鋁質(zhì)材料在包裝工業(yè)中的應(yīng)用
2007年08月17日 0:0 6492次瀏覽 來(lái)源： 中國(guó)有色網(wǎng) 分類(lèi)： 鋁資訊
摘要:鋁是一種資源豐富的白色輕金屬，全世界的鋁產(chǎn)量?jī)H次于鋼鐵。它在包裝工業(yè)中的應(yīng)用在有色金屬中占首位。鋁作為包裝材料，一般使用鋁板、鋁塊和鋁箔以及鍍鋁薄膜。鋁板通常作為制罐材料或制蓋材料；鋁塊用來(lái)制造擠壓成形和減薄拉深成型的罐；鋁箔一般用來(lái)做防潮內(nèi)包裝或制作復(fù)合材料以及軟包裝等。
鋁是一種資源豐富的白色輕金屬，全世界的鋁產(chǎn)量?jī)H次于鋼鐵。它在包裝工業(yè)中的應(yīng)用在有色金屬中占首位。鋁作為包裝材料，一般使用鋁板、鋁塊和鋁箔以及鍍鋁薄膜。鋁板通常作為制罐材料或制蓋材料；鋁塊用來(lái)制造擠壓成形和減薄拉深成型的罐；鋁箔一般用來(lái)做防潮內(nèi)包裝或制作復(fù)合材料以及軟包裝等。
包裝板材均屬防銹鋁合金，錳和鎂主要起提高材料強(qiáng)度、改善加工性能等作用；銅也可提高材料強(qiáng)度，同時(shí)也會(huì)降低而寸蝕性能和加工性能；加入鋅，特別是在與銅、鎂同日寸加入時(shí)，其熱處理效果變好，但耐蝕性和加工性會(huì)下降；硅的加入主要是降低鋁的熔點(diǎn)，提高強(qiáng)度和熔融流動(dòng)性，降低熱膨脹系數(shù)。鋁箔是由厚度為0．4-4)．7mm(較多用0．5mm)的工業(yè)純鋁板經(jīng)過(guò)多次冷軋減薄而制成的可撓性金屬薄材。
一． 鋁質(zhì)材料的特點(diǎn)
相比于其他包裝材料，鋁質(zhì)材料具有以下優(yōu)點(diǎn)：
(1)鋁的密度非常小，為2．7g／cm ，僅為鋼的35％。這使得容器易于實(shí)現(xiàn)輕量化。鋁的表面能自然生成一層致密的三氧化二鋁薄膜，這層無(wú)色薄膜能阻止氧化的進(jìn)一步進(jìn)行。
(2)鋁無(wú)毒無(wú)味，符合包裝食品的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。
(3)鋁表面光澤度高，易于著色，印刷效果好。
(4)由鋁材制成的易開(kāi)蓋開(kāi)啟性能優(yōu)于鍍錫板易開(kāi)蓋。
(5)鋁對(duì)光、熱的反射性能和傳導(dǎo)性能優(yōu)異，可提高食品罐頭加熱滅菌和低溫處理的效果。
(6)鋁的力學(xué)性能在低溫狀態(tài)下能保持不變，特別適用于冷凍食品的包裝。
(7)用鋁箔制造的復(fù)合薄膜完全不透氣和不透光，可有效保護(hù)內(nèi)裝食品。鋁箔還可以提高鋁塑復(fù)合膜的強(qiáng)度。
(8)廢料可回收再利用，既能節(jié)約能耗又能防止廢棄物造成的公害，滿足環(huán)保的要求。
但是鋁質(zhì)材料也存在一些不足，主要有：
(1)鋁的生產(chǎn)相對(duì)馬口鐵和TFS來(lái)說(shuō)能耗大得多，因此價(jià)格偏貴。
(2)鋁是非磁性材料，因此原有的利用磁性吸取原料的設(shè)備必須進(jìn)行改造。
(3)鋁質(zhì)材料耐蝕性較差，不宜用于盛裝酸性、堿性及含鹽量多的食品。
(4)鋁材質(zhì)地較軟，與馬口鐵相比強(qiáng)度較低，在制造和運(yùn)輸中易因碰撞而發(fā)生變形、表面擦傷等情況。
(5)鋁材焊接困難，因此只能用沖壓或粘接的方法制造。
目前可以通過(guò)與其他材料的復(fù)合來(lái)彌補(bǔ)鋁材的部分缺點(diǎn)。例如，鋁箔與紙或塑的復(fù)合，可增加它的剛度和抗拉強(qiáng)度；為克服薄壁鋁罐剛度低的缺點(diǎn)，可在封閉容器之前填充少量液氮，液氮汽化產(chǎn)生的內(nèi)壓力可增加容器的剛度和抗壓性能；由硝基纖維素和改性聚烯烴涂布的鋁箔，不但提高了鋁箔的化學(xué)性能、保持了良好的印刷外觀，而且提供了熱到合性。
二．鋁質(zhì)材料在包裝中的應(yīng)用
1 鋁質(zhì)防盜瓶蓋
