Тема 4. Матеріали для металевої тари і упаковки

Доля металевої тари і упаковки у розвинутих країнах – від 10 до 15%.

Основні переваги металевої упаковки – технологічна надійність, можливість повної механізації і автоматизації виробництва, вигідність у користуванні, високі механічні і бар’єрні властивості тощо.

Основними металами для виробництва металевої упаковки є залізо і алюміній, які виробляються підприємствами чорної і кольорової металургії.

Метал

Залізо Алюміній

Низьковуглецева сталь

Жерсть

Види стальної жерсті:

- чорна холоднокатана лакована;

- біла холоднокатана гарячого лудження;

- біла холоднокатана електролітичного лудження;

- електролітично-хромована лакована;

- алюмінірована.

1. Чорна холоднокатана лакована жерсть - це холоднокатана листова сталь з вмістом вуглецю 0,17% та домішками інших металів (Мn, Р, S, Si та ін.) в межах 0,03-0,09%.

Види:

- чорна жерсть (звичайна);

- чорна тонка жерсть, яка поділяється на марки:

ЧЖ-1 – чорна жерсть нормальної твердості;

ЧЖ-2 – чорна жерсть підвищеної твердості;

ЧЖ-3 – чорна жерсть загального призначення.

Основне призначення чорної жерсті – тара для препаратів побутової хімії, ящики і банки для технічних мастил тощо.

2. Біла холоднокатана гарячого лудження: одержують шляхом зану-рення листів чорної жерсті в розплавлене олово. Доля цієї жерсті у світовому виробництві складає ~3% (країни колишнього соцтабору).

Класифікують за:

- товщиною покриття (клас І і клас ІІ);

- ступенем твердості стальної основи (група А і група Б);

- станом поверхні та дефектів форми (марки ГКЖ – гарячелуджена жерсть консервна і ГЖР – гарячелуджена жерсть різна).

3. Біла холоднокатана електролітичного лудження: одержують електролітичним (гальванічним) лудженням в лужних, кислих та галогенідних електролітах.

Переваги способу одержання порівняно з гарячим лудженням:

- більша продуктивність способу;

- економія олова з 17 до 4-5 кг на 1 тонну жерсті;

- більш рівномірне за товщиною олов’яне покриття;

- можливість нанесення олов’яного покриття диференційовано з різних сторін жерсті (для особливо агресивних препаратів або в умовах високої вологості).

Класифікація за:

- твердістю стальної основи: жерсть А – нормальної твердості;

жерсть В, С, Д – підвищеної твердості;

- товщиною олова: клас І – 0,38 мкм;

клас ІІ – 0,75 мкм;

клас ІІІ – 1,15 мкм;

- товщиною олова з кожної сторони листа:

види: жерсть з нормальним покриттям;

жерсть з диференційованим покриттям;

- станом поверхні та дефектів форми листів:

марки: ЕЖК – електролуджена жерсть консервна;

ЕЖР – електролуджена жерсть різна.

Захисні властивості олов’яного покриття підвищують нанесенням шару харчового лаку, найчастіше, епоксіфенольного типу, інколи з добавками алю-мінію, олова, двоокису олова, окису цинку як пігменту, або ПВХ аерозолів для покриття особливо тонких смуг. Їх перевага – високий (50-70%) вміст твердої фази в лаку.

4. Електролітично-хромована лакована жерсть – це холоднокатана елект-ролітично-хромована жерсть, яка з обох боків покрита шаром лаку або сумішшю олив.

Марки:

- ХЛЖК – хромована лакована жерсть консервна;

- ХЖК - хромована жерсть консервна промаслена;

- ХЛЖР - хромована лакована жерсть різна;

- ХЖР - хромована жерсть різна промаслена.

Переваги:

- хромове покриття по відношенню до стальної основи є катодом, що обмежує міграцію хрому в продукт або товар;

- відсутня „мармотизація”, що має особливе значення при вироб-ництві харчових консервів;

- літографована жерсть має високі декоративні властивості.

Недолік: не спаюється, тому не придатна для виробництва збірних

консервних банок.

5. Алюмінірована жерсть – це холоднокатана низьковуглецева чорна жерсть, на поверхню якої у вакуумі з обох боків нанесено алюміній.

Поділяється на класи – АІ 1, АІ 2, АІ 3, АІ 4 і АІ 5.

Переваги:

- достатня корозійна стійкість;

- високі механічні властивості;

- висока теплопровідність;

- здатність відбивати теплові і світлові промені;

- легкість;

- не токсичність.

Комбіновані матеріали на основі жерсті:

- з картоном;

- з полімерами.

