АНАЛИЗ ПРОБЕМ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ КАРТОННЫХ ГИЛЬЗ

ANALYSIS OF PROBLEMS IN PRODUCTION OF CARDBOARD SLEEVES

Sergey Semin

student, Department of Automation, Mechatronics and Robotics, Vladimir State University,

Russia, Vladimir

Anastasia Kirilina

supervisor, Ph.D., Associate Professor, Department of Automation, Mechatronics and Robotics, Vladimir State University,

Russia, Vladimir

АННОТАЦИЯ

В данной статье представлены итоги анализа параметров и особенностей применения картонной навивной гильзы. Были выявлены проблемы в производстве данного вида продукции.

ABSTRACT

This article presents the results of analysis of parameters and peculiarities of application of cardboard winding sleeve. Problems were identified in the production of this type of product.

Ключевые слова: упаковка; намоточная тара; картонная гильза.

Keywords: packing; coil-processing container; cardboard sleeve.

Актуальность применения картона, как сырья для производства упаковочной тары, имеет ряд неоспоримых преимуществ - он экологически чист, легко поддается утилизации и вторичной переработке. Механические свойства картона достаточны для изготовления жесткой тары, предназначенной для хранения сыпучих продуктов, а в настоящее время и для жидкостей. Среди изготавливаемой тары особое место занимают картонно-навивные гильзы (шпули), механический процесс изготовления которых полностью автоматизирован, поскольку выполняется на оборудовании, в котором транспортное движение сочетается с формообразующими действиями.

Метод производства картонных гильз основан на спиральном способе навивки картонных и бумажных полос определенной ширины и последовательности, в зависимости от продукта, для которого предназначена сама гильза и ее размеры. Для создания картонных гильз используют материал повышенной прочности, а для достижения еще большей прочности и влагостойкости торцы гильзы пропитаны специальным составом. Кроме того, иногда для их защиты используют специальные заглушки.

Существующее сейчас оборудование позволяет изготавливать практически все типоразмеры намоточной тары, внутренний диаметр картонной гильзы может производиться в диапазоне от 12 мм до 400 мм, а толщина стенки достигать 20 мм.

Для слоя, находящегося в контакте с наматываемым продуктом, используют специальную бумагу, пленку или фольгу, в зависимости от требования заказчика. Дизайн картонных гильз вырабатывается, также из учета пожеланий клиента. Кроме того, наружный слой может быть выполнен в любой цветовой гамме, допустимо также нанесения логотипа компании или другого графического изображения. В качестве оборудования для навивки и склеивания шпуль используют автоматическое оборудование, использующее роторный принцип, предложенный академиком Кошкиным [1]. Кинематика таких машин в дальнейшем будет подробно рассматриваться.

Одним из наиболее слабых мест процесса изготовления картоннонавивных изделий является большое количество незапланированных остановок, связанное с необходимостью очистки узлов гильзонавивной машины от бумажной пыли и излишков клея. Остановки оборудования, в свою очередь, связаны с увеличением технологических отходов производства, так как материал, используемый для наладки оборудования не пригоден для использования. Одновременно с этим, стоит отметить тот факт, что загрязнение оборудования сказывается не только на снижении производительности, но и на снижении качества готовой продукции. Так, несколько опережая описание кинематики оборудования, можно отметить, что загрязнение рабочей поверхности ракельного ножа засохшими клеевыми массами сильно влияет на количество клея, наносимого на картонные ленты, что, несомненно, влияет на качество склейки слоев готовой гильзы.

Процесс производства картонно-навивных изделий происходит в круглосуточном режиме, в три смены. Однако, незапланированные остановки, связанные со срочным ремонтом, обрывом картонной ленты, срочной чисткой оборудования составляют ~27% от общего времени работы предприятия. При этом существуют технологические остановки оборудования, связанные с переналадкой, при переходе на новый типоразмер, смене заказа (при условии изменения класса бумаги, типа клея, добавлении, замене или отмене верхнего оберточного слоя). Такие остановки обоснованы и их количество и продолжительность по времени обусловлены планом продаж и, как следствие, планом производства. Но имеется возможность снижения их за счет разработки специального регламента обслуживания оборудования.

Единые требования по изготовлению картонных гильз установлены ТУ 5450–003–11499586–98 «Гильзы и патроны картонные спирально-навивные»

Картонная гильза (нередко именуемая производителями шпулей или втулкой) - разновидность намоточной тары, широко используемая в качестве расходного материала в разных областях современной промышленности [2] (химической, текстильной, пищевой и т.д.).

Разработки комплексной детали, в соответствии с принципом групповой технологии [3] на рис. 1 показаны основные параметры гильзы, которые являются общими для всех остальных картонно-навивных изделий по принципу соблюдения геометрического подобия, общности использования технологии производства и общности принципов контроля.

