Выбор формы и размеров тары

Исходными данными для выбора объема и размеров проектируемой тары являются объем или вес упакованной продукции.

Определение объема или веса упаковываемой продукции целесооб­разно обосновывать по результатам исследования потребительского рынка. По своей сути это оптимизационная задача, требующая нахож­дения оптимального решения, удовлетворяющего столь различным интересам потребителей, производителей, продавцов и других участ­ников различных этапов жизненного цикла тары и упаковки.

Если при расчете объема тары для газообразной, жидкой или сыпу­чей продукции достаточно знать ее объем или вес, то для упаковывания штучных изделий необходимо знать их конфигурацию, размеры, схему укладки в тару.

Для обеспечения сохранности упаковываемой продукции и нормаль­ной работы фасовочно-упаковочного оборудования в таре предусмат-

Таблица 7.18 Интегральная оценка полимерных материалов, используемых при изготовлении тары для моющих паст

Индекс стандартной характеристики	Значения стандартных характеристик анализируемых материалов и их интегральная оценка
Полистирол	АБС-пластик	Винипласт | Полиметилметакрилат	Пластик СНП
Стандар­тная характе­ристика	Степень удовлет­ворения, баллы	Стандар­тная характе­ристика	Степень удовлет­ворения, баллы	Стандар­тная характе­ристика	Степень удовлет­ворения, баллы	Стандар­тная характе­ристика	Степень удовлет­ворения, баллы	Стандар­тная характе­ристика	Степень удовлет­ворения, баллы
*,	20-25		25-30		40-60		60-80		40-50
х2	4-8		15-30		2-10		12-18		50-60
*з	30-40		15-30		5-15		2-3		15-25
*<	0,2-0,3		0,1-0,2		0,2-0,3		0,1-0,2		0,1-0,2
*в	1,4-4,0		5-20		0,1-0,2		0,1		6-15
**
Ху					1,5		1,8		2,5
ха
Сумма произведений коэффициента приоритета на степень удовлетворения стандартной* характеристики	7,125	6,521	4,884	5,538	6,682
Приоритет материала

266 Глава 7

ривают свободный демпферный объем, составляющий 8-10% от пол­ного объема тары.

При выборе формы и размеров тары необходимо учитывать пара­метры оборудования для ее производства, а также упаковочного, фасо­вочного, печатного, этикетировочного, транспортного и складочного оборудования, машин и механизмов.

Оптимизацию формы и размеров тары осуществляют, исходя из принципов минимальности расходов материалов, их стоимости, се­бестоимости производства, транспортирования, хранения, распреде­ления, продажи, а также из принципов удобства в употреблении упа­кованной продукции. Практически все перечисленные факторы вза­имосвязаны. Эта взаимосвязь носит характер сложной многофактор­ной зависимости.

Расход материалов зависит от формы тары. При одинаковой толщи­не стенок наименьший расход материалов будет у тары в форме шара, больше материала потребуется для тары в форме цилиндра, еще боль­ше — прямоугольной формы.

В табл. 7.19 приведены результаты расчета материалов из различ­ных полимеров для производства тары разной формы вместимостью 1 дм³с одинаковой толщиной стенки 1 мм.

Таблица 7.19

Расход полимерных материалов для производства тары различной формы вместимостью 1 дм³ и толщиной стенки 1мм [75]

Форма тары	Объем полимера в таре, см3	Масса тары (г) из полимеров
ПЭНП	ПЭВП	ПП	ПВХ
Шар	49,3	45,4	47,3	44,8	67,0
Цили цдр, Я//?-1	55,4	51,0	53,2	50,4	75,3
Цилнццр, ЯД)* 2	58,3	53,6	55,9	53,1	79,3
Цили ндр, ЯД>"3	62,2	57,2	59,7	56,6	64,6
Куб, Л:В:Я-1:1:1	60,0	55,2	57,6	54,6	81,6
Параллелепипед
ЛАЯ-1:1:2	63,1	5$0	60,6	57,4	85,8
ЛАЯ-1:1:3	67,4	62,1	64,7	61,3	91,7 |

Фактор расхода материалов на производство потребительской тары вступает в противоречие с факторами использования объема транспор­тной тары и расхода материалов на ее производство. Так, для наиболее выгодной с точки зрения расхода материалов формы потребительской тары в виде шара значительно ухудшается коэффициент объема исполь-

Конструирование тары из пластмасс

зования транспортной тары и увеличивается расход гофрокартона на ее производство (табл. 7.20). Для учета совместного влияния этих фак­торов можно исходить из наименьшей стоимости затрачиваемых мате­риалов совокупности потребительской и транспортной тары, а также из минимизации себестоимости транспортирования груза единичного объема продукции.

