بلاگ

مقدمه

استفاده از ورق فولاد قلع انـدود جهـت بسـته بنـدی موادغـذایی تاریخچـه طـولانی دارد. در اوایـل قـرن نوزدهم میلادی، ناپلئون جایزه ای به مبلغ ۱۲۰۰۰ فرانک برای ارائـه روشـی کـه بـه وسـیله آن بتـوان موادغـذایی مصرفی ارتش آن کشور را نگهداری کرد تعیین و اعلام نمود.

در آن هنگام نیکلا آپرت به این نکته پی برد کـه می توان با حرارت دادن ماده غذایی و نگهداری آن دور از هوا، ماده غذایی را به مدت طولانی حفـظ نمـود. وی در این زمینه ظروف شیشه ای را بکار گرفـت، ایـن تجربـه بعـدها اسـاس صـنعت کنسروسـازی قـرار گرفـت. دو مهندس انگلیسی به نام های جان هال و برایان دانکین، شروع به تولید قوطی از ورق قلع اندود جهـت بسـته بنـدی موادغذایی دریانوردان نمودند. ورق ها در آن موقع نسبتا نـاهموار بـوده و دارای پوششـی ضـخیم از قلـع بودنـدو قلع اندود کردن نیز به روش غوطه وری انجام میگرفت.

در سال ۱۸۱۹ برای اولین بار قوطی قلع اندود به صورت تجاری وارد بازار شد. از سال ۱۸۶۰ هنر قوطی سازی کامل تر شده و به صورت علم درآمـد. در سـال ۱۹۲۹، در آلمان از روش الکترولیتی برای قلع اندود کردن استفاده شد که در این حالت مصـرف قلـع بـه نحـو چشـمگیری کاهش یافت.

نحوه تهیه ورق فولادی

پــس از آنکــه ســنگ آهــن در کارخانجــات ذوب، بــه صــورت آهــن مــذاب درآمــد، تــوده مــذاب در کارگاه های ریختهگری به شکل تختال (slab) ضخیم طویل در می اید. معمولا تختالی که برای تولید ورق مورد استفاده قرار می گیرد، از نوع کم کربن است. طول تختال بین ۹ تا ۱۰ متر، عرض آن بین ۶۵ سانتی متر تا ۲ متـر و ضخامت آن ۲۲ سانتی متر مـی باشـد. حـداکثر وزن تختـال بـه هنگـام خـروج از قالـب، ۲۸ تـن اسـت. تختـال در مرحله ای که قرار است تبدیل به ورق شود، توسط کوره های مخصوص گرم شده و سـپس طـی چنـد مرحلـه بـا عبور از نورد گرم که غلطک هایی با فاصله (clearance) معین هستند، تبدیل به ورقی به ضـخامت ۱/۸ میلـیمتـر در می آید. این ورق سپس در حمام اسید سولفوریک رقیق اسیدشویی شـده و توسـط نـورد سـرد، ضـخامت آن به۰/۵ تا ۰/۱۵ میلی متر خواهد رسید. در نهایت ورقه، استرس زدایی شده تا بـدین ترتیـب سـختی و سـطح صـاف مورد نظر بدست آید . تنش زدایی یا آنیل محفظهایی box annealing) )، شامل حـرارتدهـی و خنـک سـازی آرام کلاف ها به منظور از بین بردن تنشهای تولید شده در حین نورد سرد است. این فرآیند که در یک محفظـه آب بندی شده انجام می گیرد با وارد کردن گاز خنثی یا گازی که به طور جزیی احیا باشد، سـطحی بـراق ایجـاد مینماید. با توجه به اینکه هرچه از ضخامت ورق کاسته شود، صرفهجویی بیشتری در هزینـه هـا صـورت خواهـد گرفت و نیز با توجه به این واقعیت که هر چه ورق نـازک تـر شـود، بواسـطه فشـار وارده بـه آن، سـختی آن نیـز افزایش می یابد، بنابراین اکنـون اسـتفاده از ورق هـایی کـه دوبـار توسـط نـورد سـرد تیمـار شـده انـد و بـه DCR

(doublecold reduced) موسوم میباشند، معمول میباشد.

در صورتی که تختال ها بعد از شکل گیری به انبار تختال منتقل شده باشند، ابتـدا آنهـا را در کـوره هـایی گرم می نمایند تا مجددا به صورت گداخته درآیند و سپس با استفاده از غلطک های عمودی و افقی از ضـخامت آن ها کاسته خواهد شد. این غلطک ها قادر هستند که در حین کاهش ضخامت، عرض تختال را نیز حـداکثر تـا

۷۰ میلی متر کاهش دهند. جهت برداشتن پوسته هایی که بر روی صفحات فولادی (تختـال نـازک شـده) بوجـود می ایند از دو غلطک دیگر به نام «pinch roll» که فشار مضاعفی بر صفحه وارد میکند، به همـراه آب بـا فشـار زیاد، استفاده می گردد. نورد گرم با سیستمهای کنترل ضخامت و کنترل ابعاد مجهز است و درجـه حـرارت ورق خروجی از نورد حدود ۸۵۰ درجه سانتیگراد خواهد بود که رفته رفته تا ۶۰۰ درجه سـانتیگـراد خنـک شـده و سپس به کلاف پیچ منتقل می گردد. این کلافها آماده انتقال به واحد نورد سرد هستند. کلافها دارای عـرض بـین

۵۸ سانتی متر تا کمی کمتر از ۲ متر بوده، قطر آنها حداکثر به یک متر و ۸۵ سانتیمتر میرسـد و وزن کـلاف در این هنگام حدود ۲۷ تن است.

قلع اندود نمودن ورق

پوشاندن صفحات فولادی توسط قلع ابتدا با غوطهور نمودن صفحات در حمام مـذاب (غوطـهوری داغ)

صورت می گرفت. گرچه هنوز هم از این روش استفاده می شود، اما بخش عمده ورقهای قلـع انـدود امـروزه بـه روش الکترولیتی تولید می شوند. در روش غوطه وری، لایه ای نسبتا ضخیم از قلع ۱۷) تا ۲۲ گرم بـه ازاء هـر متـر مربع، ۸/۵ تا ۱۱ گرم بر روی هر سطح) تشکیل میگردد که معادل ضخامتی حدود ۰/۰۲ تا ۰/۰۷ میلیمتر در هـر سوی ورق خواهد بود. شرط لازم برای قلع اندود کردن به روش فوق، وجود سطحی تمیـز و عـاری از آلـودگی است که این عمل با اسیدشویی و توسط اسید سولفوریک یا کلریدریک رقیق انجام میگیرد. غلظت اسید ۲ تا ۶

درصد و دما در محدوده ۶۵-۸۰ درجه سانتی گراد و زمان اسید شویی ۲-۴ دقیقـه اسـت. ورق هـا سـپس از میـان حوضچه روان ساز به عمق ۲/۵-۵ سانتیمتر عبور مینمایند. روان ساز مورد استفاده معمولا کلرور روی Zn Cl₂)

) محلول در آب است که حاوی مقداری کلرید آلومینیوم نیز می باشد. سرعت عبـور ورق از میـان محلـول روان ساز حدود ۱۶/۵ سانتی متر بر ثانیه است. پس از روان سازی، ورق وارد پاتیل قلع مذاب شده و در مرحله بعـد بـه صورت عمودی از لایه روغن و غلطکهای خشککن عبور مینمایند.

در روش الکترولیتی، مصرف قلع به ۵/۶ گرم به ازای هر متر مربع ۲/۸) گرم بر هر طرف) کاهش یافته و ضخامت آن به حدود ۰/۴ میکرومتر خواهد بود. نحوه عمل قلع اندود کردن به روش الکترولیتـی را مـیتـوان در شکل ۱ ملاحظه نمود.

شکل -۱ نمودار تولید ورق قلع اندود ورق های حاصل از نورد سرد، پس از بـاز شـدن، توسـط قلیـا، آب و اسـید شسـته مـی شـود. در مرحلـه

شستشوی قلیایی، گرد و خاک، ذرات فلزی و جامدات موم مانند جدا میشوند. تمیزکننده های قلیـایی مخلـوطی از نمک های معدنی همراه با مقادیر کمی خیس کننده ها هستند تا بتوانند تمیزکاری را از طریق صـابونی شـدن و تشکیل امولسیون را بهبود بخشند. در عملیات اسیدشویی جهت دفع اکسیدهای فلزی از اسید اسـتفاده مـی گـردد که اسید سولفوریک متداول ترین این اسیدها به شمار می آید. اسید پس از حل پوسته اکسیدی، بـه پایـه فـولادی حمله می کند، بنابراین از ممانعت کننده ها باید استفاده شود. پس از تمیز کردن ورق، آنها را وارد حوضـچه هـای آبکاری (الکترولیتی) می نمایند. این بخش خود از چندین سلول آب کاری (معمـولا۵-۱۲ ۲ عـدد) تشـکیل شـده است. در ابتدای بخش، سلول آب کاری اولیه قرار دارد که حاوی الکترولیتی کاملا یـا تـا انـدازه ای متفـاوت بـا حمام اصلی است. در این سلول ها شمش خالص قلع، آنـد و ورق، کاتـد را تشـکیل مـی دهـد. ورق قلـع انـدود و الکترولیتی را می توان با مقادیر برابر یا نابرابر قلـع روی دو سـطح ورق تولیـد نمـود (جـدول.(۱ ضـخامت اسـمی پوشش قلع برای نوع برابر بین ۰/۴ تا ۱/۵ میکرومتر روی هر سطح تغییر میکند و ضخامت نهایی پوشش با عبـور نوار از یک سلول به سلول بعدی بدست می آید. بعد از خروج نوار از آخرین سلول آب کاری، ورق قلع انـدود، بلافاصله شستشو شده و خشک می گردد تا از رگه دار شدن آن جلوگیری گردد. برج های ذخیره نوارکه در ابتدا و انتهای فرآیند دیده می شوند، نوارهای اضافی را ذخیره می نمایند تا در صورت بـروز مشـکل، پیوسـتگی خـط، قطع نشود (شکل .(۲ با مطالعه قوانین فاراده و با شناخت واکنش های الکترودها می توان پوشـش دهـی الکتریکـی قلع را کنترل کرد. قلع پوشانی الکترولیتی در الکترولیت های اسیدی و یا قلیایی انجام می شود. در فرآیند اسیدی، واکنش آند، اکسیداسیون مستقیم قلع فلزی به یون قلع دوظرفیتی است.

	°Sn ® Sn++ + ۲e–
	جدول -۱ مشخصات ورق قلع اندود
نوع پوشش	علامت فعلی		علامت قبلی
یکسان	۲/۸-۲/۸		#۲۵
	۵/۶-۵/۶		#۵۰
	۸/۴-۸/۴		#۷۵
متفاوت	۲/۸-۵/۶		#۲۵-۵۰
	۲/۸-۸/۴		#۲۵-۷۵
	۵/۶-۸/۴		#۵۰-۷۵

در اثر این واکنش قلع فلزی روی کاتد رسوب می کند که در فرآیند مداوم، کاتد، نوار پیوسته فـولادی متحرک است (شکل .(۳ رسوب قلع در محیط اسیدی چسبندگی کمتری نسبت به رسوب قلع در محـیط قلیـایی دارد که این ضعف را میتوان با انجام روشهای نظافت سطح تا حدودی برطرف نمـود و یـا مـوادی آلـی ماننـد ژلاتین به محلول افزود. شکل -۲ بخش های اصلی تولید ورق قلع اندود

شکل -۳ نحوه تثبیت قلع بر روی ورق فولادی همچنین حضور عامل تر کننده مانند- ß نفتول ضروری است. حمـام هـای اسـیدی مناسـب بـرای فرآینـد

قلع اندود کردن متنوع بوده و از جمله به حمام اسید سولفونیک، حمام فلوئورید، کلریـد، سـولفات و فلوئـوبرات می توان اشاره نمود. در فرآیند الکترولیتی قلیایی، از حمام های قلیایی استات سدیم یـا پتاسـیم اسـتفاده مـی شـود.

واکنش آند، اکسیداسیون قلع فلزی به یون قلع چهار ظرفیتی است.

Sn ^° ® Sn ^۴+ + ۳e^–

در این فرآیند در اثر انحلال یـک اتـم قلـع، چهـار الکتـرون ولـی در فرآینـد اسـیدی دو الکتـرون آزاد می شود، بنابراین انحلال یک مولکول گرم قلع در الکترولیت قلیایی، مستلزم مصرف جریـان الکتریکـی دو برابـر است.در مقایسه دو روش، روش اسیدی را روش مناسبتری میدانند زیرا حمامهای قلیایی در دمای بـیش از ۹۵

کرده استدرجه سانتی گراد بازدهی دارند در حالیکه حمام اسیدی در محدوده ۳۸-۴۹ درجه سانتی گراد عمل می نماید. در روش اسیدی هیدروژن کمتری در آند تولید می شود، مصرف جریان الکتریکی نصـف روش قلیـایی اسـت و بـه فضای ساختمانی کمتری نیاز دارد، ضمن آنکه از سرعت پوششدهی بالاتری برخوردار است. روش اسیدی البته دارای معایبی نیز میباشد که عبارتند از:

الف: انحلال قلع در آند بیشتر از رسوب قلع بر کاتد (نوار فولادی) است، در نتیجه محلـول الکترولیـت همـواره حاوی مقدار اضافی یون است و در نتیجه ضخامت لایه قلع غیر یکنواخت خواهد شد.

ب: با پیشرفت انحلال، آند تحلیل رفته، فاصله بین آند و نوار فولادی (کاتد) تغییر میکند و بنـابراین لازم اسـت آند به طرف نوار حرکت داده شود.

ج: لزوم جایگزینی مکرر آند که بازدهی فرآیند را کم میکند.

د: شکسته شدن آند درحین تعویض یا حرکت.

سفیدگری

(Flow Brightening)

ورق قلعاندود تهیه شده به روش غوطهوری دارای ظاهری درخشان و براق است، در حالیکه، قلع اندود نمودن به روش الکترولیتی، سطحی گرفته و مات ایجاد میکند. در این حالت ورق قلع اندود شده دارای مورفولوژی میکروکریستالی غیرانعکاسی است. علت بروز این حالت آن است که یونهای قلع حاصل از آند، به صورت ذرهای بر روی نوار فولادی رسوب مینمایند و بنابراین نوعی حالت متخلخل را ایجاد خواهند نمود.

برای رفع این وضعیت، نوار قلع اندود شده، به یکی از روشهای مقاومت الکتریکی، القاء و یا حمام روغن داغ،

سریعا حرارت میبیند. اگر چه نقطه ذوب قلع ۲۳۱/۹ درجه سانتیگراد است، اما برای حصول اطمینان از ذوب کامل و ظاهر یکنواخت، لازم است تا نوار را تا دمایی بالاتر از این حد گرم نمود. این فرآیند را سفیدگری مینامند که نه تنها ظاهر ورق را بهبود محسوس میبخشد و آن را به حالت براق و درخشان در می اورد بلکه مقاومت آن را به خوردگی نیز افزایش میدهد.

روئین سازی

(Passivation)

در عملیاتی دیگر، و به منظور جلوگیری از تشکیل اکسید قلع بر سطح نوار، لایهای ازکروم و اکسید کروم هیدراته بر روی نوار قلع اندود تثبیت میشود، در صورت باقیماندن اکسید قلع، نه تنها نوار به مرور زمان بد رنگ میشود، لعاب دهی به سطح داخلی ورق و لحیمکاری لبه ها دشوار خواهد شد. در این روش از محلول دی کرومات سدیم الکترولیتی با غلظت ۲۰ تا ۶۰ گرم در لیتر و pH برابر با ۳/۵ تا ۷ و دمای حمام ۳۵ تا ۷۰ درجه سانتیگراد استفاده میگردد. دانسیته جریان ۵-۴۰ A/dm² بوده و زمان عملیات ۰/۱ تا ۱۰ ثانیه میباشد.

محدوده بهینه اکسید کروم هیدراته که بر روی ورق قلع اندود قرار میگیرد، ۰/۰۰۵ تا ۰/۰۵ گرم به ازای هر مترمربع است، در صورتی که مقدار اکسیدکروم کمتر از ۰/۰۰۵ گرم بر هر مترمربع و یا بیشتر از ۰/۰۵ گرم بر هر مترمربع باشد، مقاومت به خوردگی کاهش یافته، لعاب پذیری هم افت مینماید.

به هر روی پس از پایان عملیات روئین سازی، نوار با آب حاوی اسید سیتریک به طوریکه pH بین ۵-۶ باشد شسته میشود تا خاصیت چاپپذیری ورق بهبود یابد.گاهی نیز از کربنات سدیم استفاده میشود که اثر کمتری در مقایسه با محلول فوق دارد و بیشتر در قوطی های کنسانتره شیر از آن استفاده میگردد.

