فرايند توليد قوطي فلزي

14/03/2015

توليد قوطي كنسرو از ورق قلع‌اندود در ايران براي نخستين بار در سال 1309 شمسي توسط شخصيبه نام درخشان صورت گرفت. او كه از مهاجران ساكن شوروي بود پس از انقلاب اكتبر به ايران بازگشت و چون تحصيل‌كرده مدرسه آشپزي مسكو بود با استفاده از تجارب خود،اولين كارگاه ابتدايي قوطي‌سازي در ايران را راه انداخت.

او با استفاده از پيت‌هاي خالي بنزين شركت نفت و مسطح كردن آن‌ها با دست، ورق به‌دست آمده را از داخل قلع مذاب عبور داده و از آن‌ها قوطي مي‌‌ساخت. در سال 1336 شمسي ورق لاك اندود و قوطي آماده از خارج وارد ايران شد و در سال 1344 لاك‌زني اتوماتيك امروزي در ايران براي نخستين بار نصب و مورد بهره‌برداري قرار گرفت. اگرچه در مجموع عمر قوطي‌سازي درايران از 60 سال تجاوز نمي‌‌كند، در مقايسه با عمر اين صنعت در جهان (حدود 180 سال)قابل تعمق است.

با روش‌هاي نخستين، يك كارگر خوب و ماهر، چهار قوطي در هر روز توليد مي‌كرد، اين در حالي است كه امروزه سرعت توليد خطوط قوطي‌سازي پيشرفته حتي به بيش از هزار قوطي در دقيقه مي‌‌رسد. در طول سال‌هاي پس از پيدايش صنعت قوطي‌سازي تغييرات بسياري در ماشين‌آلات و دانش اين فن‌آوري ايجاد شده است و همواره شاهد پيشرفت و شنيدن اخبار جديد در اين زمينه هستيم.افزايش سرعت توليد به بيش از يك هزار قوطي در دقيقه، افزايش استحكام قوطي‌ها، به وجود آمدن اشكال و اندازه‌هاي متنوع، استفاده از تزيينات چاپي بر روي قوطي و ابداع درهاي متنوع موسوم به راحت بازشو (Easy Open) در آن‌ها در كنار كاهش وزن قوطي شاخص‌هاي اصلي روند پيشرفت قوطي‌سازي به شمار مي‌‌آيند.

::روش‌هاي توليد قوطي فلزي

فرايند توليد قوطي فلزي - new.arnius.com

توليد قوطي كنسرو از جنس ورق قلع‌اندود، برخلاف تصور عموم كه آن را آسان مي‌‌دانند، مستلزم دانستن بسياري از مهارت‌هاي نوين و فن‌آوري‌هاي روز است.دقت و ابعاد قطعات در تجهيزات و ماشين‌آلات توليدي تابع تولرانس‌هايي در حد چند ميكرون است كه اين صنعت را در گروه صنايع دقيق جاي مي‌‌دهد. مهم‌ترين انواع قوطي، قوطي فلزي غذايي يا غيرغذايي به‌صورت دوتكه يا سه‌تكه هستند.

