Удосконалення технології та устаткування для каширування мікрогофрокартону

Краткое содержание

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Пакувальна індустрія використовує великий асортимент матеріалів, різноманітних технологій та устаткування. Сучасні ринкові відносини формують попит на якісне, екологічно чисте, недороге і оптимальне за своїми експлуатаційними і функціональними властивостями паковання. Адже паковання покликане забезпечувати не тільки зручне користування товаром і його зберігання з дотриманням санітарно-гігієнічних норм, але й захищати права товаровиробника і споживача на ринку, сприяти конкурентоспроможності продукції. Тому актуальним для виготовлення паковань є застосування картону, гофрокартону та інших екологічно чистих матеріалів, підвищення рівня їх поліграфічного оформлення з метою задоволення естетичних запитів споживачів. Значне місце серед них займає каширований мікрогофрокартон. Завдяки його здатності до моделювання при конструюванні паковань та використанні новітніх поліграфічних технологій для їх оздоблення, можна втілити в життя різноманітні дизайнерські ідеї. Крім того, його можна використовувати при створенні малих рекламних форм і конструкцій, вітрин і дисплеїв. Адже кашироване паковання суміщає в собі характеристики споживчої тари (яскравий дизайн) і гофротари (міцність і надійність).

Проблеми технології та устаткування для каширування матеріалів досліджували в своїх працях вітчизняні та закордонні вчені, такі як: Босак В.О., Блінова Л.О., Блінушова О.І., Ґава О.М., Гавенко С.Ф., Heyderych M., Dimitrov К., Дулькін Д.О., Зеленова С.В., Klein H., McKee, Nyman U., Nordstrand T., Осіпов П.В., Полюдов О.М., Регей І.І., Рижак Є.М., Сенькусь В.Т., Сисоєва Н.В., Сошкін Р.В., Угрин Я.М., Пальчевський Б.О., Южаніна Л.А., Яблочкін М.І., та інші.

Проте аналіз наукових джерел та патентної інформації вказує на недостатність проведених глибоких наукових розробок, стосовно удосконалення технології та устаткування для каширування мікрогофрокартону, який широко застосовується для виготовлення паковань. Відсутні дослідження процесів нанесення клею на гофрооснову з метою забезпечення доброї адгезії, невивченими залишаться деформаційні явища при кашируванні мікрогофрокартону, не виявлено основних чинників, які впливають на якість каширування.

Тому, удосконалення технології каширування мікрогофрокартону, розробка та впровадження каширувальних пристроїв з новими конструкціями клейових апаратів, оптимізація технологічних режимів і підвищення якості кашированого мікрогофрокартону є актуальною науковою задачею.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота тісно пов’язана з науковими дослідженнями кафедри технології друкованих видань і паковань Української академії друкарства (УАД), виконувалась в рамках спільних міжнародних проектів: українсько−литовського №М/219-2005 «Розробка нових технологій і поліграфічних матеріалів для виготовлення друкованої продукції, оцінка її якості, стандартизація і ідентифікація» (РК0105U008745, ОК0206U009553) та українсько−китайського №M/218-2006 «Розробка методів і технології контролю якості друкованої і пакувальної продукції» (РК0106U013116, ОК0208U004808), де здобувачем проводилась розробка й апробація методів контролю якості пакувальної продукції з кашированого мікрогофрокартону.

Мета і завдання дослідження. Метою роботи є удосконалення технології каширування мікрогофрокартону з використанням клейового апарату нової конструкції, оптимізація режимів каширування для забезпечення якості готової продукції. Досягнення поставленої мети зумовило розв’язання таких наукових задач:

1) провести аналіз теоретичних досліджень технології каширування матеріалів, в тому числі мікрогофрокартону для виготовлення паковань і визначити класифікаційні ознаки сучасних каширувальних машин, їх переваги і недоліки;

2) удосконалити каширувальний пристрій з використанням розробленого клейового апарату нової конструкції для каширування мікрогофрокартону та встановити взаємозв’язки між елементами системи «картон – клей – мікрогофрокартон»;

3) дослідити кінетику змочування клеєм складових кашированого мікрогофрокартону та визначити фактори впливу на його експлуатаційні показники;

4) виявити деформаційні явища в процесі каширування мікрогофрокартону та описати їх характер математичними моделями;

5) здійснити оптимізацію режимів каширування мікрогофрокартону в удосконаленому каширувальному пристрої та обгрунтувати доцільність його використання.

Об’єктом дослідження є технологія каширування мікрогофрокартону.

Предметом дослідження є параметри, режими та моделі процесу каширування мікрогофрокартону на розробленому клейовому апараті каширувального пристрою та оцінювання якості продукції.

Методи дослідження. Теоретичні та експериментальні дослідження процесу каширування мікрогофрокартону здійснено на основі методів системного аналізу, математичного моделювання (метод найменших квадратів), основних положень теорії контакту тіл Герца і гіпотез Вінклера, оптичної та електронної мікроскопії, статистичних методів контролю якості.

