Потребительская полимерная тара и упаковка

Полимерная тара

Обладает рядом преимуществ перед стеклянной, металлической, деревянной и др. Относительный вес пластмассовой тары составляет 0,5-2 %, а деревянной - 15-20 %. Использование полимерных материалов в производстве тары обеспечивает герметичность и технологичность упаковки, позволяет снизить трудоемкость изготовления тары. Например, тара из полимерных материалов в 3-4 раза менее трудоемка по сравнению с металлической тарой.

Для производства полимерной тары используются полиэтилен, поливинилхлорид, полистирол и др. Наибольшее значение в производстве тары имеет полиэтилен, обладающий высокой химической стойкостью, механической прочностью, морозостойкостью, водонепроницаемостью. Производством полимерной тары занимаются преимущественно предприятия химической промышленности.

Потребление тары из полимерных материалов растет быстрыми темпами.

Потребительская полимерная тара и упаковка

1.1 Упаковка из пленочных материалов.

Потребительская упаковка из пленочных материалов позволяет надежно защитить продукцию от внешних воздействий, полностью автоматизировать процесс упаковывания. При этом автомат выполняет фасовку продукции, герметизацию упакованной продукции и укладку в транспортную тару. Упаковка из красочно оформленных полимерных пленок эстетична, имеет привлекательный внешний вид, содержит информацию о назначении продукции, способе ее использования. Пленочная потребительская упаковка имеет небольшую удельную массу и самую низкую стоимость [12, 16], поэтому ее часто выполняют разовой, т. е. для однократного использования. Основные виды потребительской упаковки из пленочных материалов представлены на рис. 1-3.

Наиболее распространенной потребительской упаковкой пленочных материалов является пакет - мягкая упаковка с корпусом в форме рукава, с дном различной конфигурации, цельным или со швом, с открытой горловиной, с клапанами или без них. Отличительные признаки различных пакетов - оформление дна, наличие боковых сгибов или складок, затворы, элементы для переноски пакетов.

Рис. 2. Хозяйственные сумки:

а, б - с просеченными ручками; в - со сварными ручками; г, д - с пластмассовыми ручками

и дном в виде складки; е - со стягивающим зажимом

Рис. 1. Пакеты из полимерных пленочных материалов:

а - рукавный («подушечка») с двумя поперечными швами; б - плоский с одним продольным и двумя поперечными швами; в - плоский с боковыми складками; г - объемный с плоским дном и зажимами для повторного закрывания; д - плоский с четырьмя швами; е - со складкой у дна; ж - шланговый (оболочечный), закрытый проволочными зажимами; з - плоский с профильной застежкой; и - с прямоугольным дном и боковыми складками; к - с шестиугольным дном; л - прямоугольный объемный; м - плоский с нитью для вскрытия; н - тетраэдр; о - прямоугольный объемный складной; п - пакет с устойчивым дном

е

Рис 3. Потребительская упаковка из пленочных материалов:

а - «пузырчатая» для таблеток; б, в - индивидуальная (единичная) и групповая упаковка в термоусадочную пленку; г - упаковка продукции на подставках с использованием термоусадочной пленки; д, е - пленочная упаковка - обертка штучных изделий

Обычно вместимость пакетов не превышает 3000 см³. Пакеты могут быть выполнены плоскими, с боковыми складками или без них, с формованным или плоским дном. Закрывают пакеты различными затворами. Основной способ изготовления полимерных пакетов - сваривание, реже применяют склеивание, сшивание скобами, крепление липкой лентой, скрепками и зажимами [13].

Разновидностью упаковки из пленочных материалов являются хозяйственные сумки. Они могут быть плоскими или со складками и снабжаться разнообразными ручками (рис. 2). Кроме пакетов и сумок, используют упаковку из пленок: пузырчатую для таблеток, термоусадочную единичную и групповую, для штучных изделий (рис. 3).

1.2 Тара из листовых материалов.

