2024铝展|浅谈铝板带箔材在包装及容器工业中的开发应用
1、2024铝展浅谈包装及容器用铝板带箔材的发展
食品业与制药业广泛应用铝，因为铝无毒性、无吸附性、不易碎裂、能抑制细菌生长并能用蒸汽清洗。当集装箱或输送带须进入加热或冷冻区时，铝的低容积比热可以起节能作用。铝的无火花性质，对于面粉厂和其它易受火灾与爆炸危害的工厂而言是宝贵的。铝的抗腐蚀性，对于包装运输脆性商品、贵重化学试剂和化妆品很重要。用于空运、船运、火车和卡车装运的密封铝集装箱，可用来装运不宜散装的化学试剂。
包装业一直是铝的重要消费市场之一，且发展很快，2005年全世界包装、容器用铝量占全球铝总产量的2l％左右。包装业产品包括家用包装材料、软包装、食品容器、瓶盖、软管、饮料罐、食品罐等。
铝制饮料罐是铝的应用史中最为成功的一例；铝制食品罐也在加速渗入市场，软饮料、啤酒、咖啡、快餐食品、肉类、酒类，均可包装在铝罐内；生啤酒可在包铝的铝桶内装运；铝还广泛用于牙膏、食品、软膏和颜料的包装软管以及药品的软包装袋。归纳起来，包装用铝材的主要形式有：
① 用铝箔制成的软包装袋，用于食品工业、医药工业及化妆品行业；
② 用铝箔制成的半刚性容器(盒、杯、罐、碟、小箱)；
③ 家用铝箔和食品包装用铝箔；
④ 金属罐盒、玻璃瓶和塑料瓶的密封盖；
⑤ 刚性全铝罐，特别是二片全铝啤酒罐和软饮料罐(硬包装罐)；
⑥ 复合箔制容器；
⑦ 软的管形容器；
⑧ 大型刚性包装容器，如集装箱、冷藏箱、啤酒桶、氧气瓶、液化天然气罐等。
2、2024铝展浅谈易拉罐用铝合金带材的技术开发与应用
2.1 铝易拉罐料的应用情况
目前，美国容器包装工业用铝量，约占美国铝消费总量的25％，占轧制产品的40％左右；全铝二片饮料罐占总饮料罐市场的3／4以上，占啤酒市场的80％，占软饮料罐市场的60％。澳大利亚容器包装工业用铝量，占其铝半成品总量的28％以上；铝罐占啤酒市场用罐量的75％～80％，占饮料罐市场的72％以上。
2.2 易拉罐对铝带材的质量要求
铝易拉罐的生产要经过40多道工序，其中与铝带材性能相关的主要工序有落料、冲杯、变薄拉深、修边、冲洗、外印、内喷涂、烘干、缩颈、翻边等。铝带材必须具有适当的强度和良好的深冲成型性，以保证连续冲制、变薄拉深的顺利进行和烘烤后具有适当的屈服强度。在易拉罐罐体的生产过程中，首先是将厚度为0．25mill～0．30HⅡn的带材冲落成直径为138mm左右的圆料；然后经两次深冲制成冲杯，其直径减缩率大于50％；再经过三次变薄拉深，壁厚减到0．08HⅡn～0．10HⅡn，拉伸减薄率超过65％。由于变薄拉深加工可使坯料的延伸性处于极低状态，所以即使是很小的夹杂物也会成为破裂、折边的原因；随后，要保证在修边缩颈和翻边过程中不出现断裂，也要求材料具有较好的塑性；经过几次烘烤后，必须保证罐体的轴向承压和罐底耐压能力，要求罐体轴向承压1．35kN，罐底耐压强度630kPa，以确保罐装和储运顺利进行。轻量化一直是易拉罐的发展趋势。
综上所述，随着生产技术的不断改进、易拉罐的轻量化和成形速率的提高，对铝带材的性能提出了更加严格的要求。只有不断地提高铝带材的精度、表面质量、内在冶金质量及成形性能，才能适应易拉罐的生产需要。
2.3 提高易拉罐用铝带材质量的主要工艺措施
高精度铝合金带材的生产过程主要包括熔炼铸造、铣面、均匀化和加热、热粗轧、热精轧、精整、剪切、退火等工艺过程。要使带材具有良好的深冲成形性能、抗疲劳、抗腐蚀、优良的表面质量、较高的强度、足够的塑性、小制耳率和严格的尺寸偏差，就要求材料具有合适的化学成分，优异的冶金质量，合理的织构和板形公差等。要达到这些要求，必须对铝带材的各个生产环节进行有效的控制，成分控制、铝熔体处理及热轧工艺优化等是提高带材质量的关键环节。
长期研究发现，夹杂物与氢气之间存在着某种相互依存的关系，夹杂物是形成气孔的主要因素，因此进行高效排杂处理也是提高铝材冶金质量的关键。