  • الف – قوطي سه تكه (3-Piece can)
  • 1- قوطي با بدنه درزجوش: بدنه قوطي بعد از رول شدن با روش جوشكاري الكتريكي مقاومتي(Electrical Resistance Welding( ERW به‌صورت سيلندر در مي‌‌آيد.
  • 2- قوطي با بدنه درزجوش ليزري
  • 3- قوطي با بدنه درز لحيمي (اين روش به علت آلودگي ناشي از آلياژ لحيم‌كاري كنار گذاشته شده است.)
  • 4- روش‌هاي ديگري نيز براي دوخت درز بدنه قوطي وجود دارد كه در كشور ما متداول نيست.
  • ب – قوطي دو تكه (2-Piece can)
  •  1- قوطي دو تكه (Drawn & Wall Ironed can) DI: قوطي‌هاي دو تكه بلند كه در اثر عمليات و اتو شدن ورق در قالب كشش شكل مي‌‌گيرد و كف و بدنه آن‌ها از يك جنس است.
  • 2- قوطي دو تكه كششي: قوطي‌هاي دو تكه با عمليات كشش با نسبت كشش كم‌تر و جريان مواد به داخل قالب توليد مي‌‌شود و بدنه و كف قوطي از يك جنس هستند.
  • ::مراحل توليد قوطي سه‌تكه
  • 1- لاك‌اندود كردن ورق قلع‌اندود در خط لاك‌زني
  • 2- برش قطعات بدنه قوطي (Body Blank) در دستگاه قيچي دوبل (Dublex Slitter)
  • 3- توليد سيلندر بدنه قوطي در دستگاه بدنه‌ساز
  • 4- پوشاندن درزجوش بدنه از داخل توسط پودر يا لاك به روش الكترواستاتيك جهت حفاظت اين قسمت از خوردگي
  • 5- پخته شدن و چسبيدن پودر (يا لاك بيرون درز) به سيلندر بدنه در كوره مخصوص (Seam Coating Curing Oven)
  • 6- انجام عمليات: تقسيم بدنه (Parting)، كنگره‌اي كردن (Beading)، تغيير شكل سطح مقطع قوطي، برگرداندن لبه بدنه (Flanging)، دوخت كف به بدنه (Seaming) كه در يك يا چند مرحله و در يك يا چند ماشين با توجه به نياز و نوع تجهيزات به‌كار گرفته شده در پايان عمليات توليد صورت مي‌‌پذيرد.
  • ::مراحل توليد قوطي دو تكه
  • 1- لاك اندود كردن ورق قلع‌اندود در خط لاك‌زني
  • 2- برش ورق‌هاي بدنه به شكل زيگزاگ يا ساده و يا بدون برش در روش تغذيه ورق (Sheet Feading)
  • 3- تغذيه ورق قلع‌اندود به داخل پرس و توليد قوطي دو تكه كششي با لبه برگردانده شده در پرس مخصوص كه عمليات كشش و بازكشش (Draw & Redraw)، برش زوايد (Trimming) و برگرداندن لبه‌ها در آن يكجا انجام مي‌‌شود.اغلب خطوط قوطي‌سازي در ايران در طول دهه اخير با انواع ماشين‌آلات جديد و مدرن تجهيز شده‌اند. گرايش‌ به استفاده از ورق‌هاي قلع‌اندود نازك‌تر جهت صرفه‌جويي در مصرف مواد اوليه از مشخصه‌هاي اصلي اين خطوط محسوب مي‌‌شود. كاهش ضخامت ورق‌ها در كنار افزايش سرعت توليد، مسلتزم رعايت هر چه بيشتر محدوده‌هاي كيفي مختلف مورد نياز در توليد مواد اوليه، مخصوصاً ورق‌هاي قلع‌اندود است.گفتني است كه طرح چاپ شده روي قوطي‌هاي دو تكه كششي با نرم‌افزار مخصوص طراحي مي‌‌شود. در اين نوع قوطي‌ها طرح چاپ شده روي ورق پس از كشيده شدن شكل اصلي خود را پيدا مي‌‌كند. شركت اسپانيايي لاجي‌تك از جمله مراكزي است كه اين سرويس را انجام مي‌‌دهد و بسياري از شركت‌هاي ايراني طرح خود را به آن‌جا سفارش مي‌‌دهند.

نكات مورد توجه و مشكلات و محدوديت‌هاي مربوط به ورق قلع‌اندود در صنعت قوطي‌سازي به‌طور مختصر به‌صورت زير است:

