СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БУМАЖНОГО МЕШКА С ВКЛАДЫШЕМ ИЗ ПОЛИМЕРНОГО МАТЕРИАЛА (ВАРИАНТЫ)
METHOD OF MAKING PAPER BAG WITH INSERT FROM POLYMER MATERIAL (VERSIONS)

Группа изобретений относится к механизированному и автоматизированному вариантам способа изготовления бумажного мешка с вкладышем из полимерного материала, такого как полиэтилен. Полученный в результате осуществления предложенного способа мешок может быть использован для упаковки гигроскопичной продукции, такой как: сухое молоко, яичный порошок, используемые в животноводстве смеси для кормления, а также для упаковки химической продукции и пр.
Известно, что на многих предприятиях вышеназванную продукцию засыпают вручную без использования автоматических упаковщиков, вставляя в готовый бумажный мешок не прикрепленный к нему полиэтиленовый вкладыш. Это не удобно и не технологично.
Так, например, из описания многослойного мешка известно описание способа его изготовления, в частности выполнение слоев мешка из бумаги и синтетического материала в виде трубок и размещение этих трубок одна в другой со складыванием их пополам по оси. Один край трубок соединяют между собой с образованием дна мешка, путем прошивания с использованием крепированной ленты или проклеивания. Края трубок, образующих горловину мешка, могут оставаться свободными, или их прошивают, или проклеивают (RU 21047, кл. B65D 30/02, опубликовано 20.12.2001).
Кроме вышеназванного недостатка, связанного с отсутствием крепления слоев мешка в области горловины, согласно одному из вариантов изготовления мешка, используемый в другом варианте при скреплении слоев мешка клей оказывает вредное воздействие на здоровье работников. Кроме того, клеевые швы требуют времени для просушки, что удлиняет процесс изготовления мешков, а ниточные швы, в свою очередь, трудоемки и снижают прочностные характеристики мешков.
Также известен рулонный (рукавный) двухслойный материал, из которого выполняют упаковочный мешок, предназначенный предпочтительно для упаковки пищевых продуктов. Наружный слой этого рулонного материала выполнен из бумаги, а внутренний - в виде чулка из переплетенных полимерных полос, соединенных термосвариванием. Полученный композитный «чулок» нарезают и скрепляют по краям посредством термосваривания, а также возможно прошивают для получения вышеназванных упаковочных мешков (RU 136421, кл. B65D 30/08, опубликовано 10.01.2014).
Известный упаковочный мешок предназначен для упаковки штучных, в т.ч. крупных негабаритных продуктов, поэтому его конструкция не предусматривает выполнение внутреннего слоя мешка сплошным и он выполнен тканым из переплетенных полос, что не пригодно для упаковывания мелкодисперсной продукции. Кроме того, сварной шов в известном мешке выполнен непрерывным, что не дает возможности избытку скопившегося между слоями мешка воздуха выйти наружу, а также увеличивает энергопотребление при нагреве сплошных термоэлементов.
Задача полезной модели состоит в повышении технологичности процесса изготовления мешка. Указанная задача обеспечена техническим результатом, направленным на повышение производительности изготовления мешков с одновременным улучшением условий труда при их производстве.
Кроме того, предложенный способ позволяет снизить энергозатраты производства, благодаря использованию при сваривании точечных, а не сплошных нагревательных элементов.
Также в готовом изделии, благодаря образованию дискретного скрепляющего шва у горловины мешка, обеспечена возможность выхода накопившегося между слоями мешка воздуха в процессе его заполнения соответствующим продуктом.
Названный технический результат достигнут в изобретении с помощью следующей совокупности признаков.
Согласно первому варианту изобретения механизированный способ изготовления бумажного мешка с вкладышем заключается в том, что вкладыш в виде полиэтиленового пакета надевают на каркасное приспособление и фиксируют на нем, после чего на него сверху надевают бумажный мешок, совмещая его с полиэтиленовым пакетом. Затем к участкам поверхности полиэтиленового пакета или бумажного мешка, расположенным на заданных расстояниях от краев их горловин и друг от друга, прижимают нагревательные элементы и производят приваривание полиэтиленового пакета к бумажному мешку.
В варианте, при котором прижатие нагревательных элементов осуществляют к участкам поверхности полиэтиленового пакета, температура нагрева этих элементов находится в интервале значений 280-400°C.
2
В этом варианте прижатие нагревательных элементов к участкам поверхности полиэтиленового пакета осуществляют через тефлоновую пленку с усилием прижатия, составляющим 0,5-10 кг/см.
Время прижатия нагревательных элементов в этом варианте предложенного способа находится в пределах от 0,5 до 10 секунд.
В другом варианте, при котором прижатие нагревательных элементов осуществляют к участкам поверхности бумажного мешка, температура нагрева этих элементов находится в интервале 400-800°C.
В этом варианте время прижатия нагревательных элементов к участкам поверхности бумажного мешка находится в пределах от 3 до 15 секунд.
В качестве каркасного приспособления используют рамку, или стол-шаблон, или форматный стол, которые регулируются под разные размеры мешка (длину и ширину) и позволяют ориентировано и на заданном расстоянии от горловин мешка и вкладыша подводить нагревательные элементы к наружной поверхности мешка или к внутренней поверхности вкладыша.
В автоматическом режиме контроль и поддержание температуры нагревательных элементов осуществляют с помощью микропроцессорного контроллера.
Согласно второму варианту изобретения автоматизированный способ изготовления бумажного мешка с вкладышем заключается в том, что намотанный на бобину полиэтиленовый рукав помещают в размоточный узел станка с заготовкой в виде бумажной трубки, а полиэтиленовый рукав заправляют внутрь бумажной трубки. После этого 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.
