奥瑞金先进的DR材技术引领国内金属包装整体水平

计划基金资助项目，同年获得了中国食品科学技术学会科技创新奖，并荣获2012年度THE CANMAKER展会样罐类金奖。该奖项的获得，标志着奥瑞金的产品终于冲出亚洲，获得世界行业组织的高度认可，同时也标志着奥瑞金DR材技术研发及应用步入了新的阶段。

在项目实施过程中，奥瑞金与瑞士Soudronic、德国Cantec建立合作伙伴关系，合力攻克了DR材饮料三片罐罐身成型、卷封的难题。奥瑞金现有三片罐客户群，对于在不增加过多设备、优化支出费用的情况下，使用成本与二片罐基本相同的0.10mm-0.15mm壁厚的二次冷轧镀锡薄钢板三片罐，纷纷表达了愿意替换的态度，更多的饮料商也倾向选择特点鲜明的三片罐。奥瑞金是提前预判并创造出了市场需求。

冷轧镀锡薄钢板即俗称的马口铁，传统的一次冷轧镀锡薄钢板又被称为SR材，是我国食品饮料三片罐生产中普遍采用的原材料，板材厚度为0.20mm或以上。二次冷轧镀锡薄钢板又被称为DR材，板材厚度为0.10mm-0.15mm，通过二次轧制使板材变得更薄，因此，应用在食品饮料三片罐上能够降低成本、节省钢材、减少碳排放，实现资源节约与环境友好的目的。同时，三片罐的减薄有助于食品及饮料生产商实现商品的差异化营销，并使其商品获得有效防伪，从而有利于知识产权的保护。

奥瑞金的研发项目整合了外部资源，与宝钢、中粤浦项、广州太平洋等原材料供应商一起，解决DR材力学性能差异、原材料供应的问题；与德国Cantec技术合作，解决0.15mmDR材三片罐在成型过程中出现的缩颈塌陷、翻边起皱问题；自行解决耐压底盖的设计、成型问题。由此可见，通过材料的减薄极大地降低了资源的消耗。同时，钢材消耗的降低可以间接达到节能减排的效果，即减少了相关钢材生产消耗的能源、水和二氧化碳的排放。

2012年，奥瑞金二次冷轧镀锡薄钢板在食品饮料罐上的应用项目获得了中国食品科学技术学会科技创新奖技术进步奖。北京市科学技术情报研究所对此项目的评价是：本查新项目DR材减薄化在三片饮料罐上的应用，特别是三缩颈工艺的三片饮料罐的应用，在饮料三片罐罐体和用于饮料包装的金属三片罐配套底盖方面已申请了两项实用新型专利。经与相关文献比较，在国内外公开文献中尚未见与本查新项目完全相同的0.15mmDR材在三片罐中的开发应用的报道。

尽管国外在制罐方面已普及超薄铁制罐、微卷封工艺，国内的研究起步较晚，但奥瑞金通过16年不断的进取和努力，不但成为中国金属包装领域的领先者，同时在国际金属包装领域也拥有了相当高的知名度。

奥瑞金的二次冷轧镀锡薄钢板在食品饮料罐上的应用水平，在饮料食品精确灌装、充氮、杀菌技术工艺中处于国内领先地位。0.12mm-0.15mmDR材在饮料三片罐上的应用研究属国内领先、世界先进水平。其研究领域包括：通过对涂布机、印刷机、烘炉、传送系统的改造，通过对缩颈形式的改变、采用新型的封口技术、新型的焊接结构等改进满足0.10mm-0.15mm厚度的二次冷轧镀锡薄钢板在饮料用三片罐罐上的应用；通过精确液氮加注系统，弥补了因材料减薄而导致三片罐损失的抗压强度，使包装满足产品在灌装、储存、运输过程中的质量要求；通过对杀菌工艺的研究，积累了杀菌锅反压注入时间、压力的大小等相关数据，从而防止爆罐等四大方面。从奥瑞金项目技术创新点来看：

奥瑞金DR材三片饮料罐的缩颈成型技术

罐身经过多次缩颈后，可大大缩小罐盖尺寸，节约盖体原材料，因此饮料三片罐、两片罐均采用罐口缩颈方式。在市场需求下，三片罐的压模缩颈技术（die-necking）近几年得到迅速的发展，通过改进缩颈环和缩颈内芯的几何结构及缩颈的工序过程，缩颈直径得以进一步减少。两片罐采用旋压缩颈成型工艺，适合高速生产，但是材料厚度的不均匀会导致缩颈失败。

DR材拥有高强度（抗拉强度、屈服强度）以及高硬度，相比一次冷轧铁（SR材），其延伸率较低。在缩颈成型过程中，模具间隙过小会增大罐身轴向承受的压力，导致缩颈塌陷；间隙过大，缩颈部位材料受环向压力载荷容易起皱，因此罐体缩颈成型技术成为DR材饮料罐研发的关键。随着罐身材料减薄，材料的硬度提高，采用原有的缩颈模具无法得到合格的罐身，必须重新进行缩颈模具的设计，优化每次缩颈的步进量，计算合理的缩颈圆弧和适当的间隙尺寸。

