Реферат: Полимерные ящики и контейнеры
проницаемостью). Этот материал позволяет формовать такие же прочные и защищенные емкости (чашки) и лотки, как и ВОПЭ, а благодаря своей инертности и отсутствию запаха он используется для упаковки и пищевых, и непищевых продуктов. Широко применяется и ПП, используемый для упаковки некоторых пищевых продуктов. Он легко перерабатывается и на него можно наносить глубокую печать. ПЭТФ, противостоящий тепловому воздействию лучше, чем полиолефины, применяется для изготовления двойной упаковки продуктов, разогреваемых в микроволновых печах, и продуктов быстрого приготовления. Блистеры для упаковки твердых изделий — это область применения высокоударопрочного ПС, который благодаря своей прозрачности позволяет видеть упакованный продукт, хорошо перерабатывается, прочен и экономичен. Другие материалы, в частности АБС-сополимеры и ПК, применяются в особых случаях, когда прочность более важна, чем стоимость.
Технология термоформования
Основной способ термоформования представляет собой вытягивание пластикового листа в раме, зажимающей его со всех сторон. Лист разогревается до размягчения, а затем под действием разрежения прижимается к форме. После охлаждения он отстает от формы, вынимается из нее и обрезается. Для опытно-конструкторских работ, когда в качестве материала иногда выбирают ацетат целлюлозы (в данном случае температура может регулироваться не так строго, а прочность материала в размягченном состоянии достаточно велика), применяют несложное оборудование. Нагрев может производиться как с одной, так и с обеих сторон листа, и при ручном управлении размягчение листа заметно по его провисанию. Затем пластик подвергается дальнейшему нагреву до достижения идеально плоской поверхности. В этот момент он уже почти готов к формованию, но обычно до приложения разрежения лучше выдержать его в этом состоянии еще 15-20 с.
Оборудование для крупносерийного производства намного сложнее. Для производства упаковочных контейнеров листовой материал обычно хранят в рулонах и подают в установку с помощью цепного привода с зажимами, захватывающими края листа. Существует и оборудование (обычно роторного типа) для работы с листовым материалом без цепного привода, но оно в основном применяется не в упаковочной индустрии.
Лист пластика разогревается с обеих сторон кварцевыми лампами, трубчатыми стальными стержнями, стеклянными и керамическими пластинами (излучателями). Большое значение имеет расположение нагревателей, так как поверхность пластика должна нагреваться равномерно. Затем разогретая пластиковая лента размещается над формой(ами) и воспроизводит ее полость методом, описанным выше. Некоторые материалы (например, пористые или пеноматериалы) требуют специальных форм, поскольку по мере нагрева материал продолжает расширяться, и для соблюдения требуемой формы требуется четкое соответствие между двумя частями формы (пуансоном и матрицей).
Существуют материалы, которые могут быть нагреты путем присасывания (с помощью вакуума) к пористой горячей пластине так, что края формы вдавливаются в пластик. Такая технология называется «формование с помощью захвата листа». После размягчения пластика прикладывается давление воздуха, и лист прижимается к поверхности формы.
Формование с совместным приложением давления и разрежения происходит намного быстрее, чем просто вакуумное формование, так как последнее для выполнения операции ограничено атмосферным давлением в 0,1 МПа, тогда как давление сжатого воздуха может быть в несколько раз больше. Почти все высокопроизводительные формовочные машины — пневмоформочные. Для ускорения охлаждения после формования изделия в форме оно может обдуваться холодным воздухом (некоторые специалисты считают, что распыление водяного пара эффективнее воздушного охлаждения). Затем изделие удаляется из формы путем продува последней воздухом или с помощью выталкивателей. Рулон остается на зажимах и транспортируется к следующему узлу формования. Изделие отсекается от рулона с помощью специальных устройств. Параметры отрезания должны учитывать последующую усадку, так как изделие все еще разогрето. Затем оставшийся материал наматывается на бобину, а отформованное изделие отправляется на упаковочный автомат или на следующий технологический блок. В фирмах, производящих термоформование, отходы материала обычно сразу же используются повторно, причем эти фирмы обычно принимают отходы на утилизацию и от предприятий, упаковывающих продукцию.
