[SHipinsky_V.G.]_Oborudovanie_i_osnastka_upakovoch2(z-lib.org)

на десятой позиции смыкающимися параллельными губками клещевого устройства 18 вертикальный плоский «гребешок» горловины обжимается с необходимым усилием и тем самым обеспечивается герметичная укупорка пакета с одновременным нанесением маркировки;

на последней одиннадцатой позиции поворотом руки с захватами манипулятора 20 готовая упаковочная единица 21 удаляется из гнезда карусельного стола на отводящий рольганг 22, наклоненный в сторону приемного стола 23.

Кконцу второй половины цикла вал с управляющими программными кулачками циклового командоаппарата завершает полный оборот, в результате этого все исполнительные механизмы автомата возвращаются в исходное положение, а затем начинается следующий цикл. При этом готовые упаковочные единицы 21 по отводящему рольгангу 22 поступают на приемный стол 23, а с него рабочим вручную укладываются в транспортную тару. Техническая характеристика у автомата модели Я1-ОРП-1следующая:

Производительность, пак/час……………………………. 2400 – 3200;

Объём дозирования, дм3………………………………… 0,25; 0,5; 1,0; Погрешность дозирования, %........................................................... ±2;

Питание: переменный ток: частотой, Гц ………………………… 50;

напряжением, В ………………………….380;

сжатый воздух под давлением, мПа…………….. 0,7 – 0,8; Потребляемая мощность, кВт, не более…………………………… 21; Расход сжатого воздуха, м3/час, не более ………………………… 60; Расход охлаждающей воды, м3/час, не менее…………………….. 0,2; Температура охлаждающей воды, ºС, не более…………………… 18; Давление охлаждающей воды, МПа, не более ………………….. 0,2; Габаритные размеры с приемным столом, мм, не более:

длина……………………………………………..........2787; ширина………………………………………………. 3000; высота ………………………………………………. 2230;

Масса, кг, не более ………………………………………………… 860;

Климатическое исполнение……………………УХЛ5 ГОСТ15150-69; Автомат обслуживается одним человеком.

10.4. Оболочкоформирующие упаковочные автоматы

Оболочкой называется герметичная упаковка из пленочного материала плотно облегающая или полностью свободно покрывающая изделие. Оболочки широко применяются в качестве одноразовой потребительской и транспортной упаковки и изготовляются из различных однослойных и многослойных полимерных пленок, а так же многослойных комбинированных и композиционных пленочных материалов. Наиболее же широко для упаковывания разнообразной пастообразной и пластичной продукции используются оболочки колбасной формы, которые изготовляются из однослойных рулонных пленок (полиэтиленовой, поливинилхлоридной, полиамидной и других), имеющих полиграфическое декоративное оформление. В таком технологическом оборудовании из рулонной ленты непрерывно

41

формируется рукавная оболочка и одновременно наполняется продукцией. Затем наполненный рукав через заданный шаг путем пережатия вытеснительным механизмом собирается пучком и в этом месте опоясывается двумя металлическими обжимаемыми кольцами (клипсами), обеспечивающими надежное и герметичное укупоривание оболочки. Одновременно с этим встроенным ножом оболочка перерезается между клипсами, и готовая упаковочная единица отделяется от рукава. При этом нижняя клипса укупоривает готовую упаковочную единицу колбасной формы, а верхняя закрывает дно непрерывно формируемого рукава и соответственно следующей упаковки. Эта технология упаковывания была создана в 1960-х годах немецкой фирмой «Франс Вермее Гмб. Х» и названа асептической упаковочной системой «КП Чаб» (Чаб – в переводе с английского означает «колбасная» форма). В работающем по этому принципу упаковочном оборудовании, созданном этой фирмой, полиграфически оформленная однослойная лента 1 (рис.10.13) упаковочного материала непрерывно разматывается с рулона 2 и через механизм амортизации и натяжения 3, а также направляющие ролики 4 и бактерицидную лампу 5 поступает на воротниковый рукавообразователь 6, который обеспечивает ее сворачивание в рукав на сопрягающейся вертикальной фасовочной трубе 7. При этом края формируемого рукава складываются в нахлестку и свариваются непрерывным вертикальным швом от воздействия направленного потока горячего воздуха, поступающего из продольного электронагревателя 8, а его непрерывное продвижение по трубе 7 обеспечивается парой прижимающихся с двух сторон синхронно вращающихся роликов 9. Одновременно в сформированный и укупоренный снизу рукав из стерилизатора 10 шестеренчатым насосом 11 по продуктопроводу 12 и фасовочной трубе 7 подается непрерывным потоком упаковываемый продукт, заполняющий оболочку.

