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什么是覆膜铁

覆膜铁（Laminated Steel、Coated Steel）

通过熔融法或粘合法，将彩印后的塑料薄膜复合在冷轧薄钢板上的复合材料，以替代在镀锡铁（马口铁）、镀铬铁上面用印铁的方式印刷。

国内已有低温覆膜铁生产线，即使用粘合法。这种复合工艺使用低温熔融的热熔胶，无法在120℃以上温度下蒸煮，只能用于饼干罐、宠物食品罐等要求不高的行业，无法用作啤酒罐、饮料罐、番茄酱、芦笋、甜玉米罐等要求更高的产品

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“覆膜铁”三个字各代表了一项核心技术。
覆，就是覆合装备、工艺；
膜，指可以与TFS良好结合的专用改性薄膜；
铁，最好是表面镀铬的冷轧薄板，含碳量应该是尽可能低些的好。
这一节就来说说覆膜铁的结构及原材料。
1、覆膜铁结构
用于制罐的覆膜铁其结构有内壁和外壁之分，内外壁覆膜均有两层。内壁外层起到阻遏作用，内壁内层起到与镀铬铁黏合及防腐蚀的作用；


外壁外层起到防划伤以及便于印刷等作用，外壁内层起到与镀铬铁黏合的作用。


2、覆膜铁基材
覆膜铁往往使用多层聚酯复合薄膜（厚度约为15-25μm），它阻隔腐蚀介质渗透的能力接近于“完全阻遏”，因此覆膜铁基材理论上可直接


使用冷轧薄钢基板，但直接在冷轧板上覆膜粘合力不牢，因此实际使用上，各国都是用镀铬铁作基材。由于TFS产品表面存在一层铬的水合


氧化物膜，可与有机膜以氢键的形式结合在一起，其有机膜覆合的牢度极高。


TFS表面金属铬以及氧化铬的含量也有明确的要求。一般来说，铬的含量在50~150mg/㎡，而氧化铬的含量大致在5~15mg/㎡。具体指标根据


薄膜配方的不同也有所不同。镀铬后的表面粗糙度也是有要求的，通常在Ra 03~0.5μm之间，太高或者太低覆膜效果都不是最好。


3、覆膜铁专用高分子薄膜
对于覆膜铁来说，膜的研制是其核心技术。日本公司对于薄膜的保密工作做得简直是无比的严密，中国人只能全部靠自己的聪明才智了。
用于覆膜铁制造的高分子薄膜既需要具有热塑性贴合能力，又要与不同罐装内容物的理化性能兼容，以确保其对镀铬基板和内容物的良好阻


遏；同时，在罐装各种内容物的货架期内须保持所包装食品的风味；此外，在食品高温蒸煮杀菌过程中不变色和脱落，以保持高的湿润密闭


性，并在制罐成型过程中，能经受高温、高摩擦力和弯曲等复合力的作用，有些还要印刷，需要耐受高温烘烤，因此，薄膜必须具有良好的


附着力。
理论上可用于与TFS复合的塑料薄膜有PP、PET、PC、PE等，其中PET膜最为常见，综合性能最优。PET膜具有成型性、可杀菌性、硬度高、耐


磨、经特殊处理可印刷等特性。
从颜色上覆膜铁用PET聚酯薄膜可以分为白色膜、透明膜、金色膜和镭射膜。从应用上可分为用于深冲的膜、一般化工罐膜和食品罐膜。从


结构上来看，覆膜铁用PET聚酯薄膜为多层结构（一般为2~3层），需采用多层共挤的方式生产。其中，与TFS贴合的一层为改性PET，其熔点


低于普通PET，在达到其熔点后能够与TFS迅速贴合。
三、生产工艺
有了合格的原材料，如何加工好也十分关键。这就需要好的装备以及合适的工艺。
覆膜铁生产采用的是高温、高压、快速冷却复合工艺。
看到“高温”，很多人会想当然地认为so easy，不就是加个温嘛？加热方式多种多样。但是，但是，一个最最重要的问题是，怎么让钢板


的温度不但在横向上均匀，而且在以100~200m/min的速度下，钢板的温度都始终是均匀的。实际上，日本公司都采用电磁感应加热辊作为钢


板的加热源。只有这种方式，才能确保钢板的温度始终稳定、均匀，从而保证产品的一致性良好。
覆膜铁的生产线主要由镀铬铁开卷部分、焊接及铁表观质量检测、基板加热、覆膜单元、冷却单元、产品检测及涂油卷取等部分组成，其中