德国Cantec在三片罐缩颈、卷封领域有丰富的模具设计经验，并且有强大的模具加工能力，因此可与其在缩颈模具技术上合作，解决DR材三片罐的缩颈难题。通过前期的技术合作，Cantec已在实验条件下实现0.12mmDR材6#饮料罐的缩颈翻边。但是在高速连续生产下（目标值为800罐/分钟），罐身承受的轴向载荷远大于实验室点动条件下的载荷，因此罐身更加容易出现缩颈塌陷现象。如果压模缩颈无法实现超薄DR材三片罐的缩颈成型，可以借鉴两片罐的旋压缩颈成型，试图通过降低加工时旋转速度、改进模具的方式验证缩颈实现的可能性。

耐压底盖的设计与成型技术

通过对DR材饮料罐客户及灌装工艺的调研取得的罐装杀菌压力值分析，在杀菌过程中底盖承受的最大压力达到3.0bar，由于充氮工艺的精度较低，存在0.3bar的偏差，因此底盖耐压强度应大于3.3bar，也就是当底盖承受3.3bar的压力时无凸角产生。0.12mmDR材饮料罐罐身强度更弱，相比0.15mmDR材饮料罐需要提高罐内压力，导致对底盖的耐压要求提高。

现有底盖盖型及成型工艺生产的底盖承压强度无法达到在充氮灌装杀菌工艺的要求。为此必须重新设计新的盖型及采用新的成型技术，保证在杀菌过程中底盖不会出现因承压不足出现的凸角问题，同时还要满足堆码要求。底盖的埋头高度、埋头倾角、嵌环深度对盖体的耐压有很大的影响，因此可以借鉴易开盖的设计经验，采用带嵌环的盖型取代之前的平底带加强筋底盖。

为了解决底盖的设计与成型问题，奥瑞金58面借助Cantec的技术力量设计试制0.16ram 209底盖，保证耐压能力和与罐身的卷封，另—方面依靠奥瑞金技术研发中心的力量，进行底盖的设计试制工作，保证项目的顺利进行。

超薄材料的微型卷封技术

卷封的紧密性是评判空罐合格性的重要指标，即能够满足空罐灌装、杀菌、储存的要求。影响三片罐卷封质量的因素主要有：罐身与罐盖材料的厚度与硬度、罐径等；皱纹度与紧密度、叠接长度与叠接率、卷边形状与卷边厚度、宽度等；卷封模具（卷封曲线、压头）尺寸等）与封口机精度等。

减薄后的薄板材料的机械性能有较大变化，尤其是其塑性变差，硬度变高，使得三片罐二重卷边的质量控制变得更加困难，因此必须引入微型卷封技术以解决此问题。采用微型卷封技术减小卷封宽度，在保证紧密度的同时可缩小罐身的翻边宽度、降低盖体的卷封段尺寸，有效地减小盖体的下料尺寸。国外已经研发并应用了微型卷封技术，甚至更小的mini卷封技术。

随着罐/盖材料厚度降低，罐口直径缩小，必须采用降低凸轮的径向进给量、增加滚轮自转圈数的方法保证卷封质量。为了更好的解决这个问题，Cantec在卷封薄材时采用了罗尔曲线板代替更窄的卷封滚轮，使卷封过程罐身旋转次数增多，保证卷封后紧密度，以满足实罐的密封性能要求。在0.12mmDR材539#食品罐封口中遇到二重卷封质量不合格的问题，Cantec通过罗尔曲线板实现了高质量的卷封，这为0.12mmDR材的封口实现提供了可能。

精确液氮填充技术在三片饮料罐上的应用

国际上早有关于非碳酸饮料罐液氮填充技术的研究，日本1975年对热装罐头首次使用镀锡铁皮的DI罐，随后在1981年日本大和制罐公司提出采用自流，式液氮充填系统进行灌装；同时，美国雷诺兹公司进行了液氮的灌装，采用的方法为液氮喷淋法。到目前为止，液氮灌装已经发展了三代，其中：第一代的注射控制器采用无间断的液氮水流注入罐内；第二代的注射器采用电磁阀来控制进入每一目标罐液氮的准确容量；第三代能够根据自动感应速度来改变液氮灌装量。

三片饮料罐的实罐均具有一定的真空度，这就要求空罐具有一定的耐负压强度要求。目前奥瑞金的客户当中，功能性饮料的真空度一般为0.02MPa-0.03MPa，茶饮料的真空度约为0.03MPa-0.04MPa。如果使用0.12mm的DR材，在现有的灌装杀菌系统下，罐体势必不能达到物理强度要求。因此，可以借鉴二片罐液氮填充技术，在封口前先填充液氮，封口后使液氮在罐内气化而产生正压，这样就能把薄壁三片罐用于包装蒸煮型饮料或食品。

奥瑞金开发DR材三片饮料罐的新型生产工艺，其中包括对原有涂印、焊接、缩颈、翻边、封口工艺的改进，填补了多项国家在金属包装领域的空白。而新材料的应用也对DR材、空罐的内涂涂料都提出了更高的要求，有利地促进了整个金属包装行业的发展。

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