Контейнеры и транспортные пакеты

Применение контейнеров и транспортных пакетов для доставки продукции в потребительской и транспортной таре от изготовителя к потребителю снижает в 2‑3 раза себестоимость складской переработки грузов, увеличивает в 1,5‑2 раза коэффициент использования складских помещений, снижает в 6‑8 раз простои транспортных средств при грузовых операциях повышает в 5‑6 раз производительность труда при погрузочно-разгрузочных и транспортно-складских работах.

Максимальная эффективность контейнерных и пакетных перевозок продукции обеспечивается при наличии тесной взаимосвязи размеров тары, контейнеров, пакетов и транспортных средств, использовании оптимально выбранных упаковочных материалов, применении высокопроизводительного и автоматизированного оборудования на всех стадиях переработки продукции.

Разнообразием продукции, которую необходимо доставить с сохранением всех свойств к потребителю, обусловлено большое число различных типов и видов контейнеров, транспортных пакетов, изготавливаемых практически из всех существующих упаковочных материалов (металла, дерева, картона, пластмасс), что затрудняет их выбор.

Для эффективного использования контейнерных и пакетных перевозок продукции Международная организация по стандартизации на основе установленного основного модуля упаковки (600×400 мм) разработала международный стандарт (ИСО 3676-1983), который определяет в плане размеры транспортного пакета в системе обращения грузов. Наиболее распространенным в мире транспортным пакетом является пакет с размерами 1200×800 мм.

3.1 Мягкие контейнеры.

Мягкие контейнеры классифицируют следующим образом: по назначению - универсальные и специализированные; по способу обращения - многооборотные, одноразовые; по конструкции загрузочных, разгрузочных узлов - с открытым верхом и глухим днищем; по конструкции несущих элементов - с канатами, несущими петлями, лентами, замкнутыми петлями, проушинами.

Мягкие контейнеры исключают применение потребительской и транспортной тары, снижают потери транспортируемой продукции, позволяют механизировать погрузочно-разгрузочные работы; при обратных перевозках требуется только 10 % транспортных средств. Однако применение мягких контейнеров ограничивается продукцией, качество которой не нарушается при механических воздействиях (толчках, ударах, вибрациях и т. п.).

Конструкция мягких контейнеров должна обеспечить максимальное заполнение транспортных средств, механизированную перегрузку их с применением вилочных погрузчиков, кранов или других подъемно-транспортных механизмов и грузоподъемных машин, возможность установки их в транспортное средство с незначительным креплением или без него. При этом необходимо учитывать деформацию стенок контейнера, которая зависит от удельного веса продукции, химической природы, структуры материала и конструктивных особенностей контейнера.

Опыт применения мягких контейнеров свидетельствует о все более широком использовании одноразовых контейнеров вместо многооборотных. Наиболее перспективны одноразовые мягкие контейнеры мешочного типа, грузонесущие элементы которых являются продолжением оболочки контейнеров. Предпочтение имеют контейнеры, которые загружают через открытый верх, а выгружают, раскрыв днище. Такие контейнеры позволяют наиболее просто механизировать загрузку и выгрузку продукции.

Мягкие контейнеры изготовляют из текстильных материалов, которые покрывают, как правило, различными полимерными материалами и специальными резинами.

При изготовлении крупногабаритных мягких контейнеров используют преимущественно различные полимернотканевые материалы. В них ткань является силовой основой, на которую наносят полимерные покрытия, защищающие ее от воздействия влаги, химических веществ, других неблагоприятных факторов. Кроме полимерных тканей, в качестве основы можно применять натуральные технические ткани: брезент, бельтинг, бязь, хлопчатобумажное полотно. Внутренние и наружные покрытия чаще всего изготовляют из резины на основе натурального и синтетических каучуков. Используют также полимерные покрытия на основе ПА, СП, ПВХ, ПУ, ПЭ, которые наносят из расплава полимера с применением экструзии, каландрования, напыления и из раствора полимера - пропиткой или промазкой.

