一种食品包装用铝塑复合袋及其加工方法
阅读说明：本技术 一种食品包装用铝塑复合袋及其加工方法 (Aluminum-plastic composite bag for food packaging and processing method thereof ) 是由 索利元 窦永伟 焦守清 王军 于 2021-10-13 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种食品包装用铝塑复合袋及其加工方法,属于食品包装技术领域。铝塑复合袋最内层为铝箔层,向外依次为双向拉伸聚丙烯层和热封膜层,层与层之间通过胶黏剂粘结；铝箔层为厚度0.008～0.009mm的1235双零箔,由以下重量份的原料组成：Si：0.086％-0.10％、Fe：0.37％-0.43％、Cu：0.005％-0.01％、Mn：0.005％-0.01％、Mg：0.005％-0.01％、Cr：0.005％-0.01％、Zn：0.005％-0.01％、V：0.02％～0.03％、Ti：0.013％-0.030％,其他单个杂质≤0.01％、总杂质合计≤0.05％,余量为Al,经熔铸、锯铣、均热、热轧、一次冷轧、一次退火、二次冷轧、箔轧、成品退火加工而成。利用本发明方法加工的铝箔抗拉强度和延伸率有了不同程度的提升,耐腐蚀性能提高,应用于食品包装用时铝塑复合袋金属元素迁移速度慢,延长食品的保藏时间。(The invention discloses an aluminum-plastic composite bag for food packaging and a processing method thereof, belonging to the technical field of food packaging. The innermost layer of the aluminum-plastic composite bag is an aluminum foil layer, a biaxially oriented polypropylene layer and a heat-sealing film layer are arranged outwards in sequence, and the layers are bonded through an adhesive; the aluminum foil layer is a 1235 double-zero foil with the thickness of 0.008-0.009 mm and is composed of the following raw materials in parts by weight: si: 0.086% -0.10%, Fe: 0.37% -0.43%, Cu: 0.005% -0.01%, Mn: 0.005% -0.01%, Mg: 0.005% -0.01%, Cr: 0.005% -0.01%, Zn: 0.005% -0.01%, V: 0.02% -0.03%, Ti: 0.013-0.030 percent of the total impurity, less than or equal to 0.01 percent of other single impurities, less than or equal to 0.05 percent of the total impurity and the balance of Al, and the aluminum alloy is prepared by casting, sawing and milling, soaking, hot rolling, primary cold rolling, primary annealing, secondary cold rolling, foil rolling and finished product annealing. The tensile strength and the elongation percentage of the aluminum foil processed by the method are improved to different degrees, the corrosion resistance is improved, the metal element migration speed of the aluminum-plastic composite bag is low when the aluminum foil is applied to food packaging, and the preservation time of food is prolonged.)
