Упаковочные материалы и специфика их применения

Строительство всегда являлось двигателем экономики. Оно запускало все основные и сопутствующие процессы, задействуя самые разнообразные отрасли и привлекая огромные массы людей. Стройки требуют знаний, рабочих рук, и самое главное – строительных материалов.

С развитием производств органично встал вопрос безопасной транспортировки разнообразных строительных материалов до места финального строительства. Нередко габаритные и тяжёлые грузы ломались и деформировались в процессе перевозки. Страшно представить выпадающие из фуры кирпичи или штрипсы стального проката, стремительно летящие по трассе Тула – Новомосковск.

Постепенно вопрос упаковки стал приобретать всё более и более серьезный вес в планировании всех этапов строительства. Появилась целая упаковочная отрасль, состоящая из предприятий, выпускающих исключительно упаковочную продукцию. Стрейч, скотч, всевозможные плёнки, и в их числе – стреппинг-ленты.

Но что-то такое этот «стрэппинг», и где его используют?

Стреппинг-лента происходит от англ. Strapping tape – обвязывающая1 лента, и включает в себя несколько типов лент, а именно:

● Полипропиленовая;

● Полиэстеровая;

● Кордовая;

● Стальная.

Первые три вида относятся к полимерным (или пластиковым) лентам, и своему рождению обязаны итальянскому химику Джулио Натте.2

Его научные работы были посвящены изучению структур твёрдых тел, в том числе некоторых органических полимеров. В 1938 году начал исследования, связанные с производством синтетического каучука и, планомерно расширяя опыты, открыл метод стереоспецифической полимеризации. Результатом других его работ явилось создание новых типов эластомеров и открытие нового класса полимеров с упорядоченной структурой.

Некоторые из них мы сейчас знаем как упаковочные стреппинг-ленты.

Они относятся к вспомогательным материалам без нанесенного клеевого состава с определенным назначением. Благодаря им осуществляется прочная фиксация различных грузов на паллетах или поддонах, в кузовах или на платформах грузовых транспортных средств. Они используются для обвязки тяжелых, крупногабаритных, длинномерных грузов. Полимерные и кордовые ленты наматываются на специальную картонную втулку (шпулю) различных диаметров. Стальная лента чаще всего не имеет втулки, либо вместо неё используется кусок металла.

После обвязки груза концы ленты скрепляют скобами или пряжками, а также могут сваривать трением или термосваркой на специальном оборудовании.

1.1.1. Что такое шпуля

Шпуля (по другому: катушка, втулка, гильза) представляет из себя цилиндрический картонный сердечник для намотки пластиковых и клейких лент, а также иных материалов, например текстильных нитей. Задача шпули – обеспечить прочную, но в то же время легкую основу для намотки ленты. Дать основу, предотвращающую бобину от разматывания и перекручивания.

Многообразие втулок. Для ПП лент используется базовый стандарт в 200мм (вес 400гр), для ПЭТ – 406мм (вес 800гр)

Шпули существуют самого разного диаметра, длинны и толщины. Эта градация служит одной простой цели – создать оптимальную основу для намотки самых разнообразных лент и плёнок. На них наматывают ПП, ПЭТ и PES-ленты, разнообразные клейкие ленты, а также полимерные плёнки (стрейч, ПВХ, ПВД и проч.).

На шпулю не наматывают лишь металлические упаковочные ленты, по причине их собственного веса. Они попросту сомнут втулку. Но иногда в качестве основы у них используется металлическая прокладка, свернутая в круг.

Пластиковые ленты обладают возвратной памятью. ПЭТ лента на порядок жестче и менее эластичная, чем ПП лента, а следовательно, наматывать её на стандартную для ПП шпулю в 200мм – крайне неправильно и безрассудно. Лента будет стремиться «расправиться» с меленькой шпули в удобное для себя состояние.

