8. Укупоривание.

Крышка или пробка — самая маленькая деталь упаковки — зачастую имеет огромное значение. От крышки или колпачка, крепежных средств или клея, с помощью кото­рого соединены детали, зависит целостность всей упаковки и сохранность ее содер­жимого. Качество крышек и пробок должно не только исключить их повреждение при сборке тары, ее хранении, погрузочно-разгрузочных операциях и транспортиро­вании, но и позволить потребителю без усилий открывать и закрывать емкость. При этом между крышкой, не выдерживающей транспортирования, или такой, которую большинство потребителей оказывается практически не в состоянии открыть, и той, которая легко открывается, но все же надежно держится, зачастую можно обнару­жить только едва заметные отличия.

Крышка или пробка имеет не только функциональное значение, но и позволяет иногда улучшить внешний вид изделия. Декоративный бантик, металлизированное тиснение на запечатывающей детали упаковки, колпачок нестандартной формы — такие, казалось бы, незначительные детали могут определить успех или неудачу то­вара на рынке. При оформлении крышки может использоваться текст или обозначе­ние торговой марки, что позволяет легко привлечь внимание к этой информации. Крышку или пробку можно назвать завершающим штрихом при создании упаковки, но для максимально эффективного использования возможностей, которые дает ди­зайнеру заметное расположение этой детали, необходимо уделить ее разработке осо­бое внимание.

Практические свойства упаковки полностью определяются качеством ее крышки или укупорки, поэтому необходимо устранить возможные дефекты этой детали: ее несоответствие размеру тары, внешние недостатки, неудачные цветовые сочетания, нарушение целостности укупорки, загрязнения и механические повреждения. Сле­довательно, крышкам или пробкам следует уделять еще больше внимания, чем лю­бым другим частям упаковки.

Крышки без прокладки (рис) используются при упаковке напитков и других пищевых продуктов, особенно в случае, когда емкость снабжена диспенсером (в этом случае прокладка неудобна тем, что ее пришлось бы удалять перед употреблением). Суще­ствуют пять видов крышек без прокладки: «клешня краба» (crabs claw), «пробка» (plug (valve) seal), плоская крышка, V-образная крышка и еще одна разновидность, представляющая собой видоизмененную пробку.

Рис. 13.1. Крышка с непрерывной резьбой благодаря небольшой высоте выступающей части горлышка не нуждается в прокладке

Пластмассовые крышки пользуются большой популярностью среди потребите­лей, особенно в случаях, когда из пластмассы сделана не только крышка, но и сама емкость. Благодаря этому пластмасса стала одним из самых распространенных мате­риалов для изготовления крышек.

С точки зрения конструктивных особенностей можно выделить следующие виды крышек. Различные модели с непрерывной резьбой составляют 68% от общего коли­чества, из них 47% снабжены отрывной полосой, исключающей противозаконное вскрытие упаковки. Доля крышек-диспенсеров составляет 12%, напрессовываемых крышек — 10%; крышки, защищенные от вскрытия упаковки детьми, составляют 5%, крышки для молочных бутылок с отрывающейся полосой в нижней части — 2%, а все остальные виды — 3% [1].

Навинчивающиеся крышки

Наиболее распространенным видом крышек являются резьбовые, и существует бес­конечное множество их разновидностей. Основной причиной этого является отсут­ствие в сфере производства крышек развитой стандартизации размеров, подобной той, которая существует в производстве стеклянной тары. При производстве крышек принято ориентироваться на размеры емкостей, которые могут быть самыми разны­ми. Чтобы избежать проблемы несоответствия размеров, следует стремиться по возможности приобретать крышки и емкости у одного и того же поставщика.

Размер и тип резьбы указывается в форме выраженного в мм диаметра в сочетании с числом, обозначающим тип, то есть глубокая, неглубокая или прерывистая резьба. Таким образом, помета 22-400 обозначает, что крышка имеет диаметр 22 мм и непрерывную неглубокую резьбу. Крышки для узкогорлой тары дол­жны превышать средний размер горлышка примерно на 0,4 мм, а допустимое откло­нение, при котором крышка хорошо прилегает и не вызывает каких-либо неудобств при использовании емкости, составляет ±0,13 мм. Наиболее важные размеры крыш­ки приведены на рис. 13.2.

Рис. 13.2. Наиболее важными размерами крышки являются Г (внутренний диаметр с учетом резьбы), Е (внутренний диаметр без учета резьбы), Н (расстояние по вертикали от внутрен­ней поверхности «донышка» крышки и нижним краем ее корпуса, за вычетом углубления для прокладки и других элементов укупорки) По журналу Journal of Packaging Technology, August 1987, p. 122.

