Товароведение упаковочных материалов

Применение поддонов очень  удобно в торговле овощами, фруктами, мясом, рыбой, поэтому они используются в пищевых отраслях АПК, а также  в текстильной, химической, парфюмерной  промышленности.

Поддоны легко штабелируются  как в рабочем, так и в сложенном  виде. Они отличаются малой собственной  массой и высокой долговечностью, легко стерилизуются горячей  водой и паром.

Ящичные поддоны из ПЭВП отличаются разнообразием конструкции  и размеров. Они выдерживают статическую  нагрузку до 1,4 • 10"Н. Изготавливаются  складные ящичные поддоны литьем под давлением. Размер поддонов в  плане — 1000Х 1200 мм, внутренняя высота — 600 мм, наружная (габаритная) — 750 мм; высота в сложенном виде составляет 305 мм. Для обеспечения возможности замены поврежденных деталей все боковые стенки делаются съемными.

Важнейшая роль на стадии доставки продуктов питания в торговую сеть отводится транспортной таре. Именно с помощью этой тары должна быть обеспечена доставка населению  продуктов питания с минимальными потерями.

Эффективным способом повышения  экономичности полимерной транспортной тары является ее максимальная унификация и стандартизация.

Унификация тары

Унификация тары производится по виду (форме), по типоразмерам и конструкции  или по отдельным конструктивным элементам. Унификация тары необходима для сокращения числа ее видов. Она  способствует снижению расходов на разработку и изготовление полимерной тары, оснастки; содействует организации специализированных производств с высокопроизводительным оборудованием, механизации, автоматизации и роботизации технологического процесса. Некоторое однообразие унифицированной тары может быть компенсировано полиграфическим оформлением, варьированием цветовой гаммы используемых полимеров, декорированием отдельных элементов упаковки. Эти приемы позволяют создавать однотипную упаковку, отвечающую высоким эстетическим требованиям.

Унификация тары по типоразмерам базируется на модульной системе, в  основу которой положены площади  плоских поддонов, составляющие для  стран — членов СЭВ 1200x800 мм, а  для стран — членов ИСО—1200X800, 1000X800 и 1200X1000 мм. Принцип создания унифицированных  ра;.мерой состоит в том, что площадь поддона делится на сетку кратных поддону размеров, определяющих наружные и внутренние размеры транспортной тары.

Исходными данными при  разработке тары являются внутренние размеры. Они в свою очередь разделены  на сетку кратных размеров, определяющих наружные размеры потребительской  тары.

Требования кратности  распространяются на полимерную транспортную тару, получаемую из любого материала  и любым способом. При этом размеры  стандартного поддона являются модульной  единицей для конструирования и  проектирования погрузочно-разгрузочных средств, оптимальных площадей складских  помещений, платформ различного вида транспорта. Эти размеры положены также в  основу пакетных перевозок.

Унификация элементов  тары обеспечивает возможность замены быстроизнашивающихся деталей, способствует сокращению потерь рабочего времени  при остановке оборудования, выходе на режим, отработке технологических  параметров и сокращению технологических  потерь перерабатываемых материалов.

Стандартизация полимерной тары призвана обеспечить современный  уровень упаковки, т. е. единство четких показателей качества, механических и амортизационных свойств, возможность  укладки в штабели, технологичность, эстетичность, пригодность к нанесению  красочной печати.

Стандартизация упаковочных  материалов, общих технических требований к полимерной таре и методов испытаний  способствует сохранению качества упаковываемой  продукции, снижению потерь при транспортировании, хранении и реализации, а также  улучшению технико-экономических  показателей во всех звеньях народного  хозяйства, применяющих полимерную тару и упаковку.

С учетом широкого ассортимента полимерных материалов, многообразия тары и упаковываемой продукции  стандартизация приобретает значение большой комплексной проблемы, решение  которой начинается с разработки требований, предъявляемых к транспортной таре и включает следующие этапы: выбор базового полимера, оптимизация  состава композиции, определение  способа производства тары и оптимизация  режимов переработки, оценка качества и определение срока службы тары при эксплуатации.

Требования, предъявляемые  к полимерной таре

Требования к полимерной таре определяются факторами, которые  условно можно разделить на внутренние и внешние.

К внутренним факторам относятся: физико-химические свойства, химическая стойкость и износостойкость  материалов, из которых изготавливается  тара, деформирующее воздействие  упаковываемых продуктов и изделий. К внешним факторам относятся: механические нагрузки (статические и ударные, вибрация), климатические условия (солнечная  радиация, колебания температуры  и относительной влажности воздуха) полимерных ящиков при транспортировке. способность полимерного материала, определяющая качество нанесения печати и внешний вид изделия, обусловливает ее эстетические свойства.

Выполнение всех предъявляемых  к таре требований обеспечивается не только выбором необходимого полимерного  материала или композиции, но и  разработкой технологии изготовления, включая оптимизацию технологических  режимов и выбор соответствующего оборудования. Оптимизация состава  композиции и технологических режимов  процесса переработки позволяет  достигать необходимых эксплуатационных характеристик, хорошего внешнего вида получаемой тары, ее высокого качества и долговечности. При этом необходимо обеспечение высокой производительности перерабатывающего оборудования, оптимального расхода сырья, материалов и электроэнергии, максимальной механизации, автоматизации  и роботизации технологического процесса, использования вторичного полимерного сырья.

