|
《金属包装设计与制造》（3）
金属包装的发展趋势
文/吴若梅、刘跃军
一、金属罐的发展趋势
1、罐材的发展趋势
现代金属罐的生产效率明显提高，生产成本大大降低，能满足包装卫生和安全的要求，可靠性强，应用变得越来越广泛。近年来，随着包装安全意识和环保意识的不断加强，对材料的质匮要求日趋严格，各类化验项目不断增加，同时，制定了相应标准。研制新的金属包装材料，开发新型容器，改变传统的制罐工艺和设备，减少环境污染和提高包装食品的卫生水平是发展的主旨需求。金属包装材料正向轻量、薄锁、少或无表面处理及与高分子材料复合的方向发展。如不含限定溶剂（如乙二醇乙酰、乙二醇乙酰醋酸酷、甲苯等）的罐涂料，水性涂料，低温固化、高固含量涂料，UV 涂料，即时光固化的UV 油墨，无污染、固化快、保护性好的粉未涂料等。
从目前发展趋势来看，涂层钢板用于包装材料已呈现快速发展趋势。涂层钢板是指有机涂料涂敷千钢板表面获得的涂装金属材料。此类涂层钢板在包装行业制作各类包装产品后无需再进行涂装工序，所以又常将涂层钢板归为预涂层钢板。涂层钢板用千金属包装行业，可取代目前金属包装产品生产过程中落后的涂装工艺，同时还可避免传统的金属罐内层因环境激素类涂料涂装超标造成对人体产生不良影响的后果。随着它的广泛应用，传统金属罐生产工艺和技术将得到颠覆，生产率、生产成本、清洁卫生、环境保护等各个方面也都将前进一大步。涂层钢板一般由冶金企业集中生产，由千省去了产品制作中的涂装工序，大大降低了包装制造业成本。据估计，以涂层钢板为原料的包装产品可降低成本5%~10%，节省能源约1/6~1/5, 尤其节约了包装产品的预处理和涂装设备的大量投资。涂层钢板兼具有机聚合物与钢板二者的优点，既有有机聚合物的良好着色性、成型性、耐蚀性，又有钢板的高强度和易加工性，能很容易地进行冲裁、弯曲、深冲、焊接等加工。
2、金属罐的发展趋势
(1) 罐壁减量化
薄壁三片罐金属包装企业为降低环境资源压力，向减薄化、轻最化发展是必由之路。减量化就是在降低罐壁厚度的同时，容器仍能保持足够高的强度、刚度等性能。与20年前相比，铝制饮料罐减轻了28% ，钢制食品罐减轻了33%。比如欧洲350ml的金属罐早巳从45g降到了30g左右，重量减少33%；法国食品的金属三片罐已使用0.14mm厚度的DR材；而我国的金属三片罐仍在大规模使用0.19~0.24mm厚度的马口铁，单位产值的资源消耗率是日本的11.5 倍、美国的4.3 倍、世界平均水平的2倍。
国内目前用千饮料的三片罐一般采用0.19mm或以上厚度的SR材（一次冷轧马口铁）和0.18mm 的二次冷轧锁锡薄钢板。按照中国市场每年消费约90亿只饮料罐计算，使用厚度为0.20mm的250ml饮料罐消耗钢材约28万吨，若更改为使用0.15mm钢材的薄壁三片罐，可节约钢材7万吨。若在食品饮料行业内全面推广，使用0.12mm钢材薄壁三片罐，每年可节省钢材60余万吨。因此，金属包装容器轻量化是行业的发展趋势，能直接有效地降低包装成本，形成环保和经济效应。
(2) 结构多样的异型罐
随着产品的日趋多样化，消费者更加关注品牌美誉度，眼光也更加敏锐和个性化，更易被独特外观的包装设计所吸引。随着大众环境意识的加强，对环保绿色包装的认同度越来越高。
①非对称铝瓶罐。因其具有诸多优点而获得了消费者青眯，如高档、抗破碎、耐用、优异的阻隔性，可在常温或热灌装温度下灌装，内容物可快速冷却，重量轻、运输效率高、运输成本低等。其适合罐装的产品包括：啤酒、葡萄酒和其他酒类饮料，能最和运动饮料，冰茶和咖啡等。
