Ящик з гофрокартону (властивості і методи їх визначення)

Ящик з гофрокартону (властивості і методи їх визначення)

Будучи сполучною ланкою між виробником продукції та її споживачем, упаковка, виконуючи певні функції, за рахунок своїх конкретних параметрів і реальних властивостей зберігає якість продукції, оберігаючи її від псування та інших функціональних змін.

У всьому різноманітті видів і типів упаковки ящик з гофрокартону займає особливе місце завдяки, перш за все, унікальним властивостям самого гофрованого картону і широким можливостям при конструюванні з нього транспортної упаковки [1]. Саме тому в Україні щорічно використовується близько 915 млн одиниць ящиків з гофрокартону, для виготовлення яких витрачається 332 тис. т гофрованого картону. Більша частина цього гофрокартону та ящиків з нього виготовлена вітчизняними виробниками.

Ефективність використання ящиків з гофрокартону залежить від багатьох факторів, і найгірше, коли про тій чи іншій упаковці ми чуємо: ця «хороша», а ця — «погана». Як при розробці пакувального матеріалу, конструкції упаковки, так і при їх виборі і застосуванні важливо заздалегідь знати, з якою продукцією і в яких умовах буде знаходитися упаковка протягом усього її життєвого циклу. Іншими словами — визначити вимоги до упаковки. Як правило, ці вимоги можна реалізувати, створюючи упаковку з певними значеннями її різних властивостей. Такі дослідження проводяться стосовно до конкретної продукції і створюваної упаковці.

У даній статті не ставилося завдання привести результати таких досліджень або навести дані про властивості реальних ящиків з гофрокартону для конкретної продукції. Тут розглянуті властивості, які повинна мати транспортна упаковка — ящик з гофрокартону.

Протягом свого життєвого циклу (укладання продукції в ящик, переміщення, підйом, установка, зняття, укладання його в штабель, переміщення в транспортних засобах, зберігання в штабелях) ящик з гофрокартону піддається різним за характером і тривалості впливів.

Серед них статичні (стиснення у вертикальному і горизонтальному напрямках) і динамічні (вібрація, удар, стиснення) навантаження, які ящик відчуває в різних кліматичних умовах (температура і вологість).

Немає сумніву, що в більшості випадків стійкість ящиків з гофрокартону до таких навантажень багато в чому визначається структурою і властивостями самого гофрокартону, конструкцією упаковки. При цьому важливо відзначити, що існує прямий взаємозв'язок між міцністю ящики з гофрокартону і опором площинному і торцевому стисненню самого гофрокартону. Крім того, на міцність ящика впливає кількість і профіль гофр гофрокартону [2].

Найбільш повну картину про міцність ящика при статичних і динамічних навантаженнях можна отримати в лабораторних або реальних умовах випробування. Міцність ящиків при статичному стиску можна оцінювати зміною деформації ящика при заданій на навантаження або величиною навантаження, при якій ящик руйнується. У першому випадку навантаження імітує стиснення ящика, який знаходиться в штабелі таких же ящиків (рис. 1) протягом заданого часу, а деформація скриньок визначається за ГОСТ 25014-81.

У другому випадку використовується спеціальний прес, який дає можливість визначити навантаження, що діє на скриньку, що знаходиться між нерухомою нижній і верхній рухомий плитами преса (рис. 2). При цьому можна визначати міцність ящиків на стиск у всіх напрямках, розміщуючи їх між плитами преса відповідним чином. Зближуючи плити зі швидкістю 10 мм/хв, визначають навантаження [3], при якій ящик руйнується або його деформація перевищує граничні значення (ГОСТ 18211-72). Цей спосіб дає можливість найбільш точно імітувати умови зберігання ящиків з гофрокартону з продукцією в штабелі. Можна розширити випробування і визначити міцність ящиків при довготривалому статичному навантаженні, створивши реальні умови впливу такого навантаження.

Продукція в ящиках з гофрокартону перевозиться різними видами транспорту і при цьому піддається поштовхів, ударів, у тому числі і при вібрації або падіння ящиків.

Міцність ящиків з гофрокартону при падінні оцінюється кількістю зразків у відсотках, які не руйнувалися або не отримали ушкоджень при падінні з заданої висоти (ГОСТ 18425-73, 1502248-72). Ящик піднімається на певну висоту (для легких вантажів — 700 мм; для вантажів масою 50 кг — 200 мм) за допомогою спеціального пристрою (наприклад, опрокидывающаяся майданчик), а потім скидається. Зазвичай виробляють два падіння. За нормами Міжнародного союзу залізничників, падіння ящика проводиться 3 рази на тверду поверхню, яка нахилена на 10° до горизонту.