Лента ПП 5х0,45 имеет 6км намотки ленты. Там огромное количество слоёв и рядов намотки. Чтобы такая лента не съехала со втулки, для её поддержки используются дополнительные боковые картонные прокладки, получившие в упаковочной среде название «щёчки».

Пример ленты с защитными «щёчками»

Важно понимать, что изготовить и намотать разные ленты и пленки можно на любые шпули, но все варианты давно испробованы и изучены. Какие-то показали свою эффективность и удобство, другие же, непригодность. Не следует недооценивать унификацию готовых вариантов. Зачастую клиент просит сделать нестандарт для своих нужд, не всегда понимаю, почему ему нужно именно такое сочетание ленты, шпули и намотки. Если объективных причин для использования «нестандартна» нет, то рекомендуется переориентировать клиента на использование классических вариантов.

Существуют и действительно нестандартные варианты. Множество лент и пленок используются в упаковке с помощью ручных диспенсеров или автоматических и полуавтоматических машин.

Многие иностранные компании-производители еще с 90-х годов завозили в РФ своё оборудование по упаковке стреппинг-лентами. Зачастую это были целые конвейерные линии с упаковочными головами. Но встречаются и обычные арочные упаковщики фирм Orgapack, Signode, Moska и проч. Эти компании вместе с автоматами поставляли и ленты собственного производства. Чтобы минимизировать риск прекращения долгосрочной работы именно с их лентами, и исключить возможность работы с местными производителями, иностранцы пошли на хитрый шаг – свои автоматы они стали снабжать диспенсерами и посадочными местами под втулки нестандартных размеров. Например: 63, 100 или 150-мм.

Это сразу же поставило местных производителей в не самые удобные рамки. Шпули нестандартные, а следовательно, их нужно закупать под заказ. Маленькую партию не купишь, т.к. делать её в небольшом объеме производители втулок тоже не хотят. Клиентов с нестандартной шпулей в РФ не так много, поэтому класть на склад фуру нестандартной втулки мало кто захочет. Компании-перекупщики вообще не захотят заниматься подобной авантюрой.

Остается вариант агитации клиента на использование «кривых» способов работы, которым они будут яростно сопротивляться. Например: переделка диспенсера на автомате или линии под шпулю с удобным диаметром, использование стационарных диспенсеров нужного диаметра, вместо «родных» (лентопротяжный механизм забирает ленту не с родного диспенсера, а со стоящего рядом размотчика).

Это сложная, нервная, и практически сто процентов, бесполезная работа. Проще всего дождаться, пока у клиента не выйдет из строя автомат и поставить ему новый, работающий со стандартным диаметром шпули.

Тот же принцип защиты интересов заграничных производителей используется и с типоразмерами ленты. Но об этом будет рассказано в соответствующей главе.

Упаковочная лента из такого материала, как полипропилен, используется для фиксации грузов между собой и закрепления их на поддоне или по отдельности. Применяется в первую очередь3 при фиксации различных видов грузов, как во время хранения, так и в процессе транспортировки.

Главные преимущества ПП-ленты, как крепежного элемента:

– Небольшой вес бобины и более высокий метраж (ленты ПП весят в среднем 10кг, тогда как альтернативные размеры стальной в 5 раз выше);

– Гибкость, эластичность и возвратная память (после растяжения лента стремится вернуться в исходное состояние);

– Высокая устойчивость к разрывам (способна выдерживать нагрузки до пятисот килограмм);

– Безопасность при работе (у пластиковых лент отсутствуют острые кромки, о которые можно порезать руки).

Именно поэтому она подходит для транспортировки техники бытового назначения, строительных и облицовочных материалов, металлопроката и пиломатериалов. Она применяется для горизонтальной и вертикальной упаковки грузов, и используется для стяжки, обвязки и крепления различной продукции, среди которой:

· строительные товары и материалы;

· мебель и изделия деревообработки;

· бумага в кипах и рулонах;

· трубы и строительный профиль;

· бытовая техника;

· а также многое другое.

