книги из ГПНТБ / Сушкова Н.Д. Бумажные мешки. Производство, свойства и применение мешочной бумаги и мешков

стола 1 м. Заполненный мешок после удаления избытка воздуха укладывают плашмя на поверхность стола на линию раздела ство­ рок. На столе мешок размещают таким образом, чтобы мешок па­ дал сначала на сторону с продольным швом, потом — на противо­ положную. Испытание прекращают после заданного числа сбросов или после разрыва мешка и высыпания содержимого. За ре­ зультат испытания принимают либо количество мешков, выдер­ жавших установленное число сбросов, либо среднее число сбросов, выдержанных мешком до разрыва.

В СССР при контрольной проверке для испытаний отбирают по одному мешку из каждых 3000 шт., но не менее 10 мешков от каждой партии. Мешки испытывают при температуре 20 ±2° С и относительной влажности воздуха 65±2% после предварительного кондиционирования не менее 8 ч. Для заполнения мешков приме­

на оетонныи пол несколько раз подряд до разрыва или до установленной нормы прочности. Сложность этого метода испы­ таний заключается в необходимости равномерного многократного подъема значительного груза (40—50 кг) на постоянную высоту с последующим свободным падением мешка строго плашмя без приложения дополнительных усилий. При испытании на аппарате Петухова (рис. 39) мешок 1 устанавливается вертикально на пол, и горловина открытого мешка или одно из днищ большого закры­ того мешка зажимается между двумя металлическими пластинами 2 подъемного приспособления 3. После подъема на заданную вы­ соту (30 см от нижнего края мешка до пола) срабатывает кулач­ ковый механизм 4 и мешок свободно падает на торец на ровную поверхность бетонного пола, оставаясь прикрепленным к аппарату. Затем следует снова подъем и сбрасывание с частотой 20 раз в ми­ нуту до нормируемого числа ударов или до разрыва мешка и вы­

120

Число сбросов, выдержанных сшитыми и склеенными мешками при испытании на торец или плашмя, должно соответствовать нор­ мам, указанным в табл. 32.

Т а б л и ц а 32

Нормы числа ударов (сбросов), выдерживаемых мешками

За результат стандартных испытаний открытых и закрытых мешков принимают процент мешков, выдержавших норму числа сбросов (см. табл. 32). Этим нормам должны соответствовать 80% мешков, подвергаемых испытанию. Остальные мешки должны выдерживать не менее половины указанного в нормах числа сбро­ сов (ударов). Такие мешки относятся к I сорту. Мешки, не отвеча­ ющие требованиям, предъявляемым к I сорту, переводятся во II сорт, если указанным выше нормам соответствует не менее60% мешков, подвергаемых испытанию, а остальные мешки выдержи­ вают не менее половины нормируемого числа сбросов. При испыта­ нии мешков со слоями битумированной бумаги и бумаги с поли­ этиленовым покрытием допускается 10% четырехслойных мешков, выдерживающих три сброса, или 10% пятислойных, выдержи­ вающих четыре сброса. Если мешки не выдержали положенного числа ударов, отбирается повторная проба в удвоенном количестве (не менее 20 шт.), результаты испытания которой считаются окон­ чательными. Мешки, не отвечающие требованиям,, предъявляемым к I и II сорту, переводятся соответственно в низшую категорию мешков по слойности. Места повреждения мешков при испытании (бумага, нитки, шов, клапан) фиксируются в^ рапорте испытаний, что позволяет выявить и устранить причины дефектов.

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ПРОЧНОСТЬ МЕШКОВ

Прочность бумажных мешков, как известно, зависит от свойств бумаги, конструкции мешков, степени наполнения и свойств зата­ ренного вещества, условий эксплуатации мешков. О влиянии свойств бумаги на прочность мешков рассказано в первой части книги. Качество изготовления мешков и пригодность их для ис­ пользования в конкретных условиях предварительно проверяют путем стендовых испытаний. При падении на угол любые бумаж­ ные мешки, как правило, разрываются сразу. При падении на то­ рец (дно) у мешков чаще всего повреждается нижняя часть одной

121

■из боковых сторон и очень редко обе боковые стороны сразу. Ме­ шок, падающий плашмя, рвется вдоль верхней широкой поверх­ ности и, реже, в углах поперек бумаги. У закрытых мешков при падении плашмя прошитые швы (или дно) повреждаются чаще, чем у таких же мешков, падающих на торец. Отношение длины мешка I к его ширине 6 выбирается с учетом необходимости устой­ чивой укладки мешков при штабелировании «тройкой» или «пя­ териком». Естественно, что с увеличением нагрузки на единицу площади падения прочность мешков снижается.

