Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Производство металлических банок

Вопрос 11. Производство металлических банок.

Рассмотрим производство металлической тары. Для того чтобы ее получить, необходимо получить сырье (металл).

Производство белой листовой жести. Технологический процесс включает следующие стадии обработки:

холодная прокатка углеродистой стали;
электролитическая очистка поверхности для удаления неровностей, окисленного слоя;
отжиг;
обезжиривание и подготовка полосы к основному процессу – лужению;
электролитическое лужение;
нарезка на листовые заготовки.

Толщина слоя олова определяет срок годности банки, поскольку при нарушении целостности покрытия в процессе производства или при хранении упакованного продукта, содержащего воду, соли и т. п. В этих местах жесть начинает быстро ржаветь в присутствии влаги из-за возникновения гальванической пары олово-железо (электрохимическая коррозия). Поэтому чем толще слой олова, тем больше продолжительность его защитного действия.

При производстве полуфабриката листового или рулонного материала для производства банок покрытие принято делить по толщине на три класса: I класс – 2,8 г/м², II класс – 5,6 г/м², III класс – 11,2 г/м² с каждой из сторон листа. Толщина покрытия III класса достигает 1,5 мкм. При горячем способе лужения средний расход олова составляет 20 г/м², а средняя толщина слоя 3 мкм (колебания 1,6-5 мкм). Толщина стального листа составляет около 200-250 мкм (0,20-0,25 мм).

Жесть с покрытием III класса практически не производится из-за большого расхода олова. Наиболее часто используется белая жесть марки ЭЖК II класса. Для увеличения ее коррозионной стойкости применяют дополнительное лакирование поверхности олова, а также другие приемы.

Повышение коррозионной стойкости белой жести заключается в следующих технологических операциях:

пассивирование, т. е. получение тонкой оксидной пленки толщиной 1-2 мм на поверхности олова. Для этого поверхность жести электролитического лужения обрабатывают окислителями в специальных ваннах. Пассивирование способствует повышению устойчивости олова к сероводороду, выделяющегося из продукта при стерилизации мяса, рыбы, некоторых овощей;
нанесение масляной пленки снижает трение и, следовательно, вероятность повреждения олова при обработке металла. Вместо растительного масла сейчас используют органические синтетические эфиры с низким коэффициентом трения;
лакирование поверхности осуществляют полимерными смолами (эпоксиды, акрилаты). Слой лака защищает олово от повреждения. Наибольшее применение находит эпоксифенольный лак, который разрешен для контакта с пищевыми продуктами. Тонкая пленка высохшего (за счет химической реакции отвердения) лака является инертной и не переходит в раствор. Консервную ленту покрывают также фенольно-масляными лаками, белково-устойчивыми эмалями и др.

Важную роль в повышении стойкости оловянного покрытия играет уменьшение пористости покрытия. Скорость коррозии снизилась, если бы удалось получить плотное, непористое покрытие. Недостатком является то, что покрытие олова на белой жести всегда получается пористым. Чем тоньше слой олова, тем больше вероятность получения системы сообщающихся пор, которые открывают путь для проникновения влаги внутрь покрытия, к поверхности стали. В более толстых слоях (например, 4-5 мкм) олова горячего лужения вероятнее, что поры перекрывают друг друга, и такая жесть лучше защищает слой железа от окисления.

Производство жестяных банок. Различают литографированные и нелитографированные банки, укупоренные двойным закаточным швом. Технологический процесс проходит на двух параллельных линиях – производство корпуса и крышки и (или) донышка. Изготовление донышек и крышек аналогично для всех типов банок. Стадии производства корпуса различают в зависимости от типа банки. В сборной («трехчастной») банке формируется продольный шов на корпусе.

Производство банок I типа. Листовая жесть разрезается на заготовки – бланки. Из штабеля банки по одному проходят узел насечки. В узле формообразования заготовка принимает цилиндрическую форму заданного диаметра, а продольный шов отбортовывается.

В зависимости от технологии соединение шва производится способом сварки или пайки.

