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

условиях их применения изложены в специальной литературе. Здесь приводятся только основные характеристики пленочных меш­ ков, их достоинства и недостатки по сравнению с бумажными, по­ скольку мешки из пластмасс и бумаги применяются для аналогич­ ных целей. Пленочные мешки, например в США, применяются под минеральные удобрения, химикаты, мусор и т. п. [157]. Одно время предполагалось, что мешки из пленки скоро полностью вытеснят бумажные мешки. Однако накопленный опыт эксплуата­ ции свидетельствует о том, что будут применяться и те и другие мешки [157—160].

Наибольшее распространение получили мешки размером 100X Х50 см из полиэтилена толщиной 200—250 мкм, вмещающие 50 кг удобрений. Некоторые виды мешков изготовляются длиной от 50 до 95 см при ширине 50 см. Толщина полиэтилена колеблется от

125 до 400 мкм.

Простейшую форму имеет плоский открытый мешок из рукава поли­ этилена, заваренного на одном конце (рис. 48, а). Этот мешок неудобен в об­ ращении и почти неприго­ ден при штабелировании. Мешки открытые с боко-

выми складками (рис. 48, б) имеют лучшую форму, но после за­ полнения завариваются плохо и поэтому преимущественно завя­ зываются, что явно нецелесообразно.

Закрытый мешок с клапаном (рис. 48, в) обладает идеальной формой и может быть абсолютно герметичным после заварки манжеты клапана. Оборудование для изготовления этого мешка недорогое, но производительность его невелика.

Мешок закрытый сварной с замковым дном (рис. 48, д) удобен в обращении, но слишком дорог из-за сложного и малопроизводи­ тельного оборудования, применяемого для его изготовления, а также из-за высокой доли отходов полиэтилена.

Мешки из пластмассовых пленок стали шире внедряться лишь после того, как удалось создать из пленки толщиной 150—300 мкм новый вид закрытого мешка, подобный бумажному склеенному

(рис. 48, г ).

Перед образованием дна у таких мешков на дноклеильном агрегате на концы трубки из пленки наносится двух-трехкомпонент- ный клей на органическом растворителе. Соединение отдельных деталей мешка происходит под давлением после испарения раство­ рителя. В результате получается вполне приемлемая склейка. Однако со временем клей стареет, липкость его падает, прочность швов снижается.

Полиэтиленовые мешки могут использоваться для всех видов минеральных удобрений за исключением порошкообразного супер-

140

фосфата, являющегося очень агрессивным продуктом, выделяющим газы, способные разорвать мешок. Для выхода газов в полиэтиле­ новых мешках иногда делают перфорацию.

Полиэтиленовые мешки позволяют хранить химические удобре­ ния на открытых площадках в штабелях при условии, что темпе­ ратура окружающей среды будет укладываться в пределы от — 10 до +40° С. Однако штабеля заполненных мешков должны быть защищены светонепроницаемыми покрытиями, так как солнце и ветер ускоряют старение полиэтилена. Мешки должны уклады­ ваться на деревянные настилы в штабеля не более чем в 35—40 ярусов..

Преимущества пленочных мешков: защита груза от паров воды и дождя даже на открытом воздухе, хорошая эластичность и проч­ ность, химически чистая внутренняя сторона экструдированной пленки, возможность вакуумной упаковки.

К недостаткам полиэтиленовых мешков относятся: недостаточ­ ная прочность к пробоям и проколам, ограниченная возможность заполнения горячими продуктами, повышенная чувствительность к колебаниям температуры и старение на свету, конденсация влаги внутри мешка, затруднения при утилизации (сжигании).

