Разработка проекта технологии производства упаковки для пищевой промышленности

Общая схема представляет собой следующую последовательность: выбор печатной машины – > выбор штанцевальной машины –> разработка оснастки -> производство

Исходя из этой схемы важно правильно выбрать печатную и штанцевальную машину, а также подобрать формат листа, при этом исходя из характеристики машин и КИМ. Выбирая машину, необходимо руководствоваться имеющимися технико-экономическими показателями. Необходимо также спроектировать оснастку, в которую входят комплект печатных форм, а также штанц-форма, которая состоит из штанцевального штампа и контрштампа. Результатом этой работы служит проект технологии производства новогодней упаковки для подарков.

Офсетную печать с самого начала применяли для печати упаковки. Листовая офсетная печать, если сравнивать с другими способами, имеет некоторые определенные преимущества с экономической точки зрения, а также с позиции качества продукции. Прежде всего, к ним следует отнести возможность печатать довольно широкий ассортимент продукции за сравнительно низкую стоимость при этом используется отличное качество и применяется широкий спектр тиражей. Недорогие печатные формы, позволяющие обеспечить качественное воспроизведение оригинальной продукции, отличаются длительным сроком использования, при этом не требуют каких-либо специальных условий хранения. К достоинствам также следует отнести легкость переналадки машины на выполнение нового задания, а также стабильность печатного процесса. Понятная и очень удобная система управления, а также электронный контроль продукции на всех участках процесса печати помогают обеспечить надёжность и простоту воспроизводства результатов. Листовым офсетом запечатываются материалы, имеющие самые различные форматы и плотности. Сфера применения офсетной печати – это в основном листовая многокрасочная печать на картонных и бумажных изделиях. При этом используют преимущественно многокрасочные листовые печатные машины, которые позволяют запечатывать обе стороны листа с сохранением приводки печатных красок.

Особыми требованиями к листовым машинам являются требования при печати на плотных, жёстких материалах. Лист проводится таким образом, что сильные изгибы материала не допускаются. Различные операции по отделки продукции, такие, как лакирование, нумерация, перфорирование и штанцевание, которые выполняются непосредственно в печатных машинах или же вне их, широко используют технологию листового офсета.

Анализируя подсчёты и прогнозы, проведенные компанией DuPont, о соотношении различных способов печати в производстве упаковки, то легко видно, что доля флексографии постепенно растет, а доля офсета постепенно снижается. При этом потенциал производства печатной продукции с применение офсетного способа ещё не исчерпан. Существуют различные проблемы, решение которых может существенно улучшить качество печати продукции:

1) улучшится и стабилизируется качество печати;

2) усовершенство процессов офсетной печати;

3) новые методы и создание новых современных производственных материалов;

4) сокращение времени на переналадку машины и снижение объёмов макулатуры.

Поскольку новогодняя упаковка содержит множество различных цветов, то печать следует проводить на микрогофрокартоне. При этом также будет необходима дополнительная отделка, которая будет представлена лакированием. Для запечатывания применима офсетная печать. Выбираем листовую офсетную машину, которая подходит нам по всем этим параметрам:

Speedmaster SM 102 (104) – 4 + LX

L – лакировальная секция;

X – удлинённое приёмное устройство.

Характеристики офсетной печатной машины:

количество печатных секций – 4;

формат печати: мин. – 280х420 мм, макс. – 720х1020 (1040) мм;

макс. скорость печати – 13 000 отт/час;

габариты: 12,91х3,16х2,17 м

масса: 33,7 т;

мощность 73 кВт.

Для лакирования применяют обычно лакировальные аппараты. Их рассматривают обычно в комбинации с сушильным устройством, то есть они представляют собой одну систему. Требованиями к облагораживанию поверхности определяется тип и свойства лака, который будет использоваться, а также вид сушки. Применяют в листовой офсетной печати дисперсионные лаки и лаки, которые отверждеваются при воздействии УФ – излучения. Используя лак, можно добиться определенных эффектов, которых в обычной офсетной печати добиться очень сложно. Можно для печати использовать краски золотого цвета или металлизированного цвета. При использовании красок такого типа в сочетании с водными лаками можно получить хороший глянец, который отлично подчёркнет исключительность цвета. Выбираем дисперсионный лак, поскольку он быстрее закрепляется на поверхности, а также имеет отличную глянцевую способность, обладает механической прочностью, а также очень стоек к истиранию и имеет следующие достоинства:

1) у него отсутствует запах;

2) он не желтеет;

3) он обладает высокой скоростью обработки;

4) у него более высокая гладкость поверхности;

5) он может разбавляться и смываться водой.

