《包装设计制作工艺与检测技术标准实用手册》

第三篇 包装材料及容器

第六章　金属包装材料的性能

第三节　包装用金属材料

（四）涂料镀锡板

涂料镀锡板又称涂料铁。在罐头生产中如用电镀锡板罐，有时会遇到各种问题，如含硫蛋白质食品象肉类、水产等，在热力杀菌过程中，蛋白质分解产生硫化氢，使罐壁生成硫化斑或硫化氢与罐壁机械伤处露铁生成硫化铁脱落污染食品；高酸性食品装罐后容易出现氢胀和穿孔现象；有色水果因罐内壁溶出的二价锡离子作用下产生褪色现象；有的食品还会出现金属味，因此要在罐内壁涂上一层涂料，使内装食品和镀锡板隔开，以减少它们之间的反应，从而保证食品质量和延长罐头的保存期。由于罐内壁涂料直接和食品接触，因此要求涂料无毒、无臭、无味、不影响食品的风味和色泽，涂膜致密，基本上无孔隙，具有良好的抗腐蚀性能；涂膜附着性能好，并在制罐过程中能经受冲击、折叠、弯曲等加工而不损坏，不脱落；涂膜经受杀菌和焊锡高温而不致烫焦变色或脱落，并无有害物质溶出。此外，还要求涂料使用方便，涂布均匀，迅速干燥，并具有一定色泽，制罐时易区别正反面。

目前没有一种通用涂料能满足各种内装物特性的要求，各种涂料有其特性和适用性。国外涂料种类较多，可根据内装物特性要求选择。国内目前罐头内壁涂料主要有＃214抗硫抗酸涂料、脱模涂料、耐深冲涂料、啤酒饮料专用涂料、＃2126补深涂料。罐头外壁和周围大气中潮湿空气接触极易生锈。为防止锈蚀，在罐外涂印涂料称之外印铁涂料，可把商标印刷在罐头外壁上，既可防锈又能美化和宣传商品。镀锡板制作三片罐时一般先涂印成涂料铁后再制罐。如果罐内壁和外壁都要施涂涂料时，多数先涂内壁再涂外壁，因内壁涂料烘烤温度高于外壁涂料的烘烤温度。罐外壁彩色印刷要先涂上底漆，再用彩色油墨印刷，最后涂上罩光漆增加光彩。对罐外涂料和彩印油墨要求耐高温，保证罐头经高温杀菌后仍保持色彩鲜艳；涂料和油墨的干燥性能良好；具有良好的附着力和印刷性能；价格便宜，并且稳定性好，耐藏。常用的几种罐外彩印涂料有醇酸树脂涂料、丙烯酸树脂涂料、氨基树脂涂料和环氧树脂涂料等。

随着低镀锡板、无锡钢板和黑铁皮的使用，每年有大量的制罐用钢板需要涂涂料，由于常用的有机涂料含有大量的溶剂（约70％），在涂料固化过程中大量有机溶剂蒸发污染环境，因此应采用水溶性涂料。当涂料采用加热固化方法时（还有其它的固化方法），考虑节省能源，如何缩短固化时间仍是当前研究的重要内容。如紫外线干燥法，可在室温下数秒钟内干燥平板上的涂料和油墨；红外线加热法，可在20～30s内固化有机涂料；电感应固化法，可在379℃条件下5s钟内固化涂料等。

（五）镀锡板的发展方向

罐头容器、18L罐和一般杂罐的原材料中，镀锡板的消耗量最大，目前锡资源短缺，国际市场价格提高，为降低制罐成本和节约用锡，对罐头食品容器所用的原材料作了许多研制工作。

在镀锡工艺上采取的措施之一是以低镀锡量代替高镀锡量；如以电镀锡代替热镀锡，采用差厚镀锡板；研制低锡铁。低锡铁是指镀锡量为45．4g基箱（1．1g／m2）以下的镀锡板，简称1TS，70年代后期由澳大利亚钢铁公司和日本东洋钢铁公司研究成功，并有产品供应。生产设备仍用电镀锡板设备，但镀锡工艺条件不同，镀出锡层晶粒非常细密，不经软熔，以防出现露铁点而增大铁溶出值和影响涂印附着力。锡层虽薄但有一定耐蚀能力，其耐蚀能力在相同条件下略优于无锡钢板。低锡铁的采用给食品和饮料生产提供了广泛的原料。近20年来除减少镀锡量外还研制各种无锡钢板，即采用其它镀层如镀铬、镀镍或镀铜的钢板，其中最成功和使用量最多的是镀铬板。由于锡价格昂贵，近年来黑铁皮即一次或二次冷轧钢板，经施涂料后制罐，开始用于装干货，现已成功地用于食品和饮料的包装。采用黑铁皮节省了用锡，但在生产二片冲压罐时，失去了锡在拉深时的润滑作用，因此要加特殊涂层和润滑的装置，代价可能较高。有的权威人士认为黑铁皮肯定无法完全令人满意，如开发新的表面处理方法即对黑铁皮进行铬酸盐／磷酸盐表面处理，加上润滑涂料工艺的改进，可能会得到较好的效果。这方面尚需进行大量的商业性试验。

