Состав материала тары и предложения по усовершенствованию его качеств

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение (историческая справка)

1. Состояние вопроса

1.1 Состав материала тары и предложения по усовершенствованию его качеств (хим. состав)

1.2 Преимущества и недостатки

1.3 Физико-механические, запечатываемые свойства

2. Производство тары

2.1 Описание и принцип действия основного и вспомогательного оборудования (линии) производства тары

2.2 Производство (технология изготовления) тары

3. Расчётная часть

3.1 Экономическая эффективность тары

3.2. Прочностной расчёт

4. Основные выводы (заключение)



Введение (историческая справка)

бумажный тара оборудование производство

Китайские летописи сообщают, что бумага была изобретена в 105 году н. э. Цай Лунем 1957 году в пещере Баоця северной провинции Китая Шаньси обнаружена гробница, где были найдены обрывки листов бумаги. Бумагу исследовали и установили, что она была изготовлена во II веке до нашей эры.

До Цай Луня бумагу в Китае делали из пеньки, а ещё раньше из шёлка, который изготавливали из бракованных коконов шелкопряда. Цай Лунь растолок волокна шелковицы, древесную золу, тряпки и пеньку. Всё это он смешал с водой и получившуюся массу выложил на форму (деревянная рама и сито из бамбука). После сушки на солнце он эту массу разгладил с помощью камней. В результате получились прочные листы бумаги.

После изобретения Цай Луня процесс производства бумаги стал быстро совершенствоваться. Стали добавлять для повышения прочности крахмал, клей, естественные красители и т. д.

В начале VII века способ изготовления бумаги становится известным в Корее и Японии. А еще через 150 лет через военнопленных попадает к арабам.

Одно из первых упоминаний об использовании бумаги для упаковки содержится в патенте,полученном Чарльзом Хильдейердом 16 февряля 1665г. на "способ и процесс изготовления бумаги,используемой кондитерами и другими". Использование бумаги в упаковочных целях резко возрасло в конце ХIХ столетия.

В Европе применение бумаги для упаковывания началось в XVI веке. Тогда практичные немецкие печатники переплетали только те книги, на которые находились покупатели. Ну а нераспроданные листы продавались лавочникам для завертывания в них товаров.

Но только механизация производства бумаги в конце XVIII - начале XIX века, начавшаяся изобретением бумагоделательных станков во Франции и Великобритании, сделала ее доступным и распространенным материалом для создания упаковок. А изобретенная в 1798 году в Германии литография - сравнительно дешевый способ нанесения печати - позволила сделать бумажную упаковку не только доступной, но и красивой.

Бумажный пакет - практически ровесник консервной банки.

Первые пакеты, склеенные из бумаги, начали изготавливать в начале XIX века. Первый станок для производства бумажных пакетов был создан в США в 1852 году, а в следующие годы этого десятилетия и первые годы следующего это оборудование было улучшено. В 1870 году американец Л. Ч. Кроуэлл запатентовал технику для изготовления бумажных пакетов с плоским дном. Так появился бумажный пакет, которым мы пользуемся до сих пор, помещая в него муку, крупы, сахар и многое другое. И если жестяную тару всегда старались изготавливать как можно ближе к производству упаковываемых в них товаров, то бумажные пакеты в сложенном состоянии в большом количестве можно было доставлять издалека. 1630г. - Первое документальное свидетельство о бумажных пакетах для бакалейных товаров. 1870г. - Фирма Bibby & Baron of Bury монтирует первую машину для изготовления бумажных пакетов 1872г. - Лютер Кроуэлл патентует машину для изготовления бумажных пакетов 1902г. - Фирма Helle Paper Mills внедряет технологию изготовления пакетов из рулонной бумаги с надпечаткой.

Эта дешевая технология довольно быстро была воспринята как мощное средство рекламы, что привело к быстрому росту производства бумажных пакетов. 1930г. - открытая в 1912г. фабрика в Бристоле производит уже 25 млн пакетов в неделю. 1932г. - открывается предприятие по изготовлению бумажных пакетов с ручками Welton Packaging. 1930г. - В Европе был выдан патент на печать с резиновых стереотипов, чем была достигнута конечная цель - печать на рулонной бумаге в машине для изготовления пакетов.



1. Состояние вопроса

1.1 Состав материала тары и предложения по усовершенствованию его качеств (химический состав)

Рис. Структура бумаги под микроскопом в флуоресцентном свечении.

Основным сырьем для изготовления бумажной тары является древесная целлюлоза. Её получают химической переработкой древесины хвойных или лиственных пород деревьев. Существует 2 способа: сульфатный и сульфитный. В первом методе используют древесину любых пород. Измельченную в щепу древесину обрабатывают путем варки в сульфатном щелоке, содержащем 9-10% NaOH при температуре 165-170 °С и давлении 0,6-0,8 МПа..После этого из целлюлозной массы удаляют механические примеси и, если необходимо, подвергают дополнительной химической обработке -- отбеливанию. Отбеливание проводят хлорсодержащими окислителями (хлор или ангидриты его кислот) или соединениями, в состав которых входит активный кислород (пероксиды). Последний способ обработки более экологичен. Эта операция важна с точки зрения качества, т. к. отбеленная целлюлоза идет на производство высокачественных сортов бумаги и картона.

При выработке целлюлозы из древесины удаляется большая часть лигнина, который повышает жесткость бумаги, но снижает качество бумаги, и других веществ. Выход целлюлозы после обработки составляет 50-60%.

Различают два основных способа щелочной варки: натронный и сульфатный. В противоположность сульфитному способу щелочные пригодны для любого вида сырья, что является существенным их преимуществом.

Щелочной способ варки в сравнении с сульфитным обладает рядом преимуществ. Он позволяет вырабатывать целлюлозу почти из всех пород древесины, в том числе из низкосортной древесины и отходов. Так, сосна, которая из-за высокого содержания смолы при сульфитном способе может быть использована с трудом, служит одним из основных видов сырья д л я производства сульфатной целлюлозы. В небеленом состоянии сульфатная целлюлоза имеет ярко выраженную коричневую окраску.

