铝质材料在包装工业中的应用

HEATS · 发表于 2010-9-12 16:36:33

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　　摘要:铝是一种资源丰富的白色轻金属，全世界的铝产量仅次于钢铁。它在包装工业中的应用在有色金属中占首位。铝作为包装材料，一般使用铝板、铝块和铝箔以及镀铝薄膜。铝板通常作为制罐材料或制盖材料；铝块用来制造挤压成形和减薄拉深成型的罐；铝箔一般用来做防潮内包装或制作复合材料以及软包装等。

　　铝是一种资源丰富的白色轻金属，全世界的铝产量仅次于钢铁。它在包装工业中的应用在有色金属中占首位。铝作为包装材料，一般使用铝板、铝块和铝箔以及镀铝薄膜。铝板通常作为制罐材料或制盖材料；铝块用来制造挤压成形和减薄拉深成型的罐；铝箔一般用来做防潮内包装或制作复合材料以及软包装等。

　　包装板材均属防锈铝合金，锰和镁主要起提高材料强度、改善加工性能等作用；铜也可提高材料强度，同时也会降低而寸蚀性能和加工性能；加入锌，特别是在与铜、镁同日寸加入时，其热处理效果变好，但耐蚀性和加工性会下降；硅的加入主要是降低铝的熔点，提高强度和熔融流动性，降低热膨胀系数。铝箔是由厚度为0.4-4).7mm(较多用0.5mm)的工业纯铝板经过多次冷轧减薄而制成的可挠性金属薄材。

　　一.铝质材料的特点

　　相比于其他包装材料，铝质材料具有以下优点：

　　(1)铝的密度非常小，为2.7g／cm，仅为钢的35%。这使得容器易于实现轻量化。铝的表面能自然生成一层致密的三氧化二铝薄膜，这层无色薄膜能阻止氧化的进一步进行。

　　(2)铝无毒无味，符合包装食品的卫生标准。

　　(3)铝表面光泽度高，易于着色，印刷效果好。

　　(4)由铝材制成的易开盖开启性能优于镀锡板易开盖。

　　(5)铝对光、热的反射性能和传导性能优异，可提高食品罐头加热灭菌和低温处理的效果。

　　(6)铝的力学性能在低温状态下能保持不变，特别适用于冷冻食品的包装。

　　(7)用铝箔制造的复合薄膜完全不透气和不透光，可有效保护内装食品。铝箔还可以提高铝塑复合膜的强度。

　　(8)废料可回收再利用，既能节约能耗又能防止废弃物造成的公害，满足环保的要求。

　　但是铝质材料也存在一些不足，主要有：

　　(1)铝的生产相对马口铁和TFS来说能耗大得多，因此价格偏贵。

　　(2)铝是非磁性材料，因此原有的利用磁性吸取原料的设备必须进行改造。

　　(3)铝质材料耐蚀性较差，不宜用于盛装酸性、碱性及含盐量多的食品。

　　(4)铝材质地较软，与马口铁相比强度较低，在制造和运输中易因碰撞而发生变形、表面擦伤等情况。

　　(5)铝材焊接困难，因此只能用冲压或粘接的方法制造。

　　目前可以通过与其他材料的复合来弥补铝材的部分缺点。例如，铝箔与纸或塑的复合，可增加它的刚度和抗拉强度；为克服薄壁铝罐刚度低的缺点，可在封闭容器之前填充少量液氮，液氮汽化产生的内压力可增加容器的刚度和抗压性能；由硝基纤维素和改性聚烯烃涂布的铝箔，不但提高了铝箔的化学性能、保持了良好的印刷外观，而且提供了热到合性。

　　二.铝质材料在包装中的应用

　　1铝质防盗瓶盖

　　我国目前包装白酒、葡萄酒、药酒及饮料等多数仍以玻璃瓶为主，其中约有50%的酒瓶盖使用铝材制造的防盗盖，我国防盗瓶盖将以每年10%的速度增长，预计到2010年，防盗盖用量将达到150亿只，需用铝板带材6万吨左右。我国铝质瓶盖生产厂近200家，年设计能力约为90亿只，其中引进生产线30条，产能为50多亿只，可生产近百种各类瓶盖。铝质瓶盖多在自动化程度相当高的生产线上加工，因此对材料的强度、伸长率和尺寸偏差都要求很严格，否则会在深拉加工时产生破裂或折痕。为保证瓶盖成型后便于印刷，要求瓶盖料板面平坦，无滚痕、划伤和污斑，一般采用的合金材料有8001一HI4、3003一H16等。用料规格一般厚度为0.20~43.23mm，允许公差±0.1%，宽度为449-796mm。铝质瓶盖料的生产可分别采用热轧供坯或连铸连轧供坯，经冷轧轧制而成。生产实践表明，在防盗盖的使用效果上热轧坯料要优于铸轧坯料。

　　2铝塑泡罩包装

　　目前，保健食品和药品片剂、胶囊包装采用泡罩包装形式越来越普遍，铝塑泡罩又称水泡眼包装，简称PTP(PressThrough Packaging)。泡罩包装采用的铝箔是密在药用塑料聚氯乙稀(PVC)硬片上的封口材料，所以也称盖口材料。现代包装中几乎所有要求不透光或高阻隔复合材料的产品均采用铝箔作为阻隔层，这是因为铝箔有高度致密的金属晶体结构，完全可以阻隔任何气体，因此应用十分广泛。预计用于药品泡罩材料的包装将占未来药品的片剂、胶囊包装的60%~70%左右，是目前发展前景最好的药品包装材料之一。