ПП-лента имеет ширину от 5 до 19мм и толщину от 0,35 до 1мм.

Различные типоразмеры ленты уже давно применяются в специфических отраслях производства, например:

· для перевозки полиграфии, картона, бумаги и коробок используют ленту шириной 9 мм и толщиной 0,5 мм;

· для транспортировки хлопка, текстиля, полимерных изделий, пищевых продуктов и продуктов деревообработки применяют ленту шириной 15 мм и толщиной 0,8 мм;

· для перевозки кабелей, черных и цветных металлов, бытовой техники, продукции машиностроения, отделочных и строительных материалов используют ленту шириной 15 мм и толщиной 0,8 мм.

Лента наматывается на картонные втулки (шпули), которые в зависимости от модели используемого упаковочного оборудования могут быть диаметром:

● 63 мм;

● 100 мм;

● 150 мм

● 200 мм (стандарт)

● 406 мм;

Слева лента на шпуле 200мм, справа – 406мм (на, так называемой, ПЭТ-шпуле)

Оборудование для упаковки лентой часто отличается друг от друга механизмом размотки ленты, и соответственно, лента выпускается на картонных втулках нестандартных диаметров.

Примечание: почему остановились именно на этих стандартах диаметра шпули неизвестно, однако есть некоторые особенности работы с лентами на данных шпулях. Лента на шпуле диаметром 200мм является одним из самых стандартных решений в упаковочной отрасли и представлена на подавляющем большинстве предприятий. Реже можно встретить ленту на 406 шпуле. Чаще всего она применяется на автоматических стреппинг машинах с большими арками. Обусловлено это тем, что намотанная лента на шпуле имеет «память», она запоминает направление радиуса намотки и стремится повторить его в арке автомата. Лента на шпуле 406мм имеет меньшее количество витков, чем на 200 шпуле (при этом сохраняется та же длинна намотки на бобине), в следствии чего возможностей для застревания ленты в арке становится меньше.

Для упаковки полипропиленовой лентой применяют ручной механический инструмент, аккумуляторный или пневматический, а также высокопроизводительные автоматические стреппинг-машины арочного типа.

1.2.1. Номенклатура ПП-ленты

У разных компаний заведены разные обозначения одной и той же ленты. Например: ПП 12х0,6 (2300п.м.) ручная белая и 12-06-2300-101-00 одно и тоже. Важно уметь быстро и оперативно разбираться в номенклатурах. Ниже приведена расшифровка номенклатурных позиций завода Волга Полимер.

Таблица 1. Пример номенклатуры

Упаковочная лента из полиэстера используется для обвязки товаров и грузов средней и большой тяжести, в основном от 500 до 1000кг. Ширина ленты варьируется от 9 до 32 мм, толщина от 0,6 до 1,3 мм.

Лента ПЭТ различных цветов

По силовым нагрузкам ПЭТ-ленту можно сравнить со стальной лентой. Однако, она обладает эластичностью и возвратной памятью, чего нет у стальной ленты. Для тяжелых паллет с продукцией такая лента чаще является более надежной и дешевой обвязкой, чем стальная.

Данная лента недавно появилась на рынке упаковочных материалов. Имея прочностные характеристики, сопоставимые со стальной лентой, полиэстер превосходит металл по ряду параметров: эластичность (или возвратная память), экономичность (вес полиэстеровых лент в 7 раз ниже, чем стальных), устойчивость к ударным нагрузкам и химическому воздействию.

Натяжение ленты со временем не ослабевает. Она нечувствительна к ультрафиолетовым излучениям и выдерживает высокие температуры. Эти особенности делают ПЭТ-ленту идеальным обвязочным материалом.