技术领域
本发明属于食品包装技术领域，具体涉及一种食品包装用铝塑复合袋及其加工方法。
背景技术
随着生活水平的提高，食品包装已成为食品行业的重要组成部分，在对食品提供保护、防止食品受外界微生物或其他物质的污染、防止或减少食品氧化和其它反应方面有着不可替代的作用。铝箔是目前唯一一种用于复合包装材料的金属材料，其在无针孔缺陷的情况下不透光、不透氧、不透湿，具有理想的理论阻隔性。铝塑复合袋（真空袋或铝箔袋）是一种集各种包装优点于一身的包装产品，成本低，应用于食品包装，可用来包装水产品制品、腊味、速冻食品、腌肉制品、酱菜、调味料等食物，具有保香、保质和保色的作用。随着人们消费水平的提高以及食物种类的丰富，人们在关注食品质量的同时，也开始日益关注起食品包装材料的安全性。
铝塑复合袋中的铝箔层主要位于中间层或内层，当铝箔作为最内层直接与食品接触时，食品安全问题尤为重要。例如铝箔腐蚀导致铝或其它金属元素迁移至食品（尤其是一些海产品或腌制制品）中，当金属元素积累到一定程度时，会造成严重的食品安全隐患。为了提高铝箔的耐腐蚀性，最直接的方法就是对铝箔进行前处理，如铬化处理，通过化学反应在产品表面形成一层钝化膜，增强铝箔的耐腐蚀性能，但这种方法无法从根本上解决问题，相反还会造成严重环境污染问题。
1235铝箔因为具有耐低温、质轻、密闭和包覆性好等一系列优点，广泛用作食品、饮料、香烟、药品，家庭日用品等的包装材料。目前，铝箔中技术含量较高且应用十分广泛的是双零铝箔，除电解电容器中使用高质量的双零铝箔外，大部分食品包装用铝箔使用的也是双零铝箔。现有的1235双零箔大都存在拉伸强度低和延展性差的缺点，生产高质量的1235铝箔，需要具备优质的的铝箔坯料，在箔轧前通常先将铸锭加工成6.5~7.0mm的带材，而带材的延展性和耐腐蚀性能会影响最终双零箔的性能，同时轧制过程中，由于合金元素在铝固溶体和熔体中的溶解度差异，合金元素通常以金属间化合物的形式聚集于晶面，化合物粒子的析出，造成晶间腐蚀，严重影响合金的耐腐蚀性和使用寿命。另外，铝箔在轧制过程中，需要进行多次退火，但该工艺耗时长，不利于材料的快速周转，成本高，化石燃料和温室气体的排放不利于碳中和环境。
发明内容
针对现有技术中制备食品包装用铝塑复合袋中铝箔的延伸率和抗拉强度低、耐腐蚀性能差的问题，本发明提供了一种食品包装用铝塑复合袋及其加工方法，利用该方法加工的铝箔抗拉强度和延伸率有了不同程度的提升，耐腐蚀性能提高，应用于食品包装用时铝塑复合袋金属元素迁移速度慢，延长食品的保藏时间。
本发明通过以下技术方案实现：
一种食品包装用铝塑复合袋，最内层为铝箔层，向外依次为双向拉伸聚丙烯层和热封膜层，层与层之间通过胶黏剂层粘接；所述的铝箔层为厚度0.008~0.009mm的1235双零箔，由以下重量份的原料组成：Si：0.086％-0.10％、Fe：0.37％-0.43％、Cu：0.005％-0.01％、Mn：0.005％-0.01％、Mg：0.005％-0.01％、Cr：0.005％-0.01％、Zn：0.005％-0.01％、V：0.02％~0.03％、Ti：0.013％-0.030％，其他单个杂质≤0.01％、总杂质合计≤0.05％，余量为Al。
进一步地，所述的铝塑复合袋采用热封工艺进行封口。
本发明中所述的食品包装用铝塑复合袋的加工方法，最内层的铝箔层为1235双零箔，向外依次为双向拉伸聚丙烯层和热封膜层，层与层之间通过胶黏剂层粘接；
所述的1235双零箔的加工方法为：
（1）熔铸：按照1235双零箔化学成分质量百分含量，进行熔炼、精炼，并铸造成铸锭；
（2）锯铣；
