Конструирование тары из картона и гофрокартона

Конструирование тары из картона и гофрокартона. Решение основных задач конструирования - выбор материала, определение формы, размеров и конструктивных особенностей, выбор технологии производства - применительно к таре из картона и гофрокартона осложнено чрезвычайно широким многообразием видов упаковываемой продукции.

Около 40% всей потребляемой в мире тары делают из картона и гофрокартона.

Естественно, что каждый упаковываемый продукт предъявляет к таре комплекс специфических требований, связанный с особенностями жизненного цикла упаковываемой продукции [5]. Огромный спектр упаковываемый продукции можно условно объединить в несколько категорий: продовольственные товары, фармацевтическая продукция, бытовая химия, канцелярские и скобяные товары, напитки, изделия легкой промышленности.

В промышленно развитых странах с высоким уровнем производства тары и упаковки сложилось вполне определенное соотношение в использовании тары из картона и гофрокартона по этим категориям продукции [18]. По назначению тара из картона и гофрокартоны может быть потребительской, производственной и транспортной.

Каждой классификационной группе соответствует определенный комплекс технических требований к таре. Такой комплекс формируется с учетом научно-технических, экономических и эстетических требований.

По содержанию и уровню требований этот комплекс должен предусматривать возможность выполнения тарой и упаковкой всех своих функций.

Грамотно составленный комплекс технических требований может служить руководством конструктору при последовательном решении технических вопросов в процессе проектирования тары. Технические требования обычно содержат сведения об упаковываемом продукте, о конструктивных качествах материала тары, о применяемом в производстве оборудовании, общие и специальные требования к конструкции, об экологических требованиях, об особенностях продажи, размещения информации и оформления [9]. В раздел конструктивных качествах материала включают требования: - возможность перерабатывать материал в условиях высокоскоростных механических воздействий на автоматах; - стойкости к высоким и низким температурам в условиях упаковывания, транспортирования, хранения и продажи; - сохранности тары в условиях хранения на складах; - обеспечения прочности при склеивании или другом виде укупорки; - к методам обеспечения прочности [21]. Своеобразие конструкций и специфичность технологии производства тары из картона и гофрокартона продиктовали особые требования к ее изображению на чертежах. С целью исключения возможных ошибок, упрощения и унификации конструктивных решений приняты определенные правила и нормы графического оформления чертежей тары из картона и гофрокартона.

Чертежи тары из картона и гофрокартона содержат два вида изображений (приложение 3): 1) объемное трехмерное изображение коробки или ящика в стоячем положении с открытой крышкой, по которому легко можно представить процесс сборки; 2) плоское двумерное изображение заготовки, называемое разверткой или раскроем.

По своей сути раскрой является технологическим чертежом заготовки, из которой впоследствии будет собрана коробка или ящик. Для выполнения чертежей применяют виды линий, предусмотренные ГОСТ 2.308-68, а также специальные линии (приложение 4). Толщина линий одного наименования должна быть одинаковая для всех изображений, вычерчиваемых в одном масштабе на площади чертежа.

Однотипные линии на всем поле чертежа должны иметь одинаковую толщину и яркость, прерывистые линии должны иметь штрихи и интервалы между ними одинаковой длины.

Все линии должны заканчиваться в определенных нужных местах. Не допускается случаев, когда линия не доходит до заданного места или переходит за него. Выбор материала производят, исходя из требования к прочностным показателям тары, при которых обеспечивается сохранность упаковываемого продукта, требований к внешнему виду тары, к качеству и способу нанесения изображения, к виду и технологии выполнения отделочных процессов, к технологии и оборудованию для механической формообразующей обработки, склеивания и фальцевания.

В производстве складных коробок и ящиков применяют картон и гофрокартон. 3.1 Картон Картон является многослойным материалом с ярко выраженной анизотропией свойств. Для анализа характеристики картона можно выделить четыре основных слоя: поверхностный, промежуточный, прослойку и внутренний. Поверхностный слой вместе с промежуточным составляют около 25% от общей толщины картона, прослойка - около 55%, внутренний слой - около 20% [22]. Поверхностный слой картона предназначен для обеспечения необходимой твердости, прочности, жесткости, износостойкости, стойкости к истиранию и к царапинам поверхности картона.

Этот слой определяет внешний вид тары и способность воспринимать различные способы печати. Наилучшей способностью к получению высококачественных изображений отличаются сорта картона с мелованным покрытием.

