◎ 王 芳，杨会芳

（1.漯河市临颍县环境监测站，河南 漯河 462000；2.漯河市郾城区环境监测站，河南 漯河 462000）

中国包装工业正着力于推动绿色化发展，培育适度包装和绿色包装理念，将发展适度包装和绿色包装、绿色产业作为推动经济结构调整的重要举措[1]。

金属包装容器易回收，易实现回收利用，对环境无污染。与纸质包装、玻璃包装、塑料包装相比，金属包装罐具有重轻、经济方便、生产效率高、可以实现高速灌装与易回收处理等优点，已被应用于啤酒、果蔬汁、碳酸饮料、含乳饮料、植物蛋白饮料和茶饮料等产品的包装，最受消费者及零售商的喜爱[2]。金属包装更加环保、节能，顺应我国经济增长方式由“高投入、高能耗、高污染”的粗放型增长方式向“低能耗、低污染、高产出”的集约型增长方式转变的大趋势，符合我国的长期发展战略，也是近年来全球高端食品饮料开始广泛采用的包装罐型，符合中国市场优质客户实施差异化、高端化产品发展方向。

1 铝瓶罐生产工艺

铝制两片罐是以铝材为主要材料的金属包装产品，应用冲拔工艺，其罐身和罐底一体成形，其由罐身和顶盖两部分组成，没有焊缝，因此具有密封性好、质量高、造型美观、生产效率高、生产成本低等优势。

铝制两片罐生产工艺流程[3]：铝材开卷→涂油→冲杯→拉伸→底部成型→修边→清洗/烘干→内涂→烘干→缩翻→检测→码垛包装。

①开卷。通过翻卷机翻卷，将用于生产两片罐的材料卷展开。②涂油润滑。提供拉伸时所需的润滑要求，与冲杯油结合性能好，根据设计要求裁切成坯料。③冲杯。利用冲床对铝板材料施加压力，使铝板发生塑性变形，而得到所要求的罐体的形状与几何尺寸。④拉伸。制成的杯体经进料机构进入拉伸机，实现对罐壁的变薄拉伸，深拉深罐要经过多次再冲拉才能完成成型加工。⑤底部成型。冲出罐底部的拱形部分。⑥修边。经过拉伸的罐通过导罐槽进入修边机，旋转的修边刀将罐口切到设定好的高度。⑦洗罐。利用洗罐机清洗两片罐，除去有机污物、铝粉和金属氧化物，并烘干，为内覆膜作好表面准备。⑧内覆膜。采用不同工艺，实现内表面覆膜，覆膜后的罐进入高温区烘干，再进入恒温区进一步稳定及保持烘干效果。⑨缩颈。利用工装工具，将罐开口端的直径缩小，满足符合要求罐径和外观。⑩光检。利用光探测技术，探测容器的完整性和泄漏，不符合标准的瓶体被剔除。[11]码垛和捆扎。检测合格后的产品进行码垛、捆扎、外售。

2 铝瓶罐的覆膜防腐处理

2.1 覆膜防腐的作用

铝瓶罐主要用于装液体饮料，非常适合用于灌装碳酸饮料类仅对压力、空气和耐酸性有少许要求的饮品。但饮料对铝罐有腐蚀作用，铝也会污染饮料，从而影响罐内产品质量，所以必须要在铝的表面涂上一层防腐材料，隔绝饮料与罐接触[3]。铝罐覆膜工艺首先需要清洗除去大多数有机污物，终止罐表面化学腐蚀。覆膜可采用滚压、喷涂（液体或粉末）、电镀或其他类似的技术。对铝制罐表面覆膜的操作过程中尽量减少对金属板及其涂膜的损坏，在某些情况下，如果涂膜不完整，成形后可能需要再进行覆膜修补。

2.2 铝制罐表面覆膜的主要方式及特点[4-6]

目前，在铝的表面涂防腐材料的方法有表面钝化+喷涂、钝化覆膜两种主要方式，

（1）表面钝化+喷涂。采用无铬、酸性液体化学品，与铝反应在罐表面形成无机转化膜。经清洗烘干后利用喷枪，进行喷涂。喷涂采用的涂料一般是水性涂料。

酸洗钝化的前处理根据使用材料的不同有一定的工艺差异，一般是：①脱脂→水洗→除渍去灰→水洗→钝化→水洗→干燥。②酸性脱脂→水洗→碱蚀→水洗→除渍去灰→水洗→钝化→水洗→干燥。③酸性脱脂→水洗→钝化→水洗→干燥。

喷涂在喷涂机内进行，采用水性涂料成分包括水基改性环氧树脂涂料，2-丁氧基乙醇5%～7%，正丁醇3%～5%，2-（二甲氨基）乙醇1%～2%，有机物410 g/L，20 ℃比重 1.02 kg/L。