我國(guó)目前包裝白酒、葡萄酒、藥酒及飲料等多數(shù)仍以玻璃瓶為主，其中約有50％的酒瓶蓋使用鋁材制造的防盜蓋，我國(guó)防盜瓶蓋將以每年10％的速度增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)到2010年，防盜蓋用量將達(dá)到150億只，需用鋁板帶材6萬(wàn)噸左右。我國(guó)鋁質(zhì)瓶蓋生產(chǎn)廠近200家，年設(shè)計(jì)能力約為90億只，其中引進(jìn)生產(chǎn)線30條，產(chǎn)能為50多億只，可生產(chǎn)近百種各類(lèi)瓶蓋。鋁質(zhì)瓶蓋多在自動(dòng)化程度相當(dāng)高的生產(chǎn)線上加工，因此對(duì)材料的強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率和尺寸偏差都要求很?chē)?yán)格，否則會(huì)在深拉加工時(shí)產(chǎn)生破裂或折痕。為保證瓶蓋成型后便于印刷，要求瓶蓋料板面平坦，無(wú)滾痕、劃傷和污斑，一般采用的合金材料有8001一HI4、3003一H16等。用料規(guī)格一般厚度為0．20~43．23mm，允許公差±0．1％，寬度為449-796mm。鋁質(zhì)瓶蓋料的生產(chǎn)可分別采用熱軋供坯或連鑄連軋供坯，經(jīng)冷軋軋制而成。生產(chǎn)實(shí)踐表明，在防盜蓋的使用效果上熱軋坯料要優(yōu)于鑄軋坯料。
2 鋁塑泡罩包裝
目前，保健食品和藥品片劑、膠囊包裝采用泡罩包裝形式越來(lái)越普遍，鋁塑泡罩又稱(chēng)水泡眼包裝，簡(jiǎn)稱(chēng)PTP(PressThrough Packaging)。泡罩包裝采用的鋁箔是密 在藥用塑料聚氯乙稀(PVC)硬片上的封口材料，所以也稱(chēng)蓋口材料。現(xiàn)代包裝中幾乎所有要求不透光或高阻隔復(fù)合材料的產(chǎn)品均采用鋁箔作為阻隔層，這是因?yàn)殇X箔有高度致密的金屬晶體結(jié)構(gòu)，完全可以阻隔任何氣體，因此應(yīng)用十分廣泛。預(yù)計(jì)用于藥品泡罩材料的包裝將占未來(lái)藥品的片劑、膠囊包裝的60％~70％左右，是目前發(fā)展前景最好的藥品包裝材料之一。
但是目前我國(guó)藥用鋁箔的質(zhì)量與進(jìn)口鋁箔的差距甚遠(yuǎn)。從目前國(guó)內(nèi)幾個(gè)生產(chǎn)PTP藥用包裝的企業(yè)所反映的實(shí)際情況來(lái)看，主要存在以下兩個(gè)方面的問(wèn)題。
(1)藥用鋁箔針孔數(shù)遠(yuǎn)達(dá)不到要求。鋁箔針孔是穿透性能缺陷，影響鋁箔的阻隔性能，尤其是用于藥品包裝，很容易使氧氣、水蒸氣、光線穿透而使藥品的藥效降低。藥用鋁箔在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中要求針孔直徑不大于0．3mm， 直徑在0．1～0．3mm的不能多于1個(gè)／m2，目前國(guó)產(chǎn)鋁箔很少能達(dá)到這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。
(2)藥用鋁箔厚度不均，抗拉強(qiáng)度低。由于鋁箔厚度不均，容易造成在PTP鋁箔機(jī)械涂布過(guò)程中膠黏劑涂布量難以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)涂布量范圍，進(jìn)而影響鋁箔與聚氯乙稀硬片的熱劐強(qiáng)度。由于厚度不均，抗拉強(qiáng)度低導(dǎo)致在實(shí)際加工中放收卷施加張力后產(chǎn)生斷箔，不利于生產(chǎn)的正常進(jìn)行，這些問(wèn)題需原料生產(chǎn)廠家引起重視。
3 鋁飲料罐
目前。鋁飲料罐的開(kāi)發(fā)具有三大特征，即易拉蓋、特型罐、自加熱／自冷卻飲料罐。長(zhǎng)期以來(lái)，盡管鋁飲料罐等金屬包裝物一直受到鍍錫板和PET材料的挑戰(zhàn)，但由于其重量輕，且具有可回收優(yōu)勢(shì)，目前仍是主要的飲料包裝形式之一，不僅得到穩(wěn)定發(fā)展，而且也在不斷的開(kāi)發(fā)創(chuàng)新。
近來(lái)，coins包裝公司研制成功了EPOL (易開(kāi)啟蓋)。這種罐蓋采用聚合物涂層的鋼環(huán)和抗腐蝕鋁箔片熱劐，可以用于現(xiàn)有的灌裝設(shè)備，鋁箔蓋可以安全開(kāi)啟，更適合于老人和小孩使用。由于PET瓶的競(jìng)爭(zhēng)，近年來(lái)日本市場(chǎng)上飲料用鋁罐的需求量逐漸減少，但著新型鋁瓶罐的開(kāi)發(fā)，鋁罐需求量又開(kāi)始上升。目前，武內(nèi)沖壓工業(yè)、大和制罐和三菱材料等企業(yè)均已進(jìn)入鋁瓶罐生產(chǎn)領(lǐng)域，柴崎制造廠開(kāi)發(fā)的鋁瓶罐蓋也同時(shí)投放市場(chǎng)。
