近年来，在世界范围内，涂层钢板发展很快，尤其是在汽车制造、建筑及装饰行业得到了广泛的应用。从目前国内外的发展趋势来看，涂层钢板用作包装材料已经开始，并呈现快速发展趋势。据估计，涂层钢板将广泛用于金属包装行业，以取代目前金属包装产品在生产过程中涂装的落后生产工艺。在近年的欧洲包装竞赛中，获得最佳奖的均是金属罐，它采用易开盖和普通的厚度为0.17mm钢板基材，在其表面涂装聚合物涂料而组成的包装钢板。生产商认为，也可以使用撕离盖，而且在蒸煮罐头时不必排气。这种方罐比圆形包装少占20%的空间，轴向承载能力为2kN，完全在常规金属罐的性能范围之内，并且罐身的4个侧面可以印刷高质量的图案。英国卡瑞斯公司几年前向市场投放了一种最新的装饰性钢板，这种材料由氧化铬电镀钢板及其表面的几层聚合物涂料膜组成，目前已在欧洲得到了应用。这种聚合物喷涂材料有几层复合薄膜，可以金属化，并能够印上全息商标。它有保护层，有利于印刷。由于整个工艺是在平面上进行的，因此该系列装饰性钢板不适合于拉伸罐，但是对装饰容器、易开盖、拧断盖、皇冠盖、复合罐端盖和三片罐则是理想的材料。该材料表面光洁亮丽，一经问世就打开了马口铁容器市场。英国的弗瑞莱特公司是最有名的聚合物涂覆钢材供应商，其产品已在市场上销售了好几年。把聚合物薄膜胶结到钢板的表面时，须把材料熔融并急剧冷却，以便制作阻隔性好、抗腐蚀性强和引人注目的包装。还有一种新型的涂覆工艺是把树脂直接挤压到钢板上，目前已用于食品罐的生产。 二、涂层钢板的耐腐蚀特性和防腐蚀机理 金属材料的腐蚀分类通常有以下几种：按腐蚀环境分为干腐蚀、湿腐蚀；按腐蚀机理分为化学腐蚀、电化学腐蚀、物理腐蚀；按腐蚀形态类型分为点蚀、应力腐蚀断裂；按应用范围其实是按腐蚀环境分类的特殊应用。 涂层钢板的耐蚀性通常以失光、变色、粉化、细裂、开裂鼓泡和锈斑等腐蚀破坏程度来表示。影响涂层钢板耐蚀性的因素很多，涉及涂层钢板的基板种类、涂料种类、涂敷层数和厚度、涂层钢板使用环境以及涂层钢板应用中的机械加工、运输、保管等诸多方面的因素。单从涂层钢板的涂层特性原理分析，决定涂层钢板耐蚀性的根本因素是涂层结构特性和基板的耐蚀_性能。涂层的保护性在大气腐蚀环境下，主要决定于涂料的耐蚀性或抗老化性。 星空体育 有机涂层虽然具有隔离钢材与外界腐蚀环境的能力，但一般有机涂层往往存在微小针孔，外界的水分、蒸汽、氧及各种离子均能通过针孔渗透到钢板与涂层间的界面，并形成局部电池，发生膜下腐蚀。当涂层膜下发生腐蚀时有机涂层就会鼓泡。鼓泡位置与局部电池的阳极和阴极的位置相一致，阳极区域呈酸性，涂层有变脆倾向。阳极区呈碱性，涂层软化膨胀，使黏接性变差。同时阴极域由于水的侵入，鼓泡容易长大，鼓泡破裂，导致大面积的腐蚀。涂层钢板的腐蚀速度除与有机涂层物理化学性能有关外，还取决于有机涂层的抗气体、液体和离子的渗透性能。钢材同水和空气接触发生腐蚀反应，是局部电池作用的结果，即所谓电化学腐蚀。有机涂层具有隔绝钢材与外界腐蚀环境的功能。当离子经过涂层、渗透到钢材和涂层界面后并形成局部电池时，具有高电阻值的有机涂层，相当于在局部电池两极间插入一电阻，使局部电流难以流动，因而阻碍了钢材的腐蚀。