革新飲料罐制造：薄材料、統(tǒng)一合金和可持續(xù)性

革新飲料罐制造：薄材料、統(tǒng)一合金和可持續(xù)性

隨著飲料包裝市場竟爭的不斷加劇，對眾多制罐企業(yè)而言，如何在易拉罐生產(chǎn)中最大限度地減 少板料厚度，減小壁厚，減輕單靖質(zhì)信，提高材料利用率，降低生產(chǎn)成本，同時便于回收和方便使 用，是企業(yè)追求的重要目標.

? 在鋁易拉罐的生產(chǎn)中，降低成本的重要內(nèi)容之一就是減少厚度，即要求易拉罐用鋁帶材的 厚度更薄。

罐體材料的厚度已從20世紀70年代的0.42mm下降到目前的0.254mm （大多數(shù)仍是 0.28mm左右），30年來厚度減薄了 39.5%.罐身材料每減薄0.01mm,每千只雄可節(jié)約材料費 0. 22美元。數(shù)十年來，鋁易拉罐的制造技術在不斷改進，鋁罐重量已經(jīng)大為減輕。20世紀60年代初期， 每千只鋁罐（包括罐身和罐蓋）的質(zhì)量達55 lb （約合25kg）。20世紀70年代中期，降至44.8 1b, 90年代后期又減到33 lb,現(xiàn)已減為30 lb以下，比40年前減少了近一半。20世紀80年代以來， 美國制罐企業(yè)封縫機械和其它技術不斷取得突破，所以美國鋁罐的鋁材厚度已經(jīng)明顯下降，由 0. 343mm 減為 0. 259mm 左右。

罐蓋輕量化進展也很明顯。罐蓋鋁材的厚度由開始的0. 39mm下降到0. 24mm。罐蓋直徑也有 所縮小，罐蓋重最不斷減少。同時，制罐速度大幅度提高，20世紀70年代，只能生產(chǎn)650-1000 只/min,目前已經(jīng)達到2000只/min以上。

易拉罐用鋁帶生產(chǎn)方面領先的美國鋁業(yè)公司將薄壁瞄向0. 18mm左右。這一發(fā)展趨勢對國內(nèi) 的易拉罐用鋁帶生產(chǎn)企業(yè)同樣重要，即必須加大研發(fā)力度，調(diào)整技術研究方向，才能與全球行業(yè)的 發(fā)展保持同步，不斷增強競爭力。

? 正在研發(fā)一種單一的合金來代替原用的3104、5182、5052等合金，以便于管理、生產(chǎn)和 回收。

易拉罐由三種不同的合金（罐身3004、罐蓋5182、拉環(huán)5042）制成，這給回收重熔帶來一定 的困難，因此，在環(huán)保意識日益加強的今天，統(tǒng)一的制鎌合金，即罐體、蓋、拉環(huán)一體化合金是易 拉罐用鋁材發(fā)展的新方向。已知的統(tǒng)一制罐合金如美國戈爾登（GOLDEN）鋁業(yè)的5017及5349 合金，此外，日本zhuanli——特公昭61-9180也介紹了一種統(tǒng)一的制罐鋁合金：0.5%?2.0%Mn, 0.4%?2.0%Mg, 0. 5%Si, 1. 0%Fe, 0. 5%Cu, 0. 5%Zn, 0. 2%Cr, 0.01%Be, 0. 2%Ti,其余 為鋁。

? 美國正在研發(fā)一種0.3 mm厚的罐料，并改沖杯圓片為多邊形，據(jù)說可顯著減少制耳率， 由此節(jié)約的原材料比減薄所節(jié)約的更多。這種新發(fā)明值得關注。

? 由于易拉罐的蓋子被拉開后無法重新密封，漸漸遭至冷落。為此日本幾家公司開始把旋轉(zhuǎn) 式瓶蓋轉(zhuǎn)用到易拉罐上。這種新式易拉罐的密封性更好，可有效防止飲料與太陽光及氧接觸；此 外，重量更輕，且便于回收和再循環(huán)；目前，隨著這種新式易拉罐在全日本逐漸流行，消費者也日 益表現(xiàn)出對旋轉(zhuǎn)式瓶蓋的鐘愛。日本的制罐商希望利用這種產(chǎn)品重新奪回被塑料瓶占領的市場。

? 在開發(fā)新合金、新品種的同時，罐料加工技術（如熱連軋、冷連軋、熱處理等）也在向更 寬、更薄的方向發(fā)展，罐蓋用鋁合金帶材所需具備的特性之一是異向性要小。為了盡最減小帶材的 力學性能或成形性的波動，除控制合金成分外，還要嚴格控制熱、冷軋條件及板厚偏差。

? 在加工方式上，據(jù)報道，發(fā)達國家已開始采用連鑄連軋、連續(xù)鑄軋技術生產(chǎn)罐用鋁合金材 料，使加工成本進一步降低。對此還需進一步證實。

? 國內(nèi)唯一一家易拉罐用鋁材生產(chǎn)企業(yè)西南鋁業(yè)（集團）有限責任公司生產(chǎn)的“特薄鋁板”目前已實現(xiàn)批量生產(chǎn)，我國易拉罐料長期被國外壟斷的歷史已不復存在。