Перед изготовлением мягких контейнеров используемый материал раскраивают, складывают и при необходимости предварительно обрабатывают соединяемые кромки. Для сборки упаковки применяют склеивание термопластичными и термореактивными клеями, вулканизацию, прессование, сварку, сшивку (нитями и скобами). Способ сборки выбирают в зависимости от вида материала, размеров и формы, упаковки, особенностей ее эксплуатации. После сборки к стенкам упаковки прикрепляют необходимые несущие элементы (кольца, ленты, петли и т. п.) [17].

Транспортные пакеты. Перевозка продукции в транспортных пакетах позволяет на каждом миллионе тонн пакетированной продукции высвободить 800-900 человек, сэкономить около 100 т металла, 10 тыс. м³ лесоматериалов на производстве транспортной тары [17]. Максимальную эффективность пакетных перевозок продукции можно достичь правильным выбором средств пакетирования, широким использованием автоматизированных линии и установок для формирования пакета и скрепления грузов, соблюдением требований, обеспечивающих сохранную доставку грузов.

Транспортные пакеты, сформированные на поддонах или без них, должны обеспечивать в процессе хранения и транспортирования целостность транспортного пакета и сохранность груза в нем, возможность комплексной механизации перегрузочных и складских работ с помощью различных подъемно-транспортных средств, максимальное использование этих средств, безопасность работников, выполняющих транспортные, складские и погрузочно-разгрузочные операции.

Способы формирования транспортных пакетов зависят от свойств и характера груза, средств пакетирования и принятой на данном предприятии технологии изготовления и упаковки выпускаемой продукции. Штучные грузы в транспортной таре (ящики, коробки, мешки, барабаны и т. п.) можно укладывать в пакеты на поддон или без него рядовой укладкой, вперевязку со смещением стыков между единицами груза, вперевязку с образованием пустот в центре пакета.

Транспортный пакет подвержен динамическим нагрузкам при транспортировании и статическим нагрузкам при хранении на складах. Его конструкция должна обеспечивать устойчивость пакета и восприимчивость статических и динамически нагрузок. На устойчивость пакета влияют соотношение между размерами транспортной тары и поддона, размеры и максимальная масса пакета, средства скрепления.

При конструировании транспортного пакета важно правильно выбирать средства пакетирования (поддоны, средства крепления пакетов). Поддоны (рис. 9) должны быть прочными, легкими, экономичными, удобными в выполнении погрузочно-разгрузочных и транспортно-складских работ. На плоских поддонах (рис. 9, а) формируют транспортные пакеты из грузов в транспортной таре, способные выдерживать нагрузки, действующие при многоярусном штабелировании; на ящичных (рис. 9, б) и стоечных (рис. 9, в) - пакеты из грузов в транспортной таре или без нее, не выдерживающие нагрузок, действующих при многоярусном штабелировании.

Поддоны изготовляют из древесины, металла, картона, полимеров; можно комбинировать эти материалы. Срок службы и условная стоимость поддонов из разных материалов приведены в табл. 1

Таблица 1 Характеристики поддонов

Материал поддона	Продолжительность службы, годы	Стоимость, усл. единицы
Древесина	2-3
Металл	15-20
Полимер	10-15

Для изготовления поддонов применяют полимерные материалы ПЭВД, вспененный ПЭ, ПВХ, используя при этом литье под давлением, прессование, ротационное формование, вспенивание. Поддоны из полимерных материалов могут быть сборными. В этом случае отдельные элементы поддона соединяют сваркой, механическими элементами крепления. Для повышения прочности полимерных поддонов в форму для их изготовления помещают каркас из металлических элементов, в состав полимерного материала вводят стекловолокно и другие армирующие наполнители.

Эффективность использования поддонов для транспортирования грузов пакетами зависит от применяемой системы обеспечения поддонами:

поддон является собственностью предприятия, отправляющего продукцию;

поддоны поставляются грузоотправителю специальными организациями, обеспечивающими их изготовление, сбор и ремонт.

