ГИБКИЙ УПАКОВОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ И ИЗГОТОВЛЕННЫЙ ИЗ НЕГО МЯГКИЙ КОНТЕЙНЕР

Полезная модель относится к области упаковочной промышленности, в частности к мягкой таре для транспортировки и хранения сыпучих продуктов в виде дисперсных порошков, например, технического углерода.
Для упаковки сыпучего материала, применяются различные виды мешков.
Грубая классификация мешков происходит путем различения формы подушки и формы короба. Форма подушки образуется обычно путем сборки дна, осуществляемой с помощью швов (например, WO 2004/048227, опубл. 10.06.2004). Форма короба образуется путем складывания и склеивания дна (например, WO 20090333196, опубл. 19.03.2009 или US 2013/0305664 опубл. 21.11.2013). Стандартные мешки имеют вместимость 10, 25, 50, 100, 500 и 1000 кг.
Мешки, позволяющие вмещать груз весом от 400 кг до 2000 кг, имеют также и другое наименование - мягкие контейнеры, или специализированные мягкие контейнеры FIBC (Flexible Intermediate Bulk Conteiner), иначе называемые «Биг-бэгами» (Bigbag). Они различаются между собой по конструкции дна и верха. Классическим считается Бигбэг с глухим дном и открытым верхом (например, ЕР 2218656 A1 опубл. 29.10.2010).
Другие модели могут иметь крышку для защиты продукции, загрузочные люк и рукав (например, US 2004/0076791 A1, опубл. 22.04.2004 или WO 03/029109, опубл. 10.04.2003 или EP 0896934 A1, опубл. 17.02.1999). Это особенно удобно при транспортировке сыпучих продуктов, поскольку контейнеры предотвращают высыпание. А разгрузочные рукава и люки значительно сокращают время в рабочей цепочке Бигбэга. Благодаря такой конструкции для процесса разгрузки требуется гораздо меньше людей, чем для разгрузки товаров, упакованных в обычные мешки.
Элементами, которые отвечают за подъем груза, у Бигбэга считаются стропы. Они располагаются в углах изделия, в некоторых моделях, выполняя еще и функцию ручек. Количество строп может быть разным: от одной до четырех. Встречаются разные типы: из тросов, лент или пришитые отдельно. Есть и такие стропы, которые являются единым целым с самим изделием (например, RU 2089478, опубл. 10.09.1997).
В качестве материалов, из которых изготавливаются Бигбэги, в последнее время широко используются синтетические ткани из искусственных волокон, зарекомендовавшие себя в качестве более дешевых и обладающих высокой прочностью и стабильной формой, особенно, если ткань имеет покрытие. Как показывает статистика, полипропиленовая ламинированная ткань (ПП), наряду со стрейч-пленкой, представляет собой наиболее популярное полотно для создания фасовочной продукции, необходимой в производстве, транспортировке и хранении различных товаров.
Проблему повышения надежности Бигбэгов большой грузоподъемности предназначенных для хранения и транспортировки продуктов, например, химических веществ, решают выполнением их корпусов многослойными.
Известен из патента US 5938338 (опубл. 17.08.1999) контейнер, решающий проблему предотвращения утечки порошкообразных веществ в окружающую среду. Контейнер состоит из наружной оболочки и внутреннего вкладыша. Наружная оболочка выполнена из сплетенной полипропиленовой ткани. Внутренний вкладыш может быть выполнен из полипропиленовой пленки или сплетенной полипропиленовой ткани. Вкладыш больше по размеру, чем внешний мешок и соединен швами с наружным мешком в верхней части.
Известен из патента US 5845995 (опубл. 08.12.1998, 27.04.1998, опубликовано также как патент RU 2109666) материал для изготовления мешков, представляющий собой ткань, которая с одной или с двух сторон покрыта термопластичным искусственным материалом, в частности полиолефином. Ткань выполнена из моноаксиально вытянутых полимерных, полиолефиновых, предпочтительно полипропиленовых ленточек. Ширина ленточек составляет обычно приблизительно 1,5-10 мм, толщина - 20-80 мкм. Ткань представляет собой или изготовленную на круглоткацком станке подобную рукаву ткань (так называемая рукавная ткань) или соединенную в рукав посредством продольного сварного или клеевого шва плоскую ткань. Ткань на одной или на обеих поверхностях может покрываться термопластичным полимерным материалом, в частности полиолефином.