Из всех требований, предъявляемых  к полимерной таре, используемой для  транспортировки пищевых продуктов, наиболее важными являются санитарно-гигиенические, направленные на сохранение здоровья людей. Пластмассовая тара в виде бочки для рыбной сельскохозяйственной продукции должна быть физиологически безвредной и химически безопасной, так как при контакте с пищевыми средами в них могут мигрировать  остаточные мономеры из полимерных материалов, различные низкомолекулярные продукты, стабилизаторы, красители и другие вещества, обладающие токсичностью и  наносящие вред здоровью человека.

Существенным требованием, предъявляемым к пластмассовой  таре, является ее оптимальная конструкция. Выполнение этого требования позволяет: штабелировать ящики таким образом, чтобы транспортируемая тара занимала минимальные производственные площади  при установке на поддоны или  при хранении; легко заменять в  штабелях вышедшие из обращения ящики  при их поломке и переносить их вручную, используя ручки или  специальные конструкции, а также  перемещать с помощью транспортеров; подвергать мойке и другой санитарной обработке, для чего на верхней кромке ящика делаются сквозные отверстия  для удаления промывной воды. Использование  модульной конструкции ящика, имеющего различные ребра жесткости, позволяет  применять их при больших нагрузках  и изготавливать ящики большой  вместимости (от 10 до 165 л), расширяя возможности  транспортировки и хранения продуктов.

Полимерные материалы, используемые для производства транспортной тары

полимерный тара унификация упаковочный

Для производства изделий, сочетающих легкость и прочность (к таким  изделиям относится и транспортная полимерная тара), все реже используются полимеры в чистом виде. Для этих целей необходимо применять полимерные материалы в виде композиций. В  самом принципе создания таких композиций заложены неограниченные возможности  получения материалов с заранее  заданными свойствами, отвечающими  требованиям эксплуатации.

Основные физико-механические характеристики полимерного композиционного "материала"' во многом определяются свойствами и структурой непрерывной  матрицы (базового полимера), характером вводимых добавок и их распределением, г для наполненных композиций — адгезией полимера к наполнителю и свойствами межфазного (граничного) слоя полимер — наполнитель. В качестве наполнителей могут использоваться не только дисперсные или волокнистые минеральные и органические продукты, но и сами полимеры (полимер-полимерные композиции или смеси полимеров). Стремление повысить деформационную стойкость полимерной композиции, предназначенной для производства тары, используемой при повышенных температурах, приводит к выбору жестких линейных полимеров (таких, как ПЭВП, ПП, ПС, ПА). Для сохранения монолитности такой матрицы, особенно в условиях динамического, циклического нагружения и вибрационных воздействий, в том числе при низких (минусовых) температурах, необходимо введение эластифицирующих и модифицирующих добавок в процессе переработки. Этого можно добиться введением в полимерную матрицу низкомолекулярных или олигомерных пластификаторов, а также высокомолекулярных эластифицирующих добавок. При получении наполненных композиций важно обеспечение равномерного распределения наполнителя в полимере с целью достижения однородной структуры получаемого материала и необходимой текучести расплава при формовании тары.

Создание композиции начинается с выбора исходного (базового) полимера.

Исходные полимеры

Для производства полимерной тары пригодны следующие термопласты: полиэтилен низкой плотности (ПЭНП), полиэтилен высокой плотности (ПЭВП), полипропилен (ПП), поливинилхлорид (ПВХ), полистирол (ПС), полиамид (ПА), поликарбонат (ПК), полиэтилентерефталат (ПЭТФ).

Полиэтилен низкой плотности  — ПЭНП или ПЭВД (ГОСТ 16337—81) является во всех странах наиболее многотоннажным продуктом. ПЭНП легко формуется, химически стоек, нетоксичен, имеет довольно высокую проницаемость по отношению к маслам и топливам. Изделия из ПЭНП обладают высокой эластичностью, морозостойкостью (до —70 °С), стойкостью к кислотам, щелочам и многим органическим растворителям (до 60 °С), хорошей водостойкостью, газо- и паропроницае-мостью, легко термосвариваются. Достоинством их также является умеренная стоимость. Плотность ПЭНП — до 940 кг/м³. Недостатки ПЭНП — невысокие механическая прочность (до 20 МПа) -и модуль упругости, низкие теплостойкость и стойкость к растрескиванию. Повышения-модуля упругости можно достигнуть; при изготовлении двухслойных материалов, комбинируя полиэтилен с картоном, фольгой и др.

В некоторых странах находят  широкое применение двухслойные  и двухцветные полиэтиленовые мешки  с термосварными швами, внутренний слой которых имеет черный цвет, а наружный — белый. ПЭНП применяется в основном для производства мелкой раздувной и термоформованной тары одноразового использования.

