Материалы и технологические процессы изготовления корпусов

Основной материал, из которого изготовляют корпуса пластмассовых канистр, ведер и других емкостей — это макулатурный картон, хотя все большее распространение получили емкости из ламинированного картона, покрытого адгезивом с пластиковой пленкой или металлической фольгой. Для достижения максимальной прочности наилучшим является неотбеленный крафт-картон. Благодаря его применению можно достичь показателей по штабелированию и усилию на сжатие, аналогичных цельнометаллическим емкостям, причем на 25% дешевле. В отделку картона можно включить влагостойкие смолы и различные связующие вещества, что позволяет обеспечить особые свойства, необходимые конечной упаковке.

Внешние слои, зачастую запечатываемые или покрываемые дополнительно для улучшения оптических свойств, обычно выбираются по их внешнему виду. Если важна стоимость материала, обычно применяют макулатурный картон, но чаще учитывают и другие факторы, позволяющие «уравновесить» прочность, пористость, адгезионную способность, сморщивание и стоимость картона. Внутренние слои для повышения барьерных свойств могут делаться гладкими. Алюминиевая фольга, обладающая максимальными барьерными свойствами, особенно эффективна против влаги и масел, однако в настоящее время аналогичные свойства можно получить с помощью различных более дешевых пленок. При необходимости учета особых требований можно применять вощеную бумагу, полимерную пленку или лаковое покрытие; выбор конкретного материала диктуется в основном экономическими соображениями.

Применяются различные виды адгезионных материалов, в основном на водной основе, включая материалы, специально разработанные для особых целей. Силикатные адгезивы относительно дешевы, твердеют при высыхании и у них хорошее сцепление. Кроме того, эти адгезивы не имеют запаха, в них не развиваются паразиты, и они больше увеличивают жесткость изделия, чем другие клеи. Широко применяются недорогие адгезивы на основе декстрина. Хотя они сохнут не очень быстро и могут намокать, для многих целей они являются вполне подходящими. К другим широко применяющимся адгезивам относятся смеси на основе поливинилацетатного спирта, полиэтилена и горячих растворов.

Верхние и нижние крышки могут изготовляться из картона, пластика или металла и не обязаны быть из того же материала, что и сама туба. Пластиковые крышки формуются инжекционно из большого числа смол, а металлические изготавливают из оловянных листов толщиной примерно 0,27 мм или из алюминиевых листов толщиной до 0,37 мм. Выбор зависит от стоимости и назначения изделий. Например, бытовые устройства для открывания требуют определенной жесткости и магнитных свойств. Оловянные крышки или крышки из не содержащей олова стали применяются для плотно закрывающихся зажимных устройств, носиков для налива, сит и т. п., однако алюминиевые крышки более экономичны, легче, они не ржавеют, и для их открывания требуется меньше усилий.

Относительно недавно были разработаны мембранные крышки, обеспечивающие герметичность и защиту от несанкционированного проникновения. Наряду с улучшением защитных свойств боковых стенок, новые крышки позволяют применять фасование в азотной среде и под вакуумом таких пищевых продуктов, как орехи и сухое молоко. Клапанная модификация, в которой освобождается диоксид углерода, позволяет фасовать свежезажаренные зерна кофе без обычной их выдержки для дегазации.

В технологии спиральной накрутки картон нарезают на узкие полосы и сворачивают в рулоны диаметром от 3 до 4 футов (0,91-1,22 м). Ширина рулона зависит от диаметра готовой тубы: как правило, она в 1,5-2 раза больше внутреннего диаметра. Внешний лист (этикеточный) зачастую выполняется с рисунком так, чтобы при оборачивании и склеивании кромок рисунок совпадал.

Рулоны картона устанавливают на размоточных барабанах с обеих сторон установки по изготовлению туб. Для разреза нового рулона по окончании старого без прерывания работы предусматривается направляющая. Для обеспечения лучшего и более точного контакта (нахлеста) кромки обрезают иногда непосредственно перед приклеиванием. Картон обмакивают в резервуар с адгезивом, и он пропитывается им с двух сторон. Избыток клея счищается лопатками в сторону, так что остаются полоски и точки клея. Расположение этих полосок и точек таково, что при прижиме следующего слоя картона клей образует сплошную пленку (иногда проклеивают лишь одну сторону).

После покрытия адгезивом ленты картона под углом подаются с барабана и наматываются с перекрытием. Барабан находится в фиксированном положении. Лента привода находится на двух вертикальных стойках, смонтированных по сторонам барабана, затем она делает пол-оборота и оборачивается вокруг стойки, переходя через барабан на противоположную стойку, и после прохождения половины расстояния вокруг нее возвращается на барабан, образуя бесконечную петлю. Стойки и лента образуют основную часть намоточной головки, причем угол наматывания может регулироваться в зависимости от ширины материала и диаметра барабана.