Известен из патента RU 495169 (опубл. 27.11.2005) эластичный контейнер для транспортировки, хранения и подъема сыпучих и кусковых материалов, который выполнен в виде оболочки из тканого материала, сформированной для загрузки сыпучих материалов в виде мягкой тары с донной частью и открытой верхней частью, и подъемные петли, связанные с оболочкой. Контейнер выполнен из одного или двух слоев полипропиленовой ткани, при этом на противоположных стенках контейнера попарно расположены вертикальные ленточные стропы, а подъемные петли сформированы из верхних концов упомянутых вертикальных ленточных строп и попарно связаны между собой горизонтальными ленточными стропами, обеспечивающими захват и подъем загруженного контейнера, причем по краю верхней части контейнера закреплен гибкий стягивающий элемент, выполненный, например, в виде веревочного жгута, обеспечивающего закрытие верхней части контейнера после его загрузки. Контейнер содержит дополнительный внутренний слой, выполненный из полиэтиленовой пленки, обеспечивающей защиту содержимого контейнера от влаги.
Наиболее близким по упаковочному материалу и конструктивному решению изготовленного из него мягкого контейнера является техническое решение, известное из публикации EP 0896934 A1 (опубл. 17.02.1999). Материал, из которого изготовлен мягкий контейнер, представляет собой слоистую структуру, выполненную в виде двух наружных слоев с расположенным между ними промежуточным слоем. Выполненные из полипропиленовой ткани наружные слои имеют основной вес 110 г/м и соединены друг с другом посредством экструзии полипропилена, образующей тонкий промежуточный слой из полипропилена в виде пленки. Корпус мягкого контейнера имеет боковую часть, верхнюю часть и донную часть. Верхняя часть снабжена загрузочным отверстием, связанным с загрузочным рукавом, а донная часть снабжена разгрузочным отверстием, связанным с разгрузочным рукавом.
Недостатком известного материала является недостаточно высокая влагостойкость за счет того, что промежуточный слой является тонким и выполняет, в основном, соединительную функцию, а также довольно высокая проницаемость при хранении в изготовленной из него упаковочной таре сыпучего мелкодисперсного продукта.
В основу полезной модели поставлена задача создания гибкого упаковочного материала, обладающего повышенной прочностью при одновременном сохранении гибкости с обеспечением возможности улучшения внутри изготовленной из него упаковки условий для сохранности упакованного сыпучего мелкодисперсного продукта, например, технического углерода, и предотвращения его утечки в окружающую среду.
Еще одной целью является создание упаковки пригодной для вторичной переработки.
Еще одной целью является расширении ассортимента упаковочных изделий, а именно в создании простых в изготовлении гибких материалов, обладающих повышенной прочностью и стойкостью к неблагоприятным факторам внешней среды.
Поставленная задача решается многослойностью гибкого упаковочного материала, комбинациями неразрывно соединенных слоев и используемыми материалами.
В гибком упаковочном материале, содержащем верхний и нижний слои, образованные из полимерной ткани, выполненной из переплетенных полипропиленовых ленточек (полосок), а также размещенный между ними и выполненный в виде сплошного слоя термопластичного полимера промежуточный слой, причем верхний, промежуточный и нижний слои соединены между собой, новым является то, что к верхнему слою непосредственно примыкает соединенный с ним взаимодействующей поверхностью дополнительный слой, выполненный в виде пленочного покрытия из термопластичного полимера.
Целесообразно, чтобы в качестве термопластичного полимера промежуточного слоя был выбран полипропилен.
Желательно, чтобы в качестве материала пленочного покрытия дополнительного слоя был выбран полипропилен.
2
2
2
Возможно, чтобы плотность промежуточного слоя и/или дополнительного слоя была выбрана из диапазона от 23 г/м до 30 г/м и предпочтительно составляла 25 г/м.