К о м б и н и р о в а н н ы е ме шки . Производство комбинирован­ ных мешков, состоящих из нескольких слоев мешочной бумаги и одного внутреннего слоя пленки, имеет явную тенденцию к расши­ рению. В комбинированных мешках удачно сочетаются положитель­ ные свойства обоих материалов: бумага придает мешкам необхо­ димую прочность, а пленка толщиной 30—100 мкм защищает упа­ кованную продукцию от водяных паров и, кроме того, придает мешкам устойчивость к химикатам. ,

Преимущества комбинированных мешков: по сравнению с лами­ нированными — возможность использования разных видов пленки толщиной до 10 0 мкм, более высокая герметичность благодаря сварке швов, химическая чистота внутреннего слоя при использо­ вании пленки в виде рукава; по сравнению с пленочными — повы­ шенная прочность на прокол, светонепроницаемость, меньший рас­

ствие затруднений при склеивании, нанесении печати, штабелиро­ вании.

М е ш к и с в к л а д ы ш а м и — самые простые по конструкции комбинированные мешки. Они состоят из открытого сшитого или склеенного бумажного мешка, в который вручную помещен мешоквкладыш из пластмассовой пленки. Для изготовления вкладышей применяют полиэтилен высокого давления толщиной 60—100 мкм или полихлорвинил толщиной 80—150 мкм. Полихлорвинил на­ ходит ограниченное применение из-за неприятного запаха, низкой морозостойкости и неустойчивости формы.

Наиболее простой вкладыш представляет собой экструдирован­ ный рукав полиэтилена, с одного конца заваренный тепловым спо­ собом (см. рис. 48, а). Владыши с боковыми складками, сваренные

141

из полиэтиленовой пленки (см. рис. 48,6), применяются реже из-за недостаточной прочности торцевых швов. Это обусловлено слож­ ностью одновременной сварки полиэтилена разной толщины в сере­ дине и по краям мешка как при изготовлении дна, так и при укупорке заполненного мешка. У наполненного мешка вкладыш сначала завязывают или заваривают, а затем прошивают или за­ вязывают остальные слои мешка. Можно прошивать все слои мешка сразу.

Вкладыш предохраняет затаренный продукт от влаги окружаю­ щей среды, но герметизация открытой горловины мешка затруд­ нена.

В отдельных случаях предварительно изготовленный закрытый мешок из пленки вводится через клапан внутрь закрытого одинако­ вого по объему бумажного мешка. Очень низкая производитель­ ность при изготовлении этих мешков ограничивает их распростра­ нение.

О т к р ы т ы е к о м б и н и р о в а н н ы е м е ш к и могут изготов­ ляться из пластмассового рукава, соответствующего ширине мешка, или из пленки, ширина которой равна формату рулонов бумаги.

только в машинном направлении, либо в виде клетки в обоих на­ правлениях.

Особенности конструкций трубочных машин для комбинирован­ ных мешков: отсутствие металлических досок и линеек на формую­ щем столе, а также применение в зоне формования вращающегося валика, длина которого равна требуемой ширине мешка. Благодаря замене трения скольжения полиэтилена по металлу трением каче­ ния значительно снижается нежелательное выделение тепла, способ­ ного повредить пленку.

При работе с комбинированным материалом или пленкой в виде полотна продольный шов мешка склеивается горячим расплавом (хот мелт), наносимым при помощи сопел во время формования трубки. Поперечная склейка пленки с соседним слоем бумаги про­ изводится на трубочной машине специальным клеем в обычном ме­ ханизме для поперечной склейки. Отруб трубок для закрытых меш­ ков обычно ступенчатый, благодаря чему на дноклеильном агрегате используется обычный крахмальный клей.

С ш и т ы й м е ш о к с б о к о в ы м и с к л а д к а м и из бумаги и полиэтилена в виде рукава изготовляется механизированным спо­ собом. На трубочной машине перед формующим столом в рукав вдувается сжатый воздух и пленка раздувается, как пузырь. Форматные диски образуют боковые складки сразу у бумаги и пленки. Две пары валиков зажимают пленку поперек и препят­ ствуют улетучиванию воздуха, незначительные потери которого восполняются периодически с помощью управляемого шприца, вкладываемого в рукав. Трубки имеют прямой отруб и использу­ ются для изготовления только сшитых мешков. Швы герметизиру­

142

ются битумом или горячим расплавом на швейном агрегате.

