Классика и модерн

Окончание. Начало статьи читайте здесь

Качество упаковки

С точки зрения рядового потребителя, множество упаковок "флоу-пак", представленных сейчас на полках магазинов, различаются только размерами и оформлением. Но для специалиста они вовсе не одинаковы. Присмотревшись, всегда можно сказать, насколько удачным или неудачным оказалось сочетание упакованного предмета, упаковочного материала и оборудования. Критерии качества упаковки - это не только материал, удачно подобранный с точки зрения хранения продукта, но и, прежде всего, швы и то, насколько плотно оболочка охватывает предмет.
О качестве швов и упаковочных материалах мы скажем чуть ниже, а пока поговорим о том, как продукт располагается внутри пакета.
"Высший шик" упаковщика - это когда упакованный предмет предельно жестко обтянут упаковочным материалом, не дающим ему перемещаться внутри пакета. К сожалению, в отечественной упаковке "флоу-пак" продукт, как правило, откровенно "болтается". В некоторых случаях это нежелательно с точки зрения хранения и транспортировки продукта. Например, если упаковываются блоки из хрупких предметов (вафель, печенья), плохое обертывание, дающее продукту возможность перемещаться внутри упаковки, может вызвать смещение слоев блока и повреждение предметов.
Как производитель техники, а позже, на предприятии-потребителе, наладчик добивается того, чтобы продукт был качественно упакован? Прежде всего, сечение образуемого рукава должно позволять упаковываемому предмету входить в него с минимальными зазорами. При образовании продольного шва упаковочный материал должен хорошо обтягивать предметы. На практике так бывает не всегда. Причиной этого может быть, например, неудачная конструкция или отладка роликов продольной сварки. Дополнительной "страховкой" от плохого обтягивания может служить ленточный конвейер, расположенный выше рукава с предметами.
Последнее время в машинах встречаются конвейеры, составленные из небольших волосяных щеток. Преимущества "щеточного" конвейера над ленточным - те же, что указанны при описании круглой щетки и отводящего конвейера.
В большинстве случаев перемещение предмета внутри упаковки происходит все же из-за того, что пакет, в который он упакован, имеет слишком большую длину, т. е. неправильно определена длина упаковки. Помимо прочего, это приводит к излишнему расходу упаковочного материала. Готовя этот материал, автор специально просмотрел литературу, в которой рассматривается вопрос оптимального раскроя пакетов для упаковывания различных продуктов (штучных, сыпучих, жидких). И нигде не удалось найти рекомендации по определению угла, под которым должны сходиться слои материала при образовании упаковки "флоу-пак" или свободного пространства над слоем продукта при их фасовании.
Мы прекрасно понимаем, что определение длины пакета при упаковывании предметов на горизонтальных машинах или высоты пакета при упаковывании продуктов на вертикальных машинах - достаточно сложный вопрос. Во всяком случае, по сравнению с определением других размеров пакетов. И изготовители, давая рекомендации по длине пакета (т. е. по простановке на упаковочном материале меток для ФЦУ), чаще всего исходят из собственного опыта. И, откровенно говоря, немного перестраховываются, учитывая возможные колебания длины упаковываемых предметов, неровности поверхностей, меняющуюся влажность продукта и т. п., и увеличивают длину пакета. Пусть лучше расход материала будет немного излишним, но продукт наверняка поместится в пакет с заложенными размерами. Ведь в противном случае придется выбрасывать тонны заказанного упаковочного материала.
В случае же упаковки "флоу-пак", угол схода слоев материала для образования поперечных швов зависит от свойств и размеров упаковываемых предметов и, в большей степени, от характеристик (прежде всего, жесткости и толщины) упаковочного материала. Реально этот угол может составлять от 30 до 90є. Получить более тупой угол, а значит, уменьшить расход материала на одну упаковку - достаточно сложная задача.
На практике оптимальную длину пакета потребителю оборудования можно определить на конкретном продукте и материале только на многоприводном упаковочном оборудовании "флоу-пак". И только при работе на материале без метки для ФЦУ на так называемом обезличенном (иначе - сквозном) рисунке. Или, естественно, вовсе без рисунка. И только определив эту длину пакета, заказывать материал с меткой. 

