Тара и ее производство

Пластмассы занимают одно из ведущих мест среди конструкционных материалов машиностроения. Потребление их в этой отрасли становится соизмеримым (в единицах объёма) с потреблением стали. Целесообразность использования пластмасс в машиностроении определяется прежде всего возможностью удешевления продукции. При этом улучшаются также важнейшие технико-экономические параметры машин - уменьшается масса, повышаются долговечность, надёжность и др. Из пластмассы изготовляют зубчатые и червячные колёса, шкивы, подшипники, ролики, направляющие станков, трубы, болты, гайки, широкий ассортимент технологической оснастки и др.

Основные достоинства пластмасс, обусловливающие их широкое применение в авиастроении, - лёгкость, возможность  изменять технические свойства в  большом диапазоне. Число авиационных деталей из пластмассы увеличилось от 25 до 10 000. Наибольший прогресс в использовании полимеров достигнут при создании лёгких самолётов и вертолётов. Тенденция к всё более широкому их применению характерна также для производства ракет и космических аппаратов, в которых масса деталей из пластмассы может составлять 50% от общей массы аппарата. С использованием реактопластов изготовляют реактивные двигатели, силовые агрегаты самолётов (оперение, крылья, фюзеляж и др.), корпуса ракет, колёса, стойки шасси, несущие винты вертолётов, элементы тепловой защиты, подвесные топливные баки и др. Термопласты применяют в производстве элементов остекления, антенных обтекателей, при декоративной отделке интерьеров самолётов и др., пено- и сотопласты - как заполнители высоконагруженных трёхслойных конструкций.

Области применения пластмасс в  судостроении очень разнообразны, а  перспективы использования практически  неограничены. Их применяют для изготовления корпусов судов и корпусных конструкций (главным образом стеклопластики), в производстве деталей судовых механизмов, приборов, для отделки помещений, их тепло-, звуко- и гидроизоляции.

В автомобилестроении особенно большую  перспективу имеет применение пластмасс  для изготовления кабин, кузовов  и их крупногабаритных деталей, т.к. на долю кузова приходится около половины массы автомобиля и ~ 40% его стоимости. Кузова из пластмассы более надёжны и долговечны, чем металлические, а их ремонт дешевле и проще. Однако пластмассы не получили ещё большого распространения в производстве крупногабаритных деталей автомобиля, главным образом из-за недостаточной жёсткости и сравнительно невысокой атмосферостойкости. Наиболее широко пластмассы применяют для внутренней отделки салона автомобиля. Из них изготовляют также детали двигателя, трансмиссии, шасси. Огромное значение, которое пластмассы играют в электротехнике, определяется тем, что они являются основой или обязательным компонентом всех элементов изоляции электрических машин, аппаратов и кабельных изделий. Пластмассы часто применяют и для защиты изоляции от механических воздействий и агрессивных сред, для изготовления конструкционных материалов и др.

Тенденция ко всё более широкому применению пластмассы (особенно плёночных  материалов) характерна для всех стран  с развитым сельским хозяйством. Их используют при строительстве культивационных сооружений, для мульчирования почвы, дражирования семян, упаковки и хранения сельском хозяйстве продукции и т.д. В мелиорации и сельском хозяйстве водоснабжении полимерные плёнки служат экранами, предотвращающими потерю воды на фильтрацию из оросительных каналов и водоёмов; из пластмасс изготовляют трубы различного назначения, используют их в строительстве водохозяйственных сооружений и др.

В медицинской промышленности применение пластмассы позволяет осуществлять серийный выпуск инструментов, специальной посуды и различных видов упаковки для лекарств. В хирургии используют пластмассовые клапаны сердца, протезы конечностей, ортопедические вкладки, туторы, стоматологические протезы, хрусталики глаза и др.

Супернаполненные пластмассы (СНП) на основе минеральных наполнителей и термопластов относятся к новым  композиционным материалам для строительства, способным заменить дорогую пластмассу, они экологически чисты, дешевы, сочетают лучшие свойства полимеров со специальными характеристиками. Введение минеральных наполнителей в полимеры позволяет улучшить прочностные показатели, огнестойкость, тепло- и электрофизические свойства, снизить токсичность при горении и т.д. СНП могут применяться в строительстве в качестве конструкционных, отделочных материалов, трубопроводов, обладающих повышенной огнестойкостью, стойкостью к воздействию агрессивных и атмосферных факторов, в том числе к солнечной радиации в условиях длительной эксплуатации, водостойкости и кислотостойкости.

Из супернаполненных пластмасс можно получать плиты  широкого назначения, трубы канализационные, оболочки для силовых кабелей, обладающие повышенной огнестойкостью, а также  пожаробезопасные отделочные материалы  для полов, стен, сидений в транспорте, детских медицинских учреждениях, обладающие высокой износостойкостью и долговечностью.