روغن کاری

بعد از انجام همه عملیات فوق، با توجه به اینکه ماشینهای قوطی ساز از سرعت بالایی برخوردار هستند، لازم است تا سطح ورق روغن کاری شود، تا استفاده از ورق به آسانی میسر شده، آسیبی به آن وارد نشود. در این زمینه، روغن پنبه دانه و یا روغنهای سنتزی مانند دی بوتیل سباسیت (di-butyl sebacate) و یا دی اکتیل سباسیت (dioctyl sebacate)و استیل تری بوتیل سیترات به صورت لایهای بسیار نازک ۵) تا ۲۰

میلیگرم برای هر متر مربع)، بر سطح ورق به صورت فرآیندی الکترواستاتیکی قرار خواهد گرفت. از مواد کاهش دهنده فعالیت سطحی نیز می توان همراه با روغن ها استفاده نمود. پس از انجام تمامی این مراحل، ورقهای متشکل از چندین لایه بدست می اید(شکل(۴که از آن در ساخت قوطی مصرفی صنایع بستهبندی موادغذایی استفاده خواهد شد.

شکل -۴ لایه های تشکیل شده بر روی ورق فولادی پس از قلع اندود شدن گاهی ورقهای قلع اندود تحت عناوین انواع J و K در بازار دیده میشوند که در آنها قلع به صورت

۵/۸ / ۲/۶ g/m² و یا بیشتر بر روی ورقه فولادی تثبیت شده، تا مقاومت خوبی را نسبت به خوردگی از خود نشان دهند. تفاوت آنها در اندازه بلورهای قلع، مقاومت در برابر اسید میباشد.

محصولات جانبی قلع اندود نمودن ورق

ورق کروم اندود الکترولیتی (electerolytic chromium coated steel) که به فولاد عاری از قلع (tin-free steel) نیز معروف است، از محصولات جانبی کارخانه ورق قلعاندود است که در آن سطح ورق فولادی با دو لایه کروم فلزی و اکسید کروم پوشانده شده است (شکل.(۵ در این روش ۵۰ تا ۹۰ میلیگرم کروم فلزی و ۷ تا ۳۵ میلیگرم اکسید کروم برای هر متر مربع ورق، استفاده میشود:

شکل-۵ مقایسه ورق قلع اندود با ورق عاری از قلع این ورقها قبل از مصرف در کارخانه قوطیسازی باید لاک زده شود زیرا لایه اکسیدکروم باعث

سایش شدید ماشینآلات میگردد از ورق کروم اندود الکترولیتی در ساخت قوطیهایی که نیاز به جوشکاری ندارند و نیز انواع درپوشها استفاده میشود.

بازیابی ورق قلع اندود

به دلیل خواص مغناطیسی فولاد، جمعآوری و ذخیره قوطیهای قلع اندود جهت بازیابی، آسان و اقتصادی است. بازیابی هر تن قراضه ورق قلع اندود، ۱/۵ تن سنگ آهن، ۶۶۵ کیلوگرم زغال سنگ، ۱۹۱

کیلوگرم سنگ آهک صرفهجویی را به دنبال دارد. پوشش قلع مشکلی در فرآیند بازیابی ایجاد نمیکند زیرا درصد قلع در قراضه ورق قلع اندود بسیار پائین است. آلاینده های آلی مانند برچسب و رنگ نیز در دمای بیش از ۱۶۰۰ درجه سانتیگراد فرآیند فولادسازی میسوزند.

وزن مبنا (Base weight) و جعبه مبنا (Base box)

وزن مبنا نمادی است که نشانگر ضخامت اسمی ورق میباشد و جعبه مبنا، سطحی معادل با تعداد مشخصی ورق با ابعاد معین است. جعبه مبنا، سطح ۱۱۲ ورق قلع اندود به طول ۲۰ و عرض ۱۴ اینچ است که معادل ۳۱۳۶۰ اینچ مربع خواهد شد. این تعداد ورق با این مشخصات میتواند دارای وزنهای متفاوتی باشد که با توجه به ثابت بودن تعداد ورقها و طول و عرض آنها، تنها متغیر، ضخامت میباشد. به عنوان مثال وقتی وزن مبنا

۴۵ پوند (حدود ۲۱ کیلو گرم) باشد، ضخامت ۱۱۲ ورق ۲۰×۱۴) اینچ) برابر با ۰/۰۰۵ اینچ ۱۲۷) میکرومتر)

خواهد بود. در صورتی که وزن مبنا، به ۱۰۰ پاوند ۴۵) کیلوگرم) افزایش یابد در اینصورت ضخامت هر یک از

۱۱۲ ورق، حدود ۲۸۰ میکرومتر است. در همین زمینه میتوان وزن هر فوت مربع از این ورقها را نیز بدست آورد. با توجه به اینکه ۳۱۳۶۰ اینچ مربع (مساحت کل ۱۱۲ ورق) معادل با ۲۱۷/۸ فوت مربع است، بنابراین در

مثال اول خواهیم داشت:

۱۴×۲۰×۱۱۲ = ۳۱۳۶۰ In²

۳۱۳۶۰ ÷ ۱۴۴ = ۲۱۷/۸ Ft² ۴۵ ÷ ۲۱۷/۸ = ۰/۲۰۶۶ lb

یعنی که یک فوت مربع از ورق، وزنی برابر با ۰/۲۰۶۶ پوند ۹۴) گرم) خواهد داشت. جدول ۱،

ضخامت را با توجه به وزن مبنا نشان میدهد. در ارتباط با همین ویژگی، واحد دیگری به نام system ) SITA international tinplate area )که معادل یکصد مترمربع است را می توان تعریف نمود. در این حالت تعداد ورقها به جای ۱۱۲، ۱۰۰ عدد در نظر گرفته میشود و سپس SITA از رابطه ذیل بدست خواهد آمد:

 

(mm) طول ورق	(mm) عرض ورق
تعداد ورقها × ـــــــــــــــــــــــ	× ـــــــــــــــــــــــ SITA =
۱۰۰۰	۱۰۰۰

در صورتی که هدف تعیین SITA برای کلاف باشد از معادله ذیل استفاده میشود:

 

(mm) عرض ورق

(m)طول × ـــــــــــــــــــــ SITA =

۱۰۰۰

ــــــــــــــــــــــــــــــ

^٢m ١٠٠

-۹

خوردگی

همه ساله تعداد بیشماری از قوطیهای تهیه شده از ورق قلع اندود جهت بستهبندی موادغذایی مورد استفاده قرار میگیرند که در معرض حملات شیمیایی متعددی نیز قرار میگیرند. برخی از محصولات، قلع را مورد حمله قرار میدهند که البته حذف قلع به این شکل قابل قبول به شمار می اید زیرا که این عمل، تحت تاثیر قرار گرفتن ورق فولادی را به تأخیر میاندازد. این عمل با توجه به ضخامت کم قلع و اینکه در برخی نقاط و تحت تاثیر عوامل مختلف همین پوشش ناچیز ممکن است به خوبی تأمین نشده و یا در حین ساخت قوطی از بین رفته باشد، بسیار شایان توجه است. هرگونه حمله به بخش فولادی ورق قوطی میتواند منجر به سوراخ شدن آن شود. در کنار آن باید توجه نمود که اگر تحت تاثیر قرار گرفتن قلع باعث بد رنگ شدن و یا بروز عطر و طعم نامطبوع در محصول میشود، دیگر این عمل مطلوب نبوده و باید از لعاب استفاده گردد.

خوردگی اصولا نوعی پدیده الکتروشیمیایی است که در آن الکترونها جابجا و یا منتقل میگردند.

هرگاه دو فلز غیرمشابه در آب و یا محلولهایی که قابلیت هدایت الکتریسیته را دارند (الکترولیتها) غوطهور شوند و سپس به یکدیگر وصل گردند، آنگاه نوعی سلول گالوانیک بدست خواهد آمد. پتانسیل الکتریکی که به این ترتیب بین دو فلز برقرار میشود، زمینه انتقال الکترونها را از طریق سیم رابط مهیا خواهد ساخت.

در این حالت، دو فلز را الکترود نامیده که یکی کاتد و دیگری آند می باشند و جریان تولید شده بواسطه حرکت الکترونها از آند به کاتد خواهد بود. با حرکت الکترونها از آند، آن قسمت از فلز که در مایع غوطهور است بصورت یونهای مثبت و محلول در می ایند و بنابراین به تدریج آند در الکترولیت حل میشود. در قوطیهای قلع اندود، دو فلز قلع و فولاد که در تماس با یکدیگر هستند در ماده غذایی غوطهور میباشند که همچون یک الکترولیت عمل مینماید.

در این حالت قلع را اگر آند و فولاد را کاتد در نظر بگیریم، آنگاه قلع شروع به حل شدن در ماده غذایی (الکترولیت) نموده، در حالیکه، فولاد به صورت دست نخورده باقی میماند. در این حالت به قلع »آند فدا شونده« میگویند . زیرا با حل شدن خود، فولاد را حفظ میکند (شکل .(۶

یکی از مهمترین نکات و عواملی که باید کنترل شود، اکسیژن است. معمولا مقدار اکسیژن در قوطیها

کم است و تحت این شرایط، قلع به صورت آندی و فولاد به صورت کاتدی عمل مینمایند که حالت مطلوب به شمار می اید. در صورتی که غلظت اکسیژن بالا باشد. در این حالت قلع به صورت کاتد و فولاد به صورت آند در می ایند و به این ترتیب این فولاد است که سریعا در غذا حل میشود و معمولا باعث سوراخ شدن قوطی میگردد. در همین رابطه پولاریزه شدن نیز اتفاق میافتد. عبور جریان الکتریکی از محلول الکترولیتی منجر به تشکیل گاز هیدروژن در الکترود منفی خواهد شد. قسمت اعظم این گاز خارج میشود اما بخشی از آن به صورت حباب، کاتد را در برگرفته و باعث میشود تا جریان معکوس درآید. در مبحث خوردگی، هر چیزی که از شدت جریان بکاهد، سرعت و شدت خوردگی را نیز کم میکند. بالعکس، هر عاملی که پولاریزه شدن را کم نماید، باعث تسریع خوردگی خواهد شد.

از همین جاست که میتوان دریافت که چگونه اکسیژن محلول در ماده غذایی باعث افزایش خوردگی میگردد. در صورتی که مقدار اکسیژن زیاد باشد، میتواند با ئیدروژن جمع شده در کاتد واکنش داده، پولاریزه شدن را کاهش داد و مجددا جریان اولیه که منجر به خوردگی میشود را ایجاد نماید. فلزاتی که الکترودها را تشکیل میدهند، نقش و اثر مهمی را در خوردگی ایفا مینمایند. فلزات را از نظر تمایل آنها به حل شدن در الکترولیت و تشکیل یون میتوان طبقهبندی نمود.

این سری از فلزات که تحت عنوان »الکتروموتیوها« دستهبندی شدهاند، با عنصر سدیم که به راحتی وارد محلول میشود آغاز و با فلزاتی چون طلا و پلاتین که به هیچ روی حل نمیشوند، خاتمه مییابد. هرچه فلزات از یکدیگر فاصله بیشتری را در این سری داشته باشند، ولتاژ بیشتری در مقایسه با فلزات نزدیک به هم تولید مینمایند. آلومینیوم و آهن در این سری از یکدیگر کاملا فاصله دارند و بنابراین استفاده از دربهای آلومینیومی بر روی بدنه قوطیهای فولادی توصیه میشود، البته با این شرط که این دو با یک پوشش مناسب از هم جدا شده باشند، زیرا در غیر این صورت آلومینیوم سریعا دچار خوردگی می شود.

صرف نظر از عوامل گفته شده و عواملی چون pH و رطوبت، عوامل دیگری چون خوردگی ناشی از تنش (تنشهای بوجود آمده در حین ساخت قوطی و یا انجام کشش شدید بر روی دیواره قوطی)، وجود عوامل بازدارنده خوردگی که گاهی به الکترولیت اضافه میشوند را میتوان نام برد. معمولا تشکیل نوعی لایه اکسید فلزی بر روی فلز میتواند از حل شدن آن جلوگیری نماید که در واقع نوعی حالت روئین برای آن بوجود آورد.

ترکیب شیمیایی ورق فولادی و قلع

مهمترین نکته در ترکیب شیمیایی فولاد، مقدار کربن آن است که باید بسیار پائین باشد زیرا در غیر این صورت، فولاد حاصل به شدت شکننده بوده، فاقد خواص مورد نیاز در بستهبندی است.

ترکیب شیمیایی فولاد شامل عناصر متفاوتی چون منگنز، کربن، فسفر، گوگرد، مس، نیکل، کروم بوده و صرف نظر از مقدار کربن، مقدار فسفر و مس نیز در استفاده از فولاد تاثیرگذار است. در حال حاضر چند نوع فولاد در جهان جهت بستهبندی مورد استفاده قرار میگیرند که در جدول ۲ دیده میشوند.

فولاد نوع L دارای مقدار بسیار کمی فسفر است و برای فراورده هایی که خاصیت خورندگی شدید دارند (با اسیدیته بالا) مانند میوه های تیرهرنگ، ترشیها توصیه میشود. فولاد نوع MR که مقدار بیشتری فسفر نسبت به فولاد L دارد برای محصولاتی با اسیدیته ملایم مانند آب میوه های گلابی، هلو و آناناس مناسب است و در مواردی مانند گوشت و ماهی و اکثر سبزیجات، قابل مصرف می باشد..

 

جدول -۲ ترکیب شیمیایی چند نوع فولاد پایه مصرفی جهت قلع اندود نمودن

	L	MS	MR	MC
			نوع فولاد
منگنز	۰/۶-۰/۲۵	۰/۶-۰/۲۵	۰/۶-۰/۲۵	۰/۶-۰/۲۵
کربن	حداکثر۰/۱۲	حداکثر۰/۱۲	حداکثر۰/۱۲	حداکثر۰/۱۲
فسفر	۰/۰۱۵	۰/۰۱۵	۰/۰۲	۰/۱۱-۰/۰۷
گوگرد	۰/۰۵	۰/۰۵	۰/۰۵	۰/۰۵
سیلیس	۰/۰۱	۰/۰۱	۰/۰۱	۰/۰۱
مس	۰/۰۶	۰/۱	۰/۲	۰/۲
نیکل	۰/۰۴	۰/۰۴	–	–
کروم	۰/۰۶	۰/۰۶	–	–
مولیبدن	۰/۰۵	۰/۰۵	–	–
آرسنیک	۰/۰۲	۰/۰۲	–	–

فولاد نوع MC که در آن مقداری فسفر به ترکیب اضافه شده است نیز برای محصولاتی که خاصیت خورندگی نداشته و یا اثر کمی دارند مناسب است و به جهت داشتن استحکام برای ساخت قوطیهای سه قسمته بکار میرود. فولاد نوع N که بیشتر برای قوطیهای کششی و درب قوطیهای آئروسول مناسب است و از نظر ترکیب شیمیایی شبیه به فولاد نوع L بوده که به آن تا ۰/۰۲ درصد نیتروژن افزوده شده تا بدین ترتیب سختی و مقاومت به کشش فولاد افزایش یابد. ترکیب شیمیایی قلع با درجه A (ممتاز) در جدول۳ دیده میشود. بطور کلی تمامی ناخالصیهای موجود در این نوع قلع کمتر از ۰/۲ درصد است، ضمن آنکه در روش الکترولیتی تقریبا قلع خالص بر روی فولاد تثبیت میشود.

جدول -۳ درصد عناصر همراه با قلع (ناخالصیها)

عناصر	%
قلع (حداقل)	۹۹/۸
آنتیموان (حداکثر)	۰/۰۴
آرسنیک (حداکثر)	۰/۰۵
بیسموت (حداکثر)	۰/۰۱۵
کادمیوم (حداکثر)	۰/۰۰۱
مس (حداکثر)	۰/۰۴
آهن (حداکثر)	۰/۰۱۵
سرب (حداکثر)	۰/۰۵
نیکل (حداکثر)	۰/۰۱
گوگرد (حداکثر)	۰/۰۱
روی (حداکثر)	۰/۰۰۵

-۱۱

ساخت قوطی از ورق فولادی قلعاندود (حلبی)

از انواع مختلف قوطی جهت بستهبندی موادغذایی استفاده میگردد که عبارتند از:

الف: قوطی سه تکهای

 

در این حالت ابتدا ورق به اندازه های معینی که جهت ساخت قوطی مورد نظر لازم است در می اید. در بخش ساخت بدنه بر روی دو انتهای این ورقها شکافها و بریدگیهایی (notching) ایجاد میگردد (شکل۷

بخش (۱ که سپس به صورت قلاب در می ایند (شکل۷، بخش۲و ۳ و ۴و .(۵ حالت دندانهدار موجود باعث میشود که عمل لحیمکاری راحتتر صورت گیرد. پس از آنکه بدنه استوانهای شکل ساخته شد، قسمت درز از روی شعله عبور داده میشود تا بدین ترتیب مواد مذاب بتوانند کاملا در محل این درز قرار گیرند. در مرحله بعد یک لایه از لعاب به سطح داخلی و خارجی محل اتصال پاشیده میشود. مراحل بعد به ترتیب ایجاد لبه قلاب مانند (flang) (شکل۷ بخش (۶ در دو سر استوانه و نیز چیندار (beading) نمودن بخش استوانهای جهت افزایش مقاومت آن به ضربه است.