Тара из листовых материалов по экономичности, объему производства и потребления уступает только пленочной упаковке, но превосходит ее жесткостью и формоустойчивостью [16], более удобна при использовании. Для изготовления потребительской тары и упаковки используют рулонные материалы толщиной 0,25-1,0 мм и листы толщиной 0,5-2 мм, а также полимерные пленки, комбинированные пленочные материалы на основе алюминиевой фольги и бумаги, картон со специальными покрытиями полимерные гофрированные листовые материалы.

Тара из листовых материалов имеет простую конфигурацию, что обеспечивает вытяжку и извлечение изделия из формы и исключает образование острых кромок на отформованной поверхности, а также возникновение складок, трещин, коробление изделий; большие закругления и плавные переходы; значительные уклоны (1-5° и более) в направлении разъема формы; отбортовку по периметру упаковки. Тара имеет ограниченную высоту H (глубину вытяжки) по отношению к диаметру D (ширине); отношение H/D < 1,5. Точно воспроизводится только та сторона упаковки, которая непосредственно соприкасается с формой: внешняя при формовании на матрице, внутренняя - на пуансоне. При формовании листовых материалов трудно получить равномерную толщину стенки.

Из листовых материалов изготовляют потребительскую тару и упаковку различной конструкции: кассеты, банки, стаканчики, бутылки, коробки, коробки-кассеты, пеналы, а из листовых термопластов - вспомогательные упаковочные средства: решетки, прокладки, вкладыши, лотки с ячейками, крышки, элементы групповой упаковки (рис. 4).

1.3 Выдувная тара.

Выдувная потребительская тара по объемам производства занимает третье место после тары и упаковки из листовых и пленочных материалов. По разнообразию и функциональному назначению она удовлетворяет практически любым требованиям потребителей, поэтому ее применяют для самых различных продуктов: жидких, сыпучих, пастообразных и твердых; газированных напитков, горюче-смазочных материалов, пищевых и химических продуктов, косметических и фармацевтических товаров. У выдувной тары отношение площади сечения горловины к площади поперечного сечения изменяется в широких пределах (от 3 до 90 %). Для ее изготовления применяют практически все виды термопластов. Эстетичность, удобство применения, использование функциональных приспособлений и сравнительно низкая стоимость обусловили ее широкое применение.

Выдувная тара отличается разнообразием форм и объемов (от 0,001 л до 5 дм³); высокой прочностью и формоустойчивостью; широкой цветовой гаммой, высокой прозрачностью; вытянутой формой тары (отношение высоты к диаметру >1); тонкими стенками. Надежность герметизации достигается всеми возможными способами с применением различных укупорочных элементов. Преимуществом следует считать также легкость сбора и утилизации использованной тары; исключение процесса стерилизации при упаковывании пищевых продуктов.

Выдувную потребительскую тару классифицируют следующим образом:

а) по конструкции: бутылки, флаконы, банки, тюбики, ампулы, канистры, пробирки;

б) по способу изготовления: методами экструзии с раздувом; инжекции с раздувом; раздувом из трубчатых заготовок без ориентации и с двухосной ориентацией (биориентированная тара); инжекционно-экструзионного формования, экструзионного и инжекционного погружного формования с раздувом; литья и экструзии с последующей сваркой;

в) по диаметру горловины: узкогорлая - у которой площадь поперечного сечения горловины (S_г) менее 20 % от площади поперечного сечения тары (S_т); со средним диаметром горловины - S_г/S_т = 20–50 %; широкогорлая - S_г/S_т более 50% [16];

г) по конструкции горловины (с резьбовой горловиной, гладкой горловиной, с выступами или впадинами для закрепления укупорки на горловине, с элементами байонетных соединений, с юбками и носиками под сварку);

д) по цвету (белая, полупрозрачная - коэффициент светопропускания K_п пластины толщиной 5 мм менее 70 %; высокопрозрачная - K_п более 80 %; цветная).