日本大和制罐公司為了優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，著眼于PET瓶和鋁質(zhì)易拉罐兩種飲料包裝容器的優(yōu)缺點(diǎn)，揚(yáng)長(zhǎng)避短，在世界上率先成功的開(kāi)發(fā)出了能賦予金屬罐以重新密 性的飲料包裝新容器“新瓶型金屬罐 (新瓶罐)。
新瓶罐是超越了已有的二片罐和三片罐結(jié)構(gòu)框架而開(kāi)發(fā)的一種全新包裝容器，它不僅應(yīng)用了當(dāng)前三片金屬罐的復(fù)合技術(shù)、卷邊加蓋技術(shù)、而且也應(yīng)用了二片罐深沖壓成形技術(shù)制成罐身，然后再利用現(xiàn)有罐裝內(nèi)容物和配以螺紋旋蓋的加工技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)了使用金屬鋁材，加工形成了具有瓶型和直徑為28mm 飲口的新型金屬瓶包裝容器。新容器兼?zhèn)淞私饘俟藓蚉ET瓶的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)克服了兩者所固有的缺點(diǎn)?？紤]到環(huán)境問(wèn)題，新瓶罐選用的是單一金屬的鋁合金材料，在材料的表面，即罐身的內(nèi)層和外表面均復(fù)合以PET薄膜材料；底蓋內(nèi)層表面也加上了復(fù)合PET薄膜，外表面則涂裝PET；用低密度PET對(duì)瓶蓋進(jìn)行涂裝，外表面施以印刷涂裝。這樣新瓶罐的內(nèi)層面可以避免同內(nèi)容物接觸，無(wú)需使用金屬罐傳統(tǒng)使用的各種涂料。新瓶罐試制成功后，已在2000年澳大利亞制罐行業(yè)展覽會(huì)上展出，并以日本公司的名義獲得展覽會(huì)頒發(fā)的大獎(jiǎng)。這項(xiàng)技術(shù)在國(guó)際上也很引人注目，今后鋁一PET罐的需求量有可能進(jìn)一步擴(kuò)大。
據(jù)日本鋁罐回收協(xié)會(huì)調(diào)查，由于這四個(gè)公司進(jìn)入鋁瓶罐的生產(chǎn)領(lǐng)域，2002年僅鋁瓶罐的銷(xiāo)售量就達(dá)到15億灌，是上年的2．5倍，2003年在此基礎(chǔ)上增加約20％。
飲料包裝市場(chǎng)是金屬包裝市場(chǎng)的最大市場(chǎng)之一。為改進(jìn)品牌效應(yīng)，除了利用鋁的銀白色特質(zhì)之外，鋁罐的外形也越來(lái)越重要，因此金屬成型設(shè)備的制造廠家也在討論鋁罐成型和壓花技術(shù)。由于鋁更易于成形和達(dá)到要求的形狀，研究人員正在探討鋁罐卷軸擴(kuò)展成形、旋壓成形和流變成形技術(shù)，在不久的將來(lái)會(huì)首先在啤酒罐方面得到使用。
啤酒和汽水等飲料使用鋁罐包裝增加了鋁產(chǎn)品的用途，而目前其他行業(yè)也在考慮使用鋁罐產(chǎn)品。據(jù)美國(guó)工業(yè)信息資源公司提供的信息，一年多以前，日本最大的鋁罐生產(chǎn)廠商大和鋁罐公司開(kāi)始為啤酒和茶葉公司生產(chǎn)鋁罐，這家公司去年已生產(chǎn)了4．8億個(gè)鋁罐，加上另外兩家日本鋁罐生產(chǎn)廠商，預(yù)期今后2~3年內(nèi)日本鋁罐產(chǎn)量將翻一番。鋁罐由于質(zhì)輕且易回收而受到飲料行業(yè)的青睞，最近它又不斷普及到其它行業(yè)并有取代玻璃瓶和金屬瓶的趨勢(shì)。
三．結(jié)論
專(zhuān)家認(rèn)為，鋁質(zhì)材料新的市場(chǎng)份額還會(huì)隨著所謂 有效包裝 (active packaging)的推進(jìn)取得新的進(jìn)展。由于鋁質(zhì)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)新技術(shù)的應(yīng)用，今后鋁材的需求量將進(jìn)一步擴(kuò)大。
責(zé)任編輯：LY
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