Далее выбирается тип и марка штанцевальной машины, то есть выбираем автоматический плоскоштанцевальный пресс фирмы BOBST SA – SP 104-ER [3]:

1) формат листа: мин. – 400х350 мм, макс. – 1040х740 мм;

2) бумага/картон: 80 – 2400 г/м2;

3) высота гофрированного слоя: до 4 мм;

4) усилие высечки макс.: 250 т.;

5) производительность: 8000 лист./час.

Далее после выбора лакирования и штанцевания, необходимо выбрать формат картонных листов. При выборе следует обратить внимание на следующие требования:

1) на размеры и конструктивные особенности развёртки упаковки;

2) на размер форматов листов картона, которые перерабатывают основным технологическим оборудованием;

3) на максимальное значение функции КИМ.

При выборе формата обращают внимание главным образом на КИМ, но в данном случае развёртка упаковки не является экономичной и КИМ равен 82 %.

КИМ=ΣSрз/Sф

ΣSрз – суммарная площадь раскроев индивидуальных заготовок упаковки, размещённых на оптимизируемом формате листа;

Sф – общая площадь формата листа.

КИМ=609*335/720*1040=81,7 %

Позиционирование – это сложная техническая задача. Этот процесс определяет качество всего выполнения технологических процессов, то есть печати и штанцевания. Важно при позиционировании предусмотреть возможность равномерного распределения давления по всей площади картонного листа при процессе печати и штанцевания. От процесса позиционирования зависят также механические свойства будущей упаковки. Развёртку упаковки ориентируют относительно машинного направления картона, которое определяет ось максимальной жёсткости. При раскладке на картонный лист важно также учесть машинное направление листа, при этом расположив развёртку так, чтобы максимальная жёсткость была оправдана конструкцией. Следует также учитывать особенности основного технологического оборудования по передней кромке листа, а также по боковым и задней кромкам – область захвата оставлено достаточно места.

Задание требует выпустить 3500 штук новогодней упаковки для подарков. Для этого необходимо знать количество картона, которое необходимо для выпуска нужного количества продукции. Расход материала удобнее выражать в единицах веса:

Р=S*q, где S – площадь листов картона заданного формата, необходимого для производства заданного количества упаковок; q – масса 1 м2 картона.

К=N/n , где К – количество листов картона заданного формата, необходимого для производства заданного количества упаковок;N – общее количество упаковки; n – количество раскроев на 1 листе.

К=3500/3=1167 листов

S=1167*720*1040=873849600 мм2=873,8496 м2

Р=873,8496*240=209723,904 г =209,72 кг

Таким образом, для производства 3500 штук упаковки необходимо 209,72 кг картона форматом 720х1040 мм.

У монометаллических офсетных печатных форм тиражестойкость составляет 120-150 тыс. оттисков. Нам необходимо получить 1167 оттисков, что говорит о том, что нам будет нужна одна форма, поскольку будут использоваться четыре цвета, то мы будет применять по одной форме на каждую краску, то есть общее количество форм составит четыре. Также будет необходима одна форма для применения выборочного лакирования, с помощью формы высокой печати или формной пластины со снятым копировальным слоем для того, чтобы наносить лак на отдельные участки печатного оттиска.

Штанцевание – это комбинированный совмещённый технологический процесс, который включает в себя целый комплекс различных операций, которые определяют форму, геометрические размеры и конструктивные особенности будущей картонной упаковки: нанесение перфорации, высечку контура развёртки, биговку линий сгиба на развёртке, надрезку и рицовку. В зависимости от желаемой конструкции упаковки в процесс штанцевания могут также входить не все эти перечисленные операции, а лишь только самые необходимые. Многие операции взаимно влияют друг на друга, а с помощью конструктивных особенностей комбинированных штанцевальных форм можно определить технологические возможности по изготовлению того или другого вида упаковки, а также контролировать технико-экономические показатели. Для того, чтобы изготовить штанц-формы, необходима будет следующая информация:

1) комплект графических материалов: технологический чертеж развертки упаковки в плоскости с указанием типов линий (рез, биговка, перфорация и т.п.);

2) файлы в нужном формате векторной графики (желательно в масштабе 1:1). При этом важно также будет указать что изображено в файле, то есть вид на печатный лист («лицо печати») или на рабочую сторону штампа («лицо штампа»);

3) тип материала (бумаги, картона, гофрокартона и т.д.) и толщину материала у (для подбора высоты и толщины биговальных линеек);

4) тип и особенности контрштампа;

5) габариты штампа (основы) и/или величин отступа от краёв фанеры до ближайших линеек;

6) тип и марка штанцевальной машины,

7) в случаен использования перфорационных и специальных линеек, необходимо дополнительно указывать данные по этим линейкам (например, шаг
перфорации (длина реза и пробела) в мм. или пунктах (pt) и т.п.).

