Горизонтальное движение поточного упаковывания

Комментариев: 2

Удивительно богатым на упаковочные юбилеи вышел этот год. В нашей стране это двадцатилетие журнала «Тара и упаковка», пятнадцатый юбилейный выпуск каталога-справочника «Современная упаковка и этикетка», пятнадцатилетие выставки «Росупак». Ну а в мировом масштабе мы уже «отметили» 200-летие жестяной консервной банки, 75-летие помещения в нее жидких продуктов, 75-летие упаковочных машин, служащих основой фасовочных автоматов вертикально-линейного воротникового типа. И вот «нашелся» еще один юбилей: технологии упаковывания отдельных предметов в гибкие термосвариваемые материалы исполнилось 55 лет.

От Швейцарских Альп до британских морей

50-е и начало 60-х годов ХХ века – время начала широкого применения полимеров в упаковывании пищевой продукции, время бурного развития технологий, осуществляющих это применение, время появления нового упаковочного оборудования.

В 1955 году швейцарской компанией SIG (Swiss Industrial Group), которая тогда еще не была тем, чем стала сейчас – многопрофильным международным концерном, но уже давно (все-таки, существовала на тот момент более ста лет) пользовалась уважением в мире - была создана первая машина горизонтально-линейного типа для упаковывания предметов правильной формы в гибкие термосвариваемые материалы.

В 1957 году компанией Forgrove machinery Ltd. из Лидса (Великобритания) был выпущен опытный образец машины, работавшей по технологии, аналогичной швейцарской. Технологию получения упаковок и саму машину британские инженеры назвали flowpack (именно в таком написании). А с 1958 года машины стали выпускаться серийно.

Компания в 1967 году, после объединения с другой британской компанией Rose Brothers, получила название Rose Forgrove, а «флоупаки» в разных исполнениях стали основной номенклатурой выпускаемой ею продукции.

В термине явно присутствуют два английских слова: flow – поток и packaging – упаковывание. Поэтому его можно перевести как «поточное или непрерывное упаковывание».

Слово flowpack долгое время использовалось только как «фирменное» название машин, выпущенных компанией Rose Forgrove. Название, помещенное на рекламных материалах компании, сопровождалось знаком правовой защиты (®). Постепенно к концу 1980-х годов термин «флоупак» стал общепринятым для обозначения типа оборудования, а чуть позже - и вида упаковки, хотя получаемая на машинах тара конструктивно ничем не отличается от пакетов-подушечек, изготавливаемых на VFFS машинах или трубчатых пакетов «стик»: тот же пакет типа 1-11 по ГОСТ 13302.

Существует еще один термин, применяющейся для обозначения этой технологии: flowrapping (непрерывное или поточное обертывание). А машины, соответственно, называются flowrappers.

Rose Forgrove до сих пор остается одним из известнейших производителей машин этого типа, а вот SIG их выпуск прекратила в начале 80-х годов.

Переход через Альпы

Производство горизонтальных упаковочных машин в Швейцарской конфедерации продолжила компания Ilapak, отмечающая в этом году сорокалетие. А так как эта компания имеет производственные мощности и на Апеннинах, то она способствовала развитию производства этого вида оборудования в Италии. Впрочем, и без учета усилий этой фирмы с конца 1960-х Италия становится крупнейшим производителем машин «флоупак». Перечислим только некоторые итальянские компании, занимавшиеся и занимающиеся производством этих упаковочных машин: Cavanna, OTEM, PFM, Eurosicma, Record.

В 70-е годы производство этого оборудования распространяется по всему миру: его стали выпускать в Нидерландах, Соединенных Штатах, Японии и других странах. Но вот что интересно. Вполне допускаю, что машины «флоупак» могло выпускать какое-то небольшое предприятие в ФРГ, сведений о котором я не имею, но крупнейшие предприятия упаковочного машиностроения этой страны внимания на него не обращали долгие годы. Только недавно это оборудование появилось в номенклатуре продукции подразделения «Упаковочные технологии» концерна Bosch, и то только после приобретения им голландской компании Tevopharm, выпускавшей соответствующие машины.

Производством машин «флоупак» в странах Восточного блока занималось одно предприятие – Chemosvit (тогда - из Чехословакии, ныне – из Словакии). Зато после развала блока в странах восточной Европы машины горизонтального типа стали выпускать достаточно активно. Не остались в стороне даже те страны, в которых выпуск фасовочно-упаковочного оборудования никогда не был «коньком»: Польша, Болгария, Венгрия.

В нашей стране

Первым советским оборудованием, работавшим по технологии «флоупак», были машины АЗС-1, выпускавшиеся опытным заводом института ВНИЭКИ Продмаш с середины 1970-х годов.

В начале 80-х во ВНИЭКИ Продмаш была разработана новая машина и выпущена пара опытных образцов. В серию машина не пошла, и вспоминать бы ее не стоило, если б она не была удивительнейшим образом похожа на машину Hermetin F1 компании ОТЕМ.

