Kalaysız (TFS) Levhadan Kısmi Revize Toroid Konserve Kutu Üretimi…

Kalaylı saç levhadan toroid alt kapak üretiminden sonra proje kapsamında yapılması planlanan üç parçadan oluşan (gövde, alt ve üst kapak) ve kalaysız levhadan (TFS) üç parçadan oluşan (gövde, alt ve üst kapak) konserve kutu imalatı için gerekli çalışmalara başlanmıştır. TFS konserve kutusu imalatı her ne kadar bazı uluslararası firmalar tarafından yapılıyor ise de ülkemizde tamamı TFS levhadan oluşan konserve kutusu imalatı maalesef yapılmamaktadır. Bu durumda, TFS konserve kutusu imalatı ile ilgili yapılması gereken ilk işlemlerden birisi kalaylı levhadan üretilen 160 ve 1705 glık konserve kutular için kullanılan konserve kutu boyutlarına uygun gövdenin imalatı olarak ortyaa çıkmıştır. Şekil 20, TFS malzeme ve bu malzemenin katmanlarını göstermektedir. Görüldüğü gibi, TFS malzeme üstte yağlı film tabakası, altında krom oksit tabakası, onun altında krom kaplama ve en altta da çelik sac malzeme yer almaktadır. Bu kaplamalar özellikle malzemenin kaynak ve diğer imalat işlemlerinde levhanın davranışını etkilemekte ve konserve kutu gövdesi üretiminde de farklı sorunlara yol açabilmektedir.

Şekil 20. (a) Kalaysız (TFS) levha ve (b) katmanları.

Bu kapsamda Şekil 21, TFS malzemede direkt olarak denenen direnç kaynağı uygulamasının sonuçlarını ve malzemenin içerdiği krom-oksit tabakasından dolayı kaynak yapımına olanak vermeyen kaplamasının kesik kesik görünümde olan ve kesinlikle hava izolasyonu sağlamayan birleştirme yeri açık ve net olarak göstermektedir. Bu nedenle, TFS malzemenin kaynak işlemine engel olan krom-oksit kaplamasının kaldırılması ve bu şekilde direnç kaynağı yapılabilmesini değerlendirmek üzere 4 farklı yöntem denenmiştir: ince ve kalın zımparalamaya dayalı mekanik temizleme ve kimyasal temizleme temelinde hidroklorik asit ve perhidrol olarak bilinen hidrojen peroksit çözeltilerinin kullanılması. Asit kullanımı sonucu TFS levhanın saç yapısı bozulup değişik oran ve dağılımda delinmeler meydana gelirken (Şekil 22a), ince zımparalama ile hem kaplamanın gereken miktarda temizlenmesi hem de malzeme kaybı ve malzeme zedelenmesi oluşmadan başarılı şekilde kaynak yapılması sağlanmıştır (Şekil 22b). Bu çalışmalar ve kaynak denemeleri Temiz-IşTeneke

Ambalaj Sanayi Tic. Ltd. (Adana)’da yapılmış levha üzerindeki komposit katman kaldırıldıktan sonra gövde levhası kıvrılarak birleştirilmiştir. Şekil 22c, mekanik gövde birleştirilmesi işleminden önceki kompozit yapısı kaldırılmış TFS levhaları ve direnç kaynağı ile yapılan konserve gövdelerini göstermektedir.

Şekil 21. TFS malzemede direkt olarak denenen direnç kaynağı uygulaması sonuçları.

Gövde birleştirme problemi ortadan kaldırıldıktan sonra, TFS levhalarda standart toroid konserve üretiminde gözlendiği şekilde, TFS malzemenin mekanik özelliklerine (düşük çekme kuvvetinden dolayı) bağlı olarak, çekme yöntemiyle alt kapağın oluşturulmasında teknik sorunlar olmuştur (Şekil 23). Bu nedenle, kalaylı levhada olduğu gibi kalaysız levhada da arzu edilecek konik girinti geometrisinin uygulanabilmesi için 0,5 mm kalınlığındaki levhaların kullanılması planlanmıştır. Ancak, TFS levha üreticileri ile (Ereğli Erman Teneke ve ArcelorMittal Ambalaj Celigi San. ve Tic. A.S) yapılan görüşmelerde en kalın TFS levhanın 0.253 mm kalınlığında olduğu belirtilmiştir. Bu nedenle çalışmalar 0,18-0,253 mm kalınlığa sahip levhalarla denenmiştir. Yapılan denemeler sonucunda, bu malzemenin daha kolay şekil değiştirme yapısına sahip kalaylı levhada yaşanan sorun dikkate alındığında kopma, yırtılma, büzülme gibi problemlerin kalaylı levha için belirlenen %60 lık konik yükseklikten daha düşük seviyelerde bile oluşacağı görülmüştür. Bu nedenle TFS levhadan üretilecek toroid alt kapaklardaki konik girintinin yüksekliğinin maksimum düzeyde artırabilmek amacıyla levhanın mekanik özelliklerine göre 2 kademede yükselti sağlanmaya çalışılmıştır. Buna göre, 1705 g standart kutu temelinde üretilecek olan kısmi toroid TFS malzemeden üretilen konserve kutusu, tavan çapı 2 cm, ara çap 4 cm ve taban çap 10 cm olarak ayarlanarak oluşturulmuştur. Bu kapsamda yapılan simülasyon çalışmasında da bu tip bir konserve kutusunda elde edilecek ısı transfer hızının, standart konserve kutusuna göre daha hızlı olacağı da gösterilmiştir.