②覆膜铝瓶罐。DW铝瓶发源于日本，集易拉罐的优点以及饮用口卫生、可再封、便携等特色于一身。结构上与易拉罐一样也有二片、三片之分，生产工艺各不相同。三片DW铝瓶主要采用覆膜铝材料，抗蚀性能及灌装线兼容性更优越。一般在瓶底有安全阀，适用范围广，可满足含气饮料的要求。覆膜铝瓶罐是将覆膜铝材料经过冲杯、减薄拉伸成瓶身，进而再经过瓶口螺纹制作而得到所需的铝瓶，完全省去了涂料铝瓶罐成型过程中诸多繁琐的工序环节。由于覆膜铝采用的PET 薄膜抗蚀性能极佳，因而铝瓶基本上适合包装各类饮料，工艺过程大为简化、适应性广、发展潜力很大。
(3) 体验式金属罐
易于携带，分量控制符合消费者健康需要，具有良好消费体验的小罐在全球范围风行，产品种类多样化，带来的颠覆性消费体验提升了品牌营收驱动力。
①高清像感罐。该罐采用激光直接雕刻制版，即DLE技术，制版时印版上无图文的空白部分气化，彻底消除了曝光、显影等工序，做到了高清制版与高清印刷技术，使单片罐与两片罐罐体色彩及图像具有更好的效果和体验。可口可乐欧洲公司开展一项”品味感觉(Taste the Feeling)" 的活动，采用高清晰度、完全接近照相效果的印刷图像应用于异形铝瓶罐，获得了极大的视觉冲击力，彰显了产品的功能和情感体验。
②自动冷却、加热饮料罐。美国自冷罐有限公司(CCNV) 开发的自冷罐使用起来非常方便，只要按一下饮料罐底部的塑料按钮，饮料罐温度就可以在3~5min内降低15~20℃。自冷罐主要使用了一种热量交换系统(HEU) 的专利技术来达到饮料罐自动降温的功能， HEU包括许多组成部分，如饮料罐罐体、内置HEU器、活性炭、CO2气体等。HEU工作原理十分复杂，要使吸附CO2的活性炭保持一定的稳定性，并在HEU的内部压力下降的情况下，CO2能有效地释放并达到吸热的功能。日本出现一种自加热清酒罐。在罐的下1/5处有一个夹层，内装生石灰和密封塑料膜包的一小袋水。饮用前，只要用一根＂附用＂的塑料小棒从下部的小孔中插入，水立即就会和生石灰混合在一起，产生大量的热量，只需3 min就能把一罐清酒加热到58℃。雀巢英国公司新近推出330ml新概念“自动加热牛奶咖啡罐“，它的原理是将水和生石灰分别放置在罐的夹层中，通过化学反应产生热扯。罐的容积也因此缩小，可容纳液体饮料210ml。为方便消费者饮用，罐子顶部设计了圆形拉环。通过底部的按钮来控制加热过程，大约3min饮料即可达到60℃。为避免消费者被热饮料烫伤，罐的外层有一个波纹状隔离层及收缩套。
③智能化、信息化罐。基千二维码技术的＂一盖一码“易拉盖成为饮料产品的发展趋势，让每罐饮料都可以成为一个流量感知端，使商品成为自身品牌的一个智能化的媒介载体。可实现与消费者在线实时互动，整合消费者及产品信息，实时传播产品信息，采集消费者消费行为大数据，使产品变“智能化”“信息化”，并以此创造更高的商业价值。
二、金属桶的发展趋势
我国钢桶行业已经成为世界钢桶包装大国， 2019年在中国召开了亚太钢桶国际AOSD会议。近年来，随着格瑞夫、杰富意等国外钢桶企业进入中国市场，中国钢桶行业巳显示出国际化的发展趋势。天津大田包装已在马来西亚建立分厂，国际化趋势已日趋明显。随着钢桶国际化的发展，未来的中国钢桶行业，将会实现真正的与国际接轨，这不仅是企业分布，更重要的是技术、工艺、材料和装备，也将与国际水平零距离接轨。这意味着中国的钢桶制造技术已真正达到国际水平。同时，环保风暴给钢桶企业带来了极大的挑战，顺应国际钢桶发展趋势，钢桶生产及回收利用全过程都贯穿着环保意识。
1、制桶材料的发展趋势
(1) 水性涂料水性涂料是制桶业解决环保问题的捷径。中国包装联合会钢桶专业委员会出台了《钢桶水性涂料涂装工艺标准》，随着水性漆的不断改进和制桶企业对技术的不断完善，水性漆在国内制桶行业的普及是势不可当的。