Японские исследователи [144] нашли, что оптимальная величина //6 меняется в зависимости от вида бумаги. Мешки из микрокречированной бумаги имели максимальную прочность при //£ = 1,25, я мешки из обычной мешочной бумаги оказались прочнее при //6=1,75. С увеличением длины мешка преимущества микрокрепи­ рованной бумаги теряются.

И. Пенцкофер [5] с помощью киносъемки установил, что ме­ шок, падающий с высоты 2 м, разрывается в течение 0,22 мс. Ско­ рость распространения разрыва в мешочной бумаге в направлении, перпендикулярном плоскости листа Z, составила для бумаги ма­

странения эластичных волн в машинном направлении; vq— то же в поперечном направлении.

На киноленте зафиксировано отскакивание мешка при ударе ■о пол и возникновение волн, выгибающих неразорвавшийся мешок в направлении Z. На снимках удалось установить величину удли­ нения при разрыве мешка при максимальном выгибании.

Растяжимость при разрыве составила (%)'• обычной бумаги 2,2, легкокрепированной 4,8, микрокрепированной 7,6. Скорость растя­

о пол волн 3, 5,3 и 7,2 мс.

Изучая прозрачную модель мешка, К. Люксенхофер [145] при помощи киносъемки со скоростью 8000 кадров в секунду наблюдал распределение частиц затаренного продукта при сбрасывании с высоты 1 м. В центре мешка обнаружено лишь вертикальное перемещение частиц, а по краям (у стенок мешка) при ударах отмечается скольжение и обратное движение частиц вниз за счет противодействия и эластичности стенок. Внутри сыпучего полусжимаемого продукта проходит волна сжатия со скоростью 17 м/с для порошков и 50 м/с гранулированных веществ. Ударная волна способствует повреждению мешков, которые при падении плашмя почти всегда разрываются посередине верхней широкой стороны мешка. К- Люксенхофер установил, что мешки, заполненные менее пористым веществом, занимающим почти весь объем мешка, выдер­

122

живают большее число падений, чем мешки с сыпучим материа­ лом, содержащим значительное количество воздуха между грану­ лами при одинаковой общей массе.

Мешки из микрокрепированной бумаги или мешки с вклады­ шами компенсируют воздействие сыпучего содержимого лучше обычных за счет повышенного модуля упругости материала стенок, что способствует увеличению прочности мешков.

Число сбросов п, выдержанных мешками, может быть охаракте­

выдержанных сбросов п изменяется экспоненциально в зависимо­ сти от количества слоев в мешке и высоты падения:

X. Якобсена и Дж. Бергстрема [147—148]).

При многократном сбрасывании мешков необходимо принимать во внимание усталость бумаги, как материала, приводящую к сни­ жению прочности мешков пропорционально числу сбросов [149].

Рассматривая бумажный однослойный мешок как тонкостенный эллиптический цилиндр, целиком заполненный сыпучим материа­ лом, А. Б. Израелит [150] предложил следующие формулы для определения предельной высоты сбрасывания, при которой мешок разрывается с первого удара:

где б — толщина стенки мешка; Ei, Eq— модуль упругости бумаги, определяемый из диаграммы напряжение — деформация, в машин­

продукта, зависящий от его угла внутреннего трения <р; а, b — боль­ шая и малая полуоси эллиптического сечения мешка; р — насыпная масса содержимого мешка; Ес — модуль упругости содержимого

123.

мешка (для сыпучих материалов 20—50 кгс/см2 пропорционально

плотности).

Зависимость предельной высоты сбрасывания от числа слоев бумаги в мешке т выражается формулой

где Н — предельная высота сброса многослойного мешка; h — пре­ дельная высота сброса однослойного мешка, вычисленная по формулам (4) или (5); р — экспериментальная характеристика (по результатам опытов А. Б. Израелита р —1,535).

Учитывая, что для многослойного мешка п = (Я//г)2>5, на основа­ нии экспериментов А. Б. Израелита можно вычислить число сбросов, выдерживаемых многослойными мешками:

при падении на торец

Соотношение между предельными числами сбросов при падении мешков плашмя и на торец при заданных высотах сброса hn и /гт выражается формулой

Однако указанные соотношения выдерживаются не всегда. Ре­ зультаты, полученные ВНИЭКИТУ и ВНИИБ при испытании за­ крытых сшитых мешков с 50 кг продукта (табл. 33), подтверждают, что прочность мешков зависит от вида загруженной продукции и степени их наполнения.

Т а б л и ц а 33

Характеристика прочности мешков

*Чрезмерная степень заполнения.

**Заполнение наполовину.

Л. Гетшинг [16] обращает внимание на существенное различие

впрочности мешков разных конструкций, изготовленных из одина­ ковой бумаги.