Исходным материалом супернаполненных пластмасс является минеральный тонкомолотый наполнитель (кварцевый песок, мел, тальк, слюда), и в качестве связующего применяются  термопласты (полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид) и их отходы. Реализация процесса микрокапсулирования частиц наполнителя расплавом позволяет снизить абразивность композиции и перерабатывать ее в изделия методами экструзии, вальцевания, литья и прессования. Высокая степень наполнения (до 90% массы) минеральным наполнителем обеспечивает низкую себестоимость продукции и высокую рентабельность производства.

Изделия из СНП сочетают в себе лучшие качества всех известных  материалов: экологическую чистоту, высокие прочностные характеристики, обладают повышенными значениями износо-, и химстойкости, заданными электрическими, магнитными, бактериостатическими и антиобрастающими (грибками, моллюсками) характеристиками, хорошо поддаются механической обработке. Материал практически не имеет усадки, сохраняет формоустойчивость при температуре до +120°C.

Глава III

Упаковка 

 1.Упаковка в термоусадочные  пленки

В качестве термоусадочных пленок используют одно- и двухосно-ориентированные  пленки, которые могут сокращаться при нагревании и при этом плотно обтягивать упакованные в них изделия. В инженерной практике к усадочным принято относить пленки, обладающие способностью давать повышенную (до 50% и более) усадку и используемые для упаковки различных изделий.  
       К преимуществам упаковки в термоусадочные пленки по сравнению с традиционными пленочными упаковками относятся уменьшение объема упаковки за счет плотного обтягивания товара, относительно меньшая масса пленок. Упаковка в усаживающуюся пленку часто бывает дешевле и привлекательнее на вид, чем обычный ящик из картона. Этот вид упаковки дает определенные преимущества для розничной торговли: уменьшение количества упаковочного материала и площади в торговом зале, занимаемой товаром по мере его реализации. Упаковывание в термоусадочную пленку защищает товар от воздействия окружающей среды.  
       Термоусадочные пленки применяются для упаковки разнообразных продуктов питания, банок, бутылок, галантерейных и хозяйственных изделий, газет, журналов, канцелярских товаров и др.  
 Возможные варианты упаковывания в термоусадочную пленку могут быть условно разделены на три основные группы: единичная, групповая и штабельная упаковка.  
       Единичная упаковка (ее называют штучной, или индивидуальной) - каждое отдельное изделие обертывается пленкой, которая после усадки плотно облегает изделие, повторяя его конфигурацию.  
       Групповая упаковка - предварительно комплектуется набор из нескольких однотипных или разнотипных изделий, которые, как и при единичной упаковке, обертываются пленкой, после усадки которой получается плотный пакет. Упаковывание может производиться только в пленку или с использованием предварительной укладки изделий на специальные подложки. Этот вид упаковки может применяться в качестве транспортной тары  
       Штабельная упаковка - на жесткий поддон укладываются несколькими рядами изделия (мешки, коробки, книги, кирпичи, лотки с банками, бутылками и т.д.), которые сверху покрываются чехлом из термоусадочной пленки и подаются в туннельную печь. После усадки получается компактный штабель, который можно легко перемещать подъемно-транспортными средствами. Штабельная упаковка представляет собой современный и перспективный вид транспортной упаковки товаров.  
       Термоусадочные пленки могут быть изготовлены из кристаллизующихся ПО (ПЭВД, ПЭНД, ПП ), сополимеров этилена с винилацетатом, ПВХ, ЗХВД, ПС, гидрохлорида каучука, ПА. Физико-механические и экcплуатационные свойства пленок обусловлены химической природой применяемого полимера и степенью его ориентации.

Процесс упаковывания в термоусадочную пленку включает в себя следующие  операции: укладка товара на подложку (лоток, поддон); обертывание пленкой; сварка пакета; усадка (прохождение  через усадочную камеру); охлаждение изделий.

2.Биоразлагаемые полимерные материалы

В последние годы, как в нашей  стране, так и за рубежом возрос интерес к биоразлагаемым полимерным материалам и упаковкам из них, которые  разрушаются при воздействии  различных микроорганизмов.  
       Создание материалов, которые часто называют материалами с регулируемым сроком службы, предполагает введение в них специальных добавок, ускоряющих распад макромолекулы полимера. Для этих целей используют различные полисахариды, содержание которых может достигать 60 %.  
       Макромолекула крахмала представляет собой сложное вещество и состоит из двух полисахаридов различных по структуре и свойствам - амилозы (20-30%) и амилопектина (70-80% от массы крахмала). Оба полисахарида построены из одинаковых глюкозных остатков, но амилоза имеет линейное строение, а амилопектин - разветвленное.

