食品包裝金屬容器的質量安全控制（1）

辛巧娟

隨著人們生活水平的提高和消費觀念的不斷改變，對產品包裝的要求越來越高。目前包裝產品被廣泛應用于食品、飲料、醫療衛生及石油化工等領域，是經濟和生活中不可或缺的一個重要產業。據世界包裝組織（WPO）提供的信息，2011年國際包裝銷售收入為5922億美元，占全球GDP的2%。其中金屬包裝約占24%，僅次于紙包裝和塑料包裝，是第三大包裝材料。提起金屬食品包裝，人們很容易就聯想到啤酒罐、飲料罐、八寶粥罐、奶粉罐、蕃茄醬罐、魚肉罐頭等罐裝食品的包裝，其實使用200升金屬包裝鋼桶包裝的蜂蜜、食用油、果醬及香精香料等食品添加劑，也是食品制造加工中不可或缺的重要組成部分，是保證食品安全的一道重要防線。

目前，食品安全已經成了全社會關注的話題，對食品的生產過程以及包裝材料的使用，消費者都有較高的期待。這里我們主要談談食品的金屬包裝。

金屬包裝分金屬桶和金屬罐兩大分支：一般情況下，小于18升用厚度為0.14～0.35毫米的馬口鐵生產的金屬包裝稱為金屬罐，而用厚度為0.30～1.50毫米的冷軋薄鋼板生產的16升以上的金屬包裝稱為金屬桶。

由于金屬易腐蝕以及出于安全、健康、美觀等因素考慮，金屬包裝往往需要采用涂料保護和裝飾，并由此形成了一個獨特的涂料市場—包裝涂料。下面我們主要談談金屬食品包裝容器生產過程的質量安全控制。

一、食品金屬包裝的涂裝

無論是食品金屬桶還是金屬罐，只要用于包裝食品，由于金屬自身會與其他物質發生反應，所以一般都要涂上一層包裝涂料。這種涂料它不僅保護了金屬本身不被腐蝕，同時還能將被包裝物與金屬隔離，防止二者反應，導致內容物污染變質。并裝飾金屬表面使其具有美感，外涂層印制精美圖案和色澤，起到宣傳推廣作用。

包裝涂料分內壁和外壁涂料兩種，外壁涂料只要能夠保證金屬包裝桶（或罐）在露天存放時，外觀不脫色、不失光（涂料的耐侯性）、具有耐腐蝕、泡水后漆膜不脫落（較強的附著力）等性能即可。而包裝金屬桶（或罐）的內壁涂料，由于是直接與食品接觸，其內壁涂料經涂裝固化成膜后應是無毒、無害、無味，并符合美國FDA食品藥品用包裝涂料的要求。直白的說就是不含雙

A，耐腐蝕、抗酸堿的內壁食品涂料。

1、金屬包裝鋼桶的內壁食品涂料的選擇

對于食品包裝桶，由于是與食品直接接觸的，選擇正確的包裝涂料是保障食品質量安全的前提。但是目前有許多鋼桶生產企業，往往將成本看作第一位，在選擇食品內涂涂料時，首先選擇價格便宜的涂料，殊不知此涂料不但品質得不到保證，施工條件也不好，每只桶單耗相對也高，排出的廢氣不但生產現場工人難以忍受，就是附近2公里范圍內的居民生活也會受到影響，所以每年都有居民向環保局投訴鋼桶生產企業。本著企業為社會負責、為用戶負責的態度，我真誠的希望鋼桶企業在選擇食品內涂料時，選擇那些品質好，且通過SGS國際認證，符合美國FDA食品藥品用涂料標準的涂料。目前用于食品包裝的內涂料大部是環氧酚醛類涂料，該涂料是金屬最優良涂料之一，是國內鋼桶行業使用最早、最普遍的內涂料。也是國外鋼桶行業普遍使用的內涂料。當然，隨著技術的發展和環境保護意識的增強，有諸多的企業開始使用水性涂料進行生產。

環氧酚醛涂料的主要成膜物就是環氧樹脂。食品內涂料的環氧樹脂是以環氧氯丙烷與雙酚A為原料，在氫氧化鈉的存在下聚合而成的雙酚A二縮水甘油醚型樹脂。由于環氧氯丙烷與雙酚A都是二官能度的化合物，所以此類的環氧樹脂是線形結構。環氧樹脂中含有羥基、醚基和很活潑的環氧基，其中羥基和醚基具有很強的極性，使得環氧樹脂與相鄰的界面產生較強的作用力。所以該內涂料對鋼桶表面具有很強的附著力。而活潑的環氧基則更是賦予涂層和鋼桶表面高強度的黏結力。