Диаметр полированного стального барабана определяет внутренний диаметр конечной тубы. Барабаны можно менять и предусмотреть любой нужный размер, так что можно подобрать барабаны соответствующим образом. Один конец барабана неподвижно закрепляется на установке, а выпускной конец свободен. Расстояние до точки отреза определяется разными факторами, но преимущественно — временем схватывания клея.

По длине туба отрезается циркулярным ножом или резаком. Чаще всего используется циркулярный нож, который прижимается к тубе по мере ее прохождения по барабану и отводится назад опорными валиками. Нож проходит сквозь тубу до полного выполнения разреза, после чего тубы падают с конца барабана, и нож отводится в исходную позицию. Тубы с толстыми стенками отрезают гильотинным резаком.

В некоторых высокопроизводительных установках тубы подаются непосредственно на следующую операцию — повторное разрезание или торцование. Не все емкости подвергаются повторному разрезанию, эта операция необходима для коротких или изогнутых секций, которые нельзя быстро разрезать на автомате.

Иногда емкости подвергают торцованию еще до присоединения крышек для обеспечения более тщательной их подгонки. В противном случае заусеницы, образованные внутренней кромкой резака, могут уменьшить внутренний диаметр и затруднить позиционирование крышек.

Количество слоев может составлять от 1 до 10 и более. Чем больше слоев, тем больше толщина стенки и, как правило, прочность тубы, но с ростом числа слоев возрастает стоимость с учетом затраченного материала. Максимальная толщина любого слоя ограничена способностью материала оборачиваться вокруг данного диаметра емкости без образования трещин и морщин. Большинство емкостей для концентратов цитрусовых в настоящее время изготовляют лишь с одним слоем картона, склеивая кромки так, что практически при нахлесте избыточная толщина не заметна, и это способствует более быстрому охлаждению. Сопротивление боковому давлению здесь не так велико, как при спиленных кромках, зато сопротивление давлению на торцовые поверхности больше, чем при перехлесте.

В случае композитной емкости, если этикеточный и перегородчатый материалы слишком тонки для работы на намоточной машине, его можно заламинировать с картоном. Выбор адгезива для этой и других операций определяется в каждом конкретном случае.

Если слой адгезива наносится не непосредственно на намоточной машине, он может быть нанесен на одну или обе стороны. При двухстороннем способе нанесения картон пропускается через емкость с адгезивом, и клей размазывается одной или несколькими пластинами. При одностороннем покрытии адгезив наносится валиками на нижнюю сторону картона в виде полосы по мере прохождения картона по верхней стороне валиков. Другой способ — это подать половину слоя с одной стороны машины без клея, а вторую половину — с другой, причем с клеем с двух сторон. При этом способе требуется меньше адгезива и снижается сморщивание, но труднее наладка.

Еще одним достижением в конструкции композитных емкостей стало изготовление банок с прямой завивкой непосредственно на предприятии. Установка с производительностью 200 шестиунцевых емкостей в минуту оборачивает ламинированный картон или картон с термосвариваемым покрытием вокруг барабана и формирует контейнер с прямыми или конусообразными стенками, используемый обычно для сухофруктов, круп, мороженого и т. п. Такие емкости по форме могут быть круглыми, овальными или прямоугольными, а также со скругленными углами (рис. 7.5). Торцовые стороны выполняются из алюминия, износоустойчивого пластика или усиленного картона. Крышки могут быть гибкими мембранами с дополнительными пластмассовыми или картонными внешними крышками или без них.

К преимуществам подобного способа относятся возможность изготовления тары в нужное время, сокращение запасов на складе и в ходе транспортирования, возможность достижения хорошего внешнего вида с применением печати в шесть красок, удобство хранения и долговечность. Кроме того, формующая машина имеет габариты примерно 1,83 × 1,83 × 1,22 м, то есть она существенно меньше, чем линия по производству емкостей со спиральной навивкой. Емкости, произведенные на предприятии, дают экономию благодаря уменьшению хранилищ и снижению транспортных расходов, поскольку поставляемые материалы более компактны, а конечная упаковка легче, чем в других вариантах.

За исключением направления навивки емкости с прямой навивкой во всех других аспектах подобны емкостям со спиральной навивкой, но прямая навивка обеспечивает большую прочность. Шов получается простым оборотом с нахлестом предварительно заламинированного материала. Пример — сок в пакетах.

Для формования прямоугольных пакетов четыре слоя материала, включая внешний этикеточный, совмещаются и горизонтально подаются в формующую установку, где внешние кромки огибаются вокруг барабана и запечатываются. Получается прямоугольная туба, которая затем обрезается по размеру (см. рис. 7.4). На второй установке формуются и присоединяются ламинированные верх и низ, а также формируется верхняя кромка емкости (пакеты).