С в а р н о й о т к р ы т ы й м е ш о к плоский или с боковыми складками изготавливается на трубочной машине из бумаги и пленки, как указано выше. Торцы трубки свариваются па швейном агрегате непосредственно перед прошивкой. Свароч­ ное приспособление изготовляется в двух вариантах. Более простое приспособление состоит из двух плоских металли­ ческих обогреваемых деталей. Температура обогрева регули­ руется, но сварка осложняется наличием нескольких слоев бу­

соответствует длине трубки.

Один из слоев рукава просекается в месте будущего клапана. Пленка соединяется с бумагой точечной склейкой. Образование трубки происходит при помощи форматного валика 3. Обрез трубки прямой. Производительность трубочной машины 130 тру­ бок в минуту при толщине пленки 30—100 мкм.

Дно мешков изготовляется на дноклеильных агрегатах, где трубки двигаются поперек оси машины со скоростью до 10 0 шт/мин, как обычные бумажные мешки. Узел открывания днища оснаща­ ется вакуум-присосками и устройством для подачи воздуха, а узел укладки клапана оборудуется специальным механизмом для осо­ бого клея. При формовании дна пленочный мешок, как вкладыш, растягивается, а бумажные слой складываются и склеиваются.

Клапан мешка усиливается пленочной манжетой и дополнитель­ ным листом бумаги, что создает полную герметичность мешка после заполнения.

Сочетание пластмассовых пленок с различными видами бумаги значительно расширяет сферу применения комбинированных мешков.

143

Г Л А В А XI

ПРИМЕНЕНИЕ МЕШКОВ

УСЛОВИЯ ЗАПОЛНЕНИЯ

Бумажные мешки хранят в закрытых чистых, хорошо проветри­ ваемых помещениях, предохраняющих мешки от воздействия атмо­ сферных осадков, почвенной влаги, повышенной температуры. Наилучшие условия хранения мешков достигаются при темпера­ туре воздуха 17—20° С, относительной влажности 65%•

Кипы мешков можно укладывать на деревянные решетки или настил в штабеля, высота которых определяется высотой склада и наличием погрузочно-разгрузочных механизмов. Для циркуляции воздуха между штабелями нужно выдерживать расстояние не менее 15 см, иначе непросохшие мешки могут заплесневеть. Очень опасен для склеенных мешков мороз. Невысохший и замерзший клей тает при потеплении на складе или при заполнении мешков, и прочность швов нарушается.

Склад у потребителей должен иметь объем, допускающий вы­ держку мешков перед заполнением для достижения равновесной влажности бумаги 8 —10%. Мешки сшитые достаточно выдержи­ вать 1—2 суток, а склеенные мешки—-летом 5 суток, зимой 10 суток. При наличии дублированного или ламинированного слоя

затариваемого материала и необходимой точности взвешивания. Сыпучесть и насыпная масса конкретного материала не имеют по­ стоянного значения, так как на них влияют плотность, грануломет­ рический состав и форма частиц, угол естественного откоса, влаж­ ность и степень уплотнения продукта [163] (табл. 35).

В мешки с открытой горловиной сыпучие грузы поступают чаще всего самотеком. Мешок помещают на рычажные весы, и когда масса груза достигнет заданной величины, отклоняющееся коро­ мысло весов приводит в действие механизм, прерывающий подачу заполнителя. Наполненный мешок заменяют новым.

Для затаривания минеральных удобрений в открытые мешки со скоростью 6—15 шт. в минуту используют автоматические весы: ДМУ-4 для гранулированной аммиачной селитры и суперфосфата, ДМУС-50Н для хлористого калия, ДСА-50Н для калиевой селитры.

