ЗАЩИТНЫЙ УПАКОВОЧНЫЙ ЭЛЕМЕНТ

Полезная модель относится к упаковочной технике и может быть использована для защиты от механических воздействий углов, ребер и торцевых поверхностей грузов, представляющих собой параллелепипед, например, таких как пачки листового металлопроката, сэндвич-панели, упаковка грузов в паллетах и т.д.
Защищаемые изделия являются сравнительно массивными и габаритными, и при проведении погрузочно-разгрузочных работ, транспортировании и хранении могут возникать различные механические воздействия на них.
Известны защитные упаковочные элементы Клинского комбината картонной упаковки (http://upaktara.ru/), представляющие собой уголковый профиль из картона. К их недостаткам относятся: относительно низкая влагостойкость и низкие физико-механические свойства, например, прочность на раздир.
Известны защитные упаковочные элементы Магнитогорского завода пластиковой упаковки «Апькор» (http://www.alkor-centr.ru), представляющие собой прямолинейный уголковый профиль из гофропластика. Недостатком уголков из гофропластика является сравнительно низкие физико-механические свойства.
Ближайшим к полезной модели является защитный упаковочный элемент по патенту RU 144247 U1, (В65Д 81/02 опубл. 20.08.2014, бюл. №23), представляющий собой полимерный прямолинейный уголковый профиль.
Недостатками данного элемента являются: отсутствие полной защиты углов изделий, а также неудобство их установки, поскольку прямолинейные уголковые профили при их накладывании на защищаемое изделие плохо удерживаются на нем, и для предотвращения их падения необходимо либо их придерживать, либо осуществлять их промежуточную фиксацию. Это приводит к увеличению времени на упаковку и требует дополнительных затрат на промежуточную фиксацию.
Задачей полезной модели является повышение уровня защиты изделий за счет перекрытия углов изделий и повышения удобства упаковки за счет отсутствия необходимости в промежуточной фиксации.
Основной технический результат, который получается при осуществлении полезной модели состоит в повышение удобства упаковки за счет исключения промежуточной фиксации защитных упаковочных элементов и необходимости применения для этого расходных материалов (скотча).
Указанный технический результат достигается за счет того, что защитный упаковочный элемент выполнен в виде изделия Г-образной формы, плечи которого представляют собой каждое прямолинейный уголковый профиль.
Известный из прототипа прямолинейный уголковый профиль, выполняющий роль защитного упаковочного элемента, контактирует с изделием, которое защищает, только двумя внутренними плоскостями полок. В отличие от прототипа, заявленный Г-образный защитный упаковочный элемент, имеющий плечи в виде прямолинейного уголкового профиля каждое, контактирует с защищаемым изделием 4-мя внутренними плоскостями полок, одновременно образуя при этом трехмерный обхват/зажим угла изделия в области внутреннего угла Г-образного защитного упаковочного элемента. Таким образом, Г-образный защитный упаковочный элемент заявленной конструкции надежнее фиксируется на защищаемом изделии
Дополнительный технический результат - обеспечение полной защиты любого из углов защищаемого изделия меньшим (по сравнению с прототипом) количеством защитных элементов.
Так для полной защиты угла изделия требуется три монолитно соединенных между собой прямолинейных уголковых профиля (устанавливаются по трем сходящимся в углу изделия смежным ребрам). В соответствии же с заявленным техническим решением для полной защиты угла защищаемого изделия достаточного одного Г-образного защитного упаковочного изделия заявленной конструкции, так как в области смыкания его плеч, каждое из которых представляет собой прямолинейный уголковый профиль, образуется трехмерный защитный уголок/обхват/зажим угла изделия.
В зависимости от размеров защищаемого изделия и применяемых схем упаковки, длина плеча упаковочного элемента может составлять от 50 до 3500 мм.
Ширина горизонтальной полки предпочтительно составляет от 30 до 300 мм, а ширина вертикальной полки - от 30 до 500 мм.