Комплектность поставки:

1) штанцевальный штамп;

2) контрштамп;

3) оснастка для удаления отходов;

4) оснастка для разделения заготовок.

Выполняют процесс штанцевания на тигельных и роторных штанцевальных машинах. На основе исходных мы спроектировали штанцевальную форму для новогодней упаковки.

Контрштамп является ответной частью штанцевального штампа. Он представляет собой определенную систему биговочных каналов, при этом оси, симметрии которых имеют строгое совпадение с осями симметрии уже соот­ветствующих биговальных ножей у штанцевального штампа. Контрштампы в зависимости от конструкции бывают двух видов: съемные и несъемные. Монтируют съемные контрштампы на специальные съемные плиты, а несъемные контрштампы крепят непос­редственно на самой плите (талере) штанцевального оборудования. Выполняются биговочные каналы контрштампов из различных материалов: прессшпана (прессованного карто­на), фотополимерных пластин, пластмасс, а также слоистых прессованных материалов и различного металла. Производятся контрштампы из пластмассовых биговальных матриц с юстировочными направляющими по совсем другой технологии. Биговальные матрицы, отрезанные до требуемой длины, монтируются на соответствующие биговальные ножи у штанцевального штампа. Их вставляют до упора в посадочном канале юстировочной направляющей. После того, как штанцевальный штамп был установ­лен в штанцевальную машину, удаляются защитные бумаги с оснований биговальных матриц, при этом обнажается клеевой слой. Далее осуществляется прямой рабочий ход у штанцевальной машины, биговальные матрицы в конце которого прижимаются к опорному столу машины (талеру) или же прижимаются к специ­альной съемной стальной плите и затем приклеиваются. Биговальные ножи в случае обратного хода штанцевальной машины освобождаются из юстировочных направляющих приклеенных биговальных матриц. После того, как юстировоч­ные направляющие удалятся, контрштамп считается полностью готовым к работе.

Выбераем этот способ изготовления контрштампа. Далее попробуем разобраться с подходящими биговальными матрицами.

Высота матрицы (А) = (С) Толщина картона

В = 2*0,35+0,71=1,41 мм

Теперь по специальной таблице выберем тип биговальных матриц исходя из высоты матрицы и ширины биговального паза.

Биговальные матрицы JAZZ изготовлены из микрополиэстра.

У биговальных матриц JAZZ профиль был специально разработан для того, чтобы его можно было применять на высокоскоростных штанц-автоматах. У закруглений нет граней. За счет скоса матрицы полностью исклю­чается застревание картонного листа, в случае попадания его в штанцевальную секцию. У юстировочной направляющей матрицы существует специ­ально разработанная конструкция, которая обеспечивает перпендикуляр матрицы относительно применяемой биговальной ли­нейки, благодаря чему можно добиться наиболее точного совме­щения при работе штамповой пары: линейка-матрица. Защитная бумага, увеличенная в размере, по отноше­нию к ширине матрицы позволяет облегчить ее удаление, а также позво­ляет гораздо быстрее и легче переналадить применяемое оборудование к работе с новым тиражом.

Такие процессы, как удаление облоя и разделение заготовки упаковки, осуществляются автоматически на штанцевальной машине, а также могут проводиться и вручную. Облой удаляется вручную и далее разделяются заготовки при выполнении маленьких заказов. Для того, чтобы облегчить разделение, применяют специальные приспособления для этой задачи. В нашем случае маленький тираж, поэтому вышеперечисленные операции мы будет производить вручную.

Также как и удаление облоя и разделение заготовок, процесс фальцевания мы проведем вручную, поскольку конструкция упаковки представляет собой достаточно сложную структуру, и в итоге она не позволяет применять автоматические линии для фальцовки.