 

Рис. 9. Поддоны: а - плоский, б - ящичный, в - стоечный

Стабильность пакета в процессе хранения и транспортирования, выполнение погрузочно-разгрузочных работ зависят от степени восприятия постоянных (статическое хранение пакета в штабеле), длительных переменных (вибрация) и кратковременных (падение пакета при резком торможении, движении транспорта с места) нагрузок. При хранении и транспортировании на транспортный пакет (рис. 10) действуют силы: F^с_ин - сила инерции слоя груза, F^с_тр - сила трения между слоями груза, F^п_ин - сила инерции пакета, F^п_тр - сила трения между пакетом и поверхностью поддона; Q^п - масса пакета, Q^с - масса слоя.

Транспортный пакет сохраняет стабильность при F^с_тр ≥ F^с_ин; F^п_тр ≥ F^п_ин.

Если силы инерции превышают силы трения, возможно смещение груза с поддона и слоев груза в пакете. Снижение сил трения возможно и под воздействием вертикальных инерционных сил. Чтобы не допустить снижения сил трения и повысить их, груз в транспортном пакете скрепляют стропами, кассетами, лентами, пленками, клеем и др.

Средство скрепления груза выбирают исходя из технической надежности скрепления, эксплуатационных условий и экономической целесообразности. Из полимерных средств скрепления применяют полимерные ленты, термоусадочные и растягивающиеся пленки. Полимерные ленты изготовляют из ПЭ, ПА, ПП, полиэфира. Для придания полимерным лентам дополнительной прочности их усиливают стекловолокном или синтетическими волокнами, покрывают одну сторону ленты клеевым составом, другую ‑ специальным слоем, устраняющим скольжение.

Рис. 10. Схема сил, действующих на транспортный пакет

В процессе эксплуатации полипропиленовые ленты расслаиваются по длине, поэтому их выпускают тиснеными. Тиснение снижает проскальзывание ленты по поверхности пакета и в зажиме. Полиэфирные ленты с упрочняющим кордом выпускают гладкими с продольными выступами.

Полимерные ленты соединяют свариванием, пластмассовыми накладками, проволочными стяжками, металлическими замками. Ограниченное применение полимерных лент обусловлено упругостью лент, что вызывает вытягивание их, в результате чего ослабевает скрепление пакета. Транспортные пакеты обвязывают полимерными лентами как вручную, так и автоматическими приспособлениями. При этом выполняют вертикальный и горизонтальный охват пакета лентой, создают необходимое натяжение, сваривают концы ленты. После сварки излишки ленты обрезают.

Скрепление грузов в пакетах полимерными пленками (термоусадочными и растягивающимися) обеспечивает монолитность пакета, прочное скрепление груза с поддоном, полную механизацию скрепления, защиту груза от воздействия внешней среды (пыли, грязи, влаги и т. п.), визуальный контроль груза. Для скрепления пакетов применяют термоусадочные пленки из ПЭ, ПП, ПВХ, СПЛ ВХВДХ.

Преимущественное использование получили пленки из ПЭ, характеризующиеся низкой стоимостью, простотой изготовления, хорошими физико-механическими свойствами.

Технология скрепления пакетов термоусадочной пленкой предусматривает обертывание пакета пленкой, нагрев и последующее охлаждение пакета, в результате чего пленка усаживается и плотно скрепляет груз в пакете. В зависимости от требований к пакету применяют обандероливание или полное обертывание груза в пакете термоусадочной пленкой.

При полном обертывании на пакет груза надевают чехол из пленки или чехол формируют на самом пакете. При выборе технологических параметров скрепления пакетов пленкой наряду с такими характеристиками пленки, как прочность при разрыве, степень и напряжение усадки в обоих направлениях, следует учитывать размеры заготовок или чехла и толщину пленки.

Для тепловой обработки пакетов, обтянутых термоусадочной пленкой, применяют ручные устройства с воздуходувками печи непрерывного действия, рамные установки и колонны для усадки пленки. Ручные устройства представляют собой переносные воздуходувки, которые работают на электроэнергии или газе (пропане, бутане). Они простые, дешевые, не сложны в эксплуатации; их применяют при небольшом (до нескольких десятков в смену) объеме продукции.

Рамные установки и колонны более производительны, имеют низкую стоимость и простую конструкцию; они могут быть стационарными или иметь подвижное основание для перемещения вокруг пакета. Эти установки выполняют в виде вертикальных П- и Г-образных колонн или горизонтальных рам. Непрерывные печи имеют высокую производительность, их применяют при большом объеме производства, встраивая в поток с пакетирующими машинами и установками для непрерывного надевания чехла.

