Всякий раз, купив банку растворимого кофе, мы обнаруживаем на ее горловине мембрану из алюминиевой фольги, а в винтовой крышке прокладку из картона или полимера. Не являются ли эти упаковочные комплектующие излишними? Раньше в жестяной банке этого не было. А сейчас редко встретишь и саму банку. Почему же ведущие производители растворимого кофе отказываются от нее?

Оказывается, все дело в крышке. Жестяная вдавливаемая крышка неудобна: без ножа не откроешь либо придется ломать ногти. Да и толстую мембрану приходится удалять ножом, оставляя неровный край. Потребитель не доволен, производитель, как следствие, тоже. Намного удобнее винтовая или твист-крышка с уплотнительной прокладкой. Она легко открывается и позволяет однажды вскрытую банку снова и снова плотно закрывать. Мембрана из фольги обеспечивает полную герметичность упаковки, что значительно увеличивает срок годности продукта. Кофеманам нравится, прибыли производителей кофе и упаковки для него растут.

Кому еще может пригодиться такая упаковка? Герметичность просто необходима для таких чувствительных к влаге продуктов, как какао, сухое молоко, порошковое детское питание. Но сфера использования уплотнителя с мембраной из алюминиевой фольги не ограничивается пищевыми продуктами. Прокладку-мембрану используют в упаковке моторных масел, ядохимикатов, косметики, тонер-порошков. Технические жидкости и реактивы не подтекают, если в результате перевозки и перегрузки ослабляется завинчивание колпака. Таким образом, обеспечивается сохранность товарного вида, а в случае с химреактивами и ядохимикатами — безопасность погрузо-разгрузочных работ, транспортировки и использования.

Кроме того, мембрана является эффективным средством защиты продукции от подделки. Ведь популярные продукты, к каковым относятся и растворимый кофе, и моторные масла, наиболее часто становятся объектами фальсификации. А возможность практически исключить (во всяком случае сильно усложнить) подделку — не менее важная причина, по которой целесообразно использовать прокладку с защитной мембраной в упаковке этих продуктов. 

Как устроен уплотнитель с мембраной?

Большинству потребителей представляется, что мембрана просто наклеивается на горловину банки, а затем навинчивается крышка-колпак. На самом деле, несмотря на кажущуюся простоту, алюминиевая мембрана — всего лишь составная часть многослойной и весьма сложной в изготовлении прокладки, состоящей из четырех слоев. Это основа, соединительный слой, мембрана и сваривающий слой. Для некоторых непищевых (моторные масла и жидкости, химреактивы, тонер-порошки, косметика) и пищевых продуктов (кетчупы, энергетические напитки со специальным колпаком push-pull) может использоваться двухслойная мембрана Twinflex без основы-уплотнителя и воска (только алюминиевая фольга+сваривающий слой).

Основой прокладки может служить хром-картон, дуплекс-картон, вспененный ПЭ, ПП или ПС. Вспененные полимеры очень хорошо восстанавливают свою форму и выравнивают допуски колпака и горловины, поэтому после вскрытия упаковки и удаления мембраны прокладка обеспечивает уплотнение при повторном завинчивании колпака. Соединительный слой (полиолефин, воск) соединяет фольгу мембраны с основой и обеспечивает их легкое разделение при отвинчивании колпака. Полеолефин наносится на лицевую сторону фольги сплошным слоем, а воск — точечной сеткой различной толщины. Мембрана из алюминиевой фольги с многоцветной печатью в вариантах Silver и Gold — единственный токопроводящий компонент прокладки, главная составляющая первичной упаковки, которая обеспечивает герметичность и защиту.

Сваривающий слой ПЭ, ПЭТ, ПП, ПС, Surlyn прочно соединяет мембрану с горловиной контейнера. Химически нейтральный полимер сваривающего слоя надежно отделяет содержимое контейнера от металла мембраны и сообщает упаковке дополнительные барьерные свойства. Мембраны Twinflex, Chromo ALKOsafe отделяются от горловины без следа. 

Технология запечатывания

Автомат-инсертер вкладывает прокладку в колпак, где она удерживается специальными выступами, а при их отсутствии — каплей термоклея. Соединение мембраны с горловиной контейнера осуществляется двумя способами. 1. Холодный клеевой метод. Он, в общем-то, устарел, но все еще используется — как правило, при работе со стеклобанкой. В клеевой прокладке на алюминиевую фольгу наносится слой пергамина (глассина). Фольга не подвергается нагреву. Банка проходит через клеевой узел, где с помощью клеевых валиков ее горловина смазывается специальным термоклеем, и затем поступает под навинчивающий автомат. Колпак с прокладкой навинчивается на горловину и за счет основы мембрана плотно прижимается к ее кромке. При вскрытии банки вращающего момента вполне достаточно для отделения мембраны от основы. После вскрытия на кромке горловины могут оставаться частицы фольги и клея.

