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《2020年第十五届中国国际铝加工峰会》

藏器待时!2020年SMM全新打造《中国国际铝加工峰会》,盛情邀约全国铝加工行业龙头企业,资深专家,齐聚一堂,呈现专业看法和前瞻解读,就2020年中国铝加工市场的“新方向”与您共享行业的远见卓识。

《2020年第十五届中国国际铝加工峰会》

【铝峰会】河南中孚实业石磊:铝制易开盖用材料的关键生产技术及未来发展趋势

来源:SMM

【铝峰会】河南中孚实业股份有限公司技术总监石磊在《第十五届中国国际铝加工峰会》上分享了罐盖料生产的关键技术以及对未来的发展方向见解,他表示罐料的生产最关键的两点,一个是材料的稳定性控制,这个属于管理范畴,另外一个是技术的创新性研究。

SMM讯:2020年6月11日,由SMM主办的《第十五届中国国际铝加工峰会》于山东烟台召开。会上,河南中孚实业股份有限公司技术总监石磊分享了罐盖料生产的关键技术以及对未来的发展方向见解,他表示料的生产最关键的两点,一个是材料的稳定性控制,这个属于管理范畴,另外一个是技术的创新性研究。

铝制易开盖用材料的关键生产技术及未来发展趋势


1、易开盖产生背景以及发展

20世纪60年代末期, φ211 φ209

1985年, φ206、φ204盖型面世,厚度0.4mm  0.235mm

1995年, φ202  φ202-B64盖型,厚度0.235mm  0.217-0.224mm,单盖减重12%(相对于φ204 )。

2005年以后,国外从B64到202/200CDL、202super end(目前优化到了ISE),202LOF+等。厚度可达到0.208mm。

国内易开盖料概况

1)据有色协会的相关数据,2019年中国盖环材的材料产量27万吨左右,其中国内用量700亿只,铝材量20万吨左右。

2)国内盖料生产四大厂家:河南中孚、山东南山、重庆西南铝以及福建瑞闽等,其占全国总产量的85%以上。

2、罐盖料生产的关键技术

制盖厂生产流程

制盖厂基本生产流程,基于食品安全以及生产效率的考量,其对基材主要要求分别为:低电导率、高成形性、低含杂(渣)率、高表面性、高精度(规格控制)。

罐盖材主要生产流程

面对下游的生产要求,盖材厂内部需要关注的容易引起客户质量缺陷的生产问题,包括,熔铸配方的控制、熔体的质量控制、轧制过程中表面质量的监控、全流程厚度的监督以及控制、板型的过程控制及最终产品性能等。

关键控制难点

1、熔体质量控制

原料控制:铸锭的纯净度控制从原材料的使用方面已经开始,原料方面我们严格控制易烧损造渣的低级废料;

精炼处理:熔体净化方面,我们采用炉内净化+在线处理的方式,在线处理主要包括除气箱、CFF + PTF;

熔体检测:主要采用在线熔体测氢以及离线测渣的模式。

2、表面质量控制

黑丝黑线是贯穿着罐盖料基材生产过程中最关键也最难以解决的质量问题,表现形式多种多样,要借助多种分析手段,确定缺陷来源,加以控制。

3、厚度控制

厚度的控制能力是材料减薄过程中很关键的一个环节,能够决定在目前的合金体系下目标厚度的下探值。

冷轧机厚度控制:冷轧厚度控制:冷轧在线厚度测量设备IMS X-Ray测厚仪,采用AGC闭环控制,包括MFC(质量流)、FBC(厚度前馈)、FFC (厚度反馈)。

精整厚度控制:最终工序,对带材厚度进行再次离线检测确认,确保合格带材发至下游客户。

操作:密切关注设备在线运行状态,密切关注在线厚度曲线是否正常。

SPC分析:过程能力指数分析,确保产品质量长期稳定性。

质量体系保证

供应商管理:将食品包装用铝材的要求,如GB 4806.9\GB 4806.10中的重金属、的要求分解,传递给原铝、涂料供应商、物流(外部提供的过程、产品、服务)。留下日常监视记录,定期开展供方审核。

 过程控制:利用SPC 分析技术,监控关键产品指标、过程指标,如成分、材料厚差的表现趋势。

变更控制:对顾客要求、生产场地、设备、人员、原料的变更进行控制,必要时成立跨功能小组,多方论证,谨慎验证。

未来的盖料关键技术优化设想

盖料合金大部分采用的是5182合金,对于此种合金属于不可热处理强化合金,主要采用加工硬化的强化模式,Mg的沉淀相比较粗大,并且析出相的形核比较困难,所以在此合金中,Mg主要是固溶强化作用,并且形成的过饱和固溶体分解速度也比较慢。