Характеристика устройств для тепловой обработки пакетов в термоусадочной пленке приведена в табл. 2.

В последнее время для скрепления грузов в пакете наиболее широкое применение находят растягивающиеся пленки, имеющие ряд преимуществ по сравнению с термоусадочными пленками. Процесс скрепления характеризуется меньшим расходом энергии, пленки, меньшей стоимостью оборудования, возможностью использования его в пожароопасных условиях и применения для замороженных и охлажденных продуктов.

Таблица 2 Параметры устройств для тепловой обработки пакетов

Устройства	Производительность, пакет/ч	Мощность, кВт
Ручные устройства с воздуходувками	6-25	3-10
Ручной пистолет	5-20	1-6
Непрерывные печи	60-120	60-100
Рамные установки, колонны	10-60	12-50

Оптимальный режим тепловой обработки термоусадочной ПЭ пленки зависит от ее толщины (табл. 3):

Таблица 3 Режимы тепловой обработки термоусадочной пленки

Толщина пленки, мкм
Температура, ºС	165-170	170-175
Продолжительность обработки, сек	40-45	40-45
Скорость воздушного потока, м/с	3-4	4-5

Растягивающиеся пленки изготовляют из ПЭ, ПВХ, ЭВА. Они характеризуются малой толщиной, повышенной липкостью.

Транспортные пакеты окрашивают в разные цвета; для дополнительного воздухообмена в них делают отверстия.

Характеристика растягивающихся пленок приведена в табл. 4.

Таблица 4

Показатели	ПЭ	ПВХ	ЭВА
Напряжение при растягивании на 20%, МПа	9,6	7,3	6,0
Напряжение при разрыве, МПа	20,4	20,3	28,1
Относительное удлинение, %
Остаточное напряжение после растяжения на 20 % через 16 час, %

 

Растягивающиеся пленки применяют чаще всего для скрепления пакетов грузов правильной геометрической формы. Сила сжатия пакета растягивающейся пленкой может быть в 2–6 раз больше, чем сила усадки термоусадочной пленки той же толщины. Поэтому для скрепления пакетов можно применять пленки меньшей толщины.

При использовании растягивающихся пленок важно знать их расход для скрепления пакета. Существует несколько методик расчета.

Фактический расход растягивающейся пленки определяют по формуле

, (1)

где К_р - коэффициент растяжения пленки по длине;

П - периметр грузопакета;

а - ширина пленки;

n - число слоев.

В свою очередь

n=F_п/F_с , (2)

где F_п, F_с - фиксирующее усилие пакета и каждого слоя в нем.

F_п =0,02 К· М, (3)

где М - масса пакета;

К=К₁+К₂+К₃ , (4)

где К₁ - коэффициент, характеризующий массу пакета (К₁ = 8 при М до 900 кг, К = 12 при М >900 кг); К₂ - коэффициент, характеризующий устойчивость пакета (К₂ = 2 - высокая устойчивость; К₂ = 0 - средняя устойчивость; К₂ = 2 - устойчивый пакет); К₃ - коэффициент, характеризующий вид транспорта (К₃ = 1 - автомобиль загружен полностью: К₃ =3 – автомобиль загружен неполностью; К₃ = 2 - железнодорожный транспорт).

, (5)

где σ - предел прочности при растяжении; l - толщина пленки.

Для скрепления пакета растягивающуюся пленку вытягивают на 10-20 %, в результате чего в ней создается напряжение. При снятии усилия растяжения пакет плотно обтягивается пленкой, которая вследствие высокой эластичности стремится возвратиться в исходное состояние. Пакет можно обматывать растягивающейся пленкой с помощью ручных и автоматических устройств различных конструкций.

Различают прямую и спиральную навивки. При прямой навивке ширина полотна пленки должна быть несколько выше высоты пакета. При спиральной навивке узким полотном пленки пакет обворачивается по спирали. Концы пленки во всех случаях сваривают, склеивают или привязывают к поддону.