2. Индукционный метод. Алюминиевая фольга подвергается кратковременному нагреву при прохождении завинченной банки через индукционное поле. За счет этого сваривающий слой расплавляется, и если контейнер изготовлен из полимера, подплавляется кромка горловины. Такое соединение мембраны с горловиной исключительно прочно. Запечатанная банка легко выдерживает внутреннее давление до трех атмосфер. При нагреве расплавляется и полностью впитывается в поверхность основы соединительный восковой слой, в результате чего мембрана отделяется от основы и остается на горловине. Полиолефин, в отличие от воска, не впитывается в материал основы, а соединяется с ее поверхностью, придавая ей глянец. Кроме того, полиолефин, обладая высокими гигиеническими свойствами, защищает содержимое контейнера от контакта с материалом основы при повторном завинчивании колпака. Таким образом, индукционный метод наиболее гигиеничен. Материалы для соединительного и барьерного слоев производятся в стерильных условиях и абсолютно безвредны для здоровья.

Дополнительно следует обратить внимание на то, что процесс индукционной запайки бутылок или банок с горючими жидкостями не может привести к их самовозгоранию (или взрыву). Чтобы это произошло, необходимо наличие трех составляющих: горючее (само по себе или его пары), его нагрев до температуры самовозгорания и наличие кислорода. Процесс индукционной запайки происходит при нагреве металлизированного вкладыша в крышке бутылки или банки до 70–120° С. Никакие другие части системы (жидкость, бутылка, крышка) в процессе запайки не подвергаются нагреву электромагнитным полем. При этом температура внутри контейнера не превышает температуру окружающей среды более чем на 1–3° С, а доступ кислорода во внутренний объем контейнера после укупорки невозможен. По всей видимости, безопасность и эффективность индукционного метода запайки будут и в дальнейшем способствовать его широкому применению. 

Оборудование

Машина для индукционной запайки имеет два основных узла: источник электропитания и индукционную головку. Источник электропитания — электрический генератор, который поставляет высокочастотный ток в индукционную головку. Индукционная головка является излучателем индукционного электромагнитного поля, ее конструкция позволяет концентрировать его в требуемом объеме. Для малого бизнеса больше подойдут модели Enercon Compak Junior и Enercon Auto Jr. На более крупных производствах целесообразно использовать Enercon SuperSeal. Compak Junior — компактное портативное устройство с воздушным охлаждением для индукционной запайки горлышек бутылок и банок. Имеет ручную индукционную головку и позволяет запаивать до 20 бут./мин. с диаметром горлышка 38 мм и до 6 банок/мин. с диаметром горловины 120 мм. Устройство может поставляться с различными индукционными головками, адаптированными под конкретную тару и пробку.

Enercon Auto Jr — компактное настольное устройство для индукционной запайки горлышек бутылок и банок с полным воздушным охлаждением. Перед началом работы необходимо настроить оборудование — установить время запайки и высоту устройства на штативе по габаритам контейнеров. Приемное устройство легко адаптируется к бутылкам различной формы и размера (высота — 7,5–56 см и диаметр — до 17,8 см; максимальный диаметр крышки составляет 8,9 см). В процессе работы оператор устанавливает очередную бутылку в приемное устройство под индукционную головку. При этом автоматически активизируется процесс индукционной запайки. В дальнейшем оператор только меняет бутылки под индукционной головкой, которая вмонтирована в корпус установки.

Enercon SuperSeal — серия автоматических машин. Блок питания и диагностики и высокоэффективная индукционная головка собраны в одном водонепроницаемом корпусе (61x58x38 см) стандарта NEMA 4, выполненном из нержавеющей стали. Система укомплектована мембранной панелью управления и стойкой, которая позволяет легко настраивать оборудование на высоту контейнеров. Система использует воздушное охлаждение блока питания и индукционной головки. Последняя может быть легко и быстро заменена на другую, если этого требует форма новой тары. Широкий выбор индукционных головок позволяет запаивать бутылки и банки с крышками диаметром от 22 до 120 мм и самых разнообразных типов и форм. В зависимости от условий задачи и мощности используемого источника питания, Enercon SuperSeal способны работать при скорости конвейера до 100 м/мин.

Автоматическое оборудование для индукционной запайки может комплектоваться различными дополнительными узлами, позволяющими анализировать наличие вкладыша в бутылках, удалять с конвейера контейнеры с плохо закрученными крышками или без вкладышей, предупреждать о нарушении условий, необходимых для правильного выполнения индукционной запайки. Кроме того, в особых случаях оборудование может быть оснащено системой водяного охлаждения, которое обеспечит более высокую производительность линии.