?進(jìn)入超市或小商店，可以看到各式各樣包裝的產(chǎn)品，包裝品既是產(chǎn)品的載體，又是產(chǎn)品給消費(fèi)者的第①印象。相信大部分人都有這樣的體驗(yàn)。

金屬包裝罐，因其可加工性強(qiáng)，外觀印刷的藝術(shù)性，*的阻隔性能，廣泛應(yīng)用于食品包裝、飲料包裝，醫(yī)藥品包裝、日用品包裝、儀器儀表包裝，工業(yè)品包裝、軍火包裝等方面。其中用于食品和飲料包裝的數(shù)量大。

金屬包裝材料密閉性都很好，金屬罐的密封性能關(guān)鍵，在于罐子與蓋子的接縫處的密封性。

一、金屬包裝的卷封質(zhì)量控制方案

卷封結(jié)構(gòu)是由罐子翻邊，和蓋子卷緣壓合成形，形成一個(gè)罐身和蓋子相互鉤疊，縫隙處由密封膠密封的結(jié)構(gòu)。

首先我們來了說說卷封成形：

如圖分為2步驟完成，首先是預(yù)成型，然后是成形壓緊，目的是形成一個(gè)結(jié)構(gòu)牢固，且密封的結(jié)構(gòu)。如何判斷卷封結(jié)構(gòu)質(zhì)量呢？

1、二重卷封的評(píng)定指標(biāo)：

A、卷封內(nèi)部結(jié)構(gòu)尺寸：卷封高度，身鉤長(zhǎng)度，蓋鉤長(zhǎng)度，搭接長(zhǎng)度，卷封定隙，搭接率，身鉤率，蓋鉤率，埋頭深度，卷封厚度。由圖可直觀分析，搭接長(zhǎng)度和卷封厚度是關(guān)鍵，但實(shí)際控制卻不僅于此，因?yàn)樵诰矸獬尚芜^程中，這些各個(gè)指標(biāo)相互影響，必須綜合性的進(jìn)行控制。

B、緊密度，即蓋鉤和身鉤重疊部分的貼合程度。卷封的蓋鉤在成型過程中，可能會(huì)形成縱向褶皺，褶皺的深度與卷封結(jié)構(gòu)的密封性能成反比。當(dāng)褶皺深度貫穿卷封的搭接區(qū)域，將會(huì)導(dǎo)致泄漏。

2、卷封檢測(cè)的解決方案

卷封檢測(cè)有手動(dòng)拆解，剖面投影，和X光無損掃描3種方式。手動(dòng)拆解受限于人的經(jīng)驗(yàn)，已經(jīng)很少使用。我們這里推薦后面兩種。

（1）剖面投影檢測(cè)

破剖面投影檢測(cè)是一種采用技術(shù)性電腦技術(shù)的檢測(cè)方式，通過相機(jī)截取卷封剖面圖像，然后由軟件對(duì)圖像上相關(guān)的點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，由此可知，破面圖像和測(cè)量點(diǎn)的選擇，對(duì)檢測(cè)的精度非常關(guān)鍵。測(cè)量精度由以下幾部分控制：1、卷封切割鋸制樣卷封剖面，必須控制變形和毛刺；2、投影圖像的清晰度；3、測(cè)量點(diǎn)的選擇。

CMC-KUHNKE是一家成立于1971年的金屬包裝檢測(cè)方案提供商，是投影檢測(cè)電腦化方案的發(fā)明者。對(duì)卷封檢測(cè)擁有非常豐富的經(jīng)驗(yàn)。我們投影檢測(cè)方案的組成：卷封切割鋸（AGS），卷封投影儀（VSI），埋頭深度儀（CDG），卷封厚度儀（STG），卷封剝離機(jī)（STR）。

評(píng)估緊密度需要取獨(dú)立的樣品進(jìn)行分析，即需要把卷封中的蓋鉤部分從卷封里面剝離出來，肉眼進(jìn)行評(píng)估，這項(xiàng)檢測(cè)依賴于執(zhí)行人員的經(jīng)驗(yàn)，由于人的主觀性評(píng)估，不同經(jīng)驗(yàn)的人會(huì)存在人為偏差。

