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关于三片罐封口工艺的综合管制

摘要：本文主要从封口结构和原理入手论述了三片罐封口工艺的各种影响因素，并从实际生产环节和品管检查角度，阐明了目前各种食品饮料罐的封口和质量如何进行综合管制。

关键词：封口结构和原理；二重卷边影响因素；三级检验络

马口铁三片罐目前从总体市场形势看虽然较往年，且整体质量存在，主要表现在：补涂膜性能、焊缝、封口、杀菌密封性等方面。本文仅就空罐生产过程中有关封口工艺方面的综合管制谈几点看法，仅供参考。

一、从封口原理上分析二重卷边的影响因素

马口铁三片罐（或两片罐）的封口工艺是靠二重卷边作业法完成的。二重卷边法指两个具有不同沟槽形状的卷封滚轮，通过先后顺序的两次进给运动在罐身与罐盖结合处，使罐盖钩边与罐身翻边相钩合、压紧，从而达到密封目的方法。简单地说，即表现头道卷边钩合，二道卷边压紧成型。

在封口设备中内饰件，卷封滚轮、上压头和托罐盘通常被称为封口三要素。滚轮正确的沟槽形状、压头的合理位置及托罐盘合适的推动力是确保正常卷封的必要条件。（参见图A1）不难看出，封口三要素作为封口设备的基本组成部件，也是影响二重卷边的基本因素。

影响二重卷边主要有以下几个因素：

1.口铁材料的物理性能

如材质、硬度等，特别是相对较小罐径（如202D径罐）若马口铁材质薄、硬度大，其密封性要求的难度便会大些，因为这种情况下二重卷边的过程中材料受力发生的塑变较小，而皱纹却会较大。

2.合适的卷封压力

如图A1所示，在相对罐身的旋转运动过程中，滚轮沟槽在与罐盖结合处卷封力P是由径向力Pr、轴向力Pa和切向力Pt三个不同方向作用力的合成。其中头道卷封力P（1）的作用主要表现为罐身、盖周边材料的弯曲变形，二道卷封力P（2）主要压紧表现为塑性变形。两道卷封力的计算是通过能量守衡和塑性变形进行的。一般二道卷封力为头道卷封力的2～3倍。

实际的操作过程中，合适的卷封力是靠卷封滚轮、压头和托罐盘三者之间合适的配合位置关系完成的（如滚轮与压头的里外间隙的配合调整等）。

3.空罐的工艺

不同罐型的罐盖钩边、罐身翻边要合符其相应的工艺要求，如封口前的焊接不良（＞05mm拖尾、焊裂）、翻边度过大过小都会影响空罐的卷封性能。

4.卷封滚轮的沟槽形状及材质要求

一般地讲，不同罐型的封口滚轮都有它不同的沟槽形状。一般头道滚轮的沟槽深而窄，二道滚轮的沟槽宽而浅。目前国内封口设备常用的卷轮多为中碳钢如45＃、40Cr，使用寿命短，产量仅限制在二、三十万罐；较先进的封口设备常用的卷轮一般为4Cr13、9Cr18等不锈钢经真空热处理而成，其硬度高、耐磨性好，寿命可达千万罐左右。

在封口三要素中，卷封滚轮为易损件，应视生产情况及时用1000＃或1200＃水性砂纸抛光处理或更换，以免影响卷边封口的工艺性能。

5.封涂料的涂布状态

罐盖钩边内胶膜的涂位分布是：钩边内约70%，平面处约30%。此外，胶膜量大小要合符它自身的工艺要求。胶量过大易形成挤胶，胶量过小又起不到密封填料作用。

6.操作者正确的操作与调整

操作者娴熟的技术技能和操作水平，必要的日常维护和保养也是影响二重卷边的一个因疲劳实验机是可以通过各种方式测试疲劳性能的机器素。比如在更换罐型或出现卷封异常需作必要的调整时，除更换必须的零部件外，正确合理的调整也很关键。一般在托罐盘合适的推动力作用下，首先要检查头道边宽TC值（2.20 0.10mm），然后目测罐盖周边卷缘的松紧状况，二道卷边完毕后进行试封时再检查外观缺陷及各项尺寸工艺要求。针对不同缺陷的形成原因作出正确分析和判断后再进行调整。注：（1）尺寸规格由解剖实验测得；（2）头道卷边是二道卷边的基础和前提，一般正常生产时至少每周检查一次。

