انواع قوطی فلزی

تولید قوطی کنسرو از ورق قلع ­اندود در ایران برای نخستین بار درسال 1309 شمسی توسط شخصی به نام درخشان صورت گرفت. او که از مهاجران ساکن شوروی بود پس از انقلاب اکتبر به ایران بازگشت وچون تحصیل کرده مدرسه آشپزی مسکو بود با استفاده از تجارب خود، اولین کارگاه ابتدایی قوطی­ سازی در ایران را راه انداخت. او با استفاده از پیت­ های خالی بنزین شرکت نفت و مسطح کردن آن­ها با دست، ورق به دست آمده را از داخل قلع مذاب عبور داده و از آن­ها قوطی می­ ساخت. در سال 1336 شمسی ورق لاک اندود و قوطی آماده از خارج وارد ایران شد و در سال 1344 لاک­زنی اتوماتیک امروزی در ایران برای نخستین بار نصب و مورد بهره­ برداری قرار گرفت. اگرچه در مجموع عمر قوطی­ سازی در ایران از 60 سال تجاوز نمی­ کند، در مقایسه با عمر این صنعت در جهان ( حدود 180 سال) قابل تعمق است.

با روش ­های نخستین، یک کارگر خوب و ماهر، چهار قوطی در هر روز تولید می­ کرد این در حالی است که امروزه سرعت تولید خطوط قوطی­ سازی پیشرفته حتی به بیش از هزار قوطی در دقیقه می­ رسد. در طول سال­ های پس از پیدایش صنعت قوطی­ سازی تغییرات بسیاری در ماشین ­آلات و دانش این فن­آوری ایجاد شده است و همواره شاهد پیشرفت وشنیدن اخبار جدید در این زمینه هستیم. افزایش سرعت تولید به بیش از یک هزار قوطی در دقیقه، افزایش استحکام قوطی­ ها، به وجود آمدن اشکال و اندازه­ های متنوع، استفاده از تزیینات چاپی بر روی قوطی و ابداع درهای متنوع موسوم به راحت بازشو(Easy Open) در آن­ ها در کنار کاهش وزن قوطی شاخص­ های اصلی روند پیشرفت قوطی­ سازی به شمار می­ آیند.

روش­ های تولید قوطی فلزی

تولید قوطی کنسرو از جنس ورق قلع اندود، بر خلاف تصور عموم که آن را آسان می­ دانند، مستلزم دانستن بسیاری از مهارت­ های نوین و فن­آوری­ های روز است. دقت و ابعاد قطعات در تجهیزات و ماشین ­آلات تولیدی تابع تولرانس­ هایی در حد میکرون است که این صنعت را در گروه صنایع دقیق جای می­ دهد. مهم­ترین انواع قوطی، قوطی فلزی غذایی یا غیر غذایی به صورت سه تکه یا دو تکه هستند.

 الف- قوطی سه تکه (3-piece can)

    1. قوطی با بدنه درزجوش: بدنه قوطی بعد از رول شدن با روش جوشکاری الکتریکی مقاومتی (ERW :Electrical Resistance Welding) به صورت سیلندر درمی­ آید.

    2. قوطی با بدنه درزجوش لیزری

    3. قوطی با بدنه درز لحیمی : این روش به علت آلودگی ناشی از آلیاژ لحیم­ کاری کنار گذاشته شده است.

    4. روش­ های دیگری نیز برای دوخت درز بدنه قوطی وجود دارد که در کشور ما متداول نیست.

 ب- قوطی دوتکه (2-piece can)

    1. قوطی دوتکه ((DI: Drawn & Wall Ironed can: قوطی­ های دوتکه بلند که در اثر عملیات و اتوشدن ورق در قالب کشش شکل می­ گیرد و کف و بدنه آن­ ها از یک جنس است.

    2. قوطی دو تکه کششی: قوطی­ های دو تکه با عملیات کشش با نسبت کشش کم­تر و جریان مواد به داخل قالب تولید می­ شود و بدنه و کف قوطی از یک جنس هستند.

