Глава 7
Таблица 7.14
Предельные рекомендуемые значения глубины вытяжки и усадки некоторых листовых термопластов [61,70, 79,97]
Полимер |
Глубина вытяжки |
Усадка, % |
||
Н/П |
ЗА |
|||
ПЭВП |
1,5: 1 |
2.5: 1 |
2,0-4,0 |
|
ПП |
1,5: 1 |
3: 1 |
0,5-2,0 |
|
ПВХ жесткий |
1 : 1 |
4 : 1 |
0,5-1,0 |
|
ПВХ пластифицированный |
1 : 1 |
2 : 1 |
0,5-1,0 |
|
УПС |
2 : 1 |
5: 1 |
0,5-0,6 |
|
ПММА |
1 : 1 |
— |
— |
|
А БС-пластики |
2: 1 |
4:1 | - [ |
||
7.1.6. Функционально-стоимостный анализ
Обоснование выбора материала при конструировании упаковки является чрезвычайно сложной многофакторной задачей. Эта задача сводится к поиску оптимального решения пути удовлетворения комплекса технических требований к упаковке конкретной продукции. Выбор материала предопределяет конструктивные особенности тары и упаковки, оптимальный вариант технологии ее изготовления, специфику этапов жизни упакованной продукции — транспортировки, хранения, распределения, продажи, потребления, а также утилизации использованных отходов тары и упаковки.
Некоторые факторы, влияющие на выбор материала, имеют ярко выраженный приоритетный характер. Многие факторы равнозначны и трудно отдать какому-либо из них предпочтение. А некоторые факторы в явной или неявной форме противоречат друг другу.
Для решения подобных задач предложен метод функционально-стоимостного анализа [75]. Он состоит из нескольких этапов.
На первом этапе на основании анализа технического задания на проектирование, в котором содержится комплекс технических требований к таре и упаковке, выделяют наиболее важные свойства полимерных материалов, обеспечивающие требуемый уровень качества тары. Затем на основании этих выделенных свойств выбирают стандартизованные характеристики пластмасс, которые и подвергают дальнейшему анализу.
На втором этапе устанавливают приоритет стандартизованных характеристик. Наибольшее распространение получила методика экспертного опроса. Группа высококвалифицированных экспертов устанавливает каждой характеристике оценку значимости. По среднеарифме-
Т аблица 7.15 Листовые и рулонные материалы для изготовления тары методом термоформования
Материал |
Размеры штериалов, мм |
Предел прочности при растяжении, МПа |
Относительное удлинение при разрыве, % |
Ударная вязкость, кДж/м2 |
Назначение |
||
толщина |
ширина |
длина |
|||||
Листы из композиции АБС+ПВХ жесткие многослойные ТУ 6-19-241-84 |
2,0 |
540 |
1200 |
Предел текучести при растяжении, 35 МПа |
— |
6,0 |
Для крупногабаритной транспортной тары |
620 |
1380 |
||||||
680 |
1480 |
||||||
780 |
|
||||||
Пленка поливи- нилхлоридная ТУ 17-21-160-77 |
0^5-0,5 |
980 |
Не нормируется |
25 |
15-20 |
Не нормируется |
Для термоформо-ванной тары год упаковку товаров народного потребления |
980 |
20 |
100-200 |
|||||
850 |
15 |
200-300 |
|||||
Пленка поливинил хлорид ная ТУ 6-01-1009-75 |
0,4-0,65 |
100-125 |
— |
39,2 |
20 |
— |
Для тары под пищевые продукты и медикаменты |
0,14-035 |
100-125 |
— |
29,4 |
10 |
|
||
Продолжение табл. 7.15
го
СП
00
Материал |
Размеры материалов, мм |
Предел прочности при растяжении, МПа |
Относительное удлинение при разрыве, % |
Ударная вязкость, кДж/м2 |
Назначение |
||
толщина |
ширина |
длина |
|||||
