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第四章金属包装材料 1 一 金属包装材料 现代金属包装技术是以英国人1814年发明马口铁罐为标志 至今不到200年 金属材料广泛应用于工业产品包装 运输包装和销售包装 已成为制作各种包装容器的最主要的包装材料之一 在包装材料中 金属所占的比重各国不尽相同 美国约为28 仅次于纸和纸板 日本约为15 仅次于纸 纸板和塑料而占据第三位 德国约为20 法国约为14 2 英国约为20 7 我国占20 左右 金属包装材料是被压延成薄片 用于商品包装的金属材料 2 优点 1 优良的力学性能机械强度优于其它包装材料 2 综合保护性能好极好的阻隔性能 3 外表美观具有自己独特的金属光泽 4 加工性能好加工性能好 且工艺较成熟 适于连续自动化生产 金属包装材料的性能特点 3 优点 5 资源丰富作为主要金属包装材料的铁和铝 蕴藏量极为丰富6 废弃物处理性好金属包装容器一般可以回炉再生 循环使用 减少环境污染 不足之处 金属材料的化学稳定性差 尤其是钢材 耐腐蚀性差 加工工艺比较复杂 相对成本较高 单位面积的质量较纸和塑料大 故制成的容器也较重 4 低碳薄钢板镀锡薄钢板镀铬薄钢板镀锌薄钢板 铝合金薄板和铝箔 厚度大于或等于0 2mm 钢系 铝系 厚度小于0 2mm 板材 箔材 二 金属包装材料的分类 5 一 低碳薄钢板 俗称黑铁皮包装用钢材主要是含碳量低于0 25 的低碳薄钢板 低碳薄钢板的性能低碳薄钢板机械强度高 加工性能良好 具有优良的综合防护性能 遮光性强 导热率高 耐热性和耐寒性优良 易于印刷装饰 低碳薄钢板的用途运输包装用金属容器和金属罐如集装箱 钢桶 钢箱 钢托盘等的主要材料 缺点 耐腐蚀性差 一般需要加涂料处理 6 二 镀锌薄钢板 镀锌薄钢板 俗称白铁皮 是制罐材料之一 1 镀锌簿钢板的结构镀锌薄钢板是在酸洗薄钢板表面镀上一层厚度为0 02mm以上的锌保护层而成 镀锌板厚度在0 44mm 1mm之间 7 镀锌薄钢板的性能镀锌薄钢板的力学性能和镀锡板 镀铬板相近 它表面光亮 强度 韧性良好 耐腐蚀性能也不错 但较镀锡板 镀铬板差 价格较低 镀锌薄钢板的用途镀锌板是应用较多的金属包装材料 多用于制造中型和大型容器 适宜盛装粉状 浆状和液状等其它物料 如润滑液 油漆 洗涤剂等 用镀锌板制成容器后就不必进行表面防腐处理 因此镀锌薄钢板广泛用来制作金属包装容器 特别是镀锌板所制的容器还具有强度高 密封性能好等特点 是在工业产品包装中应用较多的一种包装容器 8 三 镀锡薄钢板 镀锡薄钢板镀锡薄钢板 也称镀锡板 马口铁 是传统的制罐材料 是用量最大的一种金属包装板材 它是在低碳薄钢板上两面镀锡而成 性能特点 1 有光亮的外观 良好的耐蚀性和制罐加工性能 易于焊接 2 其冲拔性能不如铝板 大多制成以焊接和卷封工艺成型的三片罐结构 也可以做成冲拔罐 9 镀锡薄钢板应用 1 大量用于罐头工业 制作用于包装化妆品 糖果 饼干 茶叶 奶粉等的罐 听 盒 2 是玻璃 塑料等瓶罐的良好制盖材料 10 四 镀铬薄钢板 镀铬薄钢板镀铬薄钢板 简称镀铬板 是20世纪60年代初为减少金属锡的用量 降低成本而发展的一种镀锡板代用材料 又称无锡钢板 是在低碳薄钢板上镀铬而成 是制罐的材料之一 