【美】A.J.Scholtz：钢桶及其发展历程（钢桶简史）

[美] A.J.Scholtz

杨文亮/译

一、钢桶的诞生

几百年来，虽然几经变化，但至今仍然没有人能够设计出比圆柱形容器更为适用、应用更为广泛的液体和半固体物料的中等容量容器。这种容器的外形基本呈圆形，而而不但强度最大，而且在装满物料时便于倾倒和滚动。早先海运的货主用既笨重又易破碎的陶瓷罐装运物料。虽然人们在当时已经懂得熔炼和金属加工技术，但是显然还未能制造出比壶、盘吏大一些的金属容器。从中世纪到最近以来，包装容器所用的典型材料仍然是木材，大小不同的各种各样的桶，通常都是用金属箍将橡木窄板条箍紧而制成的。虽然木桶设有什么显著的优点，但强度大、成本低、木材资源丰富，仍不失为其可取之容器。木桶的形状和早先所使用的陶瓷瓦罐没多少差别，桶身也呈鼓凸形，其目的在于获得最大的强度。直到十九世纪欧洲首次出现钢制桶之前，木桶一直在贸易往来中作为液体和半固态物料的运输容器流行于世界几乎所有的国家。

新型钢桶的发明是伴随着1859年的石油开发热潮而发展起来的。由于石油钻探技术的迅猛发展，到1869年仅美国的油井的石油产量即达每年480万桶(即76万立方米)之多。产量如此巨大的石油给人们带来了一个难题：怎样贮存和运输这些原油呢？而当时所能采用的容器只有木桶。一旦用户的需求超过了木桶的产量，橡木就会供不应求，价格也随之飞涨。虽然当时也立即发展了管道输送、铁路油罐车和公路油罐卡车以解燃眉之急。但是，对于原油的小容量包装，石油工业的工厂主们不得不仍继续使用年代久远的传统木捅达40年之久。煤油是当时最主要的桶装产品。煤油采用木桶装运的主要问题是泄漏。设计容量为50加仑（即189升）的标准桶，由于泄漏，在一个运程中，当它到达目的地时，桶内的煤油一般只剩下大约42加仑（159升）了。

在欧洲开始采用钢桶的几年之后，即1902年，设在新泽西州贝玉恩市的美国标准石油公司率先生产出第一个商用钢桶。这种钢桶采用2.4mm至2.0mm镀锡钢板制成，在沉重、粗笨的鼓形桶身上有一道铆接的或锡焊接缝；这种钢桶什么都好，就是还有泄漏。这种钢桶极其坚固，其中有许多桶的使用寿命长达20~30年。这种钢桶的造价也比木桶高。由于社会的需要，钢桶逐渐受到欢迎，制造技术也随之迅速发展。到了大约1907年间，开始出现一种熔焊纵缝的钢桶。这种型式的钢桶解决了铆接钢桶所存在的遗漏问题，制造成本也比较低廉。不久之后，首次出现一种标准容量为55加仑(208升)的钢桶。这种新型钢桶与鼓腹琵琶桶的明显区别在于，桶腹是圆柱形的。此后不久，又出现了在桶身周边上滚轧有外凸的环形滚箍的钢桶，和装有工字钢形截面的环形滚箍的钢桶。至于钢桶的机械卷边则是迟至1910年之后才发明的。这些逐渐实现的结构改进，使新型钢桶具有不少优点，如重量轻、节省材料、运输费用低等。由于采用新的结构设计，钢桶可以采用1.35mm或1.09mm钢板制造，而不必采用原来的厚钢板。到1914年，第二次研制出标准容积为5加仑（18.9升）的有盖小型钢桶。

