铝罐生产技术和市场发展

作者：江鸿 向群

欢迎访问e展厅 展厅 4 防震/木质/金属包装展厅 防震包装, 海棉, 珍珠棉, 保护网套, 气泡袋, 铁罐 ... 一、我国铝罐装发展现状 近年来，我国易拉罐市场年需求量达到 60 亿只到 70 亿只。具有其他金属材质易拉罐以及塑料等包装容器不可比拟的优势，即质轻、保质期长、防假冒性强、携带方便、可回收性好等。自80 年代以来，其消费量一直呈增长趋势。随着我国人民生活水平的提高，近年来易拉罐消费以 20%以上的速度持续增长，啤酒和碳酸饮料一直是易拉罐的使用大户。据包装协会介绍，我国啤酒产量居世界第二位，目前年产量在 1800 万吨以上，其中用易拉罐包装的产量超过 5%，易拉罐使用数量在 15 亿只～20 亿只。 经过20年来的快速发展，我国的铝加工业取得了举世瞩目的成就，铝轧制材、压延材的产量迅速提高，2004年铝轧制材产量达到了150万吨左右。但是在一些高精度铝板带产品方面，如铝罐料、高档PS版基、磁盘基片、汽车车身用铝板、镜面铝带等产品尚不具备大规模工业化生产能力，致使相关行业在原材料采购上只能依赖进口。由于易拉罐用铝带材对材质和内部组织等有严格要求，而我国现阶段的技术和设备水平无法满足，所以除一小部分国内自给外，绝大部分靠进口来满足。1991～1996年共进口易拉罐用铝带材34.78万吨，1996年达到12万吨。1998～2004年，我国高精度铝板带材的进口量和净进口量仍然呈上升趋势，其中相当部分为易拉罐用铝带材，年进口量在10万吨以上。 目前国内只有西南铝业有限公司可生产易拉罐铝带材（此前东北轻合金有限公司曾经生产过），其他大型厂商都没有涉足。西南铝也是历尽艰辛，才掌握了易拉罐用铝带材的工艺和生产技术。该公司在整个易拉罐用铝带材工艺的开发过程当中，走了很多弯路，损失也很大，1996年前后，因为工艺技术不过关，造成3000多吨成品退货和库房料不能发货，整个现场积压3000多吨，然后全部回炉，重新生产。尽管西南铝最终研制出了3004H19易拉罐用铝带材，但也付出了数千万资金和5年的代价。2000年前后，这一产品产量约10000吨。2004年9月，西南铝成功开发出了0.28mm、0.285mm厚的易拉罐用铝带材，为国内同类产品中厚度最薄，大受市场欢迎，填补了国内空白。2005年上半年，西南铝易拉罐用铝带材产量同比增长了432.61％。但与国外先进铝材相比，其在深冲性（延伸率、制耳率等）方面尚有一定差距，内在冶金质量仍有待提高，2005年6月“1＋4”热连轧的成功投产将进一步提高其易拉罐用铝带材的产量和质量。 目前，我国使用铝罐盖的马口铁罐头盒数量不大，只有少数几种产品如八宝粥、核桃仁、花生露等。预计，今后每年将以5％的速度增加，据中国饮料协会预测，到2010年碳酸饮料产量将达到800万吨，如果罐装率按20％计算，易拉罐用量将达到124亿只。 二、世界铝罐装市场进展 当前全球的年需求量在2100亿只左右，占全球金属容器产量的一半还多。全球主要地区铝易拉罐的消费比例：北美53％，欧洲（包括澳大利亚、新西兰）19％，南美14％，亚洲14％。 北美市场以美国为主，其是铝易拉罐的发源地，同时也是全球铝易拉罐的最大生产国和消费国。进入90年代后，北美易拉罐供求市场不断扩大，到90年代末供需趋向稳定，增长幅度较缓。