Сульфатная целлюлоза характеризуется большей прочностью, чем сульфитная, что объясняется более слабым гидролизом древесины во время варки и почти полным сохранением содержания пентозанов. Благодаря высоким прочностным показателям, сульфатная целлюлоза используется для изготовления прочных сортов упаковочных бумаг и прежде всего мешочной бумаги и картона типа крафт-лайнер. Кроме того, сульфитная целлюлоза, как правило, применяется при производстве картона из макулатуры и других полуфабрикатов для образования прочного покровного слоя (картон типа тестлайнер и др.). Сульфатная целлюлоза является основным полуфабрикатом в производстве упаковочных видов бумаг и картонов, и ее содержание в материале во многом предопределяет его прочностные свойства.

Сульфитная целлюлоза представляет собой полуфабрикат, полученный в процессе варки в кислой среде. Для сульфитного способа производства пригодны лишь малосмолистые хвойные породы -- ель и пихта, а из лиственных преимущественно тополевые. Сульфитная целлюлоза, благодаря своей белизне, используется для производства различных видов упаковочных бумаг и картонов, где необходимо иметь хорошую печать. В производстве картона этот полуфабрикат идёт в основном на покровный слой Сульфатная целлюлоза служит полуфабрикатом в производстве упаковочных видов бумаги и картона, и её содержание во многом определяет прочностные свойства тары. Она дороже сульфитной целлюлозы и темнее ее (небеленые виды). Сульфатная целлюлоза -- основной полуфабрикат для производства мешочной и обёрточной бумаги марки А (обладает высокими прочностными свойствами). Белая древесная масса. Получается путём механического истирания древесины в волокнистую массу. Естественный химический состав древесины при этом не изменяется. Сырьём для белой древесной массы служит в основном еловая древесина. Волокна древесной массы в отличие от волокон целлюлозы характеризуются большей жесткостью. Это свойство придаёт волокну оставшийся в древесине лигнин. Бумага и картон, содержащие древесную массу, наряду с высокой жёсткостью, имеют низкий показатель излома. Поэтому при выработке упаковочных бумаг белая древесная масса используется в определённых количествах наряду с другими полуфабрикатами.

Преимущество способа получения белой древесной массы состоит в высоком

выходе, который может достигать 95% в пересчёте на исходную древесину, в связи с чем использование древесной массы вместо целлюлозы имеет большое народнохозяйственное значение.

Бурая древесная масса. Этот полуфабрикат получают в результате истирания предварительно пропаренной древесины. Бурая древесная масса содержит те же компоненты, что и белая, так как разделение на волокна производится в обоих случаях одним и тем же методом. В результате пропарки древесина становится более рыхлой и легче разделяется на составляющие ее волокна при максимальном сохранении их целостности. Полученный таким образом полуфабрикат характеризуется гораздо более длинным и пластичным волокном, чем белая древесная масса, а выработанные из него материалы отличаются более высокими показателями механической прочности. Вследствие растворения в процессе пропарки содержащихся в волокне инкрустов, особенно смолы, а также фенолов, масса окрашивается в бурый цвет. Пониженная жесткость волокон бурой древесной массы по сравнению с белой древесной массой позволяет вырабатывать из нее картон, характеризующийся достаточной пластичностью и упругостью, что важно для изготовления картонной тары.

Химическая древесная масса. Получается истиранием древесины, предварительно подвергнутой тепловой и химической обработке. Благодаря такой обработке в древесине ослабляются межклеточные связи и при истирании легко разделяют её на длинные, тонкие и эластичные волокна.

Химическая древесная масса в отличие от белой и бурой производится в основном из лиственных пород древесины. Химическая древесная масса применяется для изготовления упаковочных бумаг и различных видов картона.

По своим свойствам химическая древесная масса является промежуточным продуктом между обычной белой древесной массой и небеленой целлюлозой высокого выхода.

Целлюлоза. Целлюлоза представляет собой полуфабрикат, получаемый из растительного сырья химическим способом разделения древесины на отдельные волокна путём удаления большей части инкрустирующих веществ.

Способы производства целлюлозы основаны на растворении соответствующими химикатами лигнина и других веществ. Целлюлоза, таким образом, состоит в основном из сохранивших исходную длину волокон, не содержащих лигнина. Волокна обладают повышенной прочностью и эластичностью. Вырабатывают целлюлозу из древесины хвойных и лиственных пород, соломы, тростника.



1.2 Преимущества и недостатки

Технический прогресс в тароупаковочном деле неразрывно связан со все более широким применением тары из картона и бумаги, так как такая тара по сравнению с аналогичной, изготовленной из других материалов, имеет существенные преимущества. Она гораздо дешевле, для ее изготовления требуются относительно меньшие затраты исходного сырья и материалов.

Бумажная тара отличается лёгкостью, гигиеничностью, удобствами в обращении, эстетичностью

Достоинства:

* относительная прочность при транспортировке;

* лёгкость;

* компактность;

* возможность упаковывать большое количество самых разнообразных продуктов;

* высокая экологичность -- картон разлагается на 100% и растворяется в окружающей среде;

* высокая белизна;

* непрозрачность;

* хорошие печатные свойства;

* теплостойкость.

Недостатки:

* низкие барьерные свойства для газов, паров, аромата (запаха);

* высокая гигроскопичность и намокаемость;

* потеря прочности во влажном состоянии (низкая влагопрочность);

* невозможность термосваривания (только склеивание).

проблемы лесной промышленности, поставляющей основное сырье - древесину;

проблемы воздействия на окружающую среду.

при выбрасывании упаковки после выполнения ею своей защитной функции возникает проблема утилизации отходов.

Производство бумажной тары ежегодно увеличивается. Широкое применение бумажной тары в большинстве отраслей промышленности, сельском хозяйстве, сферах обслуживания позволяет обеспечить значительное снижение затрат труда на стадиях производства продукции -- при у п а ковке продукции, ее хранении, погрузочно-разгрузочных о перациях, доставке ее к потребителю.

Существенным преимуществом бумажной тары является и то, что значительная часть уже употреблявшейся тары как вторичное сырье может быть использовано в производстве тароупаковочных материалов, что позволяет сократить расход свежего сырья.