Швы и материалы

Вряд ли покупатели товаров в упаковке "флоу-пак" обращают на это внимание, но автор, исходя из многочисленных наблюдений, берет на себя смелость утверждать, что швы на большинстве этих упаковок менее прочны, нежели на упаковках, полученных другими способами. Причина - с одной стороны, в высокой производительности упаковочного оборудования "флоу-пак", а с другой стороны, в конструкции сварочных элементов машин непрерывного действия.
Тепловая сварка постоянно нагретыми элементами, по сути, проста: необходимо нагреть упаковочный материал в местах образования швов так, чтобы температура внутреннего термосвариваемого слоя была выше температуры его плавления, и сдавить слои. Сложность осуществления этого процесса на машинах "флоу-пак" - в том, что сварочные элементы (ролики продольной сварки и губки на роторах поперечной сварки) имеют цилиндрическую рабочую поверхность. А это значит, что сдавливание слоев материала происходит по линии, а не по плоскости, как, допустим, в большинстве воротниковых машин. И если необходимое при сварки давление можно сравнительно легко обеспечить, применив, например, более сильные пружины, то для нагрева материала при минимальном контакте требуется нагревать сварочные элементы гораздо сильнее, чем при плоском контакте. А это, увы, может плохо повлиять на наружные или промежуточные слои упаковочного материала (см. статью "Чтобы костюмчик сидел", PakkoGraff № 7, 2004).
Выхода два: либо надо понижать производительность, одновременно снижая температуру сварочных элементов, либо, наоборот, перегревать сварочные элементы, увеличивая при этом производительность. Увеличивать производительность необходимо для того, чтобы избежать из-за кратковременности контакта неприятностей с материалом. Понятно, что когда это удается, идут вторым путем, - так оборудование используется эффективнее. Но вот прочность швов в этом случае не очень высока.
Как правило, невысокая прочность швов не особенно влияет на качество упаковки. Не слишком прочные швы не всегда влияют на условия хранения многих продуктов. Однако в некоторых случаях к прочности и герметичности швов предъявляются высокие требования, и тогда приходится идти на снижение производительности.
Возможным выходом из такого противоречия является применение некоторых сравнительно новых для нашего рынка упаковочных материалов.
В 1971 г. появились материалы для холодной сварки. Работы над такими же отечественными материалами начались в середине - второй половине 1980-х гг. В 1994 г. автор впервые лично опробовал отечественный материал для холодной сварки на оборудовании. Правда, испытания проводились не на горизонтальных упаковочных машинах "флоу-пак", а на вертикальных воротниковых. Качество швов было вполне приемлемым, но в то же время было замечено, что требовалось либо снижать производительность машины, либо изменять форму сварочных элементов, прежде всего, по конфигурации насечек на рабочих поверхностях губок.
Гибкие упаковочные материалы для холодной сварки представляют собой самую разную основу, покрытую с одной стороны разрешенным к применению для контакта с пищевыми продуктами специальным, так называемым, холодным клеем. Это водная эмульсия, имеющая в своем составе природный латекс и синтетические каучуки, что обеспечивает хорошую склейку и непроницаемость швов.
При работе с этими материалами сварочные элементы остаются либо вовсе холодными, либо (что производится на некоторых упаковывающих предприятиях) подогреваются до 40-50 °С. Заметно снижается расход электроэнергии, но вместе с тем, у предприятия появляются новые затраты. Требуются некоторые переделки упаковочного оборудования - прежде всего, изменение конфигурации сварочных (в этом случае точнее сказать "склеивающих") элементов и нанесение специального покрытия на ролики размотки и натяжки материала. И эти переделки в большей или меньшей степени, но в обязательном порядке увеличивают стоимость оборудования по сравнению с оборудованием в стандартном исполнении. Сам материал более дорогой и требует более жестких условий хранения, нежели обычные термосвариваемые материалы.
Все это делает применение материалов для холодной сварки экономически оправданным только на самом высокопроизводительном оборудовании "флоу-пак" и при больших объемах выпуска фасованной продукции. Из-за этого, по подсчетам экспертов, у нас в стране они применяются только на 3-4 % всех имеющихся горизонтальных упаковочных машин "флоу-пак", а на оборудовании других видов не используются вовсе. И работают с ними у нас, как, впрочем, и за рубежом, только на самых крупных предприятиях, выпускающих пищевую продукцию.
Более новыми для нас являются материалы для низкотемпературной сварки, т. е. те, что требуют нагрева сварочных элементов в пределах от 70 до 150 °С (в зависимости от скорости получения непрерывного шва. Такая температура полностью исключает тепловое повреждение любого упаковочного материала, в том числе релаксационные явления в БОПП-пленке. Из сообщений в нашей литературе можно сделать вывод о том, что упаковочные машины при применении материалов для низкотемпературной сварки не требуют каких-либо переделок. Вроде бы, не предвидится и каких-либо дополнительных условий хранения этих упаковочных материалов. Но применение их, как можно понять, еще более редкое, чем материалов для холодной сварки.
Вывод из этого раздела прост: упаковочные машины, образующие упаковку "флоу-пак", универсальны для разнообразных упаковочных материалов, надо только правильно настраивать машины для них. Но универсальность горизонтальных машин заключается не только в этом. 

