论钢桶结构的发展趋势

杨文亮、辛巧娟

在我们今天大力倡导绿色包装的时候，钢桶包装业已开始向绿色包装起步了。从国际发展趋势来看，除了在钢桶生产全过程及回收利用上向绿色包装迈进了一大步外，目前主要面临的是钢桶结构的新发展。

因为改变钢桶结构是一个比较大的变革，关系到世界范围内的通用性和认同性。由于我国的钢桶标准与工业发达国家差距较大，结构也不利于环保。随着对外经济和贸易的发展，我们的钢桶包装终有一天会被洋人拒之门外，这并非危言耸听，近日刚刚由国际标准化工作组出台的钢桶ISO标准（草案）就充分地证实了这一点。所以，我国钢桶结构的改进势在必行，这亦是世界范围内的大趋势。

一、钢桶外型尺寸的全球统一化趋势

钢桶是一种钢质包装。由于它的材料较为坚固，所以在使用中并不像其它包装那样只使用一次。在多次重复使用钢桶时，常常需要对钢桶进行整形和修复，但由于我国钢桶标准与国际标准在钢桶尺寸上存在较大差异。因此，在钢桶出口后再修复就较困难，因大规模的钢桶修复生产线难以修复不同尺寸的钢桶。而我国需要修复国外进口钢桶同样也存在一定的困难。

随着对外经济贸易的发展，不同尺寸钢桶的运输也将成为一大难题。按照IS0668标准，欧美的标准钢桶都有着最佳的外径，它能在ISO集装箱中四个一组并列堆放，这样在运输中可以达到最合理的堆放空间。而我国的标准钢桶，由于尺寸的差异，还不能达到这种程度，无形中浪费了运输空间，增加了运输费用。

由于钢桶不能重复使用而使能源和资源没有得到充分的利用，产生了不必要的浪费，而废弃钢桶的增加又不利于环境。所以，钢桶结构尺寸的改进已迫在眉睫。

二、钢桶的排空能力将成为一项重要的质量指标

我国的闭口钢桶从产生之日起到现在，结构一直没有大的变化。在使用中，存在着内容物无法全部倒出的不完善结构问题。使用后桶内存残留物，不仅造成内盛物的浪费，而且给再次使用或回收利用造成麻烦，而且污染环境。

我国目前的闭口钢桶，桶底和桶顶均为平面型，桶口离桶边的垂直拐角处尚有75mm的距离，不论把桶怎样倾斜，桶内的液体总是倒不干净。实践证明，桶内总有0.5～1升残余物。有人为了把桶内残余物倒出，常在桶顶边缘凿开一个小孔，使钢桶不能再次使用，造成了浪费。

钢桶的平顶平口结构，使钢桶在露天立放时，常因积雨水而内渗，造成钢桶内锈或致内容物污染，从而也产生了环境的污染和资源的浪费。

为了解决这一问题，国际上很多专家都在寻求解决办法。笔者也曾设计过一种具有流线拱型桶顶的钢桶结构，这一设计方案与近日出台的钢桶ISO标准的结构极为相近，而且桶口距桶边更近了。看来这一发展方向是不容质疑了。

在钢桶ISO标准草案中，钢桶的排空能力是作为一项重要的质量指标提出来的，而且还详细地规定了钢桶的排空试验方法。而我国的钢桶标准尚没有这一概念。钢桶排空能力的要求无疑是有利于环境保护的，因为当钢桶废弃后再不会因为残留物而污染环境，也不会因为残留物而造成浪费。

钢桶的平顶平口结构，使钢桶在露天立放时，常因积雨水而内渗，造成钢桶内锈或致内容物污染，从而也产生了环境的污染和资源的浪费。

为了解决这一问题，国际上很多专家都在寻求解决办法。笔者也曾设计过一种具有流线拱型桶顶的钢桶结构，这一设计方案与近日出台的钢桶ISO标准的结构极为相近，而且桶口距桶边更近了。看来这一发展方向是不容质疑了。

在钢桶ISO标准草案中，钢桶的排空能力是作为一项重要的质量指标提出来的，而且还详细地规定了钢桶的排空试验方法。而我国的钢桶标准尚没有这一概念。钢桶排空能力的要求无疑是有利于环境保护的，因为当钢桶废弃后再不会因为残留物而污染环境，也不会因为残留物而造成浪费。

三、钢桶薄型化发展趋势

随着经济的发展和科学技术的进步，钢板材质的提高，钢桶生产工艺不断地更新，钢桶的材料厚度也由厚向薄发展。从国内外钢桶标准的发展中我们可以看到差异。我国200升钢桶目前普遍采用1.25毫米厚的钢板，这比原来的1.5毫米已经薄了些。而国外大都采用厚0.8毫米左右的钢板，而且桶身、桶底、桶顶采用不同厚度的薄钢板，使其使用价值达到了最佳程度。由此看来我们的原材料实在是大大地浪费了。