Листы из непластифици- рованного поли винил хлорида (винипласт листовой), тип ВНЭВП ГОСТ 9639-71 |
1.0-5,0 |
500 |
1300 |
50 |
10 |
Не нормируется |
Для транспортной тары и упаковки |
Пленка поливинил хлорид ная ГОСТ 25250-82 |
0,4 |
— |
— |
39,2 |
20-10 |
9,8 |
Для изготовления непроз рачной или полупрозрачной тары для пищевых продуктов, лекарственных средств |
0,5 |
1000-1250 |
||||||
0,6 |
1000-1250 |
||||||
0^5 |
1000-1250 |
||||||
0,2 |
1000-1250 |
||||||
0,14 |
1000-1250 |
||||||
Пленка -«Пласт-карт» для рельефных карт ТУ 6-05-1850-78 |
036 |
800 |
1550 |
29,4 |
— |
— |
Для термофор мован- ной упаковки пищевых продуктов |
038 |
800 |
1550 |
29,4 |
||||
Продолжение табл. 7.15
го
СП
00
Материал |
Размеры материалов, мм |
Предел прочности при растяжении, МПа |
Относительное удлинение при разрыве, % |
Ударная вязкость, кДж/м2 |
Назначение |
||
толщина |
ширина |
длина |
|||||
Листы из непластифици- рованного поли винил хлорида (винипласт листовой), тип ВНЭВП ГОСТ 9639-71 |
1.0-5,0 |
500 |
1300 |
50 |
10 |
Не нормируется |
Для транспортной тары и упаковки |
Пленка поливинил хлорид ная ГОСТ 25250-82 |
0,4 |
— |
— |
39,2 |
20-10 |
9,8 |
Для изготовления непроз рачной или полупрозрачной тары для пищевых продуктов, лекарственных средств |
0,5 |
1000-1250 |
||||||
0,6 |
1000-1250 |
||||||
0^5 |
1000-1250 |
||||||
0,2 |
1000-1250 |
||||||
0,14 |
1000-1250 |
||||||
Пленка -«Пласт-карт» для рельефных карт ТУ 6-05-1850-78 |
036 |
800 |
1550 |
29,4 |
— |
— |
Для термофор мован- ной упаковки пищевых продуктов |
038 |
800 |
1550 |
29,4 |
||||
П
родолжение
табл. 7.15
Материал |
Размеры материалов, мм |
Предел прочности при растяжении, МПа |
Относительное удлинение при разрыве, % |
Ударная вязкость, кДж/м2 |
Назначение |
||
толщина |
ширина |
длина |
|||||
Листы из ударопрочного полистирола ОСТ 6-19-510-86 |
1,4-2,0 |
700-1000 |
700-1500 |
18 |
30 |
35 |
Для транспортной и производственной многооборотной тары |
2,0-6,0 |
1250-1450 |
700-1500 |
16 |
15 |
25 |
||
Пленка винипластов ая каландрированная марки КПС ГОСТ 16398-81 |
0,1-0,7 |
600-900 |
1000 |
441 |
30 |
— |
Для изготовления тары под упаковку изделий технического назначения и бытовой химии |
Стекло органическое листовое ГОСТ 10667-74 |
0,9-30 |
400-1400 |
500-1250 |
65,8 |
2,5 |
11 |
Для сувенирной и подарочной потребительской упаковки |
0,8-30 |
400-1400 |
500-1600 |
77,5 |
3,5 |
И |
||
0,8-140 |
400-1400 |
500-1600 |
83,4 |
2,5 |
9 |
||
Стекло органическое листовое ТУ 6-01-1132-77 |
1,545 |
20-115 |
50-125 |
69,5 |
2,5 |
9,8 |
Тоже |
Продолжение табл. 7.15
Материал |
Размеры материалов, мм |
Предел прочности при растяжени и, МПа |
Относительное удлинение при разрыве, % |
Ударная вязкость, кДж/м2 |
Назначение |
||||||
толщина |
ширина |
длина |
|||||||||
Стекло органическое с перламутровым эффектом ТУ 6-01-412-75 |
3,0 |
500-1200 |
500-1370 |
— |
— |
7,0 |
Для производства художественных изделий народного потребления, в том числе сувенирной и подарочной потребительской тары |
||||
4,0 |
500-1200 |
500-1370 |
— |
— |
7,0 |
||||||
5,0 |
500-1200 |
500-1370 |
— |
- |
7,0 |
||||||
Конструирование тары из пластмасс 261
тическому значению этих оценок определяют коэффициент приоритета, согласно которому характеристики выстраиваются в порядке их важности.