（2）铝表面钝化成膜。钝化是使金属表面转化为不易被氧化的状态，在表面形成了一层薄膜，而延缓金属的腐蚀速度。钝化处理后具有基本不增加工件厚度和改变颜色的特点，提高了产品的精密度和附加值，使操作更方便；利用酸性溶液，如硫酸、浓硝酸，均与铁、铝发生钝化，形成一层保护膜。钝化促使金属表面形成的氧分子结构钝化膜、膜层致密、性能稳定，并且在空气中同时具有自行修复作用膜更稳定、更具耐蚀性。氟锆酸类钝化剂是由氟锆酸（2%～3%）、硝酸（2%～3%）、氢氟酸（1%～2%）、磷酸（1%～2%）、氢氧化铵（0.5%～1%）配制而成的一种无铬铝表面钝化剂，具有无毒无害的特点。

3 几种覆膜方式的污染排放比较

3.1 表面钝化+喷涂

表面钝化+喷涂包括酸性溶液铝罐表面钝化、水性涂料喷涂两个环节。表面钝化在酸性槽内进行，硫酸在使用过程中，会挥发产生硫酸雾。

喷涂过程涂料散失的质量约为涂料用量的10%，喷涂后烘干工序会产生特征污染物挥发性有机物，烘干过程水性涂料中有机物挥发量为涂料用量的4%～6%，项目内喷涂及烘干在设备中进行，内喷涂废气及烘干废气经集气罩收集后抽排接入废气处理系统。

内喷涂及烘干设备上方均设置集气罩，废气经集气罩收集后进光氧催化等离子处理装置处理后，由15 m以上排气筒排放。喷涂及烘干过程中有机废气排放浓度一般低于10 mg/m3，满足GB16297-1996《大气污染物综合排放标准》表2中的二级标准要求。但对于大型铝罐加工企业来说，废气排放量很大，因此有机污染物的排放量也很可观，对环境的影响不容忽视。

3.2 酸性覆膜铝表面钝化成膜

就功能来说，铝材的铬酸盐处理膜已经满足各种要求，国内对此也取得一定进展。但由于污染问题，人们转向研究性能不变且无毒的处理方法[7]。

目前，磷酸盐有机膜法是近十多年来开发的新型处理方法，被称为第三代化学转化膜。该处理液无污染，主要成分为硝酸2%～3%、氟锆酸2%～3%、氢氟酸1%～2%、磷酸1%～2%、氢氧化铵0.5%～1%，这些成分均是挥发性无机物，在钝化槽内均挥发，产生酸雾。

项目酸性废气为成膜工序产生的酸雾，包括氟化氢、磷酸雾、硝酸雾，酸雾主要来源于：①酸溶液表面的蒸发，酸性气体分子进入空气，吸收水分并凝聚而形成酸雾。②酸性溶液在有化学反应时也生成气泡，气泡浮出液面后爆破，将液滴带出至空气中形成酸雾。酸雾产生量的大小与生产规模、酸用量、酸浓度、作业条件（温度、湿度、通风状况等）、作业面面积大小都有密切的关系。

酸性气体碱洗塔采用碱液喷淋的方式进行处理[8]，酸性气体容易溶于水和碱性溶液，利用碱性溶液（如石灰水）作吸收液净化酸性废气，吸收效率为80%～98%，酸性气体处理后一般氟化氢浓度在0.2 mg/m3以下，磷酸雾、硝酸雾浓度在5 mg/m3以下，达到GB 16297-1996《大气污染物综合排放标准》表2中的二级标准。对环境的影响相对较小。

4 结语

铝制两片罐是包装行业的未来趋势，其高效、美观的特点受到市场的青睐，具有逐渐取代三片罐的趋势。基于材料特性，覆膜更多地应用在冲压成型的产品上，符合节能环保、高效安全的宏观环境趋势，未来的市场空间广阔。喷涂材料含有大量的有机污染物，而金属包装业是高污染行业，造成污染的原因是涂料或者油墨印涂在铁基或者铝基板上，在利用热能烘烤时，涂料和油墨中的有机污染物挥发，产生大量的有机物废气，废气的成分根据涂料的不同可能有所差异，但大都包括甲苯、丁醇、乙酸丁酯及环己酮等。这些有机气体经吸附净化或化学净化后仍以一定的浓度排向大气造成环境污染。据估算，全国金属包装生产线每年总计向大气中排放10万t有机污染气体。

铝制两片罐在生产过程中，如果采取对环境影响较小的无机物或实现有机废气资源化技术处理金属包装业的有机废气，将对中国的节能减排、提高金属包装业国际竞争能力有十分重要的意义。

[1]中国包装工业“十三五”发展规划[EB/OL].（2017-01-12）[2018-02-24].http://www.keyin.cn/news/sczc/201701/12-1101868.shtml.

[2]严 建.台湾两片罐市场分析[J].中国包装，1990（3）：24.

[3]韦继韬.铝制两片罐生产工艺简介[J].轻工科技，2016（12）：46-48.

[4]李红玉.用技术实现有机废气资源化[N].中国企业报，2009-03-27.

[5]汪泉发.金属饮料罐的表面处理技术[J].广州食品工业科技，1995，11（1）：25-28.

[6]汪泉发，黎 燕.铝及其合金化学转化膜技术[J].电镀与环保，1993，13（4）：11-15.

[7]杨智远，甘燕平.铝质易开盖两片罐浅议[J].轻合金加工技术，1994（3）：32-35.

[8]王小云，李 坚，王艳磊，等.一种新型酸雾吸附剂的试验研究[J].安全与环境学报，2008，8（3）：37-38.