一、概述
(一)金属包装容器的类型
1.金属箱与金属盒
金属箱是用金属材料制成的具有一定刚性、容量较大的包装容器,多为长方体。金属盒是相对金属箱来讲容量较小,但形体多样,如圆盒、方盒、扁盒以及异形盒等。从制造工艺上讲有由两片材料经焊接而成的焊接盒和由一片材料经冲压拉制而成的拉制盒。金属箱多用于军用品的运输包装;金属盒则多用于日用品、食品的商品包装。
2.金属罐
金属罐是用金属薄板制成的容量较小的包装容器,有密封和不密封两类,主要有以下两种结构形式。
(1)三片罐。由罐底、罐身和罐盖三个部分构成。(2)二片罐。
二片罐和三片罐在形状上又有圆柱形、矩形、扁圆形、椭圆形和梯形之分。根据封盖和开启的形式区分又有顶开罐、卷开罐、杠杆开启罐、易开罐、喷雾罐等。
3.金属桶
金属桶是容量较大的金属包装容器,在形状上有圆柱形、方形、椭圆形等,用于大中型运输包装。主要有以下几种结构形式。
(1)开口桶。设有可装拆桶盖的钢桶。桶顶盖由封闭箍、夹扣或其他装置固定在桶身上。根据开口方式又分为全开口桶和开口缩颈桶两种形式。
(2)闭口桶。闭口桶桶身与桶顶经卷边封口组合成一体,桶顶有桶口件,由封闭器密封封口。按封闭器直径大小可分为小开口桶(封闭器直径小于70mm)和中开口桶(封闭器直径大于70mm)两种形式。
(3)钢提桶。钢提桶系为方便搬运,在桶身上设有提手的钢桶,一般钢提桶的容量较小,有开口和闭口两种。
此外还有桶顶部异型桶和桶身异形桶等结构形式。
4.金属软管
金属软管是用韧性金属材料制成的圆柱形包装容器。一端折合压封或焊封,另一端形成管肩和管嘴,使用时挤压管壁则内装物自管口嘴流出,适合于药膏、牙膏、化妆品等日用品的包装。
5.其他金属包装容器
除上述4种金属包装容器外,还有金属喷雾容器、金属筐、金属浅盘、钢桶封闭器等。
(二)金属包装容器的材料选择
1.金属箱和金属盒材料选用
金属箱的制造必须保持箱体具有一定的刚度,故在材料选用上一般选择刚性较大的金属材料,如低碳薄钢板、无锡薄钢板等。金属盒材料的选用应与加工工艺成型结合考虑,对焊接盒可选用镀锡薄钢板(马口铁)、无锡薄钢板;拉制盒可选用镀锡薄钢板、铝合金板。
2.金属罐的材料选用
3.金属桶的材料选用
根据桶的性能和制造工艺要求,所选金属材料应有良好的可塑性、可焊性。一般选用优质碳素结构钢或低碳薄钢板或镀锌薄钢板或镀锡钢板等。
4.金属软管的材料选用
金属软管的材料可选用高纯度铝或铝箔、锡或铅锡合金。
此外,还应选用在金属包装容器制造中用到的焊料、密封填料、涂料等辅助材料。
(三)金属包装容器典型制造工艺过程概述
1.金属罐典型制造工艺过程
(1)三片罐。三片罐有圆柱形罐和异形罐两大类,其成型加工工艺基本相同。根据罐身制造工艺方法的不同,有压接罐、粘接罐和焊接罐3种。这3种罐的区别在于罐身侧缝的加工方法不同;而罐底、罐盖,以及罐底和罐盖与罐身结合的加工方法相同。
①压接罐。压接罐的罐身是沿用老式的切角、端折、压平工艺制造,主要用于密封要求不严的食品罐。
②粘接罐。粘接罐的罐身是用有机粘合剂粘接纵缝的制罐工艺制造。制罐时将熔融的粘剂,涂布于罐身的搭接或钩合的接缝,经加热、加压、冷却,使接缝紧密粘合。有粘合剂压合法和粘合剂层合法两种。
