包装在制造过程中涉及的六大关键技术进行详细介绍。

一、粉末补涂技术

马口铁三片罐罐体在焊接后，还要对焊缝处进行补涂。我国过去一般采用液体补涂，工艺较为复杂，质量也不易保证。近年来日益普及的粉末喷涂工艺正越来越多地应用于三片饮料罐、食品罐、气雾罐的生产。由于粉末喷涂的涂层比液体涂料更厚，所以采用粉末涂装工艺可更加有效地防止焊缝部分的腐蚀。目前，全世界至少有800条制罐生产线采用了粉末涂装焊缝内侧的技术。

粉末涂装工艺在制罐工业中真正应用的领域是易拉罐涂层的修复和三片罐焊缝的涂装。经过大量科学试验证明，粉末涂料对包装的涂装效果非常理想，可用来罐装多种食品、啤酒、饮料和气雾剂。

由于粉末涂料为100%固态涂料，因而符合全球范围内各级政府降低或禁止使用溶剂型涂料的要求，是罐体表面处理工序杜绝有机化合物挥发的有效方法之一。

在环境保护方面，采用粉末涂装处理的罐身，对制罐厂和食品厂家都有利。为了迎合顾客对产品包装品位越来越高的要求，食品企业一直在寻求与众不同、标新立异的解决手段。这种食品罐装容器既符合环保安全要求，又易于生产，在市场上都很旺销。

目前用于三片罐身焊缝补涂的粉末静电喷涂设备都配备有全程自动控制系统和回收再循环利用装置。喷涂过程多余的粉末涂料可完全进入了再循环装置被回收、调整而重新利用，减少了材料的浪费和固体废弃物的产生。所形成的清洁、高光泽的表面使罐容器的食品保藏质量更加优异、卫生，外观更加引人注目，这些都是在购买时吸引消费者注意的卖点。

二、减量化技术

金属包装企业要想跻身行业前列，除了需要资金和资源的支持外，还应依托技术进步对资源进行有效利用，不断降低企业单位产值的资源和能源消耗，以获得长期的竞争优势和行业地位。

粉末补涂罐内壁

DR材（二次冷轧镀锡板、镀铬板）在三片罐的应用是金属包装行业的一次技术革新。长期以来，0.20mm厚度的一次冷轧铁三片罐统领了国内大部分饮料及食品罐市场。随着社会的发展，必然要求有一种全新的包装模式和先进的制造工艺进行替代。虽然一次冷轧铁应用于三片罐已经在国内外形成了一套完善的技术工艺，但是在能源及市场竞争两大制约因素下，材料减薄减量势在必行。

制罐材料的减薄，从成本和能源角度为金属包装行业注入了活力。随着人们消费观念的改变，包装注定要被赋予人性化、轻量化的特点。近年来金属包装发展迅速，应用领域在逐渐扩大，金属制罐企业间的竞争也日趋激烈，产品差异化、成本优化已经迫在眉睫。DR材应用于三片罐的研究，是一个系统的研究工程，涉及DR材的材料特性、三片罐加工成型直至客户端灌装、储存等过程，是金属制罐行业从技术到成本的前卫发展理念——不仅能从材料本身降低上游钢铁制造行业资源、能源消耗及下游食品饮料行业的包装成本，同时也将给制罐企业带来良好的经济效益。

DR材的研究、推广是金属包装行业的一场技术革命。基于信息化的工业化设备改造，使奥瑞金制罐的板材厚度由过去的0.20mm降至0.14～0.15mm，为客户有效节约成本达20%以上。根据前期的研究，实现0.15mm甚至0.12mm厚的DR材三片罐已经不再是一个神话，其加工成型研究已经初见端倪：0.15mm厚DR材饮料罐的灌装、杀菌以及包装性能测试也已经步入正轨；0.12mm厚DR材在食品罐以及饮料罐领域已经完成实验室试制。DR材作为金属包装三片罐的新生力量载体，大大降低了马口铁、铁矿石的消耗以及钢铁加工过程中的能耗。按照中国市场每年消耗约90亿个饮料罐计算，使用厚度为0.20mm的691#罐型消耗钢材约28万吨，若更改为0.15mm厚度，消耗钢材约21万吨，节约钢材7万吨；若在食品、饮 料的金属包装行业内全面推广0.12mm厚板材，每年可节省马口铁约60万吨。

奥瑞金0.14mm厚DR材三片罐样品

三、UV 印刷技术

UV印刷是指利用特殊油墨在一定波长范围内的紫外光线照射下，快速形成大分子、立体、网状且理化性能稳定、表面亮度高的墨层的技术。

我国在上世纪80年代开始引进UV上光和UV印刷工艺及设备，与此同时天津油墨厂等国内企业也开始研制UV油墨及光油，迄今中国已发展成为世界上UV印刷机装机量和UV油墨使用量最大的国家。UV技术在印铁制罐行业中的应用，主要以2004年上海宝印金属彩涂有限公司引进目前世界上最先进的高宝六色UV印铁机为标志，随后杭州中粮包装有限公司也引进了英国确丽公司5色UV印铁机。由于UV技术的先进性以及对印铁制罐行业的适用性，自从2004年中粮包装将原来的传统印铁线改造为UV线以来，UV技术在印铁制罐业的发展进入了快车道。