2001年，美国啤酒和软饮料铝罐用量近1000亿只，其中软饮料罐640亿只，啤酒罐330亿只。目前，北美地区的易拉罐生产线共有169条，生产线平均速度为1522罐／分，年总生产能力约1090亿只，市场需求量约1070亿只。美国在易拉罐方面的材料始终采用铝板材，每年约有40％的铝板材用于易拉罐方面的生产。 欧洲市场供需两旺。从20世纪80年代中期以来，欧洲铝易拉罐市场一直呈现稳定增长的趋势，年增幅为5％。在欧洲的饮料罐生产中，铁皮罐和铝罐约各占一半，欧洲14％左右的铝金属材料用于饮料生产，但由于铝质金属具有较高回收再使用价值，从环境保护方面出发，现在已开始大量转向铝材方面，1999年易拉罐有63％采用铝材，比1998年增长2％，2000年又比1999年增长9％。芬兰、瑞士、希腊、意大利、波兰等罐市场开始倾向采用100％的铝材，英国72％左右，德国为10％，法国、比利时、卢森堡、荷兰各占30％。目前市场铝易拉罐需求量400亿只左右。 从全球范围来看，全球铝易拉罐市场主要分布在发达国家和地区，其中美国又是最主要的消费地和产地；铝易拉罐和易拉罐用铝带材的生产已经比较成熟，易拉罐用铝带材的年需求量在400万吨左右，并且随着人们消费水平的不断提高和环保意识的增强而不断增加，保持平稳增长。 易拉罐用铝带材是一块大市场，年消费量占到全球铝轧制材消费量的1／4，因此，国外易拉罐用铝带材已经很普遍，生产和技术工艺也已比较成熟。世界主要铝业公司如美国铝业公司、美国凯撒铝及化学公司、海德鲁铝业公司、加拿大铝业公司、澳大利亚科马尔科铝业公司、日本轻金属公司等，可生产优质的铝合金制罐板带，现均已实现了国际化生产和经营，并已经占领中国的易拉罐用铝带材市场。如美国铝业田纳西厂主要生产易拉罐用铝带，热轧为SMS五机架热连轧，年成品产量在45万吨左右。 三、铝罐的加工技术 铝质易拉罐在饮料包装容器中占有相当大的比重。易拉罐的制造融合了冶金、化工、机械、电子、食品等诸多行业的先进技术，成为铝深加工的一个缩影。随着饮料包装市场竞争的不断加剧，对众多制罐企业而言，如何在易拉罐生产中最大限度地减少板料厚度，减轻单罐质量，提高材料利用率，降低生产成本，是企业追求的重要目标。 罐体的主要制造工艺流程如下：卷料输送→卷料润滑→落料、拉伸→罐体成形→修边→清洗/烘干→堆垛／卸→涂底色→烘干→彩印→底涂→烘干→内喷涂→内烘干→罐口润滑→缩颈→旋压缩颈。在工艺流程中，落料、拉伸、罐体成形、修边、缩径、旋压缩径／翻边工序需要模具加工，其中以落料、拉伸和罐体成形工序与模具最为关键，其工艺水平及模具设计制造水平的高低，直接影响易拉罐的质量和生产成本。 拉伸时，坯料边缘的材料沿着径向形成杯，因此在塑性流动区域的单元体为双向受压，单向受拉的三向应力状态。由于受凸模圆弧和拉伸凹模圆弧的作用，杯下部壁厚约减薄10％，而杯口增厚约25％。在成形过程中，影响金属内部所受拉应力大小的因素很多，其中凹模锥角的取值直接关系到变形区金属的流动特性，从而影响拉伸所需成形力的大小，所以，其数值合理与否对工艺的实施有着重要影响。 罐体拉伸过程实际上是筒形件的拉伸过程，拉伸过程中，其材料的凸缘部分在压应力作用下易失稳，导致起皱，因此必须考虑设置防止起皱的压边装置。