此外，铝熔体处理还包括变质处理和晶粒细化处理等。粗大的一次晶及大晶粒组织等对铝带材性能的影响也很突出。研究表明，当一次晶化合物长度超过459．m时，则会增加翻边裂口的频率及变薄拉伸中的撕裂；冷轧板材晶粒宽度大于25,ttm时，罐体颈缩成形性能变差，且不能有效减薄罐体壁厚。
由于易拉罐用铝合金带材自身的特殊性，必须采用热轧供坯的生产工艺。在热轧过程中必须合理地控制带坯的冶金组织、力学性能、表面质量、几何尺寸、板形等，以满足后续加工和最终产品的质量要求。
目前世界各国基本上都是采用热连轧供坯方式生产高精度高质量的铝罐料。连铸轧、单机架单卷取热轧和单机架双卷取热轧供坯方式很难生产出高质量罐料，甚至1+1热轧供坯因质量不稳定也已很少被采用。表1所列为世界十大铝板带热连轧生产线及我国近几年建成或拟建的热连轧生产线，它们大多用于生产高质量铝易拉罐坯料。
2.4 易拉罐用铝合金带材的开发
2.4.1 罐体用铝合金带材
制罐厂对铝罐料的要求非常严格，不但要求内在质量好，化学成分优化，含气量、含渣量低，还要求有很好的深冲性能，制耳率要低，同时要求厚度公差小，板形好，有很好的表面质量。
2.4.2 罐盖(盖、拉环件等)用铝合金带材
有内压的啤酒、碳酸饮料罐和没有内压的果汁罐分别采用5082(或5182)和5052合金带材，状态为H38。带材先经氧化处理，以提高涂料附着性和耐蚀性；两面涂漆烘干后，再进行罐盖成形加工。
2.4.3 容器封口材料
容器封口材料不属于易拉罐范畴，这里只是顺便加以介绍。近年来封IZl技术发展迅速，各种瓶装饮料、食品、药品等广泛采用铝制防盗盖、撕扯式密封盖等。
最早的防盗盖采用1200或3003合金带材制造，由于不能满足用户一次冲制成形的要求，因此研制开发出了A1一Fe—si系LT98合金(类似于8011合金)和AI—Mg—Mn(Cr)系的封口合金。选用铝盖的主要理由是材料卫生、可保证商品质量、密封性好、容易开栓(或开封)取出内装物，此外，还具有良好的防盗性、加工性及装饰效果。现在流行的盖用铝带材的种类、性能及用途如表3所示。
2.5 铝易拉罐材料的发展新动向
铝易拉罐的发展趋势是减小壁厚，降低成本，便于回收和方便使用：
① 罐体材料的厚度由0．42 n`l／／l向0．254 n`l／／l减薄，目前大部分为0．28 n`l／／l厚，30年间减薄了39．5％。罐料每减薄0．01 I111／1，则每公斤带材可节省0．22美元；
② 正在研发一种单一的合金来代替原用的3104、5182、5052等3—4种合金，以便于管理、生产和回收；
③ 美国正在研发一种0．3 nlnl厚的罐料，并改冲杯圆片为多边形，据说可更节省材料；
④由于易拉罐的盖子被拉开后无法重新密封，因此日本几家公司开始把旋转式瓶盖转用到易拉罐上。据说，新式易拉罐的密封性更好，可有效防止饮料与太阳光及氧接触；此外，重量更轻，且便于回收和再循环；
⑤在开发新合金、新品种的同时，罐料加工技术(如热连轧、冷连轧、热处理等)也在向更宽、更薄、更罐盖用铝合金带材所需具备的特性之一是异向性要小。为了尽量减小带材的力学性能或成形性的波动，除控制合金成分外，还要严格控制热、冷轧条件，板厚偏差应在-t-5 btm以内。
3、 2024铝展浅谈包装用铝箔的技术开发与应用
3.1 铝箔包装业的发展概况
铝箔因其优良的特性，广泛用作食品、饮料、香烟、药品、照相底版、家庭日用品等的包装材料，电解电容器材料，建筑、车辆、船舶、房屋等的绝热材料，装饰用金银线、壁纸，以及各类文具、印刷品和轻工产品的装潢商标等。在上述各种用途中，能最有效地发挥铝箔性能特点的是作包装材料。铝箔是柔软的金属薄膜，不仅具有防潮、气密、遮光、耐腐蚀、保香、无毒无味等优点，而且还具有优雅的银白色光泽，易于加工出各种美丽的图案和花纹，因而受到人们的青睐。