（2）無損卷封檢測(cè)

投影卷封檢測(cè)雖然在檢測(cè)精度和效率上比手工形式獲得了很大的提高，隨著規(guī)模化生產(chǎn)，檢測(cè)的量也成倍的增加。對(duì)檢測(cè)效率和對(duì)環(huán)境的友好要求應(yīng)景而生。CMC-KUHNKE根據(jù)行業(yè)的需求，研發(fā)出無損卷封檢測(cè)系統(tǒng)。

CMC-KUHNKE作為金屬包裝的*品牌，于2011年成功研發(fā)無損的卷封檢測(cè)XTS系列產(chǎn)品。XTS系列產(chǎn)品采用X光傳射金屬時(shí)，其衰減與材料的密度和厚度成比例。卷封*的結(jié)構(gòu)形成了各個(gè)位置材料不同厚度的疊加，非常使用X光檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用。

2011年首先成功投入市場(chǎng)的是實(shí)驗(yàn)室版的Seamscan-XTS。這套系統(tǒng)采用X光卷封掃描站，負(fù)責(zé)卷封結(jié)構(gòu)尺寸：卷封高度，蓋鉤長(zhǎng)度，身鉤長(zhǎng)度，搭接長(zhǎng)度，搭接率，蓋鉤率，身鉤率。配上埋頭深度和卷封厚度綜合測(cè)試儀CSG-3000。

更加令人興奮的是，CMC-KUHNKE在兩年后的2013年實(shí)現(xiàn)了XTS對(duì)卷封緊密度的檢測(cè)。當(dāng)卷封結(jié)構(gòu)里的蓋鉤存在褶皺時(shí)，如圖：

蓋鉤褶皺的存在會(huì)改變卷封結(jié)構(gòu)中材料單位密度的變化，從而造成X光穿透時(shí)衰減的變化。

完整的卷封指標(biāo)檢測(cè)，滿足了普遍的檢測(cè)需求。然而，大規(guī)模的飲料啤酒廠商，因檢測(cè)樣品的量大，批量質(zhì)量異常的風(fēng)險(xiǎn)更高，對(duì)CMC-KUHNKE提出了自動(dòng)化的要求。2017年，CMC-KUHNKE推出全自動(dòng)版本，系統(tǒng)獨(dú)立完成卷封的無損檢測(cè)。2019年，再次實(shí)現(xiàn)突破全自動(dòng)在線版落地，使得卷封檢測(cè)實(shí)現(xiàn)脫離于人工的全動(dòng)的新時(shí)代。

二、決定卷封質(zhì)量的因素

1、卷封機(jī)的設(shè)置

我們都清楚一個(gè)事實(shí)，產(chǎn)品質(zhì)量是生產(chǎn)出來的。易拉罐產(chǎn)品的二重卷封是通過卷封機(jī)執(zhí)行完成的。二重卷封成形由卷封機(jī)執(zhí)行件，及罐子和蓋子的尺寸共同打造的。

首先我們談?wù)劸矸鈾C(jī)執(zhí)行件的設(shè)置：

由以上兩副圖中我們可知，壓頭和卷封輪的形狀是固定的，壓頭和卷封輪的位置關(guān)系，是二重卷封成形的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的方法是技術(shù)員通過手工，憑經(jīng)驗(yàn)來完成壓頭和卷封輪位置的設(shè)定。這種方法很實(shí)用，同時(shí)對(duì)技術(shù)員的經(jīng)驗(yàn)要求非常的高。隨著生產(chǎn)線速度的不斷提升，要求在數(shù)小時(shí)的操作中保持手感高度一至。在實(shí)際操作中很難做到，這就在客觀上決定了不同卷封頭之間的設(shè)定存在差異，引起質(zhì)量也會(huì)有差異。

隨著時(shí)間的增加，這種差異會(huì)放大，就會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量的波動(dòng)。從而產(chǎn)生批量質(zhì)量波動(dòng)。