最核心的部分为基板的加热区域和覆膜单元。通过电磁感应加热辊预热部分加热钢带至膜的熔点以上温度，用对称的两个压力胶辊的挤压进


行基板与膜的热熔贴合。热贴后的钢带通过冷却装置进行快速冷却，以确保熔融后的高分子迅速重新结晶。


目前，全球主要覆膜铁生产线都是使用电磁感应加热辊对钢板进行预热。这种加热辊不但能将TFS加热到250℃以上的温度，而且其温度均匀


性也非常好（能控制在±1℃以内）。但只有加热辊的温度具有高均匀性是远远不够的，压膜辊的温度均匀性才是钢板与薄膜贴合一致性的


关键所在。包覆在压膜辊表面的是硬质橡胶，在液压缸的作用下能够对钢板和薄膜形成很高的压力。为了保持胶辊表面的温度不至于太高，


往往都设计有冷却辊对其进行冷却。但同时，由于橡胶的导热性极差，如果冷却辊的温度不够均匀，长期积累下来，也会造成胶辊表面的温


度不均匀，从而影响到压膜的一致性。
总而言之，钢板与薄膜复合的关键在于以下几点：
1.能够提供高温（250℃以上）且均匀性良好的加热源（±1℃以内）——现有成熟覆膜铁生产线均采用电磁感应加热辊，生产厂家主要有日


本Tokuden和上海联净两家公司。也有其他公司对外宣传有电磁感应加热辊，但要用到覆膜铁生产线上，还是谨慎为好；
2.胶辊的硬度及其一致性十分关键，这样，其形变一致性才会良好，确保钢板受力均匀。对于胶辊的具体包胶材质，以及硬度值，基本上属


于各家公司的保密范围，新介入的公司还得花时间好好试验；
3.为确保在生产初期的废品率尽可能降低，需要对胶辊均匀地加热，让胶辊表面一开始就达到生产所需的温度（约100~140℃，这个参数也


大都保密的，不同的厂家、不同的薄膜在不同的速度下都有所差异）；
4.温度均匀性良好的冷却辊，表面温差小于±1℃，只有这样才能保证胶辊表面的温度均匀；
5.洁净的工作环境，确保钢板与薄膜复合时不会夹带灰尘等杂物，提高产品合格率。
相比传统印铁工艺，覆膜铁在性能、材料成本、生产成本、环保和能源消耗等方面具备更多优势，其应用范围十分广泛：
1、在食品金属罐方面的应用：食品罐、饮料罐、四旋盖、糖果罐、茶叶罐、易开盖等。
2、在化工罐方面的应用：化工罐、油漆罐、涂料罐、二片气雾罐及各种顶底盖等。特别是留空覆膜加工技术，可适用于各种三片罐的制罐


。
3、在装饰罐方面的应用：便携烟灰盒、礼品盒、文具盒、首饰盒、烟盒、酒盒等等。
4、其他行业的应用：建筑板材、墙壁、吊顶、防盗门、地板、遮阳棚等等。
尽管理论上可用的地方很多，可事实上，覆膜铁最大的优势还是应用在食品、饮料罐，尤其是两片罐上优势更加明显。日本也有很多覆膜铁


三片罐，这主要是为了避开东洋制罐的TULC技术专利，不得已而为之。
目前，国内两片罐（钢和铝）的年消费量约为300亿只左右。以每年10%的增长率来计算，5年后国内两片罐的需求将达到近500亿只，净增加


200亿只。而随着绿色环保的要求越来越严格和资源日渐紧缺，可回收和循环再生的金属包装材料愈加为人们所青睐。因此可以预见，以绿


色环保的覆膜铁制作两片罐的国内市场前景非常广阔。
早在2000年前后，中国包装联合会金属容器委员会就关注到日本覆膜铁的发展，并希望引进日本这项技术。但日本在这方面封锁严密，也无