③焊接罐。焊接罐是罐身纵缝采用焊接密封制造的金属罐。焊接方法有锡焊和电阻焊两种,其中锡焊存在铅污染问题,基本上被电阻焊制罐工艺所淘汰。
④罐盖(底)。无论罐身是哪种方法制造,它们的罐盖(底)的制造工艺基本一样。
(2)=片罐。二片罐也有圆柱形罐和异形罐两大类。根据罐身的制罐工艺方法的不同有浅拉深罐、深拉深罐和变薄拉深罐3种。
①浅拉深罐。浅拉深罐的高径比较小(≤1),只要一次拉深即可成型。
②深拉深罐。深拉深罐的高径比较大(>1),由于板材极限拉伸比的限制,需分若干次拉深才能成型。
③变薄拉深罐。罐向侧壁厚度在拉深过程中显著变薄。但罐底部的厚度基本不变。
④易开盖。各式各样的易开罐盖,制造工艺大同小异。
2.金属桶典型制造工艺过程
以圆桶为例简要介绍其制造工艺过程。
(1)桶身。与圆形开口钢桶桶身的制造工艺过程相比,圆形开口钢桶桶身的制造工艺多一道桶口卷线工序。异形钢桶桶身制造工艺一般比圆形钢桶桶身制造工艺多一道胀型工序。(2)桶底。(3)桶盖、桶顶。
(4)封口组合。桶身和桶底、顶、桶口件制造完成后,最后经封口组合成桶。封口组合是最后一道决定钢桶质量的关键工序。目前最常用的方法是二重平卷边封口和三重卷边封口。
3.金属软管
金属软管制造比较简单,主要工艺是将金属片状毛坯冲压挤出成型。
二、金属罐的结构设计
三、金属桶的结构设计
(一)钢桶
钢桶主要由桶身、桶底和桶盖3个部分组成,桶身和桶盖(底)是分别加工,再经封口而成钢桶。
1.桶身
钢桶桶身有圆形桶和异形桶,其特点和作用各不相同。由于圆形桶制造容易,使用方便,故在应用上最普遍。
桶身上主要有环筋、波纹和翻边,它们是经机械滚压或胀型形成的。桶身上的环筋和波纹的作用在于加强薄壁钢桶的刚性和强度,并使之易于滚动,方便使用。桶身翻边是为了便于与桶顶(底)封口组合而预先压制的。
2.桶顶盖(底)
3.卷边结构
(1)卷边结构形式。钢桶桶顶盖(底)与桶身组装时,在卷边压辊的作用下将它们的翻边咬合,压制出二重卷边或三重卷边。
三重卷边结构主要用于闭口钢桶的卷封封口。它与二重卷边封口比较有以下特点。
①具有较好的密封性。与二重卷边相比,多了两层卷边,使钢桶在卷边处又多了一道防渗漏的防线,从而大大提高钢桶的密封性能。
②具有较高的抗冲击强度。一般地三重卷边钢桶跌落后还具有二重卷边结构(五层卷边)钢桶的性能,而二重卷边钢桶一经跌落,则只剩下三层卷边了,很容易产生开裂而出现渗漏。
③具有较高的工艺要求。首先在制造工艺上,三重卷边对桶身、桶底半成品要求比二重卷边的更高,其次在成型上需三道压辊加工才能成型,对设备和技术要求较高。
(二)钢提桶
(1)全开口按盖提桶。桶底为二重卷边封合结构,提手通过挂耳固定于桶口,桶盖为紧按盖,开启和封盖一般均需封(启)盖器进行。
(2)全开口封闭箍提桶。桶身及提手结构与全开口按盖提桶相同,但盖为一圆形盖用杠杆式或螺栓式封闭箍夹紧实现密封。
(3)闭口缩颈提桶。桶中央焊有一带提环的挂耳,桶顶靠边处开有灌装、倾倒孔,桶身上端带有缩颈。