مراحل تولید قوطی سه تکه

    1. لاک ­اندود کردن ورق قلع­ اندود در خط لاک زنی

    2. برش قطعات بدنه قوطی (Body Blank) در دستگاه قیچی دوبل (Dublex Slitter)

    3. تولید سیلندر بدنه قوطی در دستگاه بدنه­ ساز

    4. پوشاندن درزجوش بدنه از داخل توسط پودر یا لاک به روش الکترواستاتیک جهت حفاظت این قسمت از خوردگی

    5. پخته شدن و چسبیدن پودر( یا لاک بیرون درز) به سیلندر بدنه در کوره مخصوص ( Seam Coating Curing Oven)

   6. انجام عملیات: تقسیم بدنه (Parting)، کنگره­ ای کردن ( Beading)، تغییر شکل سطح مقطع قوطی، برگرداندن لبه بدنه (Flanging)، دوخت کف به بدنه (Seaming) که در یک یا چند مرحله و دریک یا چند ماشین با توجه به نیاز و نوع تجهیزات به کار گرفته شده در پایان عملیات تولید صورت می­ پذیرد.

مراحل تولید قوطی دو تکه

    1. لاک­ اندود کردن ورق قلع ­اندود در خط لاک­ زنی

    2. برش ورق­ های بدنه به شکل زیگزاگ یا ساده و یا بدون برش در روش تغذیه ورق (Sheet Feeding)

    3. تغذیه ورق قلع ­اندود به داخل پرس و تولید قوطی دو تکه کششی با لبه برگردانده شده در پرس مخصوص که عملیات کشش و بازکشش (Draw & Redraw)، برش زواید (Trimming) و برگرداندن لبه ­ها در آن یکجا انجام می ­شود. اغلب خطوط قوطی­ سازی در ایران در طول دهه اخیر با انواع ماشین ­آلات جدید و مدرن تجهیز شده­ اند. گرایش به استفاده از ورق­ های قلع­ اندود نازک­تر جهت  صرفه­ جویی در مصرف مواد اولیه از مشخصه­ های اصلی این خطوط محسوب می ­شود.

کاهش ضخامت ورق­ ها در کنار افزایش سرعت تولید، مستلزم رعایت هر چه بشتر محدوده ­های کیفی مختلف مورد نیاز در تولید مواد اولیه، مخصوصا ورق­ های قلع­ اندود است. گفتنی است که طرح چاپ شده روی قوطی­ های دوتکه کششی با نرم­ افزار مخصوص طراحی می ­شود. در این نوع قوطی­ ها طرح چاپ شده روی ورق پس از کشیده شدن شکل اصلی خود را پیدا می­ کند. شرکت اسپانیایی لاجی­تک از جمله مراکزی است که این سرویس را انجام می­ دهد و بسیاری از شرکت­ های ایرانی طرح خود را به آن­جا سفارش می­ دهند.

نکات مورد توجه و مشکلات و محدودیت­ های مربوط به ورق قلع­ اندود در صنعت قوطی­ سازی به طور مختصر به صورت زیر است:

    1. مشخصات ورق مصرفی پیشنهاد شده از سوی سازنده ماشین دردستگاه­ های بدنه­ ساز قوطی مخصوصا دستگاه­ های با سرعت بالا به دقت رعایت شود.

    2. رعایت جهت نورد (Rolling Direction) در خطوط تولید بدنه قوطی با روش جوشکاری مقاومتی الزامی است.

    3. عدم رعایت تولرانس­ های ابعاد در یک باندل ورق، عملیات لاک­زنی و ایجاد نوار دقیق بدون لاک (Margin) و برش قیچی بدنه را دچار اشکال سازد.