Специальный калибрующий венец оформляет нахлест краев заготовки, чтобы подготовить ее к сварке. После сварки корпус банки поступает на установку, где на внутреннюю и наружную поверхности сварного шва наносят лак и сушат его. Затем корпус отбортовывают и соединяют в фальц с предварительно подготовленным донышком, затем закатывают двойным швом. После формирования банки ее контролируют на герметичность. Негерметичные банки выбраковывают.

Производство цельных банок II типа проще. Листовой или рулонный материал поступает на пресс, где производится глубокая вытяжка металла, затем механическая вырубка и отбортовка горловины; лакирование внутренней поверхности и отвердение лака.

Производство концов, т. е. донышек и крышек, происходит по-разному, в зависимости от того, имеют они устройство для облегчения вскрывания (легковскрываемые крышки) или нет.

Если донышки и крышки однотипны (для обычных сборных банок), их изготовление одинаково. Лист поступает в зону штампа, и производится штамповка-вырубка одновременно нескольких заготовок. Отштампованные крышки (донышки) передаются по транспортеру для подвивки и гумитирования, т. е. введения в фальц крышки уплотнительной, герметизирующей пасты. Затем пасту подсушивают в туннельной печи. Донышки для сборных банок направляют на соединение с корпусом. Крышки переводят в вертикальное положение и направляют на упаковку.

При изготовлении банок для консервов применяют следующие материалы:

жесть холоднокатаная белая, листовая или рулонная марок ЭЖК, ЭЖК-Д и ГЖК;
жесть белая холоднокатаная горячего лужения в рулонах;
жесть белая листовая лакированная (по нормативной документации);
жесть белая листовая и рулонная (по НД);
жесть белая листовая литографированная (по НД);
жесть, хромированная лакированная марки ХЛЖК;
алюминиевая лакированная лента или листы (по НД);
припой оловянно-свинцовый с номинальным содержанием олова 40 %;
уплотнительные пасты (по НД);
материал лакокрасочный шовный (по НД).

Стальные бочки производят двумя способами: сварным и закатным. Это означает, что соединение доньев с корпусом выполняют либо методом сварки, либо механическим способом – закаткой. Бочки производят двух типов: тип I – с несъемными доньями и тип II – со съемным верхним дном. Бочки должны быть устойчивыми к внутренней среде, поэтому обязательным требованием является непроницаемость швов.

Контроль качества металлической тары

Оценка качества проводится всеми методами. Органолептическим определяется внешний вид банок– поверхность банок должна быть гладкой, без вмятин, скобок, перегибов, пузырей полуды, точек коррозии. Допускаются следующие виды дефектов: скобки и вмятины глубиной не более 1 мм, не нарушающие защитного покрытия, для сборных банок – перегибы (граненость), сборных паяных банок следы от капель припоя площадью до 1 мм², забросы припоя в виде частиц на внутреннюю поверхность размером не более 1,6 мм.

Продольный шов банок должен быть гладким и плотным. На продольном паяном шве могут быть выполнены рифты (бороздки), не нарушающие целостности внутреннего защитного покрытия банок.

Допускаются перекосы в нахлесте шва не более 0,5 мм, утолщения нахлестки продольного шва, превышающие удвоенную толщину жести корпуса не более чем на 0,25 мм, наплывы припоя в местах нахлестки на внутренней поверхности банки общей площадью не более 50 мм². На сварной шов необходимо наносить лакокрасочный материал.

Закаточный шов должен быть гладким и плотно прикатанным по всему периметру к корпусу банки без накатов и подрезов, заусенцев и волнистости. Допускается видимое увеличение толщины шва не более 20%.

Для достижения герметичности крышки банок покрывают слоем уплотнительной пасты, края корпусов банок хорошо отбортовывают, не допуская деформаций.

Банки должны выдерживать в течение 10 сек избыточное давление воздушно-водяного тестера (гидростатическое) в зависимости от вместимости и диаметра:

90–110 кПа – вместимостью до 1000 см³ и диаметром до 100 мм;

85–95 кПа – вместимостью свыше 1000 см³ и диаметром от 100 до 153 мм;

70–80 кПа – диаметром более 153 мм.

