金属包装容器：分类、结构和规格

包装食品用金属容器按形状及容量大小分为桶、盒、罐、管等多种，其中金属罐（metal can）使用范围最广，使用量最大。

（一）金属罐的分类、结构及规格

1.金属罐的分类　食品包装用金属罐按所用材料、罐的结构和外形及制罐工艺不同进行分类，见表4-10。此外，按罐是否有涂层分为素铁罐和涂料罐；按食用时开罐方法不同分为罐盖切开罐、易开盖罐、罐身卷开罐等。

表4-10　金属罐的分类

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2.金属罐结构　罐按结构分为三片罐和二片罐，金属三片罐由罐身、罐底和罐盖3部分组成，罐身有接缝，罐身与罐盖、罐底卷封，见图4-4。大型罐的罐身有凹凸加强压圈，起增强罐身强度和刚性作用。罐底与罐盖的基本结构相同，其结构有盖钩圆边、肩胛、外凸筋、斜坡、盖心和密封胶几部分。

图4-5为罐盖结构，盖钩用于与罐身翻钩卷合，盖钩内注密封胶；盖上鱼眼状外凸筋和逐级低下的斜坡构成盖的膨胀圈，它可以增强罐盖强度，并适应罐头冷热加工时的热膨胀和冷收缩恢复正常形状的需要，适应罐封的机械加工要求，以及显示罐头食品是否败坏等作用。所以，膨胀圈的形式取决于罐头品种、内装食品性质、罐内顶隙、真空度等因素。一般的罐内食品结成块状、顶隙较小、真空度较低的如午餐肉、带骨肉用罐的罐盖膨胀圈强度应大些；汤汁多、顶隙大、真空度高的食品用罐罐盖膨胀圈应有较好的塑性。三片罐的罐盖有普通盖和易拉盖两种；二片罐是罐身与罐底为一体的金属罐，没有罐身接缝，只有一道罐盖与罐身卷封线，密封保护性比三片罐好。

图4-4　马口铁罐结构

1.罐盖　2.罐身　3.罐身加强压筋
4.罐身接缝　5.罐底　6.卷封边

图4-5　罐盖结构

a.普通盖　b、c.易拉盖
1.钩圆边　2.肩胛　3.外凸筋　4.一级斜坡　5.二级斜坡　6.盖心　7.注胶
8.刻线　9.拉环

3.罐型与规格　金属罐按外形不同分为8类：圆罐、冲底圆罐、方罐、冲底方罐、椭圆罐、冲底椭圆罐、梯形罐和马蹄形罐，各种罐的外形形状见图4-6。各罐型编号见表4-11。

图4-6　金属罐罐型

a.圆罐　b.方罐　c.椭圆罐　d.梯形罐　e.马蹄形罐

表4-11　罐型编号

金属罐规格按尺寸系列化并以统一的编号表示。我国作为国际标准化组织成员国，圆罐规格采用国际通用标准，见表4-12和表4-13。用罐内径、外高表示其系列规格。

内径规格为罐号开头1～2位分别用5（52mm）、6（65mm）、7（73mm）、8（83mm）、9（97mm）、10（105mm）、15（153mm）表示。

3位数，后2位表示外高如539罐：内径为52.5 mm，外高为39.0 mm；4位数，后3位表示外高如9121罐：内径为99.0 mm，外高为121.0 mm；5位数，后3位表示外高如15267罐：内径为153.0 mm，外高为267.00 mm。

其余罐型的罐号分别用3位数字表示，第1位数为罐型编号，后2位数表示该罐型不同尺寸规格的罐。

表4-12　圆罐成品规格系列（GB10785—89）

（续）

表4-13　冲压圆罐成品规格系列

（二）金属罐的制造

1.三片罐（three-piece can）的制造　主要包括罐身制造、罐盖制造、罐身与罐底盖卷封及空罐质量检验4个部分。罐身纵缝加工用高频电阻熔焊法、压接法和黏接法。

（1）电阻焊三片罐　制造工艺过程如下：

图4-7所示为罐身接缝电阻焊加工原理，将待焊接的两层金属薄板重叠置于连续转动的两滚轮电极之间，通电后靠高频电阻产生的高热使滚轮之间的搭接弘缝金属接近熔化状态，并在滚轮碾压下连成一体而形成焊缝。电阻焊加工的优点：避免锡焊带来的铅、锡等重金属对罐内食品的污染，节省了昂贵的锡，又提高了食品的卫生安全性，焊缝平直、光滑，密封性好且强度高；焊缝重叠宽度不超过1 mm，节约原材料，且窄焊缝对罐外彩色印刷影响小；焊缝厚度薄，便于翻身、缩颈和卷封。