قوطیه ای سه قسمته را به روش جوشکاری نیز میتوان تهیه نمود. در این حالت، ابتدا لبه های ورق که

به شکل استوانه درآمده روی یکدیگر قرار میگیرند. (شکل.(۸ جریان الکتریسیته همراه با فشار بر ناحیهای که همپوشانی لبه ها صورت گرفته، اعمال میگردد. اگر جنس ورق قوطی از فولاد قلع اندود باشد، از سیم مسی جهت کمک به انتقال جریان برق استفاده میگردد ولی اگر جنس ورق فولادی عاری از قلع باشد از الکترودهایی که مانند غلطک بوده و ضمن حرکت و ایجاد فشار الکتریسیته را نیز عبور میدهند، استفاده میشود(شکل.(۹ این روش بر روش لحیم کاری مزیت و برتری دارد زیرا اولا از مواد لحیم کاری (مثلا سرب)

استفاده نمیشود، ثانیا، درز جانبی از ضخامت بسیار کمی برخوردار است و بنابراین در رنگآمیزی بدنه قوطی مشکلی ایجاد نمینماید. از طرف دیگر دوام بیشتر نسبت به درزهای لحیمکاری شده دارد.

ب: قوطی دو تکه ای

این نوع قوطی از دو قسمت بدنه و درب فوقانی تشکیل شده است و بدنه و کف یک پارچه است و توسط فرآیند کشش تولید میگردد و قسمت سر قوطی پس از پرکردن با موادغذایی، به بدنه دوخته میشود.قوطی دو تکهای شامل دو نوع کششی (شکل های ۱۰ و (۱۲ و کششی عمیق (شکل(۱۱ است. در نوع کششی قوطیها با ارتفاع کمتر از نصف قطر قوطی تهیه میشوند و تنها یک مرحله پرس مورد نیاز است . در صورتی که قوطی با ارتفاع بیشتری مورد نیاز باشد، طی چند مرحله کشیده میشود. در این قسمت استفاده از مواد روانساز بسیار ضروری است. در هر حال روش کشش عمیق را میتوان برای انوع ورقهای فلزی (که قبلا

در مورد آلومینیوم ذکر شد) بکار برد و از مزایای مهم آن حذف درز جانبی است.

 

ج: قوطیهای قابل اسپری یا آئروسول

بخش اعظم این نوع قوطیها از ورق قلعاندود ساخته میشود، گرچه آلومینیوم را نیز میتوان در تهیه آنها بکار گرفت. بخشهای مختلف دارای ضخامتهای متفاوتی است. ورق بدنه نازکترین بخشهاست و ضخامت آن بین ۰/۱۸ تا ۰/۳۸ میلیمتر متغیر است و بستگی به قطر قوطی دارد. حالت فوق زمانی است که قطر بین ۴۵ تا ۵۲ میلیمتر باشد. در صورتی که قطر بین ۵۷ تا ۷۶ میلیمتر باشد از ضخامت ۰/۲۱ تا ۰/۴۴ استفاده میگردد. قسمتهای فوقانی و تحتانی جهت جلوگیری از بیرونزدگی و باز شدن قلابها و در نهایت انفجار، دارای ضخامت بیشتری هستند. بدنه این نوع قوطی نیز به روش کشش عمیق تولید می شود (شکل .(۱۳

Valve cup، معمولا از ورقی با ضخامت ۰/۲۶۶ میلیمتر ساخته میشود. قوطیهای آئروسول را میتوان قوطی چهار قسمته دانست زیرا علاوه بر کف و بدنه دارای دو قسمت درب فوقانی گنبدی شکل و Valve cupاست. (شکل-۱۴الف). بر روی قسمت اخیر والو (شکل-۱۴ب) قرار میگیرد که با فشار دادن آن، فضای

 

داخلی قوطی از طریق یک مجرا به فضای اتمسفر راه پیدا مینماید و در مواردی مثلا پاشیدن روغن به سطوح بسیار مناسب است. صرفنظر از موادغذایی که در درون قوطی قرار میگیرد (به عنوان مثال، روغن یا خامه) از یک گاز به عنوان حامل موادغذایی نیز باید استفاده گردد، در این زمینه از گازهایی چون بوتان، ایزوبوتان و پروپان بهره برده میشود. استفاده از گازهای فشرده مانند دیاکسیدکربن و نیتروژن نیز معمول است، اما چون معمولا خیلی سریع خارج شده بنابراین بخشی از ماده غذایی در درون قوطی باقی مانده و امکان خروج آنها وجود نخواهد داشت.

ب

الف

درجه سختی

(Temperness)

درجه سختی ورقهایی که نورد سرد را گذرانده و سپس به دو روش جعبهای (box) و یا مداوم

(continous)، تنش زدایی شدهاند نقش تعیین کننده در خصوصیات و کاربرد ورق ها دارد. جدول۴ این خصوصیات را نشان میدهند. درکنار آن انجام نورد مضاعف نیز میتواند بر همین عوامل موثر باشد.

لعابها و پوشش های روی ورق قلعاندود

استفاده از لعابهای آلی به منظور جلوگیری از انجام واکنش بین موادغذایی و سطح داخلی قوطی میتواند مفید واقع گردد. در مواردی که البته چندان زیاد نمیباشد استفاده از قوطیهایی که فاقد لعاب بوده و در آنها ماده غذایی درتماس با قلع میباشند نیز مناسب میباشد. قلع خاصیت رنگبری داشته و میتواند باعث بهبود رنگ محصولاتی شود که اگر در قوطیهای لعابدار بستهبندی شوند رنگ آنها تیره میشود. لعابهای مورد استفاده برای پوشش سطح داخلی قوطیهای قلع اندود را میتوان به چند نوع تقسیم نمود که عبارتند از:

الف: الئورزینها

معمولترین انواع لعابها بوده و شامل نوع «R» یا لعابهای میوهای و نوع «C» هستند. نوع «R»

بطورمشخص برای حفاظت از رنگیزه میوه هایی که از رنگ زیادی برخوردار هستند (آلبالو، چغندر) بکار میرود. نوع «C» برای جلوگیری از بد رنگ شدن محصولاتی مانند ذرت، نخودفرنگی، ماکیان و غذاهای دریایی که اصطلاحا»۲سولفید سیاه« نامیده میشود، بکار میرود و حاوی ۱۵ درصد اکسید روی بوده که به عنوان یک جزء شیمیایی و نه به عنوان رنگیزه به رزین افزوده میشود. سولفیدهایی که در حین فرآیند و یا در زمان استریل کردن در فرآورده غذایی حاوی اسیدهای آمینه گوگرددار بوجود می ایند با اکسید روی ترکیب شده و مشتقات سفید یا بیرنگ روی را بوجود می اورند. این نوع پوشش، در ابتدا برای کنسروهای ذرت بکار گرفته شد و به corn enamel موسوم بود و بعدها به پوششهای نوع «C» تغییر نام داد. از اولئورزینها معمولا در قوطیهایی که در آنها فرآورده های اسیدی بستهبندی میشوند استفاده میگردد.

ب: فنولیکها

در قوطی غذاهای دریایی و برخی انواع گوشت بکار میرود و نفوذ ناپذیری بیشتر نسبت به اولئورزینها دارد هرچند انعطافپذیری خوبی نداشته و حتی طعم و مزه خاصی را در غذا ایجاد میکنند. جهت مقاومت در برابر رنگ سولفیدی نیازی به استفاده از اکسید روی در ترکیب آنها نمیباشد و تحت تاثیر چربیهای حیوانی نرم نمیشوند.

ج: اپوکسیها

مقاومت بسیار خوبی به حرارت دارند بطوری که در نواحی مجاور درز که عملیات لحیمکاری صورت میگیرد، دچار تغییر رنگ نمیشوند. انعطافپذیری بسیار خوبی داشته و میتوان از آنها برای ساختن دو انتهای قوطیها استفاده نمود. هیچ گونه عطر و طعم را در موادغذایی ایجاد ننموده و از این نظر بعد از وینیلها قرار میگیرند. اپوکسیها را میتوان با افزودن فنولیکها تعدیل نموده و از آنها برای بستهبندی محصولاتی مانند میوه ها و غذاهای پرچربی استفاده نمود.

د: وینیلها

این لعابها بصورت مضاعف همراه با اولئورزینها و یا اپوکسی بکار میروند و در غذاهایی که خاصیت خورندگی بالایی داشته باشند، مورد استفاده قرار میگیرند. یک نمونه آن استفاده از لایه وینیل بر روی لایه R در قسمت درز جانبی قوطیهایی است که برای بستهبندی عصاره سیب بکار میروند. وینیلها، لعابهای مستحکمی بوده و عاری از طعم و بو هستند. این لعابها گرچه مقاومت خوبی به بخار آب ندارند، اما حرارتهای تا حدود ۹۵ درجه سانتیگراد و کمتر را به خوبی تحمل مینمایند. از دیگر انواع لعابها، میتوان به وینیل تعدیل شده با اپوکسی و اپوکسی تعدیل شده با فنولیک و فنولیکهای تعدیل شده اشاره نمود که به ترتیب برای بستهبندی میوه های دارای رنگ فراوان و محصولات گوشتی استفاده میشوند. برای لعاب دادن ورقه های قلعاندود، سطوح توسط پوشش دهنده های غلطکی لعاب خورده و سپس در درجه حرارت ۲۰۰ تا ۲۳۵

درجه سانتیگراد پخته میشوند. میتوان لعابها را به درون قوطی و یا هر یک از بخشهای آن نیز اسپری نمود.

همانگونه که ذکر شد، عدم استفاده از لعاب میتواند در مواردی مفید باشد که این امر منسوب به اثر رنگ بری قلع است. از جمله این محصولات میتوان به کنسرو کلم شور (sauerkraut)، آب گریپفروت، کنسرو گلابی و یا هلو، آناناس و پرتقال اشاره نمود.

ه : پلیمرهای پلیپروپلین و پلی اتیلن تری فتالات (PET)

از این دو پلیمر نیز جهت لعاب دادن ورقه های فولادی قلع اندود استفاده میگردد. این پلیمرها به یکی از سه روش ذیل بر روی ورق قرار میگیرند (شکل.(۱۵

روش : A استفاده از حرارت و بدون استفاده از هر نوع چسب. در این حالت دمای ورق بیشتر از نقطه

ذوب پلیمر (PET) است و پلیمر ذوب شده از حالت بلورین به صورت بیشکل (amorph) در می اید.

روش : B پلیمر با چسب آغشته شده و سپس روکش دهی انجام میگیرد و در آن دمای ورق کمتر از نقطه ذوب پلیمر (PET) میباشد و معمولا یک سطح ورقهای کروم اندود را با آن میپوشانند و سطح دیگر با لعابها و رزینها آغشته خواهد شد.

روش : C نوار ورق به چسب آغشته شده و سپس با PET یا PP پوشانده میگردد.

لعابها معمولا بر حسب مورد در ضخامت ۰/۰۰۲۵ تا ۰/۰۱۲۷ میلیمتر به کار میروند و بین ۳ تا ۹ گرم از آنها برای پوشش هر متر مربع ورق قلع یا کروم اندود مصرف خواهد شد.

 

فولاد و مایکروویو

با توجه به اینکه امواج ماکرویو امکان عبور از فولاد را ندارند بنابراین به سوی ماگنوترون بازگشته می توانند باعث اتش سوزی گردند.

چند اصطلاح رایج در صنعت تهیه ورق (قلعاندود)

: Temper designation -1 میزان سختی ورقهایی که یک بار توسط نورد سرد ضخامت آنها کاهش یافته و نشان دهنده خواص شکلگیری آنها میباشد

: Burr -2 برآمدگی در سطح ورق (حداکثر ۰/۰۵ میلیمتر قابل قبول است).

: camber -3 میزان انحناء در کناره های ورق و در هر متر ۱/۳ میلیمتر قابل قبول است.

 

: matte finish -4 جلای مات که پس از تثبیت قلع به روش الکترولیتی و قبل از سفیدگری دیده میشود. : cross bow -5 نوعی انحناء متقاطع که در طول ورق دیده میشود.

: feather edge -6 تفاوت ضخامت ورق در عرض آن است و در فاصله ۶ میلیمتر و ۲۵ میلی از لبه ورق اندازهگیری خواهد شد. تفاوت این دو نباید از ۱۵ درصد (ضخامت موردنظر) تجاوز نماید.

: crown -7 تفاوت ضخامت ورق در مرکز عرض ورق و ۱۰ میلیمتری لبه ورق را گویند.

: out-of-square -8 میزان انحراف لبه دو ورق از خط راست هنگامی که با زاویه قائمه بر روی یکدیگر قرار میگیرند که در هر سوی نباید از ۱/۵ میلیمتر بیشتر باشد.

: steel density -9 که برای ورقهای فولادی مناسب جهت قلع اندود نمودن ۷۸۵۰ ^kg/_m3 میباشد ^g/_cm3)

.(۷/۸۵

: nominal tin coating weight -10 مقدار قلعی که بر روی سطوح ورق فولادی قرار میگیرند که معمولا اندکی کمتر از مقدار واقعی است.

: differentially coated tin plate -11 نشان دهنده تفاوت در میزان قلع تثبیت شده بر هر سطح فولاد است. مثلا

D 5/6 / 2/8 ، حرف D نشان دهنده تفاوت میزان قلع در هر سطح، عدد سمت چپ، نشان دهنده میزان قلع در سطح خارجی یا بالائی و عدد سمت راست نشان دهنده میزان قلع در سطح داخلی (زیرین) میباشد.

در مواردی از هارد باکس میتوان برای بسته بندی مواد غذایی استفاده کرد که نیاز به ماندگاری طولانی ندارند و برای هدیه استفاده می شوند.

آلومینیوم از فلزاتی است که جهت ساخت ظروف بسته بندی به وفور مورد استفاده قرار مـیگیـرد. از آن همچنین بصورت ورقه های نازک (foil) و یا لوله های قابل جمع شدن نیز استفاده میگـردد. آلومینیـوم عنصـری نقره ای رنگ است که خاصیت چکشخـواری و لولـه شـدن بسـیار خـوبی دارد. وزن مخصـوص پـائین، قـدرت انعکاس نور، مقاومت به اکسید شدن از دیگر مزایای این عنصـر مـی باشـند. آلومینیـوم سـومین عنصـر فـراوان در پوسته زمین است که همواره بصورت ترکیب با سایر عناصر وجـود داشـته و بصـورت املاحـی ماننـد بوکسـیت، کورانـــدوم (corundum)، تورکـــوییز (turquoise)، اســـپانیل (spinel)، کـــائولین (kaolin)، فلدســـپار (feldspar) و میکا (mica) دیده می شود.

بوکسیت (bauxite) اقتصادی ترین منبـع جهـت تولیـد ایـن عنصـر می باشد. بوکسیت حاوی تا ۶۰ درصد آلومینا که نوع هیدراته (آبدار) اکسید آلومینیوم می باشد، است. معمـولا از هر ۴ کیلوگرم بوکسیت حدود ۱ کیلوگرم آلومینیوم بدست خواهد آمد.

در مقایشه این نو بسته بندی با قیمت هارد باکس یا جعبه های سخت به صرفه تر می باشد از نظر قیمت ولی باید در تیراژ بالا تولید شود.

فرآیند تولید آلومینیوم

برای تهیه آلومینا، بوکسیت در مجاورت سود سوزآور در معرض حرارت بالا قرار مـی گیـرد در نهایـت ترکیبی سفیدرنگ با ظاهری شبیه به آرد بدست خواهد آمد. در فرآیند تبدیل آلومینا به آلومینیـوم، ابتـدا آلومینـا در کرایولیت (cryolite) یا فلوئور مضاعف سدیم و آلومینیوم حل میشود.

این عمـل در ظـروف فـولادی کـه دیواره آنها با کربن پوشیده شده است انجام می گیرد. با ورود آند زغالی (کربنی) به درون محلول جریانی معادل ۵۰۰۰۰-۱۵۰۰۰۰ آمپر بین این آند و دیواره کربنی ظرف فولادی (پاتیل)، برقرار میشود. این جریان الکتریکـی، مولکولهای آلومینا را احیا کرده و تبدیل به آلومینیوم و اکسیژن می نماید. اکسیژن با کربن آند ترکیب شده تولید CO₂ مینماید و آلومینیوم که سنگینتر از کرایولیت است در کف پاتیل تهنشین میگردد.

ورقه های آلومینیومی

آلومینیوم تهیه شده و مذاب با خلوص ۹۹/۲-۹۹/۵ درصد سپس وارد قالب شده (ریختهگـری) بصـورت تختال (slab) بـا طـول حـدود ۶ متـر و ضـخامت حـدود ۷ میلـی متـر در مـی آیـد. ایـن تختـال پـس از ورود بـه غلطک های گرم و از ضخامت حدود ۷ میلیمتر تبدیل به نواری با ضخامت ۰/۶ میلیمتر خواهد رسید.

در مرحله بعد ابتدا عمل استرسزدایی (annealing) بر روی آن انجام گرفته و سپس چهار بار از غلطکهای سـرد عبـور داده می شود تا ضخامت آن به ۰/۰۳۷ میلی متر برسد و در نهایـت پـس از آنکـه مجـددا و توسـط غلطـک هـایی، ضخامت آن به ۰/۰۰۲-۰/۰۰۷ میلی متر رسید، مجددا استرس زدایی می گردد. از نازکترین ورقههای تولید شـده در بسته های قابل انعطاف استفاده می شود.

