PROCESO DE FABRICACION DE ENVASES DE HOJALATA

Alumna: Diana Flores Poma.

COMPOSICIÓN:

La hojalata está constituida por cinco capas, cada una delas cuales tiene diferente función:

Acero base: proporciona rigidez al material, debido a su espesor y resistencia mecánica. Su composición química le da propiedades especiales de resistencia a la corrosión.

Aleación hierro-estaño: constituida

Por el compuestointermetálico fe-sn2. Por sus características electroquímicas, actúa como barrera contra la corrosión. Para su efectivo comportamiento, más que la cantidad, es importante su continuidad.

Estaño metálico: el estaño tiene innumerables ventajas, las cuales han hecho de éste, el elemento más importante en la protección del acero usado para envases; en muchos alimentos actúa como simple barrera contra la corrosión, ayuda a la soldabilidad, es una excelente base para litografiar y aplicar lacas. Con alimentos desestañadores actúa como elemento de sacrificio.

Película de pasivación: permite, según su naturaleza, mejorar la resistencia de la hojalata a la sulfuración, a la oxidación y la herrumbre. Acondiciona, también, la adherencia de los barnices, tintas, lacas.

Película de aceite: protege la lámina de la humedad del aire y facilita su manejo. Es aplicada por un aceitador electrostático en ambas caras de la hoja.

EL ACERO BASE El acero base utilizado en la fabricación de la hojalata es del tipo bajo

en carbono, con un contenido de dicho elemento de entre 0,03% y 0,13%. Este acero se prepara en bobinas laminadas en caliente –soldadas por sus extremos para formar una banda continua y pasa por un proceso de decapado en baños de ácidos clorhídrico o sulfúrico calientes (entre 75ºC y 90ºC), en los cuales se disuelven los óxidos.

Tras un intenso lavado con agua desmineralizada y un proceso de secado, la banda, que ahora tiene un espesor de apenas 20 mm, se aceita. A lo largo del proceso de decapado, que se realiza a una velocidad superior a los 350 metros por minuto, se comprueba también si la calidad superficial cumple con los requerimientos establecidos, cortando los bordes, por último, al ancho necesario.

La banda está ya en condiciones de pasar al de reducción o laminación en frío. Esta laminación se produce en el tren tándem, constituido cajas de rodillos. La banda sufre una reducción progresiva. En el caso de la hojalata, la reducción final llega al 90% del espesor inicial de la banda. Durante la laminación en frío el acero sufre una serie de dislocaciones en la estructura cristalina que producen tensiones internas, aumentando su acritud y dureza. Para regenerar esta estructura, recuperar sus características mecánicas y, sobre todo, su planitud, la banda debe pasar por un proceso de recocido, consistente en un calentamiento en torno a los 600ºC, temperatura que se mantiene el tiempo necesario, seguido de un enfriamiento controlado.

EL PROCESO DE ESTAÑADO

La bobina llega al sistema de recubrimiento electrolítico, La banda de acero pasa por unos tanques en los que se procede a su limpieza electrolítica en una solución alcalina, y a continuación bajo chorros de agua a presión y cepillos. El decapado final se produce en una solución de ácido sulfúrico a una temperatura de 25ºC a 40ºC.

La zona de deposición está constituida por una serie de cubas verticales a través de las cuales va pasando la chapa, formando bucles a una velocidad de unos 600 m/minuto. En este baño el estaño procedente de los ánodos está disuelto en forma iónica, depositándose sobre la banda (cátodo) cuando la corriente continua atraviesa el baño. Una vez recubierta la bobina, que sale de la cuba con un acabado mate, pasa por un nuevo lavado y posteriormente por un proceso muy importante: la fusión del estaño depositado electrolíticamente. Esto se realiza aplicando una tensión eléctrica entre los dos rodillos conductores que transportan la banda. La corriente eléctrica que pasa a través de ellos provoca, por el efecto Joule, un calentamiento que funde la película electrolítica de estaño. Con esto, además de dar brillo a la hojalata, se consigue mejorar la adherencia del recubrimiento y sobre todo formar la interfase, una capa intermedia de aleación de hierro-estaño (FeSn2) que mejora notablemente la resistencia a la corrosión de la hojalata. El siguiente paso consiste en la pasivación, que es un tratamiento que reduce el óxido de estaño superficial y deposita una finísima capa de óxido de cromo de entre 1 y 2 mm de espesor. La fabricación concluye con la aplicación de una capa mono molecular (5 mg/m2) de aceite protector. Estos productos son compatibles con los tratamientos posteriores de litografiado y barnizado.