Блистерные упаковки, подобные изготовленным по вышеописанной технологии в специализированных фирмах, зачастую используются упаковщиками для размещения товаров на витринах магазинов (рис.12). Отформованные таким образом емкости применяются для упаковки твердых, вязкоэластичных и жидких продуктов (в основном пищевых), а лотки с ячейками используются для упаковывания инструмента, различных наборов и медицинских товаров. Существует специальное линейное и карусельное оборудование с устройствами подачи, дозирования и укупоривания подобных контейнеров термоклеевыми или обжимными пластиковыми крышками.
Рис. 12. Методы присоединения прозрачного блистера к декорированной подложке включают: а) нанесение буртика из термоклея; б) сгибание подложки с просечкой отверстия для блистера; в) размещение продукта (продукт размещается внутри блистера, который, складываясь, фиксируется на подложке); г) формирование двойного блистера на согнутой подложке (продукт выглядит плавающим в пространстве); д) двойную внутреннюю выточку (выемки в подложке служат частью уплотнения); е) формирование блистера с загнутыми краями, служащими в качестве направляющих для обеспечении скольжения подложки (способствующего более простому открытию упаковки и ее многократному использованию)
Вместе с тем подобная блистерная упаковка может изготовляться непосредственно на формовочно-упаковочных линиях твердых, вязкоэластичных и жидких продуктов, как пищевых, так и непищевых, включая лекарства. Этот тип машин работает, как правило, с узкой рулонной пленкой или листами пластика, ширина которого позволяет формовать от одной до четырех или более упаковок округлой или (чаще) многоугольной формы (что сокращает отходы). Лист пластика разогревают одним из вышеуказанных способов, в отформованные лотки дозируют продукт, после чего они герметизируются пластиковой пленкой. Готовая упаковка с продуктом затем вырубается из пластиковой пленки, отходы которой возвращаются поставщику. Подобное оборудование может быть периодического или непрерывного действия в зависимости от объемов выпуска продукции.
Конструкция форм
Термоформование можно выполнить с помощью выпуклой и вогнутой формы (пуансона и матрицы), пары согласованных форм или матрицы и вспомогательного пуансона, напоминающего по конфигурации пуансон, но обычно не так плотно прилегающий. Вспомогательные пуансоны для промышленного оборудования изготовляют из алюминия, и во избежание охлаждения или коробления пластикового листа их нагревают или охлаждают. Область применения зависит от конструкции изделия, типа полимера и требований к готовому изделию, но в настоящее время во многих термоформовочных машинах применяют и разрежение, и сжатый воздух, и вспомогательные пуансоны совместно (рис.13).
Рис. 13. Оснастка для термоформования: а) выпуклая форма; б) вогнутая форма; в) выпуклая форма для вакуумного формования; г) вогнутая форма со вспомогательным пуансоном; Э) возвратное формование (продавливает расплав полимера в вакуумную камеру, а затем вытягивает ее обратно); е) формование с предварительным раздувом листа (сжатый воздух раздувает лист пластика вверх, а пуансон вдавливает пластик вниз с одновременной откачкой воздуха из-под листа)
Вогнутая форма позволяет лучше детализировать внешнюю поверхность изделия, контактирующую с формой и на которую обычно наносится глубокая печать. Вогнутые формы также обеспечивают лучшую равнотолщинность и более быстрое охлаждение изделия. Максимальное утонение материала происходит в наибольшем углублении формы (особенно вблизи углов), а самые прочные и толстые участки получаются вблизи внешней кромки. Вспомогательный пуансон с этим типом форм используется для более ровного распределения полимера по форме. Для изготовления крупных деталей может потребоваться технология с предварительной пневматической вытяжкой листа. В этом случае разогретый лист пластика герметизируется по краям матрицы и с помощью сжатого воздуха выдувается над матрицей в виде пузыря. Затем с помощью разрежения и вспомогательного пуансона пластик резко втягивается в полости формы, где формуется готовое изделие. Для изготовления крупных деталей или при использовании толстых листов пластика разрежение внутри полости формы может сочетаться с давлением воздуха на внешнюю поверхность.