有人做过计算，我国目前年产200升闭口钢桶3000万只，采用1.25mm厚板钢桶的净重是22.Skg/只，采用1.0mm厚的钢桶净重是17.6kg只，每只钢桶降低钢材消耗4.8kg/只。那么，3000万只钢桶节约钢材147000吨，按每吨4200元计算，每年节约人民币61740万元，如采用0.8mm材料生产，每年可节约1.02亿元。这可不是个小数目啊！

目前，国内已有少数企业试制过薄型钢桶，其各项质量检测结果均能达到国家标准要求。但由于等效包装的观念还不为多数人所接受，因此受到不少阻碍。有人认为这是偷工减料，担心产品质量会因此受到影响。其实，钢桶薄型化不是偷工减料，不是伪劣产品，这是在保证产品功能的前提下，改进结构、工艺，进行深加工的结果。钢桶薄型化是技术发展的象征，钢桶薄型化是世界钢桶领域发展趋势，其目的就是节约资源，从而达到保护环境的目的。

四、钢桶工艺结构发展趋势

钢桶对环境造成污染最严重的情况莫过于钢桶的泄漏。由于钢桶的用途极广，它所盛装的内容物有食品、有石油类产品、有化工产品、有药品等等，有的还有剧毒；有的易与外界反应产生腐蚀或污染；有的易燃易爆……。

多年来，由于钢桶的泄漏问题，不知发生多少事故，造成多大的损失，因此造成的环境污染。

钢桶的泄漏，主要是由钢桶的桶身焊缝和与桶底顶的卷封结合质量问题所引起的。为解决这个问题，我国的钢桶结构由原来的五层矩形卷边改进为七层圆弧卷边，有的还将半自动缝焊机改进为全自动，从而提高了钢桶的质量，减少了泄漏。但由于工艺结构的局限性，钢桶泄漏仍难以杜绝。

目前，西方发达国家为杜绝钢桶的泄漏，把钢桶的接缝全部采用激光焊接技术。这样生产的钢桶，其抗跌落强度和抗渗漏能力比工艺结构提高二倍以上。

五、钢桶桶口结构的发展设想

由于目前钢桶封闭器的螺圈与桶顶的联接采用冲压结构，故常在此处渗漏而使内容物污染环境。为了解决这个问题，有人设想将桶顶注入口和透气口采用一体化封闭，即直接在桶顶上冲孔、翻边滚轧螺纹。当然这种结构还没有人试制过，只是在小容量的钢桶结构中已有应用，但一般为压盖型式，没有螺纹。

因为一体化封闭器没有接缝，当然就不可能在此处产生渗漏，而污染环境。目前，国际上已有多种封闭器的专利产生，也有很多专家正在研究，相信很快就会有所进展。

这种不含接缝的桶口封闭器结构，提出了一个脊的发展思路，可称之为环保型钢桶的发展方向。

六、特种钢桶结构的发展

有很多盛装特殊产品的专用钢桶，由于结构的不合理也常发生事故和污染环境。

例如我国用于电石包装的钢桶，在结构上存在着不利于环境保护的问题。由于电石易与空气中的氧气及水分反应引起电石“风化”，产生乙炔气。所以，一旦钢桶内的电石“风化”，首先便造成了空气污染，其次由于乙炔易燃易爆，会造成火灾或爆炸事故。

我国电石桶的结构已发展了五代。一代比一代进步。第一代是纯封闭结构，第二代是非封闭型结构；第三代为减压阀结构；第四代是卷口真空封闭型结构；第五代为充氮卷封结构。经过这个坎坷的发展过程，至今为止尚不够完善。很多包装界人士为其呕心沥血，终于走出一条路，现在已逐渐看到前途的光明。

目前电石桶结构多采用第五代充氮卷封结构。它的桶口与桶盖是采用卷边密封。

除桶口与桶盖采用卷边密封外，还在桶顶上设置了两个小口，以便充人氮气，防止电石与外界反应。这种包装方法是科学的，但充氮的结构不科学。桶顶上的两／7小口在充氮时，一个用于充入氮气，另一个用于排出空气。由于氮气比空气轻，空气在下边，氮气在上边，故充入的氮气不仅不能将桶内的空气全部挤出，氮气反倒会先排出来，形成了“充氮短路”。为解决这个问题，笔者研究出一种新型充氮结构，就是在桶顶和桶底各置二个小口，并由上部充入氮气，由下部排出空气，这样桶内空间全被氮气充满，从而抑制了乙炔的生成。这样，不仅杜绝了乙炔对空气的污染，而且还减少了电石的“风化”损失和事故发生率。