措施之二是提高钢基板的强度，以降低镀锡板的厚度。如采用二次冷轧镀锡板，开始用于充气的碳酸饮料罐和啤酒罐，近些年来已转向用于食品罐。过去多数采用光亮精整的镀锡板制造罐身，现已逐渐采用石面精整镀锡板，今后石面精整的二次冷轧镀锡板将普遍用于食品罐的生产。

三、非镀锡薄钢板

由于金属锡的资源少，镀锡薄钢板的成本高。为了降低成本，人们一直设法研制镀锡薄钢板的代用品，因而产生了非镀锡薄钢板。工业上应用的非镀锡板有镀铬板、镀锌板和镀铝板。

（一）镀铬薄钢板

镀铬薄钢板又称铬系无锡钢板，简称镀铬板，即TFS板。这是一种较有前途的新材料，它是为了节省用锡而发展起来的一种镀锡板的代用材料。镀铬板的价格约比镀锡板低10％，它是目前制作食品罐的材料中价格最低的。目前，美国的产量最大，其次是日本、英、德、法等国，镀铬板的产量也在日益增加。

目前镀铬板已取代部分镀锡板，但是它的耐蚀性终究还是不如镀锡板，主要用于腐蚀性较小的啤酒罐，饮料罐以及食品罐的底盖等，接缝需采用熔接法和粘合法接合。

镀铬板用的原板和镀锡原板一样，都是低碳冷轧薄钢板或带钢，只是把钢板表面镀锡改成镀铬，其它工序完全相同。

1．镀铬板的结构

镀铬板是由钢基板、铬层、水合氧化铬层和油膜层构成，见图3－6－2。

图3－6－2　镀铬钢板结构示意图

许多学者对水合氧化铬层的结构状态进行研究，提出不同看法，但多数认为是铬的水合氧化物。有关镀铬板各构成部分的厚度、成分及性能详见表3－6－7。

表3－6－7　镀铬板各构成部分的厚度成分和性能

2．国外镀铬板的规格

（1）镀铬板厚度、宽度和长度。见表3－6－8。

表3－6－8镀铬板的厚度、宽度和长度

（2）镀铬量。见表3－6－9。

表3－6－9　镀铬板的镀镀量＊

＊Manual“TinMillProducts”1973，8。

（3）调质度。见表3－6－10。

表3－6－10　镀铬板的调质度

（4）表面精整。

①普通光亮表面精整，具有金属铬特有的光泽。

②无光泽表面精整，具有银白色光泽，用于印铁罐和王冠盖，涂料附着力好。

③石面精整，具有特殊光泽。

3．镀铬板的性能和应用

（1）耐蚀性。镀铬钢板虽比镀锡钢板的耐蚀性差，但仍不失为一种具有优良耐蚀性的材料，尤其对柠檬酸、乳酸、醋酸等弱酸弱碱能起到很好的保护作用，只是对强酸强碱的抗腐蚀性能差些。因此，使用前通常要施涂内外涂料，当镀路板罐内壁施涂涂料后，耐肉类、鱼类和部分蔬菜中的硫化物导致的硫化腐蚀能力比镀锡钢罐还强。另外，涂层必须全面、均匀，不能太薄，防止出现漏涂，但也不能太厚，涂层太厚，会使涂层与镀铬板的结合牢度下降，并易脱层。

（2）对有机涂料的附着性。镀铬板对有机涂料的附着力强，比镀锡钢板对各种涂料的附着力普遍都增加3～6倍。例如环氧酚醛214＃，两涂一烘，在镀锡板表面附着力5～6MPa时已算良好，但同一涂料，同一厚度，在镀铬板上附着力最小在20MPa以上。由于对涂料的附着力好，宜用于制造罐底盖和二片拉深罐，美国二片钢罐90％以上采用镀铬板。另外，不像镀锡钢板那样因锡熔点（232℃）而考虑加热的极限温度，镀铬板涂料烘烤时，可采用更高的烘烤温度，可提高涂印的生产率。

（3）机械性能。镀铬板的强度和加工成型性与镀锡板相同，因它们的钢基板是一样的，但由于铬层较薄且韧性差，冲拔加工时表面易损伤，铬层会破裂，不能用通常的双重卷边法加工空罐，另外，在罐头封口时，封口部分涂层易裂或擦伤，导致生锈，需加补涂。

（4）焊接性能。镀铬板因表面镀铬不能锡焊，因而用于制作三片罐时，罐身接缝不能采用锡焊法，而要采用缝焊法或粘合剂粘接法。因此，镀铬饭应用于三片罐的数量主要取决于制罐工业配置缝焊设备的多少或粘合技术掌握的情况。目前二片拉深罐采用镀铬板的数量逐年增加。

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