Процесс изготовления тары и упаковки нельзя рассматри­вать в отрыве от процесса упаковывания продукции. Эти раз­личные по сути и техническому оформлению процессы взаи­мосвязаны единством задач и методологии их выполнения (рис. 2.1). Результатом такого единства является получение упакованной продукции, способной длительное время сохра­нять высокое качество, решать основные задачи логистики, информации и маркетинга. При этом технология получения упакованной продукции по своей сути представляет совокуп­ность комплексных технологических процессов, отдельные операции и переходы которых взаимосвязаны и часто выпол­няются в составе единой автоматизированной линии.

Взаимодействие материальных потоков, участвующих в процессе упаковки продукции, иллюстрирует аналитическая

Рис. 2.1. Логическая структура создания упаковки

Структура упаковки (рис. 2.2). Из упаковочных материалов из­готовляют основное упаковочное средство (нем. Packmittel), в которое впоследствии размещают продукцию, и вспомогатель­ное упаковочное средство (нем. Packhilfsmittel), обеспечиваю­щее защиту и сохранность продукции. Совокупность основного и вспомогательного упаковочных средств и представляет собой упаковку. Другой материальный поток составляет упаковывае­мый материал. По факторам, определяющим тип технологи­ческого процесса упаковывания и оборудования для его осуще­ствления, различают заполняемый (жидкий, порошкообраз­ный, гранулированный) и штучный материал. Встречаются оба материальных потока на операции упаковывания (нем. Verpacken), в результате которой получают упакованную про­дукцию (нем. Packung).

Основное упаковочное средство называют тарой. Помогает установить более четкое разграничение между понятиями «тара> и «упаковка» ГОСТ 17527-86 «Упаковка. Термины и оп­ределения» [42]. В нем под упаковкой (нем. Verpackung) пони-

Рис. 2.2. Аналитическая структура упаковки

Мается средство или комплекс средств, обеспечивающих за­щиту продукции от повреждений или потерь, окружающую среду от загрязнений, а также обеспечивающих процесс обра­щения продукции. В процесс обращения включают стадии транспортирования, хранения и реализации продукции. Ина­че говоря, упаковкой называют комплекс средств, обеспечива­ющих выполнение девяти рассмотренных выше функций: за­щитной, дозирующей, транспортной, хранения, маркетинго­вой, нормативно-законодательной, экологической, информа­ционной и эксплуатационной.

Под тарой понимается основной элемент (или разновид­ность) упаковки, представляющий собой изделие для разме­щения продукции. Таким образом, если тара может самостоя­тельно выполнять весь комплекс требований к упаковке, то ее можно называть упаковкой. В большинстве случаев упаковкой следует называть совокупность тары и вспомогательного упа­ковочного средства. К вспомогательным упаковочным средствам относятся крышки, пробки, этикетки, прокладки, решетки, вкладыши, стяжные и липкие ленты, скрепки, клеи, покрытия, обертки и т. п.

Тару и упаковку принято классифицировать по назначе­нию, материалу, составу конструкции и технологии произ­водства[34].

По назначению тару и упаковку можно разделить на потребительскую, производственную, транспортную и специ­альную (консервирующую).

Потребительская тара и упаковка предназначена для продажи населению товара, является частью товара, входит в его стоимость, а после реализации товара переходит в пол­ную собственность потребителя. Она, как правило, не выпол­няет функцию самостоятельного транспортирования и пере­возится в транспортной таре.

Потребительская тара и упаковка должна предохранять то­вары от разрушения, деформаций, разливания, высыпания, усушки и других видов потерь. Ее конструкция, объем и прочие параметры зависят от свойств и конфигурации упаковывае­мой продукции, применяемого материала, способа изготовле­
ния, условий транспортирования, хранения и т. д. Она имеет ограниченную массу, вместимость и размеры. В большинстве случаев ее суммарный периметр не превышает 600 мм, т. е. L + + В + Н< 600 мм, где L—длина; В — ширина; Н— высота упа­ковки [34|.