124

Г Л А В А X

ТЕХНОЛОГИЯ МЕШКОВ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БУМАЖНЫХ МЕШКОВ

Современное оборудование для изготовлёния мешков комплек­ туется в механизированные поточные линии, обеспечивающие вы­ пуск до 150 млн. мешков в год [151, 152]. Наиболее характерные схемы приведены на рис. 40. Линии А, Б предназначены для выпуска склеенных мешков с шириной дна 8—15 см, линия В — для изготовления сшитых мешков. Мешки с широкими днищами (20—30 см) изготовляются на дноклеильных агрегатах, соединен­ ных непосредственно с трубочной машиной.

Рулоны бумаги поступают в мешочный цех со склада 1 в грузо­ вых лифтах или по элеваторам с подвесной люлькой 2 и распре­ деляются между поточными линиями при помощи ленточных транс­

электроталями на трубочную машину 4. На трубочной машине формируется и отрубается заготовка будущего мешка. Каждый слой бумаги непрерывно склеивается вдоль образующей мешка,, а соседние слои бумаги соединяются между собой поперечной точечной склейкой на концах трубок! Поперечная склейка применя­ ется не для всех видов мешков.

Клей приготавливается централизованно и поступает в резер­ вуары около трубочной машины по трубопроводам 13, 14 для попе­ речной и продольной склейки трубок.

В ряде случаев па каждый мешок можно наносить печать, флексографическим способом в одну-четыре краски (12). С этой целью рулон бумаги, предназначенный для наружного слоя, про­ пускают через печатный станок, установленный в. размоточной части трубочной машины (или любом другом помещении мешоч­ ного цеха).

Готовые трубки для схватывания клея выдерживаются на под­ донах, пластинчатых транспортерах (5, схемы А, В), или ленточном уплотнительном конвейере (5, схема Б).

К одной трубочной машине обычно устанавливают два дно­ клеильных агрегата 6, оборудованных автоматической подачей,. Направляющей трубки поперек оси машины. Агрегаты могут со­ стоять из двух одинаковых частей для сгибания и склеивания дна на торцах трубки, что позволяет изготовлять либо открытые, либо' закрытые мешки. Клей подается по трубопроводу 15.

Склеенные мешки для ускорения схватывания клея направля­ ются на уплотнительный ленточный транспортер 7, огибают под­ сушивающий барабан и собираются в пачки по 20—30 шт. на кон­ трольном пункте, откуда передаются на пластинчатый конвейер 8,

125

Рис. 40. Поточные линии для изготовления мешков:

А, Б — склеенных; В — сшитых

126

направляющий мешки к упаковочным прессам 10. Мешки уклады­

вляются на склад. На некоторых предприятиях для транспортиро­ вания кип в мешочном цехе применяют цепные транспортеры и грузовой лифт.

На одном из предприятий для транспортирования кип мешковслужит подвесной грузонесущий конвейер со сложной трассой и по­ воротами в горизонтальной и вертикальной плоскости. Цепь кон­ вейера подвешена к кареткам, катящимся на роликах по моно­ рельсу. Холостые каретки поддерживают цепь, а грузовые соеди­ нены шарнирно с люльками грузоподъемностью 500 кг. Люльки непрерывно двигаются по трассе и автоматически снимают кипы мешков с приводного рольганга около упаковочных прессов. При поступлении на склад кипы автоматически снимаются с люльки на приемный приводной рольганг и поступают на пластинчатый

степенью механизации процесса и иным расположением оборудо­ вания. После трубочной машины мешки по уплотнительному лен­ точному конвейеру 5, расположенному над дноклеилыіыми агрега­ тами 6, поступают в пакетирующий элеватор 16, откуда пачками по 20 — 30 шт. подаются поочередно к одному или другому дноклеильному агрегату 6. После дноклеильных агрегатов мешки про­ ходят через уплотнительный ленточный транспортер 7 и по пла­ стинчатому конвейеру 8 направляются на упаковку: либо в ма­ шину 17 для обвязки шпагатом пакетов из 25 мешков и далее по слипу 18 на склад, либо к упаковочным прессам (как в схеме А) для упаковки в кипы по 500—1000 шт.

Сшитые мешки вырабатываются по схеме В. Трубочные машины для сшитых мешков могут иметь более простую конструкцию, чем машины для склеенных мешков, но машины, предназначаемые для выработки закрытых мешков, должны иметь другое отрубающее устройство.