Соединение слоев может обеспечиваться посредством экструзионного ламинирования.
Поставленная задача решается также созданием мягкого контейнера, содержащем корпус и связанные с корпусом подъемные стропы, загрузочный и разгрузочный рукава; при этом корпус имеет боковую часть, верхнюю часть, а также донную часть, новым в котором является то, что, по меньшей мере, часть корпуса изготовлена из гибкого упаковочного материала, выполненного в соответствии с вышеописанным гибким упаковочным материалом.
Целесообразно, чтобы из нового материала были выполнены боковая часть и донная часть, при этом верхняя часть, разгрузочный и/или загрузочный рукава выполнены из полипропиленовой ткани с ламинирующим покрытием.
2
2
2
2
Плотность полипропиленовой ткани верхней части, разгрузочного и/или загрузочного рукава может составлять по существу 70 г/м, при этом плотность ламинирующего покрытия может быть выбрана из диапазона от 18 г/м до 22 г/м и предпочтительно составляет 20 г/м.
Преимущества и характерные черты сущности полезной модели можно лучше понять со ссылкой на следующее детальное описание вместе с сопровождающими чертежами где:
Фиг. 1 иллюстрирует схематично поперечное сечение заявленного гибкого упаковочного материала;
на Фиг. 2 схематично показан в изометрии общий вид мягкого контейнера;
на Фиг. 3 представлена фотография изготовленного в соответствии с полезной моделью показанного на Фиг. 2 мягкого контейнера.
Как показано на Фиг. 1 гибкий упаковочный материал выполнен в виде единой слоистой структуры 1, которая содержит нижний слой 2 с последовательно соединенными с ним промежуточным слоем 3, верхним слоем 4 и дополнительным слоем 5.
Взаимодействующие поверхности всех прилегающих друг к другу слоев неразрывно соединены между собой по всей площади.
Нижний слой 2 и верхний слой 4 образованы из синтетической полимерной ткани, изготовленный на круглоткацких машинах полотняным переплетением плоских нитей - вытянутых полипропиленовых ленточек (полосок).
Промежуточный слой 3 и дополнительный слой 5 представляют собой сплошные слои термопластичного полимера (ламинированное покрытие методом экструзии).
Тканый полимерный материал, образованный переплетением узких полипропиленовых ленточек (полосок) обладает высокой прочностью и стабильной формой.
Ширина ленточек (полосок) может составлять обычно приблизительно 1,5-8 мм. В этом случае материал обладает повышенной степенью упругости, что позволяет ему воспринимать нагрузки и перераспределять их воздействие. При воздействии на тканый полимерный материал резкой местной механической нагрузки снижается риск разрыва материала, так как механическая нагрузка в месте воздействия, за счет переплетения нитей материала, перераспределяется во взаимно перпендикулярных плоскостях. Кроме того, малая ширина позволяет ленточкам (полоскам) тканого полимерного материала выдерживать значительные изгибные напряжения без разрушения.
2
2
2
В конкретном примере исполнения использован термосвариваемый полимерный материал, выполненный из полипропиленовых ленточек (полосок) шириной 2,5 мм, при этом их толщина подобрана так, чтобы плотность синтетического полипропиленового тканого полотна была выбрана из диапазона от 103 г/м до 117 г/м и предпочтительно составляла 110 г/м. Технология изготовления ткани схожа с общеизвестными принципами получения тканого полотна. Полимерную нить сплетают по специальному алгоритму на мощных промышленных станках. Такая ткань из полипропилена, может быть изготовлена, например, на австрийских машинах марки "HDN 6 Starlinger". Благодаря сложному рисунку сплетений синтетическое полотно не рассыпается при резке. Полипропиленовую ткань поставляют в виде рукава или полу-рукава, смотанного в характерный рулон.
В вариантном исполнении нижний слой 2 и верхний слой 4 необязательно являются одинаковыми в отношении плотности.
Выполнение упаковочного материала из двух слоев полипропиленовой ткани обеспечивает его высокую механическую прочность на разрыв.
