Деформация от воздействия сжимающих усилий, возникающих от статических и динамических нагрузок в процессе транспортирования и эксплуатации тары

1.  деформация от воздействия сжимающих усилий, возникающих от статических и динамических нагрузок в процессе транспортирования и эксплуатации тары.

2.  деформация материала на отдельных участках в действия сосредоточенных нагрузок, при которых происходит разрушение тары или возникает остаточная деформация.

Величины деформаций и предельные нагрузки зависят от прочности тары, которая обусловлена свойствами материалов и конструкций.

Прочностные свойства картонной тары определяются, прежде всего, свойствами материала в исходном состоянии, а также теми изменениями, которые происходят в материале в процессе изготовления тары.

Картон даже вполне определенной марки одного и того же производителя имеет большой разброс значений физико-механических характеристик. По этой причине точный прочностной расчет коробок и ящиков является сложной задачей.

Помимо качества мелованного покрытия, при производстве коробок существенны высечные свойства картонов. Стандартных измеряемых показателей этих свойств нет, поэтому приходится проверять их опытным путем. Общие соображения здесь таковы: лучше ведут себя при высечке и биговке картоны из первичных волокон; чем выше пухлость картона, тем лучше он высекается и бигуется.

Жесткостные свойства. Жесткость картона является одной из его главных характеристик, так как упаковка должна, в первую очередь, выполнять функцию защиты содержимого. При одной и той же плотности картоны разных марок могут обладать различными жесткостными характеристиками.

Жесткость представляет собой свойство материала сопротивляться изгибу. Существует два прибора для измерения этой характеристики: устройство Табера (Taber) и устройство Лорентсена и Веттре (L & W). Оба устройства измеряют момент силы, необходимый для изгиба образца материала на заданный угол (150 или 50). Общепризнано, что устройство L & W позволяет обеспечить большую точность и объективность измерения соответствующей характеристики. Определяющим стандартом в этом случае является DIN 53121.

Жесткость продольная (MD) и поперечная (CD).При работе с картоном необходимо знать, что его свойства неравномерны в разных направлениях и зависят от ориентации волокон сырья. Картон, как и бумага, является анизотропным материалом. Отношение продольной (вдоль машинного направления) жесткости к поперечной для известных нам сортов картона составляет от 1,9 до 2,75. В случае картонов из первичных волокон при почти одинаковой продольной жесткости поперечная может отличаться почти в 1,5 раза в зависимости от сорта картона. Какая из характеристик MD или CD (или их комбинация) "правильнее" характеризует "потребительскую" жесткость Одним из качеств картонной коробки является ее сопротивление сжимающему усилию. Другими словами, коробка не должна сильно прогибаться, когда ее берут в руки и, сжимая, удерживают. Под "потребительской" жесткостью коробки можно понимать величину ее прогиба при сжатии. Этот прогиб зависит как от жесткости материала, так и от линейных размеров коробки и ее геометрической формы. В тех случаях, когда грань коробки имеет соотношение сторон близкое к SQRT(MD/CD) (то есть, отношение длинной стороны к короткой находится в диапазоне от 1,38 до 1,66) свойства картона практически не зависят от направления и их можно не учитывать. Однако если отношение длин сторон сильно отличается от SQRT(MD/ CD), приоритет нужно отдавать жесткости более длинной стороны (заметим, что в ряде случаев длинная сторона может быть ориентирована и поперек машинного направления и тогда более значимой становится характеристика CD). В любом случае, этот нюанс нужно не забыть при раскрое картона, а также при выборе направления биговки.

Жесткость картона определяется его толщиной и упругими свойствами сырья, причем толщина влияет на жесткость нелинейно. Под жесткостью материалов обычно понимается их сопротивляемость деформациям, возникающим под воздействием внешних сил и нагрузок. Это определение, принятое в курсе сопротивления материалов, полностью применимо к листу бумаги или картона, а также изделиям из них.

Факторы, повышающие жесткость:

увеличение веса, а, следовательно, толщины;

увеличение объемного веса картона, не содержащего в композиции минеральных наполнителей (без снижения толщины);

проклейка связующими веществами;

преобладание в бумажной композиции длинноволокнистой целлюлозы;

высокая степень помола бумажной массы.

Факторы, понижающие жесткость:

противоположные перечисленным;

каландрирование.

Пухлость зависит от композиции бумажной массы, используемой для изготовления бумаги или картона. Значительное количество волокон предварительно высушенной или замороженной целлюлозы способствует получению пухлой бумаги. Коротковолокнистые материалы (например, целлюлоза из лиственных пород древесины) или материалы, склонные к укорочению в процессе размола волокон сульфитной целлюлозы, отбраковка от вискозной целлюлозы, большое количество макулатуры и сухого оборотного брака также увеличивают пухлость бумаги.

Связь между пухлостью материала и его жесткостью при этом выражена значительно слабее, чем для макулатурных картонов. Характерной чертой картонов с крафт- целлюлозой является меньшее значение толщины (и, следовательно, пухлости) при тех же значениях жесткости.

Пухлость для большинства картонов достаточно стабильна по всему диапазону выпускаемых плотностей и, следовательно, может служить характеристикой данного сорта.

Барьерные свойства. От правильного выбора барьерных свойств материала зависит не только внешний вид упаковки (вспомните картонные коробочки с копченой рыбой в неопрятных масляных пятнах), но и срок хранения продукта и величина потерь на этапе его транспортирования.

Для повышения стойкости к воздействию влаги и жира может производиться специальная обработка картона: покрытие слоев лицевой или обратной стороны полиэтиленом или полимерной эмульсией, пропитка жироотталкивающим фторосодержащим составом, повышенная проклейка оборота. Картоны со специальным покрытием используются для упаковки жиросодержащих продуктов (рыба горячего копчения), продуктов глубокой заморозки, прямого розлива мороженого. Одним из самых распространенных методов достижения газо-, паро-, водо- и жиронепроницаемости является обработка поверхности картона эмульсией из поливинилиденхлорида (ПВДХ) и его сополимерами. Применяют также обработку расплавом полиэтилена и парафина, солями трифторуксусной кислоты и др. Для обеспечения высоких барьерных свойств применяют комбинированные материалы с алюминиевой фольгой, металлизированными и другими типами пленок. [10]

Был анализирован рынок картонов, наиболее часто применяемых в производстве упаковке, это картоны с односторонним двухслойным мелованием. Были рассмотрены картон «Аляска», «Аванта - прима» и «Тамбрайт».

Таблица 2.1 Техническая спецификация картона «Аляска»

Таблица 2.2 Техническая спецификация картона «Тамбрайт»

Таблица 2.3 Техническая спецификация картона «Аванта - прима»

Из приведенных характеристик картона, была выбрана марка, которая благодаря своим свойствам наиболее часто используется в производстве упаковки. Это картон «Аляска», для этой марки мы и разрабатывали технологию.

Глава 3. Обзор рынка плоттерного оборудования