Формование с помощью пуансона часто используется там, где важна деталировка внутренней части и где требуется прочность и утолщенное днище. Пуансон должен иметь конусность не менее 3°, а более чем трехградусная конусность может потребоваться для изготовления очень широких изделий или в случае материала с большой усадкой после формования (для матрицы не требуется сужения, так как изделие после усадки свободно извлекается).
Размер выступа на пуансоне обычно должен быть меньше ширины полости формы во избежание чрезмерного утонения изделия (хотя у некоторых изделий и пластиков вполне допустимо соотношение 3 : 1). Следует использовать как можно большие радиусы скруглений, особенно в местах возможного утонения материала. Радиус скругле-ний должен быть не меньше двойной толщины исходного материала. Большинство изделий, получаемых методом термоформования, должны быть отрезаны по контуру независимо от формы. Отрезание может быть произведено вручную или с помощью вырубных штампов (как частей формующего оборудования, так и отдельных устройств).
В случаях, когда для крепления к подложке необходимо утолщение вдоль внешней кромки изделия, можно использовать эту кромку для придания изделию дополнительной жесткости. Наличие ребер усилит плоские участки. Для формования с разрежением формы должны выдерживать давление всего до 0,1 МПа, что соответствует значению нормального атмосферного давления, однако применение при формовании сжатого воздуха может увеличить это значение до 2,1 МПа.
Существует много разных типов и разновидностей материалов для изготовления форм для термоформования. Для экспериментальных изделий могут использоваться деревянные формы, но под действием тепла они скоро начнут обугливаться.
Для выпуска небольших серий изделий в качестве материала часто используют строительный гипс, но он со временем крошится и растрескивается. Формы из эпоксидных смол используют для формования тонкого материала (до 0,8 мм), однако недостаточная теплопроводность делает их малопригодными для формования изделий большой массы. Формы с напылением металла дороги, но обеспечивают великолепную детализацию без усадки. При такой технологии цинко-алюминиевая проволока подается в специальный распылитель, плавится и выдувается в виде мелких капель. Капли застывают на поверхности формы без сколько-нибудь значительного нагрева поверхности, на которую они распыляются. Подобным методом можно получать покрытия толщиной до полудюйма (12,7 мм). Для форм, предназначенных для крупносерийной продукции, лучше всего использовать распыление алюминия — при этом толщина напыления составляет около 12,7 мм. Иногда формы изготовляют из бериллиевой бронзы или латуни, которые быстро рассеивают тепло и обеспечивают высокую производительность.
В форме должно быть предусмотрено необходимое количество вентиляционных каналов, и, чтобы полимер мог проникнуть в каждую полость, они должны быть расположены в нужных местах, особенно в углах формы. Эти каналы должны иметь диаметр около 0,41 мм для тонких материалов и около 0,8 мм — для более толстых. Меньший диаметр может потребоваться для ПЭ, поскольку следы от этих каналов становятся заметны. В более глубоких участках формы необходимо большее количество каналов, чем в мелких, особенно когда мелкие и глубокие участки прилегают друг к другу. При необходимости каналы могут быть расположены на расстоянии до 12,7 мм друг от друга. Охлаждение осуществляется с помощью полостей в форме или просверленных каналов, которые должны быть водостойкими и располагаться
так, чтобы не пересекаться с вентиляционными каналами. Если для охлаждения применяются трубки из меди или нержавеющей стали, то их сечение должно быть не менее 12,7 мм, а располагаться они должны не ближе чем 6,4 см друг от друга. Некоторым участкам формы может требоваться большее охлаждение, чем другим, но это может быть установлено только опытным путем.
