Ефремов Н. Ф.

В мировом производстве тары доля использования поли мерных материалов составляет около 30%. Пленки и листы занимают доми­нирующее положение. Из них изготавливают мя1 кую (гибкую) тару и больп [инство видов жесткой тары.

В последние годы в России отмечены высокие темпы роста про­изводства тары из полимерных пленок и листов. В результате про­изошли значительные структурные изменения в области развития гибкой тары.

Создана сеть предприятий, выпускающих однослойные и много­слойные пленки и листы на высококлассном автоматизированном оборудовании. Объем потребления гибкой тары, включая импорт, составляет более 400 тысяч тонн в год. Всего же в России работает порядка 250 компании, производящих упаковочные п< >лимерные пле­ночные материалы, в том числе и многослойные, с нанесенной на них печатью.

Развита инфраструктура закупки импортного высокоточного вы­сокопроизводительного фасовочно-упаковочного оборудования и автоматизированных поточных линий, выполняющих подготовку к упаковыванию, фасование продукции и изготовление самой мягкой тары. Кроме того, создана сеть отечественных производителен фа — совочно-упаковочных автоматов и поточных линий — Как правило, это оборудование является финишным в производстве продукции.

Производители пищевых продуктов и напитков исиользук >т око­ло 70% общего объема ц£п*ой тары в России Остальная часть прихо­дится на хозяйственные товары и товары личной гигиены. Именно поэтому динамика развития пищевой и перерабатывающей отрас­лей имеет существенное влияние на уровень спроса на упаковочные материалы и является показателем рентабельности их производства.

Практически все поставщики гибких упаковочных материалов отмечают беспрецедентный всплеск заказов со стороны средних и крупных продовольственных предприятии. В целом за последние два года объем закупок упаковочных материалов уве. шчился в 4 раза, что свидетельствует об интенсивном развитии этого сектора рынка.

Естественно, что при таком бурном развитии возникает множе­ство проблем Для решения некоторых из них от специалистов упа­ковочной иидустрии требуются специфические фундаментальные знания. Например, как определить оптимальный материал мягкой тары для упаковывания конкретного продукта? Как организовать процесс фасования и упаковывания продукции, учитывающий спе­цифику ее производства? Как выбрать оптимальный фасовочио-упа- коьочный авгомат (ФУА) ? Какие требования предъявляет автомат к упаковочному материалу? Как обеспечить эти требования?

Для ответа на эти и дру1 ие не менее важные вопросы специалист должен глубоко разбираться в широком круге разнообразных воп­росов:

Понимать свойства и особенности полимеров и пластмасс на их основе,

Уметь прогнозировать влияние технологии производства полуфаб­рикатов и самой тары на ее конечные свойства,

Знать свойства упаковываемого продукта и особенности его по­ведения в различных частях ФУА;

Анализировать конструктивные особенности различных типов OVA и влияние технологических режимов их работы на свойства мягкой тары;

Владеть принципами построения поточных линии для упаковы­вания конкретного продукт а и знать многие другие аспекты упако­вочного производства.

Вузы России готовят таких инженеров в рамках новой учебной специальности 261201.65 «Технология и дизайн ут га ковочного про­изводства» В 2008 г исполнилось 10 лет с момента открытия этой специальности в Московском государсл венном университете печа — ти. На сегодняшний день первые выпускники работают в упаковоч­ной индустрии уже более 5 лет, а всего осуществлено пять выпусков специаистоя

В 2000 г. вышло в свет первое учебное пособие из никла специаль­ных дисциплин по курсу «Тара и ее производство» [15]. В виду отсут­ствия специальной учебной литературы по данному направлению весь тираж книги мгновенно разошелся, и автор вынужден был в срочном порядке подготовит ь второе дополненное издание, которое вышло в 2001 г [14] В этих учебных пособиях были сформулированы основные принципы проектирования и изготовления тары и упаков­ки Структурно пособия состояли из шести глав Первые две главы были посвящены рассмотрению основных функций и классифика­ции тары и упаковки R третьей сформулированы особенности раз­работки тары и упаковки. В четвертой главе приведены важнейшие механические и технологические свойства основных полимерных материалов для производства тары, в том числе и пленоч] гых матери­алов. R пятой и шестой главах рассмотрены основные технологичес­кие процессы производства мягкой тары, а также складных коробок и ящиков из картона и гофрокартона

Опыт десяти летнего преподавания указанной дисциплины в выс­шей школе и общения со специалистами упаковочной индустрии показал, что приведенного в учебных пособиях материала явно недо­статочно Для развития и нженерного и научного мышления, позво — ляющего эффективно решать возни кающие в упаковочной индуст­рии проблемы, буду] цему инженеру необходимо научиться понима гь основные физико химические и Texi юлоги чсские пр< идессы проис­ходящие в упаковочных материалах при их получении и взаимодей­ствии с продукт* >м и уз (аковоч ним оборудован ием.