由此可知，涂层的防腐蚀性能与涂层的成分、厚度、均匀性以及涂层与钢材的结合力等有密切的关系。增加涂层厚度和层数会减少涂层实际存在的微小针孔，这样也提高涂层的耐蚀性，如采用二涂二烘，或三涂三烘工艺，即可得到耐蚀性优良的涂层钢板。 涂层钢板的防腐机理是利用涂层将基板与腐蚀介质隔离开来，阻止基板表面产生化学或电化学反应。因此，我们最终要研究的防腐问题应归并为涂层钢板基板表面的化学腐蚀和电化学腐蚀。基于上述的金属腐蚀机理，人们一直在寻找有效的金属腐蚀控制方法，经过长期的实践，基本形成以下几种措施：选用金属材料时尽可能选耐大气腐蚀的；结构设计时尽量避免缝隙、凹槽等易积水而引起腐蚀应力断裂的地方；改变成分，添加缓蚀剂，以抑制腐蚀过程；包装前作防锈处理，储存时保持干燥清洁；采用表面保护性覆盖涂层。 为了提高普通钢板的防腐蚀性能和特殊的表面性能，在普通钢板的基础上发展了各种彩色涂层钢板。钢板的涂层大致可分为有机涂层、无机涂层和复合涂层三类，以有机涂层钢板的发展最快。有机涂层可以配制成各种不同的色彩和花纹，故通常称为彩色涂层钢板。彩色涂层钢板的原板通常采用热轧钢板和镀锌钢板，有机涂层为聚氯乙烯，此外尚有聚丙烯酸树脂、环氧树脂、醇酸树脂等。涂层与钢板的结合有薄膜层压法和涂料涂覆法两种。彩色涂层钢板还可制成压型板，其断面形状与尺寸基本上与铝合金压型板相似。这种压型板具有耐久性好、美观大方、施工方便等优点，因此应用广泛。涂装钢板的基体为镀锌钢板，背面和正面都进行涂装，以保证其耐腐蚀性。正面第一层为底漆，通常为环氧底漆，它与金属的附着力很强。背面也涂有环氧或丙烯酸树脂。面层过去用醇酸树脂，现在多为聚酯类涂料和丙烯酸树脂类涂料。

三、金属包装涂层钢板的涂料种类及其要求 涂覆是指将涂料薄而均匀地涂布在被涂物表面上的工艺。随着工业生产的发展和技术的进步，新型涂料的出现和对涂层质量要求的提高，涂覆工艺取得了很大的发展，并已逐步向自动化，无污染和高效率化方向发展。钢铁材料一般不裸露使用，通常需在其表面涂敷保护层，根据保护层组成的不同，可分为无机层和有机层两大类，表面为无机保护层的习惯上称为镀层板，因其保护层通常以热浸镀或电镀的方式形成，如镀锌板或镀铝板等。表面为有机保护层的统称为有机涂层板，由于有机涂料种类繁多，且色彩鲜艳、丰富，可满足不同的需要，因此有机涂层钢板的应用非常广泛。涂料是一种流动状态或粉末状态的有机物，涂敷于底材上能干燥固化形成一层薄膜，均匀地覆盖和良好地附着。其主要性能为防护性（如耐潮湿性、耐水性、耐候性、耐化学性等）和装饰性（具有各种不同的颜色和光泽）。为增加对基板的保护或美观需要，有时无机保护层外仍然涂敷有机涂层，如镀锌板作为外露件使用时，一般也涂敷一层具有优越的耐蚀性能同时能赋予钢板表面丰富色彩的有机涂层。有机涂层板所用的涂料由于种类、颜色或涂层厚度不同，其使用性能各有特性。根据涂层厚度的不同，可将有机涂层钢板分为薄涂层板和厚涂层板两大类，前者涂层厚度在5μm以下，一般为1～2μm；后者涂层厚度一般在15μm以上。根据目前的生产与消费情况，有机涂层产品以厚涂层产品为主。 目前没有一种通用涂料能满足各种内装物特性的要求，各种涂料有其特性和适用性。