Трубки после трубочной машины поступают на ленточный транс­ портер и распределяются равномерно между 6—10 швейными агрегатами. Съем трубок с транспортера возможен вручную и автоматически. Трубки накапливаются на столах 19, выдержива­ ются для схватывания клея и направляются на укладку клапана 20, после чего прошиваются нитями 23 по креповой бумаге 24 на швей­ ных машинах или агрегатах 21. При необходимости во время про­ шивки производят герметизацию швов. Готовые мешки сортируют и укладывают пачками по 20—30 шт. на ленточный конвейер 22, подающий мешки на упаковочные прессы 10. Сшитые мешки упаковываются в пачки по 100 шт. или кипы по 500—1000 шт. Пачки по 100 шт. спускают на склад по слипу (через люк, снабжен-

127

ный наклонной плоскостью). Кипы транспортируют, как указано выше.

Сшитые и склеенные мешки маркируются на прессах (приклеи­ вается этикетка на каждую пачку или кипу).

КЛЕЙ ДЛЯ МЕШКОВ

Требования к клею. При изготовлении трубок для сшитых меш­ ков можно на трубочной машине применять клей из натурального клейстеризованного крахмала или карбоксиметилцеллюлозы не­ большой концентрации (2—3%) [154—156]. Для производства склеенных мешков такой клей не годится, так как он плохо схваты­ вается и слишком медленно сохнет, что затрудняет правильное формирование дна. Клей для мешков с клеенными днищами дол­ жен обладать следующими свойствами: а) небольшой вязкостью при высокой концентрации, обеспечивающей работу машин со скоростью 2 0 0 м/мин и быстрое высыхание клея в мешках при 15—25° С; б) достаточной липкостью и хорошей схватываемостью, предотвращающей повреждение швов в процессе изготовления трубок и мешков; в) способностью равномерно смачивать бумагу без диффузии сквозь нее и растекания швов во избежание склеи­ вания мешков между собой; г) ограниченной скоростью отвержде­ ния, допускающей контроль за формированием трубок и мешков без повреждения бумаги при раскрывании швов от руки в процессе работы; д) способностью полностью отверждаться на холоде в те­ чение 1 — 1 0 дней; прочность клеевого шва должна соответствовать прочности бумаги при заполнении мешков горячими сыпучими

средним «волосом», отсутствием компонентов, вызывающих кор­ розию оборудования. Клей должен легко удаляться при промывке оборудования. Свойства клея должны сохраняться не менее суток. Клей для мешков под пищевые продукты должен быть нетоксич­ ным.

Желательна максимально простая рецептура, не требующая сложного оборудования для подготовки клея в мешочном цехе.

Для склеенных мешков, как правило, применяют клеи из кар­ тофельного крахмала, подвергнутого предварительной обработке, например варке со щелочью, окислению гипохлоритом, этерифика­ ции. Обработка крахмала позволяет применять клей при концен­ трации 8 —10%- С целью повышения влагопрочности швов и склеи­ вающей способности клея к крахмалу можно добавлять карбамид­ ные смолы или поливинилацетатную эмульсию.

Расход натурального крахмала для сшитых мешков составляет в среднем 0,4 кг на 1000 шт. При изготовлении больших закрытых склеенных мешков расход увеличивается до 3 кг на 10 0 0 шт.

Крахмальный клей. Для склеивания бумажных мешков приме­ няют клей, сваренный из натурального картофельного крахмала

128

высшего или I сорта. Оборудование для варки клея изображено на рис. 41.

Клей варится в открытом котле емкостью 0,5—1 м3, изготовлен­ ном из кислотоупорной стали с паровой рубашкой 1, снабженном мешалкой 2.

В котел заливают холодную воду 4, засыпают крахмал и зали­ вают концентрированный раствор каустической соды 3, включают пар 5 и нагревают содержимое котла до 70—75° С. Варка клея при этой температуре продолжается 10 мин. Далее с целью снижения вязкости клея в котел быстро добавляют крепкий раствор соляной кислоты до pH 5,5—6,0 и че­

70—90 мин, в зависимости от качества крахмала. Концентрация клея для трубочных машин 8 —

10%, для дноклеильных агрегатов 10—12%. Вязкость клея по ви­ скозиметру ВЗ-4 около 30 с.

Карбоксиметилцеллюлоза. На некоторых предприятиях для склеивания мешков применяется NaKMH средней и высокой вязко­ сти [156]. NaKMH растворяется в воде при 30—40° С в течение 15—20 мин и используется в виде 2—3%-ного раствора. Для по­ вышения устойчивости к микроорганизмам в готовый раствор можно добавлять 0 ,1 % .формалина, благодаря чему свойства NaKMH сохраняются в течение нескольких дней. С целью предот­ вращения коррозии оборудования рекомендуется добавлять в клей нитрит натрия из расчета 0,5 г/л клея.

Для склеивания продольного шва трубки и дна применяется ЫаКМЦ со степенью замещения 70—80 и степенью полимеризации 250 — 550. Для точечной склейки желательна NaKMH более низкой вязкости.