При затаривании продуктов, подобных муке, применяют весовыбойный аппарат. Горловину мешка прикрепляют к патрубку

144

бункера быстродействующим зажимом с ремнем. Заранее взвешен­ ная порция продукта поступает в наполняющий бункер и посте­ пенно пересыпается в подвешенный мешок, встряхиваемый спе­ циальным устройством. Существуют карусель­

на движущемся транспортере автоматической линии. Мешки про­ шиваются двумя нитками швейной машиной, у которой игла двига­ ется в горизонтальном направлении (например, машиной класса 38А Подольского завода). К недостаткам этого способа нужно отнести проколы иглой, снижающие механическую прочность и герметичность мешков, и малую техническую надежность машин, рабочие головки которых пылятся и требуют частой смазки и ре­ гулировки.

Надежность работы головок швейных машин увеличивается их герметизацией и созданием самосмазывающихся механизмов.

Механическая прочность и герметичность шва повышаются при использовании полоски крепированной бумаги во время или после прошивки.

В ряде случаев для прошивки мешков применяют переносные портативные машинки (1,5 кг) с электроприводом. Машинка захва­ тывает горловину мешка двумя роликами с постоянной скоростью

подачи и прошивает тамбурным (цепным) швом с максимальной скоростью 2000 стежков в минуту. Шов получается достаточно плотный, и такие мешки можно использовать для затаривания даже порошковидных материалов.

Пленочные открытые мешки можно зашивать, если толщина пленки не ниже 2 0 0 мкм, иначе прочность шва недостаточна. Обычно такие мешки закрывают термосваркой, но порошковидные материалы загрязняют кромки и сварка затрудняется. Поэтому для очистки краев пленки делают специальные щеточные приспо­ собления.

При использовании мешков с вкладышами усовершенствован­ ные машины сначала заваривают внутренний слой из пластмассо­ вой пленки, а затем запечатывают горячим расплавом наружные бумажные слои.

Горячие расплавы дают непроницаемый шов и могут нано­ ситься в момент запечатывания или заранее. В последнем случае расплав разогревают горячими металлическими пластинами уку­ порочных машин или горячим воздухом. Второй способ лучше и более распространен.

Мешки типа «pinch bottom» снабжают «косынками», вставлен­ ными в горловину и заклеиваемыми горячими расплавами [166].

В закрытые мешки сыпучие продукты подаются принудительно шнеком или сжатым воздухом.

Шнековая подача материала наиболее проста, но производи­ тельность оборудования невелика. Кроме того, хрупкие продукты могут повреждаться шнеком.

Применение сжатого воздуха позволило создать более произ­ водительные расфасовочные машины, но требования к прочности мешков увеличились. Воздух при небольшом давлении (при­ мерно 2 кгс/см2) подается в нижнюю часть наполняющего бункера, и сыпучие материалы, например цемент, в смеси с воздухом приоб­ ретают повышенную текучесть. Для правильного использования ем­ кости мешка необходимо удалять из него избыток воздуха, что до­ стигается использованием: мешков с перфорацией стенок в районе клапана; наполняющих устройств с принудительным отсосом; валь­ цов с регулируемым прижимом, через которые пропускают запол­ ненный мешок.

Чрезмерное увеличение скорости заполнения мешков не только усложняет конструкцию оборудования и затрудняет обслуживание, но и снижает надежность упаковки. Большую производительность наполняющих машин целесообразно достигать соединением одина­ ковых установок в один агрегат.

Для упаковки цемента в закрытые мешки применяют 2—4-шту- церные аппараты Бейтса, на которых мешок поддерживается взве­ шивающим седлом, и карусельные (вращающиеся 12—14-штуцер- ные) машины, где мешки наполняются в подвешенном состоянии и затем автоматически снимаются с патрубка на ленточный транс­ портер. Производительность карусельной машины достигает 2000 мешков в час. Применение карусельных машин вызывает не­

146

обходимость усиления прочности мешков, главным образом в рай­ оне клапана.