г

з

ж

Рис. 4. Потребительская упаковка из листовых материалов:

а, б - коробки со съемными и сварными крышками; в - стаканчик, герметично упакованный фольгой; г, д, е - лотки для упаковывания в пленку продукции (групповая упаковка) и наборов; ж, з - коробки с ячейками; и - коробка-ячейка; к - упаковка типа «Ренопак»

1.4 Литьевая и прессованная тара.

Эту тару изготовляют литьем под давлением и прессованием, что обусловливает точное выполнение в форме как внешних поверхностей, так и внутренних полостей изделий. Формуемость большинства пластмасс, особенности заполнения формы перерабатываемой массой, анизотропия свойств материала и остаточные напряжения в изделии затрудняют получение литьевой тары с толщиной стенки менее 1 мм, а прессованной - менее 2 мм, что приводит к повышенному расходу сырья. Литьевая и прессованная тара значительно дороже упаковки, производимой другими способами, что обусловлено длительным отверждением изделий в форме вследствие низкой теплопроводности пластмасс, а также высокой стоимостью оборудования и оснастки.

Размеры литьевой и прессованной тары ограничены параметрами прессов и литьевых машин. Прессование и литье под давлением применяют при изготовлении жесткой тары, тары для дорогостоящей продукции, а также отдельных элементов упаковки (укупорочных средств, функциональных приспособлений и т. д.), для которых требуется высокая точность выполнения размеров. Конструктивными особенностями литьевой и прессованной тары являются: жесткость, равностенность, плавные переходы и закругления, наличие ребер, нервюр и кантов. Тара, как правило, открытая; небольшой высоты; без поднутрений, препятствующих разъему форм; с уклонами в направлении разъема (рис. 5) [11].

Рис. 5. Потребительская тара, изготовленная литьем

под давлением и прессованием: а - банки; б - коробки; в - стаканчики;

г - пеналы; д - пробирки

Широкое распространение нашли банки - потребительская тара вместимостью 50-5000 см³ с плоским или выпуклым дном, размеры горловины которой равны или близки к размерам поперечного сечения корпуса, закрываются крышкой с затвором. Стаканчики представляют собой потребительскую тару, изготовленную в виде усеченного конуса или пирамиды с плоским дном и открытой горловиной.

Вместимость стаканчиков, используемых в качестве разовой тары, обычно не превышает 200 см³. Для укупоривания их применяют комбинированный пленочный материал (фольгу), привариваемую к корпусу банки, или пластмассовые крышки, снабженные безрезьбовыми затворами. Пробирки вместимостью 1‑50 см³, выполняемые литьем и прессованием в форме трубки с плоским или выпуклым дном, являются разовой тарой. Для укупоривания пробирок используют пробки и крышки.

Коробки - наиболее часто применяемый тип литьевой и прессованной тары. Форма их может быть разнообразной, однако все их разновидности имеют плоское дно, состоят из корпуса и надеваемой или закрываемой на шарнирах крышки. Разновидностью коробки является пенал - небольшая коробка, преимущественно цилиндрической формы, закрываемая крышкой в виде обечайки. В некоторых случаях применяют выдвижные пеналы. Товар или изделие выдвигается поршнем или встроенным винтом.

1.5 Тара из газонаполненных материалов.

Из газонаполненных полимеров для изготовления тары наибольшее применение нашли пенопласты, что обусловлено их низкой плотностью (15-60 кг/м³); способностью выдерживать значительные удельные нагрузки без остаточной деформации; демпфирующей способностью; упругими свойствами; способностью предотвращать возникновение царапин и механических повреждений; влагостойкостью и способностью противостоять гниению; химической инертностью; низкой стоимостью.

Тару из пенопластов применяют преимущественно в том случае, если требуется надежная защита упакованной продукции от ударов, толчков, механических повреждений, температурных колебаний, от проникновения влаги, действия микроорганизмов, а также с целью уменьшения ее массы, повышения долговечности и снижения стоимости. Тара из газонаполненных материалов сохраняет форму и упругие свойства в широком диапазоне температур (от плюс 75 °С до минус 60 °С). Низкой теплопроводностью пенопластов обусловлены термическая изоляция продукции и получение изотермической тары с коэффициентом теплопроводности 0,026‑0,037 Вт/(см·К).

