In risposta a diverse richieste, iniziamo con questo articolo una serie di lavori sui coperchi ad apertura facilitata, del tipo ad apertura totale, ampiamente utilizzati nelle conserve. In questo primo lavoro descriviamo questo tipo di coperture, così come definiamo i materiali adatti alla loro fabbricazione e le loro caratteristiche.

 

INTRODUZIONE

Questo tipo di chiusura  ha una storia relativamente recente, molto più tardi del contenitore in banda stagnata, anche se i suoi antecedenti risalgono a molti anni fa, quando si iniziarono ad usare sistemi che in qualche modo favorivano l’apertura . Nel corso del tempo, ce ne sono stati parecchi, tra i quali possiamo elencare  i contenitori ad apertura laterale per mezzo di linguette, i coperchi ad apertura “norvegese”, i contenitori tipo “decollege”, i contenitori “box tray”, ecc.

Quasi tutti – ad eccezione del “Box Bande” – avevano dei punti in comune:

–           Aprire con l’aiuto di una piccola chiave.

–           Fate aprire una scheda.

–           Precisare una zona indebolita per mezzo di incisioni, per strappare.

Questi nuovi coperchi sono molto diversi da quelli, poiché in tutti i casi  eliminano l’uso di uno strumento per l’apertura. Anche se in un certo senso hanno molto a che fare con i precedenti, dato che si basano su “una zona indebolita per mezzo di incisioni per lo strappo” della palpebra, che richiede un anello – prima una chiave – per iniziare l’operazione. Vedere la figura nº 1.

Figura 1

 

Nel 1959, a Dayton – Nord America – Ernie Fraze, un ex tecnico dell’Alcoa, conoscitore delle proprietà dell’alluminio e anche esperto di fustellatura, aveva pronto il primo prototipo di coperchi easy-open. Le prime versioni industriali furono presentate all’inizio degli anni ’60 e furono utilizzate per la prima volta nel mondo.  svilupparsi rapidamente.

Ci sono due modelli di base, uno con un’apertura parziale a forma di linguetta – usato per liquidi e bevande – e un altro con un’apertura completa che permette di rimuovere completamente il coperchio – usato per cibi solidi. Quest’ultimo, inizialmente presentava un’incisione a forma di tripla C, e una volta aperto aveva l’aspetto di una coda di maiale, da cui il soprannome “coda di maiale”. Questi disegni migliorano nel tempo e assumono una configurazione diversa.

Diverse aziende americane offrirono in breve tempo utensili e attrezzature adatte alla fabbricazione di coperchi easy-open. L’attrezzatura richiedeva un design e una precisione molto elevati.

Il materiale più usato negli Stati Uniti era – ed è tuttora – l’alluminio, il che è logico in un paese dove l’energia costa poco. L’Europa, dove l’energia è costosa, è passata presto allo stagno in caso di apertura totale. Ciò ha comportato una rielaborazione delle attrezzature e degli utensili, che è stata piuttosto complessa. Inoltre, ha applicato questa tecnica a coperchi di forma non rotonda (rettangolare e ovale) per il mercato del pesce.

Il coperchio easy-open ha guadagnato costantemente quote di mercato. Oggi il 100% delle lattine per bevande usa questi coperchi e  anche una percentuale molto alta di imballaggi alimentari.

DESCRIZIONE

Concentrandosi sui coperchi ad apertura totale, essi differiscono dai coperchi convenzionali nei seguenti modi:

–         Un’incisione situata alla periferia del pannello centrale. Parallelamente alla ciotola, quindi a forma di circonferenza nei coperchi rotondi, con una profondità di circa 2/3 dello spessore del materiale, e un profilo triangolare o trapezoidale. Accanto ad esso e nel pannello centrale si forma una bolla disegnando il metallo, che serve come rivetto per fissare l’anello. La forma del pannello è condizionata da queste due circostanze – incisione e bolla – in modo che  le protegga, e allo stesso tempo soddisfi le proprietà che deve avere una copertura classica. Vedi figura nº 2

Figura 2 

Un anello, fissato al coperchio per mezzo del rivetto formato nel pannello dello stesso. Questo anello ha un’estremità appuntita – chiamata “naso” – che è posizionata esattamente sopra un punto dell’incisione. L’anello, tramite un taglio a ferro di cavallo e circondando il rivetto, può inclinarsi e infilare il suo “naso” nell’incisione, finendo di rompere il metallo in questo punto. Vedere la figura nº 3.