Разработана серия биоразлагаемых материалов различного состава и  назначения с применением крахмала и других добавок. Установлено, что  молекула полисахарида крахмала совмещается  с макромолекулами синтетических  полимеров. Недостатком таких крахмалсодержащих продуктов является их повышенная способность к впитыванию влаги, в результате чего они могут оказаться непригодными для упаковки продуктов с повышенной влажностью, а также для изготовления сельскохозяйственных пленок.  
       При изготовлении биоразлагаемых полимерных материалов учитывают, что процесс деструкции (разрушения) базового полимера практически не ускоряется. Для интенсификации этого процесса в состав полимерной матрицы вводят добавки, ускоряющие ее распад под действием УФ-облучения. К таким добавкам относятся сополимеры на основе этилена и моносахарида углерода, винилкетоны и другие материалы (Ecoplast, Ecolyte - Канада, Bioplast, Biopol и Ecostar - Великобритания, Novon и Tone - США, Biocell - Франция и др.). 

 В Российской Федерации разработкой  биоразлагаемых крахмалосодержащих  продуктов для упаковки занимается  НПО по крахмалопродуктам совместно  с Проблемной лабораторией полимеров  МГУ11К. Создаются новые направления  и проводятся исследования но  разработке широкого ассортимента материалов на основе различных видов крахмалов, крахмалосодержащих продуктов, технических лигнинов и белков.  
       Однако следует отметить, что производство и потребление биоразлагаемых упаковочных материалов и упаковок практически не решает проблемы охраны среды обитания от использованной и изношенной полимерной упаковки и тары. Причин здесь несколько:  
        - трудность регулирования скорости распада на свалках под воздействием факторов окружающей среды;  
        - довольно высокая стоимость вводимых добавок;  
        - технологические трудности производства;  
        - экологические трудности, которые связаны с тем, что, но данным некоторых исследований, не снижается опасность отрицательного воздействия материалов и продуктов их распада на природу и животных;  
        - безвозвратная потеря ценных сырьевых и топливно-энергетических ресурсов, которые при правильном и грамотном решении могли бы приносить достаточно высокую прибыль народному хозяйству.  
       По этим причинам уничтожение отходов путем создания и применения быстроразлагаемых упаковок должно иметь ограниченное и контролируемое применение.  
       Наиболее рациональным способом устранения отходов в виде изношенной и/или использованной упаковки представляется их утилизация.

3.Упаковки в растягивающиеся  пленки

В последнее время  большое значение в качестве упаковки приобретает упаковывание в растягивающиеся  пленки (стрейч-пленки), использование  которых расширяет возможности  применения полимерных материалов. 
       Растягивающиеся пленки производят из модифицированного полиэтилена низкой плотности, линейного полиэтилена, поливинилхлорида, сополимеров винилиденхлорида и иономеров. Главное преимущество этого типа пленок состоит в том, что они не требуют тепловой обработки. 
       Растягивающиеся пленки в основном применяются в следующих случаях: 
        - скрепление пакетов грузов правильной формы; 
        - упаковывание продукции, чувствительной к нагреву; 
        - упаковывание продукции, которая в процессе хранения и транспортирования может уплотняться. 
       Преимущества упаковки в растягивающуюся пленку по сравнению с упаковкой в термоусаживающуюся пленку состоит в следующем: 
        - экономия энергии (отсутствие операции в усадочной камере); 
        - экономия материала (применение более тонких пленок); 
        - экономия производственной площади; 
        - использование пленки стандартной ширины; 
        - использование двойной пленки (возможность заворачивания поддонов с грузом, предварительно упакованными в термоусадочную пленку, избегая при этом возможного сваривания или ламинирования пленок отдельных упаковок). 
       На практике эти два способа не только конкурируют, но и дополняют друг друга. В том случае, когда упаковки поддонов с примерно од

инаковыми грузами поступают с достаточно большими интервалами, предпочтительна растягивающаяся пленка. Когда важна скорость, а размеры грузов очень разные, предпочтительна упаковка в термоусаживающуюся пленку.

4.Асептическая упаковка

В области упаковочной  технологии наибольшее развитие в настоящее время получила асептическая упаковка пищевых продуктов. Эта технология широко используется для жидких продуктов (молоко и молочные продукты - более 65%, различные соки - более 25%, пасты, супы и др. -10%).  
       Наиболее распространенная схема асептического упаковывания пищевых продуктов включает три стадии:  
        - стерилизация упаковочного материала;  
        - термическая обработка пищевого продукта;  
        - расфасовка и запечатывание упаковки.  
       При асептическом упаковывании продукт и упаковка стерилизуются раздельно, затем упаковка заполняется и укупоривается в стерильных условиях. Наиболее широкое распространение получил химический метод стерилизации растворами пероксида водорода, а также SO₂, озоном, смесью Н₂О₂ и уксусной кислоты, используют и физические методы: термический, УФ- или ИК-облучение. Стерилизация проводится в специальной камере обработкой Н₂О₂упаковки в течение определенного времени. После сушки упаковка поступает в зону заполнения стерилизованным продуктом. Заливка продукта происходит со дна упаковки, что позволяет избежать вспенивания. После заполнения верх упаковки промывается струей инертного газа, производится тепловая сварка низа (донной части). Упаковка переворачивается и направляется на окончательное упаковывание в пленку или в транспортную коробочную тару.