Что такое белая жесть. Немного истории
Как простой кусок металла из XIV века превратился в высокотехнологичную упаковку? Рассказываем историю белой жести: от секретных цехов средневековья до изобретения консервов Наполеоном, трагической гибели полярников из-за свинцового припоя и современных технологий электролитического лужения. Узнайте, почему этот материал до сих пор остается самым экологичным и надежным способом хранения продуктов.
Как это началось
Как всегда более детально — на вкладке ПОДРОБНЕЕ
История белой жести началась еще в XIV веке. Тогда это был примитивный листовой металл, который кузнецы вручную расплющивали молотом до толщины 1,5–3 мм. Размер листа редко превышал 1×1 метр. Для защиты от коррозии заготовки опускали в расплавленное олово – процесс сложный, трудоемкий и долгое время державшийся в секрете.
Прогресс пришел с развитием химии и прокатных станов. Листы стали тоньше и ровнее, а оловянное покрытие – однородным. Кузнечный молот сменили промышленные вальцы, и жесть обрела тот самый узнаваемый зеркальный блеск, который мы видим сегодня.
Революция в банке: 200 лет истории
Переломный момент наступил в 1809 году, когда Наполеон Бонапарт вручил награду в 12 000 франков Николя Франсуа Апперу. Повар-изобретатель предложил метод сохранения продуктов для армии – будущее консервирование. Уже через год предприниматель Пьер Дюран запатентовал применение жестяных банок, а в 1812 году в Лондоне открылось первое в мире производство такой тары. Производительность была скромной – 5–6 банок в час на одного рабочего. Но этого хватило, чтобы совершить прорыв в логистике наполеоновских войн и дальних морских походов. Герметичность достигалась пайкой швов тем же оловом, что покрывало лист. Эта технология надежна и применяется до сих пор в задачах, где требуется очень долгое хранение.
Гибель экспедиции Франклина
Однако экономия на качестве привела к трагедии. В 1845 году экспедиция Джона Франклина на кораблях «Эребус» и «Террор» отправилась покорять Арктику. На борту – 129 человек, запасы провизии на три года. Миссия должна была стать триумфом, но закончилась исчезновением. Останки нашли только в 1859 году. Современные эксперты установили вероятную причину гибели – свинцовый припой в банках. Свинец дешевле олова, но токсичен. Накапливаясь в организме полярников, он разрушал здоровье и психику. Впоследствии от свинца в пищевой упаковке полностью отказались.
Сегодня белая жесть – это эталон экологичности. Современные стандарты качества полностью исключают риски, погубившие экспедицию Франклина
Что такое белая жесть сегодня?
Современная белая жесть (марка ЭЖК) – это холоднокатаный лист низкоуглеродистой стали, покрытый с обеих сторон чистым оловом (чистота от 99,9%). Толщина варьируется от 0,13 до 0,5 мм. Это идеальный компромисс: Сталь отвечает за прочность, жесткость и пластичность. Олово – за коррозионную стойкость, красивый блеск и способность к пайке. Конкретные марки стали – 10ПС, 10КП, 08КП и аналоги по ГОСТ 1050-88. Олово применяется высшей категории 01ПЧ или 01 по ГОСТ 860-75.
Как это делают: магия электролиза
Промышленное производство стало возможным после изобретения в 1915 году (Германия) технологии электролитического лужения. Процесс полностью автоматизирован и выглядит так: Рулоны черной стали сваривают в непрерывную ленту. Лента проходит щелочную очистку и промывку. Затем попадает в ванну с электролитом – водным раствором солей олова. Лента выполняет роль катода, а оловянные бруски по бокам – анодов. Под действием тока ионы олова переносятся на сталь и осаждаются на ней. Важная деталь: регулируя силу тока на разных сторонах ванны, можно получать разную толщину покрытия на внешней и внутренней поверхности (дифференцированное лужение). Это повышает экономичность. Изначально покрытие имеет матовый беловатый оттенок. Чтобы добиться зеркального блеска, лист оплавляют индукционным нагревом выше 232 °C – температуры плавления олова.