商品名为铬型无锡薄钢板 简称TFS TinFreeSteel 11 TFS应用 1 镀铬板现主要用于腐蚀性较小的啤酒罐 饮料罐 2 经内外涂装后用于制作冲拔罐和食品罐的底和盖等 美国二片罐90 以上采用TFS 12 五 包装用铝材 铝质包装材料的性能优点 质轻 无毒无味 有优良的加工性 不易生锈 热传导率高 阻隔性好 再循环性能好 能与其它材料如纸 纸板及塑料等复合成复合材料 存在如下不足 材质较软 强度较低 焊接性能差 13 铝合金薄板 铝板 制作铝包装容器的板材多采用铝合金薄板应用 铝合金薄板强度较低 可用于生产冲拔罐和薄壁拉伸罐等两片罐和易开盖和饮料瓶盖等 14 铝箔 铝箔铝箔是将铝材轧制成板材 再经精轧工艺制成的厚度非常小的薄板材 习惯上对厚度在0 20mm以下的铝板称为铝箔 铝箔常用于包装糖果 香烟 食品 药品等 铝箔与各种纸 塑料复合制成复合材料 2 铝箔的分类通常分为纯铝箔和合金铝箔 15 铝箔 透明的铝箔包装膜 透明防锈铝箔包装 铝箔通常指纯度在99 5 以上的 厚度在0 2mm以下的铝材 防锈纯铝箔包裝膜 16 铝合金薄板和铝箔 防銹鋁鉑真空包裝袋 防銹鋁鉑包裝膜 17 三 金属包装容器 金属包装产品可细分为 印铁品 听 盒 易拉罐 包括铝制二片罐 钢制二片罐 马口铁三片罐 喷雾罐 马口铁制成精美的药用罐 杀虫剂罐 化妆品罐等 食品罐 罐头 液体或固体食品罐等 各类瓶盖 马口铁皇冠盖 旋开盖 铝质防盗盖 化工桶及钢桶 我国金属包装的最大用户是食品工业 其次是化工产业 此外 化妆品和药品也占一定的比例 18 19 二片罐成型过程 罐身 罐底为一片 20 二片罐 21 二片罐 22 三片罐结构 23 三片罐 24 四 金属印刷工艺 25 为了引起消费者的购买欲望 提高商品的销售价值 作为促销手段 都应进行新颖的装帧设计和精美印刷 这样 金属印刷就显得更加重要了 金属印刷方式主要使用丝印 胶印和喷墨等工艺 特别在胶印的高保真领域 其印刷质量能与纸张印刷媲美 四 金属印刷工艺 26 金属印刷的特点 色彩鲜艳 层次丰富 视觉效果良好 金属承印材料如镀锡钢板 因其表面为镀锡层 具有闪光的色彩效果 再经过底色印刷 印刷图文更加鲜艳 对于无锡钢板或其它金属材料 经表面处理和涂装 印刷后也可再现出特殊的闪光效果 27 金属承印材料具有良好的力学性能和成型性能 金属包装容器可实现新颖 独特的造型设计 制造出各种异形筒 罐 盒等包装容器 达到美化商品 提高商品竞争能力的目的 金属材料的良好性能和印刷油墨的良好的耐磨性 耐久性 不仅为实现独特的造型设计和精美印刷创造了条件 而且提高了商品的耐久性和可保持性 可更好地体现商品的使用价值与艺术性的统一 28 金属印刷工艺的特点 金属印刷既是印刷品又是半成品 被印刷的金属板通常需要成型为金属制品 印刷后以其用途的不同由不同的机械进行加工 有的金属制品制成罐头时还要经过类似于蒸汽杀菌的严格处理 所以对金属的印刷要求具有耐热 耐光 耐磨损 耐药等性能 印刷时除了必须考虑金属材料的印刷适性外 还应顾及印后加工及处理时对印刷的影响 这是金属印刷的一种特性 29 金属印刷不同于纸张类的印刷 这是由于它的工艺特性所决定的 金属印刷的印刷方式一般因承印物的形态不同而异 但是无论采用什么样的材料 均属于硬质材料 所以金属印刷大多以胶印为主 