Зернистые материалы (сахарный песок, зерно диаметром 20 мм и др.) засыпаются при свободном падении в закрытые мешки, под­ вешенные на наклонные патрубки машины и поддерживаемые на­ клонными взвешивающими седлами. Клапан мешков открывается сжатым воздухом. Производительность машин 150 мешков в час при загрузке 50 кг продукта с объемной массой 0,6—1,1 г/сж3.

В перспективе — повышение степени автоматизации всех опера­ ций при затаривании сыпучих грузов. Вновь создаваемые машины извлекают пустые мешки поштучно из штабеля, раскрывают их и надевают на наполнительный штуцер.

СКЛАДИРОВАНИЕ И ПОГРУЗОЧНО-РАЗГРУЗОЧНЫЕ РАБОТЫ

Мешки, заполненные продукцией, направляются на склад или на погрузку в вагоны (автомашины) по стационарным и перед­ вижным транспортерам чаще всего ленточного типа. Производи­ тельность транспортеров в час 1 2 0 0 — 2 0 0 0 мешков, заполненных 50 кг продукта.

Механизации погрузочно-разгрузочных работ уделяется очень много внимания [167]. Стационарный транспортер располагают, как правило, вдоль склада, а перпендикулярно ему устанавливают консольные реверсивные транспортеры, способные подниматься, опускаться и поворачиваться вокруг вертикальной оси, обеспечи­ вая подачу (или разгрузку) мешков в любую часть штабеля. По­ ступающие на консольный транспортер мешки поочередно повора­ чиваются на угол 90°, что позволяет укладывать их крест-накрест, обеспечивая хорошую устойчивость штабеля. Такой склад могут обслуживать двое рабочих и один оператор.

Мешки в механизированном складе укладывают в штабеля вы­ сотой 30—50 ярусов. Каждые 10—12 рядов обязательно разделя­ ются досками. Устойчивость штабеля повышается, если мешки предварительно пропускать через вальцы для удаления воздуха и (или) подвергать поверхностной обработке с целью повышения ко­ эффициента трения.

Ходить по мешкам допускается только в отдельных случаях, применяя деревянные настилы и мягкую обувь.

Подача мешков в автотранспорт может производиться при по­ мощи передвижного ленточного транспортера, консольная разгру­ зочная часть которого вводится в кузов автомобиля, или телеско­ пическим конвейером, поворачивающимся в пределах до 180° в горизонтальной плоскости.

Загрузка мешков в вагоны удобна с использованием передвиж­ ного погрузчика на колесном ходу или стационарного подъемника, состоящего из питающего конвейера, перпендикулярного железно­ дорожному полотну, и передвижного транспортера, способного вы­ двигаться вперед внутрь вагона (до 2 ж) и поворачиваться в го­ ризонтальной плоскости на угол до 10 0 °.

Мешки укладывают в вагоны в 10—14 ярусов вплотную к тор­ цевым стенкам и на расстоянии 10—15 см от боковых стенок во избежание повреждения мешков. На внутренних стенках вагонов не должно быть гвоздей, крюков, острых концов досок и т. п.

ного продукта в случае повреждения мешков при транспорти­ ровании.

С целью повышения сохранности мешков и снижения потерь упакованной продукции рекомендуется укладывать мешки на под­

доны.

Унификация размеров поддонов значительно облегчает погру­ зочно-разгрузочные работы и уменьшает транспортные расходы. В европейских странах приняты поддоны 800X1200 мм, а для мор­ ских перевозок 1600X1200 мм. Особенно удобно использовать под­ доны, если мешки направляются не прямо к потребителю, а пре­ терпевают несколько перевалок при погрузке, например на склад, в железнодорожные вагоны, на автомашины и снова на склад.

На поддоны мешки укладывают в 6 —10 ярусов и иногда объе­ диняют в один пакет, обвязывая лентами различного вида или за­ ворачивая в усадочную пленку. В большинстве случаев применяют плоские деревянные поддоны, реже стоечные.