ورقه های ضخیم تر ۰/۱) تـا ۰/۲ میلـی متـر) جهـت تولیـد قـوطی بکـار گرفته می شود. استفاده از غلطک های سرد جهت کـاهش ضـخامت اگـر همـراه بـا اسـترس زدایـی نباشـد باعـث میگردد تا آلومینیوم شکننده گردد کـه اصـطلاحا بـه آن (h-temper) hard-temper گفتـه مـیشـود و در مواردی که انعطاف پذیری مورد نیاز است مناسب نیست، هرچند که از آن جهت میتوان برای بسته بندی بلیسـتر (blister) مانند آنچه در مورد دراژه ها در صنایع بسته بندی موادغذایی معمول می باشـد، بهـره گرفـت. در ایـن موارد با فشار آوردن به دراژه از روی پوشش پلاسـتیکی، ورقـه آلومینیـومی براحتـی پـاره خواهـد شـد.

معمـولا ورقه های آلومینیومی بسیار نازک از خلوص بالایی برخوردار هستند و میزان منیزیم و منگنز در آنها بسـیار نـاچیز بوده و یا اصلا وجود ندارد. از این نوع آلومینیوم تحت عنوان سری ۱۰۰۰، انواع ۱۰۵۰، ۱۱۰۰ و ۱۲۳۵ را میتوان نام برد که همگی جهت تولید انواع ورقههای نازک (ازته) و یا لوله های قابـل انعطـاف (flexible tube) بکـار می روند.

ورقه هایی که دارای ۱-۱/۵ درصد منگنز (سری (۳۰۰۳ و همین مقدار منگنـز همـراه بـا /۸-۱/۳ منیـزیم باشند (سـری (۳۰۰۴ بـرای سـاخت قوطیهـای بـدون درز و یـا درب تـاجی شـکل (crown) نوشـابه هـا اسـتفاده می گردد. از آلیاژهای سخت تر آلومینیوم که دارای درصدهای بالاتری از این دو عنصر باشند، مـثلا سـری ۵۱۸۲ که دارای ۴ تا ۵ درصد منیزیم است، برای ساخت انتهای فوقـانی قـوطی هـا (درب) اسـتفاده مـی شـود. جـدول ۱ تعدادی از این آلیاژها همراه با عناصر موجود در آنها و کاربرد هر یک را نشان میدهد.

جدول -۱ ترکیب شیمیایی چند نوع آلیاژ پر مصرف آلومینیوم در بسته بندی موادغذایی

نوع آلیاژ	کاربرد(ها)	سیلیس	آهن	مس	منگنز	منیزیم	کروم	روی	تیتانیوم
۱۰۵۰	ورقهها و لولهها	۰/۲۵	۰/۴	۰/۰۵	۰/۰۵	–	–	۰/۰۳	۰/۰۳
۱۱۰۰	ورقهها و لولهها	۰/۴	۰/۶	۰/۰۵	۰/۰۵	–	–	۰/۱	–
۳۰۰۳	دیواره قوطیها	۰/۷	۰/۰۵	۱/۵	–	–	۰/۱۰	–
۳۰۰۴	در بطری ها	۰/۳	۰/۷	۰/۲۵	۱/۵	۱/۳	–	۰/۲۵	–
۵۰۸۲	در قوطیها	۰/۲	۰/۳۵	۰/۱۵	۰/۵	۵	۰/۱	۰/۲۵	۰/۱

خواص ورقه های آلومینیومی

الف: قابلیت تشکیل ورقههای بسیار نازک

ب: غیرقابل نفوذ به بخار آب بگونهای که در ضـخامت ۸/۹ میکرومتـر کمتـر از ۰/۳ گـرم بخـار آب بـه ازای هر مترمربع در ۲۴ ساعت و در درجه حرارت ۳۸ درجه سانتیگراد، بخار آب از آن عبور مینماید.

ضخامت ۲۵/۴ میکرومتر و بالاتر هیچگونه بخار آبی را از خود عبور نمـیدهـد و در صـورتی کـه ضـخامت ورقـه بـه ۸/۹ میکرومتر رسیده، و لایهای از مواد پلیمری بر روی آن قرار میگیرد نیز عملا بخار آب از آن عبور نخواهد کرد.

آلومینیوم نفوذناپذیری خوبی نیز به گازها دارد.

ج: مقاوم به خوردگی، اکسید آلومینیوم که بطور طبیعی بر روی ورقـه تشـکیل مـیشـود بـه شـکل قابـل توجهی نسبت به خوردگی آن را مقاوم مینماید.

د: سازگار با موادغذایی و دارویی و آرایشی بطوری که هیچگونه مسمومیت را بوجود نمیآورد. هرچند اخیرا علائمی از ارتباط این عنصر با آلزایمر آشکار شده است.

ه : شکلپذیری آن بسیار خوب است و بسیار عالی “تا” میخوردِ(.(dead folding

و: عدم جذب که در محیط آبی با ثبات رسیده است. مطالعات اخیر البته حکایت از آن دارد که مقـادیر کمی از آن جذب بدن میگردد.

ز: مقاوم به چربی به شکلی که چربی جذب ورقه نمیگردد.

ح: بهداشتی بودن زیرا که با حرارت براحتی قابل استریل شدن است.

ط: فاقد هر نوع طعم و مزه است. این مزیت در قوطیهای فولادی وجود ندارد.

ی: عدم عبور نور که در موارد متعددی از همین خاصیت استفاده میشود.

ک: قابلیت بهم چسبیدن که هم بواسطه خاصـیت تـاخوردگی خـوب آن بـوده و هـم بـدلیل ذوب مـواد چسبنده پلیمری بر روی آن میباشد.

ل: فقدان خاصیت مغناطیسی و ایجاد نوعی حفاظت در مقابل جریانهای مغناطیسی.

م: آتشگیر نبودن که از آن برای جلوگیری از آتش گرفتنهای خودبخود مواد پلیمری استفاده میشود، بدین ترتیب که در میان لایه های پلیمری قرار گرفته از تجمع الکتریسیته ساکن در آنها جلوگیری مینماید.

ن: وزن محصولات ساخته شده از آن در مقایسه با قوطیهای فولاد بسیار کمتـر اسـت و بنـابراین حمـل و نقل را راحتتر میکند.

قوطی های آلومینیومی

هرچند استفاده از ورقه آلومینیومی و تبدیل آن به قوطی سابقه بسیار طولانی دارد، اما تهیه قوطی های دو قسمته ( که اکنون نیز نیاز بازار را به شکل وسیعی تأمین میکند) از حدود اواسط دهه ۶۰ میلادی آغاز شـد. ایـن نوع قوطی ها صرف نظر از آنکه نشت در آنها بواسطه عدم وجود درز جانبی کمتر اتفاق میافتد، براحتی نیز قابـل بازیافت بوده و بنابراین عامل بزرگی در صرفه جویی بشمار می آید.

اولین قوطیهای آلومینیومی از ورق بـا آلیـاژ ۳۰۰۴ ساخته شدند و دارای ضخامت (gauge) برابر ۰/۴۹۵ میلیمتر ۴۹۵) میکرومتر) بوده، وزن هر هزار عدد از این قوطیها بالغ بر ۱۹ کیلوگرم میشد. ساخت قوطی به دو روش drawn and Ironed و یـا فرآینـد draw and redraw انجام میگیرد. در هر دو روش مراحل اولیه مشابه یکـدیگر مـی باشـند.

ابتـدا دیسـک (صـفحات کروی شکل) بوسیله دستگاه پرس از نوار آلومینیومی جدا می شود، سپس این دیسک بـا اسـتفاده از یـک سـمبه (ram) و یا قالب (die) هیدرولیکی بصورت یک ظرف فنجانی شکل در میآیند. از این مرحله به بعد دو روش فوق دارای تفاوتهایی هستند. در روش اول .(D&I) فنجان با فشار یک سمبه از میان یک سری از قالبهایی که قطر آنها رفته رفته کوچکتر می شود عبور داده می شود. بدین ترتیب بدنه ظـرف کشـیده شـده و از ضـخامت آن کاسته خواهد شد.

در روش دوم (D&R-D) نیز مانند روش اول، فنجان بـا فشـار سـمبه از میـان قالـب هـا عبـور می نماید اما در حالت دوم، محیط فنجان صرفا تا حدی که کمی از ضخامت آن کاسته شود کشیده خواهد شـد.

به این ترتیب ضخامت فنجان اولیه کمی بیشتر از آنچه در روش اول به دست می آید خواهد بـود. پـس از آنکـه بدنه قوطی ساخته شد، قسمت فوقانی آن صاف شده (trimmed) و بر روی آن قلاب ایجاد می شـود.

شـکل ۱ تمامی مراحل ساخت قوطی به روش D&I را نشان میدهد که طی آن چند مرحله پخت لعابهای داخلـی و یـا رنگ پاشیده شده بر سطح قوطی نیز وجود داشته کنترل قوطی از نظر وجود سـوراخ هـای ریـز انجـام مـی گیـرد.

امروزه اکثر قوطی ها دارای گردن بطرف داخل (neck-in) هستند که البته بیشـتر در قـوطی هـایی کـه بـه روش

D&I تهیه می شوند صدق می کند گردن گذاری بر روی قوطی باعث مـی شـود تـا از قطـر درب کاسـته گـردد.

درب قوطی ها هم با استفاده از پرس بصورت صفحات کروی شکل در میآید. این صفحات وارد پرس دیگری می شوند که با دقت فراوان عمل »خط زنـی(Scoring) « را بـا ایجـاد شیارهای کم عمق انجام میدهد. همزمان گیره مخصوص بر روی آن پرچ (Rivetting) میگردد(شکل .(۲ شکل -۲در قوطی نوشابه با گیره در رو و شیار کم عمق در پشت گیره ها در ابتدا بصورت کامل جدا می شد و گاهی با افتادن به درون قوطی مشکلاتی را پدیـد مـی آورد .

آلومینیومی باید مورد توجه قرار گیرد خراشیده شدن قوطی در حین فرآیند ساخت است کـه نـه تنهـا بـه قـوطی آسیب می رساند بلکه باعث تجمع ذرات آلومینیوم بر روی دستگاهها نیز می شود. برای رفع این مشـکل، اسـتفاده از تجهیزات پوشانده شده با کروم و یا تفلون توصیه میشود.

همچنین علیرغم آنکه آلومینیوم مقاومت خوبی را به خوردگی دارد، امـا گـاهی در مجـاورت برخـی از نوشابه ها و غذاها، ممکن است خوردگی در آن دیده شود. هرچنـد مـی تـوان مقاومـت بـه خـوردگی را بـا تهیـه آلیاژها، افزایش داد، اما در محصولاتی چون آب میوهها و نوشابهها لازم است از لعابهایی که سـطح داخلـی را میپوشانند نیز استفاده گردد که عموما از مواد آلی میباشند.

جدول -۲ لعاب های مورد استفاده جهت پوشش سطح داخلی قوطی آلومینیومی

محصول	بدنه قوطی	درب قوطی
ماءالشعیر	اپوکسی وینیل	اپوکسی وینیل
نوشابه	اپوکسی وینیل	محلول وینیل
ساردین	اپوکسی فنولی	اپوکسی فنولیک
پودینگ	فنولیک وینیل	فنولیک وینیل

کاهش وزن قوطی

همانگونه که ذکر شد وزن هر هزار قوطی اولیه به ۱۹ کیلوگرم می رسـید. ایـن وزن اکنـون کمتـر از ۱۳ کیلوگرم است. این کاهش در چند بخش صورت پذیرفته است که عبارتند از:

الف- کاه ضخامت بخ های انتهایی:

با توجه به اینکه اگر این قوطی ها تحت فشار هستند، باید بگونه ایی طراحی گردند کـه فشـارهای بـالا را تحمل نمایند.

در این زمینه ضخامت، ساختار و آلیاژ بخش های انتهایی دارای اهمیت بسـیاری اسـت. زمـانی کـه قوطی ها با کف مسطح ساخته می شدند لازم بود که از ضخامت ۴۰۶-۴۱۹ میکرومتر استفاده گردد، اما اکنون بـا بکارگیری طرحهای جدید مثلا سـاختار گنبـدی شـکل، ضـخامت بـه ۳۲۰ mm رسـیده و در آینـده نزدیـک بـه ضخامت های حدود ۲۵۰ میکرومتر نیز خواهد رسید.

درمورد در همانگونه که قـبلا ذکـر شـد بـا افـزایش مقـدار عناصری چون منیزیم و منگنز، مقاومت آن را افزایش داده و در مقابل از ضخامت آن کاست هاند.

ب – کاه ضخامت بدنه:

در مورد ضخامت بدنه نیز امروزه به جای ضخامت های ۱۳۲-۱۳۵ میکرومتر، اکنون قوطیهـا بـا بدنـه ای که ضخامت آن به کمتر از ۱۱۴ میکرومتر رسیده تولید میشوند.

ج- کاه ق ر در:

از دیگر عوامل کاهش وزن، کم کردن از قطر در فوقانی از طریق گردنگـذاری بـر روی قـوطی اسـت.

این گردن میتواند بصورت ساده (Spin neck) و یا پلکانی دیده شود (شکل (۴

شکل-۴ قوطی های الومینیمی با گردن های ساده و پلکانی امروزه تهیه قوطی هایی با ۴ گردن کاملا معمول میباشد ضمن آنکه در موارد خاص تهیـه قـوطی بـا ۱۴

گردن نیز گزارش شده است. جدول ۳ اثر روشهای فوق در کاهش قطر قوطی در قسمت فوقانی را نشان میدهد.

جدول -۳ اثر ایجاد گردن بر قطر قوطی الومینیومی

نوع قوطی	قطر(سانتیمتر)	ضخامت (اینچ)
اولیه	۶/۸۳	(۲ ۱۱ /۱۶) ۲۱۱
۴ گردن	۶/۰۳	(۲ ۶/ ۱۶) ۲۰۶
ساده	۵/۷۱	(۲ ۴/ ۱۶) ۲۰۴
۱۴ گردن	۵/۴۰	(۲ ۲/ ۱۶) ۲۰۲

با توجه به کاهش ضخامت قوطی های آلومینیومی، لازم است با استفاده از روشهای گونـاگون بـه نـوعی فشار درونی قوطی افزایش یابد تا بدین ترتیب استحکام قوطی حفظ شود. در مورد قوطی های نوشابه گازدار این عمل با استفاده از گازکربنیک موجود صورت میگیرد. در محصولاتی که فاقد گازکربنیک هستند، افزودن گاز ازت از اولین راه حل هایی بود که انجام گرفت گرچه چندان با موفقیت روبرو نشد.

در سالهای اخیر، تزریق گـاز ازت بصورت استفاده از نیتروژن مایع و بلافاصله پس از پر کردن محصول در بسته و قبل از درببندی این امکان را فراهم آورده است که به فشار برابر با فشار موجود در قوطیهای نوشابه گـازدار دسـت یافـت. در ایـن سیسـتم دستگاه تزریق مستقیما بر روی خط پرکن کمی بالاتر از درب فوقانی قوطیها نصب میشود.

لوله ها (تیوبهای) آلومینیومی قابل انعطاف

از این نوع بستهها، در ابتدا برای مصارفی غیر از موادغذایی، مثلا خمیردندان استفاده میشد، ولی اکنـون از آنها برای بسته بندی موادغذایی نیز استفاده می گردد. محصولاتی که به این روش بسته بندی مـیشـوند نـه تنهـا دارای عمر نگهداری بسیار خوبی هستند، بلکه استفاده از آنها بسیار راحت و آسـان اسـت، بگونـه ای کـه بعنـوان مثال می توان با قرار دادن یک قاشق پلاستیکی یکبار مصرف از آنها به شکل مناسبی جهت تغذیه کودکـان و یـا بیماران استفاده کرد.

تولید لوله های آلومینیومی بسیار شبیه به ساخت قوطی های دو قسمته اسـت. فرآینـد بـه ایـن ترتیب است که ورقه آلومینیومی نسبتا خالص (بترتیبی که شکل دهی آن آسان باشد) توسط یـک سـمبه و قالـب تحت فشار قرار می گیرد تا شکل اولیه بدست آید و سپس با عمل کشـیدن بـه طـول نهـایی خـود خواهـد رسـید

(شکل .(۵ بعد از انجام trimming و حذف لبه های زائد برای آنکه لولـه خواصـی شـبیه لولـه هـای نـرم و قابـل انعطاف پیدا کند، مقداری گرم شده و از درون توسط لاکهای اپوکسی پوشانده میشود. بعد از پر کردن لوله با محصول که از طریق انتهایی صورت می گیرد، این قسمت تاخورده و بصورت مـانع در مـی آیـد تـا یـک حفـاظ مناسب در مقابل آلودگیها باشد (شکل .(۶ عمر نگهداری محصول بعد از باز کردن آن بستگی بـه زمـان و نحـوه نگهداری دارد.

مزیتی که این نوع بستههـا در مقایسـه بـا سـایر ظـروف دارنـد آن اسـت کـه در حـین اسـتفاده از محصول، حجم بسته نیز کاهش مییابد، بطوریکه حجم هوای در تماس با ماده غذایی کم و بیش ثابت مـیمانـد.