国外涂料种类较多，可根据内装物特性要求选择。国内罐头内壁涂料主要有抗硫抗酸涂料，脱模涂料，耐深冲涂料，啤酒饮料专用涂料等。罐头外壁和周围大气_中潮湿空气接触极易生锈。 为防止锈蚀，在罐外涂印涂料称之外印铁涂料，可把商标印刷在罐头外壁上，既可防锈又能美化和宣传商品。金属印刷之不同于纸张印刷的地方，就是它在印刷前先要上一层涂料。涂料对金属印刷品起到举足轻重的作用。金属印刷不是最终的目的，而是金属包装品的美化手段，目的是制成各类金属容器，如铁罐、化妆品罐盒、各种类型瓶罐、玩具等。 要使印在金属板上的图文鲜艳夺目，离不开涂料的特殊作用。其作用可以归纳为以下两点：一是增加金属和油墨膜层之间的附着力。以往的相关实验已验证，油墨直接印在金属板上，油墨同金属之间的附着力、耐磨性能和牢固都非常差。在金属板上先印上打底涂料，然后再印油墨，则油墨膜的耐磨性能和牢固度均有提高，为以后的产品成型加工打下良好的基础。这是因为金属板上先印上一层特殊性能的涂料后，既对金属产生强大的黏着力，又增强了同油墨之间的亲和性；二是对金属印刷品上的油墨膜层起保护作用，同时增加金属板上的图案的光亮，并在制罐成型中不变色、不掉漆。印铁涂料从功能上来分，分为打底涂料、白涂料和上光涂料三大类。镀锡板制作三片罐时一般先涂印成涂料铁后再制罐。如果罐内壁和外壁都要施涂涂料时，多数先涂内壁再涂外壁，因内壁涂料烘烤温度高于外壁涂料的烘烤温度。罐外壁彩色印刷要先涂上底漆，再用彩色油墨印刷，最后涂上罩光漆增加光彩。对罐外涂料和彩印油墨要求耐高温，保证罐头经高温杀菌后仍保持色彩鲜艳；涂料和油墨的干燥性能良好；具有良好的附着力和印刷性能；价格便宜，并且稳定性好，耐藏。常用的几种罐外彩印涂料有醇酸树脂涂料、丙烯酸树脂涂料、氨基树脂涂料和环氧树脂涂料等。 常见食品包装金属罐内涂层所用的涂料和覆膜种类很多，通常的涂料是在无机高分子中加入固化剂、增塑剂等配料，溶解在溶剂和稀释剂中。主要的涂料有：环氧系涂料，包括环氧酚、环氧脲、环氧酯、环氧丙烯等；乙烯基涂料，包括纯乙烯、改性乙烯、乙烯有机溶胶等；丙烯聚酯系涂料，包括丙烯氨、丙烯环氧树脂等。一般而言，罐内表面主要用环氧系、乙烯系和聚酯系涂料，罐外表面主要用丙烯系和聚酯系涂料。此外，在覆膜板上也可使用厚度为几十微米的热塑性树脂薄膜。从加工性和与罐装物的适应性方面来看，以聚乙烯对钛酸盐（PET）为代表的聚酯和以聚丙烯（PP）为代表的树脂使用最好。 食品包装金属黏接罐采用薄膜状尼龙系热金属黏接剂进行罐身黏接，将罐的金属板与有机材料的底漆和黏结剂结合在一起。黏接罐一般用于罐装啤酒、碳酯饮料等冷饮用罐。倘若在高温（为90℃）装罐或高温消毒（为120℃）场合，则需要对无锡钢板（TFS）、涂层底漆和黏结剂进行改进，以保证在高温严苛环境下保持优良的黏结性能。焊接罐用平板两端加压重合，由外部电阻或激光（小直径罐）加热使金属材料熔合在一起。为避免铅对人体健康的不利影响，美国发明角焊法，瑞士发明缝焊法，其中缝焊法早已成为主流。 深冲罐要求钢板有好的强度、加工性能、耐腐蚀性能等。冲压成型后，罐身部位壁厚只有板厚的40%。