Figura 3

–         Questa operazione viene eseguita quando l’anello è inclinato di circa 45º. Quando raggiunge la posizione verticale – a 90º rispetto al pannello del coperchio – si tira l’anello – a questo scopo c’è un foro che permette il passaggio del dito della mano – e  il pannello è completamente strappato, separandolo dal coperchio e causando così l’apertura del contenitore.

Per quanto riguarda gli altri elementi che compongono il top: tesa, ricciolo, composito, ecc.  corrispondono agli stessi elementi di un top classico di dimensioni e uso identici.

CRITERI

Questo tipo di coperchio  può essere usato per tutti gli alimenti lavorati e non, in contenitori da 2 e 3 pezzi. Hanno un’eccellente applicazione in prodotti come latte, pesce, carne, cibi preparati, verdure, frutta e verdura, mangimi…

I coperchi easy-open sono fatti di metallo (banda stagnata, TFS o alluminio) e possono essere di forma rotonda, rettangolare o ovale. Sia il pannello che l’anello sono protetti internamente ed esternamente da vernici. Quelli usati per l’esterno possono essere incolori o dorati.

Un buon coperchio easy-open deve soddisfare pienamente le esigenze delle aziende di imballaggio, dei distributori e dei rivenditori in termini di:

–           Ottima apertura, con uno sforzo ragionevole.

–           Alto valore della pressione di scoppio.

–           Alto livello di protezione contro la corrosione.

–           Alto livello di anti-abuso e comportamento di guida.

È stato statisticamente provato attraverso indagini in diversi paesi, che i consumatori preferiscono i coperchi ad apertura ad anello, in quanto forniscono una serie di vantaggi come:

–           Più comode da usare di una normale lattina, perché non richiedono alcuno strumento per aprirle.

–           Facile e veloce da aprire.

–           Ergonomicamente confortevole.

–           Sicuro da aprire e usare

–           Buona protezione da implosione/esplosione

–           Design attraente.

–           Un contenitore più igienico, perché non è necessario inserire alcun attrezzo nella lattina, cioè un apriscatole.

–           Confezione forte e resistente agli abusi.

Un buon coperchio facile da aprire può aiutare a costruire la consapevolezza del marchio, la preferenza del marchio e la fedeltà al marchio.

PROTEZIONE

Queste coperture richiedono sistemi di verniciatura di buona qualità, sia all’interno che all’esterno.

All’interno, è necessario applicare un sistema di vernice sufficientemente sicuro per garantire che, una volta finita la copertura, non ci siano porosità localizzate sotto il rivetto o sotto la zona di incisione. La zona del rivetto è sottoposta a un forte stiramento, necessario per generare abbastanza materiale per formare il rivetto, e poi a un impatto energetico per fissare l’anello. L’area di incisione  è colpita dal punzone di incisione contro l’incudine. Entrambe le operazioni sottopongono la vernice interna a condizioni difficili.

Il sistema interno può essere dorato o bianco.  Consiste sempre nell’applicazione di almeno due rivestimenti diversi e complementari. I sistemi adatti possono essere:

-Tono d’oro interno:

–         Opzione a): Tripla passata di vernice poliestere, le prime due passate in versione dorata e l’ultima incolore, con una carica totale dell’ordine del 22            grs/m2.

–           Opzione b): Una prima passata di vernice epossifenolica dorata a basso carico e una seconda passata di organosol d’oro, con un carico totale di circa 25 grs/m2.

Colore interno bianco

–           Opzione a) Triplo strato di vernice poliestere, i primi due in bianco e il terzo in trasparente, con un carico totale di circa 24 grs/m2.

–           Opzione b) Doppio strato di organosol pigmentato con un carico totale di 30 grs/m2

Si consiglia di controllare la porosità interna con il test del cadmio.

