铝材是钢铁包装材料以外的另一大类包装用金属材料。它除了具有金属材料所固有的优良的阻隔性、气密性、防潮性、遮光性之外,还具有如下的特点。
1.铝包装材料特点
•质量轻。铝是轻金属,相对密度为2.7g/cm³,约为铁的1/3,因此铝包装物具有重量轻的优点,可节约运输费用。
•加工性能好。铝的延展性、拉拔性能优良,因此铝罐均为一次拉拔的两片罐,铝包装物可以制得很薄,还能以铝箔和镀铝的形式用于商品包装。
•不生锈。铝在空气和水蒸气中不生锈,表面光洁美观,经表面涂料后可耐酸、碱、盐介质的侵蚀。
•无味无嗅。铝材料不必再镀金属保护层,因其无味无嗅,不影响被包装物的风味、质量,再加上无硫化物和重金属污染,这对食品、医药品和化妆品的包装尤为重要。
•循环使用较容易。铝罐可回收再生利用,从而降低成本和能耗。目前国际市场对铝包装的主要争议是认为铝的生产能耗太高,增加了包装成本。解决的办法是加强铝罐的回收,再生铝可节能95%。由于铝包装有上述优良特点,铝包装的应用在当今其他金属包装萎缩的情况下,仍有拓展的趋势。
包装用铝材主要以铝板、铝箔和镀铝薄膜三种形式应用。铝板主要用于制作铝质包装容器,如罐、盆、瓶及软管等。铝箔多用于制作多层复合包装材料的阻隔层,制成的铝箔复合薄膜用于食品包装(主要为软装)、香烟包装、药品、洗涤剂和化妆品等方面的包装。镀铝薄膜是复合材料中的一种,是一种新型复合软包装材料,它以特殊工艺在包装塑料薄膜或纸张表面(单面或双面)镀上一层极薄的金属铝,即成为镀铝薄膜。这种镀铝薄膜复合材料主要用作食品,如快餐、点心、肉类、农产品等的真空包装,以及香烟、药品、酒类、化妆品等包装、装潢、商标材料。
2.包装用铝板、铝管及其制品
(1)铝板。铝是一种轻金属,在大气中非常稳定,加工工艺性能优良,自1930年起采用铝材来制作包装容器以来,由于铝制金属容器加工方便,轻便耐用,防护性能良好,所以铝包装得到广泛应用。目前,世界上生产铝较多的国家如美国、西欧等,所生产的铝材,大约有7%~10%,总数达60万吨用于制作包装物,制作铝包装容器的板材多采用纯铝或铝合金板材。
铝合金(主要是铝一镁、铝一锰合金)板材的强度较纯铝材高。由于铝对酸、碱、盐等均不耐腐蚀,所以铝板材须经涂料后使用。铝板因加工性能好,是制作易开瓶罐的专用材料。
(2)铝冲拔罐。铝板是一种优质的制罐材料,加工性能优良,但不易焊接,因此铝板均
制作成一次冲拔成形的两片罐。目前铝罐生产线的速率可达120~150个/min。铝罐具有轻便美观,易着色印刷,外壁不生锈,罐身无缝不泄漏,且由单一金属制成,保护性能好,用于鱼、肉类罐头,无硫化斑,用于啤酒饮料罐,无风味变化等优势。铝罐的一个缺点是强度较低,较易碰凹,但一般不影响内包商品。
现在铝冲拔罐在欧美应用较多,约占金属罐的1/3,主要用于销售量很大的啤酒、饮料罐,一般制成易开罐形式。非食品包装的喷雾罐中也有部分为铝罐。
(3)铝管包装。挤压软管包装容器中约有2/3是铝管,主要用于牙膏、化妆品、药膏等的包装。铝管用于食品包装则是一种新型简便的包装方法。铝管特别适合于灌装半流质或膏状食品,如果酱、肉酱、奶油、蜂蜜、浓缩食品和调味品等。铝管包装不仅具有质量轻、防护性能优良、强度好、不易破碎、便于携带的特点,而且具有易开启、可挤压折叠、食用后食品易于再存放、保持新鲜度的时间较瓶罐装更长、不需进行冷冻处理、使用方便的优点。
因此颇受市场欢迎,常用于军用食品和宇航食品的包装。
铝管一般由99%的纯铝制成,以便挤压卷曲,外表面可进行印刷装潢,内壁涂布有机树脂涂料,如环氧树脂、酚醛树脂、乙烯基树脂等,既可进一步提高耐蚀性,又能防止铝管在卷曲时破裂。
