金属包装Word下载.docx
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6.2罐身制造工艺·
10
7装潢及外喷涂设计·
10~12
7.1罐头外壁涂料·
10~11
7.2装潢设计·
12
8参考文献·
1内装物分析
火腿肠:
以鲜或冻猪瘦肉为主要原料，经腌制、斩拌、灌入塑料肠衣，高温杀菌加工而成的乳化型香肠。
此次设计的火腿罐头应该大方美观、经济适用且能吸引消费者的眼球。
在包装材料的选择上应该无毒、无味，与内装物接触后不产生有害物质，能够阻隔光线的透射，避光保持肉制品质量有良好的印刷装潢适应性。
2材料选择
2.1材料选择要求
包装材料选用的基本要求为：
（1）包装材料能有效保存包装物；
（2）包装材料能适应流通环境；
（3）包装材料能与包装单元相协调；
（4）包装材料与包装物的档次一致；
（5）包装材料必须符合环保要求（具备方便回收、减少污染、保护环境等的问题）。
包装材料和容器的选择必须满足一般食品包装的要求，同时，由于肉类食品的特殊性，即有较长的贮存期、保持肉制食品原有的色、香、味等特色，且要方便食用，其包装材料和容器又有一些特殊要求。
1．材料和容器本身无毒、无味，与内装物接触后不产生有害物质；
2.有良好的阻隔性能、密封性能，防止氧气渗入发生氧化作用，对肉制品造成不良影响；
3．材料的透湿性极小，避免肉制品的水分与外界环境发生交换，对其质量产生影响；
4.能够阻隔光线的透射，避光达到保持肉制品质量、风味的要求；
5．有良好的耐腐蚀性，保证肉制罐头中调味的汤料不与其发生反应变质或产生有害物质；
6.有一定的机械强度、良好的力口工包装操作工艺性、印刷适性等特性，以适应工业化生产的需要和包装装潢印刷的需要。
金属包装在我国经过长足的发展，已经形成完整的工业体系和门类，金属包装材料对水、水蒸气等的透过率极低，保香性好，并且完全不透光，能够有效地避免紫外线的影响，可为内装物提供优良的保护性，利于长时间保存。
此次设计选择金属包装容器，材料选择马口铁。
2.2马口铁包装性能
镀锡薄钢板简称镀锡板，俗称马口铁，是两面镀锡的低碳薄钢板，厚度0.15~0.30mm。
镀锡薄钢板结构由钢基板、锡铁合金层、锡层、氧化膜和油膜构成。
各层的厚度、成分因生产方法的不同有一定差异。
油膜的特点是润滑和防锈；
氧化膜具有防锈、防变色和防硫化斑的作用；
锡层美观、易焊、耐腐蚀且无毒；
锡铁合金层耐腐蚀；
钢基板加工性良好，制罐后具有必要的强度。
由于锡的电极电位比铁高，且化学性质稳定，因此镀锡层对铁起到一定保护作用，一般物品可直接用镀锡薄钢板罐包装。
不能直接使用镀锡薄钢板容器的物品，应使用涂料镀锡薄钢板制罐。
包装用钢材主要是含碳量低于0.25%的低碳薄钢板，这种钢材中的组织大多数为铁素体，其具有一定的强度和足够的塑性和韧性，便于冲压成型和拉拔成型，制成各种桶、罐类包装容器。
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，是制作各种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。
低碳薄钢板的缺点是耐腐蚀性差，一般需要加涂料处理。
综上考虑，选择马口铁为此次包装材料。
3成型方法及工艺过程选定
3.1成型方法确定
金属罐包装可用两片罐或三片罐。
三片罐又叫接缝罐，由罐身、罐盖和罐底三部分组成，罐身有接缝，制造工艺要求不高，对设备要求也不高。
制造食品三片罐的最主要方法是电阻焊法，生产效率高、焊缝平整，强度高。
两片罐又叫冲压罐，是采用适当的冲压工艺，使圆形板坯经若干次冲压后成型的，由罐身和罐盖组成，分浅拉伸罐、深拉伸罐、变薄拉伸罐。
冲压成型后的杯形或其他形状的罐身，其侧壁完整、光洁、无接缝；
