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金属材料与包装设计

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金属包装是指以黑铁皮、白铁皮、如金属桶、金属盒、金属软管、油罐、无边缝罐。

一、金属包装材料的应用

马口铁铝箔等制成的各种包装容器钢瓶、软性饮料铝箔罐、超薄型罐和金属包装是传统包装材料之一。我国是最早发明铁器、铜器的国家,在金属包装方面居开天辟地之位。早在春秋战国时期,我国就采用了青铜制作的各种容器,在南北朝时期有银作为酒类包装容器的记载。但金属包装发展到现代,速度快,品种多,已经到了以钢和铝合金为主要材料,广泛用于销售包装和运输包装容器的时代。因而,欧、美等发达国家在这方面已占据了领先地位。

特别是这半个世纪以来,制罐工业的发展,从锡焊罐到高频焊接罐,从三片罐到二片罐,从材料的加工和应用到制罐技术部发生了深刻的变化,在整个包装工业中,金属罐已占的比重,大约占20%左右。但是在各种包装技术日新月异地发展的今天,新型包装材料不断出现,金属包装材料在某些方面被塑料或复合材料所代替,但由于金属具有优良的阻隔性能,而且加工性能好,资源丰富,所以金属包装仍然保持着生命力,特别是在复合材料领域找到了用武之地。

二、金属包装材料的性能特点

金属是具有光泽和可锻性、导电性与导热性均较高的晶体物质。它具有如下优点:

(1)金属包装材料强度高,因此金属包装容器可以做成薄壁,耐压强度高,重量轻、不易破损,在保证商品安全方面具有良好的可靠性,便于贮存、携带、运输和装卸。

(2)金属包装材料具有优良的综合防护性能,金属对氧气,水气透过率很低,完全不透光,能有效避免紫外线的有害影响。它具优良的阻气性、防潮性、遮光性和保香性,并能防渗漏。它具有优良的阻隔性能,并优于其他几类包装材料,因此,金属包装能长时间保持商品的质量和风味不变,适宜于食品、饮料、药品、化学品等的包装。

(3)由于金属材料具有特殊的金属光泽,亦易于印刷装饰,因此便于将商品装潢得外表华丽、美观、适销。

(4)金属包装材料来源广,加工性能好,制造工艺成熟,能连续化自动生产。

但金属材料的化学稳定性差,耐锈蚀,主要是金属表面受周围电介质的作用,产生一定的电极电位,形成微电池,在金属受到破坏的过程中,同时产生放电现象,形成金属的电化学腐蚀。为增加金属包装材料抗锈蚀性能,可采取几种金属合金,电镀等表面处理。

(5)金属包装材料的种类很多,而包装所用的金属材料有如下几种:

①黑色金属:薄钢板、镀锌薄钢板、镀锡薄钢板。

②有色金属:有板材(铝板、合金铝板)和箔材(铝箔、合金铝箔)等。

三、金属包装容器的种类和用途

包装用的金属容器种类繁多,形式不一,使用范围广泛。大型的金属容器有油罐车、集装箱和油船贮槽、金属桶,还有金属盒、金属罐,小型的有包装牙膏、药品的金属软管。现着重介绍以下几种类型。

1.集装箱

集装箱分通用与专用两大类,世界上80%是通用集装箱,集中钢制集装箱又占总箱数的77%,它是由钢或不锈钢焊接而成的,具有强度大、结构牢固、焊接性高、水密性好的优点,其缺点是耐腐蚀性差,但不锈钢集装箱腐蚀性强,外表美观,使用年限长,但造价比较高。就专用集装箱而言罐式集装箱中不锈钢占84%,整体式机械冷藏集装箱、保温集装箱中,铝质与铝合金箱约各占56%,有的铝合金集装箱主要部位和部件是用铝合金铆接而成,具有重量轻、美观和能在大气中形成氧化膜而防止海水腐蚀。保温式集装箱内有保温装置,用隔热材料构成,在箱的前端壁和箱门上备有几个通风口,限制箱内外传热,使箱内货物与外界的温度隔绝,以保持箱内温度恒定或保持在一定的温度范围。它最适宜于装载因温度变化而受到损坏的精密仪器、油类、罐头食品等,便于寒冷季节或地区的集装运输。

散装集装箱一般用钢板、铝材或铝合金板制造。它最适宜装固体货物如粮食、植物油料、饲料、砂石、化肥和其他散装的粉状与粒状商品。它与袋状包装比较,能提高装卸效率,节省包装费用。

2.金属桶

金属桶主要由薄钢材、铝板和合金铝板和铁塑复合材料制成,它可盛装液体、半液体和粉状、粒状物品,用于大、中型运输包装。金属桶分下列三大类:

(1)按形状分:可分为方桶、圆桶和锥形开盖桶。方桶存放时占面积小,成排成行时桶与桶之间没有空隙,但耐压力不如圆桶,一般为小型桶,圆桶的耐压力强,便于搬运时滚动,但存放时浪费仓容:锥形开盖桶,桶空时一个桶可装入另一个桶内,从而节省了存放空间。