　　但是目前我国药用铝箔的质量与进口铝箔的差距甚远。从目前国内几个生产PTP药用包装的企业所反映的实际情况来看，主要存在以下两个方面的问题。

　　(1)药用铝箔针孔数远达不到要求。铝箔针孔是穿透性能缺陷，影响铝箔的阻隔性能，尤其是用于药品包装，很容易使氧气、水蒸气、光线穿透而使药品的药效降低。药用铝箔在国家标准中要求针孔直径不大于0.3mm，直径在0.1～0.3mm的不能多于1个／m2，目前国产铝箔很少能达到这个标准。

　　(2)药用铝箔厚度不均，抗拉强度低。由于铝箔厚度不均，容易造成在PTP铝箔机械涂布过程中胶黏剂涂布量难以达到标准涂布量范围，进而影响铝箔与聚氯乙稀硬片的热劐强度。由于厚度不均，抗拉强度低导致在实际加工中放收卷施加张力后产生断箔，不利于生产的正常进行，这些问题需原料生产厂家引起重视。

　　3铝饮料罐

　　目前。铝饮料罐的开发具有三大特征，即易拉盖、特型罐、自加热／自冷却饮料罐。长期以来，尽管铝饮料罐等金属包装物一直受到镀锡板和PET材料的挑战，但由于其重量轻，且具有可回收优势，目前仍是主要的饮料包装形式之一，不仅得到稳定发展，而且也在不断的开发创新。

　　近来，coins包装公司研制成功了EPOL (易开启盖)。这种罐盖采用聚合物涂层的钢环和抗腐蚀铝箔片热劐，可以用于现有的灌装设备，铝箔盖可以安全开启，更适合于老人和小孩使用。由于PET瓶的竞争，近年来日本市场上饮料用铝罐的需求量逐渐减少，但着新型铝瓶罐的开发，铝罐需求量又开始上升。目前，武内冲压工业、大和制罐和三菱材料等企业均已进入铝瓶罐生产领域，柴崎制造厂开发的铝瓶罐盖也同时投放市场。

　　日本大和制罐公司为了优势互补，着眼于PET瓶和铝质易拉罐两种饮料包装容器的优缺点，扬长避短，在世界上率先成功的开发出了能赋予金属罐以重新密性的饮料包装新容器“新瓶型金属罐(新瓶罐)。

　　新瓶罐是超越了已有的二片罐和三片罐结构框架而开发的一种全新包装容器，它不仅应用了当前三片金属罐的复合技术、卷边加盖技术、而且也应用了二片罐深冲压成形技术制成罐身，然后再利用现有罐装内容物和配以螺纹旋盖的加工技术，从而实现了使用金属铝材，加工形成了具有瓶型和直径为28mm饮口的新型金属瓶包装容器。新容器兼备了金属罐和PET瓶的优点，同时克服了两者所固有的缺点。考虑到环境问题，新瓶罐选用的是单一金属的铝合金材料，在材料的表面，即罐身的内层和外表面均复合以PET薄膜材料；底盖内层表面也加上了复合PET薄膜，外表面则涂装PET；用低密度PET对瓶盖进行涂装，外表面施以印刷涂装。这样新瓶罐的内层面可以避免同内容物接触，无需使用金属罐传统使用的各种涂料。新瓶罐试制成功后，已在2000年澳大利亚制罐行业展览会上展出，并以日本公司的名义获得展览会颁发的大奖。这项技术在国际上也很引人注目，今后铝一PET罐的需求量有可能进一步扩大。

　　据日本铝罐回收协会调查，由于这四个公司进入铝瓶罐的生产领域，2002年仅铝瓶罐的销售量就达到15亿灌，是上年的2.5倍，2003年在此基础上增加约20%。

　　饮料包装市场是金属包装市场的最大市场之一。为改进品牌效应，除了利用铝的银白色特质之外，铝罐的外形也越来越重要，因此金属成型设备的制造厂家也在讨论铝罐成型和压花技术。由于铝更易于成形和达到要求的形状，研究人员正在探讨铝罐卷轴扩展成形、旋压成形和流变成形技术，在不久的将来会首先在啤酒罐方面得到使用。

　　啤酒和汽水等饮料使用铝罐包装增加了铝产品的用途，而目前其他行业也在考虑使用铝罐产品。据美国工业信息资源公司提供的信息，一年多以前，日本最大的铝罐生产厂商大和铝罐公司开始为啤酒和茶叶公司生产铝罐，这家公司去年已生产了4.8亿个铝罐，加上另外两家日本铝罐生产厂商，预期今后2~3年内日本铝罐产量将翻一番。铝罐由于质轻且易回收而受到饮料行业的青睐，最近它又不断普及到其它行业并有取代玻璃瓶和金属瓶的趋势。

　　三.结论

　　专家认为，铝质材料新的市场份额还会随着所谓有效包装(active packaging)的推进取得新的进展。由于铝质产品开发新技术的应用，今后铝材的需求量将进一步扩大。

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