Em resposta a vários pedidos, começamos com este artigo uma série de trabalhos sobre tampas de abertura fácil, do tipo de abertura total, amplamente utilizadas em enlatados. Neste primeiro trabalho descrevemos este tipo de coberturas, assim como definimos os materiais adequados para a sua fabricação e as suas características.

 

INTRODUÇÃO

Este tipo de fechamento  tem uma história relativamente recente, muito posterior ao recipiente de folha-de-flandres, embora os seus antecedentes remontem a muitos anos atrás, quando começaram a utilizar sistemas que de alguma forma favoreceram a abertura do . Ao longo do tempo, houve uma série deles, entre os quais podemos citar  os recipientes de abertura lateral por meio de abas, as tampas de abertura “norueguesa”, os recipientes tipo “decollege”, os recipientes tipo “box tray”, etc.

Quase todos eles – com exceção da “Banda da Caixa” – tinham pontos em comum:

–           Abrir com a ajuda de uma pequena chave.

–           Tenha um separador para começar a abrir.

–           Precisão de uma área enfraquecida por meio de incisões, para rasgar.

Estas novas tampas são bastante diferentes destas, uma vez que em todos os casos  elimina o uso de um instrumento para abertura. Embora de certa forma tenham muito a ver com as anteriores, pois se baseiam em “uma área enfraquecida por meio de incisões para o rasgamento” da tampa, o que requer um anel – antigamente uma chave – para iniciar a operação. Ver figura nº 1.

Figura 1

 

Em 1959, em Dayton – América do Norte – Ernie Fraze, antigo técnico da Alcoa, conhecedor das propriedades do alumínio e também especialista em corte sob pressão, teve pronto o primeiro protótipo de tampas de fácil abertura. As primeiras versões industriais foram apresentadas no início da década de 1960 e foram utilizadas pela primeira vez no mundo.  desenvolver-se rapidamente.

Existem dois modelos básicos, um com uma abertura parcial na forma de uma aba – utilizada para líquidos e bebidas – e outro com uma abertura total que permite retirar completamente a tampa – utilizada para alimentos sólidos. Esta última, inicialmente apresentava uma incisão em forma de triplo C, e uma vez aberta tinha a aparência de uma cauda de porco, daí o apelido de “cauda de porco”. Estes desenhos melhoram com o tempo e assumem uma configuração diferente.

Várias empresas americanas ofereceram, em pouco tempo, ferramentas e equipamentos adequados para a fabricação de tampas de fácil abertura. As ferramentas exigiam um design e precisão muito elevados.

O material mais usado nos Estados Unidos era – e ainda é – alumínio, o que é lógico em um país onde a energia é barata. A Europa, onde a energia é cara, logo mudou para lata no caso de abertura total. Isto envolveu uma reformulação do equipamento e das ferramentas, o que foi bastante complexo. Além disso, ele aplicou esta técnica em tampas não redondas (retangulares e ovais) para o mercado do peixe.

A tampa de fácil abertura tem vindo a ganhar constantemente quota de mercado. Hoje 100% das latas de bebidas utilizam estas tampas e  também uma percentagem muito elevada de embalagens de alimentos.

DESCRIÇÃO

Centrando-se nas tampas de abertura total, elas diferem das tampas convencionais nas seguintes formas:

–         Uma incisão localizada na periferia do painel central. Paralelo à taça, portanto em forma de circunferência em tampas redondas, com uma profundidade de aproximadamente 2/3 da espessura do material, e um perfil triangular ou trapezoidal. Ao seu lado e no painel central forma-se uma bolha através do desenho do metal, que serve de rebite para a fixação do anel. A forma do painel é condicionada por estas duas circunstâncias – incisão e bolha – para que  as proteja e, ao mesmo tempo, cumpra as propriedades que uma cobertura clássica deve ter. Ver figura nº 2

Figura 2 

Um anel, fixado à tampa através do rebite formado no painel do mesmo. Este anel tem uma extremidade pontiaguda – chamada “nariz” – que está posicionado exatamente acima de um ponto da incisão. O anel, através de um corte em forma de ferradura e circundando o rebite, pode inclinar e enfiar o seu “nariz” na incisão, acabando por partir o metal neste ponto. Ver figura nº 3.