Надежность крышки зависит от многих показателей, например, упругости про­кладки и плоскостности укупориваемой поверхности горлышка, но наиболее важным фактором, определяющим надежность, является плотность посадки крышки, опреде­ляемая тем, какой крутящий момент к ней прикладывается. Укупорочная машина должна настраиваться так, чтобы зажим-фиксатор разжимался в строго определен­ный момент. Для регулировки плотности захвата может использоваться гаечный ключ с ограничением по крутящему моменту. На практике прилагаемый момент ока­жется несколько выше, чем установленный при регулировке из-за силы инерции, раз­вивающейся при работе машины на большой скорости (табл. 13.1).

На практике единственным доступным способом определить плотность прилега­ния крышки является измерение крутящего момента при ее отвинчивании. Делается это через определенное время (обычно через 5 мин) после фиксации крышки. Если времени прошло меньше, это может исказить результат, а если ждать слишком долго, то возможные недостатки настройки укупорочной машины могут быть обнаружены слишком поздно, когда будет выпущен уже большой объем брака.

Повышение температуры приводит к сниже­нию крутящего момента, поскольку крышка увеличивается в размерах. Это сниже­ние будет более или менее значительным в зависимости от термических свойств ма­териала; например, для крышек из полиолефина крутящий момент при температуре 49 °С снижается на треть.

Необходимо также отметить, что пластмассы, абсорбирующие влагу (например, термореактивная смола с наполнителем), при хранении во влажном помещении пос­ле укупоривания могут потерять до половины фиксирующей силы. Следует всеми возможными способами свести к минимуму попадание продукта на резьбу при фасо­вании, поскольку некоторые продукты (в зависимости от их свойств) в этом случае поведут себя как смазка или как клеящее вещество.

На пластмассовых крышках, сделанных на основе термореактивной смолы, резь­ба снаружи незаметна, а на крышках из термопластических материалов резьба иног­да проявляется в виде вмятин, что объясняется усадкой пластмассы в форме. Чтобы этот недостаток не портил внешнего вида, боковым стенкам крышки часто придается волнистая или рифленая фактура. Для улучшения внешнего вида изделия крышку иногда слегка скругляют, придавая ей форму полусферы.

Наиболее удачный внешний вид обеспечивается тогда, когда нижний край крыш­ки располагается как можно ближе к поверхности стекла (при этом должны соблю­даться допуски). Большой радиус внутренней поверхности нижнего края будет более точно повторять форму контейнера, не прикасаясь к ней в этом месте. Желательно, чтобы прокладка крышки была не приклеена, а вставлена, поскольку это позволит ей вращаться внутри крышки, снижая трение при завинчивании или отвинчивании. Это легко обеспечить при изготовлении формованных крышек и труднее — при выпуске металлических.

При выборе материалов для крышек и колпачков важным фактором может яв­ляться нежелательное влияние, которое некоторые вещества могут оказать на запах продукта. В этом случае термопластическая пластмасса обычно подходит намного лучше, чем термореактивная. Другим важным фактором является совместимость материала крышки с продуктом, и для ее выявления недостаточно просто погрузить на определенное время крышку в продукт, поскольку при навинчивании на емкость она находится под нагрузкой, и это может привести к растрескиванию крышки, кото­рое не будет выявлено при погружении в продукт без нагрузки.

Обжимные лепестковые крышки

Обжимные лепестковые крышки легко и быстро закрываются; применяются они в основном в пищевой промышленности для укупоривания широкогорлых банок для детского питания, соусов, маринадов и яблочного пюре (рис. 13.4). Лепестковые крышки используются и для узкогорлой тары — например, для бутылок кетчупа и соков. У них имеется несколько преимуществ по сравнению с крышками с непрерыв­ной резьбой, первое из которых заключается в том, что потребителю удобно снимать крышку, поворачивая ее только на четверть оборота. Другое преимущество состоит в более равномерном давлении крышки на укупоренную поверхность горлышка, тогда как крышка с однозаходной (непрерывной) резьбой, особенно на емкостях большего размера, опускается вниз только на три четверти оборота, а на остальном участке резь­бы контакт крышки и сосуда отсутствует.

Рис. 13.4. Благодаря залитому в нее уплотнителю обжимная лепестковая крышка, исполь­зующаяся в основном для упаковки пищевой продукции, герметично прилегает к венчику стеклянной тары. Быстро навинчивающаяся крышка мгновенно обеспечивает надежное укупоривание

Корончатые пробки

Корончатая пробка (кронен-пробка) была изобретена Уильямом Пейнтером (Painter) из города Балтимора, получившим на нее патент в 1892 г.; он говорил, что этот новый вид крышки «увенчивает собой бутылку».