(2.1)

Наружные размеры потребительской тары должны быть увя­заны с внутренними размерами транспортной тары с учетом требований к количеству (массе) продукции и схеме укладки:

L = A/k4

Где А — внутренний размер транспортной тары для рассчиты­ваемого размера потребительской тары (L, В, Н); к — количе­ство единиц потребительской тары в ряду для данного внут­реннего размера транспортной тары.

(2.2)

Теоретические наружные размеры потребительской тары (L, В. И) включают ее соответствующие внутренние размеры (I, b. h), толщину стенок 5 и их деформацию после заполнения тары Д1, Ab, Ah, размеры комплектующих деталей/и зазоры с, необходимые для ручной или механизированной укладки по­требительской тары в транспортную:

L={ + Ai + 25+///c + c/k.

Потребительскую тару подразделяют на индивидуальную и групповую. Индивидуальная тара предназначена для упако­вывания единицы продукции. В групповую тару упаковывают определенное количество продукции.

По отношению к упаковываемому продукту упаковку под­разделяют на внутреннюю, внешнюю и транспортную. Внут­ренняя упаковка предназначена для размещения товара или продукта и находится с ним в непосредственном контакте. В зависимости от агрегатного состояния продукта (твердое, жидкое или газообразное), комплекса его физико-химических свойств и ряда других показателей внутренняя упаковка мо­жет быть изготовлена из бумаги, картона, пластмасс, метал­лов, стекла, керамики, дерева и композиционных материалов. Внешняя упаковка служит защитой для внутренней упаковки и удаляется при подготовке к непосредственному использова­нию упакованного продукта. Как правило, внешняя упаковка
выполняет и дополнительные функции, например, представ­ление подробной информации о товаре и его свойствах, при­влечение внимания к товару, увеличение сроков сохраняемос­ти и т. п. Транспортная упаковка предназначена для хране­ния, транспортировки и идентификации продукта. Для духов внутренней упаковкой является стеклянный флакон, внешней упаковкой — изящная картонная коробка с внутренним ложе­ментом под флакон, транспортной упаковкой — ящик из гоф­рированного картона, вмещающий несколько внешних упако­вок с духами [ 15].

Производственная тара и упаковка предназначена для выполнения внутризаводских — внутрицеховых и межцехо­вых, а также межзаводских перевозок и хранения сырья, ма­териалов, полуфабрикатов, заготовок, деталей, сборочных еди­ниц, готовых изделий и отходов. Производственная тара и упа­ковка является собственностью конкретного предприятия и подлежит обязательному возврату [42].

Транспортная тара предназначена для перевозки, склади­рования и хранения продукции. Она образует самостоятель­ную транспортную единицу и может принадлежать любой организации, участвующей в процессе обращения [42].

По габаритам транспортную тару различают на малогаба­ритную, размеры которой лежат в пределах 1200х1000х х1200 мм, и крупногабаритную, когда размеры превышают указанные пределы.

По кратности использования транспортную тару разделяют на разовую и многооборотную. Разовая тара предназначена для однократного ее использования. Многооборотной называ­ют тару, прочностные показатели которой рассчитаны на мно­гократное ее применение. При этом бывшую в употреблении тару, которую используют повторно, называют возвратной, а юридически принадлежащую и подлежащую возврату кон­кретному предприятию — инвентарной тарой. При получении товара в многооборотной таре, в том числе и инвентарной, предприятие-потребитель продукции выплачивает поставщи­кам ее залоговую стоимость.

Специальная упаковка предназначена для защиты от внеш­них воздействий, влияния влаги и климатических факторов при транспортировании, хранении и длительной консервации изделий. Как правило, специальной упаковке подвергают круп­ногабаритные установки, машины и механизмы, а также при­боры. Наибольшее распространение получило герметичное упа­ковывание изделий в полимерную пленку на специальном транспортном поддоне с последующей защитой деревянной об­решеткой или стенками с крышкой. Для консервации крупных агрегатов, самолетов и небольших кораблей применяют способ «кокон». Изделие закрепляют на герметичной сплошной плите, оплетают шпагатом, веревками или длинными бумажными по­лосами до образования сетки с ячейками размером 150-200 мм, на которую с помощью пневматического пистолета наносят в несколько слоев лак на основе полимеров до образования сплошной непроницаемой оболочки. Такой «кокон» защищают обрешеткой или помещают в контейнер [34]. В качестве специ­альной упаковки часто используют стеклопластики, из которых формируют баки, цистерны, ящики, контейнеры.