Figura 3

–         Esta operação é realizada quando o anel está aproximadamente 45º inclinado. Quando atinge a posição vertical – a 90º em relação ao painel da tampa – o anel é puxado – para este efeito existe um orifício que permite a passagem do dedo da mão – e  o painel é completamente rasgado, separando-o da tampa e provocando assim a abertura do recipiente.

Quanto aos outros elementos que compõem o topo: aba, ondulação, compósito, etc.  correspondem aos mesmos elementos de um topo clássico de tamanho e uso idênticos.

CRITÉRIOS

Este tipo de tampa  pode ser usada para todos os alimentos processados e não processados, em recipientes de 2 e 3 peças. Têm excelente aplicação em produtos como leite, peixe, carne, alimentos preparados, legumes, frutas e verduras, ração animal…

As tampas facilmente abertas são feitas de metal (folha-de-flandres, TFS ou alumínio) e podem ser redondas, rectangulares ou ovais. Tanto o painel como o anel são protegidos interna e externamente por vernizes. Os utilizados para o exterior podem ser incolores ou dourados.

Uma boa tampa de abertura fácil deve satisfazer plenamente as necessidades das empresas de embalagem, distribuidores e retalhistas em termos de:

–           Excelente abertura, com esforço razoável.

–           Alto valor de pressão de ruptura.

–           Alto nível de protecção anticorrosiva.

–           Alto nível de comportamento anti-abuso e de condução.

Tem sido estatisticamente comprovado através de pesquisas em diferentes países, que os consumidores preferem tampas de abertura de anéis, uma vez que elas oferecem uma série de vantagens, tais como:

–           Mais conveniente de usar do que uma lata normal, pois não requerem nenhuma ferramenta para abri-los.

–           Fácil e rápido de abrir.

–           Ergonomicamente confortável.

–           Seguro para abrir e usar

–           Boa proteção contra implosão/explosão

–           Design atractivo.

–           Um recipiente mais higiénico, porque não é necessário inserir nenhuma ferramenta na lata, ou seja, um abridor de latas.

–           Embalagens fortes e resistentes ao abuso.

Uma tampa boa e fácil de abrir pode ajudar a construir o conhecimento da marca, a preferência pela marca e a lealdade à marca.

PROTECÇÃO

Estas coberturas requerem sistemas de verniz de boa qualidade, tanto por dentro como por fora.

No interior, é necessário aplicar um sistema de verniz suficientemente seguro para garantir que, uma vez terminada a cobertura, não haja porosidade localizada sob o rebite ou abaixo da área de incisão. A área do rebite é submetida a um forte estiramento, necessário para gerar material suficiente para formar o rebite, e depois a um impacto energético para fixar o anel. A área de incisão  é atingida pelo soco de incisão contra a bigorna. Ambas as operações sujeitam o verniz interior a condições adversas.

O sistema interior pode ser dourado ou branco.  Consiste sempre, no mínimo, na aplicação de dois revestimentos diferentes e complementares. Sistemas adequados podem ser:

-Tom de ouro interior:

–         Opção a): Tripla passagem de verniz poliéster, as duas primeiras passagens em versão dourada e a última sem cor, com uma carga total na ordem de 22            grs/m2.

–           Opção b): Uma primeira passagem de verniz epóxi-fenólico de ouro com baixa carga e uma segunda passagem de organosol de ouro, com uma carga total de cerca de 25 grs/m2.

-Cor branco interior

–           Opção a) Tripla camada de verniz poliéster, as duas primeiras em branco e a terceira em transparente, com uma carga total de cerca de 24 grs/m2.

–           Opção b) Dupla camada de organosol pigmentado com uma carga total de 30 grs/m2

É aconselhável verificar a porosidade interna com o teste de cádmio.