Для некоторых материалов типа ударопрочного ПС форма во избежание внутренних напряжений в процессе быстрого охлаждения (которые могут привести к короблению изделия) должна быть достаточно теплой (около 65,6 °С). Поднутрение при необходимости может быть осуществлено несколькими методами. Для освобождения изделия участки с прорезями могут быть удалены из формы. Участки с креплениями сгибают после извлечения изделия из формы. В случае небольшого поднутрения для освобождения готового изделия могут быть использованы выталкиватели. Если поднутрение не слишком глубоко, зачастую для извлечения изделия из формы применяют сжатый воздух. Во избежание просачивания воздуха между пластиком и поверхностью формы как в процессе формования, так и при извлечении готового изделия поверхность формы должна быть обработана пескоструйным методом. С учетом всех вышеперечисленных методов в настоящее время термоформование потребительской упаковки стало процессом довольно сложным со множеством ограничений.
1.8 Вакуумное формование в плотно прилегающую пленку на подложке
Одна из разновидностей блистерной упаковки — это вакуумная упаковка с плотно прилегающей пленкой. По такой технологии лист (или пленка) нагревается и натягивается поверх продукта (вместо загрузки продукта в полости упаковки). Подложка обычно предварительно оформляется, покрывается слоем термоклея и перфорируется мелкими отверстиями так, чтобы с помощью разрежения можно было притянуть пленку к подложке. Так как пленка обтягивает размещенный на подложке продукт, то он надежно фиксируется в нужном месте. Для подобного упаковывания требуется около 40 с.
Обычно при этом используются тонкие пленки толщиной около 128,2 мкм и менее, так что подобный вид упаковки дешевле, чем блистерная упаковка (если только сама подложка не намного больше упакованного продукта). По такой технологии пленка должна покрывать всю подложку, а блистер может лишь ненамного превышать размеры содержимого.
Наблюдается тенденция подложек к деформации, вызванной усадкой пленки после охлаждения. Чтобы этого не происходило, существует не так много технологических приемов (например, минимизация зоны разогрева и применение для подложки более прочного картона). В данном виде упаковки наиболее предпочтительна ПВХ-пленка, однако с картоном без покрытия могут применяться также ПЭНП и ПП, если пленка для окисления ее поверхности (чтобы она могла прилипнуть к подложке) обработана открытым пламенем или коронным электрическим разрядом. Для таких пленок перфорирование непокрытого картона подложки может оказаться ненужным, так как картон — достаточно пористый материал, пропускающий отсасываемый воздух. Если для тяжелых или имеющих острые грани продуктов требуется большая прочность, то в качестве пленки могут использоваться иономеры, которые значительно дороже, чем ПЭ, ПП или ПВХ, но гораздо более прочны.
2. Виды тары
По назначению тару и упаковку можно разделить на производственную, транспортную, потребительскую, специальную.
2.1 Потребительская тара:
1) прямоугольные контейнеры со съемной крышкой (рис.1);
2) квадратные контейнеры (рис. 2.1); контейнеры в форме сердечка (рис. 2.2);
3) стаканы :
- стакан белый (как правило применяется для упаковывания сметаны, йогурта, разного вида желе, сухих супов, лапши быстрого приготовления и т.д; они бывают объемами от 125 до 200 мл) (рис. 3.1);
- стакан «колокольчик» (применяется для фасования мороженного, так как за счет суженного донышка очень хорошо позиционируется в ячейке контейнера, а так же устойчив при подаче в холодильную камеру) (рис. 3.2)
4) бутылочки (бывают объемом 0,5; 0,7; 1; 1,5; 2; 3; 4; 5; 6 литра; применяют для розлива молочной продукции – питьевые йогурты, молоко, кефир и т.д.; воды, безалкогольных напитков, пива) (рис. 4.1, 4.2, 4.3);
5) банки (рис. 5.1).