三片罐罐身制造用料在焊接部位应留印刷空白，以免印制油墨存在影响接缝的焊接质量。

图4-7　加压电阻焊接罐身原理

1.上焊轮　2.罐身搭接缝
3.下焊轮　4.镍线

（2）压接三片罐　这类罐大都是手工或半自动化方式生产，罐形状有方形、圆形、椭圆形、多边形（六边或八边）等多种。由于采用整版印刷制罐，罐面图案完整美观。

（3）黏结三片罐　无锡钢板的焊接性差，可用有机黏结剂（主要是耐高温的聚酰胺树脂系黏结剂）黏结罐身纵缝。这是一种有前途的制罐方法，其制罐主要工艺步骤如下：

切罐身板→切角→成圆→罐身黏结→冲击黏结（由冲击器将接缝压紧）→急冷（使黏结剂固化）→翻边→封底→喷内涂料→烘干。

与电阻焊制罐工艺相比，黏结罐的特点：在印刷时罐身接缝处不留空白，因而罐身外形美观；采用价格便宜的无锡钢板制罐，可以降低包装成本，但黏结罐不能用于高温杀菌食品的包装。为保证足够的强度，罐身接缝的搭接宽度较大（约5mm）。

2.二片罐（two-piece cans）的制造　二片罐的罐身与罐底为一体，没有罐身纵缝和罐底卷边，故称二片罐。二片罐生产周期短，工艺简单，密封性好，广泛应用于啤酒及含气饮料的包装。国际上已采用预印刷的二片深冲罐用于罐头食品包装。

由于罐身成型工艺不同，目前二片罐主要包括变薄拉伸罐（冲拔罐DWI）和拉深罐（深冲罐DRD）两种。

（1）冲拔罐（DWI 罐，drawn and wall ironed cans）　冲拔罐的制作经过两个重要过程，即预冲压和多次变薄拉伸，故称变薄拉伸罐，其大致工艺过程如下：

卷材下料→冲压预拉伸成坯→多次拉伸变薄→冲底成型→修边→清洗润滑油→烘干→涂白色珐琅质→表面印刷→涂内壁→烘干→缩颈翻边→检漏。

冲拔罐冲压、多次拉伸变薄成型过程见图4-8。

冲拔罐的最大特点是罐的长径比很大（一般为2∶1，最大可达5∶1），罐壁经多次拉伸后变薄，因此，这种罐身结构很适合于含气饮料的包装，由于内压的存在而支承罐壁。近年来，由于液态氮在包装上的应用日趋增多，当用来盛装非含气饮料或固体食品时，可以借助液态氮进行包装，液态氮的气化倍数可达700倍以上。微量的液态氮足以用来支承罐壁。另外，它还具有制罐设备简单、生产效率高等特点。

冲拔罐（DWI）主要适用于铝或马口铁板材，只能成型圆形罐而不适合制作异形罐，TFS板不适于冲拔工艺。目前DWI罐大量用于诸如啤酒和含气清凉饮料的包装。

图4-8　冲拔罐成型过程

（2）深冲罐（DRD罐，drawn and redrawn cans）　深冲罐是将板材经连续多次变径冲模而成的二片罐。其整个制作工艺过程如下：

下料→顶冲杯→再冲杯（若干次）→翻边→冲底成型→修边→表面装饰→检漏。

制罐时几次连续冲杯使罐身内径越来越小（一般为2次），而罐壁和罐底的厚度保持原板厚，且整体罐体表面积等于原坯料的面积。如果冲坯一次成型，即称为浅拉深罐（DR）。

深冲罐（DRD）的特点是壁厚均等，强度刚性好，因而它适应的包装范围广。它的长径比一般为1.5∶1，表面涂料可在成型前的平板上进行，且制罐设备成本较低，罐形规格尺寸更易适应不同的包装需要。深冲罐适用的材料主要是TFS板和马口铁板，它的形状可以是圆形，也可以是异形，主要用于加热杀菌食品的包装。

在金属罐中，二片罐的应用一方面扩大了金属材料的应用范围，另一方面也丰富了饮料和食品的包装市场，特别是含气饮料的包装，大多已采用易拉盖的二片罐包装。除此之外，制罐工艺的改进、效率的提高又显示了它的强大生命力。