鋼桶內涂料所用的雙酚A二縮水甘油醚型環氧樹脂的分子鏈是碳-碳鍵和醚鍵結構的，化學性質很穩定。所以，它的耐化學性、耐酸堿性能都很好。另外，由于這種環氧樹脂的環氧基在分子的兩端，分子鏈的內旋阻力較小，加上所采用的環氧樹脂經過低粘柔化處理，所以柔韌性較好。這對于鋼桶行業的內涂料涂裝工藝(桶身和桶底、頂分別涂裝、烘烤固化，然后再卷合)是非常有利的。

環氧酚醛類鋼桶內涂料利用環氧樹脂結構中的活潑環氧基與丁醇醚化的酚醛樹脂在高溫下交聯固化，形成牢固的三維網狀結構膜，使涂料的機械性能、耐化學性能得到進一步的加強。這種高溫下的交聯固化反應只放出三份的水，過程中無其它副產物釋放，收縮性小，交聯固化后具有很好的牢固的致密的網狀結構膜，由此進一步增強了涂層的附著力、機械性能、耐腐性能和耐化學性能。

目前國內廣泛使用的環氧酚醛類鋼桶內涂料有美國PPG、美國杜邦公司生產的及國內上海徐工涂料生產的鋼桶內涂料。這些涂料通過德國食品和日用品法規和美國FDA認證的證書。

2、金屬包裝鋼桶食品內涂料的噴涂質量控制

金屬桶和金屬罐，其表面涂層的涂裝方式是不相同的，金屬鋼桶主要是采用高壓無氣噴漆法在桶成型后進行噴涂烘干作業，桶內壁涂層質量好壞是鋼桶生產廠家可直接控制的；而金屬罐一般都是先由印鐵廠在馬口鐵板雙面印涂用戶所需的漂亮美觀的宣傳圖案和內表面印涂食品包裝涂料，烘干后再由制罐企業進行加工作業。 大規模的制罐企業，都有自己的印涂生產線，但中小型制罐企業，印涂是靠外協加工的，所以對印涂質量要進行嚴格地把關和檢驗。金屬罐近幾年發展速度迅猛，經過整合和市場的自我調節，已經步入良性循環，印涂鐵技術已經非常成熟，且已經到了縮減階段，新的覆膜鐵、覆膜鋁，二次冷軋薄板，沖壓罐，沖拔異形罐和易撕蓋等新技術，正慢慢成為發達制罐業的主流。這里我們主要介紹食品金屬包裝鋼桶的包裝內涂料涂裝時的質量控制。

噴涂過程是一個簡單的物理過程，是指將涂料按所需厚度均勻地涂布在鋼桶表面上的過程。噴涂過程雖簡單，但必須達到它所需的兩大要求，即：一定的厚度和均勻涂布，不能出現漏涂、流掛及粗粒疙瘩等缺陷。噴涂過程中，涂層的厚度是十分重要的工藝參數。形成的固化膜（涂層）有一定的透氣性，這與涂層的結構氣孔有關。涂層的結構氣孔的直徑平均為10-6～10-7mm，大于氣體和液體的分子直徑，所以不僅氣體可以通過，而且一般離子和低分子液體也可以通過。為了盡可能地提高涂層的抗滲水性和抗透氣性，涂層必須要求有一定的厚度，以互相重疊覆蓋結構氣孔。通常把涂層達到能起保護作用的最小厚度稱為臨界厚度，所以鋼桶涂層的工藝臨界厚度為0.02mm,也就是說，鋼桶噴涂形成的漆膜厚度不得小于這個臨界厚度。只有這樣的漆膜厚度才能達到保護鋼桶不受外界侵蝕的目的。另外，噴涂的均勻性也是十分重要的，如果不均勻，過薄處會降低抗腐蝕性，過厚處則容易出現流掛、起皺等缺陷。為此控制鋼桶的涂裝是保證鋼桶的另一個重要環節。

a、鋼桶涂裝前的表面處理

要保證鋼桶的涂裝質量，必須在鋼桶涂裝前進行表面處理，用脫脂磷化、清洗、干燥工藝消除鋼桶在生產和運輸過中粘附異物、油污、加工碎屑、塵土等涂層質量的不利因素，從而提高鋼桶的涂裝質量。涂裝前鋼桶的表面處理工藝也在不斷改進，從原來的磷化改為無磷轉換和鋯化處理，因為他們不含磷，清洗后的鋼桶不會污染食品，排放的廢水不會污染土壤。

b、鋼桶表面涂層的涂裝工藝

涂料均勻地噴涂在潔凈的鋼桶表面，經烘干后，可獲得一層性能良好的保護膜。整個漆膜的形成過程可分為兩個階段，即噴涂過程和干燥成膜過程。

(1) 噴涂過程  噴涂是指將涂料按所需厚度均勻地涂布在鋼桶表面上的過程。這個過程一般由自動噴涂機完成。噴涂如果不均勻，過薄處會降低抗腐蝕性，過厚處則容易出現流掛、起皺等缺陷。