В странах с высокоразвитой тарной промышленностью применение бумаги, картона и комбинированных материалов на их основе для упаковки продукции составляет 70--90% от общего потребления всех видов тары.

Преимуществом бумажных мешков является широкое применение для сыпучей продукции. Кроме того, в мешки бумажные упаковываются и штучные изделия (газеты, изоляционные изделия, стиральный порошок, бутылки).

1.3 Физико-механические свойства

БУМАЖНАЯ ТАРА предназначается для фасовки, хранения и транспортирования главным образом сыпучих штучных товаров. По назначению бумажная тара разделяется на: 1) потребительскую, предназначенную для бытовых нужд, напр.: пакеты и кульки, пачки, конволюты, пеналы, конверты, стаканчики, бутылки; 2) промышленную - большие бумажные мешки, крупноемкие бумажные пакеты и др. Потребительскую бумажную тару применяют в качестве внутренней тары, которую при транспортировании помещают в более крепкую и прочную наружную тару. По назначению различают также бумажную таруиндивидуальную (напр., для головных уборов), специализированную напр., для папирос, медикаментов, мороженого) и обезличенную (напр., для бакалейных, кондитерских, химико-фармацевтических товаров). По плотности бумажную тару подразделяют на мягкую (пакеты, конверты) и полужесткую (мешки, футляры, конволюты, пеналы, стаканчики, бутылки). Бумажную продукцию весом до 250 г/м2 относят к бумаге, свыше - к картону.

По виду затариваемых товаров бумажную тару подразделяют на пищевую и непищевую. Пищевую бумажную тару различают: а) соприкасающуюся с пищевым продуктом, который до употребления нельзя промыть, прокипятить или продезинфицировать другим способом(сахар, хлебобулочные изделия, яичный порошок, кондитерские изделия без завертки, медикаменты, ягоды и др.); б) соприкасающуюся с пищевым продуктом, который до употребления может быть промыт, очищен, прокипячен или обработан другим способом(сухие фрукты и овощи, крупы, макаронные изделия, плоды и др.); в) не соприкасающуюся непосредственно с пищевым продуктом, поскольку он находится в естественной оболочке(орехи, миндаль, яйца, цитрусовые плоды) или в первичной упаковке (шоколад, конфеты и т. п.). По качеству и специфике затариваемых товаров различают бумажную тару для фасовки и хранения гигроскопических товаров, жирных, влажных, ароматических, тончайшего помола, хрупких, ломких и т.д.

Для фасовки пищевых товаров или медикаментов, соприкасающихся непосредственно с тарой, применяются пищевые оберточно - упаковочные виды бумаги (см. Бумага оберточная): пергамент, подпергамент, пергамин, целлофан, парафинированная и металлизированная бумага - для обеспечения жиро-, влаго- и воздухонепроницаемости упаковки. Не допускается выработка пищевой бумажной тары из газет, журналов, книг, архивных материалов, из макулатурных сортов бумаги. При выработке бумажной тары нужно уделить внимание пользованию этой тарой для целей рекламы и худож. оформлению пакета, пачки, конволюты и другой упаковки. В этом отношении большую роль играет отделка бумаги, ее гладкость, цвет, восприятие красок и т. д. Особое внимание необходимо уделить выбору размеров листов или ширины рулона бумаги; при всех условиях размеры бумажной тары выбираются и устанавливаются с учетом максимального использования бумаги и получения наибольшего выхода тары. Правильный выбор клея для склейки пакета, пачки, стаканчика под пищевые продукты имеет зачастую решающее значение для сохранения вкусовых, ароматических и иных свойств товара; рекомендуются клеи из крахмала (картофельного, пшеничного, маисового), декстрина, казеина и др. (см. Клеящие материалы). Готовую бумажную тару следует хранить в закрытом чистом сухом проветриваемом помещении и не допускать проникновения посторонних запахов, могущих неблагоприятно отразиться на качестве затариваемых товаров. При прочих равных условиях особое внимание должно быть уделено хранению пищевой тары. Отбор средней пробы и испытание бумаги производят по ГОСТ.

Бумага мешочная. Предназначена для изготовления многослойных бумажных мешков, являющихся одним из наиболее массовых и самых экономичных видов бумажной тары. Основными требованиями, предъявляемыми к мешочной бумаге, являются: высокая прочность на растяжение; сопротивление продавливанию; сопротивление раздиранию.

Прочность бумажных мешков зависит от прочностных свойств бумаги, из которой эти мешки изготовлены, однако до настоящего времени не удалось установить четкой зависимости между прочностью мешков и физико-механическими свойствами бумаги. Это объясняется прежде всего конструктивными особенностями бумажного мешка, свойствами затариваемого продукта, характером распределения нагрузок. Вместе с тем установлено, что отдельные показатели оказывают существенное влияние на прочность бумажных мешков. Так, масса 1 м2 мешочной бумаги находится в пределах 60--100 г. Увеличение массы бумаги при прочих равных условиях увеличивает разрывное усилие, сопротивление продавливанию и раздиранию, с другой стороны приводит к возрастанию ее жесткости, что отрицательно сказывается на её эластичности и соответственно приводит к снижению прочности бумажного мешка.

В зависимости от способа изготовления и конструкции мешки бумажные разделяются на следующие основные виды: открытые сшитые; склеенные с прямым отрубом трубки; склеенные со ступенчатым отрубом трубки; закрытые сшитые; склеенные с прямым отрубом трубки; склеенные со ступенчатым отрубом трубки.

Особенности построения горловины -- открытая или закрытая с клапаном, определяют выбор оборудования предприятий- изготовителей, а также оборудование и технологические процессы упаковочных цехов, предприятий-потребителей и соответственно технологические процессы изготовления мешков и загрузки их продукцией.

Особенности заделки дна и горловины -- на клею или сшитые, определяют эксплуатационные качества мешков, технологию и оборудование предприятий-изготовителей.

Особенности отруба трубки при изготовлении мешка -- прямой или ступенчатый, определяют прочностные показатели мешков, технологию и оборудование предприятий-изготовителей.

Следующим основным признаком, определяющим физико-химические свойства и назначение мешков, является техническая характеристика бумаги, из которой они изготовлены.