（三）金属罐的质量检查

金属罐制造过程中，因制罐设备的磨损、调整及使用操作等多方面因素，将影响空罐的质量，而空罐质量又将影响灌装和灌封质量，影响灌装食品的杀菌加工及贮存期。因此，空罐质量检测十分重要，检测的主要内容包括机械强度测试（跌落强度、耐压缩强度、耐内应强度、耐破强度、抗冲击强度等）、化学性能测试（耐锈蚀能力、耐侵蚀能力等）、密封性能测试（气密性试验、泄漏试验、封口密封性检测等）、表面质量检测（漆膜附着力、涂层耐冲击性、弯曲强度、外观等）。

1.空罐的一般性检测　主要有空罐尺寸、罐内壁涂料层、罐身接缝等项目，具体要求有以下几方面。

（1）罐高及容量应符合规定　罐高过大过小影响罐与盖的卷封质量，影响灌装量和灌装后罐内顶隙留量的控制。

（2）罐内涂料层刮伤的程度及补涂质量的检查　罐内涂料层刮伤将影响罐内耐腐蚀性，必须进行补涂且要求补涂料选用合适、补涂到位、厚薄均匀。

（3）三片罐罐身接缝应有足够的强度　采用罐身接缝的撕裂试验、翻边试验检查接缝，不允许接缝有断裂、剥离现象。

2.二重卷边封口质量检查　此项也适用于空罐二重卷边封口质量检查。

（1）卷边的厚度、宽度应均匀且符合规定要求　卷边结构如图4-9，其主要尺寸：(www.xing528.com)

卷边厚T=3tc+2tb+∑g，∑g≤0.25mm；卷边宽W=BH+LC+2.6tc=2.8～3.1mm；埋头度C=W+0.15～0.3mm=2.8～3.1mm。

（2）卷边外观检查　应平整、光滑，不允许出现波纹、折叠、快口、切罐、突唇、牙齿、假卷、断封、密封胶挤出等现象（图4-10），以免影响罐的密封性及外观。

（3）二重卷边密封性检测　外观检查卷边质量只能剔除有明显卷封缺陷的罐，卷边内部是否合格则对罐的密封性有重要影响，所以需要对金属罐二重卷边进行解剖检测，并测定卷边的叠接率、紧密度和接缝盖钩完整率，以确定卷边的密封性。

①叠接率（OR）：为卷边盖钩和身钩相互重叠的程度。

图4-9　二重卷边结构

tc.罐盖板厚　tb.罐身板厚　T.卷边厚度
W.卷边宽度　CH.盖钩长度　BH.身钩长度
UC.盖钩空隙　LC.身钩空隙 C.埋头度
g1～g4.罐身、罐盖板间间隙
OL.叠接长度

图4-10　卷边封口常见的几种外观缺陷

a.波纹　b.折叠　c.牙齿　d.突唇　e.切罐　f.断封　g.假卷　h.断封

叠接率一般要求＞50%，叠接率越高卷边密封性越好。

0级——基本无皱纹，卷边密封性高；

1级——WR＜25%，密封一般；

2级——WR=25%～50%，卷边较松；

3级——WR＞50%，卷边松，易渗漏。

卷边紧密度TR=1-WR（%），一般要求TR＞50%。

③盖钩完整率（JR）：表示外观突唇缺陷处盖钩下垂程度对卷边密封性的影响。如图4-12所示，盖钩下垂度ID=bh/CH（%）。盖钩完整率JR=1-ID （%），JR值越大，表示卷边密封性越好，一般JR＞50%。

图4-11　盖钩皱纹度等级

图4-12　突唇盖钩下垂度

3.其他项目检查

（1）空罐耐压性检查　空罐要求在一定的气、水内压作用下和一定的真空度外压作用下不变形、不泄漏。铝质二片罐应能承受足够的轴向压力。

（2）空罐的检漏　空罐在真空检漏试验机上，在真空度为59 985 Pa（450 mmHg）条件下，持续10 min检查空罐是否有泄漏现象。

（3）易开盖质量检查　对易开盖进行耐压强度、盖启破力、盖全开力、开启可靠性等检查。应保证易开盖有足够的强度，同时又易于将盖开启，方便使用。

（四）其他金属容器

1.金属软管　金属软管目前主要由铝质材料制成。将铝料坯在压机上经挤压模制成管状，加工管口螺纹，再按需截取管长，然后退火软化，内壁喷涂料、外表印刷制成空软罐。使用时将食品由管尾灌入，然后将管尾卷封压平即完成良好密封。铝箔复合材料软管采用黏结法制管。

金属软管可进行高温杀菌，开启方便，再封性好，可分批取用内装食品，未被挤出的食品受污染机会比其他包装方式少得多。软管可高速成型、高速印刷、高速灌装，金属软管的阻隔性比塑料软管好，但取出部分内容物后金属软管变瘪，外观不如后者。适用于果酱、果冻、调味品、蛋糕糖霜等半流体黏稠食品的包装。