有何辦法能消除這種情況呢？——CMC-KUNKE的卷封輪間隙分析儀就是為解決這個(gè)問題而生。

間隙分析儀能夠準(zhǔn)確的測(cè)定卷封輪與壓頭在軸向何徑向的間隙。技術(shù)員就能夠安統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)卷封機(jī)進(jìn)行設(shè)置。罐子及蓋子的尺寸和耐壓性能，則由制罐及制蓋的工廠進(jìn)行控制，灌裝廠通常是對(duì)關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行抽檢。

2、來料測(cè)試

制罐廠和制蓋廠都會(huì)對(duì)產(chǎn)品全生產(chǎn)工序的尺寸和性能進(jìn)行監(jiān)控。概括為：

罐子：壁厚，高度，縮頸直徑，翻邊寬度，內(nèi)涂層的完整性（電導(dǎo)率），印刷質(zhì)量，承壓性能，內(nèi)外壁的視覺異常檢測(cè)。

蓋子：尺寸（9個(gè)尺寸），拉環(huán)鉚合，耐壓性能，刻線開啟性能，內(nèi)涂層完整性（電導(dǎo)率），外觀視覺異，耐壓強(qiáng)度等測(cè)試。

灌裝廠對(duì)其中的卷封的配合關(guān)鍵尺寸和整個(gè)包裝的承壓性能必須掌控。

（1）2片罐軸向耐壓強(qiáng)度測(cè)試

軸向耐壓強(qiáng)度測(cè)試，是對(duì)產(chǎn)品承壓極限的一種測(cè)式方式。在生產(chǎn)，存儲(chǔ)，運(yùn)輸過程需要承壓的包裝品，如果罐子承壓性能不能達(dá)到預(yù)期的承壓強(qiáng)度，就會(huì)出現(xiàn)變形，導(dǎo)致?lián)p失生產(chǎn)效率，增加廢品率，甚至是產(chǎn)品貨架期及消費(fèi)者印象的不良。金屬包裝，尤其是2片罐（下稱易拉罐），這種測(cè)試更為重要。

易拉罐在空罐存儲(chǔ)和運(yùn)輸過程都是堆垛的，在底部的罐子承受較大的軸向壓力；在封口時(shí)，卷封機(jī)會(huì)通過上下壓頭向罐子軸向施加約1000N的載荷。

罐軸向承壓測(cè)試，是一個(gè)非常精細(xì)的過程，模擬卷封機(jī)在封口的過程種載荷逐步遞增的過程。需要漸進(jìn)式加壓，準(zhǔn)確讀取實(shí)時(shí)載荷。目前，油氣缸組合的載荷加壓方式是穩(wěn)定的測(cè)試方式。

（2）罐底拱耐壓強(qiáng)度測(cè)試

易拉罐飲品在灌裝過程中需要加入二氧化碳或氮?dú)獗３之a(chǎn)品的風(fēng)味，同時(shí)也是在罐子密封后增加罐內(nèi)壓力（約3.5kg壓力），增加包裝的強(qiáng)度。 在后續(xù)殺菌、存儲(chǔ)、運(yùn)輸過程，因溫度或環(huán)境溫度、壓力的變化，罐內(nèi)壓力會(huì)進(jìn)一步加大。這就要求罐體能承受罐內(nèi)壓力極限值。否則罐子在壓力的作用下會(huì)產(chǎn)生變形，升值是底拱直接反轉(zhuǎn)往外拱。

這個(gè)變形涉及到兩個(gè)指標(biāo)的測(cè)定：一是底拱反拱的極限壓力；二是底拱在某個(gè)壓力下，出現(xiàn)的變形量。大部分易拉罐的廠家都會(huì)對(duì)底拱長(zhǎng)高變形量（即在某個(gè)壓力下底拱變形量）進(jìn)行檢測(cè)產(chǎn)品。行業(yè)內(nèi)基本是采用類似卡尺的單點(diǎn)接觸式測(cè)量底拱的長(zhǎng)高值。這個(gè)方案的確定是當(dāng)變形大的點(diǎn)不是在測(cè)量點(diǎn)時(shí)，其測(cè)量值就存在較大的偏差。CMC-KUHNKE的產(chǎn)品采用平面式測(cè)量，其測(cè)量的是底拱大變形量的實(shí)際點(diǎn)，確保了測(cè)量的準(zhǔn)確性。