При упаковывании точных приборов и механизмов, хруп­ких изделий применяют в качестве защиты от механических нагрузок, влаги и тому подобного нанесенный на их поверх­ности слой пенопласта на основе полиуретанов, полиэфиров, фенопластов.

По материалу различают тару и упаковку из бумаги, картона, пластмассы, металлов (жести), стекла, керамики и дерева.

Самые экономичные и широко применяемые материалы для изготовления упаковки — бумага и картон. Объем их ис­пользования в упаковочной промышленности составляет 40- 50%. Стремительно возрастает применение пластмасс. Соче­тание легкости, прочности, красивого внешнего вида, герме­тичности, автоматизации производства и переработки, деше­визны позволяют прогнозировать и в дальнейшем сохранение такой тенденции. Высокая прочность, жесткость и теплостой­кость металлов делают их незаменимыми в производстве упа­ковки для нефтепродуктов, для пищевых продуктов, особенно консервирования рыбы, мяса и др., для напитков, для аэрозо­лей и др. Стеклянным пузырькам, бутылкам и флягам отдает­ся предпочтение при упаковывании напитков, продуктов хи­мической промышленности, косметики, кондитерских изде­лий. Объемы использования этих основных материалов для упаковки в наиболее важных отраслях промышленности США, Европы и Гёрмании приведены табл. 2.1.

Конкретный материал упаковки выбирают, исходя из физи­ческих, химических, гигиенических, биологических и других его свойств во взаимосвязи со свойствами упаковываемой продук­ции. Немаловажную роль играет и технология упаковывания, и конструктивные особенности упаковочного оборудования.

По составу упаковку классифицируют в зависимости от вида и типа тары и применяемых вспомогательных упако­вочных средств. Под видом тары понимают классификацион­ную единицу, определяющую тару по форме. По форме разли­чают прямоугольную, цилиндрическую, конусную, плоскую тару и др. Типом тары называют классификационную едини­цу. определяющую тару по материалу [42]. Основа классифи­кации упаковки по составу приведена на рис. 2.3.

По конструкции тару подразделяют на коробки, банки, бутылки, ящики, фляги, канистры, бочки, барабаны, флаконы, тубы, стаканчики, ампулы, пакеты, сумки, мешки, пеналы, пробирки. Классификация тары по конструкции с ее распределением на потребительскую и транспортную приве­дена на рис. 2.4.

Таблица 2.1 Распределение упаковки по материалам (в %) Материал упаковки США Гер­мания В среднем по Европе В среднем в мире (1995 г.) 1994 г. 1995 г. 1996 г. Млрд. $/% Млн. т/% Бумага и картон 52,3 39 40 40 41 160/34 500/37 Пластмассы 15,9 30 29 29 29 140/30 300/22 Металл 24,4 21 18 18 16 129/25 150/11 Стекло и керамика 7,4 7 8 8 9 30/6 400/30 Дерево — 3 5 5 5 25/5 —

Упаковка

Крышки, пробки Этикетки Клеи, покрытия Прокладки, решетки Вкладыши Стяжные и липкие ленты

Т^п тары

Вид тары

Бумага Картон Пластмассы Металл Стекло Керамика Дерево

Прямоугольная Цилиндрическая Конусная Плоская

Рис. 2.3. Классификация упаковки по составу

Коробки относят к разовой потребительской таре. Они имеют корпус разнообразной формы, плоское дно, сверху зак­рываются крышкой. Крышки бывают съемные или прикреп­ленные к корпусу на шарнирах (рис. 2.5).

Tcipa

Рис. 2.4. Классификация тары по конструкции

Рис. 2.5. Коробки различной конструкции: а — со съемной крышкой; б — с телескопической крышкой; в — с корпусом типа обечайки и выдвигаемой крышкой; г — с прикрепленной на петлях крышкой; д — корпус и крышка с буртиком

Банками называют потребительскую тару преимуществен­но с цилиндрическим корпусом и плоским или вогнутым дном. Они имеют широкую горловину диаметром, равным или не­сколько меньшим диаметра корпуса (рис. 2.6). Вместимость банок от 0,025 до 10 дм3.