UV印铁技术与传统的印铁相比有以下优点。

降低成本 经过UV灯的烘照，UV油墨可以快干，不再需要传统印铁机的烘房部分，为企业省下了建造烘房的费用，节约了厂房空间。

生产高效 使用UV油墨可以加快印刷速度，现在普通印刷机一般车速约为4000张/小时，而UV印刷速度可达6000～7000张/小时。另外，普通金属油墨还需要烘干，对于六色印刷，如果使用双色印刷机要经过3次烘房，单色印刷机要经过6次烘房。UV印刷技术消除了烘干时间，使生产效率大为提高。

绿色环保 UV油墨的卓越品质在于环保性能。因为UV油墨中没有可挥发的物质，很好地解决了残留溶剂问题，所以在出口欧洲的产品中很多企业都选用了这种油墨。此外，UV油墨在涂布上光油之后比传统油墨更加鲜艳明亮。当然使用UV印铁技术也有缺点，比如：机器需要调整；UV油墨价格更贵；易受紫外线影响，导致保存期较短，在开封后要尽快使用，否则只能作废。

四、无双酚 A 涂料和覆膜铁：让包装更安全

无双酚A涂料是基于安全需求而开发出来的安全内涂料，经辊涂涂布在平板基材表面，在烘干时要避免交叉污染。

覆膜铁是指在冷轧镀锡/铬薄钢板表面，通过高温熔融法或胶粘法贴合一层高分子薄膜而成的一种复合材料，兼具高分子材料和金属材料的双重性能。

与涂料铁（即内涂外印的马口铁或镀铬铁）相比，高温熔融覆膜铁具有以下性能优点。第一，更优良的耐深冲、耐磨、耐腐蚀和装饰性。第二，在生产过程中无溶剂废气排出，省去了烘干过程，对环境的污染更少、更节能。第三，对人体无害。覆膜铁无须使用化学涂料和油墨，也不使用粘着剂、溶剂，确保了人体健康和安全，解决了环境激素、挥发性有机化合物的问题。此外，覆膜铁也能100%回收再生利用，且再生过程不产生二恶因。当膜与铁一起回收再利用处理时，膜燃烧变成了水和CO2，这一部分转化为天然气，作为铁加热时的动力能源来利用。

UV印刷金属罐

目前，覆膜铁在冲压罐DRD、减薄拉伸罐DWI等两片罐、异形罐、易开盖和易撕盖等包装材料市场具有很好的应用前景，为罐头、饮料、油脂化工、日用化学、医药卫生等行业提供了个性化、时尚化消费观念的包装材料。

目前国内高温覆膜铁尚处于起步阶段，仅有少数几家企业进入了这个领域，与日本企业相比还存在差距。

覆膜铁两片罐

五、浅冲两片罐技术

浅冲两片罐（DRD）是采用不减薄冲拔工艺，将平板材料冲制成圆形、方形、椭圆形等罐体。与三片罐相比，无焊缝、底盖及卷封，生产效率较高、质量风险较低。采用变形设计的平板彩印图案经成型后整体美感更强。

两片罐相对于三片罐来说，具有下列优点。

密封性好 罐身由冲拔工艺直接成型，不渗漏，可免去检漏工序。

确保产品质量 两片罐不用焊接密封，避免了焊锡罐的铅污染，且耐高温杀菌，可保证产品卫生。

美观大方 罐身无接缝，造型美观，且罐身可连续进行装潢印刷，效果好。

生产效率高 两片罐只有两个部件，且罐身制造工艺简单，有利于简化工艺过程，提高生产效率。

节省原材料 两片罐在罐身成型时受到拉伸变形，罐壁较三片罐更薄；另外，二片罐的罐身是整体成型，无罐身纵缝及与罐底接缝，节省了材料。

浅冲两片罐的成形过程

六、易开盖与易撕盖

易开盖是指预刻有一定深度刻痕线，并铆有拉环，开启时能沿着刻痕线安全撕开的盖。

易开盖是一种较好的防伪瓶盖。很多企业在使用前已充分考虑了防伪的需要，因而制作时就采用了互换性差的设计，盖子的通用性不好，具有一定的防伪作用。此外，在使用时需要特殊的设备，因而由易开盖包装的酒被仿冒的情况就比较少。

在用镀锡薄钢板或铝合金薄板生产易开盖时，都需要冲出一个铆钉，同时又不得破坏局部的材料，并保证开启刻痕深度均匀且易于开启，所以对薄板的要求十分严格，尤其是采用二次冷轧板（厚度在0.16mm以下）时，这导致近十年来发达国家已逐渐转向采用最简单、厚度仅为50μm左右的铝箔或钢箔。

易开盖核心技术是密封方法，除常见的粘合法（用食品级粘合剂）以外，针对具有负压的食品罐，或有正压的啤酒罐等，卷封可让密封牢度更好。

易撕盖就是比较容易撕开的盖子，英文名称为Easy Peelable End （EPE），另一说是Peel-off end（POE），与传统易开盖（Easy Open End，EOE）相比，因为采用了较柔软的铝箔或复合膜作为撕开部分，故而更容易撕开，也更安全，不容易割手，解决了罐头好吃口难开的现状。因此近些年来，易撕盖在国内外逐渐得到普及。

易撕盖按应用条件一般分为干粉易撕盖和蒸煮易撕盖，应用领域包括三大类：干粉类食品，如奶粉、蛋白粉、米粉、粉类保健品等；干货类产品，如茶叶、坚果、菊花茶等；蒸煮类罐头食品，如午餐肉、鱼类、八宝粥、宠物粮食等。

（来源：本文选自《金属包装》2015年第六期）