在这里面要突出产品的稳定性,需要关住β相的分析状态以及Mg的饱和度。

5182合金目前可生产的盖料202B64盖型目前已经到了极限状态,如果想要在此基础上进行减薄,则需要对成分进行重新设计,通过对Cu、Zn、Mn的协同优化,可以在此基础上协助产品进行再减薄1-2微米左右,但是如果进一步的减薄创效,则需要对目前合金的标准进行优化改善。

3、需要关注的盖料产品变化

材料的减薄以及可能面临的强塑性改善

 

 

铝瓶旋开盖

在食品饮料包装中,瓶盖的应用范围愈发的广泛,其中铝制螺旋防盗盖(ROPP)最具有代表性,按照其密封的方式可以区分为三种产品:皇冠盖、注胶发泡盖以及模塑垫片盖(模塑盖)等。

主要的方向:1、模塑盖

优势:由于其密封性能好、遇热不变形及环保等特点,使得其突破了传统的白酒包装市场,主要应用于啤酒、高温sha菌之类产品。其中“28”“38”盖的需求相对较大。劣势:国内瓶盖市场较大,但是受制于没有统一标准,应用的推广并不是很容易,需要集中技术人员进行不断地研发测试。

2、合金的选配:由8011向3105或者5151进行转换。对于耐压值要求比较高的产品则倾向于5151合金。

再生铝的盖料使用

UBC(used beverage cans),指的是消费者消费过的饮料罐或者啤酒罐,包括易拉罐罐体以及易拉罐罐盖环,由于目前罐体料合金为3104、罐盖环料合金一般为5052以及5182,在成分方面三者熔合以后完全符合罐体料的使用要求,所以回收后的废料在化学成分方面可以不需要进行盖环分离而直接应用到罐体料的生产当中,这为其使用提供了便捷的条件,但是由于回收后的易拉罐熔化过程造渣较多,所以溶体需要进行净化处理方可进行易拉罐的回收使用,这个门槛极大地限制了其在罐体料再循环的使用,需要进一步的进行研究

目前废罐回收方面都较为认可的流程包括:

人工挑拣→破碎、撕碎→磁选→振动筛选风选→除漆→熔炼→扒渣→精炼→静置→过滤→铸造

该设备包括粉碎机、筛选机、磁吸机、预热烧漆回转炉、熔化双室炉、静置精炼炉、过滤设备等。

下一步需要对复化锭的铝液或者铝锭进行测试性的使用,包括采购时候的、生产厂家认证、过程中的监控以及成品客户端的表现,综合确定其最终的使用安排,这个将是未来罐料生产一段时间需要研究的课题。

从材料优化方面去探讨下游灌装后的应力腐蚀问题

铝合金在腐蚀介质和应力(拉应力)同时作用下产生的开裂现象(失效),就称为应力腐蚀开裂(SCC)。

作为普遍存在的一个问题,应力腐蚀造成了灌装厂和罐厂双方的极大地关注,为此欧洲饮料罐制造商协会出具了一份应力腐蚀技术通告,主要从灌装厂的相关工序进行了预防要求,但从材料来说,虽然影响因素较少,但是高镁合金的β相的优化也可以做为材料优化的一个方面,电极电位β相与α固溶体相差0.4V。

其他问题

随着塑料环保问题的突出,铝瓶替代塑料瓶也会成为一种趋势,包括瓶和盖,甚至还涉及现有的玻璃瓶包装;

食品盖肉类的罐头 DRD罐和盖都有铝替代铁的趋势(目前关键是涂布问题以及涂料的抗性问题,日本东洋制罐使用覆膜铝做此类产品);

VOC排放的环保问题,目前解决的方式主要是水性涂料和覆膜铝,但是随着现有环保设备的提升,预计未来不会出现替代的问题,主要是水性涂料本身也不能完成解决环保的问题,覆膜铝一方面成本较高,另外一方面覆膜的塑料也是无法降解,当然覆膜铝的好处也有很多,抗性强、耐加工性能高、后续加工更环保等特点;

关于食品安全,这个还是最重要的,欧盟已经加严了标准,无双酚A的问题和铝迁移的问题,后续几年都可能存在问题。


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