Externamente, a situação é ainda mais difícil, pois o sistema de verniz é efetivamente quebrado quando a incisão é feita no lado externo. No entanto, neste caso, pelo menos as áreas mais afetadas serão “reparadas” por meio de repintura.

O sistema de verniz externo pode apresentar mais variedade de possibilidades, já que a capa pode ser envernizada (incolor ou dourada) ou litografada em metal ou esmalte branco.

Os sistemas de referência podem ser:

-Revestimento exterior dourado: Um verniz de acoplamento epoxi-urea de baixa carga, seguido por um epoxi fenólico dourado, com uma carga total de cerca de 8 grs/m2.

Revestimento exterior transparente: Um verniz de acoplamento epoxi-urea de baixa carga, seguido por um epoxi modificado incolor, com uma carga total de cerca de 8 grs/m2.

Capa com impressão em metal: Um verniz de acoplamento como nos casos anteriores  e um verniz de acabamento final (sobre a litografia)  acrílico.

Capa com impressão sobre esmalte branco: Um verniz de acoplamento como nos casos anteriores, seguido de um esmalte acrílico branco, e após a impressão, um verniz de acabamento acrílico.

As embalagens de material que já foram envernizadas e estão à espera de entrar na fase de fabrico das tampas devem ser protegidas do pó, uma vez que a delicadeza das ferramentas utilizadas para fabricar estas tampas exige um elevado grau de limpeza.

DESENHO DO PAINEL

O desenho do painel evoluiu de uma série de desenvolvimentos técnicos com o objectivo de obter uma cobertura com um desempenho adequado. Um painel bem desenhado:

permite uma boa formação do anel de fixação do rebite.

Suprime os vincos e favorece a suavidade da quebra do painel.

-reduz a presença de “espigões” incipientes.

-limita o efeito “esponjoso” em torno do rebite e melhora o aspecto geral do componente.

Um painel com gradientes suaves em forma de “C”, é o que tem dado satisfação em todos os aspectos listados acima. Ver figura nº 4. Nos primeiros dias de uso da tampa de fácil abertura, era comum imprimir as instruções de abertura no painel, com desenhos ilustrativos das diferentes fases. Embora esta prática ainda seja aconselhável, hoje em dia com o uso generalizado deste tipo de tampas não é necessário seguir este critério, uma vez que o consumidor médio aprendeu a utilizá-las correctamente.

Figura 4

A parte mais crítica de uma tampa facilmente aberta é a incisão, através da qual ocorre o rasgamento do painel central. Um bom design facilitará o esforço para destacar este painel. A protecção ou “reparação” aplicada para evitar a corrosão da incisão é também muito importante. Daí estes dois factores, a) a execução da incisão e b) a proteção dos mesmos, são aqueles que agregam mais valor, e portanto são os segredos mais bem guardados pelos fabricantes.

Uma incisão bem desenhada e controlada deve permitir a abertura da tampa. com a ajuda do anel, exercendo esforços moderados. Como referência, podemos indicar os seguintes valores:

–         ESFORÇO DE FURO: O esforço necessário para enfiar o nariz do anel na incisão e furar a tampa nesse ponto. O seu valor deve ser de 3 daN  (deca Newton) máximo, medido a 45º de inclinação do anel.

–         STRESS LACRIMOGÉNEO. Força necessária para desacoplar o painel. Medido com o anel a 90º:

• Diâmetro da tampa 65 – 73             4 .5 daN       +/- 1.5 daN
• Diâmetro das tampas 83 – 99          5     daN      +/- 1,5 daN
• Rectangular                           5.5 daN      +/- 1,5 daN
• Oval                                 5.5 daN      +/- 1,5 daN

–         ESPESSURA RESIDUAL. Espessura do metal restante sob a incisão: 75 microns (milésimos de milímetro)  no seu limite inferior. Valor tomado com bitola “Federal”, com verniz de interior tipo organosol aplicado e sem verniz de reparação. A variação máxima da espessura residual ao longo da incisão não deve exceder 15 microns, ou seja, não deve exceder 90 microns em nenhum ponto.