Тару из газонаполненных полимеров можно изготовлять методами литья под давлением, прессования, выдувного формования, беспрессового вспенивания, используя различное технологическое оборудование и оснастку. Потребительскую тару выполняют в виде коробок, вкладышей, кювет, лотков, банок. Кроме этого, используют прокладки, пленочные и листовые ячеистые материалы, заполнители в виде крошки и заливочной пены (рис. 6).

При изготовлении тары из газонаполненных материалов традиционными методами (литьем под давлением, прессованием, экструзией и др.) достигается значительная экономия материала (до 30-40 %), уменьшается масса тары. При этом поверхностный слой изделий может быть выполнен монолитным и иметь значительную прочность. Литьевая, выдувная, прессованная тара из пенопластов удовлетворяет высоким эстетическим требованиям. На эту тару можно наносить печать, покрывать ее лаками и красками, склеивать различными клеями.

Рис. 6. Потребительская тара и упаковка из газонаполненных полимеров:

а - коробка для ампул; б - коробка для радиоламп; в - коробка для изделий, закрепляемых в гнездах и прижимаемых по торцам; г - коробка для яиц; д - вкладыши для упаковывания продукции в стеклянной таре и хрупких изделий; е - лоток; ж - кювета

Тару из газонаполненной пленки и листов толщиной от 0,2 до 5 мм применяют преимущественно для чувствительных к толчкам и ударам пищевых продуктов, а также промышленных товаров. Из листовых газонаполненных материалов методами пневмо- и вакуумного формования изготовляют лотки для мяса, рыбы, овощей, яиц, яблок, замороженных продуктов; прокладки для ящиков; вкладыши для хрупких изделий. В качестве демпфирующих прокладок используют полиэтиленовые пакеты, заполненные на 60-80 % вспененной крошкой, и пены, которой заливают свободное пространство внутри тары. Применяют также засыпку тары вспененными гранулами, крошкой и жгутиками.

1.6 Тара и упаковка из комбинированных материалов на основе полимеров.

Тара на основе полимерных материалов, комбинированных с бумагой, картоном, алюминиевой фольгой, по своим амортизационно-защитным свойствам значительно превосходит тару из гофрированного картона, дерева и других материалов. Комбинированная потребительская тара и упаковка из листовых и пленочных материалов на основе полимеров обеспечивает высокую сохранность, а также высокие потребительские свойства упакованной продукции. Для изготовления этой тары и упаковки наряду с пленочными, рулонными и листовыми полимерными материалами применяют картон, бумагу, алюминиевую фольгу.

Упаковка типа «скин» (рис. 7, а) представляет собой картонную подложку (3), на которую помещают изделие (2), обтянутое со всех сторон усадочной пленкой (1) толщиной 30-120 мкм. При упаковывании концы пленки прикрепляют к подложке сваркой, скобами или склеивают. Для усадки и плотного облегания изделия пленку нагревают. Дополнительную растяжку материала производят вакуумированием или при нагревании создают перепад давления по обе стороны пленки.

Для упаковки типа «скин» используют термоусадочные пленки на основе ПВХ, ПВДХ, ПЭ, эфиров целлюлозы, мономеров. Отдельные разновидности упаковки «скин» выполняют без картонной подложки. Эту упаковку используют для мяса, овощей, фруктов, рыбы и многих непищевых товаров.

Упаковка типа «стреч» (рис. 7, б) представляет собой двойную заготовку (5) из листового материала (чаще всего картона), в которой вырезают окно (4), соответствующее по форме упаковываемому изделию (2). Изделие закрывают с двух сторон растягивающейся или термоусадочной пленкой (1) на основе ПВХ, ПВДХ, СЭВ, а концы ее закрепляют скобами, клеем или сваркой между листами картона. Для плотного прилегания пленки полость с изделием нагревают и вакуумируют. Упаковка может быть выполнена на подставке. Упаковку типа «стреч» применяют для парфюмерных и косметических средств в пеналах, флаконах, тубах, различных галантерейных и хозяйственных товаров, электротехнических изделий.