(2)按制桶材料分:重型钢罐又称酸罐,是一种重型的顶盖封闭的大型桶罐。它用钢板厚度达3mm以上,带有焊接的加工凸边和粗的T型钢制成滚箍,用于盛装酸类液体,容量50-500L;薄钢板桶(即铁桶)是使用最大的金属桶,广泛用于盛装各类食油、石油和化工商品,铝和铝合金桶一般为中、小型桶,由于铝的硬度、强度不如薄钢板,铝桶一般都用钢环筋和裙边加固,用于盛装酒类和各种食品;铁望复合桶,其内胆为塑料,外壳为铁桶,桶内部和外部容器的头部两端凸出处高度,使泻出或溢出的液体和雨水均可倾倒出去,灌注也方便,商品保全性好,适于盛装各种化工产品与腐蚀性、危险性商品。

(3)按开口形式分:可分为闭口桶、开口桶和中心桶。闭口桶的桶顶、桶底和桶身固定一起,桶顶上安装备种形式的桶塞,大多为螺丝盖、桶口加橡皮垫圈,一般用来盛装液体;开口桶的桶顶是活动的,铁桶封装时用卡箍、扣环等,将桶顶如紧在桶身上或采用有侧边的帽式盖;中心桶的顶、底与身均固定一起,但桶顶中留有较大的口,并有简单的盖。开口桶和中心桶一般盛装粉状、颗粒状、块状等固体或粘稠物品。

3.金属盒

金属盒多用马口铁制作,种类繁多,结构亦不完全相同,下面介绍三种类型:

(1)按盒的形状分为圆筒盒、方筒盒、扁方盒、椭圆形盒和各种异形盒等。

(2)按制作工艺分为焊接盒(盒身和盒底由两块铁皮焊接而成)和拉制盒(盒身和盒底由一次铁皮拉伸而成,盒身壁薄于盒底,盒高一般大于盒直径)。

(3)按盒形可分为压扣盖盒、缩口盒、折边盖盒和铰链盒等。

金属盒由于盖板可自由关启,用于装饼干、奶粉、茶叶与咖啡等饮料香烟等干燥商品。

4.金属罐头盒

罐是小型密封容器,适宜于装生鲜瓜果或烹饪食品,具有良好的贮藏性能和装潢效果,使用方便,是理想的食品销售包装。

金属罐头盒种类:按罐的形状,有圆罐、方罐、椭圆罐、梯形罐、马形罐之分;按制罐材料,有马口铁罐、铝罐和铝铁复合罐(即罐筒用铝、罐顶用马口铁或另配塑料套盖)之分;按罐身制法,有咬口罐(罐身、罐底和罐顶由三片金属卷边咬口焊接而成,又称三片罐)、冲拔罐(罐身与罐顶由二片金属构成,又称二片罐)、多节罐(罐身由马口铁卷成圆筒,再分节切割)和粘合罐(罐身用特制粘合剂胶粘而成)之分;按封闭方式有密封罐(罐身与罐顶连成一体,无可分离的盖部)和开放罐(有明显的罐盖大多为易开式)之分;按罐盖形式,有嵌入盖式罐、旋入盖式罐、压式盖式罐、合页式罐、紧固小盖式罐和扯剥带式罐之分等。罐头的封口为真空封口,如密封罐是采用专门的真空封口机封口。

5.铝质浅盘

铝质浅盘被广泛用于包装冷冻食品和烘烤食品。其形状有圆形、方形、长方形、异型盘之分,规格繁多,浅盘的封盖方式有三类:浅盘带有垂直翻边,折弯后压住平板盖;浅盘带有水平翻边,盖子与此翻边热封封合:浅盘带水平翻边,盖子翻边。浅盘的盖子有三类:圆片纸板,有时带有透视窗带有向下翻边的平铝盖,可弯至浅盘的下方:当产品高于浅盘边,可采用隆起的罩盖。

6.金属软管

金属软管是一种外表美观的容器,它可以不费劲地挤出一定量的内装物同时重封性好,有良好的保护性。因为软管没有回收现象,所以挤压内装物时留在管内部分受污染的可能性最小。软管质地轻,不断裂,一次性使用的软管适用于高速自动充填。

金属软管由管嘴(伸出的嘴、开口部位可切开或戳穿,或敞开的嘴则在嘴盖顶端用橡皮垫压)、管肩(倾斜状、铝管肩部上有一系列同心环纹)、封尾构成。制造软管金属材料包括铝、铅和锡,这些材料都经得住极度冷却,冷轧能强化金属,特别是铝。铝最后进行退火处理后,能产生必要的柔韧性。锡一般为于包装药品,因为药品需要其容器在化学上是惰性的,锡中加入0.5%铜,制成合金以增加刚性;铅则加入3%锑,以增加硬度。铅只能用于鞋油、粘合剂等非食品,因为铅会使人中毒。

金属软管特别适用于包装各种药品、化妆品、牙膏、涂抹食品,以及家庭工业用品,如润滑剂、粘合剂、各种化合剂、颜料、染料及各种类似产品的包装。

7.铁丝笼

铁丝笼通常用作装动物的容器,一般用6mm钢条做支架,再用18号铁丝编织而成,有方形和圆形等形状,质地牢固,通风性好。

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