Приклад, матеріал „Ferrolite” – комбінація поліпропіленової або лав-санової плівки з шаром сталі, який загартували. Матеріал має вищий ступінь корозійного захисту, є більш привабливим.

Виготовляють з нього, наприклад, банки для соусів тощо.

Основна тенденція у виробництві жерсті полягала у зменшенні товщи-ни стальної основи і олов’яного покриття. Так, в США товщина жерсті змен-шилася з 0,25 мм (1950 р.) до 0,174 мм (1980 р.). В СРСР з 0,277 мм (1985 р.) до 0,233 мм (1990 р.).

Сьогодні найпоширеніша жерсть з мінімальною товщиною 0,15 мм, яка виробляється методом подвійного холодного прокату. Можливе виробництво жерсті товщиною 0,1 мм, однак така жерсть не забезпечує необхідної жорст-кості тари.

Жерсть товщиною 0,2 мм і більше виробляють однократною холодною прокаткою з подальшою термообробкою.

Виробник в України білої жерсті є ОАО „Запоріжсталь”.

Алюміній

Алюміній: густина - 2,7 г/см³, Т_пл = 600^оС.

З алюмінію та його сплавів для пакувальної промисловості виготов-ляють:

- гнучкі пакувальні матеріали - фольгу;

- напівжорсткі матеріали товщиною 20-100 мкм;

- жорстку алюмінієву тару.

Фольга – це тонко прокатане до товщини 6-250 мкм листове полотно алюмінію.

У виробництві упаковки фольга використовується у вигляді м’якої або напівжорсткої з лаком або без нього.

Випускається марок А5 і А6 (концентрація алюмінію – 99,5 і 99,6%).

Розплав алюмінію обробляють спеціальними флюсами і хлорно-азотною сумішшю з наступною фільтрацією на керамічних фільтрах. Відлита стрічка товщиною до 10 мм направляється на прокатку до товщини 0,5 мм. Після цього піддається обробці у камерних печах в атмосфері азоту, охолоджується і прокатується на фольгопрокатних станках між поліровани-ми стальними валами.

Переваги фольги як матеріалу:

- водо-, газо- і жиронепроникність фольги забезпечуються фізичними властивостями металу (фольга має упорядковану сітку атомів металу, тому гази, крім водню, не можуть проникати крізь метал);

- непрозорість і висока світловідбиваюча здатність забезпечує для багатьох харчових продуктів захист від ультрафіолетового опромінення, наприклад, м’ясо зберігає своє природне забарвлення, а молокопродукти – гомогенну структуру;

- інертність і гігієнічність фольги дозволяє використовувати цей матеріал у виробництві упаковки для всіх харчових продуктів, в асептичному пакуванні. Однак, алюмінієву упаковку без спеціального покриття не можна застосовувати для консервування і довготривалого зберігання, оскільки іони металу мігрують у харчовий продукт;

- пластичність і здатність приймати задану форму (фігурні кондитерські вироби);

- немагнітний матеріал, тому не виникає статичної електрики при пакуванні на машинах і автоматах;

- можливість комбінувати з іншими матеріалами, наприклад:

буфлен – папір/фольга/поліетилен;

лафолен – лавсан/фольга/поліолефіни;

цефлен – целофан/поліетилен/фольга/поліетилен;

ламістер – лак/фольга/поліпропілен.

Фольга товщиною 50-120 мкм входить до складу ламінатів для упаковки консервів, тому повинна мати здатність до глибокого витягування і стерилізації.

Недолік фольги:

- недостатня механічна міцність (σ_р – не менше 0,4 МПа; ε_р – не менше 4%);

- нездатність втримувати вихідну форму при поступовому споживанні продукту;

- хімічно нестійка до кислот та ін хімічних реактивів;

- складно забезпечити герметичне з’єднання швів упаковки штампуванням і пресуванням тощо.

Застосування - практично в усіх галузях промисловості:

- гладка а.ф. – для пакування шоколаду;

- тиснена і забарвлена – для декорування горловин пляшок з шампанськими винами і шоколадних виробів складної геометричної форми;

- з захисним лаком – для пакування плавлених сирків;

- для пакування сметани, йогурту, майонезу, сиру кисломолочного тощо;

- каширована пергаментом, підпергаментом, сульфітним папером – для жировмісних продуктів, морозива типу „брикет”, тютюновій і кондитерській промисловості;

- ламінована полімерними плівками – для для пакування продуктів дитячого харчування, сухого молока, кави, соків, кондвиробів, прянощів, горішків тощо;

- товщиною 25 мкм з друком і термозварним лаком – для кришок йогуртів, соків тощо;

- і т.д.