این موضوع خصوصا در محصولات مانند سس گوجه فرنگی که در مجاورت هوا تیـره مـیشـود، کـاملا صـادق میباشد.

شکل-۵ نحوه شکل دهی ورق آلومینیومی به تیوب شکل-۶ نحوه انسداد بخش انتهایی تیوب

ظروف بسته های نیمه سخت و قابل انعطاف

از آلومینیوم برای ساخت چنـین ظروفـی نیـز اسـتفاده مـیگـردد. کیسـه هـای چنـد لایـه ( laminated (pouches و ظروفِپِرسی (شکل (۷ از جمله این بستهها میباشند.

در این موارد، این امکان فراهم آمده است که با مـواد پلاسـتیکی، کاغـذ، چسـب هـا و لعـاب بـه همـراه آلومینیوم ظروف مناسبی حاصل گردد، بشکلی که حتـی کیسـه هـای چنـد لایـه قابـل رتـورت نیـز اکنـون تولیـد می شود. از مزایای بسیار خوب این نوع بستهها آن است که حرارت به سـرعت بـه داخلـیتـرین قسـمت هـا نفـوذ خواهد کرد. بدون آنکه محصول مجاور دیواره، حرارت بیش از حـد (آنچنـان کـه در بسـته هـای بـزرگ اتفـاق میافتد) را تحمل نماید.

به این نکته نیز باید اشاره نمود که محصول پس از فرآیند سریعتر نیز سرد میگردد.

واکنش موادغذایی با لایه های آلومینیومی

می باشد. اصولا با طبقه بندی موادغذایی بر حسب میزان اسیدیته یـا pH ، مقـدار چربـی، مقـدار رطوبـت و غیـره می توان تا حدودی مناسب بودن این نوع پوششها را پیشبینی نمود. در همین مورد اثـر مـواد افزودنـی نیـز بایـد مورد توجه قرار گیرد.

الف: میوهها و سبزیها

در صورتی که در قوطی یا بسته بـدون لعـاب درونـی بسـته بنـدی شـوند باعـث خـوردگی و تولیـد گـاز هیدروژن خواهند شد. در بستههای دارای لعاب مشکل به مراتب کمتر دیده خواهد شد. گاهی تغییـر رنـگ مـثلا

در مورد سس سیب (درختی) دیده می شود. این حالت در قوطی های قلع اندود بدلیل اثر رنگ بر روی قلع کمتـر بروز می نماید. مربا و ژله در مقایسه با کمپوت هـا واکـنش کمتـری مـی دهنـد کـه بـدیل ویسـکوزیته بـالاتر ایـن محصولات است. در مورد آب میوهها کاهش عطر و طعم دیده شده است که میتواند بواسطه جذب آنها توسط لعاب درونی باشد. بطور کلی در مقایسه بین میوه ها و سبزیها، عمر نگهداری دسته اخیر در قوطیهای آلومینیـومی بیشتر از میوهها است.

ب: گوشت قرمز، ماهی و غذاهای دریایی

آلومینیوم پوشش بسیار مناسبی برای این دسته از مواد است و لکـه هـای سـیاه ناشـی از واکـنش آهـن بـا سولفید موجود در فرآورده گوشتی، در فراورده های بسته بندی شده در آلومینیـوم دیـده نمـیشـود. در مـواردی آلومینیوم در تخریب رنگ برخی از رنگیزه ها می تواند مشکلاتی را در بر داشته باشـد.

بعنـوان مثـال تغییـر رنـگ صورتی میگو به خاکستری گل آلود که متعاقب آن نوعی بوی هیدروژن سولفوره نیـز بـه مشـام مـی رسـد، از آن جمله میباشد، هرچند که با کاهش pH به حدود ۶ تا ۶/۴ میتوان به شکل موثری از بروز این مشکل جلوگیری نمود. ساردین اگر با سس خردل یا گوجه فرنگی پر شده باشد اسیدیته کل سـس نبایـد از ۳ درصـد بیشـتر باشـد چراکه در غیر اینصورت، سسها بدلیل اثر خورندگی حتی به لعاب نیز حمله کرده آن را از بین میبرند.

ج: نوشابههای گازدار

پرمصرف ترین محصول غذایی که در ظروف (قوطی) آلومینیومی بسته بندی می شود، به شمار مـی آینـد.

مطالعات نشان داده است که گاهی نوشابه هایی که دارای پایه سیتروسی هستند، بعد از ۶ ماه نگهداری در درجـه حرارت اتاق، کمی طعم خود را از دست داده اند.

در اینگونه موارد با توجه به اینکه برای ایجاد استحکام از گاز ازت استفاده شده تاثیر متقابل کمتـر دیـده شده است. البته در مواردی که پرکردن بصورت گرماگرم (hot filling) صـورت بگیـرد (مـثلا در مـورد آب میوه و نوشابههای ایزوتونیک)، واکنشهای متقابل ممکن است تا حدی اتفاق بیفتد.

مقایسه لایه آلومینیومی با سایر لایه های قابل انعطاف

مقایسه لایه آلومینیومی با لایه های قابل انعطاف مانند پلی اتیلن، پلی اسـتر، PVC، سـلولز اسـتات، کاغـذ کرافت، کاغذ مومی، کاغذ گلاسه، PVDC ، کاغذ آغشته به PVDC نشان میدهد که آلومینیوم در مـواردی مانند مقاومت به بخار آب، مقاومت به عبور گاز، مقاومت در برابر جـذب عطـر و بـو، مقاومـت بـه آب و چربـی نسبت به سایر لایه ها از موقعیت بسیار بهتری برخوردار است و صرفا از نظر مقاومـت بـه خـوردگی اسـت کـه در مرتبه پائین تری نسبت به پلی استر، پلیاتیلن، PVDC ، PVC و کاغذ آغشته به PVDC قرار میگیرد. ضمنا بر خلاف تصور عموم، موادغذایی بسته بندی شده در آلومینیوم را می توان در مایکروویو نیـز قـرار داد بـدون آنکـه خطری مگنوترون را تهدید نماید.

بازیابی ظروف و لایه های آلومینیومی

به دلیل ترکیب ساده این ظروف، بازیابی ضایعات بسیار آسان و بـا صـرفه اسـت. طبـق آمـار موجـود در کانادا، ۹۶ درصد قوطیهای نوشابه آلومینیومی بفروش رفته، بازیافت شده و مجددا در چرخه قرار میگیرند.

شیشه قرن هاست که در اختیار بشر قرار گرفته است. در ابتدا، کاربرد ساده ای داشته و از آن جهـت تهیـه ظروف آبخوری، تنگهای آب و مانند آن استفاده شده و میشود (شکل (۱ اما اکنون مادهای است که در صنعت تکنولوژی کاربرد بسیار وسیعی دارد. مثال ها در این زمینه، حباب لامپ ، فایبر گلاس، فیبر نوری و شیشـه جـام می باشند. شیشه اما هنوز بیشترین کاربرد را بعنوان یک ماده اولیه جهت بسته بندی مواد غذایی داراسـت، بطـوری که، نقش خود را بشکل موثری حفظ نموده است. عوامل متعددی در بکارگیری ظروف شیشه ای دخالت داشـته بعنوان مزایا نسبت به بسته بندی جعبه هارد باکس برای آن بشمار میآیند که از آن جمله میتوان به موارد ذیل اشاره نمود:

۱ – شفافیت

یکی از مهمترین مزایای ظروف و بستههای شیشهای، شفافیت آنها است و بـدین ترتیـب مصـرف کننـده قادر خواهد بود تا قبل از خرید فراورده، محتوی آن را مورد بررسی قرار دهد و به این ترتیب ضروری است کـه محتویات بسته های شیشه ای استانداردهای لازم حداقل از نظـر ظـاهر را دارا باشـند. اسـتفاده از ظـروف شیشـه ای شفاف به تشخیص و هدایت مشتریان کمک می نماید.

 

۲- استحکام

گرچه شیشه یک ماده شکننده است، اما هنگامی که استحکام آن به عنوان مثال از نقطه نظر بار عمـودی

(head load) بررسی شود، دارای کیفیت قابل ملاحظهای است. شیشه در حالتی که تحت فشار باشد نیز مقاومت بسیار خوبی از خود نشان می دهد، هرچند مقاومت آن به کشش چندان قابل توجه نیست. شیشه ماننـد یـک مـاده الاستیک از خود رفتار نشان می دهد و می تواند مقداری انرژی را در خود جذب نمایـد. ایـن خاصـیت خصوصـا هنگامی که ظروف شیشه ای با ضخامت نه چندان زیاد ساخته می شوند از اهمیت بالایی برخوردار است. طراحـی نیز عاملی خواهد بود که مقاومت به فشار را تعدیل نموده، باعث توزیع یکنواخت آن در درون ظرف خواهد شد.

۳- شکل پذیری

شیشه یک ماده ترموپلاستیک است که تقریبا۲ دارای نقطـه ذوب مشخصـی نمـی باشـد. تصـویر شـماره ۲

بطور شماتیک تغییرات ویسکوزیته تحت تأثیر حرارت در مورد شیشه و فلز را نشان میدهد.

شکل -۲ رفتار شیشه و فولاد در مقابل درجه حرارت بالا همانگونه که ملاحظه میگردد فلزات ابتدا مقاومت بالایی را به درجه حرارت نشان داده و سـپس سـریعا در یک درجه حرارت خاص ذوب شده و در نتیجه ویسکوزیته بشدت کاهش مییابـد. در مـورد شیشـه کـاهش ویسکوزیته تدریجی بوده و بدلیل همین تدریجی بودن تغییرات است که شکل دهی بـه آن توسـط ابـزار مناسـب براحتی امکان پذیر می باشد، بگونهائی که می توان بسته هایی که از نظر شکل نیـز تـداعی کننـده محصـول هسـتند (مثلاعسل در بسته های شبیه خرس یا کندو) را تولید نمود.

ظروف شیشه ای ظروفی میان تهی بوده و بسـیار شـبیه به ظروف فلزی دو قسمتی می باشند و از این رو فاقد هرگونه درز جانبی یا انتهایی هستند. با توجه به اینکه ایجـاد شیار بر روی سطح خارجی شیشه در قسمت های فوقـانی کـه جهـت درب بنـدی مـورد نیـاز مـی باشـد (finish)

بسادگی میسر است، بنابراین از این نظر نیز شیشه دارای مزیت نسبی میباشد.

۴- ترکیب شیمیایی و واکنش ناپذیری

ترکیب مواد اولیه مصرفی جهت تولید ظرف شیشه ای به گونهای است که آن را به کلیه مواد غذایی اعم از جامد یا مایع و یا گاز مقاوم می سازد و بدین ترتیب هیچگونه پوشش داخلی مورد نیاز نمیباشد. تنها اسـتثنا در این زمینه تاثیر مواد قلیایی قوی است که در البته در صنایع بسته بندی موادغذایی کـاربرد نـدارد. همچنـین گـاهی مواد حساس به قلیا بهتر است که در ظروف شیشهای بسته بندی نگردند که این مورد هـم بیشـتر در مـورد برخـی داروها و یا فرآورده های خونی صدق می نماید.

به هرروی در صورت نیاز از فرآیند سولفاته کردن جهت زدودن یون های سدیم از سطح شیشه استفاده می گردد. . بدلیل ثبات شیمیایی آنها را می توان بدون آنکه دچـار هـر نـوع تخریب سطحی شوند، در یک دوره طولانی نگهداری نمود

۵- مقاومت حرارتی

تمامی ظروف شیشه ای پس از سـاخته شـدن در درجـه حـرارت نزدیـک بـه ذوب مجـددا۲ حـرارت داده می شوند ( ۵۴۰–۵۷۰ ^°C ) تا بدین ترتیب فرآیند استرس زدایی در آنهـا انجـام شـود، از ایـن رو مـی تـوان انتظـار داشت که این ظروف براحتی درجه حرارت های پاستوری شدن، سترون سـازی و حتـی شـوک هـای حرارتـی (

برنامه های گرم و سرد کردن) را تحمل نمایند. در این زمینه مقاومت آن را براحتی می توان با افزودن مـوادی بـه ترکیب اولیه شیشه مثلااکسید بور ( boric oxide) مانند آنچه در ظروف بوروسیلیکات ( با نام تجـارتی (pyrex

دیده میشود، بشکل محسوسی افزایش داد.

۶- نفوذ ناپذیری

شیشه به تمامی گازها و بخار آب نفوذناپذیر است و بعنوان مثـال نشـت گـازCO₂ مصـرفی جهـت تولیـد نوشابه های گازدار در عمل صفر میباشد.

۷- رنگ

هرچند اکثر ظروف شیشه ای بصورت بیرنگ و شفاف ساخته میشوند، امـا مـیتـوان بـدلایل مختلـف و بسادگی رنگ شیشه را به سبز، کهربایی، شیری رنگ، قهوه ای و … نیز تغییر داد. با توجه به ضرورت اسـتفاده از رنگ در مواردی مانند بسته بندی شیر، ماء الشعیر و یا نوشابه های بدون رنگ (up-type) اهمیت تولید رنگ بیشتر آشکار می گردد. جهت ایجاد رنگ در شیشه، از مقادیر جزئی مواد و ترکیبات شـیمیایی همچـون اکسـید کـروم (برای رنگ سبز)، آهن، گوگرد و کربن (جهت تولید رنگ زرد کهربایی) و اکسید کبالـت (بـرای رنـگ آبـی) استفاده می شود.

در صورتی که هدف تولید بلور یا شیشه های بدون رنگ باشد رنگ برهایی مانند سلنیوم، نیکـل و کبالت به خمیر شیشه اضافه میگردد.

۸- قابل برگشت بودن

در این زمینه هزینه های اقتصـادی نقـش مهمـی را ایفـا مـی نماینـد، هرچنـد نیازمنـد وجـود سیسـتم هـای جمع آوری و حمل و نقل مناسب است. علاوه بر این در بحث ساخت شیشه به اثری که اسـتفاده از خـرده شیشـه

(cullet) در کاهش موثر مصرف انرژی دارد نیز اشاره خواهد شد.

۹- قابلیت استفاده مجدد

در بسیاری موارد حتی اگر ظروف قابل برگشت نباشند، می توان از آنها مجددا۲ استفاده نمود آنچنان کـه در منازل بشکل گسترده ای معمول است. برخی از تولیدکنندگان گاهی بسته هـای شیشـه ای را بگونـه ای طراحـی می کنند که با خرید محصـول، نـوعی جـایزه نیـز نصـیب مشـتریان خواهـد شـد. مثـال در ایـن مـورد بسـته بنـدی شکلات های صبحانه ای و یا عسل در بستههای لیوانی شکل است. این نکته را هم می توان افزود که بـا توجـه بـه ایمن بودن شیشه، استفاده از این ظروف در مایکروویو به منظور گرم کردن مجدد بلامانع می باشد.

ساخت ظروف شیشهای و نکات مهم مربوط به آن

۱- مواد اولیه

مهم ترین ماده مصرفی در تهیه شیشه مذاب و شکل دهی آن، سیلیس (Sio₂) می باشد کـه ترکیـب عمـده شن و ماسه بحساب می آید که بطور طبیعی ۹۹ درصد آن را Sio₂ تشکیل مـیدهـد. بـر حسـب مقـدار ناخالصـی موجود در شن و رنگ شیشه مورد نظر، تصفیه شن صورت میگیرد.

در صورتی که سیستم برگشـت شیشـه هـای مظروف به کارخانه وجود داشته باشد، دومین منبع مهم را همین شیشهها و یا خرده شیشه تشکیل میدهد. بخشـی از این خرده شیشه مربوط به ظروفی است که در حین کنترل کیفی مـردود شـده و مجـددا۲ بایـد ذوب شـوند. دو جزء بعدی و مهم، کربنات سدیم ( Na₂Co₃) و سنگ آهک (CaCo₃) هستند. این دو ترکیـب در فرآینـد ذوب دمای ذوب را کاهش داده و تولید مقادیر زیادی گاز دی اکسیدکربن می نمایند که در حین حرارت دادن خـارج می گردد و همراه خود حبابهای هوا را خارج مینماید.

آلومینا (AL₂O₃) هم هرچند نه در حد وسیع در فرمـول وجود دارد. عمل اصلی آن بهبود و افزایش پایداری شیمیایی شیشه است. از مواد کمکی جهت افـزایش سـرعت

ذوب و خارج کردن گاز می توان استفاده نمود چراکه در غیر اینصورت درجه حرارت های بسیار بالا و زمانهـای طولانی مورد نیاز خواهد بود تا حباب ها کاملاخارج شوند.

از جمله این مواد مـیتـوان بـه ترکیبـات سـولفاته یـا سولفیدی اشاره نمود. در مورد رنگ، نکته حائز اهمیت آن است که تغییر رنگ از نوعی به نوع دیگر فرآیندی بسیار زمان بر می باشد و معمولاتا ۳۶ ساعت بطول میانجامد. امروزه برای غلبه بر این مشکل بجای افـزودن مـواد رنگی در کوره، آن ها را در پیشانی کوره (forehearth) که کوره را به دسـتگاه تولیـد ظـروف شیشـه ای متصـل می کند، اضافه می نمایند، هر چند با توجه به این که کوره اصلی، حاوی شیشه مذاب بـی رنـگ اسـت، بنـابراین نمی توان ضایعات شیشه رنگی که بدین ترتیب ساخته شده را به کوره بازگرداند.