深冲罐进一步发展是：薄壁轻量化，改善加工性能和提高抗腐蚀性能。 金属容器包装对涂层钢板涂膜的性能要求：由于金属容器包装产品是内装产品的外衣，既要美观又要实用。一般要求主要是对其涂膜的性能和质量、涂膜的附着力等都有较高的要求。为保证涂膜足够的防护能力和使用寿命，要求涂膜厚度15～25μm；对同一卷钢板的不同部位或同一批产品的不同板卷的颜色，要求一致或差别尽可能小，这可通过色差仪进行监测；涂层钢板表面涂膜的光泽与涂料的种类有关，不同的用户对光泽度的要求也不同。涂层钢板在用于金属容器包装产品的生产时均需要进行弯曲、深冲等机械加工，因此，要求涂膜与钢板的附着力要强，要求有良好的耐冲击和深冲性能，加工时涂膜不产生裂纹或脱落。此外，涂层钢板的涂膜要有一定的硬度、耐候性、耐潮湿性、耐水浸性、耐沸水性、耐污染性及耐热性、耐寒性、自熄性、防火性等。 四、新型金属包装材料涂层钢板的种类、产品包装方式及其生产加工 目前涂层钢板的品种繁多，大约超过600种，但至今仍没有一个严格的分类方法，因为在众多的品种之间难以找到一个区分它们的标准。同时，各厂家都有其独特的设备、工艺，产品品种很多。按照一般的习惯，用做包装材料的涂层钢板可分为以下几类。 按使用基板分类：通常用于涂层钢板的基板有：冷轧钢板、热镀锌钢板、热镀锌合金化钢板、热镀锌—铝系合金钢板、电镀锌合金钢板、电镀锌钢板、镀锡钢板、镀铬钢板等。 按加工工艺分类：按涂敷方法不同，有辊涂法、喷涂法、淋涂法、粉末法、覆膜法、印刷法等制得的涂层钢板；按涂敷次数不同，有一涂一烘、二涂二烘、三涂三烘、四涂四烘等不同工艺涂敷制得的涂层钢板；按压花或印花加工分，还可细分为木板纹、大理石纹或羊皮纹、水泥沙浆纹等涂层钢板等。 按使用涂料种类分类：通常按用于制作彩涂的涂料分类，有聚氯乙烯涂层钢板、聚酯涂层钢板、丙烯酸涂层钢板、氟碳涂层钢板、硅聚酯涂层等。 涂层钢板从涂后冷却工序出来后，整个涂层工艺过程基本完成。带钢经过生产线出口段进入卷取工序。有些涂饰机组的出口段带有纵横剪切的功能，使涂层钢板产品直接经分条或定尺剪切后进入成品的包装工序。包装的任务就是把堆成垛的钢板和卷成带卷的带钢捆紧，以保证防损伤、防污染或防锈。包装的形式分板状包装和卷状包装，凡是带钢经出口段直接进入定尺飞剪工序，则属于板状包装。如果直接卷取的或进入分条卷取的是属于卷状包装。成品包装也属于涂层钢板质量控制工作的一部分，因为包装质量不过关，产品会出现腐蚀和变形方面的质量问题，大大影响了产品的加工性能和使用性能，所以，包装效果应能保证产品在运输和贮存期间不致松散、受潮、变形和损坏。我国对涂层钢板的包装形式和方法都有规范要求，涂层钢板的包装形式和具体操作应按国家标准规范执行。 随着低镀锡板、无锡钢板和黑铁皮的使用，每年有大量的制罐用钢板需要涂涂料，由于常用的有机涂料含有大量的溶剂，在涂料固化过程中大量有机溶剂蒸发污染环境，因此应采用水溶性涂料。当涂料采用加热固化方法时，考虑节省能源，如何缩短固化时间仍是当前研究的重要内容。如紫外线干燥法，可在室温下数秒钟内干燥平板上的涂料和油墨；红外线加热法，可在20～30s内固化有机涂料；电感应固化法，可在379℃条件下5s内固化涂料等。 