尽管钢桶与木桶比较，具有制造成本低、重量轻、安全可靠等种种优点，但是在1914年以前，钢桶的推广应用仍然十分缓慢。第一次世界大战的到来标志着水桶开始结束它的历史使命，而钢桶终于占据了统治地位。在战争期间，需求的增加促使钢桶的制造技术和生产装备有了较大的发展。战后出现了浇注桶和用于油漆包装的搅拌桶，以及钢桶的涂漆新技术。生产厂家也开始将钢桶用于包装石油产品和化工产品以外的各种产品。20世纪30年代末期，由于第二次世界大战的原因，钢桶制造开始得到较大的发展。在这段时间，战争的高度机械化，大量的燃料需要用容器包装，因而对钢桶的需求比以往更为迫切。由于地面和空中的各种战争机器耗用了巨量的燃料和化学产品，因此钢桶的改进让位于生产上的需要。在太平洋战争、欧洲前线的机械化战争，以及远东地区的空中和地面战争中，用1.09mm钢板和1.35mm钢板制造的55加仑(208升)钢桶成为燃料供应中必不可少的包装容器。因为这种圆柱形钢桶不但坚固耐用，而旦只需一个人就可以滚动。尽管在二次世界大战末期，钢桶的产量有所下降，但这种情况的持续时间很短。工业、农业以及各个方面的用户的需求，促使销售量很快又有所回升。化学工业和医药工业的飞速发展以及产量的不断增长，又为钢桶的销售提供了新的市场。颜料、油漆、粘合剂、油墨、食品以及其它产品的包装需求，使钢桶制造业对薄钢板的需求仅次子汽车制造业，成为第二大用户。尽管面临其它材料制造的容器的挑战，钢桶产量仍然持续增长，在1922年美国各种钢桶的年产量仅为240万个，而到了1984年则仅仅55加仑(208升)钢桶的产量即达到4000万个。

钢桶的容量，最小13加仑(49升)，最大可达110加仑（416升）但以55加仑钢桶的产量为最大，其产量可占全年各种钢桶总产量的80%。75%以上的新钢桶用于装运液体，其余用于装运粘稠性产品和干燥产品。80%的钢桶用于下列五大类产品的包装：1、化学产品；2、石油产品；3、油漆、涂料和溶剂；4、食品和医药；5、洗涤剂和肥皂液。

二、钢桶的结构形式

容积为1~12加仑（3.8~45.4升）的小型钢提桶和容积为13~110加仑（49.2~416升）的大中型钢桶，一般是利用不同厚度的冷轧薄钢板制成的。不论是钢桶还是钢提桶，它们都是由桶身、顶盖和桶底三部分组成；桶身是圆柱形，其上有一道焊接接缝。钢提桶和小型钢桶一般用较薄的0.684mm~0.25mm钢板制成。大型的可回收钢桶则用1.35mm~0.823mm钢板制作。

大多数钢桶采用普通冷轧薄钢板制成，不锈钢、镍钢和其它合金钢板材只用于特殊应用场合。新制钢桶中，只有35%在内壁涂上保护涂层，而这种涂有保护涂层的钢桶大多(80%)用以装运化工产品。经过多年的努力，科学技术的发展促使钢桶成本不断下降，重量也不断减轻。这是由于冷轧钢板质量提高、厚度更加均匀的缘故。直到二十世纪六十年代以前，大多数55加仑(208升)闭口钢桶仍然是全部采用1.09mm钢板制成。后来，这种钢桶改成桶身用0.823mm钢板制成，而桶底盖用1.09mm钢板制成。现在用于包装非危险品的55加仑(208升)钢桶已经全由0.823mm钢板制作。

钢桶有两种基本形式闭口式（tight head）和全开口式(open head)，前者的桶盖和桶底均为永久性固定在桶身上，而后者的底盖利用锁箍固定在桶身上，顶盖可以打开，锁箍可以用螺栓实现锁紧作用，也可以用杠杆机构锁紧。桶身上外凸的卷边既可以提高桶身的刚度，又可以减少装满物料的钢桶在滚动时的摩擦面。钢桶不能作为压力容器使用。闭口式钢桶的桶盖和桶底均利用机械卷边方法与涂有不硬化的封缝胶的桶身滚轧出三重卷边，形成密封接合。为了灌装物料和排走空气顶盖上一般嵌有两个开口，一个开口大小为2英寸（51毫米），另一个开口为3/4英寸(19毫米)；有的钢桶也采用其它尺寸的开口，或者其它型式的开口，有的还采用侧边开口的型式。嵌入桶盖的开口（封闭器）是一个带有螺纹的凸缘式零件，其凸缘上的螺纹符合国际管螺纹标准。开口的螺塞是钢制的或塑料制的，其上有螺纹，螺塞的适当位置上还有弹性垫圈。全开口式钢桶的桶身的上端滚出一道外翻的空心卷边，利用封口垫圈和分离式锁圈即可将顶盖和翻边固定在一起。