Existem diferentes tipos de incisão, os mais comuns são os que utilizam um punção de incisão de perfil:

–           trapezoidal

–           em forma de V, em ângulo acentuado e simétrico de 70º.

Estes segundos dão melhores resultados.

A bigorna, sobre a qual o punção da incisão atinge, tem uma forma toroidal com um raio de 0,5 mm no caso de tampas redondas, ver figura nº 5,  e biselada em tampas não redondas, uma vez que a forma toroidal é complexa de fazer em contornos não redondos. Ver figura nº 6.

Figura 6

Para proteger a incisão de abusos, o painel deve ter um cordão de proteção periférico invertido entre a incisão e a parede do frasco. Ver figura nº 2 acima.

A sequência recomendada de produção nas diferentes estações da prensa de produção de tampas é a seguinte:

Topos redondos: 1º Painel – 2º Incisão

Tampos não redondos: 1º Pré-painel – 2º Incisão – 3º Painel

Se a tampa é feita de folha-de-flandres, uma especificação de material de referência é a seguinte:

–           Aço de base: Sem inclusões

–           Fundição contínua

–           Acalmado com o alumínio

–           Recozimento Contínuo (AC)

–           Templo: T67

–           Espessura: 0,21 ou mais, dependendo do diâmetro a ser fabricado.

–           Acabamento Superficial: Pedra

–           Passivação: 311

–           Folha de alumínio: Diferencial 5.6/2.8

–           Limite elástico: 420 – 480 MPa (megapascals) (no sentido longitudinal)

–           Elongação residual mínima: 15%.

Se a cobertura é feita em TFS, o aço de base pode ser o mesmo.

ANEL

Um bom anel deve ter uma série de propriedades, tais como:

–           Grande buraco para permitir a passagem do dedo.

–           Robustez para resistir ao esforço de rasgar  sem deformar significativamente.

–           Sem arestas vivas.

–           Aparência Limpa

–           Bem “reparado” para evitar ferrugem.

O anel deve ser firmemente fixado de modo a não rodar no rebite. Deve resistir a uma força mínima de 12 daN sem se soltar do rebite.

As especificações do material apropriado para o caso da folha-de-flandres  seriam:

Aço de base:

–     Tipo: Fundição contínua

–           Templo: T65

–           Recozimento Contínuo (AC)

–           Espessura: 0,36 mm

Revestimento:

Folha-de-flandres

–           Passivação: 311

–           Estanho: 2.8/2.8

–           Acabamento: Pedra

–           Aparência : Glossy

O anel também pode ser feito em material zincado ou em TFS com as mesmas características do aço de base.

PROTEÇÃO ANTICORROSIVA

Como já assinalámos, a protecção ou “reparação” da tampa é fundamental, uma vez que quando se transforma o esboço ou concha inicial, transformando-a na própria tampa, acrescentando a incisão de abertura e o rebite para fixar o anel, produz-se uma série de danos nos vernizes previamente aplicados planos.

Externamente é necessário “reparar”, aplicando um novo verniz uma vez terminada a cobertura. Existem vários procedimentos para realizar esta operação, como por exemplo:

–         Injecção  de verniz  pulverizado por bocal, em toda a superfície exterior da tampa. Ver figura nº 7

–           Injecção de verniz pulverizado apenas na área da incisão e rebite por meio de um bocal montado numa cabeça rotativa.

–           Aplicação de verniz para electroforese.

Em todos os casos é necessária uma cozedura posterior da tampa para uma polimerização adequada do verniz. É necessária uma verificação de reparação através do teste do sulfato de cobre (CuSO4).

No caso de “reparação” por pulverização, são utilizados vernizes de dois componentes, incolores, que são misturados imediatamente antes da utilização. A proporção de cada componente varia de acordo com o fabricante. A temperatura e o tempo de cozedura também dependem do tipo de verniz utilizado, mas é de pelo menos 120 ºC  e vários minutos.