包装用铝管规格尺寸,无统一标准,一般直径为15~50mm,长度为40~200mm。其长度由圆片坯料的厚度决定。
3.铝箔及铝箔复合材料
(1)铝箔。在包装金属箔中,应用最多的是铝箔。铝箔采用纯度为99.3%~99.9%的电解铝或铝合金板材压制而成,厚度在0.20mm以下。一般包装用铝箔和其他包装材料复合使用,作为阻隔层,能提高其阻隔性能。生产上为了降低包装成本,希望尽量减小铝箔的厚度,但当铝箔过薄时会产生针状小孔,使阻隔性能下降。因此必须努力提高铝箔的生产技术,使针孔发生率尽量减少。针孔的多少和大小可根据其透气、透湿数据来衡量。另外,对铝箔要求有较高机械性能的同时,又要保持一定的柔软性,以减少折裂。
我国现在生产的工业用铝箔有4种宽度范围,18种不同厚度,其系列产品如下。
铝箔宽度有:10~39mm、39~130mm、130~220mm、220~600mm。
铝箔厚度有:0.005mm、0.0075mm、0.O1mm、0.012mm、0.014mm、0.016mm、0.020mm、0.025mm、0.030mm、0.040mm、0.050mm、0.060mm、0.070mm、0.080mm、0.100mm,0.120mm、0.150mm、0.200mm。铝箔作为一种广泛使用的包装材料,具有较为典型的优势特性。•重量轻,有利于降低包装物整体重量,节约运输费用。•阻隔性与遮光性良好,能防潮、不透气及具有密闭性能,有利于保护内装商品,可以防止包装物的吸潮、氧化和挥发变质等。同时具有较强的保护性能,使包装物不易受细菌、霉菌和昆虫的损害。•耐热性很好,高温和低温时形状稳定,并可作为烘烤容器使用。
•光反射和光泽好,对热和光均有较高的反射能力,其反射率达83%-85%,因此展示效果优良。
•铝箔具有较好的机械性能,能满足自动包装机械的使用要求。
•二次加工、模压性和压花性好,印刷和复合适应性好,便于着色,很容易与纸、塑料等贴合。
•本身无毒,不易产生公害。
铝箔虽然具有上述优点,但铝箔由于本身强度不高,耐撕裂性差,折叠时易破裂,不耐酸碱介质,不能热黏合封口,因此很少单独使用。绝大多数铝箔是经过与塑料薄膜、纸张等材料复合加工,以复合材料形式使用。这样既保持了铝箔的优良性能,又弥补了铝箔在包装性能方面的某些不足。
复合状态用的铝箔厚度可降至0.007~0.009mm。含铝箔的复合材料比起无铝箔的复合材料,其阻隔性尤其是遮光性高,能满足真空、无菌、充氮等包装技术的要求,是一种适应性强、适用范围广的新型包装材料,既可用作软包装材料,又可用作半硬或硬包装材料。已广泛用于食品包装,并已取代部分金属罐。为了节能和防止废弃瓶罐所造成的公害,过去的镀锡铁皮罐和玻璃瓶饮料容器已被大量使用的立式铝箔袋(果汁)和纸包装容器(内贴铝箔)等取代。
(2)铝箔复合薄膜。铝箔复合薄膜属软包装材料,是由铝箔与塑料薄膜或纸张复合而成。
常用的塑料薄膜有聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(简称聚酯)、聚偏二氯乙烯、尼龙等。铝箔的厚度多为0.007~0.009mm或0.012~0015mm,复合后已有足够的阻隔作用。据统计,铝箔复合薄膜70%用于食品包装,17%用于香烟包装,I3%用于药品、洗涤剂和化妆品等的包装。
