КОНСТРУИРОВАНИЕ И ДИЗАЙН ТАРЫ И УПАКОВКИ

КОНСТРУИРОВАНИЕ ТАРЫ ИЗ ПЛАСТМАСС

Важнейшими вопросами процесса конструирования тары из пласт­масс являются выбор материалов, определение конструктивных особен­ностей и технологии производства. Особая сложность в решении этих вопросов обусловлена рядом специфических особенностей пластмасс.

Во-первых, пластмассы характеризует необычайно широкая номенк­латура видов и марок с большим разнообразием свойств. По своей сути пластические массы являются композиционными материалами, основу которых составляют полимеры, а их свойства в той или иной мере моди­фицируют различные наполнители [24]. Для производства тары исполь­зуют широкий кругтермопластичных полимеров, реже — термореактив­ных полимеров. Помимо индивидуальных полимеров все чаще находят применение различные смеси полимеров. В качестве наполнителей в со­став пластмасс вводят твердые, жидкие или газообразные вещества орга­нического или неорганического происхождения. Разнообразные напол­нители (пластификаторы, стабилизаторы, красители и др.) используют для улучшения эксплуатационных характеристик пластмасс, придания им различных специфических свойств и снижения стоимости.

Во-вторых, пластмассы для производства тары могут поступать в заготовках различного вида: в растворе, в суспензии, в порошке, в гра­нулах, в листах и пленках. Причем многие пластмассы могут использо­ваться во всех перечисленных видах. Каждому такому виду заготовки полимера соответствует определенный тип подготовительных, основ­ных формовочных, вспомогательных и дополнительных процессов про­изводства тары [29,61].

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

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

Смешением получают пластмассы с равномерным распределением составляющих их компонентов: полимеров, пластификаторов, напол­нителей, стабилизаторов, сшивающих агентов, красителей, порообра - зователей и т. п. Смешение проводят 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-хи - мические методы измельчения (в процессе синтеза полимеров, методы распыления расплавов, химического высаждения, высаждения 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.

От подготовительных процессов зависит возможность качественно­го выполнения формовочных процессов, прочность, жесткость, цвет и другие характеристики тары.

Формовочные процессы предназначены для получения из заготов­ки пластмассы требуемой формы и размеров тары. Суть формовочных процессов заключается в переводе пластмассы под воздействием тем­пературы и механических усилий в пластическое состояние и придание ей с помощью соответствующей технологической оснастки заданной формы и размеров.

Вид формовочного процесса в значительной степени определяется видом заготовки пластмассы. Из гранул и порошка тару изготавливают методами литья под давлением, экструзии, раздува, прессования. Из листов и пленок тару получают методами термоформования, холодно­го формования, сварки и склеивания. Из растворов и суспензий тару производят методами вспенивания, полива, напыления (рис. 7.1).

Каждый вид формовочного процесса диктует своеобразные формы, конструктивные особенности тары, ее прочностные и другие характе­ристики.

Вспомогательные процессы фиксируют приобретенные при формо­вании состояние, окончательную форму и размеры упаковки. К вспо-

Могательным 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.

Отделение тары от поверхности и удаление из формы происходит механическими или пневматическими отделяющими и выталкивающи­ми элементами, предусмотренными в конструкции пресс-форм.

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

Вспомогательные процессы определяют в первую очередь точность конфигурации и геометрических размеров тары, а также комплекс фи - зико-механических, химических и других свойств.

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

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

Активация 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 по отношению к газам, парам и жидкостям.

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

От дополнительных процессов зависят внешний вид, габаритные размеры, а также комплекс специфических свойств тары.

В-третьих, технологию производства тары из пластмасс отличает чрезвычайно широкий набор технологических процессов и оборудова­ния, насчитывающий более 3500 типов машин, автоматов и автомати­ческих линий [61]. Это позволяет получать тару с необычайным разно­образием свойств.

Таким образом, базовые понятия процесса конструирования тары из пластмасс — материал, конфигурация и конструктивные особеннос­ти, технология производства — неразрывно связаны друг с другом. Сам же процесс конструирования тары из пластмасс можно представить в виде последовательности решения многофакторных задач: пластмасса —> метод формования —» конструкция тары. Эта последовательность имеет как прямую, так и обратную связь. Не только совокупность мате­риала и метода формования определяет конструкцию тары. Конструк­ция тары в свою очередь диктует оптимальный метод ее производства и определяет вид материала.

Совершенно очевидно, что процесс конструирования тары из пластмасс основан на комплексном анализе технических требований, сформулиро­ванных с учетом особенностей всех этапов жизненного цикла упаковки. Принятие решений по каждому базовому понятию процесса конструиро­вания является сложной многофакторной технической задачей.