（3）均热：锯铣后的铸锭采用两级加热，第一级在温度560-580℃下保温6~9小时，第二级在480~500℃下保温1.5~2.5小时；
（4）热轧：均热后的铸锭粗轧16道次，将铸锭加工至厚度为50~60mm，然后进行精轧，精轧成厚度为6.7~7.0的带材，热轧终轧温度为290±5℃，热轧速度为320-350m/min；
（5）一次冷轧：热轧后的带材进行一道次冷轧，冷轧后的带材厚度为3.6~4.0mm；
（6） 一次退火：一次冷轧后的带材在560~570℃下保温20~25h；
（7） 二次冷轧：一次退火后的带材经四或五道次冷轧，形成厚度为0.23~0.28mm的带材；
（8）箔轧：二次冷轧后的带材按照每道次55~60%的加工率箔轧成厚度为0.02～0.025 mm的铝箔卷，然后双合叠轧至厚度为0.008~0.009mm，得成品双零箔；
（9）成品退火。
进一步地，步骤（5）和步骤（7）冷轧后的带材进行切边处理。
进一步地，步骤（1）中所述的熔炼温度为750~760℃，精炼温度为690~700℃，铸造速度为60mm/min，水温20~30℃。
进一步地，步骤（5）和步骤（7）中所述的冷轧速度为450~500mm/min，冷轧出口温度为130~150℃。
进一步地，步骤（2）锯铣后的铸锭厚度为560~580mm。
进一步地，步骤（9）中成品退火条件为：温度220~240℃，保温时间20~30h。
在本发明中，制备的1235双零箔力学性能和延伸率有了明显的提升。首先，对锯铣后的铸锭采用两级加热，一方面可以阻碍第二晶相的长大和其它杂质的溶解使晶粒长大的趋势减弱，高温短时均热，使晶粒细化，消除和减少晶内偏析，使其具有较好的化学均一性和组织均一性，提高抗拉强度和延伸性能，增加材料的可加工性。另一方面，在冷轧过程中仅采用了一次退火处理，但提高了退火处理的温度，延长了一次退火时间，使得制备的双零箔的力学性能和延伸率有了小幅度的提升。利用本发明制备的1235双零箔应用于铝塑复合袋的加工，铝箔不易开裂和折裂。
本发明制备的1235双零箔采用两级加热、梯度降温的工艺，铝合金中的合金元素固溶在基体中，抑制合金析出，减少晶间腐蚀的趋势，最终使得制备的1235双零箔耐盐碱腐蚀性提高，应用于铝塑复合袋的加工，减少了金属元素向食品中的迁移趋势，扩大铝塑复合袋的使用范围，食品的安全性提高，延长了食品的保存时间。
本发明铝塑复合袋用1235双零箔，缩短了均热时间，并直接省去二次退火的时间，缩短了生产耗时，不仅有利于加快材料的周转，同时减少能源的消耗，节约成本，且有利于环境的保护。
有益效果
本发明铸锭均热采用两级加热工艺，且将两次退火工艺改进为一次退火，不仅缩短了生产耗时，且制备的1235双零铝箔具有更高的强度和延伸率，耐腐蚀性能提高，应用于食品包装铝塑材料时，铝箔不易开裂和折裂，金属元素向食品中的迁移速度减慢，更加安全环保。
附图说明
图1为本发明食品包装用铝塑复合袋的剖面结构图，其中，1. 铝箔层，2. 双向拉伸聚丙烯层，3. 热封膜层，4. 胶黏剂层。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明中所述的食品包装用铝塑复合袋为三层结构，其剖面图如图1所示，自内而外依次为铝箔层1、双向拉伸聚丙烯层2、热封膜层3，层与层之间通过胶黏剂层粘接，采用热封工艺进行封口；其中，铝箔层为厚度为0.008~0.009mm的1235双零箔，由以下重量份的原料组成：Si：0.86％-0.10％、Fe：0.37％-0.43％、Cu：0.005％-0.01％、Mn：0.005％-0.01％、Mg：0.005％-0.01％、Cr：0.005％-0.01％、Zn：0.0018％-0.0020％、V：0.005％~0.1％、Ti：0.013％-0.030％，其他单个杂质≤0.01％、总杂质合计≤0.05％，余量为Al。
其中，1235双零箔的加工方法是决定铝箔质量（抗拉强度、延伸率和耐腐蚀性）、并影响最终铝塑复合袋实用性的重要因素，现结合具体实施例，对1235双零箔的加工方法进行具体阐述。
实施例1
1235双零箔的加工方法为：
