大咖说 | 金属包装研究领域文献分析及研究动态和发展趋势

金属包装是包装的一个重要分支。随着包装行业在国内的飞速发展，我国金属包装行业也进入了高速发展的新时代。笔者通过对近几年，特别是2015年1月到2017年12月金属包装文献发表数量及内容进行研究，对金属包装行业在未来几年的发展及二片罐、三片罐、金属罐盖的技术发展趋势做出预测。2016年，各高校对于金属包装的研究势头最盛，在金属包装的研究上投入了更多的时间和精力。对整个金属包装行业来说，“绿色”金属包装及回收、金属包装材料防腐蚀、金属包装材料涂料涂层、金属包装容器封口方式、金属包装行业未来发展前景等将成为未来主要研究热点。铝箔容器、金属软管、钢桶是近3年来研究的主要类别。两片罐洗罐技术研究、覆膜铁技术研究，三片罐耐腐蚀性能提高研究，金属罐盖微卷边技术研究以及三者的轻量薄壁化、提高回收利用率将会成为未来金属包装技术发展的主要内容。

1金属包装研究趋势分析

从2015年1月1日至2017年12月31日，关于包装的文献数量分别是14188篇、

13403篇、11539篇，其中金属包装的数量分别是249篇、262篇、173篇，金属包装分别占包装文献数量的1.755％、1.955％、1.499％。

图1近3年金属包装文献占包装文献比例

如图1所示， 在2015-2017三年中， 2015年和2017年关于包装以及金属包装的文献数量均少于2016年，并且在2016年中金属包装文献占包装文献比例最高，对于金属包装的研究势头是最好的。


2金属包装研究方向

（1）金属包装研究热点
在近几年金属包装文献中，下载数量达400次以上文献涉及到的方向分布为：绿色包装发展的新趋势、铝合金的研究现状及应用、我国食品绿色包装材料的研究进展、地下水环境中典型金属材料腐蚀行为的研究。以下载量和引用量对文献分别进行排序，可发现这些研究内容在近段时间均为研究热点。

（2）金属包装文献来源
金属包装文献来源数量排名居前的刊物有《中国包装工业》360篇、《中国包装》327篇、《上海包装》244篇、《包装工程》172篇、《中国包装报》164篇等， 如图2 所示。
 

图2金属包装文献的来源刊物

文献数量排名居前的作者单位分别为湖南工业大学（株洲工学院）50篇、江南大学49篇、中国包装技术协会49篇、西安理工大学43篇、天津大学29篇、北京印刷学院25篇、浙江大学22篇、天津科技大学21篇、中国包装联合会20篇，如图3所示。这说明金属包装文献大多来源于国内各高校，如天津大学、吉林大学、浙江大学等研究人员对金属包装的研究投入了较多的人力和物力，以获得前沿发展技术。而2015-2017金属包装研究方向文献数量排名前三的分别为铝箔容器；金属罐；绿色包装。说明到目前为止这三方面存在很大的研究前景和技术空缺， 在未来将会成为主要的研究方向。
 

图3 金属包装文献量排名靠前的作者单位

3金属包装技术发展分析与预测

（1）三片罐研究方向

1.1轻量薄壁化

薄壁化、轻量化不仅赋予金属包装更多的“变化”，而且对于使用体验、环境保护以及回收利用的贡献率得以提升。国外金属罐厚一般在0.12mm—0.14mm，目前在研发0.1mm 的薄壁罐；而我国，金属三片罐仍大规模使用0.24mm—0.21mm 厚度的马口铁。2015年，全国制罐生产线的生产能力达345亿只，罐料（含罐、盖）需求54.2万吨，可见减薄铝板厚度产生的效益相当可观。我国奥瑞金研发出的0.15mm 的罐体已形成规模化生产，现正在进行0.12mm 产品的研制工作。

1.2.提高回收利用率

就全铝易拉罐的回收率来说，美国为60％左右，巴西为80％以上，瑞典为92％，中国则在99％左右，位居世界第一，但是都用于再生合金，没有做到物尽其用，是对资源的一种浪费，也是世界上回收利用档次较低的国家。所以提高金属罐的回收利用率是必然的趋势，以促进金属罐行业的高质量发展。

1.3.提高耐腐蚀性能

马口铁三片罐作为食品饮料等的重要包装之一，由于其内容物多具有腐蚀性，罐体部位容易发生腐蚀，因此，研究马口铁三片罐在不同内容物介质中的腐蚀机理以及如何评价涂层体系的耐腐蚀能力一直是制罐行业的一个重要课题。而采用电化学阻抗谱对马口铁三片罐的腐蚀机理进行研究并对其耐腐蚀性能进行判定，需要建立在大量的数据积累的基础上，这是一个长期而重要的研究方向。

（2）两片罐研究方向

2.1.洗罐技术

随着灌装的饮料和食品种类的丰富，对于易拉罐在灌装前的清洁度不断提出了更高的要求。无论从资源的合理利用，还是从节能减排或是生产效率的角度来看，在不远的未来，传统的RO水洗罐工艺将随着产品和产能的升级，会逐步被新型的离子化气体洗罐及臭氧熏蒸技术所取代。

2.2.覆膜铁技术研究

目前，覆膜铁在DRD冲压罐、DI冲拔罐等两片罐、异形罐、易开盖和易撕盖等包装材料市场已占有一定的份额，由于三片涂料罐制作复杂，在发达国家已渐渐减少生产，代之采用DRD冲压罐和DI冲拔罐。因此，覆膜铁替代传统涂料铁是大势所趋，在饮料和食品包装市场的应用前景极为广阔。同时它也为食品罐头、各种饮料用化学、医药卫生等行业，提供了一种个性化、时尚化和绿色安全等消费观念的新型包装材料。

2.3.轻量薄壁化、提高回收利用率。

两片罐同三片罐一样，已实现标准化规模化批量化生产，需求量很大。所以轻量薄壁化、提高回收利用率从而节约原材料、减少涂料使用、减少温室气体排放也是必然的趋势。


3金属罐盖

3.1.轻量薄壁化

马口铁易开盖成本中原材料成本占了近70％，其发展趋势将是轻薄迷你盖、开启轻松方便、马口铁与新材料的结合应用等领域。皇冠的专利产品SuperEnd饮料罐盖减少了10%的金属使用量，并且成为了一项行业标准。迄今为止，皇冠已经生产出4000多亿个SuperEnd饮料罐盖，节约了100,000多吨的铝、1700多吨的涂料，并减少了近900,000吨的温室气体排放。

3.2.微卷边技术

传统卷封一般卷边宽度为2.7～3.1mm，迭接长度为1.0mm 以上，而微卷封卷边宽度小于2.7mm，迭接长度小于0.76mm。目前中国微卷封技术还处于研发阶段，大部分空罐企业减薄轻量化仍然着眼于马口铁的减薄轻量应用上。