Технический взгляд: стандарты и хранение
Производство белой жести в России регламентируется ГОСТ Р 5204-2004 («Жесть холоднокатанная черная и белая»), который пришел на смену советскому ГОСТ 13345-85. Новый стандарт гармонизирован с международными аналогами – европейским EN 10202:2022 и азиатским JIS G 3303:2008. На предприятие материал поступает уже в нарезанных листах, упакованных в пачки весом 1,5–1,6 тонны каждая. Это удобно для дальнейшей литографии и нанесения защитных лаков. Условия хранения просты: сухое закрытое помещение с контролем температуры и влажности. При соблюдении этих норм срок годности жести не ограничен – она не стареет и не теряет свойств
НЕМНОГО ИСТОРИИ
Жесть, или тонкий листовой металл, был известен с 14 века и применялась как строительный материал для покрытия крыш, внутренней отделки помещений. Она представляла собой лист размером примерно 1*1 метр и толщиной от 1,5 до 3 мм. Толщина определялась мастерством кузнеца, который постепенно молотом расплющивал металлический стержень. Затем листы опускались в ванны с расплавленным оловом для его осаждения на металл. Технология была сложна и не имела широкого распространения, и долгое время была цеховым секретом.
Постепенно технология изготовления луженой жести стала распространяться более широко, производство листов становилось более дешевым, технологичным и массовым. Развитие химии позволило получить более равномерный и тонкий слой олова на стальном листе. Стальные листы также стали более равномерные по толщине и их начали производить способом прокатки, а не в результате кузнечной обработки. Внешний вид листа белой жести стал приобретать знакомый нам современный блеск.
В 2009 году исполнилось ровно 200 лет с даты, когда Наполеон Бонапарт вручил награду в 12 000 франков Николя Франсуа Апперу за изобретение метода консервирования продуктов для французской армии. Через год, в 1810 году предприниматель Пьер Дюран запатентовал использование жестяных банок при консервировании. А еще через два года в Лондоне было запущено первое в мире производство консервных банок из белой жести. Хотя скорость производства банки составляла примерно 5-6 консервных банок на одного рабочего в час, это было прорывом в сохранении продуктов в период наполеоновских войн и эпохи долгих морских путешествий.
Дно и крышку (или вернее, верхнее дно) для обеспечения герметичного соединения припаивали к корпусу тем же оловом, поскольку поверхностный слой олова на белой жести очень хорошо лудился. Этот способ герметизации швов используется до сих пор для неограниченно долгого хранения содержимого. Однако эксперименты не останавливались. Для удешевления производства были попытки использовать в качестве припоя для герметизации швов свинец. В истории есть один случай, когда предположительно использование свинцового припоя в консервах погубило целую экспедицию, отправившую исследовать Арктику в 1845 году. Экспедиция Франклина на двух кораблях «Эребус» и «Террор» с экипажем в 129 человек должна была в течение 3 лет исследовать последний неразведанный уголок планеты в Северном полушарии и утереть нос русским. Но экспедиция в итоге пропала, найти её остатки удалось только в 1859 году. Современные исследования одной из причин гибели экспедиции назвали свинец в припое в консервах, который накапливаясь в организме привел к тяжелым последствиям. От использования свинца в итоге отказались совсем.
К счастью современные технологии и контроль качества исключают повторение подобных эксцессов. Белая жесть плотно вошла в нашу жизнь как самый экологичный материал для упаковки и повсеместно применяется в консервировании продуктов питания.
СОВРЕМЕННОСТЬ
Производство белой (луженой) жести во всем мире регулируется рядом нормативных технологических документов. В России действует ГОСТ Р 5204-2004 "Жесть холоднокатанная черная и белая. Технические условия". Этот документ определяет основные требования обозначениям, к металлу, толщине и качеству оловянного покрытия, его механическим свойствам. Ранее действовал старый советский ГОСТ 13345-85 "Жесть. Технические условия". Документы в основной части идентичные, кроме того, что российский ГОСТ Р оперирует уже международными обозначениями характеристик по твердости и покрытиям. Наиболее применяемые стандарты белой жести это EN 10202:2022 (Европейский Союз) и JIS G 3303:2008 (Японский стандарт, применяемый в Азии).