（1）熔铸：按照铝合金带材化学成分质量百分含量：Si：0.086％、Fe：0.4％、Cu：0.005％、Mn：0.005％、Mg：0.005％、Cr：0.01％、Zn：0.0051％、V：0.02%、Ti：0.030％，其他单个杂质≤0.01％、总杂质合计≤0.05％，余量为Al，余量为Al进行熔炼、精炼，并铸造成铸锭，熔炼温度为755±5℃，精炼温度为695±5℃，铸造速度为60mm/min，水温25±5℃；
（2）锯铣：对步骤（1）中铸锭进行锯铣，锯铣后的铸锭厚度为580mm；
（3）均热：锯铣后的铸锭采用两级加热，第一级在温度570℃下保温8小时，第二级在490℃下保温2小时；
（4）热轧：均热后的铸锭粗轧16道次，将铸锭加工至厚度为50mm，然后进行精轧，精轧成厚度为6.7mm的带材，热轧终轧温度为290±5℃，热轧速度为320m/min；
（5）一次冷轧：热轧后的带材进行一道次冷轧，冷轧后的带材厚度为3.7mm，冷轧速度为500mm/min，冷轧出口温度为150℃，切边处理；
（6）一次退火：一次冷轧后的带材在565℃下保温22h；
（7）二次冷轧：一次退火后的带材进行五道次冷轧，冷轧道次分配（由3.7mm经五道次加工至 0.24mm，括号内为道次加工率）：3.7→1.9（48.6%）→1.1（42.1%）→0.68（38.2%）→0.4（41.2%）→0.24（40%），形成厚度为0.24mm的带材，冷轧速度为500mm/min，冷轧出口温度为150℃，切边处理；
（8）箔轧：二次冷轧后的带材按照每道次55~60%的加工率箔轧，箔轧道次分配（由0.24mm经三道次加工至 0.020mm，括号内为道次加工率）：0.24→0.1（58.3%）→0.045（55%）→0.020（55.6%），然后双合叠轧至厚度为0.009mm，得成品双零箔；
（9）成品退火：温度230℃，保温时间28h。
实施例2
1235双零箔的加工方法为：
（1）熔铸：按照铝合金带材化学成分质量百分含量：Si：0.09％、Fe： 0.43％、Cu：0.01％、Mn：0.005％、Mg：0.01％、Cr：0.005％、Zn：0.005％、V：0.03%、Ti：0.013％，其他单个杂质≤0.01％、总杂质合计≤0.05％，余量为Al，进行熔炼、精炼，并铸造成铸锭，熔炼温度为755±5℃，精炼温度为695±5℃，铸造速度为60mm/min，水温25±5℃；
（2）锯铣：对步骤（1）中铸锭进行锯铣，锯铣后铸锭的厚度为560mm；
（3）均热：锯铣后的铸锭采用两级加热，第一级在温度580℃下保温6小时，第二级在500℃下保温1.5小时；
（4）热轧：均热后的铸锭粗轧16道次，将铸锭加工至厚度为56mm，然后进行精轧，精轧成厚度为6.8mm的带材，热轧终轧温度为290±5℃，热轧速度为340m/min；
（5）一次冷轧：热轧后的带材进行一道次冷轧，冷轧后的带材厚度为3.8mm，冷轧速度为450mm/min，冷轧出口温度为130℃，切边处理；
（6）一次退火：一次冷轧后的带材在570℃下保温20h；
（7）二次冷轧：一次退火后的带材进行四道次冷轧，冷轧道次分配（由3.8mm经四道次加工至 0.28mm，括号内为道次加工率）：3.8→1.9（50%）→1.0（47.4%）→0.54（46%）→0.28（48.1%），形成厚度为0.28mm的带材，冷轧速度为450mm/min，冷轧出口温度为130℃，切边处理；
（8）箔轧：二次冷轧后的带材按照每道次55~60%的加工率箔轧，箔轧道次分配（由0.28mm经三道次加工至 0.025mm，括号内为道次加工率）：0.28→0.126（55%）→0.056（55.6%）→0.025（55.4%），然后双合叠轧至厚度为0.009mm，得成品双零箔；
（9）成品退火：温度240℃，保温时间22h。
实施例3
1235双零箔的加工方法为：
（1）熔铸：按照铝合金带材化学成分质量百分含量：Si：0.10％、Fe：0.37％、Cu：0.005％、Mn：0.01％、Mg：0.005％、Cr：0.005％、Zn：0.01％、V：0.025%、Ti：0.02％，其他单个杂质≤0.01％、总杂质合计≤0.05％，余量为Al，进行熔炼、精炼，并铸造成铸锭，熔炼温度为755±5℃，精炼温度为695±5℃，铸造速度为60mm/min，水温25±5℃；