当材料通过凹模时，凹模圆角部分是一个过渡区，其变形较复杂，除了径向拉伸与切向压缩外，还受弯曲作用，因此凹模圆角选择尤为重要。材料通过凹模圆角后，处于拉伸状态，由于拉伸力来自凸模压力，是经过凸模圆角处传递的，凸模圆角处的材料变薄最严重，此处成为最易破裂的危险断面。 在铝易拉罐的生产中，降低成本的重要内容之一就是减少厚度，即要求易拉罐用铝带材的厚度更薄。数十年来，铝易拉罐的制造技术在不断改进，铝罐重量已经大为减轻。20世纪60年代初期，每千只铝罐（包括罐身和罐盖）的重量达55磅（约合25千克）。20世纪90年代后期减到33磅（15千克），现已减为30磅以下，比40年前减少了近一半。1975年－1995年的20年间，1磅铝材制作的铝罐（容量为12盎司）的数量增加了35％。另据美国铝业统计，每千只铝罐罐身所需要的铝材由1988年的25.8磅减少到2000年的22.3磅。20世纪80年代以来，美国易拉罐用铝带材的厚度已经明显下降，由0.343mm减为0.259mm左右。铝易拉罐盖轻量化进展也很明显。罐盖铝材的厚度由开始的0.39mm下降到0.24mm。据称在易拉罐用铝带生产方面领先的美国铝业公司将薄壁瞄向0.18mm左右。这一发展趋势对国内的易拉罐用铝带生产企业同样重要，即必须加大研发力度，调整技术研究方向，才能与全球行业的发展保持同步，不断增强竞争力。 由于铝制易拉罐工艺复杂，原材料要求苛刻，国内用易拉罐四分之三依靠进口，且国产罐所用的原材料也全部依赖进口，两项合计年消耗外汇 10 亿美元以上，成为继进口轿车、彩电、冰箱之后的第四大耗汇大户。 四、铝罐的技术创新 由于易拉罐的盖子被拉开后无法重新密封的弊端而又渐渐遭至冷落。为此，日本的几家公司开始把旋转式瓶盖武装到易拉罐上。这种新式易拉罐大小不等，与早先的产品相比，300毫升易拉罐的下部没有太大变化，上部变成圆锥体加一个旋转式瓶盖；容量为500毫升的易拉罐形状则基本和啤酒瓶一样。目前，随着这种新式易拉罐在全日本逐渐流行，消费者也日益表现出对旋转式瓶盖的钟爱：可以放心地喝上一口，然后拧上盖子放回包里。这是老式易拉罐无法做到的。日本第三大制罐商三菱材料公司的有关人士表示，新式易拉罐的密封性更好，可有效防止饮料与太阳光和氧气接触。此外，它的重量更轻，也十分有利于回收后再循环。日本的制罐商希望利用这种产品重新夺回被塑料瓶占领的市场。大和制罐公司早在1999年就在世界上率先开发出这种易拉罐，首先被麒麟麦酒公司等日本饮料公司采用。但可口可乐公司在日本的自动贩卖机上出售这种易拉罐装碳酸饮料却是其推广过程中的一大突破，由此，其销售量从2000年的2.4亿个飙升到2002年的17亿个，2003年的销售量达到20亿个。由于新式易拉罐比普通易拉罐的成本高出一倍，也有人担心它无法被其他国家的消费者所接受，因为世界许多地方的人们并不愿花更多的钱来买一个吸引人的包装。 2004年8月，coins包装公司研制成功了“EPOL”(易开启盖)。这种罐盖采用聚合物涂层的钢环和抗腐蚀铝箔片热封，可以用于现有的灌装设备，铝箔盖可以安全开启，更适合于老人和小孩使用。日本大和制罐、武内冲压工业两公司于1997年开始对铝瓶罐研制开发。它们相继开发出了保持原铝罐保存内容物优良性能和易回收的铝瓶罐饮料容器。