    4. عملیات برگرداندن لبه­ ها برای ورق­ های با سختی بیشتر از حد معین با روش چرخشی (Spin Flanging) انجام می­ شود در حالی که این عملیات برای ورق­ های با تمپر و سختی کم با روش حدیده­ای (Die Flanging) صورت می­ پذیرد، هزینه قطعات و تجهیزات روش چرخشی به مراتب بیشتر از روش دوم است. رفتار برگشت فنری ورق (Spring Back) در شرایط یکسان از نظر قطعات و ماشین­ آلات تولید، با تغییر در سختی ورق تغییر نموده و فاکتورهای دوخت قوطی به عنوان اساسی ­ترین عامل کیفی محصول تغییرات آشکار می­ نماید. پروفیل قطعات به کار رفته جهت ایجاد کنگره (Bead) در بدنه قوطی ثابت است و تغییرات سختی ورق، در میزان عمق این کنگره­ ها و در نتیجه ممان اینرسی به دست آمده و مقاومت در برابر فشارهای داخلی قوطی پرشده، تاثیر چشمگیردارد.

    5. اغلب ماشین ­آلات صنعت قوطی ­سازی در ایران با ورق (Sheet) قلع اندود تغذیه می­ شود و به علت فقدان امکانات لاک و چاپ کلاف(رول) در کشور این نوع محصول مورد مصرف مستقیم قرار نمی­ گیرد.

    6. قلع: تحقیقات نشان می­ دهد افزایش قلع مستلزم افزایش جریان جوشکاری است. تغییرات خارج از حدود استاندارد، از کیفیت جوش درز بدنه ومقاومت آن دربرابر فشارهای مختلف ناشی از فرایند مواد غذایی است. اگرچه پوشش قلع در اصل جهت افزایش مقاومت ورق دربرابر خوردگی، قابلیت جوشکاری و لحیم­ کاری و لاک­ کاری و ایجاد ظاهری خوشایند، بر ورق پایه به­کار می ­رود، تجارب به­ دست آمده نشان می ­دهد که وجود قلع همچنین سایش قطعات تولید را کاهش و شکل­ پذیری ورق را افزایش داده و بهبود می ­بخشد. افزایش قلع اگرچه عامل اصلی افزایش قیمت تمام شده ورق محسوب می­ شود و با جریان جوش رابطه معکوس دارد ولی در قوطی­ های کششی و فرایند اتوکاری نقش مفید و مستقیم دارد. از پدیده­ هایی که در مورد قلع ورق­ ها قابل ذکر است چسبیدن ذرات قلع به صورت جوش سرد به قطعات تولیدی است. این ذرات در طول زمان به قطعاتی که وظیفه شکل­ دهی ورق را به عهده دارند، چسبیده می­ شوند که لازم است زدوده شوند. قطعاتی مانند طبق­ه های دوخت (Seaming Chuck)، قرقره ­های دوخت ( Seaming  Rollers) و رولرهای بدنه­ ساز در معرض این مشکل واقع می ­شوند.

    7. غیرفعال کردن (Passivation) : این کار جهت افزایش مقاومت سطح ورق در برابر اکسیداسیون و ارتقای کیفیت لاک­ کاری و چاپ صورت می­ گیرد. دو روش برای غیر فعال نمودن متداول می ­باشد: در روش 311 محلول دی­کرومات سدیم بو صورت کاتدیک بر روی ورق نشانده می ­شود. عمده سازندگان از این روش بهره می­ گیرند. روش 300 که با فروبردن ورق در محلول کرومات سدیم به آسانی انجام می­ شود، به علت آلودگی محیط زیست، در کشورهایی که آلودگی محیط زندگی و آب و خاک از اهمیت بالایی برخوردار است دیگر مورد توجه نمی­ باشد.

    8. روغن­کاری (Oiling) : با مراجعه به دستورالعمل­ های بهداشتی صنایعی که با ورق قلع­ اندود سروکاردارند، تنفس و تماس مستمر با ذرات و گاز­های فلزات ناشی از فرایند­های مختلف تولید و شکل­دهی این­گونه ورق­ ها با عملیات جوشکاری، گداختن، برش، سنگ­کاری و ماشین­کاری، به خاطر وجود ذرات کربن، کروم، آهن، منگنز، نیکل، سیلیکون و قلع، مستلزم رعایت نکات ایمنی و تمهیداتی است تا عوارض کم­تری به بار آورند. ازجمله مواردی که در کاهش ذرات گرد و غبار ناشی از عملیات بر روی ورق­ های  قلع ­اندود موثرند، استفاده از روغن­ های مجاز و مناسب برای صنایع غذایی است که در این مرحله به کار می ­رود، این روش از جذب رطوبت محیط نیز جلوگیری می­ کند.