Герметичность банок для сухих сыпучих продуктов испытывают при избыточном давлении сжатого воздуха 90–110 кПа.

Требования к защитно-декоративному покрытию. Его устанавливают в зависимости от назначения банок. Их изготавливают с лакированной или нелакированной внутренней и наружной или с литографированной поверхностью. Вид лакокрасочного покрытия (ЛКП) поверхностей банок устанавливают по согласованию с потребителем.

Внешний вид ЛКП должен быть равномерным, сплошным, гладким, без трещин и пузырей. На внутренней поверхности у ЛКП допускаются нарушения покрытия на продольном паяном шве и незалакированные участки в местах нахлестки, на расстоянии не более 2мм от кромки нахлестки и расплывчатость полосы лакокрасочного материала по сторонам сварного шва. Допускается также изменение цвета ЛКП по шву в процессе сварки или пайки, разнооттеночность цвета корпуса и крышки, легкая потертость и несквозные царапины и не более трех точечных повреждений, каждое площадью до 1мм². Возможно наличие незалакированных участков суммарной площадью не более 40 мм² на закаточном шве.

Контроль качества поперечного шва в сборных банках проводят для донышка и крышки, в цельных – только крышки по следующим параметрам: внешний вид, размер, разобранный шов, расчет перекрытия и толщины шва – 10 кПа.

Санитарно-химические требования к жестяной таре для продукции пищевого назначения строго регламентируют. Основные контролируемые соединения: эпихлоргидрин, формальдегид, фенол, дифенилолпропан, цинк, свинец, ацетальдегид.

Контролируется стойкость лакокрасочных покрытий банок и крышек.

В закатных бочках, предназначенных для пищевых продуктов, контролируется соединение, которое должно быть выполнено закатным швом без уплотнителя с герметизацией шва контактной роликовой сваркой. Это же допускается и в бочках, предназначенных для непищевых продуктов. Бочки испытывают на герметичность и прочность. Они должны сохранять герметичность при внутреннем избыточном давлении: для бочек типа I – 0,05 МПа; для бочек типа II – 0,03 МПа.

Заполненные бочки должны выдерживать один удар при свободном падении с высоты 1,2 м. Верхнее дно бочек обычно имеет одну или две горловины, в которых устанавливают двухрезьбовые пробки на 2 и на 3/4 дюйма. Наружная поверхность имеет защитное лакокрасочное покрытие. По требованию заказчика предусмотрена поставка бочек в комплекте с крышками-пломбами для пломбирования горловин, а также кольцами для пломбирования горловин, таможенной и другими службами. На пробке горловины и верхнем дне бочки типа I, а также на замке стяжного обруча бочки типа II имеется устройство для пломбирования, что предохраняет бочки от несанкционированного доступа.

В оцинкованных бочках цинковое покрытие равномерно наносят по всей поверхности стали, чтобы не появились ржавые пятна и полосы. Оно должно быть блестящим, гладким и светлым, с характерным для горячего цинкования рисунком поверхности кристаллического цинка, без трещин, вздутий и отслоений. Толщина цинкового покрытия составляет не менее 30 мкм. При контроле качества на оцинкованной поверхности бочек допускают одновременно не более пяти следующих дефектов: матовые пятна и следы оксидов, расположенные вразброс, площадью не более 8 см²; флюсовые поверхностные пятна около шва общей площадью не более 2 см²; не более 3 темных, не покрытых цинком точек на наружной поверхности детали размером до 1 мм; незначительная шероховатость на площади не более 10 см²; малозаметные следы от инструмента без обнажения стали; малозаметные наплывы цинка без резких переходов; участки, покрытые цинком без кристаллизации общей площадью оцинкованных деталей не более 0,1%.

Испытанию на герметичность подвергают каждую бочку. За рабочую смену прочность цинкового покрытия контролируют дважды.