Покрытие состоит из пигментов и связующего. В качестве пигментов могут применяться сульфат бария, оксид титана, белый цинк, карбонат кальция, тальк и др. Связующими могут быть казеин, дисперсии полимеров, целлюлозный клей и др. Величину мелованного слоя выражают в граммах на квадратный метр поверхностей картона. Обычно она составляет от 160 до 200 г/мІ. Мелованные сорта картона называют хромокартоном. Для получения поверхностных слоев используют самые высококачественные полуфабрикаты, для прослойки - самые дешевые.

Например - макулатуру. Картон может поставляться в листах или рулонах. Форма поставки зависит от способа печати. Для офсетной печати необходимы листы, а для глубокой печати - рулоны [17]. По составу слои подразделяют на не содержащие древесину массу, с малым и большим содержанием древесиной массы и на сырье. Не содержащие древесную массу слои состоят преимущественно из целлюлозы с незначительными примесями древесной массы, не превышающими 5 %. Слои с малым содержанием древесной массы состоят из целлюлозы с древесной массой не более 30%. В слоях с большим содержанием количество древесной массы превышает 30%. Серые слои состоят из полуфабрикатов макулатуры и древесной массы или только из древесной массы. Белыми называют слои из отбеленных полуфабрикатов, светлыми - из неотбеленных.

По отделки поверхности сорта картона подразделяют на три группы: литого мелования, мелованные, немелованные. Повышение влагопрочности плоского склеенного картона является предметом современных исследований.

Исследования направлены на повышение влагопрочности материалов слоев и влагостойкости клеев. Для этого материалы слоев получают из массы, пропитанной различными растворами. В качестве влагостойких клеев применяют поливинилацетатные эмульсии, латексы, битумные клеи [4]. На основе анализа нагрузок, которые воспринимает картонная тара в процессе ее изготовления, транспортирования, складирования, погрузочно-разгрузочных работ, установлены основные виды напряжений, возникающих в отдельных элементах картонной тары. 1. Сжатие в вертикальном направлении возникает в материале корпуса тары при операциях затаривания, закрывания тары, а также при штабелировании тары с продуктом, в процессе хранения и транспортирования.

Это наиболее характерный вид напряжения, вызывающий при недостаточной прочности материала разрушение тары. 2. Сжатие в горизонтальном направлении возникает в основном при транспортировании, а также при погрузочно-разгрузочных работах. 3. Сжатие в тангенциальном направлении возникает при образовании кольцевого профиля на круглой таре. 4. Растяжение в осевом направлении возникает в процессе эксплуатации тары при динамичных нагрузках, при падении тары с сыпучим, пастообразным или другим продуктом, а также при технологических операциях изготовления тары. 5. Раздирание кромки возникает в процессе затаривания продукта, а также при эксплуатации.

Исследование процессов изготовления и эксплуатации картонной тары, а также лабораторные испытания механической прочности тары показали, что основными видами деформации картона являются: - деформация от воздействия сжимающих усилий, возникающих от статических и динамических нагрузок в процессе транспортирования и эксплуатации тары; - деформация материала на отдельных участках от действия сосредоточенных нагрузок, при которых происходит разрушение тары или возникает остаточная деформация.

Итак, прочные свойства картонной тары определяются, прежде всего, свойствами материала в исходном состоянии, а так же теми изменениями, которые происходят в материале в процессе изготовления тары. 3.2 Гофрокартон Гофрокартон является типичным представителем многослойных конструкций. Он состоит из чередующихся плоских слоев картона и волнистых гофрированных слоев картона.

Эти слои соединены между собой клеем. В зависимости от числа плоских и волнистых слоев гофрокартон подразделяют на виды: [3,4] а) двухслойный гофрокартон, состоящий из плоского и волнистого слоев; б) трехслойный гофрокартон, состоящий из двух плоских и одного волнистого слоев; в) пятислойный гофрокартон, состоящий из трех плоских и двух волнистых слоев; г) семислойный гофрокартон, состоящий из четырех плоских и трех волнистых слоев.

Гофрированный картон относится к анизотропным конструкциям и обладает неодинаковыми свойствами в различных направлениях. При приложении сил в направлении, перпендикулярном гофрам, гофрокартон работает как амортизирующий материал за счет малой жесткости в этом направлении волнистого слоя. При приложении сил вдоль направления гофров гофрокартон проявляет высокую плоскостную и торцевую жесткость благодаря большой жесткости в этом направлении волнистого слоя. Плоские слои гофрированного картона фиксируют положение волнистых слоев, поэтому воспринимают сжимающие, растягивающие и продавливающие нагрузки.

Итак, данный упаковочный материал очень универсален. Большинство упаковок изготовлены именно из гофрокартона.

Гофрированный картон представляет собой инженерную конструкцию, характеристики которой зависят от свойств входящих в нее материалов и от геометрического профиля составляющих элементов. 3.3