Наукова новизна одержаних результатів:

1) визначено класифікаційні ознаки сучасного устаткування для каширування мікрогофрокартону за ступенем автоматизації, продуктивністю, видом каширування, будовою клейових апаратів, типом клеїв, товщиною каширувальних матеріалів;

2) вперше запропоновано в каширувальному пристрої конструкцію клейового апарату, клейонаносний валик якого виконаний з дисків меншого і більшого діаметрів, що забезпечує зменшення деформаційних явищ та витрат клею при кашируванні мікрогофрокартону;

3) досліджено напружено–деформований стан складових мікрогофрокартону при кашируванні та описано їх зміни математичними моделями, які враховують величину згинного моменту сили хвилі гофри, залежність її прогину у повздовжньому і поперечному перерізах від тиску, на основі чого встановлено оптимальні співвідношення величини контакту між валиками клейового апарату і радіусом хвилі мікрогофри;

4) на основі електронно–мікроскопічного аналізу системи «картон – клей – мікрогофрокартон» та кінетики змочування клеєм складових кашированого мікрогофрокартону, виявлено особливості їх взаємозв’язку та визначено фактори впливу на експлуатаційні показники продукції, що забезпечує максимальну міцність та стійкість до деформації кашированого мікрогофрокартону;

5) розроблено оптимізаційні моделі процесу каширування з врахуванням технічних параметрів (в’язкості клею та відстані між клейонаносним та притискним валиками) розробленого пристрою, фізико – механічних характеристик мікрогофрокартону, що забезпечує високу якість продукції та стабільність роботи каширувального пристрою.

Практичне значення отриманих результатів. Розроблено нову конструкцію клейового апарату каширувальної машини (патент України № 83440), яка підвищує міцність склеювання кашированого мікрогофрокартону зі значною економією клею, що підтверджено актом виробничих випробувань на ПП «Диз – Арт».

Удосконалено клейову композицію для каширування мікрогофрокартону (патент України № 20619), яка забезпечує міцне адгезійне з’єднання картону і гофрооснови різних граматур та товщин, апробовану на ТзОВ «Т Г «ЛунаПак».

Запропоновано практичні рекомендації щодо удосконалення технології та устаткування для каширування мікрогофрокартону, реалізовані в технологічних інструкціях «Технологічний процес виготовлення кашированого мікрогофрокартону», апробація яких проведена на ПП «Лата» і ТзОВ «ЕльГраф».

Результати досліджень використані при проведенні лекційних занять та лабораторних робіт з курсу «Оздоблення друкованої продукції і паковань», «Промисловий дизайн та конструювання паковань», «Технологія виготовлення тари і паковань» для студентів спеціальності 6.051501 «Технологія розробки, виготовлення та оформлення паковань».

Особистий внесок здобувача. Основні результати науково-практичних досліджень отримані і розроблені здобувачем самостійно. Особистий внесок автора у спільних працях полягає в одержані аналітичних та експериментальних залежностей, які стосуються виявлення факторів впливу на якість технології каширування, основних принципів вибору матеріалів, зокрема фізико-механічних і технологічних властивостей картонів і мікрогофрокартонів, оптимізації технологічних та режимних параметрів процесу їх склеювання; удосконалення клеїв та розробки нової конструкції клейового апарату каширувального пристрою, дослідження деформаційних явищ та внутрішніх напружень, які виникають у системі «картон – клей – мікрогофрокартон» при кашируванні. У співавторстві здобувачу належать публікації: [1-3, 5, 7-10], де здійснено теоретичні та експериментальні дослідження впливу фізико-механічних властивостей картону і мікрогофрокартону на процес їх склеювання при кашируванні, обгрунтовано механізм утворення клейових з’єднань, оптимізовано режими процесу каширування мікрогофрокартону. В отриманих патентах України [19, 20] автором особисто було подано ідею створення нової конструкції клейового апарату каширувальної машини та реалізовано в розробленому макеті; досліджено технологічні та експлуатаційні властивості клеїв для каширування. Участь автора у створенні патентів відображена у довідках і пропорційна кількості авторів.

Апробація результатів дисертації. Основні результати роботи опубліковано: в матеріалах I Міжнародної науково-практичної конференції студентів, магістрантів, аспірантів УАД (м. Львів, 2006р.); VI Міжнародної науково-практичної конференції «Квалілогія книги» (м. Львів, 2007р.); VI, VII, VIII міжнородної науково-технічної конференції студентів і аспірантів «Друкарство молоде» ВПІ НТУУ «КПІ» (м. Київ, 2006-2008рр.); звітних науково-практичних конференціях професорсько-викладацького складу, наукових працівників і аспірантів УАД (м. Львів, 2006-2008рр., 2010р.); семінарі «Проблеми виробництва при випуску гофротари» ( м. Київ, 2007р.).

Публікації. Основні положення дисертації відображено і опубліковано у 20 працях, серед яких: 10 – у наукових фахових виданнях України (з них 3 – одноосібно), 8 – тезах доповідей (з них 5 – одноосібно), 2 – патентах України на корисну модель.

Обсяг і структура дисертації. Дисертаційна робота складається з вступу, 4 розділів, висновків і додатків. Має загальний обсяг 157 сторінок, у тому числі основного тексту 131 сторінку. Містить 43 рисунки, 9 таблиць, 181 найменування у списку використаних літературних джерел.