Esternamente, la situazione è ancora più difficile, poiché il sistema di verniciatura è effettivamente rotto quando l’incisione è fatta sul lato esterno. Tuttavia, in questo caso, almeno le aree più colpite saranno “riparate” con una riverniciatura.

Il sistema di verniciatura esterna può presentare una maggiore varietà di possibilità, poiché la copertura può essere verniciata (incolore o dorata) o litografata su metallo o su uno smalto bianco.

I sistemi di riferimento possono essere:

Finitura esterna dorata: una vernice di accoppiamento epossi-urea a basso carico, seguita da un epossidico fenolico dorato, con un carico totale di circa 8 grs/m2.

Vernice trasparente esterna: una vernice di accoppiamento epossi-urea a basso carico, seguita da una epossi modificata incolore, con un carico totale di circa 8 grs/m2.

Copertina con stampa su metallo: Una vernice di accoppiamento come nei casi precedenti  e una vernice di finitura finale (sulla litografia)  acrilico.

Copertura con stampa su smalto bianco: una vernice di accoppiamento come nei casi precedenti, seguita da uno smalto acrilico bianco, e dopo la stampa, una vernice acrilica di finitura.

Le confezioni di materiale già verniciate e in attesa di entrare nella fase di fabbricazione dei coperchi devono essere protette dalla polvere, poiché la delicatezza degli strumenti utilizzati per la fabbricazione di questi coperchi richiede un alto grado di pulizia.

DESIGN DEL PANNELLO

Il design del pannello si è evoluto da una serie di sviluppi tecnici volti a ottenere una copertura adeguatamente performante. Un pannello ben progettato:

permette una buona formazione dell’anello di fissaggio del rivetto.

Sopprime le pieghe e favorisce la scorrevolezza della rottura del pannello.

-riduce la presenza di “picchi” incipienti.

-limita l’effetto “spugnoso” intorno al rivetto e migliora l’aspetto generale del componente.

Un pannello con gradienti lisci a forma di “C”, è quello che ha dato soddisfazione in tutti gli aspetti elencati sopra. Vedere la figura nº 4. Nei primi tempi di utilizzo del coperchio easy-open, era comune stampare le istruzioni di apertura sul pannello, con disegni illustrativi delle diverse fasi. Anche se questa pratica è ancora consigliabile, al giorno d’oggi con l’uso generalizzato di questo tipo di coperchi non è necessario seguire questo criterio, poiché il consumatore medio ha imparato a usarli correttamente.

Figura 4

La parte più critica di un coperchio easy open è l’incisione, attraverso la quale avviene lo strappo del pannello centrale. Un buon design faciliterà lo sforzo di staccare questo pannello. La protezione o “riparazione” applicata per evitare la corrosione dell’incisione è anche molto importante. Da qui questi due fattori, a) esecuzione dell’incisione e b) la protezione degli stessi, sono quelli che aggiungono più valore, e quindi sono i segreti meglio conservati dai produttori.

Un’incisione ben progettata e controllata dovrebbe permettere l’apertura del coperchio. con l’aiuto dell’anello, esercitando sforzi moderati. Come riferimento possiamo indicare i seguenti valori:

–         SFORZO DI FORATURA: Lo sforzo richiesto per guidare il naso dell’anello nell’incisione e perforare il tappo in quel punto. Il suo valore deve essere di 3 daN  (deca Newton) massimo, misurato a 45º di inclinazione dell’anello.

–         STRESS DA STRAPPO. Forza necessaria per staccare il pannello. Misurato con l’anello a 90º:

• Tappi di copertura diametro 65 – 73             4 .5 daN       +/- 1.5 daN
• Diametro dei tappi 83 – 99          5     daN      +/- 1,5 daN
• Rettangolare                           5,5 daN      +/- 1,5 daN
• Ovale                                 5,5 daN      +/- 1,5 daN

–         SPESSORE RESIDUO. Spessore del metallo rimasto sotto l’incisione: 75 micron (millesimi di millimetro)  al suo limite inferiore. Valore preso con calibro “Federal”, con vernice interna di tipo organosol applicata e senza vernice di riparazione. La variazione massima dello spessore residuo lungo l’incisione non deve superare i 15 micron, cioè non deve superare i 90 micron in nessun punto.