意向中国输出。宝钢曾经与日方进行了多年的谈判，最终没有结果，最后宝钢决定自行开发，并于2016年7月正式对外宣布生产线建成投产


。
金属包装界巨头奥瑞金是国内在覆膜铁项目上投入最大的公司，2014年即已建成年产能5万吨的生产线。但由于关键装备不完善，其产品主


要用于化工罐，不敢在食品罐上大规模推广。2016年，公司在覆膜铁项目上做出重大调整，多位核心管理和技术人员离开。现在，其覆膜铁


项目在短时间内不会有大的突破。
上文提到的江苏一家公司在生产出粘合法覆膜铁后，也在尝试高温熔融法覆膜铁生产线的开发。由于缺少本文第三部分所提的多项关键技术


，其高温熔融法覆膜铁生产线开发之路注定不会平坦。
另外，也有其他公司在尝试覆膜铁的开发，有的瞄准食品饮料罐，但尚有诸多问题没有解决，有的则把方向对准了建筑板材，与本文所述覆


膜铁迥异。
从市场来看，目前还只有上海联净一家推出了大量用于食品行业的产品，这主要得益于其自主开发了高质核心装备，同时也在核心材料上取


得了突破。现在，该公司的覆膜铁罐已经大规模应用在水果罐头、鱼肉类罐头、调味品、营养餐、茶叶、休闲食品等方面。据称，采用该公


司覆膜铁生产的瓶罐也已经开发成功，2018年即可在饮料市场投放。


现在，国家也在积极制订各项政策支持覆膜铁产业的发展，有些已在前两年陆续出台。2017年4月，国家标准委与中国包装联合会金属容器


委员会一起召集业内专家在乌镇召开了专题会议，商议制订覆膜铁国家标准事宜。从这些现象来看，中国的覆膜铁产业在经过了十多年的酝


酿之后，必将很快迎来快速发展的春天。
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金属包装因其密闭性好、质地坚硬、弹性、阻光性、阻气性好等特点，在包装领域占有越来越重要的地位。覆膜铁是目前国际上最先进的金属复合包装材料，不同于涂料铁和使用粘合法制作的低温覆膜铁，高温覆膜铁具有性能稳定、产量高、更环保的特点；目前覆膜铁在亚洲、欧洲得到了快速的发展.

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覆膜铁基材技术

金属制罐材料的发展：

经过近100年的发展，市场上主流的金属包装材料随着市场变化和产业的成熟也在不断更新，历经了从马口铁（镀锡板）到镀铬铁（TFS）的变化过程。

低碳含量的冷轧薄板冶炼技术：

覆膜铁使用多层聚脂复合薄膜（厚度约为20-25微米），它阻隔腐蚀介质渗透的能力接近于“完全阻遏”。理论上可直接直接使用钢基板，但实际使用上，各国都是用镀铬铁TFS作基材

目前，国内多家钢铁企业已经掌握高性能冷轧薄板的核心技术，并成功开发出性能优异的产品投放市场

覆膜铁聚酯薄膜技术

改性聚酯薄膜合成与挤出技术：

PET为结晶性高聚物，单一的PET无法与钢板进行热复合。为破坏或削弱其结晶性能，需引入第三或第四组分共聚，生产无定型的PET共聚物。

可用于与TFS复合的塑料薄膜有PP、PET、PC、PE等，其中PET膜最为常见，综合性能最优。上海联净的研发重点也集中在PET薄膜材料的改性上

PET塑料是英文Polyethylene terephthalate的缩写。中文名称为聚对苯二甲酸乙二醇酯，俗称涤纶树脂。它是对苯二甲酸与乙二醇的缩聚物。

覆膜铁复合工艺

高温、高压、快速冷却复合工艺：

要保证覆膜铁制罐能承受120℃以上的蒸煮，同时抵御腐蚀物质的渗透，TFS基板与聚酯薄膜需要高剥离强度的紧密贴合。使用高精度（温差≯±1℃）、（不低于210℃）、高压（**kG）方式进行热帖和，继而进行快速冷却，促使聚酯薄膜进行重结晶，方能达到严苛的贴合质量

PET塑料薄膜与TFS复合机理

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1953年，美国伯利恒钢厂建成第一条镀铬铁

1961年，日本东洋钢板公司建立了日本第一条镀铬铁生产线

1989年，日本成功生产出覆膜铁

1991年，欧洲覆膜铁投产

目前，市场所需的以TFS为基材的覆膜铁在我国还没有生产能力，完全依赖进口

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