В 1966 г. появилась альтернатива требующим специальных открывашек кронен-пробкам — корончатая крышка типа твист-офф (завинчивающаяся). Новая раз­работка приобрела широкую популярность среди потребителей, поскольку такие крышки можно легко открыть рукой, не используя специальных приспособлений. Крышки типа твист-офф часто применяются для укупоривания пивных бутылок. На бутылках безалкогольных напитков кронен-пробку почти полностью вытесни­ли закатываемые алюминиевые или пластиковые крышки с однозаходной резьбой (см. выше раздел «Навинчивающиеся крышки»), защищающие тару от несанкцио­нированного вскрытия и позволяющие после вскрытия упаковки закупорить буTлKV.

Пробки с диспенсерами

Существует множество видов пробок, позволяющих удобно и экономно расходовать продукт. Так, быстро получают широкое распространение крышки с диспенсерами. Существуют как самые простые крышки из одной детали, так и крышки с откидыва­ющейся крышкой (со щелчком, так называемые крышки флип-топ, рис. 13.5), крышки с двумя дисками, турели вставные-вытяжные, носики «пулпуш» и устройства, позво­ляющие открывать и закрывать контейнер поворотом крышки, не снимая ее, а также еще более сложные пробки типа вентиля для извлечения содержимого из крупных емкостей, распылители, пульверизаторы, а также самые разнообразные специализи­рованные аппликаторы.

Р ис. 13.5. При извлечении вязких жидкостей на таком навинчивающемся колпачке со щелч­ком (флип-топ) открывается откидная крышка и остается только нажать на бутылку

Для извлечения продукта на крышку, снабженную двумя дисками, нажимают с одной стороны; диски зачастую изготовляют из материала двух разных цветов. Наи­более часто такой вид крышки применяется для упаковки шампуней и других про­дуктов личной гигиены, упаковка которых зачастую имеет и другие крышки (типа турели или снабженные шарнирным зажимом); у крышки имеется носик, который необходимо выдвигать для извлечения продукта.

Как следует из английского названия, крышки push-pull (тяни-толкай), для ее открывания необходимо потянуть вверх, а для закрывания на них следует нажать (рис. 13.6). Такие крышки уже давно используются для дозировки жидкостей для мытья посуды.

Рис. 13.6. Вставная-вытяжная крышка предназначена для тех, кто ведет активный образ жиз­ни, и используется для бутылок воды или напитков; прокладка у нее отсутствует. Крышка снабжена отрываемой полосой, предотвращающей несанкционированное вскрытие

Среди других видов диспенсеров можно назвать:

• крышки солонок, снабжаемые плотной прокладкой, закупоривающей упаков­ку (потребитель удаляет прокладку перед употреблением продукта);

• крышки с мелкими отверстиями для порошкообразных и гранулированных продуктов (например, молотых пряностей, см. рис. 13.7);

• крышки с отрезаемым кончиком с фрикционным колпачком для последующе­го закрывания;

• шариковые диспенсеры, снабженные колпачком.

Рис. 13.7. Крышка, позволяющая как высыпать продукт через дырочки диспенсера, так и из­влекать его ложкой, закрывается двумя откидными крышечками, закрепленными на осях. Такой тип навинчивающейся крышки чаще всего используется для пищевой продукции (на­пример, порошков или хлопьев)

Особые типы пробок и крышек

Диспенсеры — далеко не единственная разновидность особых конструкций, бла­годаря которым крышки могут выполнять различные функции. Например, суще­ствуют крышки, пластмасса которых является поглотителем кислорода, что позво­ляет исключить в течение всего периода хранения присутствие в самом продукте и над его поверхностью в верхнем объеме контейнера сокращающего срок годности кислорода.

Наиболее распространенными специальными функциями пробок и крышек явля­ются защита упаковки от открывания ее детьми, защита от несанкционированного вскрытия, а также функция правильной дозировки содержимого.

Объемы производства упаковки, защищенной от открывания детьми, достаточно велики и продолжают расти; в настоящее время можно выделить пять основных групп этой продукции:

• напрессовываемые крышки;

• крышки с непрерывной резьбой;

• обжимные лепестковые крышки;

• контурная упаковка ленточного типа из термоформованной пластмассы в со­четании с фольгой;

колпачки для аэрозольной тары

В каждой группе крышек можно выделить множество разновидностей, но боль­шинство устройств основано на том, что для извлечения содержимого емкости необ­ходимо произвести два несхожих между собой действия.