Бутылки являются потребительской тарой, как правило, с цилиндрическим корпусом, переходящим в узкую горловину.

Рис. 2.6. Банки различной конфигурации

Горловина имеет конструкцию, предназначенную для укупо — ривания. Дно у бутылок может быть плоским или вогнутым (рис. 2.7).

Тубы представляют собой разовую потребительскую тару с корпусом, обеспечивающим выдавливание содержимого. Они имеют узкую горловину с внешней резьбой, на которую навин­чивается крышка, называемая бушоном (рис. 2.8). Дно тубы герметично закрывается после наполнения ее продукцией.

Ампулы также являются разовой потребительской тарой. Они выполнены в виде цилиндрического корпуса с вытянутой горловиной, которая герметично запаивается после наполне­ния продукцией. Дно у ампул бывает плоским или выпуклым (рис. 2.9).

Пакеты и сумки относят к мягкой потребительской таре с корпусом в виде рукава, с дном различной конструкции и от­крытой горловиной. Их вместимость до 20 дм3. Сумки имеют разнообразные ручки.

Пробирками называют потребительскую тару, имеющую цилиндрический корпус и плоское или выпуклое дно. Горлови­на диаметром, равным диаметру корпуса, укупоривается проб­кой или крышкой. Объем пробирок достигает 0,05 дм3.

Канистры имеют корпус, форма которого в сечении, парал­лельном дну, близка к прямоугольной. В их конструкции пре­дусмотрены приспособления для переноса, сливная горловина и крышка с затвором (рис. 2.10).

Остальные конструкции являются представителями транс­портной тары (см. рис. 2.4).

Рис. 2.7. Бутылки с плоским (а) и вогнутым (б) дном

Рис. 2.8. Тубы с бушонами различной конструкции

Рис. 2.9. Ампулы различной конструкции

Рис. 2.10. Канистры различной конструкции

Ящики характеризуются корпусом, имеющим в сечении, параллельном дну, преимущественно форму прямоугольника. В состав ящика входят дно, две пары торцевых и боковых сте­нок. Ящики бывают с крышкой и без нее (рис. 2.11). По выпол­няемым функциям, многообразным конструкциям и размерам ящики можно условно разделить на следующие:

Вкладываемые друг в друга;

Со сплошными или перфорированными стенками;

Стоечные с перфорированными стенками;

С постоянными или вставляемыми перегородками и т. п.

Флягами называют транспортную тару с корпусом цилинд­рической формы, переходящим в узкую горловину (рис. 2.12). Фляги снабжены устройством для переноса, крышкой, имею­щей рычажный или винтовой затвор.

Бочки представляют собой транспортную тару с корпусом цилиндрической или параболической формы. На корпусе пре-

Рис. 2.11. Ящики без крышки (а) и с крышкой (б)

Дусмотрены обручи или зиги (гофры) для катания. Днища снабжены сливными отверстиями либо одно дно выполняется съемным (рис. 2.13 и 2.14).

Барабаны имеют гладкий или гофрированный корпус ци­линдрической или конической формы без обручей или зигов для катания, с плоским дном и крышкой (рис. 2.15).

Мешки относят к транспортной мягкой таре. Они имеют корпус в форме рукава, дно и горловину. ГЪрловина бывает от­крытой или закрытой клапаном (рис. 2.16).

Дополнительными конструктивными признаками, по которым классифицируют тару, являются стабильность разме­ров, плотность (герметичность), компактность.

Рис. 2.12. Фляги

Рис. 2.13. Бочки цилиндрической (а) и параболической (б) формы

В зависимости от стабильности размеров различают тару жесткую, полужесткую и мягкую.

Жесткая тара не меняет своих фор­мы и размеров при заполнении про­дукцией. Она способна выдерживать внешние воздействия при транспорти­ровке и хранении продукции, сохраняя первоначальные форму и размеры.