(a)

(b)

(c) Şekil 22. (a) Asit kullanımı sonucu TFS levhanın saç yapısı bozulup değişik oran ve dağılımda meydana gelen delinmeler; (b) ince zımparalama ile problemsiz elde edilen levha; (c) başarılı şekilde yapılan kaynak uygulaması ile elde edilen konserve gövdesi.

Şekil 23. TFS levhadan toroid alt kapak üretiminde yaşanan yırtılma ve büzülme problemleri.

Şekil 24. Gövde birleştirmede standardizasyonun sağlanması amacıyla mekanik oluşturulan gövde kenet kenarları.

TFS levhadan, 1705 ve 160 g’lık standart kutu boyutları temelinde üretilecek olan kısmi toroid konserveler için, gövde birleştirme ve alt kapak üretimi kapsamında karşılaşılan problemlerin çözüme ulaşmasından sonra elde edilen kapak ve gövdenin kenetlenmesi ile ilgili denemelere başlanmıştır. Bu denemelerin gerçekleştirilmesi için Temiz-Iş Teneke Ambalaj Sanayi ve Ticaret Ltd. Şti. (Adana) ve ZA Metal Kutu Ambalaj San. A.Ş. (Adana)’nın imkanları kullanılmıştır. Bu aşamada öncelikle gövde birleştirmede standardizasyonun

sağlanması amacıyla, öncelikle mekanik olarak gövdeye direnç kaynağı ile birleştirme yapılmış ve kenet kenarlıkları oluşturulmuştur (Şekil 24). Kalaylı (standart) levha kullanılarak hazırlanan standart toroid konserve üretim aşamasında olduğu gibi TFS levhadan toroid alt kapak üretiminde de, yukarıda kalaylı – standart levhalardan kısmi toroid konserve kutu üretim bölümünde de açıklandığı gibi, kenetleme problemleriyle karşılaşılmıştır. Şekil 25, bu kapsamda TFS kutularda kenetleme aşamasında ortaya çıkan problemleri göstermektedir.

Şekil 25. Kalaysız-TFS levha kullanılarak kısni toroid konserve kutu üretimi aşamasında oluşan kenetleme problemleri.

Oluşan kenetleme problemlerinin, standart kalaylı konserve kapaklarının kenetlenmesi aşamasında elde edilen tecrübeler ışığında, levha kalınlığına bağlı olduğu düşünülmüş ve bu problemin çözümü için farklı kalınlığa sahip (0,17 – 0,27 mm) kalaysız -TFS levhalar kullanılarak toroid kapaklar hazırlanarak kenetleme çalışmaları yapılmıştır. Bu çalışmalar sonucundatoroid kapaklar için en iyi sonuç 1705 g ve 160 g konserveler için 0,27 mm kalınlıktaki levhalarla elde edilmiştir. Gövde - kapak birleştirme aşamasında kenet yerlerinde büzülme (ve bunun sonucunda olacak sızdırmaklık) probleminin önüne geçebilmek amacıyla, kenet saçaklarına da ince zımparalama işlemi uygulanmıştır. Özellikle TFS levhanın ince zımparalama ile temizlenmesi sonucunda malzeme kaybı ve zedelenmesi olmadan başarılı bir şekilde kaynaklama işleminin yapılması sağlanmıştır. Bu şekilde, endüstriyel olarak balık konservelerinde de kullanılan epoksi laklı TFS levhalar kullanılarak kısmi toroid konserve kutular tasarlanmış ve sızdırmazlık testleri de başarı ile uygulanmıştır. TFS gövdeden oluşturulan 1705 ve 160 g’lık konserveler için toroid üretilmiş kapaklar Şekil 26’da gösterilmiştir. TFS levhalardan hazırlanan konservelerde kenetleme problemi çözüldükten sonra, toroid kapak üretimleri tamamlanmış ve kapaklar, ZA Metal Kutu Ambalaj San. A.Ş. - Adana’da ALS lak ile kaplanarak, kapak contası sürülerek fırınlanmıştır. Sızdırmazlık testi sonrası başarılı bulunan kenetler test edildikten sonra yine ZA Metal Kutu Ambalaj San. A.Ş. - Adana imkanları kullanılarak 160 g konserveler için TFS levhalar

kullanılarak standart ve kısmi toroid konserve üretimi aşaması tamamlanmış ve silindirik gövdelere toroid alt kapaklar, proje paydaşı olan SASU A.Ş.’de, kutu kenetleme makinası kullanılarak kenetlenmiştir (Şekil 27).