Ассортимент металлической тары

Выпускают свыше 60 разновидностей металлических банок различной вместимости в диапазоне от 50 до 9590 см³. Используют металлические банки для мясных и рыбных консервов, для продуктов: яичных замороженных (меланж и др.), плодоовощных консервов для общественного питания и промышленной переработки, рыбных пресервов (соленые сельди). Принято вести учет в пересчете на условные банки. За одну условную объемную банку в пищевой промышленности принята банка вместимостью 353 см³. для банок иной вместимости существует коэффициент пересчета, который получают делением фактической вместимости банки на 353, т. е. на вместимость банки. За массовую условную единицу принято 400 г продукта.

Металлическая потребительская тара: тубы, крышки для стеклянных банок, фольга и комбинированные материалы, лента, применяемая для производства тары и др. виды.

К металлической транспортной таре относятся стальные бочки, стальные канистры, металлические фляги, алюминиевые и проволочные многооборотные ящики, металлические ящики-лотки и титановые сварные бочки.

Изготавливают стальные бочки номинальной вместимости 100 л, полная 101,4 л, 200 л, полная 201,8 л; оцинкованные бочки, которые применяют только для транспортирования непродовольственных товаров, поскольку при контакте с пищевыми кислотами образуются токсичные соединения цинка (с оцинкованными внутренними и наружными поверхностями).

А также всевозможные ведра, канистры, бидоны, фляги, декоративно-подарочная металлическая тара. Ассортимент очень разнообразен и широк.

Вопрос 18. Тара из бумаги и картона: производство, конструирование и раскрой, штанцевание. Характеристика ассортимента. Прочность картонной тары. Контроль качества.

Картонно-бумажная тара

Достоинства:

относительная прочность при транспортировке;
легкость;
компактность;
возможность упаковывать большое количество самых разнообразных продуктов;
высокая экологичность – картон разлагается на 100% и растворяется в окружающей среде;
высокая белизна;
непрозрачность;
хорошие печатные свойства;
теплостойкость.

Недостатки:

низкие барьерные свойства для газов, паров, аромата (запаха);
высокая гигроскопичность и намокаемость;
потеря прочности во влажном состоянии (низкая влагопрочность);
невозможность термосваривания (только склеивание).

Основные виды упаковочных материалов: бумагу и плоский тонкий картон иногда трудно разграничить по толщине и плотности. Толщину бумаги выражают в единицах массы 1 м². К бумаге относится продукция, имеющая номинальную массу до 170-250 г/м² (толщина более 0,3 мм), но условная граница деления – 250 г/м². Тонкими картонами считаются материалы, имеющие массу свыше 170 г/м². Толстые и прочные картоны имеют массу от 400 до 1200 г/м².

Бумагу и картон в упаковочной индустрии классифицируют по группам:

1) этикеточная бумага – для производства этикеток;

2) оберточная бумага, ее виды и разновидности – для упаковывания пищевых продуктов и непродовольственных товаров;

3) бумага мешочная, ее виды и разновидности – для изготовления мягкой транспортной тары;

4) картон листовой различных подгрупп применяют для производства потребительской тары;

5) картон гофрированный различных типов и марок – преимущественно для производства транспортной, а также для потребительской тары при упаковывании непродовольственных товаров.

Сырье для производства бумажной тары и картона

Основным сырьем является древесная целлюлоза. Ее получают химической переработкой древесины хвойных или лиственных пород деревьев. Существует 2 способа: сульфатный и сульфитный. В первом методе используют древесину любых пород. Измельченную в щепу древесину обрабатывают путем варки в сульфатном щелоке, содержащем 9–10% NaOH при температуре 165–170 °С и давлении 0,6–0,8 МПа. Это наиболее распространенный метод. Сульфитный применяют преимущественно для хвойных пород. Щепу обрабатывают сульфитным щелоком, в состав которого входят сернистая и серная кислоты в виде гидросульфитов натрия, магния, кальция и аммония, при 130–135 °С и давлении 0,5–0,8 МПа. В обоих случаях варка длится не менее 5–7 часов. После этого из целлюлозной массы удаляют механические примеси и, если необходимо, подвергают дополнительной химической обработке – отбеливанию. Отбеливание проводят хлорсодержащими окислителями (хлор или ангидриты его кислот) или соединениями, в состав которых входит активный кислород (пероксиды). Последний способ обработки более экологичен. Эта операция важна с точки зрения качества, т. к. отбеленная целлюлоза идет на производство высокачественных сортов бумаги и картона.