Заготовки тары получаются в виде плоского раскроя или же представлены в сфальцованном и соединенном по боковому шву виде, а также они имеют комплектующие детали решетки и различные другие изделия, которые укладываются в пачки или кипы с общей массой 20-25 кг, и затем их обвязывают. Обычно в каждой кипе содержатся ящики или находятся вспомогательные упаковочные средства, имеющие один размер. Обвязывают их в основном по большой стороне с помощью пояса при длине кипы до 600 мм, и с помощью двух поясов, если кипа имеет большую длину. Два пояса допускают крестообразного расположения. В местах возможного повреждения в кипы ящиков делают картонные прокладки или уголки. Имеются также следующие виды обвязки кип ящиков: обвязка шпагатом, обвязка металлической и полимерной лентой, обвязка бумажной лентой, а также обвязка плоской или же круглой проволокой.

Делают обвязку пачек заготовок тары с помощью механизированного способа, на специальных обвязочных станках и всевозможных автоматах или же используя ручной инструмент. Ручные машины применяются в случае выпуска ящиков небольшого количества, а также в случае увязки больших пакетов, которые сформированы на поддоне. Для обвязки пачек с заготовками крупных партий тары используются автоматические лентообвязочные машины. В случае осуществления обвязки металлической лентой (ГОСТ 3560-73) или же лентой полимерной, то концы ленты соединяют с помощью сварки. Наиболее часто идут ленты из ориентированного полипропилена. У полипропиленовой ленты свои плюсы: она более эластична и её удобнее использовать для обвязки пачек ящиков.

Также применяют и специальные машины, предназначенные для обвязки пачек проволокой (ГОСТ 7480-73). Для того чтобы проволока не подрезала картон на углах пачки, под нее подкладываются угловые картонные прокладки. Соединяют круглую проволоку с помощью скручивания. Плоскую проволоку соединяют сваркой. Для обвязки пачек ящиков очень эффективно применение бумажной ленты, за счет чего предотвращается порча ящиков на углах.

Для того, чтобы обеспечить механизацию погрузочно-разгрузочных работ при транспортировке готовой продукции потребителям необходимо грузовые единицы укрупнять. Для этого пачки укладывают в транспортные пакеты на обычном стандартном поддоне или же без него с образованием транспортных единиц. Часто для формирования плотного пакета применяются упаковочные прессы. Герметичность и фиксацию пачек на транспортном поддоне можно обеспечить путем упаковывания транспортных единиц в стрейч-пленки или же поместить в термоусаживаемые плёнки. То есть заготовки картонной упаковки транспортируются этим способом, в случае если упаковка продукции в них проходит на другом пред­приятии.

Заключение

Мы завершили процесс проектирования и прошли технологию производства конструкции упаковки для пищевой промышленности, где в качестве примера использовали упаковку для новогодних подарков. Задача такого типа была решена с использованием самых современных требований, а также в нашей работе применялась система автоматизированного проектирования упаковки (AutoCAD, Paint).

На первом этапе мы провели исследование и проанализировали рынок новогодней упаковки. Сам анализ рынка был проведён по каталогам дизайнерских решений ведущих компаний (Linia Grafic и т.д.), а также в работу брался ассортимент ведущих супермаркетов. В результате анализа были сделаны определенные выводы, то есть были рассмотрены вопросы «какая нужна упаковка потребителю», «какие у нее главные недостатки в конструкции и в оформлении» и другие вопросы. Также были отмечены некоторые недостатки по позиционированию готовой продукции в торговом зале.

Результатами проектирования новогодней упаковки являются:

1) изометрическая проекция упаковки с открытой крышкой;

2) чертёж развёртки упаковки в плоском виде, где имеется условное обозначение линии высечки и линии бигования;

3) проект дизайна новогодней упаковки в трёхмерном виде;

4) был выбран материал;

5) был комплект чертежей по конструктивной и изобразительной составляющих дизайна, который был сделан в электронном виде с помощью прикладных программ AutoCAD, Paint;

6) был выполнен макет упаковки с помощью плоттера;

7) после испытания макета была сделана доработка конструкции с полным внесением всех изменений в рабочие чертежи.

В следующей части мы разработали технологию изготовления новой конструкции новогодней упаковки:

1) выбор типа печати и печатной машины, которые наилучшим образом подходят для производства этой упаковки;

2) выбрана штанцевальная машина;

3) проведены расчёты необходимого количества печатных форм;

4) была разработана соответствующая штанц-форма;

5) был проведен расчёт нужного количества материала;

6) разработали контрштамп;

7) разработали процесса фальцевания;

8) разработали технологию упаковки готовых заготовок в транспортную тару.

В итоге мы получили полный комплект чертежей, а также макет новогодней упаковки и технологию её производства.