  • 1- مشخصات ورق مصرفي پيشنهاد شده از سوي سازنده ماشين در دستگاه‌هاي بدنه‌ساز قوطي مخصوصاً دستگاه‌هاي با سرعت بالا لازم است به دقت رعايت شود.
  • 2- رعايت جهت نورد (Rolling Direction) در خطوط توليد بدنه قوطي با روش جوشكاري مقاومتي الزامي است.
  • 3- عدم رعايت تولرانس‌هاي ابعاد در يك باندل ورق، عمليات لاك‌زني و ايجاد نوار دقيق بدون لاك (Margin) و برش قيچي بدنه را دچار اشكال سازد.
  • 4- عمليات برگرداندن لبه‌ها براي ورق‌هاي با سختي بيشتر از حد معين با روش چرخشي (Spin Flanging)انجام مي‌‌شود در حالي كه اين عمليات براي ورق‌هاي با تمپر و سختي كم با روش حديده‌اي (Die Flanging) صورت مي‌‌پذيرد، هزينه قطعات و تجهيزات روش چرخشي به مراتب بيشتر از روش دوم است.رفتار برگشت فنري ورق (Spring Back) در شرايط يكسان از نظر قطعات و ماشين‌آلات توليد، با تغيير در سختي ورق تغيير نموده و فاكتورهاي دوخت قوطي به عنوان اساسي‌ترين عامل كيفي محصول تغييرات آشكار مي‌‌نمايد.پروفيل قطعات به‌كار رفته جهت ايجاد كنگره (Bead) در بدنه قوطي ثابت است و تغييرات سختي ورق، در ميزان عمق اين كنگره‌ها و در نتيجه ممان اينرسي به‌دست آمده و مقاومت در برابر فشارهاي داخلي قوطي پر شده، تأثير چشمگير دارد.
  • 5- اغلب ماشين‌آلات صنعت قوطي‌سازي در ايران با ورق (Sheet) قلع‌اندود تغذيه مي‌‌شود و به علت فقدان امكانات لاك و چاپ كلاف (رول) در كشور اين نوع محصول مورد مصرف مستقيم قرار نمي‌‌گيرد.
  • 6- قلع: تحقيقات نشان مي‌‌دهد افزايش قلع مستلزم افزايش جريان جوشكاري است. تغييرات خارج از حدود استاندارد، از كيفيت جوش درز بدنه و مقاومت آن در برابر فشارهاي مختلف ناشي از فرايند مواد غذايي كاست.اگرچه پوشش قلع در اصل جهت افزايش مقاومت ورق در برابر خوردگي، قابليت جوشكاري و لحيم‌كاري و لاك‌كاري و ايجاد ظاهري خوشايند، بر ورق پايه به‌كار مي‌‌رود، تجارب به‌دست آمده نشان مي‌‌دهد كه وجود قلع همچنين سايش قطعات توليد را كاهش و شكل‌پذيري ورق را افزايش داده و بهبود مي‌‌بخشد. افزايش قلع اگرچه عامل اصلي افزايش قيمت تمام شده ورق محسوب مي‌‌شود و با جريان جوش رابطه معكوس دارد ولي در قوطي‌هاي كششي و فرايند اتوكاري نقش مفيد و مستقيم دارد.از پديده‌هايي كه در مورد قلع ورق‌ها قابل ذكر است چسبيدن ذرات قلع به‌صورت جوش سرد به قطعات توليدي است. اين ذرات در طول زمان به قطعاتي كه وظيفه شكل‌دهي ورق را به عهده دارند، چسبيده مي‌‌شوند كه لازم است زدوده شوند. قطعاتي مانند طبق‌هاي دوخت(Seaming Chuck)، قرقره‌هاي دوخت(Seaming Rollers) و رولرهاي بدنه‌ساز در معرض اين مشكل واقع مي‌‌شوند.
  • 7- غيرفعال كردن (Passivation): اين كار جهت افزايش مقاومت سطح ورق در برابر اكسيداسيون و ارتقاي كيفيت لاك‌كاري و چاپ صورت مي‌‌گيرد. دو روش براي غيرفعال نمودن متداول مي‌‌باشد: در روش 311 محلول دي‌كرومات سديم به‌صورت كاتديك بر روي ورق نشانده مي‌‌شود. عمده سازندگان از اين روش بهره مي‌‌گيرند. روش 300 كه با فرو بردن ورق در محلول كرومات سديم به آساني انجام مي‌‌شود، به علت آلودگي محيط‌زيست، در كشورهايي كه آلودگي محيط زندگي و آب و خاك از اهميت بالايي برخوردار است ديگر مورد توجه نمي‌‌باشد.