В общем потребительская тара должна иметь оптимальные размеры и объем; привлекательный внешний вид; выполнять рекламные функции; доводить до потребителя информацию о товаре и правила обращения с ним; нести маркировку производителя и гарантии качества товара; обеспечивать стерильность и повышать длительность хранения продукции; обеспечивать надежную защиту человека и окружающей среды от воздействия вредных веществ; улучшать учет и организацию сбыта продукции; ускорять обслуживание покупателей при покупке товара; способствовать внедрению новых прогрессивных форм товарообращения и торговли; обеспечивать автоматизацию фасовочно-упаковочных операций, а также механизацию погрузочно-разгрузочных и складских работ; повышать эффективность использования транспортных средств и складских помещений; выполнять дополнительные функции, способствующие полному и удобному потреблению содержимого, а также исключающие подделку и не рациональное применение товара; она должна быть безопасной для человека и окружающей среды, а также рентабельной для производителя и потребителя продукции.
Рис 1 прямоугольный контейнер
Рис.2.1 квадратные контейнеры
2.2 контейнеры в форме со съемной крышкой сердца
Рис. 3.1 стакан белый
Рис. 3.2 стакан «колокольчик»
Рис. 4.1 бутылки цветные
Рис. 4.2 бутылки белые
Рис. 4.3 бутылка
Пэтбокс
Рис. 5 баночки
2.2 Транспортная тара
1) Пластиковые бочки
Пластиковые бочки формуют раздувом. Следует учесть и массу тары:
10,43 кг для пластиковой бочки, 16,78 кг — для стальной и 6,4 кг — для бочки из фиброкартона. Из-за огромного разнообразия продуктов и условий транспортирования нельзя останавливаться на одном типе бочек. апример, при поставке изделий на условиях возврата тары (зачастую с использованием парка автомобилей или производителя, или поставщика) бочки из фиброкартона используются многократно (лишь с заменой пластиковой вставки). В условиях небрежного хранения, поставок на большие расстояния, наличия многочисленных погрузочно-разгрузочных операций и работы с небольшими объемами грузов могут потребоваться пластиковые или стальные бочки-контейнеры (рис.1).
Покрытия и соэкструзия
Чтобы повысить защитные свойства упаковки, а также увеличить сопротивление истиранию, на пластиковую тару как снаружи, так и изнутри иногда наносят защитные покрытия (различными методами). Несмотря на все нововведения, недостатками здесь остаются высокая их стоимость и проблемы с нанесением покрытий на тару сложной конфигурации (в частности, на ручки для переноски). В основном подобные покрытия используются там, где дополнительная защита упаковки оправдывает повышение ее стоимости.
Декорирование
Для оформления пластиковой тары применяются различные печатные процессы. Флексография используется для пленок, офсетная печать — для декорирования бутылок, флаконов и тюбиков туб, шелкография — для небольших партий твердых изделий, где необходимо улучшенное оформление упаковки. Для получения металлических оттенков хорошим методом является горячая штамповка.
Испытания
Бытует неверное представление, что пластики не хрупки. Хотя количество воздействий, которое может выдержать пластиковая упаковка, достаточно велико, тем не менее пластики отнюдь не неуязвимы. Следовательно, важно проверять новую тару на соответствие тому уровню защиты продукта, который желательно получить в конкретном случае. Ударопрочность обычно проверяется индивидуально методом сброса заполненных бутылок на твердую поверхность. Для получения надежного результата бутылки должны быть наполнены конкретным продуктом, а его розлив должен быть произведен за сутки перед испытанием. Для испытания не следует применять только что расфасованные бутылки, так как внутренней поверхности бутылки для достижения состояния равновесия с содержимым требуется некоторое время. Стандартная пластиковая бутылка должна выдерживать падение с высоты от 1,8 до 2,4 м без повреждений (повреждение обычно проявляется в виде разрыва).