В варианте, при котором прижатие нагревательных элементов осуществляют к участкам поверхности полиэтиленового вкладыша, температура нагрева этих нагревательных элементов находится в интервале 100-400°C.
2
В этом варианте прижатие нагревательных элементов к участкам поверхности полиэтиленового вкладыша осуществляют через тефлоновую пленку с усилием прижатия, составляющим 0,5-10 кг/см.
Время прижатия нагревательных элементов в этом варианте предложенного способа находится в пределах от 0,5 до 10 секунд.
В другом варианте, при котором прижатие нагревательных элементов осуществляют к участкам поверхности бумажной трубки, температура нагрева этих элементов находится в интервале 400-800°C.
В этом варианте время прижатия нагревательных элементов к участкам поверхности бумажной трубки составляет от 3 до 15 секунд.
В автоматическом режиме контроль и поддержание температуры нагревательных элементов осуществляют с помощью микропроцессорного контроллера.
Пример осуществления способа согласно первому варианту изобретения
Приспособление для выполнения операций по ручному формированию мешка с полиэтиленовым вкладышем представляет собой несущий каркас, на котором установлены:
- стол-шаблон, с фиксаторами для удобного позиционирования заготовок полиэтиленового пакета и бумажного мешка;
- узел приварки полиэтилена к бумаге (термоузел), состоящий из набора подвижных и неподвижных нагревательных и прижимных элементов, в зависимости от типа сварки, когда нагревательные элементы расположены внутри или снаружи мешка; наборный нагревательный (термо-) элемент представляет собой источник тепла (ТЭН) и теплопроводы специальной формы, которые обеспечивают требуемую форму места сварки;
- узел обеспечения движения механизмов, который может быть выполнен как с ручным приводом (от педали), так и с автоматическим приводом (пневматическим, электромагнитным и др.) с соответствующим управлением от микропроцессорного контроллера;
- блок подготовки вакуума и сжатого воздуха.
На каркасное приспособление надевают готовый полиэтиленовый пакет, расправляют и фиксируют его. Сверху на него надевают готовый многослойный бумажный мешок, одновременно совмещая его с полиэтиленовым пакетом. После этого с помощью термоузла сваривает поверхность полиэтиленового пакета с поверхностью бумажного мешка с внутренней стороны мешка на небольшом отступе от края их горловин. Температура нагревательных элементов составляет 100-400°C. Конкретно ее подбирают в зависимости от количества слоев бумажного мешка и толщины полиэтилена. Например, для полиэтиленового пакета толщиной 80 мкм и бумажного мешка, состоящего из 2-5 слоев температура нагревательных элементов составляет 170°C.
2
Контроль и под держание температуры нагревательных элементов осуществляют с помощью микропроцессорного контроллера. Приварку полиэтиленового пакета к бумажному мешку производят путем прижатия нагревательных элементов к участкам поверхности полиэтиленового пакета через антипригарный материал, выполненный, например, в виде тефлоновой пленки. Усилие прижатия составляет около 2 кг/см. Время прижатия нагревательных элементов в этом варианте предложенного способа зависит от температуры в зоне нагрева, усилия прижатия, толщины антипригарного материала и может находиться в пределах от 0,5 до 10 секунд.
Для некоторых вариантов изготовления мешка может потребоваться приварка полиэтилена термоэлементами со стороны бумаги. В этом случае приспособление осуществляет прижатие термоэлементов с наружной стороны мешка, температура нагревательных элементов при этом составляет 400-800°C. Время приварки, а также точное значение температур зависит от толщины полиэтилена и количества слоев бумажного мешка и составляет от 3 до 15 секунд.
Пример осуществления способа согласно второму варианту изобретения
Полиэтиленовый рукав, намотанный на бобину, устанавливают в размоточный узел станка УБТ-3000(1), предназначенного для производства бумажных трубок (заготовок бумажных мешков). Полиэтиленовый рукав автоматически заправляется внутрь бумажной трубки. С помощью термоножа заготовку мешка отрезают от полиэтиленового рукава на заданную длину, формируя при этом дно полиэтиленового вкладыша.
С помощью нагревательных элементов полиэтиленовый вкладыш приваривают к бумажному рукаву аналогично описанному выше. Температурные и временные режимы также аналогичны описанным выше. После этого бумажный рукав с готовым полиэтиленовым вкладышем отрезается по заданной длине. В результате получают заготовку мешка, состоящую из скрепленных между собой по одному краю бумажной трубки и полиэтиленового вкладыша. После чего на станке УСД-6М (станок для склейки дна мешка) формируют дно бумажного мешка.
Для выполнения операций по формированию бумажного мешка с полиэтиленовым вкладышем в автоматическом режиме на рукавной линии УБТ-3000(1) используют аналогичные первому варианту способа приспособления, а именно: узел сварки и узел обеспечения движения с механической и электронной привязкой к узлам линии УБТ-3000(1).
Вкладыш может изготавливаться как из полиэтилена высокого давления (ПВД 20-150 мкм), так и из полиэтилена низкого давления (ПНД 20-80 мкм).
Описанный способ позволяет изготавливать бумажные мешки с полиэтиленовыми вкладышами, которые можно использовать для упаковки продукции на высокопроизводительных автоматических линиях рассыпки, а также при ручной засыпке.
В процессе засыпки продукции из промежутков между сварными участками мешка самопроизвольно удаляется лишний воздух. После заполнения мешка его горловину запаивают с помощью термоэлементов, а выше пропайки прошивают на мешкозашивочной машине.