В государственных стандартах, в технической и исследовательской документации характеристика бумаги различных комбинаций слоев дана в применении к характеристике мешков в обобщающем виде. По видам применяемых материалов мешки разграничивают на следующие основные группы: непропитанные, влагонепроницаемые (битумированные и влагопрочяне); с пленочными покрытиями; с пленочными вкладышами; обрезиненные; крепированные; армированные; специальные.

По слойности материалов мешки разделяются на: двух-, трех-, четырех-, пяти-, шестислойные. Кроме этого, бумажные мешки могут иметь и другие отличительные признаки -- это способ заделки горловины мешка, конструкция клапанов в закрытых бумажных мешках, наличие перфорации и др.

Мешочная бумага должна удовлетворять требованиям, отвечающим различным условиям изготовления и эксплуатации бумажных мешков. Мешочная бумага выпускается в рулонах шириной 960--1300 мм.

Ширина рулонов устанавливается в зависимости от требуемых размеров мешков и ширины бумагоделательных машин. Диаметр рулонов достигает 1200 мм, масса 400--800 кг.

Вырабатываются следующие виды мешочной бумаги:

непропитанная машинной гладкости массой 70, 80, 90 г/м2 в основном

из небеленой, редко из беленой сульфатной целлюлозы;

основа для дублирования (склеивания) односторонней гладкости массой 45--50 г/м2;

непропитанная микрокрепированная массой 70--120 г/м2;

непропитанная слабокрепированная (крепированная на прессе бумагоделательной

машины);

влагопрочная (с добавкой смол или латексов);

битумированная (пропитанная битумно-масляной смесью);

дублированная битумом (два слоя бумаги, склеенных битумом) ;

лакированная битумом (нанесение битумного поверхностного слоя);

покрытая полиэтиленом (полиэтиленовый слой 10--40 мкм);

покрытая полихлорвинилом (полихлорвиниловый слой 20--40 мкм);

покрытая дисперсией поливинилиденхлорида;

покрытая микровоском;

покрытая смесью на основе микровоска и сополимеров этилена;

покрытая силиконами;

армированная синтетическими нитями;

кашированная алюминиевой фольгой;

дублированная полимерными плёнками, склеенная с полиэтиленовой, сарановой полипропиленовой или другой плёнкой;

двухслойная бумага (наружный слой из беленой, внутренний -- из небеленой сульфатной целлюлозы);

обрезиненная (наружная поверхность бумаги покрыта резиновым слоем).

Обрезиненная мешочная бумага. Обрезиненная мешочная бумага состоит из бумаги-основы массой 80 г/м2 и резинобитумного покрытия с одной или двух сторон. Резинобитумное покрытие защищает волокна бумаги от действия влаги, кислот и газообразной агрессивной среды, которые образуются при упаковке и хранении химикатов. Преимуществом обрезиненной бумаги является также то, что в процессе хранения в ней химикатов ее прочность снижается незначительно по сравнению с другими видами мешочных бумаг.

Мешочная бумага с микровосковым покрытием. Мешочная бумага с микровосковым покрытием имеет более высокие прочностные показатели и обладает повышенными защитными свойствами. По сравнению с бумагой, ламинированной полиэтиленом, бумага, покрытая восковым сплавом, при одинаковом расходе материала лучше воспринимает печать, медленнее стареет на свету, обладает повышенными прочностными показателями.

Мешочная бумага с микровосковым покрытием используется для изготовления бумажных мешков для упаковки гигроскопических продуктов. Основные показатели бумаги, обработанной восковыми сплавами даны

Слабокрепированная мешочная бумага. Применение крепированной мешочной бумаги позволяет значительно увеличить прочность бумажных мешков.

Слабокрепированная мешочная бумага обладает повышенным удлинением в машинном направлении (5--15%). Эта бумага может применяться как в непропитанном виде, так и с различными покрытиями, например полиэтиленовым, силиконовым и др. Мешки, изготовленные из слабокрепированной мешочной бумаги, рекомендуются для смешанных перевозок, для перевозок на экспорт и на дальние расстояния.

Микрокрепированная мешочная бумага. Микрокрепированная мешочная бумага отличается от обычной крепированной очень мелким крепом, почти незаметным и высоким показателем удлинения в машинном направлении (8--12%). Эта бумага легко подвергается различной обработке -- дублированию, покрытию полиэтиленом. Микрокрепированная бумага имеет более высокое удлинение не только в машинном направлении, но и в поперечном, более высокий показатель разрыва, что важно для повышения прочности бумажных мешков. Микрокрепированная мешочная бумага изготавливается из сульфатной небеленой целлюлозы, но может применяться и низкокачественная целлюлоза, при этом за счет микрокрепирования динамическая прочность получаемой бумаги повышается.

Бумага повышенной растяжимости. Мешочная бумага повышенной растяжимости может быть получена при сушке мешочной бумаги на воздушной подушке, благодаря чему происходит свободная усадка, что удлиняет бумагу в обоих направлениях. Прочность мешков, изготовленных из такой бумаги, повышается.

Бумага битумированная. Битумированная мешочная бумага представляет собой обычную бумагу массой 80 г/м2, пропитанную с одной стороны битумно-масляной смесью. По сравнению с обычной непропитанной бумагой она обладает меньшей проницаемостью. Она применяется для изготовления бумажных мешков, используемых для упаковки минеральных удобрений и гигроскопических продуктов. К недостаткам лакированной бумаги следует отнести ее недостаточную морозостойкость, которая проявляется при температуре ниже --30°С.

Дублированная бумага. Дублированная бумага состоит из двух слоев бумаги-основы массой 65 г/м2, склеенных между собой битумом. Дублированная бумага имеет повышенную водонепроницаемость и более высокую прочность на разрыв и используется для внутренних слоев бумажных мешков для упаковки гигроскопических продуктов. Как и лакированная бумага, дублированная бумага не рекомендуется для использования при температурах ниже --40°С.

