CC BY
49
УПАКОВКА И ЛОГИСТИКА
ЕЁ:
УДК 664.8.036.553
Защита внутренней поверхности консервных банок
из черной жести
О.В. Бессараб, А.Н. Петров, В.А. Шавырин
ВНИИ консервной и овощесушильной промышленности
В настоящее время 98 % металлических консервных банок изготавливают из белой и хромированной жести, а также алюминиевой ленты. Сборная жестяная банка, произведенная из белой жести, была и остается основным видом потребительской тары для мясных, молочных и плодоовощных консервов. Использование белой жести обусловлено, в первую очередь, ее повышенной коррозионной стойкостью по сравнению с черной холоднокатаной жестью. Кроме того, «скользящая способность» белой жести позволила автоматизировать процесс производства банок и добиться высокой скорости их изготовления. Наконец, что очень важно, относительная безопасность олова при контакте с пищевыми продуктами позволила свободно применять белую жесть в консервной промышленности.
Самая сложная в техническом и технологическом отношении операция при производстве банок из белой жести - сварка корпусов. Наиболее прогрессивная технология сварки белой жести разработана швейцарской фирмой «Судроник». В сварочных машинах «Судроник» заготовки корпуса проходят по 7-образной направляющей, обеспечивающей «нахлест» кромок корпуса с последующей подачей к двум роликовым электродам, один из которых расположен внутри, а другой - снаружи свариваемого корпуса банки (рис. 1, 2).
Контактная сварка стальной основы происходит через слой олова, которым покрыта заготовка. При этом часть расплавленного олова отво-
Ключевые слова: консервная банка; черная жесть; порошковый лак, метод «Судроник».
Key words: can, black iron, powder lacquer, a «Sudronik» method.
дится из зоны сварки с помощью непрерывно движущейся медной проволоки, огибающей роликовый электрод и являющейся промежуточным электродом. Необходимость присутствия в момент сварки незагрязненного оловом промежуточного электрода продиктована тем, что для получения качественного и герметичного сварного шва токовые характеристики сварки должны быть стабильны, а наличие на электроде олова ведет к изменению тепло- и электропроводности электрода и, как следствие, происходит прожег или непровар сварного шва. Используемая проволока изготавливается из меди повышенной чистоты (99,9 %), при этом норма расхода проволоки составляет 1 кг на 1000 корпусов банок высотой 60 мм при стоимости 175 тыс. руб/т. Из-за необходимости перезаправки проволоки по окончанию бобины или в случае обрыва увеличивается время технологических простоев всей линии. Сварочные автоматы данного типа имеют довольно сложную конструкцию узла подачи, натяжения и синхронизации скорости медной проволоки.
В связи с растущими мировыми ценами на олово толщина оловянно-
Z-образная шина
Корпус банки
Транспортирующие пальцы
Направляющие штанги
Рис. 1. Узел формирования цилиндрического корпуса в автомате «Судроник»
Верхний ролик
У.
У
\ \ /
\ 4>J г
■ х> •
Рис. 2. Узел роликовой сварки — автомата «Судроник»
Медные "электроды
. Корпус банки
Нижний ролик
го покрытия белой жести постоянно снижается, а барьерные функции на границе «продукт-металл» осуществляют защитные лакокрасочные и ламинированные покрытия. На практике применяют несколько способов защиты внутренней поверхности металлической консервной тары:
нанесение на листы белой консервной жести лакокрасочных покрытий с «фигурными просветами» - для бланков корпусов; сплошное лакирование листов жести - для донышек и крышек; подлакировка сварного шва корпуса после операции формирования [1];
пульверизация лакокрасочных материалов на внутреннюю поверхность готовой банки - для штампованных банок сверхглубокой вытяжки [1];
ламинирование листа консервной жести с последующей высечкой донышек и крышек (фирма «Россель-штайн», Германия).
В зависимости от степени агрессивности продукта и гарантийного срока годности консервов необходимо придать металлическим банкам определенные барьерные свойства, что на практике осуществляют путем нанесения лакокрасочного покрытия определенной толщины.
Технологический процесс лакирования включает ряд сложных операций:
переналадку оборудования при переходе на новый типоразмер банки, требующую изготовления валов по заданным клише;
подготовку лакокрасочных материалов, нанесение и сушку каждого слоя, периодическую мойку растворителями деталей оборудования, в том числе при переходе на другие типоразмеры и покрытия;
сушку (газовую, электрическую, инфракрасную) каждого слоя лака, сопровождаемую значительными
Фиксирующая корпус точечная сварка
Окончательная сварка шва роликами
Рис. 3. Сварка корпуса банки по способу «Коновелд»
PACKAGING AND LOGISTICS
Рис. 4.
Схема нанесения порошкового лака на внутреннюю поверхность банки в зоне сварного шва
Электрон
О Электрод катод-сопло
Анодная , пластина '
Сварной шов Зона осаждения частиц порошка
Электростатическое поле
Частицы порошка
уносимые электронами
Рис. 5.