PROCESO DE PRODUCCIÓN: LIMPIEZA: con el fin de retirar el aceite orgánico que protege

la lámina de la humedad del aire durante el transporte y almacenamiento, la lámina se somete a una limpieza con una solución alcalina caliente (soda cáustica, agente secuestrante y humectante activador de superficie) y en esta misma solución la lámina se pasa por entre dos placas de polaridad diferente, lo cual genera un sistema electrolítico de limpieza hecho por la lámina y la placa generando hidrógeno (H2) y oxígeno (O2). El sistema se complementa con un enjuague.

DECAPADO: la lámina se pasa por una solución diluida de ácido sulfúrico (H2SO4) caliente con el fin de eliminar cualquier cantidad de óxido de hierro que se haya formado y que podría impedir un buen estañado posterior. El proceso permite una activación de la superficie para la recepción del estaño. El sistema de decapado también se complementa con un enjuague.

ESTAÑADO ELECTROLÍTICO: esta sección comprende dos pisos, lo que permite la posibilidad de recubrir la lámina con dos capas de estaño iguales o diferentes (estañado diferencial). El electrólito lo constituye una solución de fluorestanito de sodio, agentes inhibidores de la oxidación del estaño bivalente (Sn+2) y agentes de adición (abrillantador). Cada piso dispone de fuentes de corriente continua para el estañado electrolítico.

TANQUE DE RECUPERACIÓN: con una solución de bifloruro de sodio se eliminan las sales de estaño que haya arrastrado la superficie de la hojalata.

LAVADO EN CALIENTE: la lámina se pasa por una solución caliente diluida de ácido clorhídrico (HCI), con el propósito de producir con el estaño un fundente que permita la formación de la capa de aleación hierro-estaño en la etapa de fundición de ésta (abrillantado).

MARCADO DIFERENCIAL: utilizando una solución de carbonato de sodio y mediante anillos de caucho ajustados a la lámina, se pueden efectuar marcas convencionales en la cara superior para diferenciar el tipo de recubrimiento.

REFLUJO: es un sistema especial de fundición que utiliza un calentamiento de la lámina con corriente eléctrica y un enfriamiento rápido (quencheo), lo que le permite a una parte del estaño alearse con el hierro y el resto (el estaño libre) adquirir un aspecto brillante. La cantidad de estaño aleado depende de la potencia eléctrica aplicada. La aleación hierro-estaño (Fe-Sn2) permite obtener propiedades especiales en la hojalata relacionadas con la resistencia a la corrosión.

PASIVACIÓN: elimina una ligera película de óxido (estanoso y estánico) formada durante el reflujo y deposita una película de cromo y óxido de cromo que impide la futura oxidación del estaño.

ACEITADO: para proteger la lámina de la humedad del aire y facilitar su manejo, se pasa ésta por un aceitador electrostático que permite colocarle pequeñas cantidades de aceite.

VENTAJAS DE LA HOJALATA

Hermeticidad: preserva el producto, por aislamiento total del ambiente externo.

Resistencia: resistencia a los agentes externos y a la resistencia mecánica, ventajas convenientes en los procesos de envasado a presión o al vacío.

Bajo peso: la hojalata es más liviana en comparación con otros materiales de empaque, por lo tanto se hace más fácil su manipulación y almacenamiento. Igualmente, tiene bajos costos de transporte.

Reciclaje: el carácter magnético de la hojalata facilita su reciclaje y reutilización, pues permite rápidamente su aislamiento de otros desechos.

Además, el envase de hojalata es totalmente degradable, convirtiéndose en materia inorgánica por efectos del oxígeno y el ambiente.