Рис. 10.13. Функциональная схема асептической упаковочной системы «КП Чаб»

Упаковочная же зона автомата закрывается кожухом 13 и заполняется через генератор 14 стерильным воздухом, создающим в ней избыточное давление, препятствующее проникновению нестерильного наружного воздуха. На выходе из упаковочной зоны автомата заполненный и непрерывно

42

движущийся рукав 15 через заданный шаг кратковременно пережимается вытеснительными пластинами 16 и в месте пережатия опоясывается двумя металлическими обжимаемыми кольцами (клипсами) 17 с одновременной разрезкой материала между ними встроенным ножом. При этом нижняя клипса укупоривает готовую упаковочную единицу 18 колбасной формы, а верхняя закрывает дно непрерывно формируемого рукава 15 и соответственно следующей упаковки. Шаговая же подача проволоки с разматываемых бунтов 19 и 20 в механизм установки и обжатия клипс, располагающийся на вытеснительных пластинах 16, осуществляется валковым подающим механизмом 21, а требуемый шаг установки клипс на непрерывно движущемся рукаве определяет фотодатчик, считывающий с его поверхности специальные метки, нанесенные при декорировании ленты. Например, вертикальный оболочкоформирующий упаковочный автомат этой фирмы модели «Чаб Мейкер 2000» широко используется предприятиями молочной отрасли страны для упаковывания в оболочки колбасной формы творожной массы и пудингов порциями от 100 до 250 г.

Рис. 10.14. Общий вид вертикального оболочкоформирующего упаковочного автомата фирмы «Франс Вермее Гмб. Х» (Германия)

Основные достоинства асептической упаковочной системы «КП Чаб» заключаются:

в низкой себестоимости расходных упаковочных материалов, включающих оболочку их однослойной рулонной декорированной пленки и клипсы, изготовляемые из обычной алюминиевой проволоки;

в высокой производительности технологического оборудования, достигающей 160 циклов в минуту;

в асептическом упаковывании пищевой продукции, существенно повышающем сроки ее хранения;

в высокой надежности технологического оборудования;

в возможности обслуживания одним оператором сразу двух и более одновременно работающих автоматов;

43

в широком спектре применения, включающем мясную (упаковывание фарша, производство колбасных изделий), молочную (упаковывание творога, сметаны, мороженого, сливочного масла), масложировую (упаковывание майонеза, маргарина, жиров), хлебопекарную (упаковывание марципан, теста, кремовидной продукции), плодоовощную (упаковывание повидла, джемов, аджики, кетчупов), химическую, парфюмерно-косметическую и другие отрасли промышленного производства.

11. УПАКОВЫВАНИЕ В ТЕРМОФОРМОВАННУЮ ПЛАСТМАССОВУЮ ТАРУ

Формованием изготовляют из листовых и рулонных термопластичных пластмасс и комбинированных материалов потребительскую (коробки, стаканы) и транспортную (ящики, лотки, футляры) тару, а также разнообразные вкладыши, ложементы, коррексы и другие элементы упаковки. Характеризуется этот метод относительно простым и высокопроизводительным технологическим оборудованием, дешевой и не сложной в изготовлении оснасткой, возможностями изготовления как тонкостенной потребительской тары, так и формования транспортной тары площадью более 1 м2, а также значительными отходами, остающимися после высечки по контуру из листовой заготовки отформованного изделия. Следует также учитывать, что применяемый для формования листовой материал дороже гранулированного сырья на 70 – 100 %, а стенки получаемых этим способом изделий обычно имеют разнотолщинность, достигающую 30 %. Изготовляют формованную тару из листового и рулонного ударопрочного полистирола, поливинилхлорида, полиолефинов, эфиров целлюлозы, поликарбонатов, полиамидов, полиметилметакрилата, акрилонитрилбутадиенстирольных пластиков, а также комбинированных многослойных материалов, например, таких как ламистер или стералкон. Формообразование изделий осуществляется термоформованием и низкотемпературным формованием (штамповкой).

При термоформовании листовых термопластов материал нагревается до температуры размягчения и в результате высокопластичных деформаций ему придается в форме необходимая конфигурация. Далее для фиксации конфигурации и размеров изделие охлаждается в форме до температуры достижения зоны механической прочности, а затем извлекается из нее и высекается по периметру из заготовки.