Промежуточный слой 3 относится к внутреннему слою и является соединительным - как бы "склеивающим слоем", основное назначение которого заключается в обеспечении межслоевой адгезии к примыкающим слоям 2 и 4. Соединительный промежуточный слой 3 также придает и другие характеристики многокомпонентной единой слоистой структуре 1, в которой он составляет часть, а именно пыле-влагонепроницаемость., эластичность, морозостойкость.
Нижний слой 2 соединяют с верхним слоем 4 посредством расплава термопластичного полимера, образующего промежуточный слой 3.
Между выполненными из полипропиленовой ткани нижним слоем 2 и верхним слоем 4 распределяют тонкий слой расплава термопластичного полимера и все слои неразрывно соединяют между собой.
Процесс совмещения нескольких материалов посредством расплава полимера (называемый также кэшированием) осуществляют на линиях экструзионного ламинирования, оснащенных дополнительным размотчиком второго материала, который подается в узел ламинирования на охлаждаемый барабан. Расплав полимера из фильеры экструдера в этом случае наносится между двумя совмещаемыми материалами. Температура экструзии расплава составляет 150-380°C, предпочтительно 280-300°C. Ткани протягиваются между парой охлаждающих валков и спрессовываются с расплавом с получением трехслойной структуры.
Дополнительный слой 5 формируется на верхнем слое 4 предварительно полученной трехслойной структуры путем ламинирования методом экструзии.
Ламинация может быть осуществлена на австрийских машинах марки "SML Lenzing".
2
2
2
2
При этом плотность промежуточного слоя 3 и дополнительного слоя 5 выбирается из диапазона от 23 г/м до 30 г/м и предпочтительно составляет 25 г/м. При увеличении плотности свыше 30 г/м в дополнительном слое материала могут появиться трещины. В вариантном исполнении плотность промежуточного слоя 3 и дополнительного слоя 5 могут отличаться по величине друг от друга, при этом нижний промежуточный 3 и/или дополнительный слой 5 могут быть выполнены из различных видов термопластичного полимера. Например, дополнительный слой 5 может быть пленкой из смеси полипропилена и полиэтилена низкой плотности или полиэтилентерефталата, или полиэтилена высокого давления.
Подбор материала слоев осуществляется так, чтобы между ними, обеспечивалось сильное адгезионное сцепление по всей поверхности.
Для обеспечения наиболее жесткой связи между слоями желательно промежуточный слой 3 и дополнительный слой 5 выполнять из того же материала, что и материал ленточек (полосок) полимерной ткани, т.е. из полипропилена.
Таким образом, полученный гибкий упаковочный материал представляет собой объединенные посредством термосварки комбинацию слоев, в которой пленки из термопластичного полимера чередуются с тканым полипропиленовым полотном.
Дополнительный слой 5 является наружной поверхностью упаковочного материала.
Покрытие выполненного из полипропиленовой ткани верхнего слоя 4 сверху ламинирующим дополнительным слоем 5 неразрывным соединением с ней по всей поверхности предохраняет от воздействия агрессивных сред и механических повреждений, что повышает общую прочность упаковочного материала, а, следовательно, позволяет использовать заявленный упаковочный материал для изделий с высоким весом. Внутренний ламинирующий промежуточный слой 3 и внешний ламинирующий дополнительный слой 5 на наружной стороне упаковочного материала, с одной стороны, не позволяют атмосферной влаге проникать внутрь, обеспечивая влагоустойчивость, а с другой стороны, не позволяют мелкодисперсному насыпному материалу, находящемуся в оболочке, выполненной из предлагаемого гибкого упаковочного материала, просачиваться через нее, обеспечивая практически нулевое воздействие на внешнюю среду, при этом, также обеспечивается сохранность находящегося внутри мягкой упаковки мелкодисперсного порошка, например, техуглерода, от проникновения внутрь него под собственной тяжестью контейнера, весом 800-1000 кг, мелких инородных предметов, типа стружки от деревянных поддонов, в которых транспотрируются Бигбэги.
По сравнению с прототипом дополнительная полимерная пленка на верхней стороне упаковочного материала увеличивает его слойность, что повышает прочность, не снижая гибкости.
Полученный гибкий упаковочный материал может быть использован при изготовлении специализированных мягких контейнеров.