На третьем этапе определяют перечень полимерных материалов, применение которых перспективно для данного вида тары и упаковки. Для каждого материала устанавливают в баллах оценку степени удовлетворения анализируемой характеристики предъявляемым требованиям. По сумме произведений этой оценки на коэффициент приоритета характеристики получают интегральную величину, определяющую приоритет материала.
При анализе и выборе вариантов технологии изготовления тары и упаковки необходимо также учитывать оснащенность предприятий-изготовителей необходимым оборудованием, объем выпуска продукции, коэффициент использования материала, энергетические и трудовые затраты, а также другие факторы, которые могут служить дополнительными характеристиками для функционально-стоимостного анализа.
Пример.
Задание: выбрать полимерный материал при разработке потребительской тары для упаковки моющих паст, величина дозы 500 г.
Решение с помощью метода функционально-стоимостного анализа.
Анализ технического задания показал, что содержащиеся в нем требования можно разделить на эксплуатационные, технологические и экономические.
Эксплуатационные требования предусматривают обеспечение прочности и жесткости конструкции при заполнении моющей пастой в фасо-вочно-упаковочном автомате вертикального типа, а также при воздействии статических и динамических нагрузок при транспортировке, хранении, распределении и продаже. Химическая активность моющих паст требует определенной химической стойкости материала. Эти требования можно выразить следующими стандартными характеристиками пластмасс: разрушающим напряжением при растяжении, ударной вязкостью, относительным удлинением при разрыве, химической стойкостью.
Технологические требования определяют способность материала к переработке в тару заданной формы наиболее эффективными способами. Очевидно, что самой удобной формой для фасовки моющих паст по 500 г потребления и других этапов жизненного цикла является прямоугольная коробочка. Ее можно производить с наибольшей эффективностью методами литья под давлением из гранул или термоформования из толстых пленок или тонких листов. Стандартными технологическими характеристиками материалов для этих методов переработки являются показатель текучести расплава и кратность вытяжки материала.
262 Глава 7
Экономические требования можно охарактеризовать оптовой ценой материала и стоимостью его переработки в тару. Косвенно эти характеристики определяют себестоимость производства тары.
Перечисленные стандартные характеристики и балльная оценка степени удовлетворения требованиям в зависимости от их численного значения приведены в табл. 7.16.