  • 8- روغن‌كاري (Oiling): با مراجعه به دستورالعمل‌هاي بهداشتي صنايعي كه با ورق قلع‌اندود سروكار دارند، تنفس و تماس مستمر با ذرات و گازهاي فلزات ناشي از فرايندهاي مختلف توليد و شكل‌دهي اين‌گونه ورق‌ها با عمليات جوشكاري، گداختن، برش، سنگ‌كاري و ماشين‌كاري، به خاطر وجود ذرات كربن، كروم، آهن، منگنز، نيكل، سيليكون و قلع، مستلزم رعايت نكات ايمني و تمهيداتي است تا عوارض كم‌تر‌ي به بار آورند. از جمله مواردي كه در كاهش ذرات گرد و غبار ناشي از عمليات بر روي ورق‌هاي قلع‌اندود مؤثرند، استفاده از روغن‌هاي مجاز و مناسب براي صنايع غذايي است كه در اين مرحله به‌كار مي‌‌رود، اين روش از جذب رطوبت محيط نيز جلوگيري مي‌‌كند.
  • مقادير روغن و توزيع يكنواختي و عمر آن اهميت به سزايي در كيفيت لاك‌كاري و عمليات پوشش‌دهي ورق دارد. بهتر است اين روغن با روش‌هاي متعارف قبل از ورود به مراحل پوشش‌دهي، كنترل و تحت بررسي قرار گيرد. بعضي از اين روش‌ها بدين ترتيب است:
  • الف) تست شكست آب (Water – Break test): آسان‌ترين روش براي اطمينان از وجود روغن بر روي ورق محسوب مي‌‌شود.
  • ب) تست به روش اليپسومتر (Ellipsometer): معمول‌ترين روش براي تعيين ضخامت روغن مي‌‌باشد كه به كمك دستگاهي به همين نام بر مبناي اصول اپتيكي انجام مي‌‌گيرد.
  • ج) تست به روش سوكسله (Soxhlet Method): در گذشته، روش اصلي تعيين ضخامت روغن بر روي ورق قلع‌اندود به حساب مي‌‌آمد و در حال حاضر با روش‌هاي آسان‌تر و سريع‌تر جايگزين شده است. اين روش در استاندارد ASTM A 623 تشريح شده است و اساس آن بر پايه برداشتن روغن از سطح معيني از ورق به كمك يك حلال جوشان مانند كلروفورم و اندازه‌گيري روغن به جاي مانده پس از تبخير اين حلال است.
  • 9- بسته‌بندي ورقع قلع‌اندود: بسته‌بندي نامناسب و قابليت نفوذ رطوبت محيط تا زمان مصرف به همراه نفوذپذيري شديد ناشي از خاصيت كشش سطحي موجود بين ورق‌ها‌، خسارت جبران‌ناپذيري به اين توليد صنعتي وارد مي‌‌سازد.
  • طبقه بندي تركيبي ورقهاي قلع اندود
  •  توليد كنندگان قوطي طبقه بندي تركيبي را براي ورق هاي قلع اندود در نظر گرفته اند. اين طبقه بندي شامل هفت تركيب مي باشد يعني از نرم ترين ورق كه ممكن است در كارخانه توليد شود (T-1) تا سخت ترين ورقي كه كاربرد آن توسط توليد كنندگان قوطي امكان پذير است، در خصوص اين تقسيم بندي مي توان گفت كه:
  •  ورق هاي T-1 و T-2 براي ظروف كششي كشيده مانند بدنه قوطي هاي ماهي و در ب پوش ها به كار مي روند.
  • ورق هاي T-3، T-4 مخصوص بدنه قوطي هاي مواد غذائي فرآيند شده است.
  •  ورق هاي T-5 مخصوص مواردي است كه مقاومت بيشتري از لحاظ خم شدن و يا مقاومت زياد در برابر فشار لازم است.
  • ورق هاي T-6 براي قوطي هاي غذا كاربرد نداشته و فقط براي دو انتهاي قوطي آبجو به كار مي رود.
  •  ورق هاي T-U اين ورق ها به طور مستمر مقاوم به گرم و سرد شدن مي باشند. با روش الكتروليت قادريم مقادير مختلفي از قلع را بر روي سطح ورق فولاد بنشانيم به همين دليل به لحاظ وزن قلع در هر متر مربع تقسيمات ذيل را نيز داريم:
  • 8/2= E1 گرم قلع در متر مربع ورق فولاد