Армированная мешочная бумага. Армированная мешочная бумага представляет собой бумагу, между двумя слоями которой расположена армированная сетка из перекрещивающихся нитей синтетических или стеклянных волокон. Так как волокна имеют большую растяжимость по сравнению с бумагой, при изготовлении армированной бумаги часто применяют крепированную или микрокрелированную бумагу. В ряде случаев армированная бумага с одной или двух сторон покрывается полиэтиленом. Для склеивания бумаги и армирующих нитей применяется тугоплавкий битум с повышенной липкостью. Расход битума обычно составляет 40--50% от массы бумаги-основы. Армированная бумага применяется в качестве наружного слоя бумажных мешков, используемых для упаковки кусковых и сыпучих продуктов, в условиях многократных перевалок, значительных динамических нагрузках и повышенной влажности.

Армированная бумага в производстве бумажных мешков из-за сложности ее изготовления и значительной стоимости находит меньшее применение, чем дублированная. Чаще армированную мешочную бумагу используют для изготовления высокопрочных клеевых лент. Бумага мешочная с полиэтиленовым покрытием.

Полиэтиленовая плёнка, нанесённая на бумагу, способствует повышению химической устойчивости и прочности бумаги: увеличиваются разрывное усилие, удлинение и сопротивление раздиранию. Влагопрочность бумаги с полиэтиленовым покрытием возрастает до 10--15%, бумага со стороны покрытия становится водонепроницаемой.

Бумага с полиэтиленовым покрытием обладает низкой проницаемостью водяных паров (3--5 г/м2), имеет более высокую морозостойкость по сравнению с дублированной или ламинированной бумагой (табл. 9). Ламинированная полиэтиленом бумага хорошо термосваривается, однако скорость термосваривания невысокая, что не позволяет использовать ее при производстве бумажных мешков. Недостатками ламинированной бумаги является плохое восприятие печати и слабое склеивание. Для повышения адгезии и придания ей печатных свойств бумага подвергается ионизации.

Мешочная бумага с полиэтиленовым покрытием используется при изготовлении мешков для упаковки минеральных удобрений, ядохимикатов, различных; гигроскопических продуктов, в том числе и пищевых продуктов.

Влагопрочная мешочная бумага. Сохранение прочности бумаги при ееувлажнении имеет большое значение для повышения и эксплуатационных качеств бумажных мешков.

Влагопрочная мешочная бумага врабатывается из сульфатной небеленой целлюлозы с добавкой небольшого количества веществ, которые придают готовой бумаге необходимые свойства. К таким веществам относятся карбамидные смолы, латексы, полиамидэпихлоргидридные смолы и др. Влагопрочность характеризуется отношением разрывного усилия влажной бумаги: к разрывному усилию воздушносухой бумаги и выражается в процентах.

Влагопрочная бумага вырабатывается массой 65--110 г/м2 (табл. 10).

Влагопрочная бумага, полученная при применении разных химикатов, обладает различными свойствами при одной и той же влагопрочности.

Так, бумага, содержащая карбамидную смолу, обладает повышенной жесткостью и невысоким показателем по числу двойных перегибов. При длительном пребывании во влажной среде ее влагопрочность также заметно снижается из-за разложения смолы. Бумага с добавкой каучукового латекса значительно эластичнее и более устойчива по отношению к влаге.

Необходимо также учитывать, что влагопрочная бумага теряет свои свойства под воздействием температуры и окружающей среды. Влагопрочная мешочная бумага используется для производства бумажных мешков для сыпучих продуктов, минеральных удобрений, бытовых отходов и другой продукции, транспортируемой в условиях повышенной влажности.

Бумага с силиконовым покрытием. Мешочная бумага с силиконовым покрытием обладает антилипкими свойствами. Покрытие наносится на бумагу с одной стороны. Прочность антилипкой бумаги соответствует прочности бумаги- основы. В качестве бумаги-основы применяется обычная мешочная бумага массой 70--80 г/м2.

Антилипкая бумага используется для изготовления бумажных мешков при упаковке веществ, обладающих адгезивными свойствами, таких как синтетический каучук, расплавленный битум, канифоль и другие материалы. Благодаря покровному слою бумаги, обращенному внутрь мешка, бумага обладает отталкивающими свойствами, и при опоражнивании мешка слой бумаги, обращенный к продукту, легко отделяется от него.

Мешочная бумага с микровосковым покрытием. Мешочная бумага с микровосковым покрытием имеет более высокие прочностные показатели и обладает повышенными защитными свойствами. По сравнению с бумагой, ламинированной полиэтиленом, бумага, покрытая восковым сплавом, при одинаковом расходе материала лучше воспринимает печать, медленнее стареет на свету, обладает повышенными прочностными показателями.

Мешочная бумага с микровосковым покрытием используется для изготовления бумажных мешков для упаковки гигроскопических продуктов.

Обрезиненная мешочная бумага.

Обрезиненная мешочная бумага состоит из бумаги-основы массой 80 г/м2 и резинобитумного покрытия с одной или двух сторон. Резинобитумное покрытие защищает волокна бумаги от действия влаги, кислот и газообразной агрессивной среды, которые образуются при упаковке и хранении химикатов. Преимуществом обрезиненной бумаги является также то, что в процессе хранения в ней химикатов ее прочность снижается незначительно по сравнению с другими видами мешочных бумаг. Показатели обрезиненной мешочной бумаги приведены в табл. 12.

Обрезиненная мешочная бумага применяется для производства бумажных мешков под агрессивные и гигроскопические химикаты, такие как хлорамин, хлорная известь, коллоидная сера, медный купорос, суперфосфат и др.

Мешочная крафт-бумага.

Характеризуется более высокой прочностью на разрыв. Легко поглощает воду.

Парафиновая крафт-бумага

Бумага пропитывается расплавом парафина, который служит главным образом барьером для жира.

Вспомогательные материалы.

Лента клеевая на бумажной основе.

Бумага обёрточная.

Обёрточная бумага используется для упаковки готовых изделий, например яичных прокладок из бумажного литья, а также для производства картонных барабанов, для ремонта картонной тары при ее повторном использовании. Эти марки бумаги изготавливаются из 100%-ной сульфатной небеленой целлюлозы и обладают достаточно высокими прочностными показателями.

Шпагат упаковочный.