انتقال مواد خام به درون کـوره به دو روش استفاده از مارپیچ ارشمیدسی و یا تیغه های عمودی متحـرک (ماننـد آنچـه در قسـمت جلـویی یـک بولدوزر دیده می شود)، انجام می گیرد. معمولامارپیچ، مواد را بصورت تپه ای (pile) وارد کوره مـیکنـد، حـال آنکه ورود مواد توسط تیغه الوار مانند (Log) خواهد بود. در هر صورت تجزیه ترکیبات کربناته و انجـام برخـی از واکنشهای شیمیایی در بدو ورود مواد اولیه و هنگامی که بصورت شناور بر روی توده مذاب قرار مـی گیرنـد، صورت خواهد گرفت.

۲- کوره و تجهیزات وابسته به آن

کوره معمولامستطیل شکل و تا ظرفیت ۴۰۰ تن ساخته مـیشـود و از یـک طـرف مـواد اولیـه وارد و از انتهای دیگر آنها شیشه مذاب خارج خواهد شد. درجه حرارت کوره تا ۱۵۰۰ درجه سانتیگراد میرسد، هرچند که در صورت استفاده از شیشه های بازیافتی ( recycled) و یا خرده شیشه (cullet) میتوان درجه حرارت را بین

۳۰۰ تا ۴۰۰ درجه سانتی گراد کاهش داد. دیواره کوره از قطعات بسیار بزرگ سیلیس ساخته شده اند که قابلیـت انعکاس حرارتی بالایی دارند. در ترکیب آنها و برای افزایش مقاومت، از آلومینا و اکسید زیرکونیوم نیز استفاده شده است. هر کوره از دو بخش تشکیل شده است که بوسیله یک قسمت شبیه به گلو شتر (depressed throat)

به یکدیگر متصل هستند. در قسمت اول مواد ورودی به صورت مذاب درآمده و ناخالصیها رسوب مـی نماینـد.

شیشه مذاب تحت تاثیر حرکت رانشی و از طریق شتر گلو از قسمت اول (پیش کوره) به قسـمت دوم یـا محفظـه کار (working chamber) وارد میشود. هدف عمـده از تعبیـه بخـش دوم در کـوره اولاتهیـه شیشـه مـذاب بـا خلوص بالا و ثان۲یا کاهش اندک درجه حرارت است بگونها ی که بتوان در مراحل بعدی شیشه مذاب را براحتـی وارد ماشین های ساخت شیشه نمود.سطح فوقانی کوره از قطعات سیلیسی خالص و بصورت مشبک (checkers)

و هلالی شکل ساخته می شود تا ضمن انعکاس حرارت به سطح توده مذاب شیشه، به خـروج گازهـا نیـز کمـک نماید. در کوره ها بخشی بـه نـام »بازیـاب حرارتـی(regenerator) « قـرار دارد کـه وظیفـه آن بازیافـت حـرارت خروجی از کوره و بازگرداندن آن به کوره می باشد. (شکل (۳ شیشه کـاملامـذاب همانگونـه کـه ذکـر شـد بـه پیشانی کوره (forehearth) وارد می شود که خود از دو قسمت خنک کننده پشتی و میانی و یک بخش مشروط کردن (conditioning) تشکیل شـده اسـت (شـکل .(۴ در قسـمت خنـک کننـده پشـتی، کـفگیـری و خـروج حباب ها نیز صورت می گیرد، زیرا که هنوز درجه حرارت توده خمیری شکل شیشه بالا می باشد.

با عبور توده از این قسمتها، درجه حرارت باز هم کاهش یافته تا در نهایت وارد بخش دیگری بنـام سیسـتم توزیـع ( feeding (distribution system گردد که شامل یک تا چهار بخش حلقوی شکل از جنس سرامیک است

. این سیستم در انتهای پیشانی کوره قرار گرفته است. در همین قسمت است که کار تشکیل لقمـه (gob)

توسط پیستونهایی که بصورت عمودی رفت و برگشت انجام میدهند، صورت میگیرد (شکل .(۵

 

این لقمه ها ( که برحسب اندازه ظرف، دارای حجم و وزن متفاوتی میتوانند باشـند) توسـط قیچـی هـای افقی (shears) بریده شده وارد ناودان (scoop) می شوند. ناودان از طریق یک بخـش میـانی (through) و یـک منحرف کننده (deflector) (شکل (۶ به ماشینهای شکل دهنده لقمه ( Individual – seetion glass forming machine یا ( Is machine متصل میشود.

 

۳- شکل دهی

بخش شکل دهی بگونه ای طراحی شده است که بتواند لقمه های استوانه و خمیـری شـکل را بـه ظـروف میان تهی تبدیل نماید. ایـن فرآینـد از دو نـوع سیسـتم کـه هـر کـدام از دو مرحلـه تشـکیل شـده اسـت، جهـت شکل دهی استفاده می نماید. در مرحله اول تبدیل لقمه به یک ظرف اولیه به نام parison است که در مرحله بعـد این ظرف اولیه تبدیل به مظروف نهایی خواهد شد. دو سیستمی که جهت تولید ظروف شیشهای مصـرفی جهـت بسته بندی بکار میروند شامل روش دمیـدن و دمیـدن (blowing and blowing) اسـت کـه از آن جهـت تولیـد ظروف دهانه تنگ استفاده میشود و دیگر روش پرس کردن و دمیدن (pressing and blowing) میباشـد کـه از آن برای تولید ظروف دهانه گشاد بهره گرفته میشـود. در هـر دو حالـت مـاده اولیـه تکـه (lump) و یـا لقمـه

(gob) است که در مرحله اول توسط جریان هوا و یا یک سمبه (plunger) به شکل یک جسم میان تهـی کـه تـا حدودی شباهت به یک مظروف دارد در میآیند و سپس در مرحله بعد با استفاده از دمیدن به شکل نهایی تبدیل خواهد شد. در سیستم اول پس از آنکه قالب که شامل دو نیمه مجزا از هم میباشـد بسـته شـد لقمـه از بـالا وارد قالب می گردد. در این مرحله قالب به صورت واژگون قرار دارد، بگونه ایی که قسمت فوقانی مظروف در پـایین قرار گرفته است. پس از آنکه لقمه کاملادر انتهای قالب قرار گرفت، ضمن آنکه مرحله تشکیل finish صورت می گیرد، از بالا قالب بسته میشود. سپس هوا به درون لقمه دمیده شـده تـا شـکل اولیـه (parison) بدسـت آیـد.

آنگاه، قالب همراه با parison به صورت »سرپا« در آمده و مجددا۲ در آن دمیده میشود تـا شـکل نهـایی بدسـت آید. (شکل (۷ در انتها قالب باز شده ظرف خارج خواهـد شـد (شـکل .(۸ در سیسـتم دوم، در مرحلـه اول، کـار تبدیل لقمه به یک جسم میان تهی اولیه را یک سـمبه بعهـده دارد. ایـن ظـرف اولیـه و میـان تهـی پـس از آنکـه بصورت »سرپا« قرار گرفت توسط جریان هوا به شکل نهائی که عموما۲ یک ظرف دهانه گشـاد اسـت درخواهـد آمد. (شکل (۹ نکته مهم در هر دو سیستم تنظیم درجه حرارت است بگونه ایی که درجـه حـرارت لقمـه در بـدو ورود حدود ۱۰۰۰ درجه سانتی گراد و قالب ها حدود۵۰۰^°C باشد درجه حـرارت هـای کمتـر باعـث مـیشـود تـا شیشه بخوبی قابلیت شکل پذیری نداشته باشد و درجه حرارت های بالاتر هم باعث مـی شـود تـا لقمـه بـه سـطوح بچسبد و یا بعد از شکل گیری تقارن خود را از دست بدهد. قالب ها از استیل ضد رنگ ساخته میشـود و کـاملا

سطح آنها صیقلی و صاف است ولی بهرحال، به مرور زمان دچار فرسایش شده و باید تعویض گردنـد. ایـن امـر خصوصا در مواردی مانند اندازه و قطر بدنه و finish و نیز دو محل اتصال قالبها به یکدیگر بسیار اهمیت دارد.

نکته جالبی که در ماشینهای ) IS که به آنها Independent machine هم گفته مـیشـود) وجـود دارد آن اسـت که میتوان بصورت همزمان چند نوع قالب را با اندازههای متفاوت بر روی آن نصب نمود البته با این فـرض کـه همه محصولات نیازمند لقمهایی با یک وزن مشخص باشند.

۴- استرس زدایی (Annealing)

آن کرده است میان مردم پیدا یژه ایی را درهنگامی که بطری یا ظرف شیشه ای از قالب خارج شد، درجه حرارت آن حدود۴۵۰ ^°C اسـت. اگـر بـه اجازه داده شود که بخودی خود سرد گردد، در این حالت تفـاوت سـرعت انقبـاض در بخـشهـای مختلـف شیشه باعث بوجود آمدن نوعی استرس در آن خواهد شد بگونه ایی که مظروف از ثبات کافی برخوردار نیسـت.

این امر از آن رو اتفاق میافتد که اصولا شیشه هادی حرارت خوبی نیست. با توجه به اینکه گرما در شیشـه بـاقی می ماند، سطح داخلی دیواره ظرف با سرعت کمتری نسبت به سطح خارجی خنک خواهد شد و حتی بدنه شیشه در میان دو سطح دیرتر خنک می گردد. بنابراین لازم است به نوعی سرعت خنک کردن و انقبـاض ناشـی از آن در شیشه تا سرحد امکان به شکل یکنواختی باشد. برای انجام این امر، ظروف ساخته شده به ماشین دیگری به نام ماشین استرس زداییAلر (Lehr)، که در واقع نوعی تونل طویل است منتقل میشوند. در این تونل درجه حـرارت به حدود ۶۰۰^°C می رسد و سپس به تدریج عمل خنک کردن صورت می پذیرد (شکل .(۱۰ طـول تونـل حـدود ۴۰ متر است و درجه حرارت در انتهای آن به حدود ۳۰-۳۵ درجه سانتیگراد خواهد رسید.

۵- آزمون ها

ظرف شیشه ای ساخته شده از چند نقطه نظر باید مورد بررسی قرار گیرد. ارتفاع، قطر بدنه ( و یـا ابعـادی که در ظروف غیر استوانه ایی مطرح هستند) و بالاخره finish از آن جملهانـد. بـرای کسـانی کـه ایـن ظـروف را جهت بسته بندی محصولات خود با استفاده از دستگاههای پرکن و درب بند، بکار میبرند، تغییرات شدید در هر یک از ابعاد گفته شده می تواند مشکلات فراوانی را بوجود آورد. حفره درون قالبها معمولابصورت متقـارن و یکدست دچار فرسایش نمی شود. این تفاوت در فرسایش سطح قالب که از آن تحت عنوان »بیضی شـکلشـدن« (ovality) یاد می گردد، باعث پدیدار شدن تفاوت در بین محورها خواهد شد.

خارج شدن از »حالـت عمـودی« (verticality) نیز که رابطه بین مرکز بطری در finish با مرکز همین بطری در پایه (base) بطری اسـت از دیگـر مواردی است که خصوصا۲ در بطریهای بلند دارای اهمیت بوده و در صورت عدم تقارن میتواند مشکلاتی را به هنگام قرار گرفتن بطری در زیر پرکن بوجود آورد. موضوع ظرفیت و گجایش ظروف هم از جنبـه هـای قـانونی دارای اهمیت است و باید کاملاکنترل شود و در این حالت از »آزمون انبوه(bulk test) « استفاده میشود. بـدین شکل که حجم داخلی تعدادی ظرف اندازهگیری شده و سپس میانگین آنها با استاندارد مقایسه میشود.

۷- استرس ها

ظروف شیشهای ساخته شده در نهایت به کارخانه های بسته بندی مواد غذایی وارد مـی شـوند تـا از آنهـا جهت بسته بندی استفاده شود. در این کارخانه ها نیز ظروف با یکسری استرس ها یا فشارها مواجـه مـی باشـند کـه مهمترین آنها عبارتند از:

الف: فشار داخلی (مثبت یا منفی)

در محصولاتی که تحت فشار یا تحت خلا بسته بنـدی آنهـا در ظـروف شیشـه ای انجـام مـیگیـرد دیـده میشود. در یک بطری فشار داخلی عمدتا۲ باعث بروز استرسهای محیطی (محیط ظرف) و طولی خواهد شد. در بخش استوانه ای، استرس محیطی (S) بسـتگی بـه قطـر بطـری (d)، ضـخامت شیشـه (t) و فشـار وارده (p) دارد و میتوان آن را به شکل ذیل محاسبه نمود.

S =pd / 2t

فشار طولی معمولانصف فشار محیطی خواهد بود. در بخش های غیر استوانه ای معمولابدلیل تفاوت در ضخامت و تغییرات شدید انحناها، از معادلههای پیچیدهتری باید استفاده نمود.

ب: استرسهای ناشی از بار عمودی

بواسطه روی هم چیدن ظروف و یا به هنگام درب بندی (طشتک زنی) ایجاد میشود. ایـن نیروهـا بیشـتر به نواحی شانه و پاشنه ظروف وارد می شود. معمولااین نوع استرس را می توان با طراحـی مناسـب کـم نمـود. از جمله می توان تفاوت مابین قطر بدنه و قطر گردن را کاهش داد که در واقع افزایش شـعاع شـانه ظـرف را در بـر خواهد داشت. همچنین می توان تفاوت قطر بدنه و قطر سطح اتکا ظرف (bearing surfac) را نیز کم نمود.

ج: استرسهای تماسی و ضربهای

این نوع استرس ها هنگامی ایجاد می شوند که ظروف به یکدیگر یا به شـئی دیگـری برخـورد و اصـابت نمایند و بیشتر به هنگام پرکنی، حمل و نقل و مصرف رخ میدهد. برای رفع آن استفاده از پوشش ثانویه میتواند مفید باشد.

د: استرس ناشی از شوکهای حرارتی

که به هنگام تغییرات سریع حرارتی مثلادر پاستوریزه شدن و یا پرکردن محصول به صـورت گرمـا گرم (hot filling) دیده میشود. این نوع استرسها را میتوان با محدود نمودن تفاوت درجـه حـرارت در قسـمتهای سرد و گرم، کاهش ضخامت شیشه و اجتناب از ایجاد زوایای تند در سـاختار شیشـه خصوصـا۲ در قسـمت پاشـنه (thin spot) از بین برد و یا کاهش داد. (شکل .(۱۱

۷- واژه شناسی ظروف شیشهای

ظروف ساخته شده از قسمت های مختلفی تشکیل شده اند که آشـنایی بـا آنهـا مـیتوانـد در بخـش هـای طراحی های جدید و یا مقابله با استرسها، مفید واقع شـود. شـکل ۱۲، ایـن قسـمت هـا را در بطـری و جـار نشـان میدهد.

۸- تیمارهای سطحی

از این تیمارها باعث بهبود خواص شیشه خصوصا۲ از نظر ظاهر و افزایش مقاومت به ضربه میشود.

الف: تیمار گرم

معمولاپس از تولید، شیشه دارای ترکهای ریز (microcracks) در سطح خود است که میتواند باعث آسیبپذیری شیشه شود. با اسپری نمودن محلولی از یک فلز همراه با مواد آلی بر روی سطح ظروف شیشهائی به هنگامی که سطح آنها هنوز داغ است، می توان از پیدایش این ترکها جلـوگیری نمـود. معمـولااز ذرات بسـیار ریز قلع و یا ترکیبی چون تیتانیوم تتراکلراید استفاده میشود.

ب: تیمار سرد

در این حالت، امولسیونی از انواع مومها و یا روغن ها بصورت سرد بر روی شیشه پاشـیده مـیشـود. ایـن عمل را میتوان در قسمتهای انتهایی ماشین لر انجام داد.

ج: پوشش با ترکیبات پلیمری

ابتدا PVC و بعد پلی اتیلن بویژه در مورد شیشه های نوشابه گازدار بکار گرفته شد، اما به دلیل مشـکلاتی که وجود داشته اکنون توجه به استفاده از رزین های یونومری معطوف شده است. علاوه بر این موارد اسـتفاده از

«sleeves» (پوشش آستین مانند)که گرداگرد بسته شیشهای قرار میگیرد، نیز معمول می باشد (شکل .(۱۳

۹- کاهش وزن شیشه

تلاش زیادی بعمل آمده است تا از وزن ظروف شیشه ای کاسته شود. این کاهش علاوه بر مصرف کمتر مواد اولیه، باعث صرفه جویی در هزینههای حمل و نقل نیـز خواهـد شـد. البتـه توجـه بـه طراحـی و نحـوه انتقـال حرارت می تواند راهگشا باشد. کاهش ضخامت هرچند آسیب پذیری را افزایش می دهد اما در عین حال با توجه به اینکه در نحوه تعامل شیشه و حرارت اثر مثبتی دارد، می تواند باعث افزایش ثبات آن گـردد. انجـام تیمارهـای شیمیایی مانند آنچه در ژاپن تحت عنوان (chemical strengthening treatment) CST صـورت مـیگیـرد نیـز مورد توجه می باشد. همچنین توجه به نیروی کشش شیشه که در عمل بین ۷۰۰ تا ۱۴۰۰ کیلـوگرم بـر سـانتیمتـر مربع است و بنابراین انتخاب وسایل درببندی در محدوده فوق، همگام با کاهش ضخامت توصیه میگردد.