（2）锯铣：对步骤（1）中铸锭进行锯铣，锯铣后铸锭的厚度为560mm；
（3）均热：锯铣后的铸锭采用两级加热，第一级在温度560℃下保温9小时，第二级在480℃下保温2.5小时；
（4）热轧：均热后的铸锭粗轧16道次，将铸锭加工至厚度为60mm，然后进行精轧，精轧成厚度为7.0的带材，热轧终轧温度为290±5℃，热轧速度为350m/min；
（5）一次冷轧：热轧后的带材进行一道次冷轧，冷轧后的带材厚度为4.0mm，冷轧速度为450mm/min，冷轧出口温度为130℃，切边处理；
（6）一次退火：一次冷轧后的带材在560℃下保温25h；
（7）二次冷轧：一次退火后的带材进行五道次冷轧，冷轧道次分配（由4.0mm经五道次加工至 0.26mm，括号内为道次加工率）：4.0→2.4（40%）→1.4（41.7%）→0.79（43.6%）→0.44（44.3%）→0.26（40.9%），形成厚度为0.26mm的带材，冷轧速度为450mm/min，冷轧出口温度为130℃，切边处理；
（8）箔轧：二次冷轧后的带材按照每道次55~60%的加工率箔轧，箔轧道次分配（由0.26mm经三道次加工至 0.022mm，括号内为道次加工率）：0.26→0.116（55.4%）→0.052（55.2%）→0.022（57.7%），然后双合叠轧至厚度为0.008mm，得成品双零箔；
（9）成品退火：温度220℃，保温时间30h。
对比例1
对比例1改变步骤（3）中的均热条件，锯铣后的铸锭采用一级加热，在温度570℃下保温10小时，其余步骤与实施例1相同。
对比例2
步骤（1）~（4）与实施例1相同；
（5）一次冷轧：热轧后的带材进行一道次冷轧，冷轧后的带材厚度为3.7mm，切边处理；
（6）一次退火：一次冷轧后的带材在550℃下保温18 h；
（7）二次冷轧：一次退火后的带材进行五道次冷轧，冷轧道次分配（由3.7mm经五道次加工至 0.24mm，括号内为道次加工率）：3.7→1.9（48.6%）→1.1（42.1%）→0.68（38.2%）→0.4（41.2%）→0.24（40%），形成厚度为0.24mm的带材，切边处理；
（8）二次退火：二次冷轧后的带材在550℃下保温12h；
（9）二次退火后的带材按照每道次55~60%的加工率箔轧，箔轧道次分配（由0.24mm经三道次加工至 0.020mm，括号内为道次加工率）：0.24→0.1（58.3%）→0.045（55%）→0.020（55.6%），然后双合叠轧至厚度为0.009mm，得成品双零箔；
（10）成品退火：温度230℃，保温时间28h。
双零箔性能测试及分析
（1）对实施例1~3及对比例1和2中制备的1235铝箔的抗拉强度及延伸率进行测试，测试结果如下表1所示，由表1可知，本发明中的均热工艺对制备的铝合金带材的力学性能影响较大，采用两级加热工艺，阻碍第二相的长大和其它杂质的溶解，使晶粒长大的趋势减弱，有利于消除和减少晶内偏析，其具有较好的化学均一性和组织均一性，而金属材料的遗传性能决定了其轧制后铝箔具有良好的抗拉强度和延伸率，增强可加工性。另外，本发明冷轧时仅采用一次退火，提高了退火温度和退火时间，使得制备的双零箔的抗拉强度和延伸率有了小幅度的提升，不易开裂和折裂。
表1 1235铝箔的力学性能分析
（2）耐腐蚀性能分析：对实施例1~3和对比例1~2中二次冷轧后的1235铝合金带材的耐腐蚀性能进行测试，试验用铝合金带材尺寸为60mm×30mm，在盐雾腐蚀箱内，设置箱内温度为50℃±2℃，采用挂片连续喷雾的方式进行盐雾试验，氯化钠的浓度为5%，pH至为3.2，盐雾腐蚀8、24、48、72小时后，分析腐蚀失重，结果如下表2所示：由表2可知，采用两级加热、梯度降温的工艺，铝合金中的合金元素固溶在基体中，抑制合金析出，减少晶间腐蚀的趋势，从而使得冷轧后的1235铝合金带材的耐盐碱腐蚀性提高，金属材料的遗传性也决定了形成的1235双零箔液也具有相对较好的耐腐蚀性，当应用于铝塑复合袋时，可减弱金属元素向食品中的迁移趋势，扩大铝塑复合袋的使用范围，食品的安全性提高，延长了食品的保存时间。
表2 1235铝合金带材盐雾腐蚀失重比率（%）分析
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