底部和侧壁为一整体，没有传统三片式组合罐的侧壁与底部的卷封接缝。
正是由于上述结构特点，两片冲压罐很容易加工成各种圆形或异形的容器，且两片罐罐内壁均匀完整，成型后可涂布一层完整的涂层，避免了内装物与金属污染源接触，大大提高了内装物的卫生质量；
罐内壁无接缝并有完整的涂层，彻底消除了渗漏的可能性，增加了气密性，确保了内装物的安全，罐身外壁无缝，外侧光滑，便于进行装潢印刷，质量较同容积的三片罐轻，节省了材料，成型加工工艺简单，机械化、自动化程度高，适于连续生产。
考虑容器形状和用料，综合三片罐和两片罐的优缺点，选择浅拉伸冲压罐。
肉类罐头包装多用浅拉伸罐，这种拉伸工艺所得的罐身厚度没有显著变化，侧壁和底部厚度基本一致。
制造两片罐的两种成型方法均采用金属板成型法。
这种方法是以在复合应力作用下，通过晶体结构重新排列而表现出的金属“流动性”为基础，而且在这一过程中材料不应发生断裂。
3.2成型加工工艺过程
1.冲压成型。
即利用冲压机的一个冲头将一块平板冲进圆柱形的冲模中，从而使平板变形而成圆筒。
在初始冲压后形成的杯的直径，可以应用再冲压工序来缩小。
再冲压工序用一冲压套筒代替冲模，安装在冲头与冲杯内径之间。
等面积规则决定了伴随直径缩小的是高度的增加，再冲压工序可再重复一次，书直径在一定的极限范围内逐渐缩小，并避免金属发生断裂。
2．冲拔罐的制造。
冲拔罐的制造过程大体如下：
展开普通带状卷材；
徐润滑剂；
下料和冲压；
底部成形；
简体按正确高度切边；
清洗和处理。
对于食品罐，在清洗过程中进行外表面涂层、敞开端的凸缘成型、筒体压波纹和内表面涂层。
4金属包装容器的结构设计
二片罐罐形及结构尺寸及封口形式由于受到制罐设备的限制，可变化的余地很小，其结构设计实际上是选定罐形、制造工艺方法、封口形式及外表面装潢设计等。
4.1容器结构尺寸
4.1.1二片罐的结构要素
如图所示。
其结构有五个部分，分别是罐底、下缘部分、罐侧壁、上缘部分和罐端盖。
图1二片罐结构
罐底主要起支撑整个容器的作用。
罐底外形主要以圆拱形为主。
下缘部分是侧壁与罐底的连接部。
它常配合罐底脚设计成合适的外形，
保证二片罐具有足够的结构强度和适当的外观造型。
侧壁部分光滑平整，外表面可以进行涂装修饰。
侧壁的结构设计，必须使罐体具有一定的纵向压缩强度，其强度最低值应控制在1330N。
上缘部分是侧壁与罐盖封合的部位。
由于节约材料降低成本饿缘故，二片罐罐盖直径都较小，所以二片罐上缘部分采取缩颈一缩小二片罐筒体的口径，使之与罐盖相配合。
目前采用的缩颈形式有：
双缩颈、三缩颈、旋压缩颈等。
4.1.2二片罐的底部结构
二片罐的罐底外形如图所示：
图2二片罐底部外形
通常饮料罐内部压力较高，要求罐底的最小弯曲强度为0.58~0.62MPa。
根据这一要求，早期使用较厚的板材，其底部设计成如图中a所示的外形。
随着使用板材的原始厚度的降低，底部外形也设计成较复杂的结构，以保证罐底有足够的强度。
4.1.3二片罐上缘部分结构
早期的二片罐上缘采用简单的缩颈方式。
随着罐盖直径的进一步缩小，二片罐罐身口径也进一步缩小。
从20世纪80年代开始，出现了双缩颈、三缩颈、四缩颈等罐形。
英国的METALBOX公司发明了旋压缩颈盖，旋压缩颈的结构在加工上有很大的优势，近年越来越多的二片罐都采用了这种工艺。
4.2罐形选定
金属罐的外型设计不仅要考虑到整体造型美，还要保证强度、刚度以及平稳性，同时还要便于脱模。
常见的形状有圆柱形、方形、三角形、椭圆形、及异型等。
由于已知需要设计的是340g火腿罐头，火腿罐头多为送礼、家人食用，设计时需要美观的外形抓住消费者的眼球。
在此设计一个马蹄型金属罐，罐身高为5cm,底面可近似看成8×
15cm2的椭圆，面积约为100cm2。