Полужесткая тара менее устойчива к внешним и внутренним нагрузкам. При незначительном нагружении за­полняемой продукцией она сохраняет свою форму и размеры. Под воздействи­ем больших нагрузок полужесткая тара может изменять форму и размеры.

Мягкая тара существенно меняет форму и размеры при ее наполнении продукцией.

2—19 мм 1 —50 мм

Рис. 2.14. Бочка цилиндрической формы со съемным днищем, сливным (1) и дренажным (2) отверстиями

По плотности (герметичности) тару подразделяют на открытую, не­герметичную, герметичную изобари­ческую и изотермическую.

Рис. 2.15. Барабаны с гладким корпусом

Для негерметичной закрытой тары характерна конструк­ция, предусматривающая применение крышки или другого вида затвора.

Герметичная тара отличается конструкцией, которая обес­печивает непроницаемость газов, паров и жидкостей.

8

Герметичная изотермическая тара предназначена для со­хранения продукции при заданной температуре в течение ус­тановленного времени.

А

Сю>

<EZH>

G

Г

И

Рис. 2.16. Мешки различной конструкции: открытые — плоский (а), с боковой складкой (б), склеенный (в); закрытые клапанные — двухслойный типа «Милпак» (г), клапанный (д)

По компактности различают тару неразборную, разбор­ную и складную.

Конструкция разборной тары позволяет разобрать ее на от­дельные части и вновь собрать, соединив сочленяющие эле­менты.

Конструкции и свойства складной тары открывают возмож­ность сложить ее без нарушения сочленения элементов и вновь придать таре первоначальную форму.

По технологии производства тару и упаковку классифи­цируют в первую очередь во взаимосвязи с ее материалом и с конструктивными особенностями. Наибольшее количество материалов и методов их переработки встречается в произ­водстве полимерной тары и упаковки. Для полимеров прин­ципиально важна взаимосвязь общего процесса получения материала и процесса придания этому материалу требуемой формы, иначе говоря — получение изделия. Конечным кри­терием правильности выбора технологического процесса и параметров его проведения является высокое качество именно изделия. Технологическая последовательность по схеме полимер — материал — метод формования — изделие Имеет и обратную связь, позволяющую определить правиль­ность выбора каждой стадии по уровню достигнутого каче­ства изделия [25].

Подготовительные процессы предназначены для прида­ния полимерному материалу необходимых при дальнейшей переработке свойств или формы. К подготовительным процес­сам относят сушку, смешение, измельчение, гранулирование, пластикацию, растворение и раскрой.

Сушку применяют для удаления из полуфабрикатов поли­мерных материалов летучих веществ. Ее осуществляют в су­шилках различных типов: ленточных непрерывного действия, тоннельных, полочных вакуумных и т. д.

Пластические массы, из которых изготавливают различ­ные изделия, практически никогда не состоят из одного по­лимерного материала. Для придания различных эксплуата­ционных свойств в пластмассы вводят широкое семейство разнообразных добавок: пластификаторы, наполнители, ста­билизаторы, сшивающие агенты, красители, порообразова — тели, смазывающие вещества, другие полимеры и т. п. Сме­шением получают композиции пластмасс с равномерным распределением ингредиентов смеси. Смешение осуществ­ляют с помощью лопастных, вихревых, валковых смесителей и реакторов с мешалками.

Измельчение и гранулирование проводят с целью придания частицам материала определенной формы и размера. Разли­чают физико-химические методы измельчения (в процессе синтеза полимеров, методы распыления расплавов, химичес­кого высаждения, высаждение из раствора и т. п.) и механи­ческое измельчение в мельницах различной конструкции. Гранулирование осуществляют в червячных, дисковых и вал­ковых грануляторах.

Пластикация представляет собой разогрев и гомогениза­цию пластмасс перед их дальнейшим формованием. Плас­тикацию проводят в роторных смесителях, червячных прес­сах, вальцах, дисковых экструдерах. Растворение пластмасс в различного рода жидкостях предпринимают с целью об­легчения процесса последующего формования полуфабрика­тов и изделий.

Раскрой листовых и рулонных материалов, резку на бо­бины осуществляют дисковыми фрезами и ножами, нака­ляемыми струнами, ленточными пилами и гильотинными ножницами.