特别是铝箔与塑料和纸复合之后，把铝箔的屏蔽性与纸的强度、塑料的热密封性融为一体，进一步提高了作为包装材料所必需的对水汽、空气、紫外线和细菌等的屏蔽性能，大大拓宽了铝箔的应用市场；被包装的物品与外界的光、湿、气等充分隔绝，从而受到了良好的保护；使用这种复合铝箔包装蒸煮食品，至少可以保证一年以上不变质，而且加热和开包都很方便，深受消费者欢迎。
随着人民生活水平的提高和旅游事业的发展，啤酒、汽水等饮料和罐头食品的需求量日益增多，需要有现代化的包装与装潢，以利于国际市场上的竞争。近年来，为适应市场要求，也开发出了屏蔽性好的塑料薄膜和喷镀箔等包装材料，但它们的综合性能都不如铝箔。尽管铝箔有不可避免的针孔缺陷，但通过涂层和层压加工能得到弥补和改善。因此可以说，铝箔是具有多种优良性能、比较完美的包装材料，在诸多领域中都充分显示出它的广阔前景。由于铝箔的应用范围十分宽广，是发展最快的铝加工材之一。为了提高轧制效率和产品质量，现代化铝箔轧机在向大卷、宽幅、高速、自动化方向发展。
3.3 包装用铝箔的技术开发
素箔一般用纯铝(1050、1350等)生产，近年来也开始开发3XXX和5XXX合金箔。采用素箔包装容易。
3.2 铝箔在包装业中的应用与消费结构
铝箔的第一大用户是包装业。在Et本及西方工业发达国家，铝箔在食品、饮料包装与Et用品包装方面的用量分别占铝箔总消费量的45％、25％ 以上，合计占铝箔总消费量的75％以上，而且还在逐年增加。铝箔包装除用于上述两方面外，还有一个消费大户就是香烟包装。由于我国的生活方式与发达国家不同，所以铝箔的消费结构也大不一样。
一般来说，单独使用素箔包装的场合较少，大多使用的是经过各种深加工的铝箔或复合铝箔。
在使用过程中形成针孔而降低其阻隔性能，因此常将铝箔与纸、高分子聚合物或其它金属薄板等制成复合包装材料，广泛用于制作食品、医药、化妆品、卷烟等商品的包装及包装衬里。目前已开发的铝箔复合包装材料主要有：
① 铝箔复合纸，其中40％ 50％用于香烟包装；
② 铝塑复合罐材，用铝箔与塑膜、牛皮纸(纸板)复合而成，可以制成方形、圆形、长方形、锥形等多种包装罐；
③ 铝塑复合软膜，广泛应用于食品包装、蒸煮袋，以及化学药品、工业产品及军用品包装等；
④ 铝塑复合软管包装材料，用于包装牙膏、化妆品、洗涤品、化学品、颜料等；
⑤铝塑复合泡罩包装材料，主要用于药品罩包装等。近年来，包装用铝箔渐成市场发展的主流，应用范围不断扩大，特别是在食品、饮料、奶制品、医药、化妆品、化工、电子产品等领域发展迅速，以箔代罐方面也取得了不少成果。
总的来说，铝箔在包装业获得了十分广泛的应用，研发出了大量的新材料、新品种和新产品，不仅大大促进了铝箔生产技术的发展，同时对包装业的发展也起了重要的推动作用。
3.4 包装用铝箔生产技术的发展方向
① 铝箔厚度向更薄的方向发展。2015年某些企业可商业化生产0.0055mm箔，大部分包装箔将为0.006mm(稍负一些)箔；2020年有可能批量生产0.005mm箔；
② 幅度向更宽方向发展。到2015年，宽度≥1800mm的铝箔可能占到20％ ，宽度≥1600mm<1800mm的铝箔可能占到30％ 以上；
③ 轧制速度向更高方向发展。目前铝箔轧机的最高轧制速度为2500m／min，到2015年可能会有所增加，但预计不会超过3000m／min；
④ 品种向多样化方向发展，合金材料向多元化方向发展，新产品、新材料会不断增加，以满足不同用途的需求。
4、 结语
铝合金是一种优良的包装、容器用材料，在各种硬包装和软包装中获得了广泛的应用。随着经济的发展和社会的进步，这种趋势会得到进一步的发展，在一段相当长的时间内，包装业将仍然是铝板带箔材的主要用户之一。
目前世界上，包装用高精度高性能特薄铝板带和高性能铝箔的生产技术已达到了相当高的水平，并正向更薄、更精、更宽和多品种的方向发展。
我国是铝业大国，高性能铝板带和铝箔的生产水平、产销量已走在世界前列。2024铝展小编觉得，预计在不久的将来，产品品种和质量也会赶上或超过世界先进水平，成为铝板带箔的生产和消费强国。
文章来源：滨渤铝业
铝深加工