Таблица 2. Соотношение типоразмеров лент ПЭТ с разрывным усилием

Из-за более низкой эластичности и более высокого показателя возвратной памяти, ПЭТ-лента стандартно наматывается на картонные шпули диаметром 406мм, а не 200мм, как ПП. Но, помимо стандарта, существуют так называемые джамбо-рулоны. Это крупногабаритные бобины ПЭТ-ленты с большой намоткой. Специфика их применения ограничена предприятиями с автоматическими конвейерными линиями (например, оборудованием Itipack), которые требуют долгой и бесперебойной работы и оснащены специальными широкими диспенсерами для таких рулонов, т.к. в обычные они не поместятся. На данный момент, в России джамбо-рулоны производит только компания Спекта Интерпак. Многие предприятия вынуждены возить ленты европейских производителей под свои автоматы, что сказывается на стоимости готовой продукции.

1.3.1. Различия ПП-ленты и ПЭТ-ленты

Чем же различаются полиэстеровая и полипропиленовая ленты? Чаще всего, ПП-лента применяется для обвязки грузов весом до 500 кг. Ее активно используют в полиграфии, в пищевой, легкой и деревообрабатывающей промышленности. Высокопрочная лента ПЭТ является незаменимым упаковочным материалом практически во всех отраслях промышленности – черная и цветная металлургия, деревообработка, машиностроение. Такая лента давно стала международным стандартом, и все больше завоевывает свои позиции в России. Её применяют для тяжеловесных грузов весом от 500кг до 1т.

Полипропиленовой (ПП) лентой обвязывают упаковку при доставке тяжелых грузов. В зависимости от толщины она выдерживает разную нагрузку:

• 0,5 мм – до 55 кг;

• 0,8 мм (в зависимости от ширины 12—15 мм) – от 192 до 240 кг;

• толщина 1 мм (ширина 15—19 мм) – от 300 до 380 кг.

В зависимости от качества сырья (первичное или вторичное) она обладает большей или меньшей прочностью и стабильностью к восприятию нагрузок. Она более гибкая и легко поддается к работе руками.

ПЭТ-лента широко используется в строительстве, металлопрокате и деревообрабатыващей промышленности. Ее также можно перерабатывать из вторсырья, что очень экономически целесообразно, как с точки зрения выгоды, так и экологии. Преимущества ПЭТ-ленты в том, что ее используют при транспортировке тяжелых грузов до 1 тонны, поскольку она в 2 раза крепче полипропиленовой. Помимо этого она имеет повышенную устойчивость к УФ-излучению, рабочая температура от – 45 до +90 °С, тогда как у ПП-ленты нет ни морозоустойчивости, ни устойчивости к ультрафиолету.

При сравнении стреппинг ленты выделяют 5 основных отличий:

1. Цена у ПП в 2 раза ниже и прочность тоже.

2. ПЭТ в 2 раза тяжелее и метраж в бобинах соответственно короче.

3. Обе имеют высокие показатели устойчивости к коррозии и неблагоприятным погодным условиям, однако у ПП они чуть ниже.

4. ПЭТ выдерживает вес даже в одну тонну, ПП предназначена только до 400 кг.

5. ПП легче в эксплуатации, ПЭТ легче деформируется из-за многократного перекручивания при обвязке.

1.3.2. Переход с пп на пэт и наоборот

В некоторых случаях предприятия в своем упаковочном процессе переходят с ленты ПЭТ на ПП. Обусловлено это может быть рядом причин, самые популярные из которых:

1. Меньшие затраты на ленту в рублях (особенно, если использовать ленту из вторсырья);

2. Чаще всего в ПП-ленте больший метраж намотки по сравнению с ПЭТ-лентой.

Чаще всего подобные переходы случаются, если предприятие выясняет, что изначально рассчитанные нагрузки на разрыв являются ошибочными, и можно упаковывать продукцию на ленту с меньшим разрывным усилием или вовсе другого типа.