Низкотемпературное формование листовых термопластов осуществляется, как правило, в области вынужденно-эластичного состояния материала при температурах ниже температуры размягчения. После формования, производимого штамповкой (вытяжкой), изделие охлаждают или выдерживают некоторое время до достижения равновесного состояния, а затем извлекают из формы.

При термоформовании необходимо учитывать возможные усадки заготовки в период ее высокоэластичного состояния, связанные со способами производства листовых материалов. Например, в листах, полученных прессованием, остаточные напряжения незначительны и усадка в продольном и поперечном направлениях одинакова. В рулонном же полимерном материале,

44

полученном экструзией и каландрованием, возникают значительные остаточные напряжения, приводящие к большой усадке, особенно в продольном направлении. Наличие остаточных напряжений в материале, особенно неравномерно распределенных, не только вызывает усадку, но может привести к короблению заготовки во время ее нагрева и, в конечном счете – к браку отформованного изделия.

В зависимости от конструктивного исполнения технологической оснастки (формы), различают негативное и позитивное формование.

При негативном формовании (рис.11.1) с рабочей поверхностью формы 1 контактирует поверхность формуемого материала 2, образующая наружную поверхностью тары 3, то есть противоположная поверхности, сопрягающейся с упаковываемой продукцией 4. При этом более качественной и точной получается наружная поверхность тары.

Рис. 11.1 Схема негативного формования

При позитивном формовании (рис.11.2), с рабочей поверхностью формы 1, наоборот, контактирует поверхность материала 2, которая после отрезки (высечки) из отформованной заготовки 3 тары 4, образует ее внутреннюю поверхность, сопрягающуюся с упаковываемой продукцией 5. В результате такого формования более качественной и точной получается внутренняя поверхность тары.

Рис. 11.2 Схема позитивного формования

11.1.Способы формования тары

Взависимости от способа создания формующего усилия, необходимого для получения тары, различают вакуумное, пневматическое, механическое, пневмомеханическое и двухстороннее пневматическое формование.

При вакуумном термоформовании под нагретым до пластичного состояния листом материала создается разрежение (0,005 – 0,01МПа) и атмосферным давлением он вдавливается в форму где, прижимаясь к ее поверхности, охлаждается, оформляясь в изделие. Для этого листовая заготовка 1 (рис.11.3) накладывается на форму 2 и герметично прижимается к ее торцу контурной рамкой 3. Затем материал равномерно нагревается до температуры размягчения надвигаемым электронагревателем 4 и создаваемым в камере 5 вакуумом втягивается в форму, где, прижимаясь к ее поверхности, превращается в отформованное изделие 6, которое после охлаждения извлекается из формы и высекается по периметру из заготовки. При этом

45

способе изготовления форма 2 воспринимает небольшую нагрузку, поэтому ее можно выполнять даже из древесины, гипса, жести, термореактивных пластмасс и других материалов.

Рис. 11.3. Схема вакуумного термоформования

Недостатки такого формования заключаются в малой толщине формуемых материалов (до 2 мм), небольшой глубине вытяжки и значительной разнотолщинности стенок изделия, особенно в углах и местах переходов.

При пневматическом термоформовании (рис.11.4) нагретая до пластичного состояния листовая заготовка 1 герметично зажимается по периметру между торцами камеры 2 и формы 3, а затем в камеру подается сжатый воздух под давлением 0,15 – 1,0 МПа и от создаваемого им усилия материал растягивается, прижимается к поверхности формы и, охлаждаясь от нее, оформляется в изделие 4. При этом воздух удаляется из полости формы через специально проделанные в ее стенках отверстия 5, диаметром 0,5 – 1,0 мм.

Рис.11.4. Схема пневматического термоформования

При механическом формовании (штамповании) листовая заготовка 1 (рис.11.5) нагревается до температуры вынужденно-эластичного состояния (ниже температуры размягчения материала) и после этого укладывается на матрицу 2 вытяжного штампа. Далее опускающимся пуансоном 3 заготовка затягивается в матрицу и обжимается между ее поверхностью и поверхностью пуансона, в формуемое изделие 4, которое после охлаждения и раскрытия штампа извлекается и цикл повторяется. Воздух из полости матрицы в процессе формования удаляется через специально проделанные в ее стенках отверстия 5.

Рис. 11.5. Схема механического формования

46

Этим способом формуют прокладки (коррексы) и другие элементы упаковки с неглубокими ячейками (гнездами). Механическое формование может выполняться и без нагрева заготовки, например, при изготовлении банок и лотков из комбинированного материала на основе полиолефинов и алюминиевой фольги – ламистера.