Для обвязки заготовок картонной и бумажной тары в ряде случаев используется шпагат из лубяных волокон.

Нити.

Для сшивки бумажных мешков применяются хлопчатобумажные нити № 20/5, № 20/6, № 5/3. Для сшивки влагопрочных мешков применяются синтетические нити из смеси хлорина и хлопка или из лавсана с хлопком.

Различные нити из синтетических материалов применяются для армирования мешочной бумаги и для создания армированных бумажных лент для склейки картонной тары. Для этих целей используются нити из стекловолокна, нейлона, полихлорвинила.

Шнур для уплотнения шва

Пластиковые ручки



2. Производство тары

2.1 Описание и принцип действия основного и вспомогательного оборудования(линии) производства тары

Автоматизированная поточная линия для изготовления упаковки из бумажного литья фирмы «Хартман»

Машина для изготовления прокладок, лотков из бумажного литья (рис. 69) состоит из следующих основных узлов: отливной (формовочной) установки барабанного типа с пересъемным устройством, сушильной камеры, счетно-штабелирующего устройства, упаковочного устройства, установки для подготовки горячего воздуха.

Основным узлом машины является отливная установка, которая и определяет производительность зсей машины. Подготовленная бумажная масса подается в ванну машины, постоянный уровень массы поддерживается с помощью перегородки, через которую непрерывно переливается избыток массы, поступающей в ванну. Формующий цилиндр, вращаясь, погружает в бумажную массу закрепленные на нем пресс-формы, которые по мере прохождения через массу наслаивают на сетчатый поверхности требуемый волокнистый слой. По выходе из массы производится предварительная сушка изделия, которая продолжается до контакта формующего цилиндра с пресс-формой, на которую производится передача полусухого изделия.

В момент контакта изделие уплотняется. После уплотнения изделия в пресс-форме оно передается на транспортер сушильной установки. Транспортер делает несколько горизонтальных ходов в сушильной камере и изделие постепенно высушивается горячим воздухом, подаваемым в камеру сушилки по направляющим жалюзи.

Горячий воздух температурой 250°С подается в верхнюю часть установки и отсасывается в нижней, насыщаясь влагой. После сушки готовые изделия передаются на приемный транспортер и поступают на штабелирующую машину, на которой изделия формируются в пакеты.

Пакеты изделий транспортером передаются на упаковку. Упаковка изделий может осуществляться в бумажные пакеты или картонные ящики. На вышеприведенной машине могут изготавливаться прокладки для яиц, фруктов, бутылок, лотки под ягоды, пищевые полуфабрикаты и другие изделия подобной конструкции. Для перехода на изготовление другого изделия необходимо произвести замену пресс-форм и формующих форм.

Рис. 1. Схема установки фирмы «Хартман» для изготовления прокладок из бумажного литья:

1 - формовочная установка; 2 - пересъемное устройство; 3 -- сушильная камера; 4 -- счетное устройство; 5 -- упаковочный узел; 6 -- воздухоподогреватель

Оборудование для производства многослойных бумажных мешков

Поскольку бумажные мешки являются одноразовой упаковкой, спрос на них постоянно растет, особенно в строительной и смежных областях. Оборудование состоит из следующих модулей: размотка рулонов; перфорация; нанесение клея; флексопечать; формирование многослойного рукава; резка рукава на заготовки; промышленные швейные машинки для сшивания дна, или формирователь дна, - в зависимости от типа оборудования. Стандартные технические характеристики: производительность -- до 120 шт./мин; количество слоев -- до 4; печать -- до 2 цветов (1 или 2 стороны); максимальные размеры мешка -- 840x520 мм; ширина дна -- до 130 мм.

Машина для изготовления , лотков из бумажного литья состоит из следующих основных узлов: отливной (формовочной) установки барабанного типа с пересъемным устройством, сушильной камеры, счетно-штабелирующего устройства, упаковочного устройства, установки для подготовки горячего воздуха.

Основным узлом машины является отливная установка, которая и определяет производительность всей машины. Подготовленная бумажная масса подается в ванну машины, постоянный уровень массы поддерживается с помощью перегородки, через которую непрерывно переливается избыток массы, поступающей в ванну. Формующий цилиндр, вращаясь, погружает в бумажную массу закрепленные на нем пресс-формы, которые по мере прохождения через массу наслаивают на сетчатой поверхности требуемый волокнистый слой. По выходе из массы производится предварительная сушка изделия, которая продолжается до контакта формующего цилиндра с пресс-формой, на которую производится передача полусухого изделия. В момент контакта изделие уплотняется. После уплотнения изделия в пресс-форме оно передается на транспортер сушильной установки. Транспортер делает несколько горизонтальных ходов в сушильной камере и изделие постепенно высушивается горячим воздухом, подаваемым в камеру сушилки по направляющим жалюзи. Горячий воздух температурой 250°С подается в верхнюю часть установки и отсасывается в нижней, насыщаясь влагой. После сушки готовые изделия передаются на приемный транспортер и поступают на штабелирующую машину, на которой изделия формируются в пакеты. Пакеты изделий транспортером передаются на упаковку. Упаковка изделий может осуществляться в бумажные пакеты или картонные ящики.

Закрывание бумажных мешков

Закрывать бумажные мешки можно различными способами:

завязыванием горловины, зашиванием горловины, склеиванием

горловины, закрыванием при помощи металлических скрепок.

Наиболее высокопроизводительным способом является прошивка мешков на швейной машине двухниточным швом.

Повышение механической прочности и создание герметичного шва обеспечивается приклеиванием полоски крепированной бумаги сверху ниточного шва или накладкой полоски бумаги с покрытием и последующей термосваркой ее с поверхностью мешка. Для герметизации используют также клеи-расплавы (восковые составы).

Прошивка бумажных мешков может осуществляться при помощи передвижных установок, которые легко устанавливать на месте упаковки продукции в бумажные мешки.

Оборудование для закрывания бумажных мешков.

Используют высокопроизводительные швейные агрегаты, устанавливаемые в поточную линию заполнения бумажных мешков. Применяются следующие виды машин: портативные переносные швейные машинки; швейные установки с передвижной кареткой; швейные установки с транспортером; швейные установки с транспортером и устройством для герметизации шва. Портативные переносные швейные машинки применяют для прошивки небольшого количества мешков на месте их заполнения продуктом.