Жесть подразделяют на черную (Ч), т.е. углеродистый лист стали без покрытия, и на белую жесть, т.е. тот же лист, но уже покрытый оловом. По способу покрытия оловом белую жесть в свою очередь делят на белую жесть электролитического лужения (ЭЖК) и на белую жесть горячего лужения (Г). Жесть горячего лужения получают погружением стального листа в ванну с расплавленным оловом, т.е. это именно тот старый способ, который исторически отличал белую жесть от черной.
Нас интересует белая жесть марки ЭЖК как наиболее качественная и технологичная. Именно ЭЖК имеют ввиду, когда сейчас говорят про белую жесть. Способ производства ЭЖК был изобретен в 1915 году в Германии и с тех пор изменялся только в деталях. Изобретение технологии непрерывной прокатки стального листа позволило наладить производство белой жести в промышленных масштабах уже не в листах, а в рулонах и размер рулонов ограничивала только их масса.
Итак, белая жесть представляет собой тонкий холоднокатанный низкоуглеродистый стальной лист или ленту, покрытую с обеих сторон чистым оловом. Таким образом, она объединяет в себе прочность и пластичность стали, а также коррозионную стойкость, способность к лужению и привлекательный вид олова. Производство стальной основы и её последующее покрытие оловом являются независимыми друг от друга процессами, так что сталь с любым набором свойств теоретически сочетается с любым возможным покрытием оловом. Состав стали, используемой для производства жести, строго контролируется. В зависимости от выбранной марки стали и способа обработки могут быть получены различные типы жести с различной пластичностью. В производстве чаще используется белая жесть с диапазоном толщин от 0,13 мм до 0,5 мм.
Для производства белой жести чаще всего применяю низкоуглеродистую сталь марок 10ПС, 10 КП, 08КП, 08ПС, 08Ю по ГОСТ 1050-88 и олово высшей категории качества 01ПЧ или 01 (чистота не ниже 99,9%) по ГОСТ 860-75.
Электролитическое лужение осуществляется следующим образом:
- Чёрная жесть в рулонах сваривается между собой и попадает в линии электролитического покрытия в виде непрерывной ленты.
- После тщательной очистки (электролитическое щелочное травление и промывка в воде) лента попадает в ванную с электролитом — водный раствор соли олова.
- В процессе покрытия оловом лента проходит через электропроводящие валки, которые используются в качестве катода.
- Оловянные бруски, подвешенные с каждой стороны от ленты, служат анодами.
- Под воздействием электрического тока олово с анодов переходит в раствор электролита, а оттуда попадает на ленту и осаждается.
- Применение электрического тока различной силы на каждой стороне ванны позволяет получать покрытия различной толщины на сторонах ленты (дифференцированное покрытие).
- Оловянное электролитическое покрытие имеет беловатый оттенок с незначительным металлическим блеском, поскольку олово осаждается в виде кристаллов или капель, поэтому для создания яркого зеркального покрытия поверхность жести оплавляют индукционным или контактным электронагревом выше температуры плавления олова (примерно, 232 градуса Цельсия).
На выходе получают рулон белой жести марки ЭЖК заданной массы и габаритов листа.
Далее, для использования в производстве жестяной тары рулон нарезается на листы для возможности нанесения литографии и защитных покрытий. На наш завод белая жесть поступает уже в листах в виде пачек по 1,5-1,6 тонны каждая. Требования к условиям хранения жести в листах сводятся к контролю температуры и влажности в закрытом помещении. В оптимальных условиях срок хранения белой жести не ограничен.
Как всегда более детально — на вкладке ПОДРОБНЕЕ