Рисунок 1. Основные параметры картонной гильзы: L - Длина гильзы, d - Внутренний диаметр гильзы, S - Толщина стенки гильзы

Несмотря на то, что картонная тара имеет большие перспективы развития, на данный момент отечественные предприятия, занимающиеся производством картонной тары и упаковки, находятся на довольно низком уровне развития - используется морально устаревшее оборудование, а даже при наличии современного оборудования качество упаковочного материала оставляет желать лучшего [4].

В настоящее время известны два основных способа применения картонной гильзы.

Во-первых, в качестве основы для намотки гибких материалов (бумаги, синтетических пленок, текстиля, линолеума и т.д.). В данном случае гильза - один из основополагающих элементов производства рулонной продукции, ее основа, качество которой, собственно, определяет сохранность и безопасность основного материала-обмотки. В зависимости от типа данного материала, сферы применения картонных гильз могут варьироваться. Так, они могут быть использованы для намотки: бумажно-целлюлозной продукции: бумаги (офсетной, для факса и принтера, пергаментной, крафт-бумаги и т.д.), ролевого картона, этикеток и т.д.; упаковочных материалов: разного рода скотча, шпагата, стрейч- пленки, фольги и т.д.; текстильных материалов (тканых и нетканых), в частности: тканей, нитей, пряжи и т.д.; строительных материалов: линолеума, напольных покрытий, строительных и полиэтиленовых пленок, армированных сеток, кабелей и т.д.

В свою очередь, способ использования диктует соблюдение соответствующих технических условий. Гильзы, созданные, например, для намотки строительных материалов, и гильзы для материалов упаковочных будут различаться не только по размерам, но и по степени прочности, и по экологическим показателям [5].

В любом случае, для изготовления всех картонных гильз используется единый принцип: спиралевидное (спиральная завивка) или, реже, параллельное наложение слоев бумаги или картона на формирующий вал с использованием клея. Как правило, каждая гильза состоит из внутреннего, оберточного и промежуточных слоев. Именно смена состава слоев, накладываемых друг на друга, позволяет добиться разной степени плотности и качества картонной гильзы. Использование картона - одновременно плотного и относительно легкого материала — позволяет свободно варьировать прочность гильзы, не вызывая ее значительного утяжеления, а также обеспечивает достаточную экологичность (в отличие от пластиковых или алюминиевых аналогов) и дешевизну [6].

Во-вторых, в современной промышленности картонные гильзы нередко используются в качестве упаковки-тубы. В таком случае они дополняются жестяными (или пластиковыми) крышками, особым внутренним покрытием, обеспечивающим герметичность упаковки и безопасность ее содержимого, а также разного рода этикетками, дизайнерскими иллюстрациями, при необходимости — аксессуарами (ручками, декоративными элементами, разнообразными вкладышами).

Сегодня подобная тара активно применяется производителями, в частности, для упаковки косметической продукции, кондитерских изделий, бытовой химии и др. По сравнению с пластиковыми, алюминиевыми и бумажными аналогами она органично сочетает такие качества, как экономичность (притом, что позволяет перевести товар в более высокую ценовую категорию), экологичность, прочность и долговечность.

Как возможный вариант использования картонных гильз следует обозначить их употребление в качестве одноразовой картонной опалубки при строительстве (как средство, позволяющее отливать бетонные колонны разной длины и диаметра). Подобная технология активно завоевывает российский строительный рынок, позволяя значительно облегчить и удешевить строительные работы [4].

Таким образом, производство картонных гильз разных размеров и характеристик обосновано сферой их применения и все приводимые производителями классификации базируются, преимущественно, на данном показателе. Неоспоримые достоинства данного вида намоточной тары, широкий ассортимент и активное производство - наглядные свидетельства лидирующих позиций картонных гильз среди аналоговых расходных материалов на рынке современной промышленности.

Список литературы:

1. Кошкин, Л.Н., Комплексная автоматизация производства на базе роторных линий, издание 2/ Л.Н. Кошкин. Переработанное и дополненное. М.: Машиностроение,1972. -351 с.
2. Петренко, Е.С. Квалиметрическая оценка процесса производства картонных навивных гильз: Дис… д-ра пед. наук: 05.02.23./ Е.С. Петренко. –М., 2013.-154 с.
3. Митрофанов, С.П. Т.1 организация группового производства./ С.П. Митрофанов. 3-е изд., перераб. И доп. Л.: Машиностроение, Ленингр. Отд-ние. 1983.- 407с.: ил.
4. Агеев, М.А. Облагораживание макулатуры в производстве бумаги./ М.А. Агеев. Монография. – Екатеринбург: Урал. Гос. Лесотехн. Ун-т. 2008. – 254 с.
5. Кивран, Марк Дж. Упаковка на основе бумаги и картона/Марк Дж. Кивран; пер. с англ. Под науч. Ред. Л.Г. Махотиной. - СПб.: Профессия, 2008. – 416 с.
6. Дулькин, Д. Настоящее и будущее гофрокартонной упаковки, «Тара и упаковка» / Д.Дулькин. 2009, №4.- с. 25