新开发的铝瓶罐具有如下特征：(1) 与原来的铝罐相比，外形美观时髦，且能再封口，易携带，易回收；(2) 与PET瓶相比，避光性和阻隔性大大提高，而罐重减轻30％；(3) 对所装饮料的保存性能优良，保质期延长。大和制罐和武内冲压工业的铝瓶罐结构有些不同。大和制罐的产品为：口径28mm(为了成型这个口径，把2片罐的罐底部作为口部成形)；盖、罐体、底盖全部用铝制造；铝瓶罐的重量 (以 500ml的瓶子为例)， 仅为PET瓶的67％；罐体和底盖的里面用聚酯系膜覆盖，顶盖的里面用低密度聚乙烯覆膜。武内冲压工业与大和制罐铝瓶罐的不同点在：口径38mm；罐体设计流畅，便于印刷。而三菱材料从武内冲压工业引进这项技术后，已把冈山工厂的第三条生产线改造为铝瓶罐专用生产线，进入该领域。目前还有一种咖啡自热罐已经在一些超市上出售，研究人员还在开发自冷饮料罐，供消费者随时随地饮用。由于铝罐开发新技术的应用，今后铝罐的需求量有可能进一步扩大，新型铝罐包装在国际上将更加引人注目。 五、促进铝罐的回收利用 铝易拉罐再制铝，比用铝土提取铝少消耗71％的能量，减少95％的空气污染。很多国家特别是发达国家，对用过之后的废旧铝易拉罐的回收和利用都很重视，回收再利用率也不断提高。比如美国铝罐的回收再利用率，早在20世纪80年代就已超过50％，2000年为62.1％。日本铝罐的回收再利用率也很高，1990年为43％，2001年已经高达83％。同时发达国家在废旧铝材的回收中注重分类回收，如美国就把不同的废旧铝材分类，对废旧铝型材和废旧铝易拉罐分拣后重熔，然后稍作调配，即可生产铝型材和易拉罐用铝带材，大大降低了成本。 据铝业协会2003年公布的统计数字，2002年巴西的易拉罐回收利用率从上年的85%增加到87%，连续两年居世界第一。 该协会说，2001年巴西回收利用了90亿个易拉罐，重量达12.11万吨，占2001年巴西再利用铝总量的47.8%。2002年，易拉罐回收利用行业的营业额达8.5亿雷亚尔（约合2.7亿美元），其中收购易拉罐费用为4.24亿雷亚尔（约合1.3亿美元）。目前巴西有15万人靠拣易拉罐为生。回收利用易拉罐可以节约大量电力，用废铝生产铝材所耗的电仅相当于从矿石中提炼铝耗电量的5%，回收利用一个易拉罐节约的电够20英寸电视用3个小时。根据巴西铝业协会统计，2002年巴西通过回收利用易拉罐共节电1705ＧＷ／小时，相当于巴西全国用电量的0.5%。 废弃易拉罐的回收技术在我国发展较弱，巨大的浪费也由此形成。这就导致了巨额外汇换来的易拉罐在一次性使用后，随即宣告报废，造成巨大的浪费。同时，不能回收的铝制易拉罐给环境造成了巨大的污染。市场在呼唤可替代铝制易拉罐的节约型原材料。 目前国际铝价不断攀升，国内铝制易拉罐的产量已远远超过了需求，我国25家铝制制罐企业中已有3家先后倒闭。而目前有实验证明，易拉罐在加工过程中，保护性涂料一旦脱落，会致使罐内壁铝合金与饮料接触，久而久之，铝元素逐渐溶化其中，特别是罐中装有带酸性或碱性饮料时对人体危害最大。再加上铝制易拉罐污染环境，国家已出台相应政策，明确表示不再批准新建铝制易拉罐生产线。在这种情况下，钢制易拉罐和纸制易拉罐应运而生，成为铝制易拉罐的可替代产品。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (8/4/2006)