Випробування ящиків з гофрокартону на похилій площині імітують вплив на них динамічного навантаження при ударах, поштовхи, які особливо характерні під час перевезення продукції залізничним транспортом, менше — автомобільним. Ящик встановлюється на спеціальному візку, яка рухається по похилій площині (кут нахилу до горизонту - 10°), в кінці якої розміщується нерухома тверда стінка (рис. 3) (ГОСТ 25064_81). Зазвичай довжина переміщення ящика до нерухомої стінки становить не менше 1 м. Проводиться 4 удари — в залежності від імітації того чи іншого виду транспорту і умов транспортування. Міцність при таких ударах оцінюється їх кількістю без пошкодження та деформації ящиків.

Міцність ящиків з гофрокартону при динамічних вібраційних навантаженнях оцінюють кількістю зразків у відсотках, витримали випробування. Їх проводять на спеціальних стендах, які імітують різні умови транспортування. При цьому, як правило, амплітуда коливань складає 0-25 мм, частота коливань — 60-800 в хвилину, тривалість випробувань — від 20 хвилин до 2 годин. По ГОСТ 21136-75, умови таких випробувань наступні: прискорення — 0,5–1,1 см/с2, частота — 3-4 Гц, час — 1 година. В реальних умовах такі випробування можна проводити при перевезенні продукції в ящиках з гофрокартону по бруковим або грунтових дорогах автомобільним транспортом на відстань 250 км зі швидкістю 30-40 км/ч.

Протягом свого життєвого циклу ящик з гофрокартону знаходиться в різних кліматичних умовах, основними параметрами яких є температура і вологість. При цьому можлива зміна міцнісних властивостей як гофрокартону, так і скриньки з нього. Тому важливим є випробування ящиків з гофрокартону при певних умовах кондиціонування (ГОСТ 21798-76, 1502233-72), які імітують атмосферні умови (вологість і температура), які відповідають умовам експлуатації ящиків.

Такі випробування проводять у спеціальних кліматичних камерах. Після витримування ящиків з гофрокартону в них протягом заданого часу і при вибраних атмосферних умовах визначають міцність при дії статичних і динамічних навантажень.

Ящики з гофрокартону вважаються витримали такі кліматичні випробування, якщо їх міцнісні властивості змінилися не більше ніж на 10 %. В реальних умовах експлуатації ящиків з гофрокартону крім визначення їх міцнісних властивостей (більшість виробників не мають спеціального обладнання для їх вимірювання) необхідно враховувати ряд побічних факторів, які впливають на міцність ящиків [4].

Насамперед, це геометричні розміри ящика і їх співвідношення між собою. Слід враховувати, що найбільш міцна частина ящика — це його кути, які витримують основне навантаження. Міцність ящиків знижується при збільшенні його лінійних розмірів, особливо довжини і ширини.

Використання в ящиках з гофрокартону вкладишів, які розміщують між шарами продукції, також впливає на міцність ящиків. При цьому, щоб вкладиш сприйняв на себе частину навантаження на ящик, він повинен бути певних геометричних розмірів і форми (правильною — по формі ящика).

Важливою умовою реалізації заданої міцності ящиків з гофорокартона є правильна (без звисання і пазух, в перехльости) укладання їх в окремому шарі, так і по висоті всього штабеля.

Не следует забывать о том, что ящик из гофрокартона с продукцией, находясь длительное время в штабеле, при хранении на складе или транспортировании может терять свои прочностные свойства, особенно это характерно для ящиков из макулатурного гофрокартона. Поэтому при разработке ящиков из гофрокартона или выборе их для использования в качестве групповой упаковки важно учесть, как параметры упаковываемой продукции, так и условия ее хранения и транспортирования.

У статті показана важливість використання ящиків з гофрокартону в сучасному виробництві. Автором наведені переваги такої групової упаковки. У більшості випадків вони визначаються властивостями гофрованого картону. Також визначені статичні та динамічні навантаження, які діють на ящики з гофрокартону. У роботі описані методики визначення міцності ящиків з гофрокартону під час статичного стиснення, а також динамічних ударів, вібрації i стиснення. Автором показані фактори, які в процесі життєвого циклу ящиків з гофрокартону впливають на їхню міцність.