Многослойный мешок

Полезная модель относится к упаковке, в частности к конструкциям многослойных мешков для транспортировки и хранения различных материалов и грузов, в том числе опасных материалов.
В науке и технике известны конструкции многослойных бумажных мешков с полиэтиленовым вкладышем, изготовленные ручным и автоматизированным способами изготовления, для которых характерен процесс дискретного приваривания вкладыша к мешку на некотором расстоянии от его горловины для выпускания воздуха.
Известен многослойный мешок, содержащий слои, выполненные в виде трубок одинаковой длины, один край которых соединен между собой с образованием дна, часть слоев, но не более двух, выполнена из синтетического полимерного материала, а остальные слои, не более шести, но не менее двух, - из бумаги, причем наружный слой выполнен бумажным, края свободных концов трубок соединены друг с другом с образованием отверстия, при этом края трубок, образующих горловину мешка, могут оставаться свободными, или их прошивают, или проклеивают (патент на полезную модель RU 21047, 2001).
Недостатком данной конструкции является то, что он не является влагонепроницаемым. Ограниченные функциональные возможности связаны с тем, что в нижней части известный мешок прошит с использованием крепированной ленты, соответственно, в зоне дна появляются перфорационные отверстия. Известные многослойные мешки могут быть выполнены и со склеенным дном. Испытания этих мешков на соответствие коду 5М2 (мешок влагонепроницаемый) по ГОСТ 26319-84 и международным регламентам по перевозке опасных грузов, согласно рекомендации Органа по сертификации показали, что они не выдерживают цикл испытаний из-за появления течи воды в районе склеенного дна. Кроме того, известный мешок не обладает достаточной прочностью, т.к. бумажные трубки и трубки из полимерного материала имеют одинаковые размеры, и при наполнении мешков происходит надрыв слоев из полимерного материала или в районе шва, или на поверхности трубки, при этом мешки теряют герметичность и поэтому не могут быть использованы для транспортировки и хранения опасных материалов и грузов.
Известен бумажный мешок с полиэтиленовым вкладышем, полученный автоматизированным способом путем намотки на бобину полиэтиленового рукава в размоточный узел станка с заготовкой в виде бумажной трубки, а полиэтиленовый рукав заправляют внутрь бумажной трубки. Полиэтиленовый рукав на заданном расстоянии от его края отрезают и запаивают с помощью термоножа, образуя дно вкладыша. Затем к участкам поверхности вкладыша или бумажной трубки, расположенным на заданных расстояниях от края горловины вкладыша и края бумажной трубки, а также друг от друга, прижимают нагревательные элементы и производят приваривание вкладыша к бумажной трубке. После этого бумажную трубку отрезают по заданной длине и на станке формируют дно бумажного мешка(RU 2585545, 2016).
Известная конструкция предполагает равную длину и ширину полиэтиленового рукава и бумажного мешка, а также формирование общего дна путем соединения дна полиэтиленового вкладыша и бумажного мешка, следовательно, имеет те же недостатки, связанные с недостаточной прочностью, что указаны выше.
Из уровня техники известен многослойный мешок, внутренний слой которого выполнен из полимерного материала, а остальные слои из бумаги, внутренний слой скреплен с прилежащим к нему слоем из бумаги посредством сварных участков, расположенных на расстоянии друг от друга вдоль открытой части мешка (патент на полезную модель RU 155861, 2015).
Недостатком известной конструкции является наличие участка сварного шва внутреннего слоя с прилежащим к нему слоем из бумаги. При полном наполнении таких мешков в них возникают микронадрывы в области сварных участков, что не допускается при перевозке и хранении опасных грузов.
Наиболее близким к предлагаемому является мешок многослойный, содержащий слои, выполненные в виде бумажных трубок, а внутренний слой выполнен из синтетического полимерного материала, верхние края свободных концов трубок соединены друг с другом с образованием отверстия, а с противоположной стороны сформировано дно, причем дно сформировано путем соединения нескольких слоев друг с другом, при этом слой, выполненный из синтетического материала, имеет собственное дно и представляет собой вкладыш, который свободно облегает внутреннее пространство, при этом длина и ширина вкладыша больше соответствующих длины и ширины мешка по его периметру (RU 163943, 2016).
Известная конструкция обеспечивает водонепроницаемость и надежность эксплуатации при транспортировании и хранении опасных материалов и грузов. Известные конструкции могут быть собраны полуавтоматическим способом, при котором размещение вкладыша внутри бумажного мешка и их склеивание осуществляется с использованием ручного труда. Однако, при соединении (приклеивании) верхних краев синтетического полимерного вкладыша в виде трубки к бумажной горловине на трубочной машине, т.е. полностью автоматизированным способом, могут образовываться складки полимерного вкладыша, т.к. вкладыш по ширине больше бумажного мешка. Этот дефект, проявляющийся при автоматизированном, т.е. полностью механизированном способе, способствует нарушению плотности прилегания слоев бумаги и полиэтилена, что приводит к снижению прочности соединения элементов мешка друг с другом в верхней части, т.е. повышенному выходу бракованных изделий, не обладающими повышенной прочностью и водонепроницаемостью.