Таблица 7.16
Основные характеристики полимерных материалов, используемых
при изготовлении тары для моющих паст
Требования к материалу |
Стандарта ыс характеристики материала |
Индекс (обозначение характеристик) |
Степень удовлетворения материала анализируемой характеристике |
||||||||
наилучшая |
близка к наилучшей |
приемлемая |
низкая |
||||||||
Эксплуатационные |
Разрушающее напряжение 1ри растяжении, МПа |
*, |
80 |
50-80 |
30-50 |
30 |
|||||
Уларная вязкость (с налрезом), кДж/м2 |
*2 |
50 |
25-50 |
10-25 |
10 |
||||||
Относительнее удлинение при разрыве, % |
*3 |
30 |
15-30 |
5-15 |
5 |
||||||
Химическая стойкость (потери продукта при хранении), % год |
*4 |
0,1 |
0,1-0,5 |
0,5-2,0 |
0,2-2 |
||||||
Технологические |
Показатель текучести расплава г/10 мин |
*5 |
4-8 |
2-4 8-15 |
0,5-2 15-30 |
03-30 |
|||||
Краслюсть вытяжки материала, % |
х* |
200 |
180-200 |
160-180 |
140-160 |
||||||
Экономические |
Оптовая цат материала, руб/кг |
*7 |
1 |
1-1,5 |
1,5-2,0 |
2 |
|||||
Стоимость переработки материала (от О1гговой цены материала), % |
х» |
15 |
15-25 |
25-40 |
40 |
||||||
Оценка степени удовлетворения, баллы |
— |
10 |
9-7 |
6-4 |
2-1 |
||||||
Затем экспертная комиссия, например, из пяти высококвалифицированных экспертов проводит сравнительную оценку выбранных стандартных характеристик. Характеристики каждый эксперт оценивает попарно: более значимая характеристика получает 1,5 балла, менее значимая — 0,5 балла, равнозначные — по 1 баллу. По среднеарифметическому значению установленных всеми экспертами баллов определяют среднечисловые показатели значимости характеристик. Например, при сравнительной оценке значимости пары характеристик — разрушающее напряжение при растяжении Хх и ударная вязкость Х2 — определены следующие среднечисловые показатели их значимости:
Конструирование тары из пластмасс
263
Х1-(0,5 + 1 + 1 + 0|5 + 1):5-0,8;
Х2«(1,5+1 + 1 + 1,5+1):5=1,2.
По результатам такого попарного сравнения всех характеристик заполняют матрицу сравнительных оценок (табл. 7.17).
Таблица 7.1 7
Матрица сравнительных оценок стандартных характеристик полимерных материалов, используемых при изготовлении тары
для моющих паст
Индекс характеристики |
*| |
х* |
*з |
хА |
** |
х* |
х7 |
х6 |
Сумма оценок |
Коэффициент приоритета |
Приоритет |
||||||||
*, |
|
0.8 |
1.4 |
0.7 |
1.3 |
1.4 |
0,8 |
0.9 |
7.3 |
0,130 |
5 |
||||||||
Х2 |
1,2 |
|
1.3 |
0,9 |
1.2 |
1.4 |
0,7 |
0,8 |
7,5 |
0.134 |
4 |
||||||||
*з |
0,6 |
0.7 | |
0,9 |
0,8 |
1.0 |
0,5 |
0,6 |
5.1 |
0,091 |
7 |
|||||||||
К |
1,3 |
1.1 |
1.1 |
|
1.3 |
1.4 |
0,8 |
0.9 |
7.9 |
0,141 |
3 |
||||||||
х* |
0,7 |
0.8 |
1.2 |
0.7 |
|
1.4 |
0.6 |
0,6 |
6,0 |
0.107 |
6 |
||||||||
х* |
0,6 |
0,6 |
1.0 |
0,6 |
0.6 |
|
0,6 |
0,7 |
4.7 |
0,084 |
8 |
||||||||
*7 |
1.2 |
1,3 |
1.5 |
1,2 |
1.4 |
1.4 |
|
1.1 |
9.1 |
0,163 |
1 |
||||||||
** |
1.1 |
1.2 |
1,4 |
1,1 |
1.4 |
1.3 |
0.9 |
|
8,4 |
0,150 |
2 |
||||||||
Сумму всех среднечисловых показателей значимости каждой характеристики указывают в графе «сумма оценок». Так, для характеристики Хх эта сумма составляет
2*, =0,8+1,4+0,7+1,3+1,4 + 0,8+0,9=7,3.
Коэффициент приоритета К определяют делением суммы среднечис-
ловых показателей характеристики IX. на общую сумму оценок Х-^; '•
Л-И.
•Я |
1%
I
Общая сумма оценок (см. табл. 7.18)
2^=7,3+7,5+5,1+7,9+6,0+4,7+9,1+8,4 = 56.
Коэффициент приоритета для характеристике, составляет 7,3
= 0,130.
**-&
264