Глава 7

По значению коэффициента приоритета определяют приоритет харак­теристик, являющийся базой интегральной оценки для выбора поли­мерного материала.

Интегральную оценку можно проиллюстрировать для выбора мате­риала тары, получаемой методом термоформования. Для этого метода предпочтение можно отдать следующим материалам: полистирольной ленте (ТУ 6-05-1313-80), листам из АБС-пластика (ТУ 6-05-31-76), листам из винипласта (ГОСТ 9639-71), листам из полиметилметакри-лата (ГОСТ 10667-74) и листам из нитрилбутадиенстирольного плас­тика СНП марки Б (ТУ 6-05-1770-76).

Значения стандартных характеристик перечисленных материалов приведены в левых столбцах табл. 7.18. В правых столбцах указана в баллах оценка степени удовлетворения стандартных характеристик по сравнению с наилучшими. Эту оценку проводят на основании данных табл. 7.16, затем каждую оценку в баллах умножают на соответствую­щее значение коэффициента приоритета из табл. 7.17. По сумме произ­ведений коэффициента приоритета на степень удовлетворения стандар­тной характеристики Б определяют приоритет материала П:

_п=ЕБ-К-

Для полистирола эта сумма составляет

Я_пс=3-0,130+2.0_|134 + 10.0,091 + 8-0,141 + 8-0₁107+9-0,084 + 9-0,163+9-ОД50=7,125. Таким образом, по степени эффективности использования матери­алы для производства упаковки моющих паст можно расположить в последовательности: ПС, СНП, АБС, ПММА, ВП.

7.2. Выбор формы и размеров тары

Исходными данными для выбора объема и размеров проектируемой тары являются объем или вес упакованной продукции.

Определение объема или веса упаковываемой продукции целесооб­разно обосновывать по результатам исследования потребительского рынка. По своей сути это оптимизационная задача, требующая нахож­дения оптимального решения, удовлетворяющего столь различным интересам потребителей, производителей, продавцов и других участ­ников различных этапов жизненного цикла тары и упаковки.

Если при расчете объема тары для газообразной, жидкой или сыпу­чей продукции достаточно знать ее объем или вес, то для упаковывания штучных изделий необходимо знать их конфигурацию, размеры, схему укладки в тару.

Для обеспечения сохранности упаковываемой продукции и нормаль­ной работы фасовочно-упаковочного оборудования в таре предусмат-

Т аблица 7.18 Интегральная оценка полимерных материалов, используемых при изготовлении тары для моющих паст

Индекс стандартной характеристики	Значения стандартных характеристик анализируемых материалов и их интегральная оценка
	Полистирол		АБС-пластик		Винипласт | Полиметилметакрилат				Пластик СНП
	Стандар­тная характе­ристика	Степень удовлет­ворения, баллы	Стандар­тная характе­ристика	Степень удовлет­ворения, баллы	Стандар­тная характе­ристика	Степень удовлет­ворения, баллы	Стандар­тная характе­ристика	Степень удовлет­ворения, баллы	Стандар­тная характе­ристика	Степень удовлет­ворения, баллы
*,	20-25	3	25-30	4	40-60	7	60-80	9	40-50	5
х2	4-8	2	15-30	8	2-10	2	12-18	5	50-60	10
*з	30-40	10	15-30	8	5-15	5	2-3	2	15-25	8
*<	0,2-0,3	8	0,1-0,2	9	0,2-0,3	8	0,1-0,2	9	0,1-0,2	9
*в	1,4-4,0	8	5-20	6	0,1-0,2	2	0,1	2	6-15	7
**	200	9	185	7	150	7	150	2	165	5
Ху	1	9	2	4	1,5	4	1,8	5	2,5	2
ха	15	9	25	7	40	4	25	7	20	8
Сумма произведений коэффициента приоритета на степень удовлетворения стандартной* характеристики	7,125		6,521		4,884		5,538		6,682
Приоритет материала	1		3		5		4		2

266 Глава 7

ривают свободный демпферный объем, составляющий 8-10% от пол­ного объема тары.

При выборе формы и размеров тары необходимо учитывать пара­метры оборудования для ее производства, а также упаковочного, фасо­вочного, печатного, этикетировочного, транспортного и складочного оборудования, машин и механизмов.

Оптимизацию формы и размеров тары осуществляют, исходя из принципов минимальности расходов материалов, их стоимости, се­бестоимости производства, транспортирования, хранения, распреде­ления, продажи, а также из принципов удобства в употреблении упа­кованной продукции. Практически все перечисленные факторы вза­имосвязаны. Эта взаимосвязь носит характер сложной многофактор­ной зависимости.

Расход материалов зависит от формы тары. При одинаковой толщи­не стенок наименьший расход материалов будет у тары в форме шара, больше материала потребуется для тары в форме цилиндра, еще боль­ше — прямоугольной формы.

В табл. 7.19 приведены результаты расчета материалов из различ­ных полимеров для производства тары разной формы вместимостью 1 дм³с одинаковой толщиной стенки 1 мм.