Универсальность упаковочного оборудования "флоу-пак"

Все существующие сейчас машины, образующие упаковку "флоу-пак", в той или иной степени универсальны. Универсальны они, прежде всего, для производителя техники. У всех предприятий, производящих такие машины, существует так называемая "базовая модель". Добавляя к ней или заменяя какие-либо исполнительные механизмы, они готовят для потребителя машину, удовлетворяющую его требованиям. Например, заменой деталей узла образования рукава, изменением расстояния между направляющими предметов в конвейере подачи, установкой толкателей на цепи подающего конвейера с другим шагом, перемещением осей роторов поперечной сварки, рядом других операций, добиваются подготовки машины к упаковыванию предметов с определенными габаритами. Даже если базовая модель не рассчитана на упаковывание предметов с достаточно большой высотой, машиностроители находят выход, применяя роторы, у которых вал выполнен в виде двух половин.
Задача машиностроителей - добиться универсальности, а точнее, легкости переналадки для потребителей оборудования в условиях действующего упаковочного производства. Надо сказать, что с этой задачей производители машин в целом справляются, достигая той или иной степени простоты переналадки.
Наиболее легко переналадка производится при наличии нескольких отдельных приводов, да еще, если процесс управления и контроля технологического процесса получения упаковок ведется с помощью элементов современной промышленной электроники и микропроцессорной техники. Но при этом, как говорилось ранее, увеличивается стоимость машины, и для ее технического обслуживания требуются специалисты более высокой квалификации.
Говорить, что в таких машинах переналадка сводится лишь к нажатию кнопок или прикосновению к сенсорной панели, не стоит. Некоторые операции переналадки все равно придется выполнять вручную. Хотя производители техники, надо отдать им должное, стремятся до предела облегчить и эти операции. На ряде зарубежных машин, а с недавних пор и отечественных (например, в машине "Линепак 1000" компании "Таурас-Феникс"), устанавливается рукавообразователь оригинальной конструкции. Вместо традиционного набора пластин, образующих из упаковочного материала рукав, устанавливается узел с небольшим маховичком, вращая который изменяют положение формирующих рукав граней, изменяя тем самым поперечное сечение рукава для предметов с разными размерами.
Несмотря на универсальность машин, потребителю не стоит обольщаться широким диапазоном размеров предметов, указываемым обычно проспектах и каталогах, и рассчитывать на то, что полсмены он будет упаковывать предметы размером с ириску, а полсмены - размером с кирпич. Переналадка в этом случае, если она в принципе и возможна, займет достаточно много времени. Поэтому лучше, если планируется упаковывать предметы разных размеров, заранее обговорить это с производителем или продавцом, определив реальный диапазон габаритов, переналадка на которые сравнительно легко осуществима в условиях предприятия-потребителя. 