常见金属罐多用于食品包装，通常都要涂敷涂层，以满足卫生性、耐蚀性与抗化学反应性能的要求。为防止涂层的损坏，金属容器包装的生产者最关心的是各产品部件之间采用何种方法联接。目前，涂层钢板在金属箱、金属桶、金属罐等生产中，主要的联接方法有卷封咬合、铆接和焊接等，也可采用粘接方法。卷封咬合多用于钢桶的桶底盖封口工序，其特点与采用普通钢板生产钢桶是一样的。 铆接多用于包装箱等产品的生产中，与采用普通钢板生产钢箱是一样的。为使涂层无损焊接，目前有以下两类焊接设备：一是电容放电式螺栓焊接，将电容器所贮存的电加在端部带有突刺的螺栓和涂层钢板上，电容通过突刺放电产生电弧，在数毫秒的时间内将螺栓及涂层钢板表面熔化并焊接在一起；二是电阻式焊接，首先在被焊处用冲头压出几个凸点，然后用铜电极压紧，通以脉冲电流，周期只有数毫秒时间，脉冲电流通过时产生热量将金属熔化焊接，如常用的凸焊机和缝焊机。这两种焊机的共同特点就是在10ms 内完成焊接，不等热传到钢板的另一面，焊接即已完成，因而保证另一面的涂层将不遭受高温的破坏。 金属容器包装生产的原材料涂层钢板，在材料进厂后应尽快使用，一般以两月内使用为宜，即使要贮存，要求贮存环境干燥，并保持相对恒温。卷板要求立式贮存和运输，贮存时不允许多层堆放。产品出厂后不要露天存放。在贮放和运输过程中，当受到压力作用时，涂膜表面会因受压而失去光泽。压力消除后，经过一段时间放置，这种现象或减轻或自行消除，在30℃以上存放则可以使复原的时间缩短。 涂层钢板的切口或是在金属容器包装生产时冲的小孔，都露出金属切口。切口很容易发生腐蚀，并常引起涂膜剥落。可在切口处涂以涂料，或在冲孔处加用橡胶垫圈或涂以密封胶。 在涂层钢板的运输和加工中，个别划伤或污染是不可避免的，若是轻度污染，可用抹布沾取清洁剂擦净，倘若是较重污染和划伤，则首先要将表面洗净，然后涂以修补涂料。修补涂料必须对原涂层的附着力良好，而且在涂后与原来颜色一致。 五、金属包装涂层钢板的应用发展趋势 金属包装是我国包装工业的重要组成部分，其产值约占我国包装工业的10%，主要为食品、罐头、饮料、油脂、化工、药品及化妆品等行业提供包装服务。金属包装容器是指用金属薄板制造的薄壁包装器。它广泛应用于食品包装、医药品包装、仪器仪表包装、工业品包装、军火包装等方面。我国金属包装的最大用户是食品工业，其次是化工产品。此外，化妆品和药品也占一定的比例。在金属包装中，以马口铁包装为主。由于马口铁印刷技术和加工技术的不断改进和完善，马口铁包装的应用越来越广泛。随着国产马口铁生产能力的提高，马口铁进口将逐步减少，不久便可自给自足，但部分高档产品尚需少量进口。金属包装容器之所以得到广泛应用，是因为它具有许多独特的优点：金属容器相对于其它包装容器，如塑料、玻璃、纸类容器等的强度均大，且刚性好，不易破裂。金属薄板有比其它任何材料均优异的阻隔性、阻气性、防潮性、遮光性、保香性，加之密封可靠，能较好地保护产品。金属材料印刷性能好，图案商标鲜艳美观，所制得的包装容器引人注目，是一种优良的销售包装。金属容器可根据不同需要制成各种形状，既满足了不同产品的包装需要，又使包装容器更具变化，促进了销售。 