مواد و فرآيند تولیدبسته بندی تيوب هاي فيبري، قوطي ها و درام ها
ورق هاي کاغذي که عمدتا شامل فيبر هاي بازيافتي هستند ماده اصلي تشکيل دهنده بدنه بسته بندی قوطي ها مي باشند، و با اين وجود لمينيت کردن اين ورق ها به صورت چسبي يا اکستروژني با فيلم هاي پلاستيکي يا فويل هاي فلزي به صورت رو به رشدي به کار گرفته مي شود. براي داشتن بيشترين استحکام، ورق کاغذي کرفت[1] سفيد نشده بهترين انتخاب است. با استفاده از اين ماده، مي توان استحکام پشته سازي و فشرده سازي از طرفين اي برابر با قوطي هايي که تماما فلزي هستند داشت، البته با 25% هزينه کمتر. از رزين هايWetstrength و مواد binder مختلفيمي توان براي داشتن شاخصه هايي خاص که در بسته بندي نهايي مورد نياز هستند استفاده کرد.
لايه هاي بيروني که اغلب به صورت چاپ شده يا پوشش داده شده براي داشتن جلوه هاي بصري بيشتر به کار گرفته مي شوند، بنا به اهميت ظاهر مورد نياز انتخاب مي شوند. هنگامي که هزينه ها مهم باشند، از نئوپان استفاده مي شود. اما بيشتر اوقات موارد ديگري نيز در اين انتخاب دخيل هستند و ميبايست بين استحکام، تخلخل، قابليت نگه داري چسب و انقباض، در برابر هزينه اوليه ورق کاغذي تعادلي بر قرار کرد. لايه هاي داخلي را نيز مي توان به طور دلخواه براي داشتن قابليت هاي جلوگيري مورد نظر انتخاب کرد. فويل آلومينيومي که بيشترين جلوگيري[2] را دارد به طور ويژه در برابر رطوبت و گريس ها مقاوم است اما امروزه فيلم هاي بسياري وجود دارند که مي توانند اين قابليت ها را با هزينه هاي کمتر بر آورده سازند. وقتي بتوان نياز خاصي را با کاغذ هاي گلاسه، فيلم پلاستيکي، يا پوشش مومي برآورده نمود، شرايط اقتصادي انتخاب اين مواد را ديکته خواهند کرد.
از چسب هاي مختلفي که اکثر آنها آب پايه هستند و نيز از برخي چسب هاي خاص که براي کاربردهاي مشخصي ساخته شده اند استفاده مي شود. چسب هاي سيليکاتي ارزان هستند، چسبندگي خوبي دارند و هنگام خشک شدن سخت مي شوند. همچنين اين چسب ها بو ندارند و در برابر حشرات نيز مقاوم مي باشند و استحکام بيشتري نسبت به جايگزين هاي ديگر به تيوب مي دهند. چسب هاي دکسترين[3] نيز بسيار ارزان هستند و به طور گسترده اي استفاده مي شوند. اين چسب ها به سرعت خشک نمي شوند و مقاومت کمي در برابر آب دارند اما براي بسياري کاربرد ها مناسب هستند. چسب هاي ديگري که مورد استفاده قرار مي گيرند عبارتند از مخلوط هاي الکل-استات پولي وينيل، پلي اتيلن و چسب هاي داغ. خمير هاي نشاسته، چسب هاي ژله اي و چسب هاي سفت ديگر به ميزان کافي براي چسباندن تيوب ها روان نيستند ( فصل 13، درپوش ها و درز گير ها را ببينيد).
ساختار هاي انتهايي بالا و پايين را مي توان از ورق هاي کاغذي، پلاستيک يا فلز ساخت و لزوما نبايد از همان جنس بدنه ساخته شوند. درب هاي پلاستيکي به روش تزريق قالبي از رزين هاي مختلف و انواع فلزي نيز از ورق هاي حلبي به ضخامت تقريبي0.0105 اينچ (0.27 میلیمتر) يا از الومينيوم تا ضخامت 0.0145 اينچ (0.37 میلیمتر) ساخته مي شوند. اين انتخاب بستگي به هزينه و کاربرد دارد. براي مثال درب باز کن هاي خانگي براي باز کردن راحت نياز دارند تا درب قوطي ها محکم و داراي خاصيت آهن ربايي باشند که براي اين منظور استيل مناسب خواهد بود. از ورق هاي حلبييا استيل بدون قلع نيز در درپوش هاي اصطکاکي، مجراهاي ريختن مايعات، درب هاي الک مانند و براي برخي قابليت هاي از اين دست استفاده مي شود. اما استفاده از آلومينيوم مي تواند مقرون به صرفه تر باشد و در عين حال سبکتر،ضد زنگ و قابل انعطاف نيز هست که آخرين مورد در قوطي هايي که براي باز کردن آنها نياز به پاره کردن است يک مزيت حساب مي شود.