При выработке целлюлозы из древесины удаляется большая часть лигнина, который повышает жесткость бумаги, но снижает качество бумаги, и других веществ. Выход целлюлозы после обработки составляет 50–60%. Сульфатная целлюлоза служит полуфабрикатом в производстве упаковочных видов бумаги и картона, и ее содержание во многом определяет прочностные свойства тары. Она дороже сульфитной целлюлозы и темнее ее (небеленые виды). Сульфатная целлюлоза – основной полуфабрикат для производства мешочной и оберточной бумаги марки А (обладает высокими прочностными свойствами).

Для удешевления в состав пульпы вводят древесную массу – продукт истирания древесины, и термомеханическую древесную массу, получаемую при размоле пропаренной древесной щепы. Ее добавление придает бумаге пухлость, жесткость, снижает прочностные свойства, долговечность, показатель излома. Древесную массу используют при изготовлении пачек и коробочного картона. Также используют в качестве добавок полуцеллюлозу (измельченный продукт неполной переработки древесины), натуральные хлопковые волокна – хлопок, лен, пеньку и джут.

В производстве используют для удешевления бумажную макулатуру. Различают ее по кратности использования волокон. Первичная или возвратная – это отходы бумагоделательного производства, самая чистая. Макулатура второго поколения, прошедшая полиграфическое оформление, является отходом полиграфии. Макулатура, извлеченная из твердых бытовых отходов или макулатура рециклинга – наименее чистая. Она требует специальной санитарной обработки. Слой бумаги или картона, контактирующий с пищевыми продуктами, не должен содержать макулатуру.

Сырьевые компоненты и полуфабрикаты для производства картона зависят от вида картона и его назначения. Для производства плоского картона используют первичное сырье – беленую или небеленую целлюлозу. Для удешевления картонов в состав компонентов вводят облагороженную бумажную макулатуру и древесную массу.

В производстве гофрированного картона используют сульфатную или сульфитную небеленую целлюлозу, древесную массу, отходы сортирования целлюлозы, бумажную массу из сортированной макулатуры, несортированную макулатуру.

Производство бумаги

Состоит из следующих стадий:

1) приготовление бумажной массы (пульпы);

2) изготовление бумаги на бумагоделательной машине;

3) отделка бумаги, обработка и упаковка.

Приготовление бумажной массы начинается с размола компонентов в воде с использованием конусных мельниц. При размоле в воде масса целлюлозы набухает и измельчается до тончайших волоконец – фибрилл. Чем тоньше измельчают компоненты, тем выше качество бумаги. После размола составляют разную композицию в зависимости от сорта бумаги. Полученную массу очищают от сгустков, добавляют проклеивающие вещества и наполнители и разбавляют суспензию до концентрации 0,1–1% по сухому остатку. Если использовать более концентрированную суспензию, частицы начинают агрегироваться и получается «облачная», неровная и пятнистая бумага.

В производстве упаковочных бумаг и картонов концентрация суспензии может быть выше. Проклеивающие компоненты и наполнители – это неорганические соли, оксиды и некоторые органические соединения, которые прочно скрепляют волокна бумаги после высыхания и создают характерную для материала волокнисто-пористую структуру.

Мелование – нанесение пигментно-клеевого состава, содержащего белые пигменты, в частности химически осажденный мел, сульфат бария, диоксид титана; мелование делает бумагу белой, глянцевой и гладкой. Мелованная бумага хорошо воспринимает печатный рисунок.

Получение бумажного полотна осуществляют двумя способами: мокрым «проклеиванием» и сухим способом.

Мокрый способ подразумевает следующее: суспензию (дисперсию компонентов) выливают на сетку бумагоделательной машины, где формируется бумажное полотно, а затем бумагу прессуют на сукне, где бумажное полотно уплотняется.

