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现代包装设计理论与实践研究
Research on Modern Packaging Design Theory and Practice

（四）金属包装材料的生态化设计
然而，金属包装从生命周期全过程，即采矿、冶炼、轧制钢（铝）板到制作
包装、使用、废弃的整个过程来看，对资源及能源的消耗均很大，对环境尤其是

大气会造成污染。因此，必须大力推行清洁生产，改进落后的生产工艺，推行科
学的生产管理，使金属材料生产对人体和环境的伤害及污染减至最小。
金属包装生态化设计是在设计阶段就从包装材料的环境协调性和降低环境负
载出发，对材料资源（资源容量）、材料成分、工艺、结构和性能、循环使用、

生态平衡（环境容量）等诸环节综合考虑，使材料的生产有利于降低环境负载，
有利于废弃物循环再生，不仅后期处理难度小，而且效益高。当前的金属包装材
料生态设计的方向是追求功能性、安全性、经济性和低环境负载性。金属包装材

料节省资源、能源，降低环境负载最经济的途径是材料可循环再生性和包装轻量
化。所以目前研究的重点是可循环金属成分和组织设计、包装专用化选材设计、
包装容器轻量化和结构合理化设计以及生产清洁化设计等。
1. 可循环再生金属成分和组织设计
金属成分的可循环再生设计的要求是不使用循环再生过程中难以除去的元

素；尽可能不使用枯竭性元素；不使用有毒元素；不采用在循环再生过程难于分
离的生产方法等。
金属材料为了满足高性能化，通过添加合金元素和控制结晶等微观组织来实

现，但金属使用废弃后重熔回收，一般很难除去合金元素和杂质，也就降低了可
循环再生性。循环再生设计目前采用的手段是金属高纯度化和合金添加易除去元
素以及杂质无害化。金属材料可循环再生的理想状态是高纯度和“组成单一化”，
但考虑到材料的实用性以及经济性，一般要求合金添加元素最少化，可循环再生
基本合金体系要尽可能与纯金属组成相近，合金添加易除去元素是要求添加的第

二元素是不妨碍再生的种类和容许量，第三元素要求添加最小量，并且要求所添
加的元素不是枯竭性元素和有毒元素。“组成单一化”是指如果采用复合材料强
韧化的方法加强材料性能，也应采用成分单一的复合材料，以使再循环使用时工

艺更简单，从而减轻再循环过程的环境负担。
金属材料可循环再生设计采用的手段除了合金成分设计外，还有控制金属组
织、优化显微结构等方法。具体途径首先是采用可循环再生合金方法。它是通过
控制金属组织复相化，即通过控制压延、热处理和两相析出热处理等技术得到平

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