Показанный на Фиг. 2 мягкий контейнер 5 имеет корпус, объем которого ограничен боковой частью 6, верхней частью 7 и донной частью 8. Верхняя часть 7 снабжена загрузочным отверстием, связанным с загрузочным рукавом 9, а донная часть 8 снабжена разгрузочным отверстием, связанным с разгрузочным рукавом 10.
По условным углам контейнера 5 расположены жестко связанные с боковой частью 6 простирающиеся в ее верхней части в вертикальном направлении ленточные стропы 11. На концах строп 11 сформированы подъемные петли 12, обеспечивающие захват и подъем загруженного контейнера 5. Ленточные стропы 11 изготавливаются из ленточного прочного синтетического материала, обладающего высокой прочностью на разрыв.
В верхней части 7 контейнера 5 закреплен гибкий стягивающий элемент 13, выполненный, например, в виде шнура, обеспечивающего перетягивание загрузочного рукава 9 и герметизацию загрузочного отверстия после загрузки контейнера 5.
В донной части 8 контейнера 5 закреплен гибкий стягивающий элемент 14, обеспечивающий перетягивание разгрузочного рукава 10 при загрузке контейнера 5 и раскрытие разгрузочного рукава 10 при разгрузке контейнера 5.
Загрузочный рукав 9 обеспечивает процесс загрузки без распыливания насыпного груза и герметизацию верхней части мягкого контейнера при транспортировке и хранении насыпного груза. Разгрузочный рукав 10 обеспечивает при разгрузке возможность заправки его выходного концевого участка в люки транспортных средств или хранилища и исключения распыливания насыпного груза в окружающую среду.
2
2
В показанном на Фиг. 2 варианте мягкого контейнера 5 его боковая часть 6 и донная часть 8 изготовлены сшиванием их из описанного выше упаковочного материала. При этом верхняя часть 7, загрузочный рукав 9 и разгрузочный рукав 10 выполнены из двухслойного материала - полипропиленовой ткани плотностью 70 г/м, на которую нанесен ламинирующий слой плотностью в пределах погрешности изготовления 25 г/м ± 7%.
Такое исполнение обеспечивает повышение ремонтопригодности мягких контейнеров за счет удобства замены часто повреждающихся частей мягких контейнеров (рукавов) широко распространенной ламинированной полипропиленовой тканью.
В вариантном исполнении боковая часть 6, верхняя часть 7, донная часть 8, а также загрузочный рукав 9 и/или разгрузочный рукав 10 могут быть изготовлены из описанного выше гибкого упаковочного материала. Выполнение всех частей корпуса контейнера из одинакового материала обеспечивает улучшение условий утилизации использованной тары, которая становится пригодной для вторичной переработки.
Загрузочные и разгрузочные люки с рукавами особенно удобны при транспортировке сыпучих продуктов, поскольку такие контейнеры предотвращают высыпание.
Контейнеры могут различаться между собой по конструкции дна и верха.
Другие модели могут дополнительно иметь сверху или снизу откидывающуюся крышку (иногда называемую лацканом).
Дополнительным элементом может быть также карман для документов.
Контейнер работает следующим образом.
При перекрытом стягивающим элементом 14 разгрузочном рукаве 10 через открытый загрузочный рукав 9 верхней части 7 загружается сыпучий материал.
После загрузки стягивающий элемент 13 вытягивается с двух сторон, стягивая верхнюю часть 8 с образованием закрытого объема, а концы стягивающего элемента 13 связываются, надежно изолируя внутренний объем контейнера от поступления влаги из внешней среды. Контейнер 5 готов к хранению и транспортировке.
При подъеме контейнера 5 его захват осуществляется через подъемные петли 12.
Заявляемый контейнер, в отличие от аналогов, позволяет повысить надежность в защите груза от атмосферных осадков, в защите окружающей среды от физического и химического воздействия находящихся в его объеме дисперсных материалов, устранить возможность распыления ультрадисперсного сыпучего материала.
Предлагаемый мягкий контейнер изготавливается из недорого материала по уже освоенным технологиям и подготовлен к серийному выпуску.