金屬包裝材料的性能特點與生態化設計

　　金屬材料是人類發現和使用最早的傳統材料之一，在我國和一些發展中國家，金屬材料至今仍占據著材料工業的主導地位。金屬材料是四大包裝材料之一，其種類主要有鋼材、鋁材，成型材料是薄板和金屬箔。隨著現代金屬容器成型技術和金屬鍍層技術的發展，綠色金屬包裝材料的開發應用已成為發展趨勢。

　　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，但由于其有極優良的綜合性能，且資源豐富，所以金屬在包裝領域仍然保持著極強的生命力。特別是在復合包裝材料領域找到了用武之地，成為復合材料中主要的阻隔材料層，如以鋁箔為基材的復合材料和鍍金屬復合薄膜的成功應用就是很好的證明。總的來說，金屬包裝材料具有以下特點。

　　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、自動化生產等特點。如板材可以進行沖壓、軋制、拉伸、焊接制成形狀大小不同的包裝容器；箔材可與塑料、紙等進行復合；金屬鋁、金、銀、鉻、鈦等還可鍍在塑料膜和紙張上。

　　2.、金屬材料具有優良的綜合防護性能和阻隔性能。金屬強度高，機械性能優良，對光、氣、水的阻隔性好，防潮性、保香性、耐熱性、耐寒性、耐油脂等性能大大超過了塑料、紙等其它類型的包裝材料，可長期有效地保護內裝物，適合包裝的多種要求。

　　3、金屬材料具有良好的裝潢性能。金屬材料表面光滑光亮，易于印刷，具有良好的裝潢性能，可以提高包裝物體的美感和檔次。另外，各種金屬箔和鍍金屬薄膜是非常理想的商標材料。

　　4、金屬材料易于回收和再生利用，且利于輕量化設計。金屬包裝材料來源豐富，易于回收、再生利用或重復使用，且無污染；同時，便于在包裝上推廣輕量化設計，從而節省材料，提高效益。

　　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以上特點，但也有不足之處。主要是化學穩定性較差，耐蝕性不如塑料和玻璃，尤其是鋼質包裝材料容易銹蝕。因此，金屬包裝材料多需在表面再覆蓋一層防銹物質，以防止來自外界和被包裝物的腐蝕破壞作用，同時也要防止金屬中的有害物質對商品的污染，例如金屬材料中不同程度地含有重金屬離子 Pb、Be、Sn 等，這些重金屬離子能污染食品，而且對人體危害較大。

　　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板和金屬箔。前者屬剛性材料，如運輸包裝用鋼材、鍍鋅薄鋼板、鍍錫薄鋼板、鍍鉻薄鋼板，一般是直接制桶、制罐；后者為柔性材料，如鋁箔和鍍鋁薄膜等，一般采取真空蒸鍍的方法在其它材料上鍍上一層金屬膜，以提高包裝的阻隔防護功能。金屬包裝多用于運輸包裝的大容器、罐、桶、集裝箱，如工業產品包裝容器，食品中的半成品粉粒、乳制品、油脂類及化工原料中的液體及固體狀物質的包裝等；在銷售包裝中主要是用于食品、飲料、油劑和一些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循環再生材料，其易于回收性和優秀的再生利用性使金屬成為一種環境負載低的綠色包裝材料。如金屬包裝的廢棄物可經翻修整理，回收復用，或經回收后回爐重熔鑄造，軋制成新的鋁材或鋼材。因此只要建立了有效的回收系統，其廢棄物是不會對環境造成污染的。而這些優勢源于金屬本身的幾點特殊性質。

　　1、金屬的可復用性。金屬具有較高的物理性能和穩定性，使用過程中損失小，包裝的防護性能幾乎不受影響，因此可多次回收，重復使用。

　　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，金屬也成非原子態，質量也不會改變，即廢金屬具有可重熔性。廢金屬的物理機械特性與金屬基本相同或相近，可以進行物理形態的變化，重現使用價值。從理論上說廢金屬可以無限次循環，這是其它資源不可比擬的。

　　3、金屬的可變性。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，而且還是提高金屬性能的加工。對循環再生性來說，各種加工可分成兩類：不損害循環再生性的加工過程，如熔融、凝固、熱處理；損害循環再生性的加工過程，如合金化、復合化等。

　　4、金屬的結合能。從氧化物、硫化物等礦石中分離提取后的金屬結合能低，即金屬再熔融能與金屬提取能比較特別低，從這個意義上講，再次利用的金屬被稱為“載能資源”，同時這個特點無疑有利于回收再利用。

　　5、資源的綜合利用效益好。與其它再生資源相比，金屬再生資源的生成量大，對節省資源，減輕環境污染，降低建設資金投入，提高經濟效益都具有明顯的優勢。

　　因此，就金屬材料本身屬性來說，是一種具有永續可再生性的高性能包裝材料，金屬包裝的使用對環境的負荷是相當低的。當前，由于鋁箔容易回收，用鋁箔和鍍鋁薄膜代替塑料和紙已成為當前阻隔性軟包裝(如食品包裝)的一個較好的發展方向。

　　三、金屬包裝材料的生態化設計

　　然而，金屬包裝從生命周期全過程，即采礦、冶煉、軋制鋼(鋁)板到制作包裝、使用、廢棄的整個過程來看，對資源及能源的消耗均很大，對環境尤其是大氣會造成污染。因此，必須大力推行清潔生產，改進落后的生產工藝，推行科學的生產管理，使金屬材料生產對人體及環境的傷害及污染減至最小。

　　金屬包裝生態化設計是在設計階段就從包裝材料的環境協調性和降低環境負載出發，對材料資源(資源容量)、材料成分、工藝、結構和性能、循環使用、生態平衡(環境容量)等諸環節綜合考慮，使材料的生產有利于降低環境負載，有利于廢棄物循環再生，不僅后期處理難度小，而且效益高。

    當前的金屬包裝材料生態設計的方向是追求功能性、安全性、經濟性和低環境負載性。金屬包裝材料節省資源、能源，降低環境負載最經濟的途徑是材料可循環再生性和包裝輕量化。所以目前研究的重點是可循環金屬成分和組織設計、包裝專用化選材設計、包裝容器輕量化和結構合理化設計以及生產清潔化設計等。