7.设备的完好程度

封口设备的完好程度直接影响封口工艺的卷封性能，这与操作者正确的操作、维护保养情况有关。

8.罐盖（易开盖或底盖）的使用

理论上讲，不同厂商生产的易开盖或底盖都应具有与压头配合的互换性。但实际上目前国内罐盖生产线较多，生产的罐盖产品尺寸规格与国际规定仍有一定差别，主要表现在罐盖埋头与钩边高度上，其它尺寸偏差不大，如图A2示（详见GBISO/中54）故在实际使用过程中要注意以下几个方面：（1）易开盖或度盖的材质要好，既要有一定抗拉强度，又要有一定的柔韧性；（2）结构尺寸（主要是钩边外径D1钩边高度H和埋头C）；（3）密封胶干量；（4）启破力（拉环式易开盖EOE 1.3kgF，全开盖FOE 15kgF）；（5）易开盖、底盖与压头配合的松紧程度要合适（前者相互轻微转动即可，后者则相对较紧）；（6）空罐生产落盖前或实罐杀菌后宜在卷边部位涂抹适量液体石腊或植物油，以防造成机械擦伤及生锈。

二、从封口结构上看二重卷边的工艺要求

易开盖三片罐封口工艺的外观要求主要表现在：（1）二重卷边要均匀光滑，表面无明显油污和损伤；（2）卷边部位不得有滑封、假卷、卷边碎裂、双线、挤胶等缺陷；规格尺寸要求主要表现在：（1）不同罐型的卷边尺寸包括卷边宽、卷边厚、卷边高、身钩、盖钩；要符合相应的工艺尺寸要求，（2）迭接长度和迭接率、紧密度、接缝盖钩完整率。

二重卷边的封口结构可用罐边切割机取样，在投影仪上会清晰地看到罐身的身钩BH与罐盖的盖钩CH的钩合状态。其五层结构如图A3（封口结构示意图）

那么，在空罐生产或实罐灌装过程中如何获得良好的封口结构及正常的卷边呢？从品管要求上讲必须注意和满足以下几点：

1.边封口解剖实验时三点尺寸（W、T、H）要均匀一致，内部尺寸（BH、CH）偏差不得超出给定值。（注：外部尺寸既要有足够的卷边宽W，合理的T值，同时又要考虑调试时Ｗ每增加0.1mm，叠接率OL%会减少7%～8%这一因素。）

2.接长度OL和叠接率OL%。存铝合金易开盖时OL 0.95～12mm，OL% 60%～75%；封马口铁罐底或易开盖时OL 100mm，OL% 50%。OL和OL%可用计算法、投影仪仲裁法、及查表法三种方法（参见GB/T之规定）。

3.纹度ＷR%和紧密度TR%。封口结构的紧密度是罐头密封性要求的一项重要指标，它通常用目测解剖实验时盖钩内侧的皱纹度大小来评定，如图A4，WR%分0%～20%Ⅰ级（正常），25%～50%Ⅱ度（较松），60%～100%Ⅲ级（不合格）三级，即相应的TR% 75%（封口铝合金易开盖TR% 60%，封镀锡薄板的底盖或易开盖TR 50%）。

4.缝盖钩完整率JR%。指焊缝印字清楚便是合格外卷边盖钩因内垂唇造成有效盖钩不足形成的，一般在满足OL、OL%和TR%的条件下，JR%不另作要求（目测JR% 65%即可。）

附有关参考计算公式及参数：（1）T＝3tC＋2tB＋G（G取0.15～0.25mm）；（2）OL＝BH＋CH＋1.1tC-w；（3）OL%＝BH＋CH＋1.1tC-w/w（2.6tC＋1.1tB） 100%（分母为理论叠接长度，分子为实际叠接长度）；（4）上部间隙UC＜0.4mm，下部间隙LC 0.25mm。

三、建立三级检验络的必要性和重要性

马口铁三片罐空罐生产为流水线作业，每一生产环节出现的问题都将直接影响下一工序的正常操作。因而要获得良好的卷边封口质量，必须在各工序间做好品管检查，把问题消除在各生产环节之前，以免流入到成品中。

三级检验络即本工序的生产自检，前后工序的质量互检和生产过程中的质量抽检。建立了三级检验络，产品质量才有保障。封口质量离不开三级检验络。

在成品的品管检查过程中，封口质量作为全面质量检查的一项重要指标，在满足外部各工艺尺寸条件下，主要注意卷边滑封、碎裂、挤胶、翻边豁口、卡罐等。

2.封口结构及规格尺寸要求。

3.密封性要求。空罐内空压0.15MPa保压1min不渗漏、涨罐和变形，实罐若高温杀菌（121℃/20～30min）卸压下不涨罐和渗漏。

总之，通过以上几方面的分析，我们对封口工艺的质量和综合管制便有了一个初步的认识，在出现不同的卷边质量缺陷时，我们才能做出及时、准确的分析和判断。