При пневмомеханическом термоформовании разогретая до пластичного состояния листовая заготовка 1 (рис.11.6) укладывается и герметично зажимается по периметру между торцами формы 2 и пневмокамеры 3, содержащей формующий пуансон 4. Далее перемещающимся вниз пуансоном вначале производится предварительная вытяжка материала, а затем подаваемым через каналы 5 пуансона в пневмокамеру сжатым воздухом формуемый материал окончательно прижимается к поверхности формы и, охлаждаясь от нее, оформляется в изделие 6. При этом воздух удаляется из полости формы через сеть специально проделанных в ее стенках отверстий 7 диаметром 0,5 – 1,0 мм.

Рис. 11.6. Схема пневмомеханического термоформования

Размеры пуансона и скорость предварительной вытяжки зависят от свойств формуемого материала. Например, при формовании полистирольных или поливинилхлоридных материалов размеры пуансона принимаются в пределах 75% площади формы, а предварительная вытяжка производится на 85% ее глубины со скоростью 15 м/мин. При формовании из листового полипропилена или поликарбоната площадь пуансона уменьшается до 65%, а предварительную вытяжку производят практически на полную глубину формы со скоростью 10 м/мин. Пуансоны обычно изготовляются из плотных пород древесины, фторопласта, текстолита и других аналогичных материалов, характеризующихся низким коэффициентом теплопроводности. Это необходимо для предотвращения ускоренного охлаждения материала в процессе формования. Металлические пуансоны по этой же причине должны выполняться обогреваемыми. Этим способом из листовых заготовок толщиной до 12 мм обеспечивается формование с коэффициентом вытяжки К ≤ 2 как потребительской, так и крупногабаритной транспортной тары с минимальной разнотолщинностью стенок и точными внешними размерами.

При двухстороннем пневматическом термоформовании листовой материал 1 складывают в два слоя и разогревают нагревателями 2 до высокоэластичного состояния (рис.11.7а). Далее нагретую заготовку помещают в форму 3 (рис.11.7б) так, чтобы слоями с ее верхнего торца охватывался ниппель 4. Затем форма смыкается, и материал при этом плотно прижимается ее сопрягающимися поверхностями к охватываемой поверхности ниппеля, а

47

также пережимается торцами полости формы по всему контуру, и разогретые слои, свариваясь между собой, формируются в полую заготовку 5. После этого через ниппель 4 внутрь полой заготовки 5 подается сжатый воздух, и она раздувается и прижимается к поверхности полости формы, оформляясь в изделие 6 (рис.11.7в), которое после охлаждения извлекается из раскрывшейся формы. Таким способом можно изготавливать, в частности, пластмассовые бутылки, канистры и другую раздувную тару.

Рис. 11.7. Схема двухстороннего пневматического термоформования

Наряду с рассмотренными существует и такой способ формования изделий из отливаемых плоских заготовок, как пресс-инжекция с последующим пневмомеханическим термоформованием. Этим способом на поворотном столе литьевой машины в оправке 1 формы 2 (рис.11.8а) вначале отливается заготовка 3 в виде пластины, подпрессовываемой снизу подвижной плитой 4. Затем отсюда поворотом стола полученная горячая заготовка 3 на оправке 1 перемещается в форму 5 (рис.11.8б) и там, после смыкания ее с камерой 6, вначале механически вытягивается опускающимся пуансоном 7, а затем подаваемым сжатым воздухом плотно прижимается к поверхности формы и, охлаждаясь от нее, оформляется в изделие 8 (рис.11.8в).

Рис. 11.8. Схема пресс-инжекции с последующим пневмомеханическим термоформованием

Этот способ особенно эффективен для производства широкогорлой тонкостенной (0,2 – 0,8 мм) тары (банок, коробок, стаканов) объемом до 1000 см3. Его достоинства заключаются в низкой себестоимости, отсутствии отходов, возможности переработки большинства известных термопластов.

Технологический процесс производства формованной тары из листовых и рулонных термопластичных пластмасс в обобщенном виде включает в себя подготовительные, основные, заключительные и вспомогательные этапы.

На подготовительном этапе выполняются операции по подготовке и раскрою материала на требуемые заготовки.

48

Основной этап включает операции, обеспечивающие нагрев заготовок, формование и охлаждение изделий.

На заключительном этапе выполняются операции по отделению (вырубке) отформованных изделий из отхода заготовок, по зачистке и механической обработке полученных изделий, а также сварочные, маркировочные, другие доделочные и контрольные операции.