Толщина полок определяется требуемым уровнем защиты изделия и преимущественно составляет от 1 до 8 мм.
3
Предпочтительно, плотность материала защитного упаковочного элемента составляет от 500 до 1500 кг/м.
С целью оптимизации материалоемкости защитных элементов горизонтальные ребра и/или вертикальные ребра, а также прилегающие к ним участки полок желательно выполнять с утолщениями.
Предпочтительно, ребра выполнены с закруглениями в поперечном сечении с радиусом от 2 до 20 мм, что позволяет уменьшить возникающие в этих местах напряжения.
Защитный упаковочный элемент может быть выполнен из термопластов, эластомеров или их сочетаний. В состав полимеров могут входить добавки и/или наполнители.
Полезная модель поясняется следующими графическими материалами.
На фиг. 1 и 2 показан общий вид защитных упаковочных элементов;
на фиг. 3 показана схема упаковки изделий с установкой защитных упаковочных элементов сверху;
на фиг. 4 показана схема упаковки изделий с установкой защитных упаковочных элементов сверху и снизу;
на фиг. 5 показан защитный упаковочный элемент в одном из возможных вариантов его выполнения, вид в поперечном сечении;
на фиг. 6 показан защитный упаковочный элемент в другом возможном варианте его выполнения, вид в поперечном сечении.
Как показано на фиг. 1 и 2, защитные элементы представляют собой полимерный уголковый профиль с правым (фиг. 1) и левым (фиг. 2) Г-образным загибом.
Длина плеч 1 и 2 составляет от 50 до 3500 мм. Ширина горизонтальной полки 3 составляет от 30 до 300 мм, а ширина вертикальной полки 4 составляет от 30 до 500 мм. Толщина полок 3 и 4 составляет от 1,0 до 8,0 мм. Горизонтальные ребра 5 и/или вертикальные ребра 6 и прилегающие к ним участки полок могут быть выполнены с утолщением 7 (фиг. 5) или с закруглением (фиг. 6). Радиус г закругления может составлять от 2 до 20 мм.
Защитный упаковочный элемент в большинстве случаев выполняют из термопластов. Наибольшее распространение получили полиэтилены, полипропилены, поливинилхлориды, полистиролы, полиэфиры, ABC пластики и другие. Эластомеры применяют в основном для жестких условий транспортирования и хранения. Могут использоваться как ненасыщенные, так и насыщенные каучуки, например, полипропиленовые, этилпропиленовые, этиленвинилацетатные и другие.
С целью оптимизации затрат на производство упаковочных элементов с обеспечением заданных требований к их физико-механическим свойствам могут использоваться смеси термопластов или смеси эластомеров, или смеси термопластов с эластомерами. Возможно применение вторичного сырья. Реактопласты применяют достаточно редко, в основном для удаленных поставок, в случае, когда вторичная переработка сырья не целесообразна.
С целью улучшения свойств и/или оптимизации производственного процесса в материалы для изготовления защитных элементов могут вводиться соответствующие добавки: красители; антимикробные, антибиотические; антиоксиданты; антипирены; антистатики; антифрикционные добавки; вспенивающие добавки и т.д.
Для изменения свойств и/или снижения стоимости материала защитного элемента могут также использоваться наполнители. Наиболее распространенными из которых являются: древесная мука, мел, асбест, стекловолокно, графит, хлопчатобумажная ткань, бумага и т.д.
3
Плотность материала защитного элемента составляет 500 до 1500 кг/м.