Вид формовочного процесса, когда полимерный материал под воздействием температуры и механических усилий пере­ходит в пластическое состояние и приобретает необходимые для тары форму и размеры, зависит от вида заготовки полиме­ра. Из гранул и порошка пластмассовую тару изготавливают методами литья под давлением, прессования, экструзии, раз­дува. Тару в этих случаях называют соответственно литьевой, прессованной, экструзионной и выдувной. Из листов и пленок методами термоформования, сварки и склеивания получают термоформованную, сварную и склеенную тару. Из растворов и суспензий полимеров способами полива, напыления и вспе­нивания изготавливают поливную, напыляемую и вспенен­ную тару (рис. 2.17).

Рис. 2.17. Классификация тары и упаковки из полимеров По технологии производства

Вспомогательные процессы фиксируют состояние, окон­чательную форму и размеры упаковки, приобретенные при формовании. К вспомогательным процессам относят охлажде­ние упаковки в форме, отделение ее от формы и удаление из формы, удаление излишков полимера и окончательную сборку готовой тары из отдельных элементов.

Охлаждение осуществляют с помощью системы охлажде­ния формы или других охлаждающих устройств. Охлаждаю­щими агентами служат воздух, вода и т. п.

Отделяют тару от поверхности и удаляют из формы меха­ническими или пневматическими отделяющими и выталки­вающими элементами, предусмотренными в конструкциях пресс-форм.

Механическое удаление излишков полимера — облоя, об­резку кромок материала, вырезку горловин осуществляют спе­циальными отрезными и высекательными механизмами.

Дополнительные Процессы предназначены для прида­ния изготовленной таре специфических свойств или измене­ния ее размеров. К дополнительным процессам относят свар­ку. склеивание, активацию, дестатизацию и металлизацию поверхности, печать, механическую обработку.

Методами сварки (термоконтактной, термоимпульсной, ультразвуковой и др.) и склеивания получают неразъемные соединения деталей или элементов упаковки.

Активизация поверхности тары позволяет улучшить адге­зию с краской, лаком, металлом и т. п.

Дестатизация направлена на снятие зарядов статического электричества с поверхности тары.

Металлизация значительно улучшает внешний вид, а так­же придает поверхности тары специальные свойства: электро — и теплопроводность, способность отражать лучевую энергию и т. п. Одновременно металлизация понижает проницаемость материалов по отношению к газам, парам и жидкостям.

Механическая обработка на фрезерных, токарных, стро­гальных станках, дисковых ножах и пилах, гильотинных нож­ницах и т. д. предназначена для придания таре и упаковке окончательной формы и размеров.

ТАРА И ЕЕ ПРОИЗВОДСТВО

Типы сварных соединений и швов

Основными типами сварных соединений полимерных пленочных материалов являются стыковое, нахлесточное, Т-образное и угловое. Помимо геометрической характерис­тики способа сопряжения поверхностей тип сварного соеди­нения характеризует и форма кромок соединяемых деталей. Кромки могут быть прямыми, с односторонним или двусто­ронним скосом. Сварные швы характеризуют способом выполнения сварки, технологическими и конструктивными особенностями: одно­сторонняя или двусторонняя сварка, наличие одной или двух […]

ТАРА И ЕЕ ПРОИЗВОДСТВО

Ефремовы. Ф. Двадцатый век характерен бурным развитием науки и тех­ники. Как следствие, во многих отраслях промышленности пе­риодически возникают новые профессии, о которых раньше было трудно даже предполагать. По уровню производства ко­нец XX столетия несопоставим с началом и даже с серединой столетия. Поэтому совершенно естественным являются требо­вания к подготовке инженеров новых специальностей. По сво­ей сути инженеры […]

Биговка

Биговкой называют предварительное нанесение на мате­риал линий сгибов (бигов) в виде выдавленных канавок опре­деленного профиля. Биговка предназначена для снижения жесткости листовых заготовок по линии сгиба. Она значительно облегчает условия образования сгибов и является эффективным средством повы­шения качества складных коробок, особенно в условиях авто­матизированной сборки. Биговка представляет собой процесс местной вытяжки ма­териала и осуществляется по следующей […]