مقادیر روغن و توزیع یکنواختی و عمر آن اهمیت به سزایی در کیفیت لاک­کاری و عملیات پوشش ­دهی ورق دارد. بهتر است این روغن با روش ­های متعارف قبل از ورود به مراحل پوشش ­دهی، کنترل و تحت بررسی قرار گیرد. بعضی از این روش ­ها بدین ترتیب است:

    1.  تست شکست آب (Water – Break test) : آسان­ترین روش برای اطمینان از وجود روغن بر روی ورق محسوب می­ شود.

    2. تست به روش الیپسومتر (Ellipsometer) : معمول­ترین روش برای تعیین ضخامت روغن می­ باشد که به کمک دستگاهی به همین نام بر مبنای اصول اپتیکی انجام می­ گیرد.

   3.  تست به روش سوکسله ( Soxhlet Method) : در گذشته، روش اصلی تعیین ضخامت روغن بر روی ورق قلع ­اندود به حساب می­ آمد و در حال حاضر با روش­ های آسان­تر و سریع­تر جایگزین شده است. این روش در استاندارد ASTM  A623  تشریح شده است و اساس آن بر پایه برداشتن روغن از سطح معینی از ورق به کمک یک حلال جوشان مانند کلروفورم و اندازه­ گیری روغن به جای مانده پس از تبخیر این حلال است.

    9. بسته­ بندی ورق قلع ­اندود: بسته­ بندی نامناسب و قابلیت نفوذ رطوبت محیط تا زمان مصرف به همراه نفوذپذیری شدید ناشی از خاصیت کشش سطحی موجود بین ورق­ ها، خسارت جبران­ ناپذیری به این تولید صنعتی وارد می سازد.

طبقه­ بندی ترکیبی ورق­ های قلع اندود

تولید­کنندگان قوطی طبقه­ بندی ترکیبی را برای ورق­ های قلع­ اندود در نظر گرفته­ اند. این طبقه­ بندی شامل هفت ترکیب می­ باشد یعنی از نرم ­ترین ورق که ممکن است در کارخانه تولید شود ( T-1) تا سخت­ ترین ورقی که کاربرد آن توسط تولید­کنندگان قوطی امکان­پذیر است، در خصوص این تقسیم­ بندی می­ توان گفت که :

ورق­ های T-1 و T-2 برای ظروف کششی کشیده مانند بدنه قوطی­ های ماهی و درب­ پوش­ها به کار می ­روند. ورق­ های T-4 ، T-3 مخصوص بدنه قوطی­ های مواد غذائی فرآیند شده است.

ورق­ های T-5 مخصوص مواردی است که مقاومت بیشتری از لحاظ خم­شدن و یا مقاومت زیاد در برابر فشار لازم است.

ورق­ های T-6 برای قوطی­ های غذا کاربرد نداشته و فقط برای دو انتهای قوطی آبجو به­کار می ­رود.

ورق­ های T-U این ورق­ ها به طور مستمر مقاوم به گرم و سرد شدن می­ باشند. با روش الکترولیت قادریم مقادیر مختلفی از قلع را بر روی سطح ورق فولاد بنشانیم به همین دلیل به لحاظ وزن قلع در هر متر مربع تقسیمات ذیل را نیز داریم:

E1=2/8       گرم قلع در متر مربع ورق فولاد

E2=5/6      گرم قلع در متر مربع ورق فولاد

E3=8/4      گرم قلع در متر مربع ورق فولاد

E4=11/2      گرم قلع در متر مربع ورق فولاد

که در این حالت ورق­ ها بر اساس وزن قلع مورد استفاده در هر متر مربع ورق فولاد تقسیم ­بندی می­ شوند.