Таблица 7.20

Использование объема транспортной тары для потребительской тары

вместимостью 1 дм³ различной формы

Потребительская тара	Транспортная тара
Форма тары	Габаритные размеры (длина Л х ширина В х высота Н), мм	Расход ПЭВП, г	Козффи онент использования объема	Расход гофротары на единицу потребительской тары, дм3
Куб	100x100x100 102x102x102	7,56	1,06
Цилиндр, Н/й-1	108,5x108,5x108,5 110,5x110,5x110,5	53,2	1,35	4,95
Шар	124,4x124,4x124,4 126,4x126,4x126,4	47,3	2,06	6,04

Форма тары в значительной степени определяет технологию, а сле­довательно, и себестоимость производства.

В ряде случаев проектируемую тару можно изготовить различными способами: экструзией, литьем под давлением или термоформованием. Для оптимизации выбора способа производства изделий из пластмасс предложено [70] разбить всю номенклатуру изделий на три диапазо­на: первый — с площадью поверхности до 0,01 м²; второй — до 1 м² и третий — свыше 1 м².

В первом диапазоне изделия можно изготавливать всеми способа­ми. Если принять стоимость изготовления термоформованного изде­лия за единицу, то стоимость литого изделия будет в 1,5 раза больше. Кроме того, производительность специализированного автоматизиро­ванного термоформовочного оборудования в 2-3 раза выше.

Во втором диапазоне применение термоформования экономичнее литья под давлением и экструзии только при объеме выпуска изделий до 13-150 тыс. штук.

268_____________________________________________________ Глава 7

В третьем диапазоне применение литья под давлением затруднено технически: литьевые машины громоздки, требуют применения узлов смыкания пресс-форм большой мощности, цикл изготовления очень длительный. Прямые капитальные вложения при организации произ­водства крупногабаритных изделий литьем под давлением в 6-7 раз выше, чем при термоформовании.

При анализе каждого из способов следует также учитывать объем выпуска проектируемой тары. В табл. 7.21 для сравнения приведены капитальные затраты и себестоимость (в %) тары в виде сосуда емкос­тью 20 л, изготовленной способами литья под давлением, формованием из листа и экструзией с раздувом.

Таблица 7.2 1

Сравнение экономических показателей производства тары методами литья под давлением, экструзии с раздувом и термоформования

(в %) [70]

Экономические показатели процессов	Объем выпуска
	100 000	1 000 000
Литье под давлением:
капитальные затраты
себестоимость
Экструзия с раздувом:
капитальные затраты
себестоимость
Термоформование:
капитальные затраты
себестоимость

Решение многофакторных задач оптимального выбора формы и раз­меров потребительской тары, схемы расположения ее в транспортной таре, оптимизацию размеров транспортной тары осуществляют с помо­щью ЭВМ по специально разработанным программам [89].

Контрольные вопросы к главе 7

1. Перечислите составляющие свойств пластмасс трех групп.

2. Какие критерии входят в понятие «конструкционная прочность пластмасс»?

3. По каким критериям проводят оценку надежности материалов тары?

4. Какие критерии прочности являются расчетными при конструи­ровании тары?

5. Какие воздействия на полимеры оказывают физически и хими­чески активные агрессивные среды?

6. Какую роль играют влаго- и газопроницаемость пластмасс при кон­струировании упаковки?

7. Какие показатели определяют санитарно-гигиеническую харак­теристику пластмасс?

8. Назовите основные разновидности полиэтилена. В чем заключа­ется принципиальное различие между ними?

9. Приведите сравнительный анализ свойств ПЭ и ПП. Назовите основные преимущества и недостатки каждого из них. Какие виды тары из них изготавливают?

10. Перечислите основные области производства упаковки из ПВХ. Какими свойствами ПВХ это продиктовано?

11. Какие особенности ПЭТФ предопределили области его приме­нения в производстве тары и упаковки?

12. Сформулируйте взаимосвязь важнейших свойств ПА с областя­ми их применения в производстве тары и упаковки.

13. Какие параметры «расплавных» технологий предопределяют выбор пластмассы при проектировании упаковки?

14. Перечислите основные технологические критерии выбора лис­товых и пленочных пластмасс при проектировании упаковки.

15. Составьте алгоритм выбора формы и размеров тары из пластмас­сы конкретной марки.

Глава 8

КОНСТРУИРОВАНИЕ ТАРЫ ИЗ КАРТОНА

И ГОФРОКАРТОНА

Решение основных задач конструирования — выбор материала, оп­ределение формы, размеров и конструктивных особенностей, выбор

технологии производства — применительно к таре из картона и гофро­картона осложнено чрезвычайно широким многообразием видов упа­ковываемой продукции. Около 40% всей потребляемой в мире тары де­лают из картона и гофрокартона [29]. Естественно, что каждый упако­вываемый продукт предъявляет к таре комплекс специфических требо­ваний, связанный с особенностями жизненного цикла упаковываемой продукции.