Особую важность и сложность процессу обучения придает тен­денция практически полной автоматизации всех стадий производ­ства упаковки В этих условиях технологическое оборудование как бы отделяет инженера-технолога от происходящих в нем процессов Вместе с тем оно же требует быстрой и точной реакци и технолога на различные отклонения в работе.

Для поры тения качества подготовки специалистов целесообраз­но разработать серию учебных пособий, рассматривающих техно­логические процессы производства основных видов тары и упаков­ки во взаимосвязи с процессами, протекающими в упаковочных ма­териалах и упаковываемых продуктах. Первым опытом в этом на­правлении является предлагаемое учебное пособие, посвященное производству тары из полимерных пленок и листов. По замыслу ав­тора последовательность изложения учебного матер нала в пособии должна соответствовать последовательности протекающих в упако- вочн ых материалах процессов, влияющих на технологию производ­ства и свойства получаемой тары

Свойства пластмасс формируя >тс. я на всех стадиях их получения и производства тары: при синтезе полимера, при составлении ком­позиции пластмассы, при производстве пленок и. листов, при изго­товлении тары.

Пластические массы представляют собой сложные многокомпо — нентьые системы Основой этих систем слулс ит полимер или смесь полимеров Кроме полимера в состав композиций, из которых полу­чают пластмассы, входят различные добавки: пластификаторы, на­полнители стабилизаторы и др. Э ги добаьк и могут существен но вли­ять на свойства пластмассы, на технологию и свойства! пленок и ли­стов Свойства основных пластмасс для производства тары рассмот­рены в первой главе.

Взаимосвязь технологических свойств пластмасс со свойствами полимеров и составом комп< >зиции пластмассы проанализирована во второй главе.

К полимерным пленкам относят листовой или рулонный матери­ал, т. е. сплошные слои полимеров толщинои до 0 2 — 0,3 мм и шири­ной более 100 мм. Материалы большей толщины относят к листам Отли чительнои особенностью пленок и листов я вляется их малая тол — шииа (и cooi вет ственно малая масса) при бо.ьшой поверхности. Та­кое определение пленок является достаточно формальным. Практи­чески термин «пленки» установился для тонких листовых материа­лов та кой толщин ы, при которой сохраняется их гибкость

Пленки занимают как бы промежуточное положение между твер­дыми компактными телами и дисперсными системами. С Отличитель­ной особенностью пленок как сплошных тонк их слоев вещества яв­ляется определенное соотношение между массой и поверхностью

Способн< >сть полимеров к пленкообразованию — специфическое отличие полимеров от пизкомолекулярных веществ Эта характер­ная особенность полимеров как материи обу< ловлена строением их молекул, а именно, чрезвычайно большой их длиной, в тысячи раз превышающей поперечный размер. С анизотрониеи формы и гиб­костью макромолекул полимеров связана возможность возникнове­ния в процессе пленкообразования различных структур, предопре- деляющихкомнлекс физико-механических свойств пленок.

Гибкостью макромолекул полимеров обусловливается также воз­можность существовани я специфического для полимеров ориенти­рованного состояния, не свойственного Hi гзкомолекулярным телам. Это состояние характеризуется расположением осей цепных макро­молекул вдоль одного направления или в одной плоскости, что приво­дит к анизотропии свойств материала прежде всего механических

Особенностью ориентированного состояния являсзтся то, что структура различных по химическому строению ориенти] юванных полимерных материалов оказывается однотипной и характеризует­ся наличием нитеподобных образовании диаметром порядка 100 — 200 К ориентированных в направлении действия силового поля. Ха­рактер ориентации макромолекул полимерной пленки при этом оп­ределяется внешним силовым полем, а ее текстура может мен яться от одноосной до плоскостной. В последнем случае оси всех макроце­пей лежат в плоскости пленки, но преимущественного направления ориентации в плоскости пленки могут не иметь.

Структурные особенно! гги полимерных пленок определяются так­же специфическим состоянием их поверхностных сл< >ев, имегощи х отличные от свойств полимеров в массе физико-механические свой­ства. И эти особенности, очевидно, предопределяются характерис­тическими размерами пленки, при которых соотношение площади поверхности пленки и ее объема очень велико.