该瓶的设计，从结构上说，既满足了容量的要求，又达到美观的效果，保证了强度、刚度和稳定性，还便于加工。
4.3壁厚设计
对于压力型罐，其壁厚可根据公式按其承压强度进行计算
T=p×
D／2σ
其中T为壁厚，p为内压，D为罐身内经。
对于非压力罐，则可根据相关国家标准选定壁厚，一般为0.16‐0.5mm，所选材料为镀锡薄钢板，则查表选择壁厚为0.25mm.。
规格
冶金部门相关规定
厚度
0.160.180.200.220.250.280.310.350.380.420.460.50
宽×
长
罐头食品用514×
716
非罐头食品用464×
716514×
514
表1镀锡薄钢板厚度表
由于以上种种原因，同时考虑经济节约的原则，由表得出，马口铁的最小壁厚为：
0.16mm，因为这里所设计的是小型金属件，所以，瓶体壁厚为：
0.25mm。
4.4罐盖设计
肉类罐头大多需要整块完全取出，所以开口方式设计成侧面卷开式。
侧面卷开式是在罐身上部刻出易开的痕线并带有舌状小片，当需要打开金属罐时需用开罐钥匙卷开。
结构如下图所示。
面积S2=π×
150×
80／4=9420mm2
取整后为100cm2
图3侧面卷开式结构图
罐盖制造工艺过程：
板料→切板→印涂→涂油→落料拉伸→盖顶成型→圆边→注胶→烘干→成盖
符号
尺寸名称
基本尺寸
极限偏差
D
钩边外径
64.82
±
0.25
b
钩边开度
＞2.72
c
埋头度
6.35
0.13
h
钩边高度
2.01
0.2
E
每50.8mm盖钩边重叠个数
26±
表2罐盖尺寸极限偏差
4.5口缘罐底结构设计
罐口缘部分的结构有直筒翻边、缩颈翻边、双缩颈翻边和三缩颈样翻边等几种形式。
在肉类罐头的包装中多用直筒翻边，大方美观且减少加工难度。
4.6罐身的尺寸计算
在二片罐罐身成型时，先用板料冲压冲出马蹄坯料然后再拉伸成型，在计算其落料尺寸时，可根据拉伸过程中体积不变或表面积不变。
椭圆L=π/2（d1+d2+2tb）+9+0.5=（150+80+2×
0.25）×
（3.14/2）+9.5
=371.3mm
侧面面积S1=L×
（h+3.5）=371.3×
53.5=19869mm2
底面面积S2=π×
坯料尺寸S=S1+S2+20=29289.4mm2
取整后取坯料为290cm2
罐身外径
66.4
0.18
H
罐身高度
122.2
0.38
d
缩颈内经
57.4
B
翻边宽度
2.22
表3圆形罐的结构尺寸极限偏差
注：
上图为圆形罐的结构尺寸极限偏差，异形罐没有相关规定，可参照上表设置极限偏差值。
5封口形式
二重卷边是目前广泛才采用的金属罐罐身与罐盖（底）的封口方法，不仅适宜制罐、装罐和封罐的高速度、大批量自动化生产，而且也容易保证金属罐的气密性。
二重卷边一般由五层铁皮组成，其中三层为罐盖铁皮，二层为罐身铁皮；
在两重卷边的内部还衬有胶膜，故能保证卷边的致密性，避免外界微生物的入侵，确保食品在储藏期中的安全。
当罐身和罐盖被同时送入封口作业位置时，托盘上升和封口压头，共同将罐身及底盖夹住，罐盖被固定在罐身筒的翻边上，封口压头套入罐底盖的肩胛底内径，然后由头、二道辊轮依次进行辊压卷封。
图4二重卷边结构尺寸及参数
二重卷边的质量
叠接长度Lo是评价卷边质量的重要参数。
铝合金罐的叠接长度﹥0.76mm；
镀锡薄钢板罐叠接长度﹥1mm；
叠接率＞50％。
二重卷边结构要求
二重卷边光滑均匀，卷边部位不得有快口、假卷和大塌边，也不应有卷边不完全、卷边牙齿、铁舌、跳封、卷边碎裂、填料挤出、锐边、垂唇、双线等缺陷。
6制造工艺流程
6.1罐头内壁涂料
镀锡钢板制罐后，易受内装食品的腐蚀，引起内装物的变质，因此多数罐头食品要求罐内涂料，以保护内装物，延长金属罐存期、达到安全卫生的效果。
含蛋白质丰富的水产为防止蛋白质受热分解而造成的硫化腐蚀，应选用高度交联且能耐油脂和硫化物的涂料。