Ci sono diversi tipi di incisione, i più comuni sono quelli che usano un punzone di incisione di profilo:

–           trapezoidale

–           a forma di V, ad angolo acuto e simmetrico 70º.

Questi secondi danno risultati migliori.

L’incudine, su cui batte il punzone di incisione, ha una forma toroidale con un raggio di 0,5 mm nel caso di tappi rotondi, vedi figura nº 5,  e smussato nei tappi non rotondi, poiché la forma toroidale è complessa da realizzare nei contorni non rotondi. Vedere la figura nº 6.

Figura 6

Per proteggere l’incisione dagli abusi, il pannello deve essere dotato di una perlina di protezione periferica invertita tra l’incisione e la parete del pallone. Vedere la figura nº 2 qui sopra.

La sequenza di produzione raccomandata nelle diverse stazioni della pressa per la produzione di coperchi è la seguente:

Cime rotonde: 1° pannello – 2° incisione

Cime non rotonde: 1º Pre-pannello – 2º Incisione – 3º Pannello

Se il coperchio è in banda stagnata, una specifica del materiale di riferimento è la seguente:

–           Acciaio di base: Nessuna inclusione

–           Colata continua

–           calmato all’alluminio

–           Ricottura continua (CA)

–           Tempio: T67

–           Spessore: 0,21 o più, a seconda del diametro da produrre.

–           Finitura superficiale: Pietra

–           Passivazione: 311

–           Stagnato: Differenziale 5.6/2.8

–           Limite elastico: 420 – 480 MPa (megapascal) (in direzione longitudinale)

–           Allungamento residuo minimo: 15%.

Se la copertura è fatta in TFS, l’acciaio di base può essere lo stesso.

ANELLO

Un buon anello deve soddisfare una serie di proprietà come:

–           Grande foro per permettere il passaggio del dito.

–           Robustezza per resistere allo sforzo  dello strappo senza deformarsi significativamente.

–           Nessun bordo tagliente.

–           Aspetto pulito

–           Ben “riparato” per evitare la ruggine.

L’anello deve essere fissato saldamente in modo che non ruoti nel rivetto. Deve resistere a una forza minima di 12 daN senza staccarsi dal rivetto.

Le specifiche del materiale appropriato per il caso della banda stagnata  sarebbero:

Acciaio di base:

–     Tipo: Colata continua

–           Tempio: T65

–           Ricottura continua (CA)

–           Spessore: 0,36 mm

Rivestimento:

Banda stagnata

–           Passivazione: 311

–           Stagnato: 2,8/2,8

–           Finitura: Pietra

–           Aspetto: lucido

L’anello può anche essere realizzato in materiale zincato o in TFS con le stesse caratteristiche dell’acciaio di base.

PROTEZIONE DALLA CORROSIONE

Come abbiamo già sottolineato, la protezione o “riparazione” del coperchio è fondamentale, poiché quando si trasforma il bozzetto iniziale o il guscio, trasformandolo nel coperchio stesso, aggiungendo l’incisione di apertura e il rivetto per fissare l’anello, si produce una serie di danni nelle vernici precedentemente applicate in piano.

Esternamente è necessario “riparare”, applicando una nuova vernice una volta finita la copertura. Ci sono diverse procedure per eseguire questa operazione, come:

–         Iniezione  di vernice  spruzzata da un ugello, su tutta la superficie esterna del coperchio. Vedi figura nº 7

–           Iniezione di vernice spruzzata solo nella zona dell’incisione e del rivetto per mezzo di un ugello montato su una testa rotante.

–           Applicazione della vernice per elettroforesi.

In tutti i casi è necessaria una successiva cottura del coperchio per una corretta polimerizzazione della vernice. È necessario un controllo di riparazione tramite il test del solfato di rame (CuSO4).

Nel caso della “riparazione” a spruzzo, si usano vernici bicomponenti, incolori, che vengono mescolate poco prima dell’uso. La proporzione di ogni componente varia a seconda del produttore. La temperatura di cottura e il tempo di cottura dipendono anche dal tipo di vernice usata, ma è almeno 120 ºC  e alcuni minuti.

