金屬包裝材料的性能特點與生(shēng)态化設計(jì)

　　金屬材料是人(rén)類發現和(hé)使用最早的傳統材料之一，在我國和(hé)一些(xiē)發展中國家(jiā)，金屬材料至今仍占據着材料工業的主導地位。金屬材料是四大(dà)包裝材料之一，其種類主要有(yǒu)鋼材、鋁材，成型材料是薄闆和(hé)金屬箔。随着現代金屬容器(qì)成型技(jì)術(shù)和(hé)金屬鍍層技(jì)術(shù)的發展，綠色金屬包裝材料的開(kāi)發應用已成為(wèi)發展趨勢。

　　一、金屬包裝材料的性能特點及應用

　　金屬材料在包裝材料中雖然用量相對不大(dà)，但(dàn)由于其有(yǒu)極優良的綜合性能，且資源豐富，所以金屬在包裝領域仍然保持着極強的生(shēng)命力。特别是在複合包裝材料領域找到了用武之地，成為(wèi)複合材料中主要的阻隔材料層，如以鋁箔為(wèi)基材的複合材料和(hé)鍍金屬複合薄膜的成功應用就是很(hěn)好的證明(míng)。總的來(lái)說，金屬包裝材料具有(yǒu)以下特點。

　　1、金屬材料延展性好，加工方便，容易成型。金屬材料具有(yǒu)延展性好，加工方便，成型效果好，加工工藝成熟，能連續化、自動化生(shēng)産等特點。如闆材可(kě)以進行(xíng)沖壓、軋制、拉伸、焊接制成形狀大(dà)小(xiǎo)不同的包裝容器(qì)；箔材可(kě)與塑料、紙等進行(xíng)複合；金屬鋁、金、銀、鉻、钛等還(hái)可(kě)鍍在塑料膜和(hé)紙張上(shàng)。

　　2.、金屬材料具有(yǒu)優良的綜合防護性能和(hé)阻隔性能。金屬強度高(gāo)，機械性能優良，對光、氣、水(shuǐ)的阻隔性好，防潮性、保香性、耐熱性、耐寒性、耐油脂等性能大(dà)大(dà)超過了塑料、紙等其它類型的包裝材料，可(kě)長期有(yǒu)效地保護內(nèi)裝物，适合包裝的多(duō)種要求。

　　3、金屬材料具有(yǒu)良好的裝潢性能。金屬材料表面光滑光亮，易于印刷，具有(yǒu)良好的裝潢性能，可(kě)以提高(gāo)包裝物體(tǐ)的美感和(hé)檔次。另外，各種金屬箔和(hé)鍍金屬薄膜是非常理(lǐ)想的商标材料。

　　4、金屬材料易于回收和(hé)再生(shēng)利用，且利于輕量化設計(jì)。金屬包裝材料來(lái)源豐富，易于回收、再生(shēng)利用或重複使用，且無污染；同時(shí)，便于在包裝上(shàng)推廣輕量化設計(jì)，從而節省材料，提高(gāo)效益。

　　5、金屬包裝材料的不足之處是化學穩定性較差，不耐腐蝕。金屬包裝材料雖然有(yǒu)以上(shàng)特點，但(dàn)也有(yǒu)不足之處。主要是化學穩定性較差，耐蝕性不如塑料和(hé)玻璃，尤其是鋼質包裝材料容易鏽蝕。因此，金屬包裝材料多(duō)需在表面再覆蓋一層防鏽物質，以防止來(lái)自外界和(hé)被包裝物的腐蝕破壞作用，同時(shí)也要防止金屬中的有(yǒu)害物質對商品的污染，例如金屬材料中不同程度地含有(yǒu)重金屬離子 Pb、Be、Sn 等，這些(xiē)重金屬離子能污染食品，而且對人(rén)體(tǐ)危害較大(dà)。

　　6、金屬包裝材料的應用。目前金屬包裝材料中的成型材料主要是薄闆和(hé)金屬箔。前者屬剛性材料，如運輸包裝用鋼材、鍍鋅薄鋼闆、鍍錫薄鋼闆、鍍鉻薄鋼闆，一般是直接制桶、制罐；後者為(wèi)柔性材料，如鋁箔和(hé)鍍鋁薄膜等，一般采取真空(kōng)蒸鍍的方法在其它材料上(shàng)鍍上(shàng)一層金屬膜，以提高(gāo)包裝的阻隔防護功能。金屬包裝多(duō)用于運輸包裝的大(dà)容器(qì)、罐、桶、集裝箱，如工業産品包裝容器(qì)，食品中的半成品粉粒、乳制品、油脂類及化工原料中的液體(tǐ)及固體(tǐ)狀物質的包裝等；在銷售包裝中主要是用于食品、飲料、油劑和(hé)一些(xiē)化妝品中噴霧劑的包裝，如飲料中的易拉罐，食品及日用品中的罐頭筒、鋁筒袋、金屬淺盤，金屬軟管、金屬封閉容器(qì)以及瓶蓋、襯袋材料等。