Из общих термодинамических посылок следует, что поверхност­ные слои любого материала являются более плотными Вследствие иескомпенсированности молекулярных сил сцепления молекул по­верхностного слоя, наличия избыточной свободной энергии поверх­ностного натяжения структура и свойства поверхностных слоев пле­ночного материала отличаются оттаковых дя материала в объеме. В пленочном состоянии у всех полимеров механическая и электр1гчес — кая прочность выше, при этом чем выше межмолекулярные взаимо­действия макромолеку тем эти эффекты разительнее

Получать полимерные пленки и, шсты можно различными спосо­бами. Важно отметит ь, что способ получения оказывает существен­ное влияние на структуру и свойства пленоь и листов. Не меньшее влияние оказывают и технологические режи мы их производства. Так, для одной марки пластмассы варьирование режимов изготовления пленок методом экструзии с раздувом приводит к изменению их фи­зико-механических свойств в несколько раз [27, 39], Особенности основных способов и их влияние на свойства получаемых пленок и листов изложены в третьей главе.

Отличительной характеристикой производства мягкой тары яв — ,яется совмещение технологии ее получения с процессом упаковы­вания (фасования) продукции Выбор технологии, типа ФУА связаны с видом пакета, массой дозы, производительностью, свойствами упа­ковываемого продукта и другими факторами. Эти аспекты опреде­ляют процессы, протекающие в полимерных пленках, и в конечном итоге — качество мягкой тары. Анализу особенностей технологии производства мягкой тары посвящена четвертая глава.

В пятой главе рассмотрены теоретические и практические осно­вы производства тары из полимерных пленок и листов методами термоформования. Особое внимание уделено протекающим в мате­риалах физическим процессам, определяющим конструктивные осо — бенно< ти и свойства получаемой тары.

Автор благодарит заведующего кафедрой технологии упаковки и переработки ВМС Московского государственного университета при­ходной биотехнологии профессора В. В. Ананьева за ценные советы и критические замечания, высказанные при рецензировании учеб­ного пособия.

Особую благодарность и признательность автор питает к без­временно ушедшему от нас доктору технических наук, профессору В. Г. Панишеву за товарищескую поддержку в процессе написания пособия, заглубокие. важные и доброжелательные замечанияи пред­ложения, сделанные при рецензировании учебного пособия

Автор понимает, что первая попытка разработки теоретических основ, связывающих в единую цепочку процессы, протекающие в материалах при получении пластмасс, полуфабрикатов из них, про­изводстве тары и упаковки из полимерных пленок и листоь на раз­личном оборудовании, не лишена недостатков Все замечания и по­желания, направленные на улучшение этого учебного пособия, бу­дут восприняты с благода рностью Г 1ожелания просьба ш >сылать по адресу Московского государственного университета печати.

Производство тары из полимерных пленок и листов

Особенности механических свойсть полимеров в высокоэластическом состоянии

Интервал температур, в котором можно наблюдать высокоэлас­тические свойства полимеров, равен разности температур (Т — Т) Для сетчатых полимеров верхним пределом эластических свойств является температура начала термического разложения Т, так как из-за межцепных химических связей полимер течь не может и при высоких температурах начинает разлагаться, деструктироваться, не переходя в текучее состояние Эластические свойства целесообразно рассмотреть на […]

Производство мягкой потребительской тары на фасовочно-упаковочных автоматах термоформовочного типа

Термоформовочные автоматы позволяют упаковывать любые виды продукции с использованием всех возможных методов ее по­дачи в отформованную часть тары. 11ижняятермоформованная часть из однослойного или многослойного полимерного материала являет­ся жесткой или полужесткой. Верхняя крышка отличается гибкос­тью, минимальной жесткостью. Она выполнена, как правило, из мно­гослойного материала, поэтому обладает хорошими барьерными свойствами, способностью к сварке ил и склеиванию, пригодна […]

Контакт но-тепловая сварка

Контактно-тепловую сварку нагретым ин< трументом осуществ­ляют с односторонним или л, вусторонним нагревом (рис. 4.41). Рис. 4.41. Схема контактно-тепловой сварки с од] юсторонним (а) и двусторонним (6) нагревом: 1 — нагретый инструмент; 2 — прокладки; 3 — свариваемые материалы; 4—холодный инструмент, мгн — температура нагретого инструмента; t2 — температура внешней поверхности изделия; Т —температура свариваемых поверхностей; […]