1986年起，西南鋁業(yè)就組織了一批專家和工程技術人員與有關科研院所聯(lián)合攻關，開發(fā)易拉 罐用鋁材生產(chǎn)技術。10年來先后有兩代技術人員參與了該產(chǎn)品的開發(fā)。在國家“九五”科技攻關 計劃、“863”攻關項目、中國鋁業(yè)公司科技開發(fā)資金的大力支持和帶動下，西南鋁業(yè)投入巨資解決 罐料生產(chǎn)必需的設備，投入大量人力、物力開發(fā)罐料生產(chǎn)技術，利用國內(nèi)先進的“1+1”熱軋生產(chǎn) 線裝備優(yōu)勢和西南鋁業(yè)技術優(yōu)勢，在前期“1 + 1”罐料生產(chǎn)技術積累的基礎上，根據(jù)“1+4”熱連 軋的技術特征，對罐料生產(chǎn)工藝、技術進行了全面優(yōu)化和創(chuàng)新，形成了全新的、適合“1+4”先進 裝備的罐料生產(chǎn)全套技術，在國內(nèi)率先開發(fā)岀了這一產(chǎn)品，并將產(chǎn)品厚度從開發(fā)之初的0.42mm 發(fā)展到0.285mm, —直到目前的0. 275mm,距國際最先進水平0.265mm僅一步之遙。生產(chǎn)出的 罐料質(zhì)量達到了國際先進水平，成為國內(nèi)鋁加工行業(yè)的新亮點。

? 據(jù)業(yè)內(nèi)專家預計，最遲到2008年.世界鋁罐料市場競爭格局將會發(fā)生變化，中國有可能 成為世界六大罐料生產(chǎn)國之

目前，世界上可生產(chǎn)鋁合金雄料的國家有8個：美國、巴西、澳大利亞、日本、韓國、德國、 法國和俄羅斯，還有一些國家和地區(qū)可以生產(chǎn)罐蓋料和拉環(huán)料，如我國臺灣省、加拿大、巴林、意大利等。

然而隨著我國西南鋁板帶有限公司在生產(chǎn)罐料方面的發(fā)展和南山集團鋁加工有限公司熱連軋生 產(chǎn)線于今年初投產(chǎn)，亞洲鋁業(yè)集團鋁業(yè)工業(yè)園熱連軋生產(chǎn)線于2007年年底投產(chǎn)，美國渤海鋁業(yè)有 限公司于2008年聯(lián)動試車。中國生產(chǎn)的罐料那時將參與全球罐料市場的競爭，中國有可能成為世 界六大罐料生產(chǎn)國之一。

2008年中國西南鋁板帶有限公司的罐料產(chǎn)量有可能達到7萬T,南山集團和亞洲鋁業(yè)集團可能 生產(chǎn)約3萬t,全國產(chǎn)量可達到10萬t,占國內(nèi)需求量的55%左右。美鋁渤海鋁業(yè)有限公司由于有 美國鋁業(yè)公司強大的技術支持，估計在設備運轉(zhuǎn)正常后的8個月左右就可以生產(chǎn)在中國與東南亞市 場上有競爭力的罐料，其試制時?間會是中國四大企業(yè)中最短的。

? 鋁壓力原塊國產(chǎn)化過去未能解決的一個關鍵制約因素就在于忽視有效改善鋁材的冶金質(zhì) 量。在加強凈化等熔體處理的同時，對熔體處理的機理、熔體處理后鋁材的塑性變形行為等進行深 入系統(tǒng)的研究也極為重要，這樣才可為合理地制定冷、熱加工工藝制度，有效地控制產(chǎn)品的組織與 性能等提供可靠的理論依據(jù)和實際指導。

由于鋁原塊必須具有極好的塑性變形能力和一定的強度，因此，研究材質(zhì)的化學成分、軋制工 藝、退火工藝等因素對其力學性能、塑變行為等的影響規(guī)律雖很重要，但已顯不足，難以進一步挖 掘材質(zhì)的性能潛力。對此類高技術產(chǎn)品，尤其是對其用料低品化和罐體薄壁化的研究，材質(zhì)內(nèi)在冶 金缺陷的影響更顯突出。因此，必須加強對鋁熔體的綜合處理，才可從根本上消除影響鋁材塑變能 力的主要因素。目前福州大學相關科研人員對提高鋁原塊冶金質(zhì)量和塑性變形性能等方面已進行了 較深入系統(tǒng)的研究與實踐，尤其在鋁熔體凈化、雜質(zhì)相變質(zhì)及晶粒細化等方面提出了“排雜為主、 除氣為輔,排雜是除氣的基礎”的凈化原則和“凈化是變質(zhì)和細化的基礎”的熔體處理原則，并由 此獲得了高效的鋁熔體綜合處理的工藝技術，已在鋁原塊用料低品化和罐體薄壁化的研究中獲得了 成功的應用，取得了重要進展，使研究成果轉(zhuǎn)為生產(chǎn)力。