　　二、金屬包裝材料的環境性能評價

　　金屬包裝材料是一種優秀的可(kě)循環再生(shēng)材料，其易于回收性和(hé)優秀的再生(shēng)利用性使金屬成為(wèi)一種環境負載低(dī)的綠色包裝材料。如金屬包裝的廢棄物可(kě)經翻修整理(lǐ)，回收複用，或經回收後回爐重熔鑄造，軋制成新的鋁材或鋼材。因此隻要建立了有(yǒu)效的回收系統，其廢棄物是不會(huì)對環境造成污染的。而這些(xiē)優勢源于金屬本身的幾點特殊性質。

　　1、金屬的可(kě)複用性。金屬具有(yǒu)較高(gāo)的物理(lǐ)性能和(hé)穩定性，使用過程中損失小(xiǎo)，包裝的防護性能幾乎不受影(yǐng)響，因此可(kě)多(duō)次回收，重複使用。

　　2、金屬的重熔性。金屬材料由金屬原子構成，即使加熱、熔融、變形，金屬也成非原子态，質量也不會(huì)改變，即廢金屬具有(yǒu)可(kě)重熔性。廢金屬的物理(lǐ)機械特性與金屬基本相同或相近，可(kě)以進行(xíng)物理(lǐ)形态的變化，重現使用價值。從理(lǐ)論上(shàng)說廢金屬可(kě)以無限次循環，這是其它資源不可(kě)比拟的。

　　3、金屬的可(kě)變性。金屬材料在實際應用中經過各種制造過程不僅是原形加工，而且還(hái)是提高(gāo)金屬性能的加工。對循環再生(shēng)性來(lái)說，各種加工可(kě)分成兩類：不損害循環再生(shēng)性的加工過程，如熔融、凝固、熱處理(lǐ)；損害循環再生(shēng)性的加工過程，如合金化、複合化等。

　　4、金屬的結合能。從氧化物、硫化物等礦石中分離提取後的金屬結合能低(dī)，即金屬再熔融能與金屬提取能比較特别低(dī)，從這個(gè)意義上(shàng)講，再次利用的金屬被稱為(wèi)“載能資源”，同時(shí)這個(gè)特點無疑有(yǒu)利于回收再利用。

　　5、資源的綜合利用效益好。與其它再生(shēng)資源相比，金屬再生(shēng)資源的生(shēng)成量大(dà)，對節省資源，減輕環境污染，降低(dī)建設資金投入，提高(gāo)經濟效益都具有(yǒu)明(míng)顯的優勢。

　　因此，就金屬材料本身屬性來(lái)說，是一種具有(yǒu)永續可(kě)再生(shēng)性的高(gāo)性能包裝材料，金屬包裝的使用對環境的負荷是相當低(dī)的。當前，由于鋁箔容易回收，用鋁箔和(hé)鍍鋁薄膜代替塑料和(hé)紙已成為(wèi)當前阻隔性軟包裝(如食品包裝)的一個(gè)較好的發展方向。

　　三、金屬包裝材料的生(shēng)态化設計(jì)

　　然而，金屬包裝從生(shēng)命周期全過程，即采礦、冶煉、軋制鋼(鋁)闆到制作包裝、使用、廢棄的整個(gè)過程來(lái)看，對資源及能源的消耗均很(hěn)大(dà)，對環境尤其是大(dà)氣會(huì)造成污染。因此，必須大(dà)力推行(xíng)清潔生(shēng)産，改進落後的生(shēng)産工藝，推行(xíng)科學的生(shēng)産管理(lǐ)，使金屬材料生(shēng)産對人(rén)體(tǐ)及環境的傷害及污染減至最小(xiǎo)。

　　金屬包裝生(shēng)态化設計(jì)是在設計(jì)階段就從包裝材料的環境協調性和(hé)降低(dī)環境負載出發，對材料資源(資源容量)、材料成分、工藝、結構和(hé)性能、循環使用、生(shēng)态平衡(環境容量)等諸環節綜合考慮，使材料的生(shēng)産有(yǒu)利于降低(dī)環境負載，有(yǒu)利于廢棄物循環再生(shēng)，不僅後期處理(lǐ)難度小(xiǎo)，而且效益高(gāo)。

    當前的金屬包裝材料生(shēng)态設計(jì)的方向是追求功能性、安全性、經濟性和(hé)低(dī)環境負載性。金屬包裝材料節省資源、能源，降低(dī)環境負載最經濟的途徑是材料可(kě)循環再生(shēng)性和(hé)包裝輕量化。所以目前研究的重點是可(kě)循環金屬成分和(hé)組織設計(jì)、包裝專用化選材設計(jì)、包裝容器(qì)輕量化和(hé)結構合理(lǐ)化設計(jì)以及生(shēng)産清潔化設計(jì)等。