Схема нанесения порошкового лака на внутреннюю поверхность корпуса банки
О
Электрод^ катод-сопло Электрон
Сварной шов
Зона осаждения частиц порошка
©
Анодная пластина
Электростатическое поле
Частицы порошка уносимые электронами
энергетическими затратами и экологическими проблемами.
Лакирование жести в листах сопряжено со значительным выделением в окружающую среду летучих соединений растворителей и лаков. Кроме того, неизбежны технологические потери лакокрасочных материалов на операциях лакирования, высечки крышек, донышек, нарезки бланков корпусов, их вальцовки и сварки.
Учитывая перечисленные технологические проблемы, связанные с переработкой белой жести, нами была поставлена задача разработки технологии изготовления консервной тары из черной жести с высокой коррозионной устойчивостью, отвечающей требованиям экологии, экономики и безопасности.
Черная жесть имеет ряд неоспоримых преимуществ. Она существенно дешевле белой, сваривать ее значительно проще, поскольку отсутствует необходимость использования медной проволоки в качестве промежуточного электрода, отводящего из точки сварки налипшее олово. Все это отражается на сварочном автомате, конструкция которого упрощается, увеличивается его надежность, сокращаются затраты.
Для сварки чистого стального листа в мировой практике наиболее распространен метод «Коновелд» -комбинация точечной и роликовой сварки. В начале процесса происходит фиксация в четырех местах методом точечной сварки кромок корпуса банки, наложенных друг на друга. Затем проводится сварка с помощью двух медных роликовых электродов при значительном усилии их взаимного прижатия (рис. 3).
Как и в случае применения машин «Судроник», высокая скорость сварки (450 банок в минуту) достигается повышением частоты переменного тока до 400 Гц. За счет раздавливания кромок свариваемого корпуса толщина сварного шва увеличивается всего на 50-70 % при ширине на-хлеста около 1 мм. При наличии кор-пусообразующего узла с высокоточ-
ной фиксацией бланка корпуса, обеспечивающего строгую параллельность свариваемых кромок, необходимость в предварительной точечной сварке отпадает.
Наиболее сложный и определяющий при использовании черной жести момент - решение вопроса о защите от коррозии как внутренней, так внешней поверхности консервной банки.
В основу разработанного способа защиты внутренней поверхности металлической консервной тары из черной жести положен принцип нанесения порошкового шовного лака на участок сварного шва банки в электростатическом поле. На рис. 4 приведена схема нанесения порошкового лака на внутреннюю поверхность участка сварного шва жестяной консервной банки.
Электростатически заряженный порошок наносится с помощью распылительной головки точно на область шва, ограниченную анодной пластиной и расположенную над участком продольного шва корпуса банки. Порошок, распыляемый мимо, удаляется из зоны распыления при помощи вытяжки, регенерируется и вновь возвращается в накопительный бункер. Тем самым достигаются почти нулевые потери порошкового лака и снижается загрязнение окружающей среды.
Такой подход к защите зоны продольного сварного шва консервных банок в мире широко реализован. Предлагаемая нами конструкция предусматривает модернизацию узла нанесения порошкового лака, а именно установку анодного кольца по окружности корпуса и второго сопла для распыления лака. В результате становится возможным защищать порошковым лаком всю внутреннюю поверхность корпуса банки (рис. 5).
Поскольку сварной шов корпуса -наиболее слабое место с точки зрения коррозионной стойкости, первое распылительное сопло должно наносить слой лака большей толщины на зону шва, а второе - на оставшуюся
часть корпуса. Изменяя величину электростатического напряжения, а также давление подачи воздуха при введении порошка в инжектор смешивающего устройства и распылительной головки, можно добиться необходимой толщины напыления.
Предусмотренный в конструкции сварной линии участок сушки порошкового шовного лака после модернизации способен осуществлять сушку всей внутренней поверхности корпуса банки, не снижая производительности линии.
Для защиты наружной поверхности корпуса банки возможно применение устойчивой к стерилизации многослойной, полиграфически качественной этикетки [ 2].
Разработанная конструкция позволит производить банки из черной жести с регулируемой толщиной внутреннего лакокрасочного покрытия, как участка продольного сварного шва, так и остальной внутренней поверхности банки. Банки из черной жести с заданными барьерными свойствами лакокрасочных покрытий позволят обеспечить необходимые сроки годности консервированной продукции с учетом степени ее агрессивности. Предлагаемая разработка упрощает и удешевляет процесс производства сборной сварной консервной банки, исключает операции лужения и лакирования жести. Отсутствие в порошковом лаке растворителей и исключение электрохимических процессов, связанных с лужением жести, повысит безопасность производства и его экологичность.
ЛИТЕРАТУРА
1. Робсман, Г.И. Производство и применение металлической тары/Г.И. Робсман. - М., 1980.
2. Шавырин, В.А. Патент РФ № 2404103 «Самоклеящаяся этикетка из многослойных термостойких комбинированных материалов, способная заменить процесс литографирования консервной жести».