Защитный упаковочный элемент устанавливают на углах и ребрах изделий 8 (фиг. 3) и фиксируют лентами, обычно полипропиленовыми или полиэстеровыми. При этом необходимо применение элементов как с правым (фиг. 1), так и с левым (фиг. 2) Г-образным загибом. Многие защищаемые изделия 8 не имеют определенных наперед заданных размеров. Например, пачки металла одного и того же раскроя будут отличаться по длине, ширине и высоте. Применение гибкой упаковки требует плотного прилегания упаковочных элементов к защищаемому изделию. В этих условиях применение каких-либо других элементов (короба, П-образные конструкции) невозможно. Защитный упаковочный элемент согласно полезной модели обеспечивает плотное прилегание упаковки к изделиям с переменными размерами. Для полного перекрытия ребер, торцевых поверхностей и прилегающих к ним участков горизонтальной плоскости необходим соответствующий перехлест соседних защитных элементов, обычно 50-150 мм. Схемы упаковки грузов могут отличаться. Например, пачки металлопроката обычно располагают на поддоне, устанавливают четыре защитных элемента, накрывают металлическим или пластиковым листом и все это утягивают лентами. Обычно защитными элементами закрывают полностью все торцевые поверхности и прилегающие к ним участки горизонтальной плоскости, включая углы, горизонтальные и вертикальные ребра. Когда высота защищаемого изделия превышает примерно 500 мм, целесообразно устанавливать защитные элементы и сверху, и снизу (фиг. 4). В отдельных случаях допускается неполное перекрытие ребер изделий с применением защитных элементов соответствующих размеров. В этом случае незакрытые участки защищаемых изделий могут закрываться соответствующими листами, (обычно меньшей толщины, чем защитные элементы) либо оставаться открытыми. Данные схемы применяются при сравнительно мягких условиях транспортирования с целью оптимизации затрат на упаковку.
Погрузочно-разгрузочные операции с защищаемыми изделиями/грузами производятся с помощью грузозахватных механизмов, транспортирование - всеми видами транспорта. Наиболее травмоопасными участками являются углы, ребра и торцевые поверхности. Учитывая, что рассматриваемые грузы являются массивными, в случае удара могут возникать усилия, достаточные для деформации изделий/грузов. Ударные воздействия могут возникать от неправильной работы грузозахватными механизмами, от соударения груза с грузом или другими препятствиями, особенно при работе в ограниченном пространстве, при резком торможении транспортного средства, при спуске вагонов с «горки» и т.д. В этом случае возникает комплекс воздействий сжатие-разрыв-раздир-порез. При этом соотношение указанных воздействий будет изменяться в зависимости от угла, под которым происходит удар, и конкретного места изделия (плоскость, угол, ребро), в которое он приходится. Полимерные материалы позволяют достаточно хорошо защищать изделия/грузы, полностью закрывать защищаемые поверхности (фиг. 3, 4). Кроме того, они сохраняют свои свойства в достаточно широком диапазоне температур, не подвержены размоканию и окислению, легко поддаются брендированию.
Указанные форма и размеры защитного упаковочного элемента обеспечивают удобство упаковки. Обычно рассматриваемые изделия/грузы устанавливают на поддон, сверху они могут быть накрыты соответствующим полимерным листом, при необходимости применяют антикоррозионные материалы. Защитные элементы обычно крепятся упаковочными стреппинг лентами, изготовленными из стали, полипропилена или полиэстера.
В момент механического воздействия защитный элемент деформируется, в зависимости от величины возникающих усилий упруго или упруго-пластически. Требуемый уровень защиты изделий выбирают с учетом затрат на упаковку, стоимости самого изделия, ущерба от возможных дефектов. Требования к физико-механическим параметрам упаковочного элемента будут определятся необходимым уровнем защиты и факторами, которые могут действовать на изделия при конкретных транспортных цепочках. Например, в случае загрузки в автомобиль, перевозки до 1000 км и разгрузке у заказчика, можно ожидать минимальных воздействий. Максимально жесткими условиями будут, например, загрузка в железнодорожные полувагоны, транспортирование на 2000-3000 км, разгрузка и хранение в порту под открытым небом, погрузка на корабль, транспортировка морем, выгрузка в порту, доставка потребителю. В последнем случае потребуется применение элементов со сравнительно высокими физико-механическими свойствами.