啤酒巴氏殺菌過程，啤酒因溫度的快速升高，會(huì)使關(guān)內(nèi)壓力升也較快升高到一個(gè)較高的值，保持到完成殺菌。在這巴氏殺菌過程中，相當(dāng)于罐內(nèi)一直保持了一個(gè)較高的壓力，但罐子變形量不能超標(biāo)。CMC-KUHNKE的DRT-3000-DG 配置了此項(xiàng)模擬巴氏殺菌的保壓某個(gè)時(shí)間后，測(cè)定底拱的變形量。

產(chǎn)品耐壓性能測(cè)試，也能滿足研發(fā)類的數(shù)據(jù)采集測(cè)試：

• 底拱耐壓測(cè)試模式

• 固定壓力長(zhǎng)高點(diǎn)測(cè)試模式

• 可自定義壓力點(diǎn)的長(zhǎng)高測(cè)試模式

• 可定義壓力點(diǎn)的長(zhǎng)高及永/久變形測(cè)試模式

• 模擬巴氏殺菌測(cè)試模式

（3） 易拉蓋測(cè)試

易拉蓋開啟是消費(fèi)者消費(fèi)飲品必須的一個(gè)動(dòng)作，易拉蓋開啟性能直接影響消費(fèi)者的印象。也是易拉蓋刻線質(zhì)量的間接反映。刻線太深，可能導(dǎo)致泄漏，淺了可能導(dǎo)致開啟困難。

易拉蓋的開啟分兩個(gè)步驟：一、刻線的啟破，這是易拉蓋全開的前提；二、是把飲口打開，打開后才方便喝飲品。

CMC-KUHNKE的PAT系列產(chǎn)品是行業(yè)功能配置齊全的易拉蓋啟破力全開力測(cè)試解決方案。測(cè)試功能包括：

• 留片式蓋開啟力和全開力模式

• 全開式蓋開啟力和全開力模式

• 拉環(huán)強(qiáng)度測(cè)試模式

• 食品易撕蓋測(cè)試模式

（4）電導(dǎo)率檢測(cè)

所有用于飲料的罐子都會(huì)在罐子內(nèi)壁上噴涂層。涂層的作用是防止灌裝物對(duì)罐子的腐蝕。涂層那么重要，它的質(zhì)量如何控制呢？

電導(dǎo)率儀是專用于測(cè)定涂層完整性的解決方案。方案采用往罐子內(nèi)注入導(dǎo)電液，儀器在罐子內(nèi)外兩側(cè)施加6.3V的電壓，電流的導(dǎo)通情況，反映出涂層完整性能。國標(biāo)GBT9106.2-2019中對(duì)批量平均值有明確的要求，啤酒罐< 0.3mA, 飲料罐<0.1mA 。

當(dāng)鋁罐經(jīng)過碰撞引起涂層起泡或其它類型的損傷時(shí),罐的金屬就會(huì)暴露出來,在涂層破裂處, 可形成微小的濃縮電池并可能很快使下面的金屬出現(xiàn)傷疤, 并逐漸腐蝕穿孔。

2片罐采用濃度2%的硫酸鈉溶液，頁面高度離罐口3mm，在罐內(nèi)外6.3V測(cè)試電壓，測(cè)試4秒，讀數(shù)不大于國標(biāo)要求。

德國CMC-KUHNKE作為金屬包裝業(yè)界歷史悠久，一直行業(yè)檢測(cè)方案齊全的品牌。相關(guān)設(shè)備：

卷封檢測(cè)：

• Seamview檢測(cè)系統(tǒng)

• XTS系列無損卷封檢測(cè)（在線，離線方案）

來料檢測(cè)：

• AXL系列 軸向承壓儀

• DRT系列 底拱耐壓儀

• PAT系列 開啟力全開力測(cè)試儀

• ENR系列 電導(dǎo)率測(cè)定儀

CMC-KUHNKE 隸屬工業(yè)物理飲料罐裝檢測(cè)事業(yè)部

Industrial Physics 工業(yè)物理