Existem algumas aplicações de tampas de fácil abertura, como as utilizadas para produtos que não requerem processamento – nozes, biscoitos,… – ou produtos muito pouco agressivos, onde a “reparação” da tampa pode ser dispensada, a fim de reduzir o custo do produto. Neste caso é necessário lubrificar ligeiramente a área do rebite e a incisão com um óleo sanitário. Esta lubrificação é realizada atomizando o lubrificante através de um bico. Isto evita ataques ambientais que poderiam causar ferrugem onde o aço é exposto.

Por outro lado, alguns fabricantes, a fim de garantir uma melhor protecção da cobertura, “reparam” tanto o exterior como o interior da cobertura.

DETALHES PARA MELHORAR A ABERTURA

Descrevemos alguns detalhes que podem ser incorporados nas tampas para facilitar a sua utilização.

1. A) Protrusões para apoio dos dedos

Estas são duas áreas em forma de saliências elevadas colocadas no painel da tampa, logo abaixo da extremidade do anel, com cerca de 0,7 mm de altura. Permitem levantá-lo ligeiramente e, consequentemente, deixar um pequeno espaço entre o anel e o painel. Isto facilita a passagem da unha e da ponta do dedo para iniciar a abertura. Ver figura nº 8

1. B) Furo para a passagem do dedo

Consiste em fazer um recesso sob a forma de uma camada na parte central do painel que coincide sob a extremidade do anel. Permite deixar espaço entre ele e o painel, facilitando a passagem da ponta do dedo por baixo do anel. Ver figura nº 8

A e B são duas soluções que buscam o mesmo efeito, você pode escolher uma delas ou ambas juntas.

1. C) Flexão da extremidade do anel

É uma questão de levantar o fim do anel para cima, curvando-o ligeiramente. Desta forma, você ganha mais espaço entre ele e o painel central. Isto também facilita a passagem do dedo por baixo do anel. Ver figura nº 9

Esta solução é a mais eficaz das três listadas, mas é a menos utilizada, pois tem a séria desvantagem de causar anéis no processo de esterilização nas fábricas de conservas. Especialmente ao encher produtos semi-sólidos com um alto coeficiente de expansão, como ração animal ou produtos de carne.  Nesses casos, a tampa se projeta, e o anel com sua extremidade elevada emerge acima do nível do fechamento, causando o entupimento e abertura da tampa.

É comum utilizar anéis com a extremidade inclinada para baixo – em direcção à superfície do painel central – precisamente para eliminar este risco de prender o anel. Ver figura nº 8.

DETALHES DE SEGURANÇA

Secções de incisão trapezoidais em “V” incisões

Área ao longo da incisão, de comprimento definido e numa posição definida, tal como no lado do nariz do anel (ponto 1) – ver figura nº 10 – ou/e no lado oposto (ponto 2), onde se deixa uma maior espessura residual na incisão, ou seja, a incisão é um pouco mais rasa. Esta área específica é, portanto, menos propensa a rasgar. Isto é conseguido, no caso de um soco em “V”, por ligeiramente – cerca de 0,05 mm – matando a aresta viva nas áreas a serem tratadas, apresentando assim a incisão com uma secção trapezoidal nestas secções.

Isto atinge um duplo objectivo: evitar a implosão/explosão de  na abertura.

No caso do ponto 1: Para permitir o equilíbrio da pressão interna e externa no ponto de perfuração, o que pode levar à explosão/implosão da tampa, quando a diferença é alta. É realizado por meio de dois pontos separados cerca de 15 mm. e um comprimento de 1,5 mm cada.

No caso do ponto 2: Manter a tampa no caso de ela saltar devido a forte pressão interna (estouro). Neste caso, a redução da incisão será feita em uma seção de cerca de 15 mm.

Destas duas opções, a segunda é mais comumente utilizada, embora as duas possam ser utilizadas em conjunto ou em conjunto.

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