يک ابداء جديد که همان ساختار هاي انتهايي با غشاي قابل جدا شدن (در اصطلاح قابل پوست کندن) باشد، امکان جلوگيري از دست خوردگي و نيز يک درزبندي عالي را فراهم مي کند. اين ابداء در کنار بهبود هايي که در خواص جلوگيري ديواره هاي کناري به وجود آمده،همان طور که قبلا به آن اشاره شد، امکان بسته بندي هاي عاري از نيتروژن و بسته بندي هاي وکيوم مواد غذايي ترد مانند خشکبار و شير خشک را به ترتيب براي هر کدام از کاربرد هاي ذکر شده فراهم کرده است. يک نوع از اين بسته بندي که داراييک شير تخليه براي تخليه دي اکسيد کربن است امکان آسياب کردن و بسته بندي قهوه تازه و بو داده را بدون نياز به زمان بندي هاي متداول براي خارج کردن گازهاي اضافي مهيا کرده است. (اطلاعات بيشتر درباره پوشش هاي انتهايي قوطي هاي فلزي را مي توانيد در فصل 10، ظروف فلزي بيابييد.)
در فرآيند مارپيچي،ورق کاغذي به عرض هاي باريکي بريده شده و به رول هايي با قطر 3 يا 4 فوتي (0.91 تا 1.22 متر) پيچيده مي شود. عرض رول ها به قطر تيوب نهايي بستگي دارد که معمولا بين يک و نيم تا دو برابر قطر داخليمي باشد. لايه بيروني معمولا يک لايه لیبیل با طراحي هاي زاويه دار است که وقتي به دور تيوب پيچيده مي شود، اين طراحي ها به صورت صاف و درست در مي آيند و در قسمت هايي که لبه ها به هم ميرسند کاملا با هم منطبق مي شوند.
رول ورق هاي کاغذ بر روي پايه هايي در دو طرف ماشين تيوب قرار مي گيرند. روشي وجود دارد تا رول جديد بعد از تمام شدن يک رول به ماشين داده شود، بدون اين که در عمليات توليد وقفه اي به وجود آید. در برخي موارد لبه ورق ها را قبل از اين که مواد چسبي به آنها اعمال شوند لايه برداريمي کنند تا لبه ها با هم بهتر و بيشتر منطبق و چسبيده شوند. ورق هاي کاغذي داخل استخري از چسب مي شوند تا هر دو طرف آنها به چسب آغشته شود. مقدار چسب اضافي توسط ميله هايي با برجستگي هايي با فاصله 16/3 اينچ برداشته مي شود تا تنها رديف هايي از چسب روي ورق ها باقي بمانند. فاصله و ضخامت اين شيار ها طوري است که هنگامي که هر ورق به لايه بعدي ورق فشار داده مي شود، چسب به صورت يک غشاي صلب در خواهد آمد. در برخي موارد تنها يک طرف هر لايه با چسب به وسيله يک غلطک آغشته مي شود.
بعد از آغشته شدن با چسب نوار هاي کاغذ با يک زاويه به سمت بالاي قالب حرکت مي کنند و به شکلي مارپيچ به دور آن شکل مي گيرند. يک نوار بر بالاي ورق کاغذي رفته و يک دور دور تيوب کاغذ و در جهت نوار کاغذ مي زند و نيروي لازم براي پيچش و خارج شدن مارپيچي تيوب از انتهاي قالب را فراهم مي کند.
قالب هيچ گونه چرخشي ندارد و به طور ثابت باقي مي ماند. يک بند هدايتگر توسط دو تسمه نقاله عمودي که در دو طرف قالب نصب شده اند در جاي خود قرار گرفته است که اين بند به دور قالب رفته و يک دور دور آن مي زند و به دور يک قرقره پيچيده مي شود، سپس مستقيما از روي قالب و به سمت قرقره ديگر مي رود و بعد از اين که به طور نصفه دور آن پيچيده شد دوباره تماما به سمت قالب باز ميگردد و اين روند به طور متناوب ادامه پيدا مي کند. اين قرقره ها و بند قسمت اصلي بخش پيچ دهنده را تشکيل مي دهند و زاويه اي که اين بخش با محور قالب دارد را مي توان براي تناسب با عرض مواد و قطر قالب تنظيم نمود.