虽然金属印刷与平版胶印的过程基本相似 但是与普通胶印相比也就有其独特的印刷工艺 30 1 承印材料的表面硬度比较大 压力调节应该适当 选用合适硬度的包衬材料 2 金属表面印前需要涂装 印刷前先印打底涂料 提高附着力 耐磨性能和牢固度 印后再在表面罩一层涂料 保护油墨层 增加光亮度 防止包装物与油墨直接接触 3 采用专用金属油墨印刷 金属印刷油墨的干燥 主要依靠油墨自身的氧化结膜或油墨溶剂的挥发 高温不掉漆 不褪色 抗水性要好 耐摩擦性好 无毒性 4 金属印刷要始终考虑成品效果 31 金属承印材料 1 马口铁 最早的金属印刷承印材料 2 无锡薄钢板TFS 3 镀锌铁板 4 铝合金薄板 32 预检 金属材料的规格有片状和卷曲状两种 包装也各异 因此在印刷前必须对金属材料进行处理 包括表面质量检查 裁剪 清洗等以适合不同类型印刷机的需要 或适合各种不同类型金属制罐的要求 只有印件的规格尺寸 外观和内在的质量等各项技术指标均符合印刷机的印刷要求时 才可以进行印刷 33 金属承印材料的外观质量要求 镀锡板 表面整洁 表面平整 边缘整齐 表面镀层厚薄应均匀 34 对于镀锡钢板而言 其表面的油膜主要是防止在存放过程中生锈和运输过程中相互摩擦 若油膜太厚则会直接影响涂料的牢固度和附着力 因此 对于油膜较厚的镀锡钢板 应该在温度为180 200摄氏度的烘房烘烤一次 使油膜变为气体 挥发出去 以利于涂装 对于铝薄板应根据铝材表面情况进行清洁处理 除去表面的油渍和氧化物 使印刷涂料牢固地附着在铝板上 其处理方法是用有机溶剂如乙醇 丁醇等揩擦并烘干 35 金属印刷的工艺流程 金属板印刷大多采用胶印和喷墨的方式 罐体印刷大多采用丝网印刷方式 根据承印物的特性和使用目的的不同 为了使其具有相适应的耐蚀性及印刷 加工性能 在印刷之前要进行底层涂布 印后进行罩光 36 1 底色涂装 利用打底涂料进行涂布 其作用是提高金属表面与油墨层的附着力 因此要求打底涂料与金属表面有牢固的附着力 并对油墨层有良好的亲和力 这就要求涂料具有良好的流动性 抗水性和呈色性等特点 打底涂料一般有低温底漆和高温底漆 1 涂装 37 2 白色涂装 利用白色涂料或无色透明涂料对金属表面进行涂装 作为印刷满版图文的底色使用 白色涂料应具有良好的附着性和白度 并在高温烘烤的条件下不泛黄 不褪色 在冲制罐桶的过程中不掉层 不剥离 常用的白色涂料有醇酸型 聚酯型和丙烯酸型 38 3 上光涂装 在已完成所有的图文印刷的表面上覆盖一层上光涂料 其目的是增加图文表面的光泽 保护印刷表面 提高金属表面的耐光性和耐化学腐蚀性 因此上光涂料应具备一定的光亮度和必要的硬度与牢固度 上光油有低温光油和高温光油 金属板的涂布一般由涂布机进行 大多采用辊式涂布方式 39 2 制版 金属板印刷制版工艺与普通纸张印刷基本相同 40 3 印刷油墨 由于承印物为非吸收性的金属表面或涂装面 印刷后还要进行机械加工处理 因此 金属油墨与一般平版胶印油墨相比还应具有特殊的性质 油墨流动性 应使用高粘度的油墨 润湿液的适性 湿压湿涂布性 不能产生渗色 即油墨溶解于上光漆中 耐光性 油墨的耐光性与颜料有关 加工性 连结料在加热干燥情况下应具有一定的硬度和韧性 41 普通金属印刷油墨为树脂型油墨 用热能进行干燥 为加速油墨的干燥 使油墨在印刷