Машинка имеет электропривод, при помощи направляющих роликов захватывается горловина мешка и прошивается двухниточным цепным швом при продвижении машинки вдоль горловины мешка. При помощи портативной машинки можно сшивать до 180-- 230 мешков в час. Швейная машина с передвижной кареткой прошивает мешок, предварительно установленный на каретку. Горловина мешка вставляется в швейную головку и мешок, продвигаясь на каретке, проходит через швейную головку. Производительность машин 200--300 мешков в час. Швейные машины этого типа могут иметь устройство для накладывания при прошивке крепированной бумажной ленты. Наиболее совершенными и производительными являются установки проходного типа, на которых заполненные бумажные мешки устанавливаются на движущийся транспортер и подаются под сшивную головку. Транспортер может быть ленточным, пластинчатым или состоять из двух ленточных транспортеров, установленных У-образно

2.2 Производство (технология изготовления) тары

Производство тары и прокладок из бумажного литья.

Изделия из бумажного литья производят из жидкой волокнистой массы. Форму изделия приобретают в отливных сетчатых матрицах соответствующих конфигураций. Это позволяет получать изделия с высокой стабильностью заданной формы.

Практически способом бумажного литья можно получить тару любой конфигурации, однако, чтобы придать ей необходимую прочность, требуется дальнейшее уплотнение изделия методом прессования, что вызывает значительные затруднения.

Необходимость создания сложных прессовых устройств приводит к большим трудозатратам на производство литой тары, снижает производительность, поэтому производство в основном развивается по пути изготовления различных прокладок, лотков и других изделий, не требующих большого уплотнения. Литые изделия из жидкой волокнистой массы формируются тремя основными способами: вакуумирования, гидравлического давления; давления сжатым воздухом.

Для изготовления литых изделий используются древесная масса, отходы целлюлозно-бумажного производства, бумажная макулатура. Лучшим сырьем для изготовления литых изделий является древесная масса. Основными требованиями, предъявляемыми к волокнистой массе для бумажного литья, являются: быстрое и равномерное оседание на сетчатых формах; обеспечение малой усадки и незначительного коробления отливок в процессе сушки; степень помола для целлюлозы 17--26°ШР, для древесной массы 30--50°ШР; макулатура не должна иметь посторонних включений, загрязнений, должна быть хорошо разработанной. Снятие отливок с отливных и прессовых форм производится обычно сжатым воздухом. Для этого пресс-формы имеют целую сеть равномерно расположенных отверстий, через которые подаётся сжатый воздух, создавая избыточное давление между поверхностью пресс-формы и самим изделием. В зависимости от конфигурации изделия и конструкции пресс-форм давление подаваемого сжатого воздуха колеблется от 50 до 400 Па.

Пересъем изделий с одной формы на другую также производится при помощи сжатого воздуха и вакуума, создаваемого в приемной пресс-форме. Сушат отливки в камерных сушилках периодического и непрерывного действия. При свободном размещении изделий на загрузочных этажерках или сетчатых транспортерах происходит значительная усадка и коробление изделий, поэтому необходимо учитывать изменение размеров в процессе сушки. Чтобы избежать коробления и получить изделия более стабильные по размерам, сушку производят на контрформах. Усадка изделий при сушке составляет по толщине от 15 до 55%, а по длине изделий от 2,5 до 14%. Для получения изделий заданных размеров и придания им необходимой прочности и производится калибровка изделий.

После калибровки размеры и форма изделий остаются неизменными. Литые изделия калибруются в обогреваемых пресс-формах при температуре 200°С, удельное давление прессования в зависимости от вида изделий и требований к его прочности составляет от 2 до 5 МПа. Калибровке подвергаются отливки, предварительно высушенные до постоянной массы и влажности 8--10%. Технологический процесс производства тары из бумажного литья можно разбить на следующие операции: сортировка макулатуры; размол макулатуры на массу и составление композиции; проклейка массы; составление рабочей концентрации, формовка изделий; холодное прессование изделий; калибрование изделий. Макулатура является одним из основных компонентов в производстве тары из бумажного литья. Поступающая макулатура (отходы производства гофрированного картона, газетная бумага, картонная тара) подлежит тщательной сортировке и отделению посторонних включений.

Это производится на современных гидроразбивателях и сортировочных машинах. Очищенная таким образом макулатура подвергается размолу для превращения ее в однородную массу. Размол макулатуры может осуществляться как на оборудовании периодического действия (роллы), так и на машинах непрерывного действия (конические мельницы, рафинеры, гидрофайнеры).

В процессе размола в массу могут добавляться другие виды волокна -- древесная масса, целлюлоза. Проклейка волокнистой массы производится для повышения влагопрочности литых изделий. Массу проклеивают обычно канифольным клеем, парафиновой эмульсией или канифольно-парафиновым клеем. Для получения высококачественных изделий в массу следует вводить (при приготовлении ее из непроклеенных видов макулатуры) канифольную эмульсию из расчета 3% канифоли к массе сухого волокна, а при использовании проклеенной макулатуры вводится 1,5--2% канифоли. Канифольную эмульсию приготавливают следующим образом. В обогреваемый открытый автоклав с мешалкой загружают кальцинированную или каустическую соду и растворяют её в воде.

Раствор нагревают до кипения, затем засыпают в него мелкими партиями предварительно измельчённую канифоль. Варка клея производится при постоянном перемешивании и при температуре 100--105°С продолжительностью 3--4 ч. Конец варки определяется по прекращению выделения пузырьков углекислоты. Клей должен быть однородным, без сгустков. При визуальной проверке при помощи деревянной лопатки клей должен отрываться короткими пластинками. Так как в процессе варки клея выделяется большое количество пены, то ёмкость для его приготовления должна иметь объем в 5--6 раз больше объёма готового клея. После окончания варки готовый клей перекачивается в промежуточную емкость, где он охлаждается и затем разбавляется водой до концентрации 1--2%. Введение клея в волокнистую массу производится в процессе ее приготовления в роллах или в метальных бассейнах. Для удержания клея на волокнах в массу вводят сернокислый глинозем 10%-ной концентрации. Полнота осаждения клея определяется показателем pH среды, которая должна быть 4.5--5. При необходимости волокнистой массе придают различную однородную окраску, так как наличие в макулатуре различной печатной продукции приводит к образованию отдельных пятен на поверхности литых изделий, а окрашенная масса позволяет получить литые изделия однородной цветовой окраски. Б отличие от производства картона рабочая концентрация волокнистой массы д л я изготовления литой тары значительно выше и составляет 1--2%.