早在1927年，美国就开始生产涂层钢板，1936年美国首先建造成有现代涂层生产线雏形的连续涂层钢板生产线。目前，在全世界40个国家和地区近200家公司共有约474条涂层钢板生产线。美国约200条生产线，日本有50余条，欧洲国家有120条，亚洲有74条生产线。目前世界涂层钢板年产能力14007万t，其中美国450万t、欧洲约400万t、日本约270万t、亚洲其他国家约120万t。欧美合计年生产能力约占全世界总生产能力的84％。 我国涂层钢板生产起步较晚，20世纪80年代，我国开始陆续引进涂层钢板生产技术和设备。1998年之后，我国各行各业发展迅猛，涂层钢板市场需求旺盛，这就大大促进了涂层钢板的消费和发展，使之产量、消费量连年增加。但我国自产涂层钢板产量远远不能满足市场的需求，近两年来我国涂层钢板已供不应求，缺口很大。我国又出现钢铁投资热潮，涂层钢板生产线建设高速增长。我国已建成涂层钢板生产线24 条，形成161.6万t的年生产能力。此外，正在兴建的和筹建中的生产线还有十余条。这些生产线的建设，极大地提高了我国涂层钢板的产能，也使我国进入涂层钢板生产大国的行列。随着我国各行各业的迅猛发展，对涂层钢板的需求快速上升，从而为我国广泛采用涂层钢板作为包装原材料提供了基本条件，迅速成为金属包装业理想的替代材料。 环保问题日益受到人们的重视，涂层钢板生产工艺也要求适应这一潮流。首先要降低涂料中的挥发性成分，采用水性涂料、快干涂料、粉末涂料等新涂料；其次，不使用有溶剂排出的涂料，转而使用预先在金属板上贴上涂层的覆膜板。1990年日本已开始使用薄膜覆膜板作为深冲罐和焊接罐用板，其用量逐渐扩大，近年我国也开始推广使用。 替代涂料的塑料覆膜层，具有良好的防锈、装饰、隔热、减震等功能。用聚乙烯对酞酸盐（PET）和聚丙烯（PP）覆层的无锡板和铝合金板可用于制作瓶盖、DRD罐和喷雾罐的阀盖等。贴有聚酯膜覆膜层钢板，有优良的加工附着性和加工耐蚀性，适合于制作加工变形量大和内装高腐蚀性物品的深冲罐和焊接罐。 聚酯膜覆膜钢板另一特点是适应性强，包装食品中的色、香、味是多种成分在生产工艺中经复杂调味剂配合后所决定的，聚酯膜覆膜对食品中香味的吸收率最小，可以使罐内食品中成分保持微妙的平衡关系，使之长期处于良好状态。此外，用覆膜钢板制罐，可采用干式成型，无需过量的润滑剂。这可避免由清洗润滑剂而产生大量废水污染环境。塑料覆膜钢板可提高食品容器性能，降低生产成本，市场需求必将进一步增加。 功能型有机涂层板作为一种新型材料，是根据应用领域的不同，用特殊的基板及附有特定功能的有机涂层复合而成的一种新型复合材料。 六、结束语 受制于资源瓶颈，钢铁行业陷入“高产量、低效益”窘境，产品结构升级压力倍增，涂镀产品亦是如此。不过，从细分市场来看，功能型有机涂层板市场运行良好、盈利相对可观。在整个经济结构调整和产业升级的大背景下，战略新兴产业、新能源、新材料等下游用钢行业需求升级，导致功能型有机涂层板市场的发展将成为有机涂层板行业产品结构调整和企业战略转型的重要方向，金属包装的涂层钢板及其涂料和功能型有机涂层板市场值得期待。