Вспомогательный этап включает операции транспортирования готовых изделий на склад, утилизации и переработки отходов заготовок и бракованных изделий в гранулированный материал и другие аналогичные процессы.

Изготовление формованной тары и упаковывание в нее продукции осуществляется на разнообразных заготовительных, формовочных, доделочных

ифасовочно-упаковочных машинах, полуавтоматах и автоматах, а также на механизированных и автоматических формовочно-упаковочных линиях. Наиболее распространенные исполнения формовочных и фасовочноупаковочных машин, а также автоматизированных формовочно-упаковочных линий приводятся ниже.

11.2. Вакуум-формовочные машины

По конструктивному исполнению современное вакуум-формовочное оборудование подразделяется на два вида: машины с лучевыми электронагревателями и машины с контактными электронагревателями.

11.2.1. Вакуум-формовочная машина с лучевым электронагревателем

Наиболее распространенная конструктивная схема вакуум-формовочной машины с лучевым электронагревателем приведена на рис.11.9. В столе каркаса 1 этой машины располагаются герметичная камера 2, соединенная трубопроводом через электрораспределительный клапан 3 с ресивером 4 и вакуумным насосом 5, а также ролики 6, обеспечивающие установку и размотку рулона 7 полимерного термоформуемого материала. Внутри камеры 2 устанавливается перфорированная отверстиями диаметром от 0,5 до 1,2 мм форма 8, а над камерой располагаются шарнирно закрепленная прижимная рамка 9 с рычагом 10 и перемещающийся по направляющим 11 терморадиационный (лучевой) электронагревательный блок 12, в рабочем положении взаимодействующий с микровыключателем 13. На пульте управления 14 машины располагаются реле времени 15, терморегулятор 16, вакуум-измерительный прибор 17, а также лампочки индикации, тумблеры и кнопки управления. При формовании тары лист полимерного материала 18 отрезается от рулона 7, укладывается на камеру 2 с формой 8 и герметично прижимается по периметру к торцевой поверхности камеры 2 рамкой 9, фиксируемой поворотом рычага 10. Затем перемещением по направляющим 11 над камерой устанавливается электронагревательный блок 12, нажимающий в рабочем положении на кнопку микровыключателя 13, от которого включается реле времени 15, отсчитывающее заданную продолжительность нагрева листа 18 до пластичного состояния. При этом требуемая температура лучевых нагревателей блока 12 задается и автоматически поддерживается терморегулятором 16. По истечении заданного времени нагрева реле 15 включает электрораспределительный клапан 3, и он соединяет камеру 2 с

49

ресивером 4 и вакуумным насосом 5, создающими за долю секунды в ней и форме 8 вакуум, под воздействием которого разогретый материал листа 18 втягивается в форму 8 и плотно прижимается к ее поверхности. Далее нагревательный блок 12 перемещается по направляющим в исходное положение и освободившаяся кнопка микровыключателя 13 выключает питание электрораспределительного клапана 3, который, возвращаясь в исходное положение, соединяет камеру 2 с атмосферой, одновременно перекрывая канал, соединяющий камеру с ресивером 4 и вакуумным насосом 5. Затем расфиксируется и отводится от камеры поворотом в шарнире прижимная рамка 9, и после выдержки, необходимой для охлаждения, лист 18 с отформованной тарой удаляется из формы 8. На камеру 2 укладывается следующий лист и цикл повторяется.

Рис.11.9. Конструктивная схема вакуум-формовочной машины с лучевым электронагревателем

Вакуумный насос 5 откачивает в это время воздух из ресивера 4, создавая в нем вакуум, контролируемый по прибору 17, и подготавливая систему к следующему циклу. В вакуум-формовочных машинах, как правило, применяются насосы низкого вакуума, создающие при нулевом расходе во всасывающем патрубке минимальное давление порядка 4∙10-3 – 1,3∙10-5 МПа (30

– 0,1 мм. ртутного столба). При наличии ресивера часовая производительность применяемого насоса должна быть несколько больше произведения объема внутренней полости камеры 2 на число рабочих циклов в час. При этом объем ресивера принимается в 6 – 8 раз большим объема камеры.

Рассмотренная машина, кроме формования тары, позволяет выполнять и вакуумную скин-упаковку штучных изделий на плоской подложке, при ее оснащении по схеме, приведенной на рис.11.10.

Рис.11.10. Схема вакуумной скин-упаковки штучных изделий на плоской подложке

50