2.金属桶　金属桶一般指容量较大的金属容器，容积一般为30～200 L，主要用于食品原料及中间产品的贮存、运输包装，具有密封好、强度好、耐热、耐压、耐冲击、可重复使用等优点。金属桶可用镀锡板、镀锌板、低碳钢板制成，其中低碳钢制桶，因价格低，所以使用量大。桶内壁涂有环氧类、乙烯类等树脂涂料。金属桶的成型加工与三片罐加工相类似。

根据装料口的大小不同，金属桶分为小口桶、中口桶、大口桶几种。小口桶是在与桶身卷封的桶盖上制一个小入料口（有的还设有透气口），桶口用配有橡胶密封圈的螺旋盖盖封。小口桶适宜装食油等液体类食品，密封可靠，不易泄漏，方便运输。大口桶的桶盖全开，靠桶箍将桶盖与桶身凸起紧固密封。大口桶主要适宜装块状、粉状或浆状食品，具有装、取料方便和便于桶内清理的特点。

3.铝箔容器　铝箔容器是指以铝箔为主体材料制成的刚性、半刚性或软性容器。

铝箔材料的优越包装性能使得用铝箔制成的容器具有质轻美观、阻隔、传热性好等包装特性，既可高温杀菌，又可低温冷冻、冷藏，加工性能好，可制成各种形状容器且易进行彩印。此外，铝箔容器包装还具有开启使用方便、用后易处理等优点。所以它广泛用于食品包装，如用于包装焙烤类食品、餐后甜食、冷冻食品、方便食品、军需食品、应急食品及加热后食用的盒装食品、蒸煮袋装食品（软罐头）、旅行食品等。随着生活水平提高和旅游业的发展，这种随时随地可加热享用、便捷高效、卫生、安全、对环境污染小的食品包装形式，应用将越来越广泛。

目前铝箔容器主要有以下几种。

（1）皱壁铝箔容器　指用稍硬铝合金箔冲压落料、起皱拉深制成的有折叠侧壁的容器，可分为浅盒无盖容器和有盖容器两种。有盖铝箔容器的盖为纸或塑料膜，将其插入容器口的折叠槽内盖封；由于容器易变形而不能保证完全密封，所以这种容器主要用于冷冻食品或流通期限很短的方便食品包装。

（2）光壁铝箔容器　指用含杂质量较少、塑性很好的工业纯铝拉深制成的侧壁光滑的容器。容器口水平的凸缘平滑，容器内及凸缘表面涂有热塑性树脂。带涂料的容器盖与容器凸缘热压封合形成可靠密封包装。这种容器适用于100℃以下杀菌的食品，如果酱等的包装。

（3）铝箔复合膜蒸煮袋　这是铝箔复合膜制成的软性包装袋，具有金属罐及塑料袋的包装优点，包装食品可进行120℃左右蒸煮加热杀菌，可替代刚性的玻璃罐、金属罐而成为软罐头，是目前用于高温杀菌食品包装最具发展前景的包装容器。

（五）金属包装制品的发展方向

1.原材料的改进　镀锡薄钢板生产从刚开始的热镀锡发展到电镀锡，从等厚镀锡到差厚镀锡（板两面的镀锡量不相等），近年来又开发了无锡钢板（TFS），其目的都是为了节约贵重金属锡而降低成本。另外，随着冶炼技术和轧钢技术的进步，所产钢板越来越薄，制成的容器也越来越轻，制造二片罐的铝合金板也是如此。这种发展趋势，今后仍将继续下去。

2.制罐技术的进步　传统马口铁三片罐的加工使用锡焊法，由于所用焊料中含有害重金属而被淘汰，目前三片罐一般采用电阻焊。然而对于某些新的、价格低廉的材料，如TFS板，电阻焊效果不佳，正研究采用激光焊，可达到较高的生产速度和较好的生产质量，同时，因减少了罐身的搭接宽度而更加节省材料。国际上二片罐的制作技术发展更快，除广泛采用CAD/CAM技术外，目前瑞士、意大利等国的一些国际大公司已采用预印刷一次冲压成型技术，大大地简化了制罐工艺和提高了生产效率，使二片罐更具市场竞争力。

3.改进老产品，开发新品种　饮料罐一般都是圆柱形，为适用较小的易开盖容器，降低整个容器的成本，现大部分饮料罐已改为缩颈罐，如209的罐身，颈部缩到206、204，甚至200。此外，为了更加方便消费者使用，还不断推出各种新型结构的瓶盖和罐盖。