Существуют четыре основных типа крышек:

• традиционные, открывающиеся вращением с одновременным надавливанием;

• открывающиеся при совмещении стрелок;

• при одновременном сдавливании и вращении;

• крышки с защелкой.

Крышки, открываемые вращением с одновременным надавливанием, были усо­вершенствованы, и теперь на них не требуется нажимать так сильно, как раньше. То же можно сказать и о крышках, открывающихся при одновременном сдавливании и вращении.

Совмещение стрелок и открывание защелкивающихся крышек у потребителей никогда не вызывало затруднений, чего нельзя сказать о защелкивающихся крыш­ках, но в настоящее время их стало открывать легче благодаря более крупным дета­лям для освобождения защелки. То же относится к крышкам, прикрепленным к ем­кости с помощью проволоки, и к другим защелкивающимся устройствам.

Пробковое дерево

Многовековое использование коры пробкового дерева в качестве материала для укупорки является полностью оправданным. Структура этого материала настоль­ко плотна, что он является почти водо- и газонепроницаемым. Кроме того, такая пробка характеризуется эластичностью, высокой сжимаемостью и низкой тепло­проводностью.

Пробки для винных бутылок можно разделить по качеству на три класса: второй сорт (для вин относительно небольшой выдержки), первый сорт (для вин более дли­тельной выдержки) и высший сорт (для коллекционных вин). В США для упаковки вин и других алкогольных напитков используются три типа пробок: цилиндрические пробки для вина, пробки со скошенными сторонами для бутылок виски и пробки для шампанского. Цилиндрические пробки для винных бутылок имеют длину 1,5 или 1,17 дюйма (3,8 см или 4,5 см соответственно).

Пробка для шампанского имеет длину 48 мм и диаметр 31 мм. Нижняя половина пробки сжимается (при этом ее диаметр уменьшается в два раза) и вставляется в бу­тылку, а верхняя часть становится похожей на шляпку гриба, и на нее надевается про­волочная уздечка, называемая мюзле, удерживающая пробку на месте. Поверх проб­ки и мюзле обычно надевается декоративная капсула или обертка из фольги.

• Ресурсы натурального пробкового дерева сокращаются, их качество падает, и по этой причине делаются попытки заменить натуральные пробки пластмассовыми. Другим материалом для изготовления пробок является резина. Наиболее распрост­ранены резиновые пробки в сфере упаковки химикатов и биологических препаратов.

Прокладки для крышек

Прокладка — это хотя и небольшая, но очень важная часть крышки. Она должна обес­печить плотное закупоривание, быть совместимой с продуктом и не загрязнять его. Нередки случаи, когда недостаточное внимание к этой важнейшей детали приводит к порче или протеканию значительной части продукции.

Прокладка обычно состоит из упругой основы и наружного слоя. Тип наружного слоя необходимо выбирать особенно тщательно — так, чтобы прокладка могла вы­полнять необходимые защитные функции и выдерживать трение о горлышко при снятии и надевании крышки. Иногда на наружное покрытие наносится смазывающее вещество. Основа прокладки должна быть достаточно мягкой, чтобы компенсировать неровности на верхней плоскости горлышка, но при этом и достаточно упругой, что­бы прокладка могла частично восстановить свою форму при повторном надевании крышки.

Как правило, прокладки приклеиваются внутри крышки с помощью казеино-ла-тексного клея, но на полиолефиновых крышках при формовании предусматривается специальный желобок, в который свободно вставляется прокладка, которая может вращаться, обеспечивая более надежное укупоривание.

При производстве прокладок часто применяется вощение, преследующее две ос­новные цели: создание надежного барьера для водяного пара и смазывание горлышка емкости. Вощеные материалы стойки к воздействию кислот и щелочей, но не должны применяться при упаковке органических растворителей. Многослойный картон мо­жет пропитываться очищенным парафином, плавящимся при температуре 49 "С, а затем на него наносится микрокристаллический воск, плавящийся при температуре 60 °С ( толщина слоя составляет около 179 мкм). Проницаемость для паров воды со­ставляет примерно 0,01 г/100 кв. дюймов/24 ч. Тонкий слой воска зачастую наносят также на прокладки из фольги или пленки. Он улучшает защитные свойства мате­риала, не позволяя упакованному продукту терять влагу, смазывает укупориваемую поверхность и заполняет любые микроотверстия в фольге. В случае, если покрытие окажется слишком толстым, при определенных условиях оно начнет отслаиваться хлопьями.