Интегральная прочность пластиковой упаковки и ее элементов

         Пластиковая упаковка или ее элементы могут иметь сложную структуру. Взаимосвязь между элементами структуры в пластиковой упаковке с точки зрения ее прочности по сути дела не изучена, по крайней мере, до степени, позволяющей предсказывать значения прочности упаковки. Тем не менее, значение интегральных прочностных характеристик упаковки и ее элементов существенно влияет на поведение упакованного продукта в процессе многих операций, связанных с перемещением и хранением готового изделия. К таким процессам относятся: перемещения упакованного продукта внутри предприятия, хранение в штабелях, транспортировка, обращение с упакованным продуктом конечного потребителя. В процессе обращения упакованный продукт испытывает как динамические , так и статистические нагрузки.  

         К динамическим нагрузкам относятся вибронагрузки и удар. К статистическим нагрузкам относятся процессы, связанные со штабелированием упакованного продукта на временных или постоянных складах. В связи с нагрузками, возникающими при обращении с упакованным продуктом , появляются риски разрушения упаковки.

          По сути, разработка пластиковой упаковки, должна быть направлена на разработку упакованного продукта.  Для этого требуется, с одной стороны, информация о том , какова величина различного рода механических воздействий на упакованный продукт в процессе обращения с ним , и фактическую прочность упаковки, которая необходима для сопротивления внешним воздействиям. Поскольку на практике о величине внешних воздействий на упакованный продукт ничего не известно, то упакованный продукт создается путем постепенной модернизации упаковки по мере возникновения проблем. Но и в этом случае, процесс конструирования упаковки с  оптимальными механическими характеристиками требует знаний о значениях прочностных характеристик упаковки на уровне их прогнозирования при изменении конструкции.

         Однако, прежде , чем проводить исследования направленные на прогнозирование и управление прочностными характеристиками пластиковой упаковки, необходимо измерять интегральную прочность. В настоящее время методик, отвечающих требованиям технических стандартов, позволяющих измерять интегральную прочность пластиковой упаковки, не существует. В связи с чем, специалистами нашей фирмы была разработана методика определения интегральной прочности пластиковой упаковки и ее элементов.

                                    Методика измерения интегральной прочности пластиковой упаковки и ее элементов.

         Поскольку стандартной методики измерения интегральной прочности пластиковой упаковки или ее элементов на сегодня не существует, то наша фирма разработала собственную методику с использованием стандартного сертифицированного измерительного оборудования.

         Измерение интегральной прочности пластиковой упаковки или ее элементов производится с помощью универсальной разрывной машине Н 10 КТ фирмы HOUNSFIELD. Для проведения испытаний на нижнюю траверсу машины устанавливается ровная пластина в форме прямоугольника или окружности, на которую в дальнейшем устанавливается испытуемый образец. На верхнюю подвижную траверсу также устанавливается ровная пластина в форме прямоугольника или окружности соответствующей форме верхней плоскости испытуемого образца. За счет такой организации испытаний достигается равномерное распределение нагрузки на поверхность испытуемого образца. Далее, испытуемый образец подвергается сжатию . Значения нагрузки при сжатии фиксируются с помощью тензодатчика.

                              Рис.1. Испытания на сжатие контейнера для торта.

                                      Рис.2. Испытание на сжатие ячейки коррекса.

                                    Рис.3. Испытание на сжатие стойки коррекса.

                                   Разрушение пластиковой упаковки или ее элементов при интегральном нагружении.

Разрушение пластиковой упаковки или ее элементов при испытании на сжатие состоит из нескольких этапов. Первый этап связан с созданием в пластиковой упаковке или ее элементах механического напряжения и деформации , которая в случае снятия нагрузки приводит к ее релаксации. На втором этапе разрушения пластиковой упаковки теряют устойчивость ребра жесткости конструкции, либо самопроизвольно образовавшиеся в процессе сжатия конструкции ребра жесткости. Третий этап разрушения аналогичен второму, но происходит при большем нагружении конструкции. Начало второго этапа разрушения конструкции пластиковой упаковки характеризуется тем, что после снятия механической нагрузки конструкция восстанавливается не полностью , а на поверхностях образуются заломы.

                                                            

                                                                 Рис.4. Разрушение контейнера для торта 



                                        

                                                                      Рис. 5. Заломы на контейнере для торта после разрушения упаковки. 

                                                             

                                                           Рис.6.  Разрушение ячейки коррекса и заломы на ячейке, после ее разрушения. 

                                                              

                                                                                        Рис.7.  Разрушение стойки коррекса. 

                                                               

                                                                                 Рис.8. Заломы на стойке коррекса после разрушения. 

                                              Графический анализ разрушения пластиковой упаковки при ее интегральном нагружении.

                                                                 

                                                                                Рис.9. График испытания на сжатие контейнера для торта. 

                                                                 

                                                                                       Рис.10. График испытания на сжатие ячейки коррекса.  

                                                                    

                                                                                Рис.11.   График испытания на сжатие стойки ячейки коррекса. 

Анализ графиков разрушения пластиковой упаковки при интегральном нагружении, показывает, что разрушение упаковки во всех случаях имеет две характерные области. Первая область –это деформация с последующей релаксацией. Вторая область – с необратимой деформацией.

Для характеристики пластиковой упаковки наибольшую ценность представляют область описывающая поведение упаковки, в случае интегрального нагружения, связанной с деформацией и последующей релаксации. Данная область описывается следующими характеристиками:

1.      Деформация упаковки

2.      Критическое усилие нагружения, при данной деформации.

Наиболее важной является критическое усилие нагружение. Превышение нагрузки выше критической приводит к необратимой деформации пластиковой упаковки или ее элементов.

В данном случае, для анализа полученные результаты можно свести в таблицу 1.
                                                                                                                                                       Табл.1. 

№ п/п	Наименование образца	Обратимая деформация, мм	Критическое усилие нагружения,Н
1	Контейнер для торта	8	100
2	Ячейка коррекса	3	30
3	Стойка ячейки коррекса	1,35	3

Из таблицы видно, что пластиковая упаковка или ее элементы имеют собственное значение обратимой деформации и критического усилия нагружения в зависимости от конструкции, материала и геометрических параметров.

Данная информация необходима прежде всего потребителю упаковки, для последующей адаптации упаковки к способам обращения с ней и упакованным продуктом.

Наиболее важным с точки зрения измерения интегральной прочности пластиковой упаковки являются процессы штабелирования упакованного продукта и его транспортирование.

Выводы.

1. Разработана методика, позволяющая измерять интегральную прочность пластиковой упаковки или ее элементов.

2. Значения интегральной прочности и обратимой деформации пластиковой упаковки или ее элементов является индивидуальной, технической  характеристикой.

3. Значение интегральной прочности и обратимой деформации пластиковой упаковки и ее элементов как техническая характеристика должна находить отражение в спецификации на изделие.