Кроме деревянных поддонов, применяются поддоны из прессо­ ванного листового картона или бумаги, но эти поддоны требуют специальных приспособлений к автопогрузчикам.

Для погрузки мешков на суда и баржи применяются краны и система из ленточных конвейеров, вертикального подъемника и спирального спуска. Вертикальный подъемник представляет собой _ два параллельных ленточных транспортера, один из которых при­ водной, а другой приводится в движение от первого. Подъемник подвешивается к концу питающего транспортера и вместе с ним передвигается по длине и Ширине судна. Ленты приводного кон­ вейера выполнены с выпуклой поверхностью, имеющей шевронный рисунок. Мешки обжимаются двумя лентами подъемника и пода­ ются на судно. Скорость движения лент 0,9 м/с. Производитель­ ность 600 мешков в час. Спиральный спуск заканчивается ролико­ вой платформой с небольшим телескопическим конвейером на

конце.

В процессе работы вся система конвейеров может передви­ гаться вдоль причала. Высота подъема и опускания груза может регулироваться [168].

МЕШКИ В УСЛОВИЯХ ЭКСПЛУАТАЦИИ

Бумажные мешки служат для предохранения сыпучих грузов от потерь при транспортировании и хранении. Практика показала, что при нормальных условиях эксплуатации повреждается не более 3—5% мешков. Вероятность разрывов возрастает с увеличением количества перевалок в пути. Далеко не все мешки разрываются

148

до полного высыпания груза, однако достоверных статистических сведений о потерях продукции на разных этапах использования мешков почти не имеется.

Минимальное количество повреждений (в пределах 0—1%) на­ блюдается в процессе заполнения мешков с одновременной погруз­ кой на транспортер. При транспортировании рвется около 1—3% мешков в зависимости от условий перевозок. По эксперименталь­ ным данным Бургшталлера и Крауса [13], при перевозках цемента автомобильным транспортером повреждается 0 ,8 % мешков, желез­ нодорожным 1%, водным 4,1%, смешанным (водный + железнодо­ рожный) 4,7%.

Самыми сложными считаются дальние морские перевозки, при которых мешки должны выдерживать очень высокие нагрузки

вразных климатических условиях. Мешки в трюмах, уложенные

ввысокие штабеля (обязательно с прокладками из досок), подвер­ гаются значительным перегрузкам во время штормов и увлажня­ ются при конденсации влаги. Поэтому для морских перевозок гру­ зов применяют наиболее прочные, шестислойные сшитые мешки, которые иногда помещают внутрь джутовых.

Влияние числа слоев на прочность мешков Т. Тэнк-Нильсен

[14]характеризует данными, полученными при морских перевозках сахара в бумажных мешках емкостью 50 кг:

врежденных мешков значительно увеличивается. Наиболее частые причины, вызывающие повреждение мешков, следующие: высокая температура затариваемой продукции; избыточное наполнение; не­ исправность оборудования для заполнения (или укупорки) и транс­ портных средств; случайные падения при погрузочно-разгрузочных работах; резкие изменения температуры и влажности окружающей среды, сопровождающиеся изменением свойств затаренной продук­

ции.

Срок службы большинства бумажных мешков невелик: от не­ скольких недель до года. Только в некоторых случаях продукция хранится в мешках несколько лет.

Известно, что в процессе старения бумаги происходит ее гид­ ролиз и окисление. С повышением температуры, кислотности и влажности окружающей среды, загрязненности воздуха (главным образом сернистым газом), увеличением интенсивности облучения и длительности хранения деструкция бумаги усиливается. При этом изменяется цвет бумаги, снижается степень полимеризации целлюлозы, падает сопротивление излому, повышается жесткость. В бумаге в первую очередь деструктируется лигнин, гемицеллю­ лозы и низкомолекулярные фракции целлюлозы.

149