Исходя из заданной формы груза и известных траекторий его возможного движения очевидно, что при механических воздействиях наибольшие деформирующие усилия будут возникать на углах и вертикальных ребрах изделий.
В большинстве случаев длина защищаемых изделий не превышает 6,0 м, ширина 3,0 м, высота 3,0 м. Исходя из указанных размеров, длина плеч 1 и 2 защитного элемента составляет от 30 до 3500 мм. Минимальные размеры от 30 до 150 мм как правило применяются в схемах повышенной надежности. Сначала на углах защищаемых изделий устанавливают данные элементы, а поверх них устанавливают элементы с большими значениями длины плеча. Средние размеры, обычно от 150 до 500 мм применяются для схем с неполным перекрытием ребер защищаемых изделий. В диапазоне от 500 до 3500 мм обычно применяются уже для полного перекрытия. В зависимости от размеров защищаемых изделий плечи могут иметь разную длину вдоль и поперек.
Ширина горизонтальной полки 3 должна быть минимально-достаточной для удобства упаковки. В случае, если защитный элемент входит в состав комплексной упаковки с применением других элементов, при определении ширины необходимо дополнительно учитывать такие параметры, как возможный разброс габаритов изделий, размеры других элементов, необходимые перехлесты от затекания воды, оптимизация ряда типоразмеров и т.д. Поэтому обычно размер горизонтальной полки 3 составляет от 30 до 300 мм.
Минимальная ширина вертикальной полки 4 определяется величиной зоны наиболее вероятного травмирования изделия и составляет, как правило, 30 мм. Максимальная ширина вертикальной полки 4 определяется соответствующими размерами защищаемого изделия. Обычно достаточно ширины вертикальной полки в 500 мм. Если высота изделия 1 м и более и требуется полное перекрытие поверхности, то целесообразно применять дополнительный защитный лист, устанавливаемый либо под верхним защитным элементом, либо между верхним и нижним защитными элементами. При этом защитный лист может быть изготовлен в виде уголка, для перекрытия вертикальных ребер. Либо может быть применена схема с установкой защитных элементов сверху и снизу (фиг. 4), либо комбинация указанных схем.
Толщина полок 3 и 4 защитного элемента определяется требуемым уровнем защиты изделий и удобством упаковки. Учитывая комплекс физико-механических параметров, таких как демпфирующая способность, прочность на разрыв, раздир, порез, изгибная жесткость и т.д., желательно выбирать толщину полок защитного элемента в диапазоне от 1,0 до 8,0 мм.
3
3
3
3
Обычно применяются защитные элементы, изготовленные из материалов плотностью от 500 до 1000 кг/м. При использовании наполнителей плотность может возрастать до 1500 кг/м. Значения плотности материала менее 900 кг/м обычно достигаются вспениванием. Изделия плотностью менее 500 кг/м будут делать упаковку слишком рыхлой.
Величина механических воздействий, возникающих на ребрах и углах защитных элементов, может многократно отличаться от усилий, возникающих на их плоских поверхностях. Поэтому с целью снижения материалоемкости упаковки имеет смысл увеличить толщину участков элементов с максимально-возможными нагрузками и, соответственно, уменьшить толщину участков, закрывающих плоские поверхности (фиг. 5). Соотношение максимальной и минимальной толщин предпочтительно составляет от 1,2 до 4,0. Ширина усиленных участков полок обычно составляет от 5 до 20% от ширины полки, при этом их ширина на горизонтальных и вертикальных полках может быть разной.
С целью снижения напряжений ребра защитных упаковочных элементов выполнены закругленными (фиг. 6) с радиусом закругления от 2 до 20 мм, что определяется необходимостью плотного прилегания упаковки к защищаемому изделию.
Защитный упаковочный элемент может быть изготовлен формованием, литьем под давлением, либо другими известными методами.