Технической задачей заявляемого технического решения является повышение технологичности автоматизированного способа изготовления многослойных бумажных мешков с полимерным вкладышем путем снижения брака при одновременном сохранении высоких потребительских свойств (высокой прочности и водонепроницаемости).
Технический результат - снижение брака при автоматизированном способе получения многослойных мешков с полимерным вкладышем при одновременном обеспечении стабильной прочности и водонепроницаемости многослойных мешков в процессе их эксплуатации.
Поставленная техническая задача достигается тем, что многослойный мешок содержит бумажные слои, выполненные в виде бумажных трубок, а внутренний слой представляет собой вкладыш, выполненный из полимерного материала в виде трубки, верхние края свободных концов бумажных трубок соединены друг с другом с образованием отверстия, а с противоположной стороны сформировано днище, бумажные трубки образуют днище соединением нескольких бумажных слоев друг с другом, образуя внутреннюю полость мешка, а вкладыш имеет собственное дно, отличающийся тем, что вкладыш выполнен с шириной, соответствующей ширине внутренней полости мешка, обеспечивая прилегание внешней боковой образующей поверхности вкладыша к внутренней боковой образующей бумажного слоя внутренней полости мешка, и имеет длину, превышающую длину внутренней полости мешка, а со стороны отверстия верхний край вкладыша соединен с верхним краем бумажной трубки.
Сравнение заявляемого технического решения с прототипом показывает, что оно отличается тем, что ширина вкладыша соответствует ширине внутренней полости мешка, обеспечивая плотное прилегание вкладыша к стенкам внутренней части мешка по боковым образующим и имеет длину, превышающую длину внутренней полости мешка, верхний край вкладыша присоединен к внутреннему бумажному слою со стороны отверстия.
В качестве полимерного материала для изготовления вкладыша предпочтительно используют полиэтилен высокого или полиэтилен низкого давления или иные термопластичные полимерные материалы.
Для изготовления бумажных трубок для многослойного мешка предпочтительно используют мешочную бумагу по ГОСТ 2228-81 или иную мешочную бумагу, а также ламинированную бумагу или кашированную бумагу или иную пригодную для изготовления многослойных мешков промышленно выпускаемую бумагу.
Верхний край вкладыша присоединен к бумажному слою со стороны отверстия путем приклеивания или припаивания к верхнему краю внутренней бумажной трубки в нескольких точках или путем припаивания нагреванием с образованием непрерывного шва.
В заявляемой конструкции многослойного мешка, при автоматизированном способе его изготовления, в том числе операции приклеивания или припаивания вкладыша со стороны отверстия, складки не образуются, как в случае, когда ширина полимерного вкладыша более ширины бумажного мешка. Это, в свою очередь обеспечивает требуемую плотность прилегания внутренней боковой образующей бумажного слоя и внешней боковой образующей вкладыша. Обеспечение плотности прилегания слоев многослойного мешка друг к другу при условии превышения длины вкладыша над длиной внутренней полости мешка, обеспечивает высокую прочность и герметичность (водонепроницаемость) многослойного мешка в процессе его эксплуатации, т.е. ожидаемые эксплуатационные характеристики от многослойного мешка с полимерным вкладышем. Таким образом, заявляемая конструкция многослойного мешка обеспечивает возможность снижения брака при автоматизированном способе изготовления прочного и водонепроницаемого многослойного мешка за счет исключения неравномерного прилегания внешней поверхности вкладыша к внутренней полости мешка.
Поэтому можно предположить, что заявляемая полезная модель соответствует критерию «новизна».
Полезная модель может быть изготовлена на стандартном оборудовании с использованием известных технологических процессов, поэтому она соответствует критерию «промышленная применимость».
На фиг.1 схематично изображен заявляемый многослойный мешок.
Многослойный мешок содержит бумажные слои, выполненные из мешочной бумаги в виде бумажных трубок 1, 2 нижние края которых соединены с образованием днища 6, например, с использованием крепированной ленты. Верхние края свободных концов бумажных трубок соединены друг с другом, образуя отверстие 3 и внутреннюю полость мешка 7. Внутренний слой, выполненный из полимерного материала, представляет собой вкладыш 4, который имеет собственное дно 5, причем длина вкладыша 4, больше длины внутренней полости 7 мешка, обеспечивая свободное прилегание дна 5 вкладыша 4 к днищу 6, а ширина вкладыша 4 соответствует ширине внутренней полости 7 мешка, обеспечивая плотное прилегание внешней боковой образующей поверхности вкладыша 4 к внутренней полости 7 мешка, образованной внутренней боковой образующей бумажного слоя 2. Верхний край вкладыша 4 со стороны отверстия 3 прикреплен к верхнему краю бумажного слоя 2, предпочтительно в нескольких точках по внутренней образующей бумажного слоя 2 или с образованием непрерывного шва.