_{Таблица 7.19}

Расход полимерных материалов для производства тары различной формы вместимостью 1 дм³ и толщиной стенки 1мм [75]

Форма тары	Объем полимера в таре, см3	Масса тары (г) из полимеров
		ПЭНП	ПЭВП	ПП	ПВХ
Шар	49,3	45,4	47,3	44,8	67,0
Цили цдр, Я//?-1	55,4	51,0	53,2	50,4	75,3
Цилнццр, ЯД)* 2	58,3	53,6	55,9	53,1	79,3
Цили ндр, ЯД>"3	62,2	57,2	59,7	56,6	64,6
Куб, Л:В:Я-1:1:1	60,0	55,2	57,6	54,6	81,6
Параллелепипед
ЛАЯ-1:1:2	63,1	5$0	60,6	57,4	85,8
ЛАЯ-1:1:3	67,4	62,1	64,7	61,3	91,7 |

Фактор расхода материалов на производство потребительской тары вступает в противоречие с факторами использования объема транспор­тной тары и расхода материалов на ее производство. Так, для наиболее выгодной с точки зрения расхода материалов формы потребительской тары в виде шара значительно ухудшается коэффициент объема исполь-

^{Конструирование тары из пластмасс}

267

зования транспортной тары и увеличивается расход гофрокартона на ее производство (табл. 7.20). Для учета совместного влияния этих фак­торов можно исходить из наименьшей стоимости затрачиваемых мате­риалов совокупности потребительской и транспортной тары, а также из минимизации себестоимости транспортирования груза единичного объема продукции.

Таблица 7.20

Использование объема транспортной тары для потребительской тары

^{вместимостью 1 дм3 различной формы}

Потребительская тара			Транспортная тара
Форма тары	Габаритные размеры (длина Л х ширина В х высота Н), мм	Расход ПЭВП, г	Козффи онент использования объема	Расход гофротары на единицу потребительской тары, дм3
Куб	100x100x100 102x102x102	7,56	1,06	438
Цилиндр, Н/й-1	108,5x108,5x108,5 110,5x110,5x110,5	53,2	1,35	4,95
Шар	124,4x124,4x124,4 126,4x126,4x126,4	47,3	2,06	6,04

Форма тары в значительной степени определяет технологию, а сле­довательно, и себестоимость производства.

В ряде случаев проектируемую тару можно изготовить различными способами: экструзией, литьем под давлением или термоформованием. Для оптимизации выбора способа производства изделий из пластмасс предложено [70] разбить всю номенклатуру изделий на три диапазо­на: первый — с площадью поверхности до 0,01 м²; второй — до 1 м² и третий — свыше 1 м².

В первом диапазоне изделия можно изготавливать всеми способа­ми. Если принять стоимость изготовления термоформованного изде­лия за единицу, то стоимость литого изделия будет в 1,5 раза больше. Кроме того, производительность специализированного автоматизиро­ванного термоформовочного оборудования в 2-3 раза выше.

Во втором диапазоне применение термоформования экономичнее литья под давлением и экструзии только при объеме выпуска изделий до 13-150 тыс. штук.

268 Глава 7

В третьем диапазоне применение литья под давлением затруднено технически: литьевые машины громоздки, требуют применения узлов смыкания пресс-форм большой мощности, цикл изготовления очень длительный. Прямые капитальные вложения при организации произ­водства крупногабаритных изделий литьем под давлением в 6-7 раз выше, чем при термоформовании.

При анализе каждого из способов следует также учитывать объем выпуска проектируемой тары. В табл. 7.21 для сравнения приведены капитальные затраты и себестоимость (в %) тары в виде сосуда емкос­тью 20 л, изготовленной способами литья под давлением, формованием из листа и экструзией с раздувом.

^{Таблица 7.2 1}

Сравнение экономических показателей производства тары методами литья под давлением, экструзии с раздувом и термоформования

_{(в %) [70]}

Экономические показатели процессов	Объем выпуска
	10000	100 000	1 000 000
Литье под давлением:
капитальные затраты	130	130	190
себестоимость	120	70	38
Экструзия с раздувом:
капитальные затраты	170	170	230
себестоимость	88	64	45
Термоформование:
капитальные затраты	100	130	200
себестоимость	100	80	54

Решение многофакторных задач оптимального выбора формы и раз­меров потребительской тары, схемы расположения ее в транспортной таре, оптимизацию размеров транспортной тары осуществляют с помо­щью ЭВМ по специально разработанным программам [89].

^{Контрольные вопросы к главе 7}

1. Перечислите составляющие свойств пластмасс трех групп.

2. Какие критерии входят в понятие «конструкционная прочность пластмасс»?

3. По каким критериям проводят оценку надежности материалов тары?

4. Какие критерии прочности являются расчетными при конструи­ровании тары?

5. Какие воздействия на полимеры оказывают физически и хими­чески активные агрессивные среды?

6. Какую роль играют влаго- и газопроницаемость пластмасс при кон­струировании упаковки?

7. Какие показатели определяют санитарно-гигиеническую харак­теристику пластмасс?

8. Назовите основные разновидности полиэтилена. В чем заключа­ется принципиальное различие между ними?

9. Приведите сравнительный анализ свойств ПЭ и ПП. Назовите основные преимущества и недостатки каждого из них. Какие виды тары из них изготавливают?

10. Перечислите основные области производства упаковки из ПВХ. Какими свойствами ПВХ это продиктовано?

11. Какие особенности ПЭТФ предопределили области его приме­нения в производстве тары и упаковки?

12. Сформулируйте взаимосвязь важнейших свойств ПА с областя­ми их применения в производстве тары и упаковки.

13. Какие параметры «расплавных» технологий предопределяют выбор пластмассы при проектировании упаковки?

14. Перечислите основные технологические критерии выбора лис­товых и пленочных пластмасс при проектировании упаковки.

15. Составьте алгоритм выбора формы и размеров тары из пластмас­сы конкретной марки.