用了這麼多年的易拉罐,你也猜不到那一圈迷之凸起裡有什麼

服裝 黑洞 物理 大學 碳酸飲料 中科院物理所 2019-07-02

本文轉載自公眾號“把科學帶回家”(ID:steamforkids)

用了這麼多年的易拉罐,你也猜不到那一圈迷之凸起裡有什麼

作者 William S. Hammack 等。 William S. Hammack 是伊利諾伊大學厄巴納 - 香檳分校化學工程系教授

汽水大家應該都喝過,易拉罐應該也都用過。可是,要是問你易拉罐的邊緣的那圈鼓起的圈圈裡包著什麼,估計你是回答不上來的。

先幫你排除一個選項——這層圈圈不是空心的。

估計想破頭也想不出來吧。實際上,這層圈圈裡包裹著液體。

那到底是什麼液體?聽小編來講。

這層圈圈裡包裹著的東西,和易拉罐本身的製造過程有很大的關係。

其實,易拉罐的罐體是用鋁片衝出來的。

這種鋁片大概是0.3毫米厚。衝的時候被放在一個叫做拉伸模(drawing die)的工具上面。

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鋁片(黃色)被凸模和拉伸模衝壓成菸灰缸狀

接著,一個圓柱形的物體(凸模)會從上往下猛插鋁片,形成一個矮矮的圓柱狀物體,就像一個菸灰缸一樣。這個過程,就叫做衝壓(drawing)。

不過,只衝壓一次,圓盤子還是很寬很厚,還沒有達到最後易拉罐的形態。因此需要繼續衝壓。

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每一次衝壓都會把鋁片形成的矮圓柱變得更薄,半徑變得更小,同時變得更高。

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在經過幾次衝壓後,一開始的圓形鋁片就有了易拉罐的形態。

現在只差2步,一個易拉罐就製造完成了。

剩下的2步,一是製造易拉罐凹陷的屁股,二是給它加蓋密封。

製造易拉罐凹陷的屁股需要一個圓頂形狀的工具。製造過程和衝壓差不多,也是把易拉罐壓在半圓頂上,衝出一個凹陷的形狀來。

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可是,為什麼易拉罐需要一個凹陷的屁股呢?

因為凹陷的屁股就像拱橋一樣,可以承受更大的壓力。

所有上面這些過程合起來只需要七分之一秒的時間。

在把易拉罐的頂部修剪整齊後,就可以給易拉罐噴塗上外包裝。

鋁罐的內部也要噴塗一層塗層,不然酸性的飲料就會和鋁發生反應,你就會喝下好多好多鋁,神經系統就會變痴呆。(不然怎麼說不要吃用明礬(十二水合硫酸鋁鉀)做的油條嘛,道理一樣的。)

接著,要給易拉罐拉出一個細一點的脖子來,這樣可以防止薄薄的鋁罐起皺。

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現在,就到了最關鍵的部分了——把易拉罐密封起來。

首先,脖子的邊緣要被拗一下,形成一個卷邊坡口(flange)。

然後,就是精彩的雙重卷封(double seaming)的戲碼了。

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易拉罐的邊緣,實際上不是無縫的,而是2片鋁片捲成的

1810年,馬口鐵罐頭才發明出來。一開始,罐頭的頂和底是直接焊接到圓罐上的,所以裡面的食物常常會受到焊接材料(如鉛)的汙染。

現在易拉罐常見的雙重卷封就不會有這種問題。雙重卷封是比較新的發明。在1894年,Ams machine 公司開始生產雙重卷封雙重卷封的罐頭。

什麼叫雙重卷封呢?看一看下面這張圖。卷邊坡口和蓋子(頂)形成了這樣一種春捲的形態。

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雙重卷封的過程,藍色和代表易拉罐的蓋子的鋁片,紅色代表易拉罐身的鋁片

雙重卷封看起來沒什麼特別的,可是它對精確性的要求很高。1毫米的差異都會導致加蓋密封過程失敗。

但是,雙重卷封本身不能完全隔絕易拉罐的內外。看到在這層雙重卷封裡面的縫隙了嗎?

這些縫隙裡填充了液態的密封劑(sealing compound),為的是防止罐子裡的氣體通過卷邊裡的縫隙逃逸,並且防止外部的汙染物進入易拉罐。

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藍色部分是密封劑

那麼,密封劑裡有什麼呢?

密封劑一般包含乳膠、橡膠或者樹脂的混合物。這些物質會被溶解在油乎乎的溶劑裡,然後澆注在易拉罐頂蓋的邊緣上固化成膜,雙重卷封的過程中,這層膜就填充進了縫隙裡面。

所以呢,我們平時喝的易拉罐的那層圓形卷邊裡面,包著一種油乎乎的液體。完全沒有想到吧!

圖片非特別註明均來自網絡。

為保護原創,參考資料儲存於石墨:

https://shimo.im/docs/oOMOfT9yBIsBpjWC/

來源:把科學帶回家

編輯:重光

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