۱۰- درب ظروف شیشه ایی

همانگونه که ذکر شد، ظروف شیشه ای در دو نوع دهانه گشاد یـا جـار و دهانـه تنـگ یـا بطـری سـاخته می شوند. در هر دو مورد استفاده از درب که محکم بر روی شیشه قرار گیرد ضروری میباشد. این دربها بطور کلی از جنس فولاد قلع اندود یا آلومینیوم ساخته شده کـه در قسـمت داخلـی دارای پوششـی کـه معمـولانـوعی ترکیب پلاستیکی مثلاPVC 2 و یا سایر مواد پلی مری است، میباشد.

بـرای آنکـه درب بنـدی بـه شـکل محکمـی انجام شود از روشهایی مانند فشار دادن، پیچیدن، چرخاندن و مانند آنها استفاده می گردد. درب ها ممکـن اسـت به صورت تاجی شکل، لبهدار و چرخشی دیده شوند.

الف: درب ظروف دهانه گشاد:

دو نوع دربguard–seal و tamper–seal از انواعی هستند که به شکل گسترده ایی از آنها در مـواردی که محصول تحت خلاء عرضه می شود، استفاده میشود. در این نوع درب بندی نوعی قسمت یقه مانند، لبـه هـای درب و بخشی از شانه ظرف را میپوشاند. (شکل.(۱۴ از دربهای لبهدار (lug cap) نیز برای بسته بندی میوهها و سبزیها، ترشیها، مرباها، ژلهها، آبمیوهها و مانند آنها استفاده میشود.

به این نوع در ها twist-off هم گفته می شود. شکل ۱۵ این نوع در را نشان میدهد. نوع دیگری از همین در press–on twist off نام دارد که بدون واشر بوده و با فشار لبـه در بـر روی finish ظـرف شیشـه ائـی درگیـر می شود (شکل.(۱۶ در لیوانی کـه مخصـوص ظـروف لیـوانی شـکل اسـت و در آن از تعـداد بیشـتری لبـه (lug) برخوردار است، نیز از همین دسته محسوب میشود (شکل .(.۱۷

ب: در ظروف دهانه تنگ این در ها به دو دسته قابل بسته شدن مجدد و غیرقابل بسته شدن مجدد تقسیم مـیگردنـد. در حالـت دوم

در اصطلاحاcrown2 یا تاج نامیده شده و معمولااز جنس فولاد قلع اندود است. ایـن در هـا دارای لبـه کنگـرهدار

(fluted–skirt) بــوده کــه بعــد از قــرار گــرفتن بــر روی دهانــه بطــری، بــدور finish جمــع (crimp) می شـوند

(شکل.(۱۸

امروزه نوعی از آن به نام easy–open twist–off crown به بازار عرضه شـده کـه بـر روی آنهـا نـوعی شیار (thread) دیده می شود بگونه ای که به آنها امکان باز و بسته شدن مجدد را می دهـد. درب هـای بطـری کـه قابل بسته شدن مجدد هستند عموما۲ از جنس آلومینیوم بوده و به صورت roll–on بسته میشوند. مهمتـرین انـواع آنها با قطر ۲۶ و ۲۸ میلی متر است ولی انواعی با قطر ۴۰ میلیمتر نیز ساخته مـیشـود. ایـن نـوع درهـا فاقـد شـیار متناسب با finish هستند و پس از آنکه بر روی دهانه بطری قرار گرفتنـد، بـر اثـر فشـار در بنـد شـیار متناسـب بـا finish بر روی آنها ایجاد میشود (شکل.(۱۹

این نوع درها دارای نواری نازک در بخش پایینی هستند که با پلهایی به درب اتصال دارند و نقش ضد ناخنک زدن (tamperproof or pilfer–proof) را بعهده دارند. تمامی درهای ظروف دهانه تنگ نیز از داخل با لایه ای از مواد پلی مری مانند PVC پوشیده شده اند. به این لایه ها liner یا آستری گفتـه مـیشـود. آخـرین نکتـه درباره در ظروف آن است که این وسیله بخشی از بسته است و باید از جمیع جهات با آن هماهنگ باشد و تحت هیچ شرایطی با محتویات واکنش ندهد.

دایره المعارف بریتانیکا، بسته بندی را چنین تعریف مینماید: »تکنولوژی و هنر آمـاده کـردن یـک کـالا برای حمل، ذخیره سازی و فروش آسان.« در تعریفی دیگر انجمن متخصصـین جعبه و بسـته بنـدی آمریکـا بسـته بنـدی را آمیزه ای از »فـن قـرار دادن کـالا در بسـته» «بکـارگیری مـواد مختلـف جهـت محافظـت موادغـذایی و بـالاخره «جذابیت و جلوه گری بسته » میداند.در تعریفی سیستماتیک بسته بندی را می توان پوششی از یک سیستم دانست که کالا نامیده می شود و کالا عبـارت اسـت از دانشـی کـه بـا اسـتفاده از انـرژی در جرمـی تثبیـت شـده اسـت.

صرف نظر از تعاریف فوق، لازم است تا تمامی سعی و کوشش بعمل آید تا بستهایی با بهتـرین مشخصـات روانـه بازار گردد و در این راه باید به این جمله معروف که : »بسته بندی خوب(هارد باکس)، نیمی از فـروش خـود را قبـل از عرضـه کرده است« توجه جدی نمود. اگر بازار را مکانی بدانیم که در آن نیروها و شرایط خریـدار و فروشـنده در هـم گره می خورند بگونهای که باعث جابجا شدن کالا و خدمات خواهد شد. آن گاه میتوانیم در یک رقابت سـالم به »ادبیات بسته بندی« در بر هم زدن توازن به نفع یک یا چند فروشنده در میان خیل عظیم فروشـندگان – بهتـر پی ببریم. بسته و پوشش جایگاهی برای برقراری ارتباط و وسیله ای برای تبلیغ بشمار می آید. در این میان انتخاب پوشش مناسب نقش کلیدی را خواهد داشت و بنابراین ضرورت دارد که در این مـورد، بـه سـوالاتی کـه یـافتن پاسخ آنها راهگشا خواهد بود، جواب داده شود.

• -۱ محصول بسته بندی شده و نوع بازار ؟ (جنبههای اقتصادی، فصلی، ذائقه و فرهنگی بازار هدف)
• -۲ موانع مورد نیاز برای بسته ؟ (ضد چربی، ضد رطوبت، امکان یا عدم امکان عبور گاز و…)
• -۳ طبیعت فرآوردهای که باید بسته بندی باشد ؟ (فسادپذیری، شکنندگی، مایع و جامد بودن)
• -۴ نحوه استفاده مجدد و یا مکرر از بسته چگونه است؟
• -۵ اندازههای متفاوت مورد نیاز ؟
• -۶ پیشبینی زمان برای تعویض پوشش؟ ( اندازه، شکل، کاهش هزینهها، فرمولهای جدید)
• -۷ تحمل بسته یا پوشش به درجه حرارت یا برودت ؟
• -۸ چگونگی جلب توجه مصرف کننده ؟ (رنگ، فرم هندسی، نام و لوگو، ابتکاری بودن )
• -۹ رعایت جنبههای اقتصادی ؟ (هزینه تمام شده یک پوشش)
• -۱۰ میزان استقبال مصرف کنندگان؟ (بررسیهای مقدماتی و یا کلی)
• -۱۱ شناخت کافی از رقبا ؟
• -۱۲ آیا در حفاظت از بسته در برابر ناخنک زدن (tamperproofness) ؟

در زمینه رنگ، اثرات آن میتواند بسیار محسوس باشد و توجـه بـه اثـر رنـگ هـا مـیتوانـد بسـیار مفیـد باشد.رنگ سفید خاموشی و سکوتی زنده را می رساند، احساسی از پاکی و خلوص را در انسان بـر مـی انگیـزد، شاد و زنده و لطیف است. رنگ قرمز بعنوان یک عامل تحریک کننده دستگاه گـوارش کـه حتـی مـیتوانـد بـر نحوه گردش خون نیز اثر بگذارد شناخته می شود. البته بواسطه همین اثـر اسـت کـه بکـارگیری ایـن رنـگ بایـد کنترل شده باشد. در همین زمینه رنگ قرمز روشن شادی بخش بوده حال آنکه قرمز تیره نوعی افسردگی را القاء خواهد نمود. رنگ نارنجی حتی از رنگ قرمز نیز مؤثرتر است بگونه ای که می تواند تأثیر فیزیکی نیـز بـه همـراه داشته باشد. رنگ زرد روشن بیانگر گرمی و لطافت بوده، زرد طلایی و زرد متمایل به سبز بترتیب بیانگر تلاش و

سلامتی و سالم بودن خواهند بود. رنگ زرد تیره محرک حواس می باشـد. رنـگ صـورتی گرچـه فاقـد شـادابی ایجاد شده توسط رنگ قرمز است اما گفته می شود که حالاتی چون صمیمیت و اصالت را تشدید خواهد نمـود.

رنگ سبز را رنگ آرام نام نهاده اند که در آن تلالو جوانی، رشد و امید را میتوان مشاهده نمود و بالاخره رنگ آبی، رنگ آرامش نامیده شده است. تفاوت آن با رنگ سبز آن است که رنگ سبز را مرتبط با آرامش زمینی و آبی را آرامشی معنوی و آسمانی در نظر گرفتهاند.بنفش حزن و اندوهی توام با وقار دارد و سالمندان به آن علاقه بیشتری دارند. گاهی رنگ ها، احساس خاصی را تلقین مینمایند. بعنـوان مثـال رنـگ هـای تیـره وزن بیشـتر، زرد طلائی تجمل، نارنجی اشتهای کاذب ، خاکستری شوری، قهوهائی سوخته، طعم تلـخ، سـبز، طعـم تـرش را القـاء می نمایند.نکته دیگر در مورد رنگ آن است که همواره استفاده از ترکیب رنگهای متنوع، موثرتر از بکـارگیری یک یا چند رنگ انگشت شمار نخواهد بود و بنابراین افراط در استفاده از رنـگ مـی توانـد اثـر معکـوس داشـته باشد. البته شیشه های چند رنگ می تواند نوعی اثر مشابه با مشاهده رنـگ هـای موجـود در طبیعـت را نیـز بـدنبال داشته باشد.رنگ زرد بر روی زمینه سیاه بیشترین خوانایی را دارد. تکنیکهای بکارگیری رنـگ نیـز بایـد مـورد توجه قرار گیرند. مثلا۲ رنگ ها اگر به صورت نوارهای افقی باشند بسته کوتاه تر و فشرده تر دیده می شود و اگر عمودی باشند بسته را بلند تر جلوه می دهند. رنگهای روشن، بستهها را بزرگتر نشان میدهند و یا حرکت رنگ از مرکز به کناره ها و روشنتر شدن تدریجی آنها باز میتواند بسـته را بزرگتـر جلـوه دهـد. در ارتبـاط بـا نکـات گرافیکی، همان گونه که قبلا نیز بیان شد، پوشش ضمن انتقال یک پیام به مصرف کننده باید محتوی بسته را نیـز توصیف نموده، چگونگی استفاده از آن را بیان نماید.به عنوان مثال استفاده از متر به عنوان باز کننده جعبه بسـتنی رژیمی و یا کمربند در سوس مایونز حاوی چربی، در القا نوعی مفهوم به خریدار بسیار موثر است (شکل ۱)

در مورد نام میتوان به مواردی مانند ارزش نامهایی چون زمزم در فرهنگ اسلامی، عدد ۷ به عنوان عدد خوشبختی در کشورهای اروپایی، حرف L به نشانه پیروزی در میان فیلیپینی ها اشاره نمـود.وجـود وضـوح و بـه عبارت دیگر عدم وجود پارازیت در ارسال پیام نیز باید مورد توجه خاص قرار گیرد. دلایل انجـام بسـته بنـدی را در یک نگاه کلی میتوان در موارد ذیل خلاصه نمود:

• -۱ حفاظت از آسیبهای فیزیکی، میکروبی و آلودگیها
• -۲ سهولت در حمل و نقل
• -۳ امکان اعلام مشخصات و یا نوع فرآیند (ترکیب، قیمت، تاریخ تولید و مصرف و…)
• -۴ تبلیغ
• -۵ سهولت انبارداری
• -۶ سهولت استفاده و انهدام و یا جمعآوری از بازار (Recall) -7 تقلیل ضایعات
• -۸ امکان استفاده در بحرانهای طبیعی و یا غیرطبیعی (سوانح، جنگها، قحطی و …)
• -۹ امکان عرضه به گروههای مختلف با در نظر گرفتن اندازه بسته.

در پایان این بخش متذکر می گردد که در این مجموعه و از اینجا به بعد به جنبههای تکنیکـی بسـته هـای مصرفی در صنایع غذایی، در قالب چندین بخش شامل: نحوه تولید و ساخت ظروف شیشـه ای ، ظـروف فلـزی ، آلومینیومی و فولاد قلع اندود، ظروف پلاستیکی، پوششهای کاغذی و مقوایی، بستههای چوبی اشاره شده و بـه تفصیل دوباره مشخصات و عوامل موثر بر یکایک آنها بحث خواهـد شـد. همچنـین در مـواردی بـه جنبـه هـایی خاص مانند شکل دهی به بسته به هنگام تولید ماده غذایی و یا فرآیندهایی کـه مسـتقیما در ارتبـاط بـا بسـته بنـدی میباشند، پرداخته خواهد شد.

انسان از شروع زندگی اجتماعی خویش، از آن زمان که هیچ اندوخته قابـل تـوجهی بـه جـزء مایحتـاج اولیه زندگی نداشت و نیازمند ظروفی بود تا غذا و لوازم خود را در آن جای دهد. آموخته بود که از برخی منابع که طبیعت در اختیار او نهاده، مانند تنه های پوک درختان، انواع نی، کدو، برگها و … استفاده نماید. او بعـدها توانست قسمتهائی از بدن حیوانات مانند مثانه، پوست، شاخ، استخوان و حتی رگ و مو نیز بهـره گیـرد. در دوره نو سنگی، انسان ظروف فلزی را میشناخته و در کنار آن قادر به ساخت ظروف سفالین بوده است. شناخت شیشه به عهد سومریان باز می گردد و نشانه های دال بر استفاده از این ماده در ۱۵۰۰ سـال قبـل از مـیلاد مسـیح موجـود است. هرودت در تاریخ خود، به این نکته اشاره دارد که در سال ۵۳۰ قبل از مـیلاد نیـز ایرانیـان پـس از غلبـه بـر نیروهای مصری آب مورد نیاز آنها را با استفاده از ظروف سفالین بزرگ تأمین مینمودند.

در سفرنامه‌ ناصرخسرو به‌ مکتوبی‌ این‌ چنین‌ برمی‌خوریم‌:

هنگامی که حکیم ناصرخسرو، در قرن پنجم هجری و در یک روز خاص، ناظر بر مجموعه ای از میوه ها و سبزیهای مختلف در بازار قاهره بوده، آن هم اقلامی مربوط به فصول مختلف سـال، مـی تـوان چنـین برداشـت نمود که در آن زمان تبادل کالا با خصوصیات ذیل وجود داشته است و می توان نتیجه گرفت:

1. بین نواحی مختلف ارتباط تجاری برقرار بوده است.
2. وجود نوعی سیستم بسته بندی که با استفاده از آن محصول فاسد شدنی از مناطق دوردسـت بـه قـاهره انتقال داده می شد.
3. سیستمهای منظم حمل و نقل بین نواحی مختلف وظیفه انتقال را بر عهده داشته است براستی تجار و تولید کنندگان در آن زمان برای بسته بندی این اقلام متنوع و صدها نوع محصول دیگر از چه روشهائی استفاده می نمودند؟

به هر روی به نظر می رسد با توجه به امکانات آن زمـان، هـدف از بسـته بنـدی، بیشتر محافظت از کالاها در مقابل تنشها و آسیبهای فیزیکی و جو’ی بوده است. برای مثال، موادی مانند عسل و یا کره را در مشکهائی که از پوست حیوان تهیه شده بود، نگهداری می کردند. نمک و مواد دانه ای را در خورجین می ریختند و محصولاتی مانند هندوانه، خربزه و انگور را در سبدهای جادار قرار میدادنـد.

بـا ایـن همـه اگـر بـه تاریخ بسته بندی تا پیش از انقلاب صنعتی نگاه کنیم، در می یابیم که در فاصله زمانی چنین طولانی، تحول مهم و چشمگیری در این زمینه رخ نداده است. کوچک بودن حجم تبادل بینالمللی کالاها در مقایسـه بـا زمـان بعـد از انقلاب صنعتی و تنوع بسیار کم در مواد مورد نیاز برای بسته بندی و حرکت آهسته ی کاروانها برای حمل و نقـل را میتوان از علل عمده این وضعیت عنوان کرد.