Упаковочное оборудование специального исполнения

Машины специального исполнения - это, прежде всего, машины, обеспечивающие специальное упаковывание продуктов, например, в вакууме или модифицированной газовой среде.
Упаковывание продуктов в вакууме на машинах "флоу-пак" принципиально не отличается от аналогичного процесса на упаковочных машинах других типов. Один из поперечных швов проваривают не полностью, оставляя отверстие. После чего из упаковки отсасывается воздух. Либо упаковку помещают в камеру, оставляя не проваренный полностью шов вне нее. В камере создают повышенное давление, которое давит на стенки пакета, удаляя имеющийся там воздух. После удаления воздуха шов заваривают окончательно.
Упаковывание продуктов в модифицированной среде на машинах "флоу-пак" производить гораздо сложнее, нежели при многих других способах упаковывания. В отличие от других машин, где продукт помещается в полностью или частично готовый пакет, на машинах "флоу-пак" пакет образуется одновременно с помещением в него продукта. Продольный шов образуется после помещения предметов, а поперечные швы - в промежутках между предметами, находящимися внутри рукава. Слишком много возможностей у специального газа улетучиться до того, как упаковка будет полностью готова. Как минимум, возрастает расход газа.
Работы над созданием машины "флоу-пак", позволяющей упаковывать продукты в среде специальных газов, начались еще в 1970-е гг. Во всяком случае, первые патентные материалы ведущих фирм по этой проблеме относятся именно к этому периоду. Кстати, материалов, касающихся этой проблемы, в патентной литературе весьма немного, что лишний раз подчеркивает ее сложность.
Но, вместе с тем, обращает на себя внимание оригинальность большинства патентуемых решений. Вот, например, как задумала упаковывать продукты в модифицированной среде одна японская компания. В машине "флоу-пак" с нижним расположением рулона на упаковочный материал в момент помещения на него предметов, в промежутки между ними наносится капля сжиженного газа. Испаряясь и вытесняя частично воздух из рукава, газ и создает модифицированную среду. Не знаем, применялось ли когда в практике это решение. Как впрочем, и ряд других, т. к. машины "флоу-пак" для упаковывания в среде специальных газов никогда у нас не демонстрировались, а сведения о них крайне скудны. В этом году, например, в нашей специализированной прессе прошли сообщения о машине Shamal (кстати, также с нижней подачей упаковочного материала) итальянской компании PFM для упаковывания в модифицированной газовой среде и о машине такого же назначения модели Delta компании Ilapak (Швейцария - Италия). Но в обоих случаях нет никаких подробностей о том, как создается эта среда в упаковке, как нет и технических характеристик машин.
Еще одним, очень редким, исполнением упаковочных машин "флоу-пак" являются машины многоручьевого исполнения. Здесь встречаются два варианта. Либо на машине устанавливаются несколько рулонов упаковочного материала, либо упаковочный материал с одного рулона в процессе движения разрезается вдоль на несколько полос. Каждая полоса материала сворачивается в рукав и в результате с машины за один цикл ее работы сходит несколько (по числу полос или рулонов) упаковок. Понятно, что такие многоручьевые машины предназначены для самых крупных предприятий, выпускающих продукцию в очень больших объемах. 

До и после

Горизонтальные упаковочные машины "флоу-пак" достаточно универсальны и потому, что сравнительно легко встраиваются в технологические линии производства самых разнообразных продуктов. Но в этом случае перед ними должны устанавливаться устройства подачи упаковываемых предметов, а за ними желательно установить устройства для укладки предметов в потребительской упаковке в групповую упаковку или транспортную тару. Как уже говорилось, упаковочная машина только тогда станет автоматом, если в ней будет решена проблема автоматической укладки предметов (или блоков предметов) на подающий конвейер.
К сожалению, и зарубежные, и отечественные производители упаковочных машин "флоу-пак" крайне редко демонстрируют на наших выставках вместе с машинами и устройства для подачи упаковываемых предметов. Хотя у всех солидных производителей такие устройства имеются.
Для подачи предметов, не боящихся повреждений, можно применять устройства, достаточно "жестко" воздействующие на них в процессе ориентации и направления на загрузочный конвейер упаковочной машины. На выставке "Упаковка - УпакИталия" 2000 г. итальянская компания Eurosicma демонстрировала автомат, который упаковывал во "флоу-пак" леденцовую карамель небольших размеров. Машина была укомплектована вибрационным питателем, подобным тем, что используются в роботизированных сборочных комплексах для подачи мелких деталей.
Гораздо сложнее дело обстоит в тех случаях, когда предметы, которые надо упаковать, легко повреждаются. Здесь чаще всего используются более или менее сложное оборудование, которое мягко перестраивает выходящие с технологических линий штучные продукты в линию и по одному направляет их в машину.
Если подача предметов в их машины различными отечественными производителями достаточно успешно решена, то к вопросу автоматизации процессов укладки упаковок "флоу-пак" в транспортную тару наши машиностроители, похоже, не приступали. Единственное оборудование, облегчающее труд при укладке упаковок в транспортную тару, которое могут предложить наши производители фасовочно-упаковочной техники, - это вращающиеся накопительные столы.
Причина - в том, что большой потребности в оборудовании для создания групповой и транспортной упаковки у нас в стране пока нет. И происходит это, прежде всего, из-за низкого уровня зарплаты у нас в стране, особенно в провинции. Руководству упаковывающего предприятия в большинстве случаев дешевле направить на укладку упаковок нескольких работниц, нежели приобрести дорогостоящее оборудование.
Надо сказать, что при той производительности, которую демонстрирует отечественное оборудование для упаковки "флоу-пак", и тех минимальных средствах механизации, что предлагают машиностроители, укладчицы вполне справляются. Автор наблюдал, как две укладчицы при наличии накопительного стола достаточно легко справлялись с укладкой в короба из гофрокартона упакованных творожных сырков, выходящих с упаковочной машины в количестве около 200 штук в минуту, да еще при этом умудрялись обмениваться новостями.
Но, во-первых, такое положение с зарплатой не будет у нас вечным. Во-вторых, масса сырков - 50 г. А если с автомата будут выходить 200 упаковок в минуту массой 500 г? Справятся ли?
Вряд ли сейчас у нас найдется оборудование, которое способно упаковывать крупные по размерам (соответственно, и по массе) предметы с такой производительностью. Но наше оборудование, образующее упаковку "флоу-пак", обязательно будет развиваться в соответствии с мировыми тенденциями развития фасовочно-упаковочной техники, а значит, производительность его должна увеличиваться. И тогда потребность в автоматизации операций по созданию групповой транспортной упаковки будет возрастать. 