قطر قالب استيل پوليش شده تعيين کننده قطر داخلي تيوب نهايي خواهد بود. اين ابزار ها قابل تعويض هستند و مي توان آنها را در هر اندازه مورد نظري ساخت و بنا براين مي توان بهترين تناسب را براي قطعات تلسکوپي با تعويض قالب ها تا يافتن مناسب ترين آنها داشت. يک سر قالب به طور محکم به ماشين بسته شده است اما قسمتي که مواد از آن خارج مي شوند محکم نشده است. فاصله موجود تا قسمتي که ورق ها بريده مي شوند به موارد مختلفي بستگي دارد اما مهمترين عامل تعيين کننده، زماني است که طول ميکشد تا چسب خود را بگيرد.
يک چاقوي دايره اييا يک اره چرخان تيوب را به اندازه مورد نظر قطع مي کند. پر استفاده ترين ابزار برنده که يک چاقوي دوار و چرخان است، به تيوب در حين اين که بر روي قالب حرکت مي کند فشار مي آورد و در پشت نيز توسط غلطک هايي پشتيبانيمي شود. اين چاقو همراه با تيوب حرکت مي کند تا وقتي که برش به صورت کامل انجام شود و قطعه تيوب از انتهاي قالب خارج شود.سپس چاقو بازگشته و دوباره به نقطه شروع بر مي گردد. تيوب هايي که ديواره هاي محکمتري دارند به جاي چاقو توسط يک اره بريده مي شوند.
در برخي از عملياتي که نرخ توليد بالايي دارند، تيوب هاي بريده شده مستقيما به قسمت بعدي که ممکن است عمليات دوباره برييا لبه دار کردن در آنها انجام شود فرستاده مي شوند. همه بدنه هاي ظروف توليدي نياز به برش دوباره ندارند اما برخي ظروف با بدنه هاي بسيار کوچک يا قسمت هاي گلوگاهي که نمي توان آنها را با سرعت کافي در قسمت برش اتوماتيک بريد را بايد در طول هاي بزرگتري جدا کرده و نهايتا با برش دوباره به تکه هاي کوچکتر تبديل نمود.
بعضا بدنه ها را قبل از اتصال لبه دار و شياردار مي کنند تا درزبندي بهتري انجام پذيرد. در غير اين صورت برآمدگي اي که توسط چاقوي برنده در لبه داخلي به وجود مي آيد ممکن است باعث کم شدن قطر داخلي شود و تطبيق قسمت هاي انتهايي با هم را با مشکل مواجه سازد.
تعداد لايه ها در يک بدنه ممکن است از يک عدد الي 12 يا بيشتر تغيير کند. طبق يک قاعده کلي هر چه تعداد لايه ها به ازاييک ضخامت معين ديواره بيشتر باشند استحکام تيوب نيز بيشتر خواهد بود. به هر حال ميزان هزينه ها با زياد شدن تعداد لايه ها به دليل بيشتر شدن مواد مصرفي بيشتر خواهد شد. ضخامت حد اکثر هر لايه به خواص مواد مورد استفاده بر مي گردد که تا چه حد قابليت خم شدن به دور قطر قوطي ها بدون ايجاد شکنندگي و باايجاد حداقل حالت فنري را داشته باشند. در حال حاضر اکثر قوطي هاي کنسانتره مرکبات از تنها يک لايه ساخته مي شوند که لبه هاي آنها نيز کمي تراشيده مي شود تا به هنگام اتصال، ضخامت بيش از اندازه در محل اتصال ايجاد نشود. به اين ترتيب امکان انجماد سريعتر فراهم خواهد شد. در اين حالتکه محل اتصال لبه ها کمي تراشيده مي شود البته تحمل فشار جانبيزياد خوب نخواهد بود اما تحمل فشار انتهايي از اتصالات همپوشاني يا زيگزاگي بهتر مي باشد.
مواد لیبیل براي ظروف بسته بندی کامپوزيتي را در صورتي که بيش از حد سبک يا منعطف باشند و نتوان آنها را به طور جداگانه به دستگاه پيچاننده داد بايد از قبل به صورت لمينيت بر روي ورق هاي کاغذي پياده کرد. مواد چسبي که براي اين کار يا عمليات ديگر به کار مي روند به نياز هاي خاص هر کاربرد بستگي دارند.
اگر قرار باشد تا چسب در ماشين پيچاننده اعمال شود مي توان آن را به يک يا هر دو طرف ورق ها اعمال کرد.براي هنگامي که ميخواهيم آن را به هر دو طرف اعمال کنيم، چسب را از طريق غوطه ور کردن ورق ها در يک مخزن به آنها اعمال مي کنيم که سپس ورق ها از زير يک يا دو ميله فشاري گذر خواهند کرد.