Упаковка типа «вителло» (рис. 7, в) представляет собой изготовленный термоформованием из листового материала стакан (8), который вставлен в клееный картонный цилиндр (7). Стакан изготовляют из листового УПС, ПВХ-Ж толщиной 0,5-1,2 мм. Крышку (6) упаковки изготовляют из ПП, ПЭНП, ПЭВП методом литья под давлением.

Упаковку используют для молочных продуктов, горчицы, пищевых приправ, товаров бытовой химии. Эту упаковку можно оформлять печатью в несколько красок, что придает ей красивый внешний вид.

Пузырчатая амортизирующая пленка (рис. 7, г) позволяет предохранить упаковываемое изделие (2) от перегрузок, толчков и ударов.

Амортизирующую пленку изготовляют из пленки ПЭНП и ПЭВП методом вакуумного формования. После формования углублений к пленке приваривают другую пленку так, что образуются замкнутые полости, в которых находится воздух. Упаковываемые изделия (электродвигатели, электронные устройства, приборы, калькуляторы, часы, электробытовые товары, керамическая посуда) обтягиваются амортизирующим материалом, концы которого стягиваются, сшиваются или свариваются.

Трубчатая упаковка (рис. 7, д) представляет собой полимерный пакет 10, заключенный в картонную гильзу (11). В такие упаковки можно упаковывать соки, слабо газированные прохладительные напитки, фруктовые воды. Картонная гильза позволяет частично компенсировать избыточное давление, возникающее в упаковке.

Существуют упаковки изделий, которые могут выдержать кратковременный контакт с расплавленным полимером. Это упаковки типа «блистер» и «флоу».

Упаковка типа «блистер» состоит из жесткой картонной подложки и футляра из прозрачного полимерного листового материала. Футляр может иметь форму правильного полушария (упаковка типа «блистер-бабл-пак») или повторять по контуру упаковываемое изделие (упаковки типа «блистер-контур-пак»). Футляр изготовляют методами термоформования и прикрепляют его к картонной подложке сваркой, скобами или с помощью клеев-расплавов.

Рис. 7. Потребительская комбинированная упаковка

а - «скин»; б - типа «стреч»; в - типа «Вителло»; г - пузырчатая амортизирующая пленка;

д - трубчатая упаковка; 1 - термоусадочная пленка; 2 - упаковываемое изделие;

3 - картонная подложка; 4 - окно; 5 - двойная заготовка; 6 - крышка;

7 - картонный цилиндр; 8 - стакан; 9 - пузырчатая амортизирующая пленка;

10 - полимерный пакет; 11 - картонная гильза

Для производства упаковки типа «блистер» применяют листовые и пленочные материалы толщиной 0,15-1 мм на основе УПС, ПВХ-Ж, ацетатов, бутиратов и пропинатов целлюлозы, иономеров. Подложку можно изготавливать не только из картона, но и из листовых полимерных материалов, комбинированных материалов на основе картона и алюминиевой фольги, картона и полимерной пленки. На подложке размещают указания по применению продукции, инструкции, сведения рекламного характера.

Поливную упаковку типа «флоу» изготовляют нанесением расплава полимера непосредственно на упаковываемые изделия. Полимерный материал, переработанный в экструдере, через экструзионную головку сплошной полосой расплава накладывается на изделия, помещенные на картонной пористой подложке. Пористую подложку устанавливают на сетчатый конвейер. Для плотного прилегания расплава к изделию подложку вакуумируют в вакуумной камере. На подложке могут быть предварительно напечатаны правила пользования изделиями, инструкции, рекламные сведения.

Основные полимерные материалы, которые применяют для упаковки типа «флоу», - ПЭНП, ПЭВП, бутираты целлюлозы и др.

Дата добавления: 2015-07-10