铝箔复合薄膜具有现代意义的应用是制成软质容器——蒸煮袋(又称软罐头),它的出现被认为是现代包装技术的重大突破。目前较通用的蒸煮袋,其一般结构是:PET薄膜/铝箔/改性PP或高密度聚乙烯薄膜。由于PET薄膜在最外层(也可用尼龙薄膜),这样使包装袋具有极好的韧性,耐用性;中间层铝箔是最经济的防潮、防氧、防光、防微生物的材料,也是保持蒸煮袋稳定性和使用寿命的关键;内层的聚烯烃具有极好的热封性。因此蒸煮袋具有质量轻、耗能小、不需要冷藏、运输携带和食用方便的优点,是一种很有前途的包装袋。目前已取代了部分金属包装和玻璃罐头,并成为冷冻食品的优选包装物。
(3)铝箔复合容器。铝箔复合材料可用于制作半硬质和硬质包装容器,主要制品为复合罐。这是国外流行的一种新型半硬或硬包装容器,是金属、玻璃和塑料容器的新型代用品。
复合罐的形状与普通金属罐一样,有圆柱形、椭圆形、方形、六角形等。罐的结构由罐身、罐盖与罐底三部分组成,各由不同的复合材料制成。罐身一般为三层结构,里层为涂有聚偏二氯乙烯的铝箔,中层为塑料复合薄膜,外层为单层或多层纸板卷绕而成。
铝箔一般较厚,常用厚度为30~40um,最大可达150um,根据容器大小而定,容器较小则铝箔也较薄。罐底盖可用马口铁、铅合金、塑料或复合纸板制成,并可采用易开罐盖结构,复合罐的密封阻隔性较好,可用于无菌包装、真空包装或控制气体包装,广泛用来包装各种干、湿食品,快餐食品,饮料,调味品,奶粉,食用油及机械油,清洁剂等。食品的储存寿命一般在一年以上。由于复合罐包装经济、轻便,易于装潢,用后易处理,因此是一种受欢迎的容器,欧美各国目前都在包装作业中大力推广。
4.镀铝薄膜
镀金属薄膜是一种新型复合软包装材料,其中镀铝薄膜是应用最多的一种。此外还可镀金、银、铜等。采用特殊工艺在包装塑料薄膜或纸张表面(单面或双面)镀上一层极薄的金属铝,即成为镀铝薄膜。由于镀铝层较脆,容易破损,故一般在其上再复合一层保护用塑料膜如聚乙烯、聚酯、尼龙等。镀铝层厚约30um,镀铝薄膜具有与铝箔复合材料相同的优良性能。
(1)镀铝薄膜的一般性能。
•阻隔性优良,内装商品保存期长,适用于食品、药品等的包装。
•包装物有金属光泽,光反射率可达97%,使商品增添华贵高档感,提高商品附加值。
•镀铝层导电性能好,能消除静电,因此封口性好,尤其包装粉末状产品时不污染封口部位,保证了包装的密封性,大大减少了渗漏情况。
•镀铝层厚度可任意选择。
•着色性强,易于印刷加工。
(2)镀铝薄膜的特性。除以上一般性能外,镀铝薄膜还有优于铝箔复合材料之处。
•具有优良的耐折性和良好的韧性,很少出现针状孔和裂口,无柔曲龟裂现象,因此隔氧性也更为优越,这对包装敏感和易失味的食品,及保持外观美是很重要的。
•部分薄膜可不镀金属,使消费者可看到内装物品。
•镀铝层比铝箔溥很多,因此成本也比较低。
镀铝薄膜的基材(即载体膜)是塑料膜和纸,最常用的塑料薄膜有聚酯(PET)、尼龙(NY)、双向拉伸聚丙烯(BOPP)、低密度聚乙烯(LDPE)、聚氯乙烯(PVC)等。前三种镀铝薄膜有极好的黏结力和光泽,是性能优良的镀铝复合材料。镀铝聚乙烯薄膜则因价格低、装潢性好而受欢迎。镀铝聚丙烯薄膜还可制成易启封的封口,用于药品的易开包装。值得一提的还有镀铝基材,其优点首先是成本比塑料膜低,它和铝箔/纸复合材料相比较,既更薄而又价廉,性能也可比美。而它的加工性能则比铝箔/纸好得多,例如,印刷中不易产生蜷曲,不留折痕,因此大量取代铝箔纸而成为新型商标标签及装潢材料。
鉴于以上种种优点,镀铝薄膜是一种既成功又经济的新型复合包装材料。近十年来在欧美等国及我国得到大量推广应用,已在不少产品包装上取代了铝箔复合材料(例如在香烟包装方面,镀铝纸正在逐步取代铝箔纸)。镀铝薄膜主要用作食品,如快餐、点心、肉类、农产品等的真空包装,及香烟、药品、酒类、化妆品等的包装及商标材料。