钢提桶的结构型式一般与容量较大的钢桶相同，但通常所用的钢板薄一些，桶身上也只有一道外凸的滚箍。钢提桶上往往设有提把或把手，以方便搬运。全开口式钢提桶的封口盖一般是一种带有凸耳的顶盖，利用其上的凸耳卡在桶身上端的翻边即可实现封口盖的密封，拉开凸耳则可打开封口盖。

三、钢桶涂装和内衬

多数钢桶采用钢板制作，这些钢板经过处理，因而具有防止因空气中的湿气而生锈的特性。钢是一种不可渗透的、具有自然降解作用的材料。钢桶和钢提桶可以用于大多数的化工产品和石油制品的包装。

1、内层：

为了保护钢桶免受酸、碱和某些有机化学产品的腐蚀，可以在钢桶上加以内涂层。酚醛树脂内涂层可防止某些酸的腐蚀，而环氧树脂涂层则可防止碱的腐蚀。现在，最常用的涂层材料是将酚醛树脂和环氧树脂按一定比例配制而成的。有时，钢桶还必须利用柔性或半刚性聚乙烯材料作为内衬胆以提供必要的保护。

2、外层：

新钢桶可以利用上漆、平版印刷、丝网印刷等方法，获得既醒目又耐久的外涂层。钢桶耐磨的外涂层可以通过喷涂或滚涂、烘烤、干燥固化等工序获得。通常最常用的是黑色，但也可以采用其它颜色。可利用平版印刷、丝网印刷或漏版印刷等方法印上有关的制造厂的信息和标志，以满足购买或运输的需要。

四、钢桶的标准法规

有关钢桶的国家标准由美国国家标准学会(ANSI)的钢桶委员会提出，并由运输容器学会所倡导。这些有关钢桶的规格、尺寸方面的标准已为国际上所承认，并在产品的包装、运输、贮藏等方面获得相当大的效益。

在美国，一切钢桶和钢提桶一般都要满足下列某个主要部门所颁布的有关法规的最低技术要求：交通运输部（DOT）；铁路运输的统一货物运输委员会（UCC）；公路运输的国家货物运输局（NCB）。根据美国环境保护局（EPA）的规定，酸、易燃品、炸药、有毒物质均统归为危险品。而环境保护局规定的危险废弃物或危险污染物等物料的包装，则均需符合交通运输部（DOT）的有关法规，其法规的要点是：这些物料均需采用符合DOT技术要求的容器包装。DOT法规还对包装容器是否可以回收使用做出了规定。用于危险品包装的某些类型的容器只能是一次性的，不能回收使用。联邦法典（CFR）对各种危险品的运输容器的技术要求做出了详细规定。这些规定对陆运、海运利空运均可适用。对于不必采用符合DOT法规的包装容器包装的产品，其包装容器的技术要求应符合统一货运分类法（UFC）和国家汽车货运分类法例（NMFC）的规定。在联合国经济及社会发展委员会指导下，危险品运输专家委员会已经制订出管理危险品运输的国际推荐法规。由国际海运组织（IMO）制订的国际危险品海运法规（简称为IMDG法规）在货物水运的管理方面，与联合国的推荐法规具有向等效力。国际民用航空组织(ICAO)也已批准了类似的法规以对货物空运实施管制。联合国的推荐法规虽然不是一项强制性法规，但是已由上述国际组织利许多国家所采纳，并成为普遍公认的国际通用法规。现在，欧洲有关公路和铁路运输方面的法规（ADR/RID）与联合国推荐法规主要精神基本一致。涉及这方面内容的联合国文件，对包装件的结构形式、包装件的说明文字及标志、包装件的测试要求等方面的各种规定均予了详细的阐述。

交通运输部法规（DOT）规定，在美国生产的包装容器如果符合IMDG法规的话，则该包装容器上的说明文字和标志除了应符合DOT法规的有关规定外，还应符合（IMDG）法规的有关条款。与DOT法规的要求有所不同的是，联合国推荐法规要求货物必须通过水压试验、跌落试验和堆码试验。货运人必须查明货物所采用的包装容器上的说明文字和标志，是否符合有关规定对该种货物的包装容器所提出的最低要求，包装容器是否已通过所要求的试验。