Вакуумный способ формования изделий Производить небольшие партии литых изделий можно на отливных станках путем налива бумажной массы, разбавленной при соотношении 1:2000, на сетчатую форму.

Вода проходит через сетку и отсасывается (рис 69 ), а волокно равномерно оседает на поверхность формы. После полного удаления воды форму снимают, уплотняют и сушат. Д л я получения толстостенных изделий и ускорения процесса наслаивания волокна применяется вакуумирование.

В форме, помещенной в разбавленную бумажную массу, создается вакуум, волокнистая масса наслаивается на наружной поверхности формы. При достижении требуемой толщины изделия форму вынимают из массы и уплотняют, после чего изделие просушивают и передают на дальнейшую обработку.

Для формирования изделий вакуумным способом наибольшее распространение получили барабанные машины непрерывного действия. Эти машины применяются для изготовления тонкостенных изделий неглубокой формы -- прокладок для яиц, фруктов, тарелок, лотков и др.

Схема машины барабанного типа приведена на рис. 71. На цилиндрической поверхности формующего барабана расположено несколько рядов сетчатых форм, которые через штуцера и распределительное устройство, расположенное в торце барабана, поочередно соединяются с вакуумом или атмосферой.

При вращении барабана сетчатые формы погружаются в ванну с жидкой волокнистой массой, уровень которой поддерживается постоянным. Под действием вакуума происходит формование отливок, которые пересъемным валом передаются сетчатыми контрформами на сетчатые формы верхнего барабана, где производится сушка отливок горячим воздухом, который подается под кожух. С сетчатых форм верхнего барабана отливки сжатым воздухом сдуваются на транспортер.

Рис. 2. Схема машины барабанного типа для литья бумажных изделий:

1- ванна с массой; 2- формирующий барабан; 3- главный производный вал; 4- штуцера для подвода вакуума и воздуха; 5- сетчатые формы; 6- направляющая; 7- сетчатые контурные формы; 8- пересъемный барабан; 9- сушильная камера; 10- верхний барабан; 11- транспортер.



Концентрация волокнистой массы в ванне 1%, вакуум при формовании 520 Па, давление сжатого воздуха для снятия отливок 0,2 МПа. Толщина слоя волокон, нанесенного на сетчатую форму, зависит от продолжительности процесса формования и регулируется временем нахождения сетчатой формы в жидкой волокнистой массе строго постоянной концентрации.

После формования отливки обычно имеют влажность 75--80%. Скорость наслаивания волокнистой массы на сетчатые формы в значительной мере определяется свойствами волокнистого материала, величиной вакуума при формовании, температурой жидкой волокнистой массы и продолжительностью формования отливок.

После отлива изделия имеют рыхлую структуру и прочность высушенных изделий невелика, отливки должны быть уплотнены. Уплотнение производится прессованием в штампах соответствующей формы или непосредственно в отливных формах давлением резиновой формы, изготовленной по конфигурации изделия.

При прессовании обычно применяется удельное давление от 1 до 5 МПа. Прочность готового изделия во многом зависит от продолжительности уплотнения и удельного давления, при этом время прессования менее сказывается на изменении прочности нежели увеличение давления.

Гидравлический способ формования изделий.

Гидравлический способ бумажного литья применяется для формования изделий, которые имеют значительную толщину стенки (более 3 мм) и массу 1 см2 стенки более 0,25 г. Гидравлический способ позволяет получить толщину стенки во влажном состоянии более 60 мм с объёмной массой 0,3 г/см3.

При дальнейшем горячем прессовании изделия уплотняются до объемной массы 0,65--1 г/см3. Этот способ целесообразно применять для изделий плоской формы или изделий, имеющих небольшую высоту.

Рис.5 Схема формирования литых изделий гидравлическим способом:

1- ванна с жидкой массой; 2- насос; 3-дозатор; 4- отливная сетчатая форма; 5- корпус формы; 6- сетчатый пуансон; 7- гидравлический пресс.

На рис. 5 представлена общая схема формирования изделий гидравлическим способом. Формирование отливок производится под давлением гидропресса 7 путем опускания пуансона 6 в отливную форму 5, заполненную массой. После окончания формирования готовые отливки при помощи вакуума вынимаются пуансоном с матрицы и отделяются от последнего при помощи сжатого воздуха.

Способ изготовления полых литых изделии с применением сжатого воздуха

Литые изделия сложной конфигурации и замкнутого объема (бутылки, банки, барабаны, ящики и др.) могут быть получены формованием их в разъемных сетчатых матрицах без пуансонов путем создания сжатым воздухом давления внутри матрицы после ее заполнения массой. Схема такого способа формования представлена на рис. 73.

РИС. 6. Формование литых изделий с применением сжатого воздуха:

1-- насос; 2 -- компрессор; 3 -- массный бачок; 4 -- задвижка; 5 -- матрица; 6 -- камера матрицы; 7 -- сток воды

Волокнистая масса насосом непрерывно подается в массный бачок 3, откуда через задвижку 4 сливается в дозировочную емкость 5, после чего в эту емкость подается сжатый горячий воздух, который оказывает давление на волокнистую массу. Вода под действием давления воздуха проходит через сетчатые стенки матрицы 6, а волокна оседают ровным слоем на внутренней поверхности формы. Сжатый воздух подается до тех пор, пока стенки отлитых изделий не высушатся до требуемой влажности, после чего матрица раскрывается и готовое изделие передается на дальнейшую обработку. При формовании изделий приведенным способом рекомендуется выдерживать следующие технологические параметры:

...