Огромный спектр упаковываемой продукции можно условно объе­динить в несколько категорий: продовольственные товары, фарма­цевтическая продукция, бытовая химия (в том числе стиральные по­рошки), канцелярские и скобяные товары, напитки, изделия легкой промышленности и т.д. В промышленно развитых странах с высо­ким уровнем производства тары и упаковки сложилось вполне опре­деленное соотношение в использовании тары из картона и гофрокар­тона по этим категориям продукции. Распределение тары из картона и гофрокартона по основным видам упаковываемой продукции в США приведено ниже [29,105].

Вид упаковываемой продукции Объем использования тары, %

Продовольственные товары......................................................... 47

Фармацевтическая продукция...................................................... 9

Бытовая химия............................................................................... 8

Канцелярские и скобяные товары................................................ 8

Напитки......................................................................................... 7

Ассортиментные коробки.............................................................. 5

Товары легкой промышленности.................................................. 3

Остальное................................................................. 13

По назначению тара из картона и гофрокартона может быть потре­бительской, производственной и транспортной. Каждой классификаци­онной группе соответствует определенный комплекс технических тре-

Конструирование тары из картона и гофрокартона 271

бований к таре. Такой комплекс формируется с учетом научно-техни­ческих, экономических и эстетических требований. По содержанию и уровню требований этот комплекс должен предусматривать возмож­ность выполнения тарой и упаковкой всех своих функций. Грамотно составленный комплекс технических требований может служить руко­водством конструктору при последовательном решении технических вопросов в процессе проектирования тары.

Технические требования обычно содержат сведения об упаковывае­мом продукте, о конструктивных качествах материала тары, о приме­няемом в производстве оборудовании, общие и специальные требова­ния к конструкции, об экологических требованиях, об особенностях продажи, размещения информации и оформления [34].

Сведения об упаковываемом продукте должны давать представле­ние о его физическом состоянии: что это — газ, жидкость, порошок или твердое вещество, маслянистое или жирное, каковы его удельный вес или насыпная плотность, какой объем или масса упаковываемой дозы. Здесь же отмечаются подверженность продукта порче под воздействи­ем света, температуры, коррозии, микробов, грызунов и т.д., необходи­мость защиты от воды и пара в производственных условиях, при транс­портировке, хранении, продаже и потреблении, требования обеспече­ния упаковкой сохранности цвета, аромата, физической формы продук­та, а также опасные факторы химического взаимодействия продукта и упаковки.

В раздел о конструктивных качествах материала включают требования:

- возможности перерабатывать материал в условиях высокоскорос­тных механических воздействий на автоматах;

- стойкости к высоким и низким температурам в условиях упаковы­вания, транспортирования, хранения и продажи;

- сохранности тары в условиях хранения на складах;

- обеспечения прочности при склеивании или другом виде укупорки;

- к методам обеспечения прочности.

В технических требованиях указывают о необходимости и типе при­менения современного оборудования для изготовления тары, заполне­ния ее продуктами и укупорки.

Общие и специальные требования к конструкции устанавливают:

- соответствие формы и габаритов тары характеристикам современ­ных упаковочных машин и конвейеров;

- удобство способа укупорки тары с точки зрения изготовителя и потребителя;

- соответствие отверстия в таре способу ее заполнения продуктом;

- сохранение целостности тары и упаковки при складировании и транспортировке;

Глава 8

- необходимость применения особых методов и способов или спе­циального оборудования для изготовления тары данной конструкции;

- удобство перевозки и хранения незаполненной тары;

- легкость и удобство сборки тары перед ее заполнением продукци­ей, а также тары, состоящей из нескольких частей;

- удобство тары и упаковки в потреблении, что, в свою очередь, пре­дусматривает:

а) оптимальность формы и размеров с точки зрения потребителя;

б) возможность проведения наружного осмотра продукции в упаковке;

в) легкость раскрытия упаковки и возможность в случае надобности
ее закрытия;

г) наличие специальных приспособлений для потребления продук­
та (мерных емкостей, носиков, желобков, отверстий и т.п.).

В разделе экономических требований предусматривают миними­зацию расхода материала на производство тары, минимизацию себес­тоимости производства, транспортировки, хранения, продажи упако­ванной продукции.

При рассмотрении особенностей продажи выдвигают требования к размещению товара на полках, прилавках или витрине, устанавлению стороны упаковки, обращенной к покупателю, формулируют факторы оптимизации формы и размеров с точки зрения выгодной демонстра­ции товара, привлекательности внешнего вида упаковки.