自20世紀中葉以來,由罐底和罐身組成的兩片罐金屬包裝形式,就以其良好的密封性、美觀性、高生產(chǎn)效率和節(jié)省材料等突出優(yōu)點成為市場上各類飲料包裝的主要手段。
在兩片罐的加工過程中,其內(nèi)表面進行噴漆涂層保護以及適當固化,是生產(chǎn)合格的食品飲料包裝產(chǎn)品中的核心環(huán)節(jié)之一。尤其在在涂層固化工藝中,如何通過高效、精確的測溫系統(tǒng),掌控好內(nèi)噴涂烘爐(IBO)溫度,是實現(xiàn)“恰到好處”的固化過程的關鍵技術之一。
恰到好處
通常在涂層固化過程中,飲料罐將直立穿越內(nèi)噴涂烘爐 (IBO) 來固化飲料罐內(nèi)表面上噴涂的漆層。下圖所示的 IBO 爐是一種平床對流爐,分為兩個特定階段。第一階段旨在將產(chǎn)品溫度升高到 100 ℃以蒸發(fā)掉水基漆中的水份,第二階段則是要固化漆層。理想的目標固化條件是在峰值金屬溫度(PMT) 200℃下固化 43 秒。通常采用安全的 60 秒過度固化。總過程時間約為 4~6 分鐘。內(nèi)漆固化過程所用的條件進一步完成了在鏈爐 (pin oven) 中已經(jīng)預凝(粘性硬化)的外飾油墨的固化過程。
保證上述時間中的合適固化溫度,是整個涂層固化質量和一致性的重要前提:固化不足會導致最終罐裝物(啤酒、可樂和軟飲料)與金屬基材發(fā)生反應,從而造成產(chǎn)品污染、變味和潛在的罐泄漏。而另一方面,過度固化會導致漆層縮皺(與固化不足時的問題相同)外涂層“光滑度”降低,從而不利于罐的大規(guī)模移動。在隨后的旋壓縮頸 (spin necking) 過程中還可能發(fā)生外涂層開裂。
通過DataPaq爐溫跟蹤系統(tǒng)XL2(包括輕巧型 XL2隔熱箱TB0091-WH、爐溫跟蹤儀XL2和粘性貼片探頭),檢查傳送帶寬度方向的溫度均勻性以確認穿越爐子的所有罐全都固化一致,同時防止過高溫度 (> 220 ℃) 導致鋁退火、基材弱化以及外飾印跡褪色(白變黃和紅變褐)。
測溫之道
將粘性貼片探頭像下圖所示的那樣附接到飲料罐內(nèi)表面。探頭的確切位置可能會因操作員的偏好而不同。接著用其他罐圍住測試罐并用高溫膠帶將其固定在一起以形成一個穩(wěn)定的測試套件(test rig)。為了防止纏繞,可將各粘性貼片探頭的電纜用膠帶扎在一起以形成一股電纜。在爐子入口處小心將在制罐 (production can) 推到一側以便放置測試套件和隔熱箱。將系統(tǒng)放在傳送帶上并用在制罐重新圍住。罐內(nèi)漆的固化是通過對流實現(xiàn)的,因此必須使罐布滿傳送帶以保證氣流與正常生產(chǎn)時一致。在爐子出口處應快速取走系統(tǒng)以免阻礙罐的繼續(xù)前行。在板的一側或兩側上,裝飾印測溫運行的一個關鍵要求是要確認爐溫在傳送帶寬度上一致。可用兩種方法進行測試。一種是可將連接到同一記錄器的三個獨立測試套件(測量罐壁和拱底溫度)放在傳送帶上并同時運行。此法雖然可行但可能需要一個以上的操作工來協(xié)助進行在制罐清理以及傳送帶上的系統(tǒng)裝卸工作。根據(jù)經(jīng)驗,另一種更好的選擇是使用單個測試套件并使其相繼穿越爐子三次(左、中、右)。TB0091-WH可為三次 6 分鐘獨立運行提供足夠的熱保護。溫度曲線文件可在爐溫跟蹤儀 Windows 軟件中進行分割,必要時可將所采集的溫度數(shù)據(jù)分成三個獨立的結果溫度曲線文件。
實現(xiàn)收益
通過DataPaq爐溫跟蹤系統(tǒng)XL2,在生產(chǎn)兩片罐的工藝過程中,便實現(xiàn)了內(nèi)部漆固化過程的質量保證,大大減少事后的質量檢測成本。與此同時,通過爐溫跟蹤,可以優(yōu)化線速以最大限度地提高產(chǎn)能,優(yōu)化爐子設定以削減運行燃料成本,便于在爐子冷點或傳送帶寬度上溫度失衡的情況下快速查清故障,從而提升維護效率,也是金屬包裝品生產(chǎn)企業(yè)證明過程控制情況滿足ISO9000等認證體系的重要材料。