اگر بخواهيم چسب را تنها به يک طرف ورقها اعمال کنيم، اين کار توسط غلطک هايي که چسب را در حين عبور نوار هاي مواد از روي آنها به قسمت پاييني ورق هاي کاغذي اعمال مي کنند صورت مي پذيرد. يک تکنيک ديگر هم به اين صورت است که نيمي از لايه ها را از يک سمت ماشين و بدون آغشته شدن به چسب وارد کرده و نيم ديگر لايه ها را نيز از سمت ديگر ماشين و با اعمال چسب وارد مي کنيم. در اين راهکار از چسب کمتري استفاد مي شود اما تنظيم و راه اندازي آن بسيار مشکلتر است.
يکي ديگر از ابداعات موجود در بحث توليد بسته بندی ظروف کامپوزيتي، توليد داخل کارخانه اي قوطي هاي کانولوتي تک پوششي[4]است. اين روش قابليت توليد حداکثر 200 عدد ظرف 6-oz(170 گرمي) در دقيقه را دارد. مراحل کار به اين صورت است که ماشين مخصوصي ورق هاي کاغذي آغشته به مواد درزبندي حرارتييا ورقهاي لمينيت را به دور يک قالب مي پيچانديا تا مي کند تا ظروفي با ديواره هاي صاف يا مخروطي شکل ايجاد کند. اين ظروف که عمدتا براي ميوه هاي خشک شده، بلغور جو، حبوبات، غلات و بستني به کار مي روند در اشکال بيضوييا مستطيلي با گوشه هاي منحني وجود دارند (شکل 7.5 را ببينيد). تزيينات نهايي شامل آلومينيوم چين دار، پلاستيک و ورق هاي کاغذيهستند که يا به صورت کنگره اييا مهر و موم حرارتي يا افزدون در جا يا اخيرا به صورت دکمه هاي متصل شده به روش فرکانس صوتي افزوده شده اند . درب اين ظروف نيز يا از غشاهاي منعطف که ممکن است داراي سرپوش هاي پلاستيکي باشند، يا از ورق هاي کاغذي خواهند بود.
از مزاياي اين روش مي توان به توليد به موقع[5]، کاهش انبارداري و حمل و نقل، تاثير گذاري زياد در قفسه فروشگاه ها توسط چاپ فلکسو يا ليتو تا 6 رنگ، قابليت چيدمان روي هم و پايداري بالا اشاره کرد. به علاوه دستگاه شکل دهنده ظروف ابعادي کمتر از 6 در 6 در 4 فوت (1.83 در 1.83 در 1.22 متر) دارد که به طور مشخص از خط توليد بسته بندی تيوب هاي مارپيچي کوچکتر است.
شکل 7-1 قوطي هاي کانولوتي تک پوششي يا با درز کناري در داخل کارخانه و از ورق هاي از پيش چاپ شده توليد مي شوند.
اين قوطي ها را مي توان در اشکال دايره اي، بيضوييا مستطيلي توسط لمينيت هاي متعددي از کاغذ، پلاستيک يا فويل ساخت.
اين ظروف که در داخل کارخانه توليد مي شوند به دليل کم کردن نياز هاي انبارداري و هزينه هاي حمل و نقل به علت اين که مواد مصرفي بسيار جمع و جور تر بوده و نيز بسته بندي هاي نهايي از موارد مشابه سبکتر مي باشند، پتانسيل بالايي به منظور صرفه جويي هاي اقتصادي دارند.
در حالي که قوطي هاي کانولوت به صورتي ساده پيچيده و مهيا مي شوند، در تمام موارد ديگر به قوطي هاي مارپيچي شبيه هستند. و با اين وجود طراحي هاي کانولوت از استحکام بيشتري برخوردار هستند. درز همپوشاني نيز تنها يک دور ساده همراه با موادي با لمينيت از پيش انجام شده مي باشد. به عنوان يک نمونه خوب براي اين مورد مي توان ظروف و قوطي هاي ساخته شده در داخل خانه براي آب مرکبات را مثال زد.
در فرآيند خطي، 4 لايه از مواد شامل يک لايه ليبل بيروني با هم و به صورت افقي به يک دستگاه شکل دهنده که در آن لبه هاي بيروني به بالا و به دور يک قالب کشيده شده و نهايتا درزبنديمي شوند داده مي شوند تا يک تيوب که بعدا به اندازه مورد نظر بريده خواهد شد را شکل دهند (شکل 7.4 را ببينيد). دستگاه بعدي پوشش هاي انتهايي لمينيت کاغذي را شکل داده و درزبندي کرده و لبه بالايي قوطي را دوردوزيمي کند.
بیشتر بخوانید;
نظر خود را بگذارید