Заключительным этапом является отделка бумаги, чья обработка зависит от марки. Бумажное полотно гладят горячими валами, затем увлажняют (кондиционируют), неоднократно выглаживают на каландрах и наматывают в рулон, который потом нарезают на небольшие рулоны или на листы и упаковывают. Влажность готовой бумаги составляет 6–8%.

При сухом способе смешивание компонентов производится на воздухе; волокнистую массу пропитывают связующими полимерными смолами, формируют волокнистый холст, уплотняют его в прессе, где смолы отвердевают, и получают бумажное полотно, которое затем выглаживают (на каландрах), сматывают в рулон или формируют листы.

Производство картона осуществляется аналогично производству бумаги, различие заключается в составе компонентов, концентрации связующих и толщине готового материала.

Каждый вид тары имеет свою технологию производства, например, технология производства коробок состоит из конструирования, раскроя картона, высечки и следующих операций:

Штанцевание– процесс формирования картонных заготовок для коробок из листов картона, одинарных или в стопе.

Бигование– процесс нанесения линий сгиба (бигов) в форме продавленных канавок (одной или двух рядом).

Рицевание– черчение или процарапывание поверхности материала на 1/2 толщины специальными рицовочными ножами, которые оставляют прерывистый след шириной 2-3 мм. След проводится в местах сгибов или нанесения клея сильнее, чтобы обеспечить более прочный клеевой шов.

Перфорация– пробивка узких прерывистых сквозных отверстий осуществляется ножами специальной конструкции и применяется для уменьшения усилия сгиба.

Тиснение– вдавленный контурный след или след «золота» или «серебра», переносимый с окрашенной лаком полимерной пленки.

Ралевание– накатка линий сгибов вращающимся роликом. Используется на раскройном оборудовании.

Те или иные операции применяются в зависимости от параметров получаемой тары.

Контроль качества бумажной тары и картона

Осуществляется аналогично стеклянной, деревянной, полимерной таре по всем методам, а также правилам и нормам, содержащимся на каждый вид упаковки в нормативной документации. Качество картона оценивают по следующим показателям:

масса 1 м² и толщина;
жесткость при статическом изгибе в поперечном направлении;
предел прочности при расслаивании;
сопротивление расслаиванию;
энергия связей (работа, необходимая на расслаивание образца);
влажность.

Эти показатели применяют для всех подгрупп картона для потребительской тары. Для хрома, хром-эрзаца и хром-эрзаца склеенного дополнительно определяют:

стойкость поверхности покровного слоя к выщипыванию (механическому воздействию при выработке);
гладкость со стороны мелованного слоя;
шероховатость внутренней стороны;
белизна с лицевой стороны.

Влажность является важным показателем, определяющим стойкость картона к длительному хранению. Она не должна превышать 12% для одинарных и 14% л – для склеенных видов картона. Картонные ящики, бывшие в употреблении, по качеству подразделяются на две категории. Ящики первой категории могут быть использованы для упаковки товара без ремонта. Они должны быть чистыми, без посторонних запахов, с целыми клапанами, без деформации стенок. Они не должны иметь сквозных повреждений. Ящики второй категории требуют ремонта. Они могут иметь до четырех сквозных повреждений, но не более двух на одной стенке, размером по длине и диаметру до 5 см или с оголенной гофрой размером по длине не более 12 см и по диаметру до 6 см. Ящики должны быть чистыми, без посторонних запахов, без деформации стенок. Картонные ящики, изготовленные с отступлением от стандартов, а также по качеству не отвечающие I и II категориям, подлежат сдаче как макулатура.

Ассортимент бумаги и картона

Бумагу используют для производства пакетов, пачек, мешков и для упаковывания продукции вручную и на автоматах.

Плоский и гофрированный картон применяют для изготовления жесткой потребительской (пачки, коробки, комбинированная тара) и транспортной (ящики) тары.

Выделяют следующие виды бумаги:

1) оберточная (для ручного упаковывания продовольственных и непродовольственных товаров, изготовления пакетов и формирования групповой упаковки);

2) для упаковывания пищевых продуктов на автоматах;