Ci sono alcune applicazioni di coperchi easy-open, come quelli utilizzati per prodotti che non richiedono lavorazione – noci, biscotti,… – o prodotti molto poco aggressivi, dove si può rinunciare alla “riparazione” del coperchio, per ridurre il costo del prodotto. In questo caso è necessario lubrificare leggermente la zona del rivetto e l’incisione con un olio sanitario. Questa lubrificazione viene effettuata atomizzando il lubrificante attraverso un ugello. Questo previene l’attacco ambientale che potrebbe causare la ruggine dove l’acciaio è esposto.

D’altra parte, alcuni produttori, per garantire una migliore protezione della copertura, “riparano” sia l’esterno che l’interno della copertura.

DETTAGLI PER MIGLIORARE L’APERTURA

Descriviamo alcuni dettagli che possono essere incorporati nei coperchi per facilitare il loro uso.

1. A) Sporgenze per il supporto delle dita

Si tratta di due aree in rilievo a forma di sporgenza poste sul pannello del coperchio, appena sotto l’estremità dell’anello, alte circa 0,7 mm. Permettono di alzarlo leggermente e, di conseguenza, di lasciare un piccolo spazio tra l’anello e il pannello. Questo facilita il passaggio dell’unghia e del polpastrello per iniziare l’apertura. Vedi figura nº 8

1. B) Foro per il passaggio del dito

Consiste nel fare una rientranza a forma di gradino nella parte centrale del pannello che coincide sotto l’estremità dell’anello. Permette di lasciare spazio tra esso e il pannello, facilitando il passaggio del polpastrello sotto l’anello. Vedi figura nº 8

A e B sono due soluzioni che cercano entrambe lo stesso effetto, puoi scegliere una delle due o entrambe insieme.

1. C) Piegatura dell’estremità dell’anello

Si tratta di sollevare l’estremità dell’anello verso l’alto, curvandolo leggermente. In questo modo si ottiene più spazio tra esso e il pannello centrale. Questo facilita anche il passaggio del dito sotto l’anello. Vedi figura nº 9

Questa soluzione è la più efficiente delle tre elencate, ma è la meno usata perché ha il grave svantaggio di provocare degli intoppi nel processo di sterilizzazione nelle conserviere. In particolare quando si riempiono prodotti semisolidi con un alto coefficiente di espansione, come i mangimi o i prodotti a base di carne.  In questi casi il coperchio si gonfia, e l’anello con la sua estremità rialzata emerge sopra il livello della chiusura, causando lo strappo e l’apertura del coperchio.

È comune usare anelli con l’estremità angolata verso il basso – verso la superficie del pannello centrale – proprio per eliminare questo rischio di aggancio dell’anello. Vedere la figura nº 8.

DETTAGLI SULLA SICUREZZA

Sezioni di incisione trapezoidale in incisioni a “V

Zona lungo l’incisione, di una lunghezza definita e in una posizione definita, come sul lato del naso dell’anello (punto 1) – vedi figura nº 10 – o/e sul lato opposto (punto 2), dove si lascia uno spessore residuo maggiore nell’incisione, cioè l’incisione è un po’ meno profonda. Questa zona specifica è quindi meno incline allo strappo. Questo si ottiene, nel caso di un punzone a “V”, uccidendo leggermente – circa 0,05 mm – il bordo tagliente nelle zone da lavorare, presentando così l’incisione con una sezione trapezoidale in queste sezioni.

Questo raggiunge un doppio obiettivo: evitare  implosioni/esplosioni nell’apertura.

Nel caso del punto 1: per permettere l’equilibrio della pressione interna ed esterna al punto di perforazione, che può portare all’esplosione/implosione del tappo, quando la differenza è alta. Si esegue per mezzo di due punti separati di circa 15 mm. e una lunghezza di 1,5 mm ciascuno.

Nel caso del punto 2: Conservare il coperchio nel caso in cui si stacchi a causa di una forte pressione interna (scoppio). In questo caso la riduzione dell’incisione sarà fatta in una sezione di circa 15 mm.

Di queste due opzioni, la seconda è più comunemente usata, anche se le due possono essere usate insieme o in modo intercambiabile.

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