Что дальше?

В специализированной прессе России и ближнего зарубежья последнее время много говорится о тенденциях в развитии отрасли машиностроения, выпускающей фасовочно-упаковочное оборудование, и о тенденциях развития самого этого оборудования.
Вот, например, как определяет тенденции развития оборудования Томас Рейнер, исполнительный директор Berndt & Partner Packaging Consulting: "В будущем многофункциональность машин будет также важна, как и скорость производства. Время производства упаковки должно быть сокращено, а упаковочное оборудование должно быть приспособлено для различных форматов и типов упаковок" ("Упаковка" № 1, 2003). С этим положением трудно не согласиться. А вот другая мысль того же автора: "Число машин, простых в управлении, будет увеличиваться, менее сложные конструкции упростят процессы очистки и устранения неисправностей" - вызывает не столь однозначное мнение. Несомненно, управление машинами будет упрощаться, но это будет упрощение работы только оператора, управляющего оборудованием в процессе его непосредственной работы. А вот ремонт оборудования, устранение неисправностей, да и все те работы, которые называются "техническим обслуживанием", вряд ли будут упрощаться. Скорее наоборот, они потребуют более квалифицированного труда, нежели сейчас.
Надеемся, читатели согласятся, что многое из рассказанного в этом материале позволяет определить, что современные упаковочные машины "флоу-пак" вполне "укладываются" в эти тенденции. Но если скорость образования упаковок на машинах "флоу-пак" в сравнении со скоростью других типов оборудования смотрится вполне прилично, то с их многофункциональностью стоит еще разобраться.
Производительность 60-100 упаковок в минуту вполне достижима практически на любой машине "флоу-пак", а для самого распространенного типа фасовочно-упаковочного оборудования - воротниковых машин - это средний по производительности класс. Скорость 200 упаковок в минуту демонстрируют многие машины "флоу-пак", а воротниковых машин, способных достичь такой производительности в мире очень немного (в России таких пока нет), и относятся они к высшему по производительности классу.
Об универсальности (многофункциональности) машин "флоу-пак" по части применения упаковочных материалов и переналадки на различные размеры упаковок мы говорили, а о многообразии типов упаковок сказать нечего. Воротниковые машины, не уступая машинам "флоу-пак" по многообразию применяемого упаковочного материала и размеров получаемых пакетов, явно превосходят их по типажу пакетов, которые можно получать при использовании на единой базе каких-то дополнительных механизмов и узлов. Пакет-"подушечка", пакет с боковой складкой, "стоячий" пакет, пакет с прокаткой продольных углов, пакет с проваркой боковых углов, пакет с заделкой верха (при желании и низа) алюминиевой клипсой или полимерной ленточкой, пакет с замком для повторного открывания/закрывания, - вот далеко не полный перечень тех пакетов, которые могут быть получены на вертикальных воротниковых упаковочных машинах. А что же машины, о которых идет здесь речь? Сама упаковка "флоу-пак", да та же упаковка с подворотом материала у поперечных швов, которая внешне мало отличается от первой, - вот, пожалуй, и все, что может сойти с этих упаковочных машин.
Мы не стремимся сравнивать воротниковые машины и машины "флоу-пак" ни по производительности, ни по типажу упаковок - это совсем разное оборудование. Но все же однообразие упаковок "флоу-пак", при несомненной их функциональности, вызывает откровенную скуку. Не потому ли некоторые отечественные производители шоколадных батончиков начинают переходить от упаковки "флоу-пак" к другим видам упаковки, в том числе, возрождая хорошо известную нам с детства упаковку с обандероливанием батончика этикеткой?
Поэтому, наряду с увеличением производительности, машиностроителям следует подумать и о новых типах упаковок. А также заняться оборудованием, призванным обеспечить высокую производительность линий, в которые эти машины будут встраиваться.

Владимир Ульянов

Источник: Pakkograf