(2) 预涂钢板和印铁技术预涂钢板和印铁技术是钢桶生产过程中实现无涂装无污染的捷径，也是提高钢桶外表面装溃质量的最佳途径，将是钢桶业的重要发展趋势。
(3) 钢桶薄型化随着经济的发展和科学技术的进步、钢板材质的提高、生产工艺的不断更新，钢桶的材料厚度也由厚向薄发展。我国200L 钢桶目前普遍采用1. 20mm厚的薄钢板，而国外大多采用0.8mm厚的钢板，且桶身、桶底、桶顶皆采用不同厚度的薄钢板。钢桶薄型化是技术发展的象征，薄型化巳成为不可阻挡的趋势。
2、钢桶的发展趋势
（1）钢桶结构
①钢桶内衬袋。钢桶内衬袋是将内衬袋置千钢桶之内，它同时结合了两种包装材料的特性，即钢桶的强度以及衬袋的柔韧性、洁净度和耐化学品性能，它将成为钢桶的最佳配件。该内衬袋非常结实， 经特殊设计，可防止废物造成污染，并克服了与钢桶回收有关的环境问题，适用于化学品、颜料、油品及食品等各种液体的运输和存储。
②卡式直塞型钢桶封闭器。这种封闭器省去了原闭口钢桶封闭器的法兰，利用桶顶的材料，直接进行冲孔翻边成形，也省去了法兰与桶顶的压合工序，更重要的是减少了法兰与桶顶之间的泄漏危险性，从而提高了钢桶的密封性能，它将成为标准产品。采用这项技术后，在钢桶封闭器上的成本将节约至少50％的费用。
③集装箱专用钢桶。集装箱专用钢桶(W型环筋）的主要特点是桶身上的环筋被整体向桶内陷入，即在桶身环筋高度不减少的清况下，在环筋与桶身相连的部位制造了向内凹进的环形槽，从而使钢桶的最大直径比国标钢桶小了10 mm（国标钢桶的环筋外径为585mm, 集装箱钢桶的环筋外径为575 mm) ，能够最大限度地利用空间，达到最经济的运输成本。W型环筋不仅减少了钢桶最大直径，而且增强了桶身的强度，免去了桶身上的波纹，使桶身的形状更加美观。
④200L柱锥形开口桶。200L锥形桶属于全开口桶，它的桶口内径为553mm, 桶底内径为516mm, 桶高有970mm和990mm两种。桶身环筋的作用是空桶储运时进行套装的层次限制。锥形桶的最大特点是空桶运输方便、成本低，在运输时每摞桶14个，每个托盘4摞，一辆汽车可装10托盘，一车能装空桶560只，而普通钢桶一车只能装不超过100只，可大大降低运输费用。锥形桶尺寸的国际标准化，在远洋运输中占用的集装箱空间最为合理，是目前国际最流行的钢桶之一。
(2) 制桶设备及工艺
①辅助生产设施的自动化。目前，国内大中型制桶企业，都已逐步实现了自动化生产。非主线生产工序，还有不少没有实现自动化，如桶盖的运输和收集、上盖、周转、试漏等。桶盖自动码跺机和拆操机、桶口贴标机和撕标机、桶盖自动上塞机，全自动氨检漏技术、钢桶的仓储自动化技术，利千预涂装、印铁或覆膜铁材料生产钢桶的自动立式钢桶生产线等的应用和发展，将真正实现全线自动化生产。
②多渠道多方法减少清洗污染。虽然水性漆可以解决一大部分钢桶生产中的环保间题，但仍有一些问题还需要解决，比如钢桶涂装前的清洗污染问题、钢桶电锁污染问题、涂装废水污染问题、钢桶印铁或预涂装的污染问题，以及一些不达标的水性漆污染间题等。选用如催化燃烧环保炉、蓄热式燃烧炉(RTO) 、废气净化吸附设备、生物法净化设备、光氧化法净化设备等环保设备进行污染处理，是最佳的硬件解决方案。
③用擦桶的方法进行涂装前处理，是钢桶前处理环保化的重要举措，实用型擦桶机将成为中小型企业标配。2016 年在印度举办的亚太钢桶会议上，日本就推出了其研制的钢桶擦拭设备的成果。无磷 .化剂将成为钢桶清洗的最佳选择。覆膜铁在钢桶行业的应用还不能进入实用阶段，还有不少间题需要解决。钢桶锁锌替代技术，诸如一种“环保型合金催化液技术”已经在国内研制成功，并在多个行业开始了使用。
|