七、钢桶结构中的辅助材料有待进一步发展

由于目前结构的限制，钢桶产品中需要很多辅助材料，像密封填料、密封圈、内涂料等等。

钢桶用密封填料，欲称密封胶。当钢桶桶底顶与桶身卷封时，将密封胶填人卷边缝隙中起密封作用，它可以有效地提高钢桶的抗渗漏能力。钢桶的卷封结构要求密封填料具有良好的相容性，高温稳定性能等。由于钢桶的用途很广，盛装的货物各种各样，如果某种内盛货物与密封填料不相容，则可能产生化学反应、浸蚀，从而破坏填料的密封性能，造成泄漏污染，并使内盛物变质或改性。目前尚未研制出理想的密封填料，还有待进一步发展。

钢桶用密封圈用于桶口螺圈与桶顶的压合部位密封，以及桶盖与桶口之间的密封，一采用橡胶圈或塑料圈。在实践中，发现有的内盛物能将某种密封圈腐蚀融化，从而造成污染，所以密封圈也要具有相容性。在国外，一种适用于多种物质的新材料密封圈正在研制中。

内涂料一般用于特殊用途的钢桶中，如用于盛装蜂蜜等食品的钢桶，内涂料要求必顷具有无毒、不腐蚀、不脱落等特点，否则也会造成污染。内涂料也有待进一步研究。

八、钢桶结构材料须有利千回收利用

废旧钢桶的主要处理方法是将废桶熔化铸成钢锭。在反复回收使用中，一般的钢桶本身不会损失强度。但是回收马口铁桶和镀锌桶时便会出现问题。由于少量的锡或锌，既使低于0.01%，也可能在钢中形成硬化，使以后的轧钢产生困难，所以目前仅有少量马口铁桶及镀锌桶直接用于熔炉回收。近年来，有人还设计生产出一种双金属桶，有的钢桶封闭器是采用铝或铜等材料制造，这就给回收利用造成了更大的麻烦。所以，生产钢桶时，应该充分考虑对环境可能产生的影响及最终的处理，并能在适当时回收利用和重复使用。 

在国外，已开始出现以各种涂料涂装的钢板逐渐代替涂镀钢板的趋势，这不仅有利于环境保护，还有利于降低包装成本。

九、钢桶环筋和波纹不可取替

钢桶薄型化后的环筋和波纹，将会更加受到重视，因为它可以增加桶身的强度，使钢桶减少因外力而变形的可能。据国外一些专家的研究表明，钢桶环筋及波纹有一个重要的作用，那就是降低内盛物的流动速度。在钢桶中盛装易燃、易爆物质，尤其是流体，当钢桶在装卸和运输时，由于晃动，物质将在钢桶内来回流动，与钢桶内壁产生摩擦，可能引起发热或静电。当热量或静电积累到一定程度，达到闪点或放电时，便会产生燃烧或爆炸事故。钢桶内的环筋和波纹会使内盛物与桶壁之间的摩擦运动阻力增大，可大大地避免事故的发生。

以前有的企业盲目地取消钢桶的波纹或环筋。还有人说，钢桶结构的发展方向是一次性使用钢桶，不要环筋和波纹。这无疑是极不科学的。我国曾多次发生过钢桶的燃烧和爆炸事故，并由此引起很严重的污染，只是原因分析不明而没有引起重视，，所以，将来钢桶尽管有大的发展，环筋和波纹是不可没有的。

十、钢桶的外形结构将向实用型、多品种发展

妙攀屡黾寨助发展状况看，节约将是钢桶包装的一大趋势。目前的钢桶大多为圆柱形的，而圆柱形包装物从经济性讲并不完善。有人进行过测算：占同样运输托盘空间大小的圆柱形钢桶和正方形钢桶相比较，圆柱形桶的容积要小四分之一左右，也就是说少装四分之一的内盛物。虽然正方形桶所用的板材比圆柱形桶多一点，但比起内盛物的价值来说，那只是一少部分。所以，对于主要用于盛装和运输的钢桶来说，方形桶远比圆形桶经济得多。目前国内外流行的4升矩形桶正说明了这点。这种外形结构的钢桶，不仅节约了包装费用，而且节约了运输费用。何况方桶兼有美观大方的特点。

当然，这种发展趋势并不限于方桶一种，随着经济技术的发展及人们审美情趣的提高，还会普萝罩多的形状，如圆台形、多边形、扁圆形、扁方形或其它更为五花八门的形状。