  •  6/5= E2 گرم قلع در متر مربع ورق فولاد
  • 4/8= E3 گرم قلع در متر مربع ورق فولاد
  •  2/11= E4 گرم  قلع در متر مربع ورق فولاد
  •  كه در اين حالت ورق ها بر اساس وزن قلع مورد استفاده درهر متر مربع ورق فولاد تقسيم بندي مي شوند.
  • فرآيند DWI
  •  در كشور آمريكا در اواخر 1950 ميلادي اولين سري قوطي هاي آلومينيومي DWI تهيه گرديد و در 1971 اولين سري قوطي هاي فولاد قلع اندود شده DWI‌توسط شركت سيل كراون كرك به بازار عرضه شد.
  •  در فرآيند DWI در عمل ابتدا استيل يا آلومينيم به صورت كويل با ضخامت مشخص در مي آيد. (براي استيل 3/0 ميلي متر و آلومينيم 43/0 ميلي متر) از كويل هاي مذكور با استفاده از دستگاه منگنه صفحات يا دايره هائي مي سازند كه با استفاده از دستگاه پرس به صورت ليوان در آورده مي شوند ليوان حاصله سپس توسط فرآيندي به نام وال ايرند با عبور از يك حلقه آهني به طور متوالي چكش كاري شده و طي اين عمليات ضخامت ليوان به يک سوم ضخامت اوليه و ارتفاع آن به سه برابر ارتفاع اوليه با قطر ثابت مي رسد و سپس به منظور به دست آوردن ارتفاع مطلوب و شكل دهي ارتفاع اضافي قوطي را قيچي نموده و در نهايت روغن اضافي كه در مراحل شكل دهي اضافه شده از قوطي با عمليات شستشو زدوده و با عبور قوطي تميز از غلطك هاي چاپ كننده خارج قوطي را به شكل مناسب تزئين مي كنند.
  •   قوطي هاي DWI نوشابه ها پس از مراحل فوق گلو و لبه داده مي شوند، سيستم لاك زدن داخلي قوطي با افشاندن لاك اپوكسي فنوليك يا وينيل همراه با حلال در سطح داخلي و سپس قرار دادن قوطي در آون جهت تبخير حلال انجام مي گيرد بديهي است كه نوع سيستم لاك دهي و تعداد لايه هاي لاک بستگي به جنس قوطي (استيل يا آلومينيوم) و نوع محصولي كه قرار است در آن بسته بندي گردد، دارد.
  •  ورق هايTFS براي فرآيند DWI مناسب نيستند زيرا لايه كروم چكش كاري حلقه هاي آهني را نمي‌تواند تحمل كند.
  • فرايند DRD
  •  در عمل قوطي هاي DRD با همان مراحل اوليه كه براي قوطي هاي DWI توضيح داده شده آماده سازي مي كردند. اما در اين قوطي ها عمليات بعدي ارتفاع و قطرنهائي ظروف طي فرآيند يا كشش توسط ضربه بر روي ليوان حاصل مي شوند و به اين طريق ظروفي با قطر كوچك تر تهيه مي شود.
  •   ظروف DRD به طور رايج از ورق هاي TFS, TP ساخته مي شوند. لاك مورداستفاده در داخل ظروف بستگي به جنس قوطي و نوع ماده غذايي مورد استفاده در بسته بندي دارد و معمولا از لاك هاي اپوكسي فنوليك يا وينيل بدين منظور استفاده مي شود. قوطي هاي دو پارچه اي مزاياي زيادي به ويژه از جنبه اقتصادي و زيبائي ظاهرنسبت به قوطي هاي لحيم يا جوش مقاومتي سه پارچه اي دارند.
  • به طور كلي ظروف حاصله از روش DWI داراي ديواره نسبتا نازك بوده كه براي بسته بندي نوشابه هاي گازدار مناسب مي باشد. زيرا قدرت تحمل فشار داخلي را دارند ولي در قوطي هاي DRD بدنه داراي ضخامت بيشتر بوده بنابراين جهت بسته بندي مواد غذايي نيازمند به حرارت پس از دربندي به كار برده مي شوند.
  •   انتخاب ورق هاي TP يا TFS و يا آلومينيوم براي توليد قوطي هاي دو پارچه اي يك مساله اقتصادي بوده كه به قيمت اين ورق ها بستگي دارد.

 

 

نظرات کاربران