2) Ведра.
Ведра предназначены для транспортировки и хранения жидких, сыпучих, твердых и пастообразных пищевых и непищевых продуктов, в том числе: рыбной продукции; молочной продукции; солений; квашений; маринадов; повидла; джема; меда; лакокрасочной продукции, шпатлевок, строительных смесей. Бывают объемом 10, 15, 22, 33 литров (рис.2).
3) Ящики.
Классификация полимерных ящиков
Ящики изготовляют двух типов: I - вкладываемые один в другой; II - невкладываемые один в другой. Допускается изготовление ящиков с крышками, без крышек, с внутренними перегородками и другими вспомогательными элементами и приспособлениями. (рис 3)
По назначению ящики подразделяют на:
1) ящики для пищевых жидкостей в бутылках емкостью 0,33-0,8 л; 2) ящики для молока и молочных напитков в герметичной упаковке (стеклянная, картонная тара, тара из комбинированных материалов и т.п.); 3) ящики для молочной продукции в негерметичной упаковке (стаканчики из полимерных материалов и бумаги, пергамент, бумага и т.п.); 4) ящики для мяса и колбасных изделий; 5) ящики и лотки для свежих фруктов, овощей и зелени; 6) лотки для хлебобулочных изделий; 7) ящики для прессованных дрожжей; 8) ящики для яиц; 9) ящики для рыбы, рыбных полуфабрикатов, рыбной кулинарии, морепродуктов; 10) ящики технологические (внутрицеховая тара для пищевых производств); 11) ящики для мыла; 12) ящики для прочей продукции (мороженое, кондитерские изделия и т.п.).
Ящики и крышки транспортируют в штабелях всеми видами транспорта в чистых сухих крытых транспортных средствах в соответствии с правилами перевозки грузов, действующими на данном виде транспорта, и техническими условиями погрузки и крепления грузов. Грузовые места формируют в транспортные. Ящики и крышки хранят в штабелях.При хранении ящиков и крышек в отапливаемых помещениях они должны быть расположены на расстоянии не менее 1 м от нагревательных приборов.
4) Евроканистры
Полиэтиленовые канистры объемами 30, 20, 5, 11, 3 литра предназначены для хранения и транспортировки жидких нефтехимических и пищевых продуктов, температура которых не превышает +800С. (рис.4)
Рис. 1 Пластиковые бочки
Рис. 2 полиэтиленовое ведро
Рис. 3 ящики
Рис. 4 канистры
В заключение обратим внимание на один из самых важных аспектов производства полимерных тароупаковочных средств, которому, даже в специализированных отечественных периодических изданиях не уделяется должного внимания, что не поддаётся никакому разумному объяснению. Речь о том, что ни одно тароупаковочное полимерное средство не может быть изготовлено без формующего инструмента, которым должен быть оснащён тот или иной тип технологического оборудования. Изложенная информация выше показывает, что производство тары и упаковки из полимерных материалов - весьма сложный, многоуровневый процесс, успешная реализация которого требует глубокой профессиональной подготовки не только в области технологий переработки полимеров, но прежде всего в области конструирования оборудования и формующего инструмента.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1 Рогов Г.Н., Богач О.Н. Сыроделие и маслоделие/Под ред. Э.Г. Розанцева.-М.:Колос, 2002- 87с.
2 Администрация сайта www.complexdoc.ru COMPLEXDOC нормативные документы.
3 Администрация сайта www.mechanister.ru Упаковочное и фасовочное оборудование – Механистер. Упаковочные автоматы.
4 ООО «Компания Магикон» www.pressbb.ru Упаковочное оборудование.
5 Компания «Объединенные кондитеры» www.uniconf.ru Кондитерские изделия.
6 Администрация сайта www.conditerprom.ru Информационный ресурс о кондитерской промышленности России.
7 Компания ЗАО «Инлайн-Р» www.inline-r.ru Виды упаковки.