فرآیند DWI

در کشور آمریکا در اواخر 1950 میلادی اولین سری قوطی­ های آلومینیومی DWI تهیه گردید و در 1971 اولین سری قوطی ­های فولاد قلع­ اندود شده  DWI توسط شرکت سیل کراون کرک به بازار عرضه شد.

در فرآیند DWI در عمل ابتدا استیل یا آلومینیوم به صورت کویل با ضخامت مشخص درمی­ آید. (برای استیل 3/0 میلی متر و آلومینیم 43/0 میلی متر) از کویل­ های مذکور با استفاده از دستگاه منگنه صفحات یا دایره­ هائی می­ سازند که با استفاده از دستگاه پرس به صورت لیوان در آورده می ­شوند لیوان حاصله سپس توسط فرآیندی به نام وال ایرند با عبور از یک حلقه آهنی به طور متوالی چکش­ کاری شده و طی این عملیات ضخامت لیوان به یک سوم ضخامت اولیه و ارتفاع آن به سه برابر ارتفاع اولیه با قطر ثابت می ­رسد و سپس به منظور به دست آوردن ارتفاع مطلوب و شکل­دهی ارتفاع اضافی قوطی را قیچی نموده و در نهایت روغن اضافی که در مراحل شکل­دهی اضافه شده از قوطی با عملیات شستشو زدوده و با عبور قوطی تمیز از غلطک­ های چاپ کننده خارج قوطی را به شکل مناسب تزئین می­ کنند.

قوطی­ های DWI نوشابه­ ها پس از مراحل فوق گلو و لبه داده می­ شوند، سیستم لاک ­زدن داخلی قوطی با افشاندن لاک­اپوکسی فنولیک یا وینیل همراه با حلال در سطح داخلی و سپس قراردادن قوطی درآون جهت تبخیر حلال انجام می­ گیرد بدیهی است که نوع سیستم لاک­ دهی و تعداد لایه­ های لاک بستگی به جنس قوطی (استیل یا آلومینیوم) و نوع محصولی که قرار است در آن بسته­ بندی گردد، دارد.

ورق­ های TFS برای فرآیند DWI مناسب نیستند زیرا لایه کروم چکش­ کاری حلقه­ های آهنی را نمی­ تواند تحمل کند.

فرآیند DRD

در عمل قوطی ­های DRD با همان مراحل اولیه که برای قوطی­ های DWIتوضیح داده شده آماده­ سازی می­ کردند. اما در این قوطی ها عملیات بعدی ارتفاع و قطر نهائی ظروف طی فرآیند یا کشش توسط ضربه بر روی لیوان حاصل می­ شوند و به این طریق ظروفی با قطر کوچک­تر تهیه می­ شود. ظروف DRD به طور رایج از ورق­ های TP، TFS ساخته می­ شوند. لاک مورد استفاده در داخل ظروف بستگی به جنس قوطی و نوع ماده غذایی مورد استفاده در بسته­ بندی دارد و معمولا از لاک­ های اپوکسی فنولیک یا وینیل بدین منظور استفاده می شود. قوطی ­های دو پارچه ­ای مزایای زیادی به ویژه از جنبه اقتصادی و زیبائی ظاهر نسبت به قوطی­ های لحیم یا جوش مقاومتی سه ­پارچه­ ای دارند.

به طور کلی ظروف حاصله از روش DWI دارای دیواره نسبتا نازک بوده که برای بسته ­بندی نوشابه­ های گازدار مناسب می ­باشد. زیرا قدرت تحمل فشار داخلی را دارند ولی در قوطی­ های DRD بدنه دارای ضخامت بیشتر بوده بنابراین جهت بسته­ بندی مواد غذایی نیازمند به حرارت پس از دربندی به کار برده می­ شوند. انتخاب ورق ­های TP یا TFS و یا آلومینیوم برای تولید قوطی­ های دو­پارچه­ ای یک مساله اقتصادی بوده که به قیمت این ورق­ ها بستگی دارد.

منبع: ماهنامه چاپ و بسته ­بندی

دانلود مقاله