(2) 干燥成膜過程  干燥成膜過程是一個包括溶劑蒸發、涂料的交聯縮合、氧化聚合等物理、化學的綜合過程，整個過程既有物理反應也有化學反應，大致可分兩個階段：

a) 溶劑揮發階段。一般發生在烘干前期，緊接在噴涂之后，有大量溶劑揮發，揮發過程幾乎是在自由表面上進行的。由于溶劑揮發，使鋼桶表面上涂膜濃度發生變化，從而使涂料失去流動性，即我們平常所說的流平階段。

b) 化學反應階段。鋼桶表面上溶劑揮發后失去流動性的涂料，在熱能的作用下，一部分漆膜發生交聯縮合反應形成網狀結構高分子化合物，另一部分漆基在空氣中氧化，同時進行聚合反應形成網狀結構的高分子化合物，這個過程是一個較復雜的化學反應過程，但最后生成的都是聚合度不等的具有網狀結構高分子化合物。這種高分子化合物具有良好的性能，漆膜所有的保護性能都是由它提供的。所以，在鋼桶表面漆膜涂層的干燥過程中熱量和時間是必須遵守涂料廠家提供的涂噴烘干工藝規范。如果沒有足夠的熱量和充分的時間，涂層的化學反應不完全，就不能達到所需的涂膜質量。所謂選擇適當的烘干規范，就是為了獲得交聯縮合反應所需的熱量而設置烘干溫度及烘干時間的合理配置，使漆膜達到保護鋼桶和裝飾鋼桶的最佳結構。

c、鋼桶表面涂層缺陷

涂裝過程中或涂裝后產生的涂膜缺陷一般與鋼桶表面涂裝前的狀態、涂裝工藝、涂料質量、涂裝方法及操作、涂裝設備和環境等因素有關。常見的缺陷有流掛、垂流與流痕、粗粒和疙瘩、露底和遮蓋不良、針孔、桔皮、起皺、干燥不良、生銹、變脆。
對于上述出現的問題，在鋼桶制造技術、制桶桶培訓教程等書中均有解決方法，這里不一一羅列。但企業制訂科學合理的工藝守則和操作規程，提高裝備水平和加強管理是非常必要的，一定要可能出現的涂裝缺陷控制在問題出現之前。

d、鋼桶表面涂裝對環境的影響

在鋼桶涂裝工藝中，就會有大量的有機溶劑揮發到大氣中去，造成環境污染。雖然有人倡導讓鋼桶行業噴涂時使用無機溶劑涂料，但到目前，大部公廠商還使用的是有機溶劑涂料。鋼桶涂裝的有機溶劑氣體排放分成二部分：一是噴漆室的排放，但由于是常溫下的溶劑氣體排放，濃度又較低，通過水淋、沉降、過濾等裝置排放到大氣中，污染程度較輕。但對車間污染大，危害工人身體健康。所以，有條件的企業在改造噴涂烘干生產線時，將流平段全封閉起來，然后再對其處理，最大程度降低對車間環境和員工造成職業危害。二是涂料烘房的排放，由于涂料的烘烤成膜是高溫烘烤（170-220℃），有機溶劑全部由烘房成為高溫氣體排出，嚴重污染周圍環境。隨著人們環保意識的增強，鋼桶廠在沒有全完尋找到可替代有機溶劑涂的合格環保涂料前，都采用一定的方法對廢氣進行回收和處理。其方法有吸收凈化法、吸附凈化法、燃燒法（熱力燃燒、催化燃燒）等。

雖然鋼桶廠家為了獲得一個良好的生產環境，想了不少辦法，也花了不少資金，但沒有從根本上解決問題。廢氣生產過程中還存在，這種現場生產食品，真擔心造成包裝容器的二次污染。所以今年生產200升食品包裝桶時，有許多廠家采用水性涂料進行鋼桶的內外噴涂，水性涂料阻燃防爆、無毒無味、節能環保、低碳健康的優越性將是國內外鋼桶制造行業涂裝發展的趨勢。

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