防粘涂料是将环化橡胶溶解然后与高熔点合成蜡共同研磨制成，具有良好的防粘性，但抗硫性较差须用617号环氧酯氧化锌涂料打底。
6.2罐身制造工艺
罐身制造时为浅拉伸，冲拉制罐原理如图所示。
直径为D的制罐坏料置于凹模上，用压料环3压住坯料周边，直径为d0的上冲模下冲时，坯料圆周方向产生收缩性塑性变形流动，以补偿拉深的周边纵向变形，并保持厚度不变。
压料环压住板坯料周边、限制板坯料在冲拉中起皱。
压料环施加压力Q的大小应适中，太小不能防止起皱；
太大会阻碍拉深。
模具间隙也应恰当，太大罐身会起皱且罐身壁厚会加大；
太小需要冲拉力就大，且易擦伤罐身。
图5冲拉罐冲拉原理图
1-下模;
2-板坯料;
3-压料环
7装潢及外喷涂设计
7.1罐头外壁涂料
7.1.1打底涂料
印刷前打底用，以保证白油墨和铁皮有良好的连接性，提高油墨的附着力。
选用350氨基醇酸烘漆，涂布厚度为10µ
m左右。
7.1.2白油墨
此油墨用于打底白，使印在罐头外壁的彩色油墨更加鲜艳。
要求高温烘烤后，白油墨不变黄，涂膜的柔软性和附着度不降低，可适合后工序的冲压加工。
黏度指标：
120~140s（涂-4#杯、20°
C）
厚度指标：
1.55~1.86mg、cm2
7.1.3彩色油墨
彩色印铁油墨中采用的颜料应具有良好的耐高温烘烤性（有的两片罐的烘烤温度可高达315—370℃）和蒸煮（杀菌）性以及对溶剂的稳定性能。
7.1.4罩光油
涂在金属表面上的一种涂层，保护印刷图案，防止表面机械损伤，同时赋予印刷图案更高的光泽，增加美观，提高商品价值。
对于罐头商标，罩光油还可起到防止罐头高温杀菌时图案变色的作用。
做罩光油的树脂要求如下：
1、高固含，低粘度
2、光泽、丰满度要好
3、硬度、抗石击、耐化学性、抗紫外线性能要求要好
4、树脂的透明度要好
5、保色性、耐污性、流平性要好
6、层间附着率要好，对面漆的附着要好，一般做罩光油的树脂都跟面漆底漆的树脂相溶性都很好
7.2装潢设计
产品包装装潢既是产品的卖点，又是市场的亮点，新颖独特的包装往往最容易打动消费者的心。
因此，企业不仅要生产合乎标准和品质上乘的产品，而且要有端庄美观的商标和包装，如此才能使其产品更具吸引力和竞争力。
美观大方的包装造型、生动形象的图案和新颖别致的装潢可以衬托产品形象，提高产品的附加价值。
7.2.1基本文字
包装牌号，品名和出产企业名称。
一般安排在馐的主要展示面上，生产企业名称也可以编排在侧面或背面。
牌名字体一般作规范化处理，有助于树立产品形象。
品名文字可以加以装饰变化。
7.2.2资料文字
资料文字包括产品成分，容量，型号，规格等。
编排部位多在包装的侧面，背面，也可以安排在正面。
设计要采用印刷字体。
7.2.3说明文字
说明产品用途、用法、保养、注意事项等。
文字内容要简明扼要、字体应采用印刷体。
一般不编排在包装的正面。
7.2.4图案设计
图案美观大方，生动形象，不落俗套，尽可能独立创造，要特别注意消费者追求新颖、方便、实用、高贵的心理，使人耳目一新,对以食用为主的罐头设计则以较上佳的感官和食感出发，尽量给人以激发食欲的第一购买欲望。
图6外包装设计
参考文献
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化学工业出版社，2004.1
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化学工业出版社，2003.9
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[5].刘筱霞主编.金属包装容器.北京:
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