Например, завод может паковать пачку стальных профилей на поддон с помощью ПЭТ-ленты, делая при этом 5—6 обвязок. Задача упаковки – прижать профиль к паллету и не дать пачке развалиться. Подъем осуществляется вилочным погрузчиком всего поддона снизу, а не за ленту. Таким образом, высоких нагрузок на ленту не будет, а следовательно, математически такое их количество необоснованно.

Рассмотрим пару примеров:

Предприятие использует ленту ПЭТ 12х0,6, хотя по схожим параметрам может использовать ПП 15х0,8 и экономить на каждой обвязке при сохранении параметров разрывных усилий.

Экономия незначительная, но при больших расходах на упаковочную ленту может быть довольно существенной. Важно учитывать метраж на бобине, т.к. по этому параметру можно и не выиграть.

Кроме того, можно переводить клиента с одного размера ленты на другой, если в первом нет рациональной необходимости.

1.3.3. Преимущества ПЭТ-ленты перед стальной лентой

Опыт показывает, что предприятия, перешедшие со стальной ленты на пластиковую, смогли сократить расходы на упаковку (из расчета на 1 тонну упаковываемой продукции) на 30% в силу использования ПЭТ-ленты, оптимально соответствующей типу упаковываемого материала, его форме и всем требованиям к надежности. Метраж в 1 кг ПЭТ-ленты в 4 раза меньше чем в 1 кг стальной, а это означает, что объем упаковываемой продукции соответственно увеличится.

Также стало возможным перейти на использование таких машинок для обвязки, которые дают силу натяжения, соответствующую величине усилия на разрыв используемой ленты.

Можно перечислить еще несколько преимуществ полиэстеровых лент:

• экономичность (с учетом более высокой устойчивости полиэстеровых лент к динамическим нагрузкам стоимость упаковки ими грузов на 20—30% ниже, чем стальными);

• устойчивость к атмосферному воздействию (полиэстер не ржавеет и не оставляет на поверхности груза ржавых пятен);

• полиэстеровые ленты не повреждают поверхность груза, что позволяет в большинстве случаев отказаться от использования защитных уголков;

• удобство в работе при транспортировке и хранении (вес полиэстеровых лент в 7 раз ниже, чем стальных; отсутствие острых кромок исключает возможность порезов; лента не ржавеет в процессе хранения).

Таблица 3. Переход со стальной ленты на ПЭТ без потери в усилии на разрыв

Вся упаковочная лента в России производится только по ГОСТу 3560—73.4 Остальные металлические ленты по другим ГОСТам не являются упаковочными и не в ходят в категорию упаковочных номенклатур.

Процесс изготовления стальной упаковочной ленты многоэтапный и достаточно сложный для понимания далекого от металлургии человека. Изначально ленту получают методом продольной резки листовой стали.

По своей классификации, стальная упаковочная лента по ГОСТу 3560—73 может иметь вид:

1) Мягкой (350Н/мм2);

2) Полунагартованной (420Н/мм2);

3) Нагартованной (750Н/мм2);

4) Высоконагартованной (на данный момент в упаковке используется крайне редко).

1.5.1. Нагартовка

Нагартовка (наклеп) – технологический процесс упрочнения металлов, происходящий в результате пластической деформации при холодной обработке металлов давлением. В результате данного процесса изменяются механические свойства металлов: повышаются прочность и твердость материала, увеличивается предел текучести, однако снижается пластичность.

Процесс нагартовки (центробежно-шариковый наклёп) заключается в механическом уплотнении поверхности ленты металлической дробью, увлекаемой струёй воздуха. Дробь, ударяясь о поверхность, равномерно уплотняет метал. В следствии чего у нагартованной ленты повышается прочность, но при этом снижается эластичность.

Часто нагартовку путают с наклёпом. Наклёп – более широкое понятие. Это все виды пластической деформации металлов, возникающие при наружном механическом воздействии. Наклёп может быть полезным и вредным. Полезный наклёп создаётся специально и называется «нагартовка».5 Вредный наклёп образуется не специально и требует последующей термической обработки металла.