اگر در این موارد با نظامی پیچیدهتر از روابـط کـالایی روبـه رو میشویم بیشتر بدین علت است که سیستمهای اقتصادی و سیاسی جامعه موردنظر توانسته بود از حداکثر امکانات موجود بهرهائی در خورتوجه ببرد ظهور انقلاب صنعتی، به راستی تحولی اساسی در نظام تولید کالائی و تبادل آنها ایجـاد کـرد.

بـا ظهـور انرژی بخار، بشر به نیرویی غیر از نیروی انسانی دست یافته و تحول در اندیشه او نیز منجر به کاربرد علوم و فنون جدید شد، انرژی حرارتی، آب را بخار کرد و بخار فشرده آب، چرخهـا را بـه گـردش درآورد.

طنـین حرکـت جدید، زودتر از حد تصور آن روز، سرتاسر جهان را لرزاند. نظام تولید کالا توانست با شتابی بسیار زیاد، پیرامون خود را انباشته از کالا کند.

کاربرد علوم جدیـد بـه تـدریج جهـان را بـا تنـوع بیشـتری از کالاهـا و مـواد مواجـه کرد.بدیهی است که آن انباشتگی و تنوع، ضرورت یافتن بازارهای فرامـرزی را اجتنـاب ناپـذیر سـازد. از طـرف دیگر، تولید بیشتر نیاز به مواد خام بیشتر داشت و در بسیاری از موارد، سیستم تولیـدی قـادر نبـود درون مرزهـای کشورهای تازه صنعتی، این حجم از مواد را بیابد، چنین شد که حجم عظیمی از تبادل های جهانی بر مدار تبـادل مواد خام یا کالای صنعتی استوار گشت.

به تدریج، کشورهایی کـه هنـوز بـا انقـلاب صـنعتی و رنسـانس علمـی درگیر نشده و از نظـام تولیـدی نـازلتری برخـوردار بودنـد تبـدیل بـه بازارهـایی بـالقوه، بـرای کالاهـای صـنعتی کشورهای توسعه یافته شدند که البته برای چنین تبادلی، چیزی جز مواد خام نداشتند.

در این میان ضـرورت بـین المللی شدن تبادل کالائی، رشد و توسعه ناوگان حمل و نقل جهانی بود، ابتدا پژوهشگران و مکتشفان به حرکت درآمدند، کوششها و مساعی آنان برای یافتن منابع خام و حوزههای جغرافیایی وسیع منجر به یافتن قارههای دیگر شد و بدین نحو عصر تبادل مواد خام با کالای صنعتی آغاز شد.

در صحنه داخلی کشورهایی که انقلاب صنعتی آنان را به جنـب جوشـی بسـیار متفـاوت وا داشـته بـود، حادثه مهم دیگری نیز در حال رخ دادن بود، این واقعه از رقابت میان تولیدکنندگان برای تولید بیشتر، متنوع تر و ارزانتر حکایت داشت، به گونهای که مجبور به انجام نوآوری در ساخت ماشـینهای تولیـدی و تولیـدات صـنعتی مختلف بودند. به تعبیری دیگر، نوآوری به معنی تبلور دانش بیشتر در ساخت کالاها نیـز بـود و همـین دو مـورد، ریشه اساسی ایجاد تحولی بسیار مهم در شکلگیری و رشد صنعت بسته بندی شدند، اینبار بازارها شکل جدیدی به خود گرفتند و کالاها، به دلیل استفاده بیشتر از از دانشی که در آنها متبلور شده بود، تا دور دسـتها طـی طریـق می کردند تا به دست مصرف کنندگانی، این بار با فرهنگی متفاوت برسند. بـه ایـن ترتیـب، بـه تـدریج ضـرورت وجودی پوششی دیگر به نام ارتباطی اطلاعاتی و یا ارتباطی تبلیغاتی، در مجموعه بافت و سیستم بسـته بنـدی احساس شد.

سیستم بسته بندی این بار بـه صـورت مجموعـه ای بـا دو پوشـش درآمـد، یکـی پوشـش حفـاظتی و دیگری پوشش ارتباطی و این دو تا به امروز نقش مهمی در طراحی و ساخت سیستمهای بسته بندی در مجموعـه نظام کالایی بازی کرده اند. از ترکیب این دو پوشش که ظاهرا۲ دو خصلت متضاد در خـود دارنـد،

یـک سیسـتم بسته بندی حاصل می شود. اولین پوشش-یعنی پوشش حفاظتی–شرایطی ایجاد می کند کـه تحـت آن شـرایط، از نفوذ و تأثیر عناصر مخرب خارجی جلوگیری شده و بدین ترتیب ارتباط کالا را با جهان قطـع مـی کنـد، دومـین پوشش–که پوشش ارتباطی است- بر عکس پوشش اول، کوشش میکند شرایطی برای ایجاد ارتباط این کالا با جهان خارج ایجاد کند. برای مثال، آن دسته از مواد غذائی که به شـدت تحـت تـأثیر آلاینـده هـای محـیط قـرار میگیرند، باید کاملا از جهان خارج دور نگهداشته شوند، و این در حالی است که طرحها و برچسبهای موجود روی این پوششها حفاظتی، کوشش می کنند از محتوای این بسته اطلاعات لازم را به جهان خـارج انتقـال دهنـد.

پوشش حفاظتی در بسته بندی، باید با مجموعه ای از عوامل فیزیکی، شیمیائی و شرایط حمل و نقل و انبـار مقابلـه کند و پوشش ارتباطی آن باید بتواند با استفاده از علومی چون روان شناسی و جامعـه شناسـی بـر مقـولاتی چـون رقابت تجاری در حوزه اقتصاد، چیره شده و نیازهای مصرفکننـدگان را تـامین نمایـد، بـه همـین دلیـل، سیسـتم بسته بندی بدون توجه به عوامل فوق سیستمی کامل نبوده و موفق نخواهد شـد تـا وظـایف و اهـداف خـود را بـه انجام رساند. در کنار ان باید توجه داشت که سیستم بسته بندی از شـرایط پیچیـده اقتصـادی، سیاسـی و فرهنگـی جوامع مختلف نیز تأثیر می پذیرد.

برای مثال، رقابت فشرده میان تولیدکنندگان و بازرگانان، به تدریج، هنر را نیـز به صحنه این صنعت وارد کرد، هنر توانست به مجموعه این سیستم ارتباطی، مفهومی به نام جذابیت را نیز اضافه کند و جهانی بسیار متنوع تر را مقابل دید قرار دهد. به علاوه استفاده از علـوم دیگـر، نظیـر روانشناسـی فـردی و اجتماعی و ارگونومی، به سیستمهای مختلف بسته بندی، مفاهیمی نظیر آرامش، شور و سهولت در اسـتفاده را نیـز اضافه کرد.

مستقل شدن این صنعت از مجموعه صنایع دیگر، زمانی آغـاز شـد کـه بـه دلیـل فشـرده شـدن رقابـت و کاربردهای علوم و فنون متنوع در این دسته از صنایع و بویژه محدودیتهای اعمـال شـده حاصـل از فرآینـدهای اقتصادی رقابت–پدیده پژوهش و توسعه آن به صورتی جدی به وجود آمد. این بـار، صـنایع بسـته بنـدی سـهمی قابل توجه از بودجه های پژوهشی شرکتهای تولیدی را به خود اختصاص دادند. حاصل این پژوهشها، این امکـان مهم را فراهم کرد تا بتوان مواد غذایی، را به کمک فرآیندهای گوناگون بسته بندی کرده و بدین ترتیـب بخـش بسیاری از مواد غذائی که تا پیش از این تحول، فاسد شده و از بین می رفت به مـدد تحـولی ایـن چنـین قابـل استفاده شود. چنین فرآیندی، در حقیقت تأثیر سودمند رشد و توسعه صنایع بسـته بنـدی بـر صـنایع دیگـر، بـویژه کشاورزی، بود. امروزه، صنایع بسته بندی تبدیل به یک فناوری قدرتمنـد شـده، امـا بـا وجـود بـر طـرف نمـودن بسیاری از مسائل، مشکلاتی نیز میانه مسیر تولید تا مصرف کالا ایجاد کرده که بیشتر به ارتباط میان ایـن دسـته از صنایع با محیط زیست باز میگردد. به هرحال، هرچند بسته بندی از جنبههای مختلف قابـل بررسـی اسـت،

امـا بـا توجه به آنچه گفته شد سه عامل مهم و اصلی آن عبارتند از:

۱- زمینه اقتصادی:

در مرحله تولید یک بسته تمام جوانب اقتصادی مورد لحاظ واقع شود. در تولید هـر نـوع (بسـته بنـدی از کیسه نایلونی یک نان تا بسته بندی نوعی شکلات گران قیمت) با سقف بودجـه ای متناسـب بـا محصـول روبـه رو هستیم و تنها در بعضی موارد است که می توان این سقف را جا به جا نمود، هزینه تولید یـک بسـته بایـد بـا بهـای محصول تناسب منطقی داشته باشد و مواد اولیه آن دارای حداقل دور ریز بوده و کمترین فضا را اشغال نماینـد و بالاخره قابلیت تولید انبوه را داشته باشد.

۲- زمینه تکنیکی و کاربردی

محافظت از کالا، اصلی ترین وظیفه بسته بندی است. این حفاظ از هر جنسی کـه باشـد، بایـد کـالا را بـه

خوبی در برگیرد و آنها را در بعضی موارد در مقابل ضربه و تکان حفظ و به خوبی وزن کالا را تحمل نماید.

۳-  زمینه تبلیغاتی و بازاریابی یا جادوی هنر بسته بندی

طراحی برای محصولات تجاری بخشی از روند تولید و بازاریابی است. قبـل از شـروعکـار، طـراح بایـد تحقیق جامعی درباره محصول انجام داده و اطلاعات دقیقی گردآوری نماید. وی باید محصول را کاملا۲ بشناسدو با مشخصات، امتیازات، موارد مصرف، توانائی بالقوه فروش، سلیقه ها و عادات خرید مصرف کننـدگان احتمـالی آن، زبان شناسی رنگها و حتی محصولات رقبا آشنا باشد.

در یک سیستم بسته بندی، محتوا هرچند همان کالاست اما یک سیستم بسته بندی مناسب باید بتواند این محتوا را با نمودی متناسب با آن عرضه کنـد، بـدیهی اسـت کـه میان محتوی و نمود، یعنی کالا و بسته بندی، باید رابطه یی مبتنـی بـر اطلاعـات اسـتوار باشـد، بـه عبارت دیگـر، اطلاعات واسطه ای میان محتوا و نمود است، به طوری که هر نمودی جلوهای از محتـوی اسـت.

تضـاد و تنـاقض میان محتوا و نمود یعنی ساخت اطلاعات نادرست میان این دو میتواند تمام مفهوم بسته بندی را در محدوده زمانی خاص بی حاصل نماید و بدین ترتیب اعتماد خریدار را به کلـی تخریـب کنـد، بنـابراین کـاهش فـروش و

فروپاشی تبادل برای چنین سیستمی کاملا متحمل است. از سوی دیگـر هـر کـالائی در درون بسـته بنـدی، دارای زمانی خاص برای حفظ ساختار و ویژگیهای خود است، بنابراین رابطه اطلاعاتی میان کالا و بسته بندی تابع زمان معینی است و بعد از آن چنـین رابطـه ای گسسـته مـی شـود، از ایـن روسـت کـه هـر سیسـتم بسـته بنـدی و بـویژه بسته بندیهای موادغذایی که سریعتر محتوایشان تخریب میشود، دارای زمـانی مشـخص بـرای کـاربرد و اسـتفاده هستند، به همین دلیل کوشش تمامی تولیدکنندگانی که در بازارهای رقابتی فعالیت مـی کننـد بـر ایـن مـدار دور می زند که از زمان حمل کالا تا عرضه و مصرف آن، رابطه اطلاعاتی میـان محتـوا و نمـود، در مجموعـه کـالا و بسته بندی آن تخریب نشود و بر هم نریزد.

در حقیقت برای افزایش ثبات در این ارتباط است که در یک سیسـتم بسته بندی، از پوشش حفاظتی نیز بهره میگیرند، هرچه پوشش حفاظتی طول عمـر بیشـتری داشـته باشـد، سیسـتم بسته بندی میتواند نمود اطلاعاتی خود را برای مدتی طولانیتر – منطبق با شرایط درونی کالای خود – حفظ کند.

در نگاهی دیگر، پدیده پوشش ارتباطی (یعنی نمود بسته بندی)، تابع فاکتور دیگری است که میتوان نام آن را هنر جذب یا هنر ارتباط نامید. استفاده از پدیده هنر برای ایجاد جاذبه در یک پوشـش ارتبـاطی، مـیتوانـد نقش بسیار تعیین کننده ای در فروش یک کالا داشته باشد. هنر دقیقا با چنین هدفی به کمک پوشـش ارتبـاطی و نمودی یک سیستم بسته بندی می آید. روشن شدن سهم هنر در نظامهای تولیدی ضعیف میتواند یکی از عوامـل بسیار مهم گسترش دامنه فروش و بازار آنها باشد. آنچه که در بدو امر یک سیسـتم تولیـدی و یـا یـک مـدیریت قوی آبدیده در کوره رقابت باید از آن مطلع باشد مسئله «پیـام هنـری» اسـت. یـک پیـام هنـری موفـق در حـوزه سیستمهای بسته بندی، می تواند در خریدار یا گیرنده، احساسی به نام جذبه و یا توجه ایجاد کند، طوری که بتواند منطق خود را فراتر از منطق حاکم بر آن ذهن، در لحظه خاص اعمال کند. بنابراین یـک پیـام هنـری بایـد بتوانـد

ذهن خریدار را تا آنجائی که ارتباط اطلاعاتی میان این پیام و محتوی، یعنی کالای درون بسته بندی، از بین نرود به خود جلب کند. اگر اندکی در یک سوپرمارکت بزرگ قدم بزنید و برای مثال خریدار شیرینی باشـید، دسـت شما به ناگهان به سراغ آن جعبه ائی خواهد رفت کـه پیـام هنـری قـویتری دارد، و مـی تـوان گفـت کـه اکثریـت خریداران، همان جعبه را انتخاب می کنند، بدون آنکه محتوای آن با محتوای سـایر بسـته بنـدیها تفـاوت چنـدانی داشته باشد. جادوی پیام هنری در بسته بندیها را همیشه مدیران فروش موفق شرکتها درک کرده و میکنند. آنـان خوب میدانند که بدون چنین جاذبهای از فروش خبری نیست.

یکی از بزرگترین و مهم ترین جنبه های حیات بشری، مقابله انسان با قحطی و گرسنگی بوده

و می باشد. تهیه مواد غذایی سالم جهت تغذیه جمعیت رو به افزایش دنیا از دغدغـه هـای عمـده در کشورهای جهان است. متاسفانه میلیونها تن از فراورده های غذایی در هر سـال بـه علـل مختلفـی از جمله فعالیت میکروبها، فسادهای شیمیایی و آنزیمی و عوامل محیطی از بین مـی رونـد کـه مبـارزه ای پیگیر به منظور جلوگیری از اتلاف این مواد را می طلبد. دراین مبارزه، بستهبنـدی و حفاظـت از موادغذایی، نقش عمده ای را به عهده داشته و دارد.

استفاده از پوشش های گوناگون و متنوع بـرای بسته بندی مواد غذایی اکنـون بـه صـورت صـنعت عظیمـی در آمـده اسـت و روز بـه روز از تعـداد محصولات کشاورزی و فراورده های صنعت غذا که بدون پوشش و بسته به بازار مصرف ارائه مـی شوند، کاسته می شود. در حال حاضر با توجه به رشد و ایجاد تحول در فرهنـگ مصـرف، اسـتفاده از مواد بسته بندی شده جایگاه ویژه ای دارد.

امروزه هرچند بسته بنـدی در درجه اول بمنظور حفظ ماده غذائی در برابر عوامل بیرونی است اما امروزه ضمن آنکه وسیله ای

جهت افزایش ماندگاری است، عامل ارتباط بین ماده غذائی درون بسـته و خریـدار نیـز مـیباشـد و بسته و بسته بندی توانسته اند نـه تنهـا بـه خـوبی کیفیـت محصـول را در فاصـله بـین خـط تولیـد در کارخانه تا میز مصرف کننده حفظ و نوعی فرهنگ خاص خود را نیز القاء نمایند. اکنون بسته بندی از صورت یک تکنولوژی محض به ترکیبی از هنر و علم تبدیل شده است و جای خود را به خوبی در میان جوامع علمی باز کرده است، بگونه ای که اکنون بسـته بنـدی فـراورده هـای تولیـد شـده در کارخانه یک ضرورت به شمار آمده و حتی بخشهای خاصی بـدان اختصـاص یافتـه اسـت.

بـدیهی است توجه به دغدغه های زیست محیطی موضوعی کاملا ضروری بوده بگونه ایی که بتوان از ایـن صنعت مفید بدون آنکه ضرری متوجه حیات بشر شود، بخوبی بهره برد.