五、钢提桶的发展情况

现在，容量为1~12加仑（3.8~45.4升）的钢提桶，美国的年产量可达8000万个，而其中大约80%是最常用的5加仑(18.9升)钢提桶。根据结构形式的不同，钢提桶可以分为下列四类：全开口圆柱式钢提桶，采用凸耳盖；全开口套叠式钢提桶，采用凸耳盖；闭口圆柱式钢提桶；闭口拱顶盖式钢提桶。钢提桶用0.292mm钢板或更厚一些的钢板制作，并具有提携方便的特点。钢提桶的直径一般为：容量为1~2.5加仑（3.8~9.5）时，直径为6英寸（5.2厘米)或8英寸（20.3厘米）；容量为3~7加仑(11.4~26.5升)时，直径为11.4英寸(28.6厘米)；7加仑以上的，直径为13.1英寸（35.4厘米）。钢提桶的高度则可视容量的不同而不同。上述两种全开口式钢提桶的产量约占钢提桶总产量的75%。
全开口式的两种钢提桶均采用桶身有一道具有液密性纵向焊缝桶底为双重卷边固定的结构。两个提耳则利用焊接或铆接方法固定在桶身上，提耳上装有镀锌铁丝制成的提粱。提梁上可以装有木质把手或具有一定形状的塑料把手，也可以不装把手。圆柱形提桶的桶身上通常有一道起加强作用的环筋(如凹形环筋)，它可以提高圆柱形提桶桶口处的刚度。锥形提桶一般在桶口环筋之下还有一道环筋，在提桶叠套在一起时，这道环筋起着限制叠套深度的作用。
闭口式提桶的产量约占提桶总产量的25%。一般用于粘度小、流动性好的液体物料的包装。这类提桶桶身的纵缝是焊接而成的，桶盖和桶底的接缝则采用双重卷边。

提桶的提梁是一用镀锌铁丝做成的方形环，用点焊的方法固定在桶盖上。这类提桶可以装上各种型式不同的注料口和出料口。由闭口式提桶还演变出一种顶盖为拱形的多用途提桶，其中容量为2.5加仑（9.5升)和容量为5加仑（8.9升)的广泛用于石油制品的包装。

钢提桶可以用于液体物料、粘稠性物料、粉状物料、固体物料的包装运输，包括油漆、颜料、印刷油墨、化工产品、粘合剂、胶接剂、封缝材料、石油制品、清洁剂、地板蜡、研磨剂、化妆用品、紧固件、冲压件、食品、农药、海产品、医药、粉末金属材料等各种产品和材料。

为了满足顾客的各种要求，钢提桶可以设计成不同容量、不同结构形状、不同厚度的，还可配上各种各样的注料口和附件以供顾客根据需要选择。

全开口式钢提桶的桶盖有两种不同的形式。一种称之为凸耳盖，这种盖的周边上一般有十六个有一定宽度的凸耳。凸耳盖既可以利用手动或半自动封盖工具将其盖封在提桶上，也可以在生产流水线的输送过程中利用自动封盖机将其盖封在提桶上。开盖时可以用标准手动启盖器。第二种提桶盖是密封圈式的，它具有良好的可再次密封的作用。它实际上是一个成形的圆片，安放在提桶桶口的卷边上，可以用分离式桶箍将其夹紧，也可以用由杠杆或螺栓锁紧的桶圈夹紧。

提桶设计的又一个重要观点是所谓的钢板厚度搭配。那就是说，从经济性和强度方面考虑，桶盖和桶底与桶身可以采用厚度不同的钢板制作。此外，桶盖和桶底还可以模压出若干道环形凹槽，以提高其刚度。

各种闭口式提桶和全开口式提桶可以采用多种规格、尺寸不同的开口，也可以采用结构型式不同的倾倒嘴和盖子。为了降低制造成本，桶盖上可以采用结构比较简单的螺纹注料嘴，注料嘴上配有螺旋盖。有时则可以采用防尘罩，盖在倾倒嘴上，以保持内容物的清洁，用户在灌好液料之后自行将防尘罩罩盖在注料嘴上，或将防尘塞塞人注料口中。这种注料口的结构比前一种更为简单。注料口可以是金属制的，也可以是塑料制的，结构型式很多，最常见的是所谓压盖式注料口，运输时利用盖子将注料口盖住。有的钢提桶的注料口同时又可充当出料口用，这种钢提桶的桶盖上就不必再单设排气口了，也常采用防盗式封口，它是将提桶的钢制压盖直接夹紧在开口配件上。