Для производства крупногабаритной транспортной тары ПЭНП непригоден, о  чем свидетельствуют результаты прогнозирования его поведения  в условиях длительной эксплуатации под нагрузкой при разных температурах.

При эксплуатации тары в  условиях статической нагрузки (особенно в режиме хранения) лимитирующим фактором, ограничивающим ее работоспособность, является недлительная прочность, а  ползучесть; деформация к моменту  разрыва значительно превышает  допустимый предел для ПЭНП. По этой причине ПЭНП не рекомендуется использовать для производства транспортной тары, работающей в условиях статической  нагрузки. Для изделий, работающих в  условиях релаксации напряжений (потребительская  тара), сочетание значительной длительной прочности с малой жесткостью является благоприятным. Поэтому ПЭНП в основном используют для получения  потребительской тары.

Основные способы изготовления тары из ПЭНП: литье под давлением, экструзия, экструзия с раздувом (раздувное формование), ротационное  формование, термоформование.

Полиэтилен высокой плотности  — ПЭВП или ПЭНД (ГОСТ 16338). К ПЭВП относятся ПЭ низкого и среднего давления (ПЭНД и ПЭСД). ПЭВП наиболее широко используется для получения  тары. Его мировое производство составляет около 10 млн. т в год. Этот полимер  является линейным, в отличие от ПЭНП, который имеет разветвленную  структуру. ПЭВП используется в тех  случаях, когда требуется высокая  стойкость к растрескиванию и  короблению, глянцевая поверхность  изделий, высокая теплостойкость и  хорошие прочностные показатели.

Он обладает значительной жесткостью, высокой ударной прочностью, стойкостью к растрескиванию под  напряжением, имеет более высокие  прочностные и теплофизические  характеристики, чем ПЭНП, малые  водо-поглощение и газопроницаемость. Его плотность — до 960 кг/м³. ПЭСД также пригоден для производства транспортной тары. ПЭВП перерабатывается экструзией, литьем под давлением, экструзией с раздувом, ротационным формованием.

Полипропилен — ПП (ТУ 6-05-1105—78). В последние годы значительно  расширено производство отечественного ПП, который является наряду с ПЭВП одним из наиболее перспективных-полимеров для производства транспортной тары. ПП занимает в настоящее время первое место по темпам роста производства и применения во всем мире. Его мировое производство в настоящее время составляет более 10 млн. т в год. Предполагается, что к 2000 г. ПП станет самым крупнотоннажным из всех термопластов. Растущий интерес к ПП не случаен. Он обусловлен, с одной стороны, благоприятным сочетанием физико-механических, химических, теплофизических и электрических свойств, а также его хорошей перерабатываемостью, а с другой стороны, доступностью необходимого для его производства мономера, более дешевого, чем этилен и стирол, что создает ему прочное конкурентоспособное положение на мировом рынке. Это положение ПП обеспечивается достигнутым уже значительным прогрессом в технологии его производства и интенсивной деятельностью в области ее усовершенствования. ПП вследствие особенностей структуры легче других термопластов подвергается модификации и наполнению с целью совершенствования его эксплуатационных свойств. ПП является одним из наиболее легких полимеров (плотность его составляет 910 кг/м³), поэтому основным его потребителем являются пищевые отрасли промышленности, где он используется не только в производстве пленок, но и для получения флаконов, ящиков; а также транспортной тары. Полипропилен обладает по сравнению с другими полимерами более высокой теплостойкостью, в связи с чем получаемые из него изделия можно подвергать стерилизации. Недостатками ПП являются: низкая светостойкость, а также малая деформируемость при минусовых температурах (низкая морозостойкость). Эти недостатки можно устранить модификацией при создании и переработке композиций на основе ПП. Перерабатывается ПП теми же методами, что и ПЭВП.

Поливинилхлорид — ПВХ (ТУ 6-01-997—79). ПВХ широко используется для  изготовления потребительской тары. Мировое производство его составляет 19 млн. т в год. Такие свойства непластифицированного ПВХ, как прозрачность, жесткость, высокая статическая и ударная прочность, хорошая формуемость, жиростойкость, а также доступная сырьевая база для получения способствуют его применению в производстве бутылок для расфасовки пищевых масел, дешевых столовых вин, минеральных вод и некоторых других напитков. Непластифицированный ПВХ характеризуется и высокими деформационно-прочностными показателями при обычных и повышенных температурах, что имеет существенное значение для транспортной тары. По сравнению с полиолефинами он имеет большую плотность — более 1000 кг/м³. Однако низкий уровень термостабильности ПВХ вследствие его химической нестойкости и повышенной склонности к деструкции,, высокая вязкость расплава требуют введения различных стабилизаторов, наполнителей, пластификаторов, смазок и других функциональных добавок. Это приводит к необходимости приготовления многокомпонентной композиции из ПВХ для переработки. Подготовку таких композиций проводят в две стадии: 1) "сухое" смешение компонентов; 2) смешение в расплаве. Целью "сухого" смешения является распределение добавок, частичное их диспергирование и взаимное растворение ПВХ и вводимых пластификаторов.