Многослойный мешок изготавливают на автоматизированной линии на рукавной (трубочной) машине, например марки УБТ 3000, содержащую линию размотки рулонных материалов, узел продольной и поперечной склейки слоев друг с другом, стол формирования трубок, рубительное устройство. Линия размотки рулонной бумаги и рулонного полимерного материала (полиэтилен высокого или полиэтилен низкого давления, мешочная бумага, ламинированная бумага, кашированная бумага) трубочной машины позволяет изготавливать заготовки, содержащих от 1 до 5 слоев. При работе линии размотки рулонного материала рукавной (трубочной) машины рулон рукава полиэтилена устанавливается внутренним слоем, рулонная мешочная бумага и рулон рукава полиэтилена с узла размотки протягиваются на узел продольной и поперечной склейки слоев. В процессе продольной склейки, слои мешочной бумаги образуют бумажные трубки 1 и 2. Слои мешочной бумаги идут со сдвигом 20 -30 мм друг от друга, что позволяет нанести на края бумажных трубок 1 и 2 клей. После этого бумажные трубки 1 и 2 склеиваются друг с другом с образованием отверстия 3. Склеенные между собой бумажные слои проходят на стол формирования (рукава) на котором складываются вдоль оси, формируя бумажные трубки 1 и 2, и облегают внутренний слой, образующий заготовку вкладыша 4. Заготовка многослойного мешка, попадая на рубительное устройство, рубится на требуемую длину. При этом длинна бумажных трубок 1 и 2 равна длине заготовке вкладыша 4, которая не соединена с внутренней бумажной трубкой 2, но плотно примыкает наружной боковой поверхностью к внутренней боковой поверхности бумажной трубки 2. После этого заготовка многослойного мешка поступает на дноукладчик, который позволяет формировать днище 6 многослойного мешка путем соединения открытых краев бумажных трубок 1 и 2 и запаивать собственное дно 5 вкладыша 4. На дноукладчике края бумажных трубок 1 и 2, внутри которых размещена заготовка вкладыша 4, проходят через нагревательный элемент, который спаивает сварным швом нижние края заготовки вкладыша 4, образуя собственное дно 5. Далее заготовка многослойного мешка автоматически движется через формирующий стол, на котором края бумажных трубок 1 и 2 сворачиваются, образуя днище 6 многослойного мешка и внутреннюю полость 7 мешка. При формировании днища 6 многослойного мешка бумажные трубки 1 и 2 становятся короче за счет загибов их краев, формирующих днище 6, а длина вкладыша 4 остается той же, т.е. становится больше по длине, чем длина внутренней полости 7 мешка. После этого вкладыш 4 крепится у отверстия 3 приклеиванием вручную или припаиванием на другом станке, например с использованием термоножа. При припаивании вкладыша 4, многослойный мешок со стороны отверстия 3 вместе с вкладышем 4 одевается на тефлоновую оправку и снаружи прижимаются с помощью пневмоцилиндров нагревательными элементами снизу и сверху, осуществляя прогрев через бумажные трубки 1 и 2, в результате чего край вкладыша 4 припаивается к внутренней поверхности бумажной трубки 2 в месте нахождения отверстия 3. Температура нагрева и время экспозиции подбирается опытным путем. За счет плотного прилегания внешней боковой образующей поверхности вкладыша 4 к внутренней боковой образующей бумажного слоя 2, осуществляется равномерное припаивание вкладыша 4 в месте отверстия 3 путем точечных мест пайки или непрерывной линии шва, что обеспечивает надежное соединение слоев внутренней полости 7 мешка друг с другом. При этом исключается образование брака за счет неравномерного сцепления вкладыша 4 с внутренней бумажной трубкой 2 в процессе автоматического способа изготовления многослойного мешка.
При заполнении заявляемого многослойного мешка, вкладыш 4 прочно удерживается в месте его крепления по периметру отверстия 3, а его дно 5, за счет того, что длина вкладыша 4 больше чем длина внутренней полости 7 мешка, расправляется, полностью заполняя днище 6, исключая порывы вкладыша 4 под весом загружаемого материала. Отсутствие складок в месте нахождения отверстия исключает возможность неравномерного распределения нагрузки на вкладыш 4 в процессе его загрузки материалом и последующей эксплуатации, а также возможность порыва вкладыша и, как следствие, возможность попадания загружаемого материала между вкладышем 4 и внутренней поверхностью бумажной трубки 2.
Таким образом, заявляемое устройство многослойного мешка обеспечивает возможность сокращения получения бракованных многослойных мешков в процессе автоматизированного способа их изготовления, обеспечивая в процессе эксплуатации стабильную высокую прочность и герметичность (водонепроницаемость) многослойного мешка.