(a) (b)

Şekil 26. (a) 1705 ve (b) 160 g’lık konserveler için kalaysız (TFS) levhadan üretilen toroid kapaklar.

Şekil 27. TFS levha kullanılarak üretien 160 g kapasiteli konserve kutu gövdeleri.

Konserve gövdenin hazırlanması aşamasında (TFS gövdeli hazır gövde

bulunmadığından) ise 0,20 mm kalınlığındaki TFS levhalar 160 g kapasiteli konserveler için

84×38 mm ölçüsünde gövde oluşturacak şekilde kesilmiş, gövde birleştirme yerleri zımparalanarakgövde dikişlenmesine engel olan TFS dış yüzey kaplaması (metalik, krom, krom oksit ve polyetilen tereftalat) uzaklaştırılmıştır. Gövde birleştirme yerleri zımparalanan

gövde levhalar daha sonra silindirik olarak kıvrılmış ve gövde birleşme yerleri direnç kaynağı ile birleştirilerek gövde üretimi tamamlanmıştır.

1705 g kapasite temelli TFS konserve kutuların gövdelerinin üretimleri için öncelikle Temiz-iş Teneke Ambalaj San. ve Tic. Ltd.Şti.(Adana) firmasının olanaklarının kullanılması düşünülmüş ancak TFS kaynaklı levhadan 155 mm çaplı gövde üretiminin bu firma çalışma takviminde olmadığı ortaya çıkınca Alpaş Ambalaj Sanayi ve Tic. A.Ş. (Adana) firmasının imkânlarından faydalanılmıştır. Konserve gövdenin hazırlanması aşamasında (TFS gövdeli

hazır gövde bulunmadığından) ise Sarten Ambalaj San. ve Tic. A.Ş. (Balıkesir)’den elde

edilen ALS balık lakı ile kaplanmış TFS levhalar 1705 g kapasiteli konserveler için 155×105 mm ölçüsünde gövde oluşturacak şekilde kesilmiş, gövde birleştirme yerleri zımparalanarak gövde dikişlenmesine engel olan TFS dış yüzey kaplaması (metalik, krom, krom oksit ve polyetilen tereftalat) uzaklaştırılmıştır. Gövde birleştirme yerleri zımparalanan levhalar daha sonra silindirik olarak kıvrılmış ve gövde birleşme yerleri direnç kaynağı ile birleştirilerek gövde üretimi tamamlanmıştır (Şekil 28). TFS levhalardan hazırlanan konservelerde kenetleme problemleri bir önceki Gelişme raporu zaman aralığında çözüldüğü için, toroid kapak üretimleri tamamlanmış ve kapaklar, ALS lak ile kaplanarak, kapak contası sürülerek fırınlanmıştır. Sızdırmazlık testi sonrası başarılı bulunan kenetler test edildikten sonra standart (Şekil 28) ve kısmi toroid konserve üretimi (Şekil 29) aşaması tamamlanmış ve silindirik gövdelere, toroid alt kapaklar proje paydaşı olan SASU A.Ş.’de, kutu kenetleme makinası kullanılarak kenetlenmiş ve kenet kontrol çalışmaları gerçekleştirilmiştir.

Şekil 30a-b,1705 g standart konserve kutusu temelinde üretilecek olan kısmi toroid TFS konserve ölçülerini göstermektedir. 160 g standart konserve kutusu temelinde üretilecek olan kısmi toroid TFS konserve ölçüleri ise Şekil 16b’de standart kısmi toroid konserveler için verildiği şekilde kullanılacaktır. Bu kapsamda, şu anda 160 g standart konserve temelli TFS konserveler için, malzeme özelliklerine bağlı olarak %60 olarak belirlenmiştir. Böylece 160 g kapasiteli konserve geometrisinin modifiye edilmesiyle kullanılması planlanan standart kalaylı ve TFS levhalardan üretilecek konservelerin aynı geometride olmaları sağlanmıştır.

Şekil 28. TFS levhadan üretilmiş 1705 g kapasiteli kutu yapımında kullanılacak gövde ve konserve kutular.

(b) Şekil 30. 1705 g standart konserve kutusu temelinde üretilecek olan kısmi toroid TFS konserve (a) kalıp ve (b) kutu ölçüleri.

4.1.4 Kalaylı (Standart) Ve Kalaysız (TFS) Levhadan Üretilen Kısmi Toroid