В середине 80-х в Воронежском ЭКБ расфасовочно-упаковочного оборудования была разработана упаковочная машина горизонтально-линейного типа непрерывного действия модели А5-КУА и были изготовлены несколько опытных образцов. С 1987 года начался серийный выпуск этой машины в Капсукском ПО продавтоматов им. 50-летия СССР (Литва). Выпуск серии был недолгим, но из этой машины «родились» две новых: машина А5-АУД, выпускавшаяся в Воронеже до начала нового века, и машина PM01, до сих пор выпускающаяся литовским предприятием FASA (так теперь называется бывшее ПО продавтоматов).

То ли перед самым распадом Союза, то ли сразу после него, производство горизонтальных машин началось в Черкассах («Темп», ранее – машиностроительный завод им. Петровского, модель Л5-ШУБ) и в Саратове (завод «Лига»). А потом несколько лет новые производители этого оборудования не появлялись.

В начале-середине первого десятилетия XXI века ведущие российские производители фасовочно-упаковочного оборудования, словно спохватившись, принялись дружно изготавливать машины «флоупак». Сейчас их выпускают: «Бестром» (марка «Бестром-120»), «Русская трапеза» (марка РТ-УМ-ГШ, несколько моделей), «Таурас-Феникс» (марка «Линепак», несколько моделей), «Нотис» (марка «МГУ-Нотис», несколько вариантов исполнения). В этом году такую машину впервые продемонстрировало предприятие «Сигнал-пак» (марка «Safelinear 130»).

Разные схемы одной технологии

Технология получения упаковок на машинах разных производителей, по сути, одинакова. Коротко ее можно описать так: из полотна упаковочного материала, свернутого в рулон, образуется рукав, в него помещаются упаковываемые предметы, на рукаве образуется продольный шов, в подавляющем большинстве случаев устройством продольной сварки осуществляется и протягивание рукава с помещенными в него предметами, образуются поперечные швы, готовые упаковки отделяются и удаляются из машины. Но при одинаковости технологии есть несколько разновидностей технологических схем получения упаковок.

Наиболее распространены горизонтально-линейные машины непрерывного действия с верхней подачей упаковочного материала (технологическая схема на рисунке 1). Упаковочный материал сворачивается на рукавообразователе, который является узлом, состоящим из ряда пластин, перестраивающихся под необходимые размеры высоты и ширины упаковываемых предметов. Свернутый в рукав материал подхватывается за образованный его кромками «гребешок» несколькими парами роликов. Ролики чаще чередуются: холодные и горячие. Они протягивают рукав с помещенными в него предметами, одновременно сваривая продольный шов. Постоянно нагретые губки продольной сварки, в большинстве случаев расположенные на роторах, при вращении сдавливают рукав в промежутках между предметами и, сваривая слои упаковочного материала, образуют поперечные швы упаковок. Обычно в одной из контактирующей пары губок устанавливается нож, а в другой – пластина повышенной твердости. При контакте режущей кромки ножа с поверхностью пластины происходит отрезание готовых упаковок.

Но существуют и машины с нижней подачей материала (их варианты исполнения представлены на рисунках 5 и 6), технологические схемы которых являются как бы зеркальным отражением схем машин с верхней подачей. Благодаря тому, что упаковываемые продукты укладываются на еще не свернутый в рукав материал, машины этого вида используются для упаковывания предметов неправильной формы, предметов с изменяющимися размерами, групп предметов, не сформированных предварительно в блок.

В некоторых случаях образование продольного шва необязательно (когда не требуется герметизация тары, упаковка «флоупак» при хорошем «нахлесте» краев материала и без шва удержит упаковываемый товар внутри) или нежелательно (например, при упаковывании продуктов, нагрева которых надо избежать). Тогда ролики протяжки могут оставаться холодными, или протягивание рукава с продуктом осуществляется ленточными конвейерами, прижимающимися с двух сторон к рукаву. Впрочем, при наличии конвейеров продольный шов можно и образовывать, в том числе, и «внахлест» (рисунок 2). Кстати, упомянутая машина АЗС-1 была построена именно по этой технологической схеме.

Технология «флоупак» может применяться и на машинах периодического действия. Обычно они используются при упаковывании предметов в монопленки (например, «чистую» ПЭ пленку) или при работе с продуктами большой или переменной длины. Хотя встречаются случаи, когда применение машин периодического действия вызвано и другими причинами. К примеру, требуется время на укладывание предметов на подающее устройство. Одна из технологических схем (рисунок 3) предусматривает использование для протяжки рукава и образования продольного шва пары губок, совершающих движение по замкнутой траектории. Губки поперечной сварки осуществляют такое же движение. Есть вариант, когда протягивание рукава осуществляется холодными роликами, а сваривание продольного шва – губками, совершающими возвратно-поступательное движение (рисунок 4). Но чаще протягивание рукава осуществляется периодически вращающимися роликами, а губки поперечной сварки совершают возвратно-поступательное движение (схема на рисунке 5). Ролики, по крайней мере, горячие, в момент их остановки должны разводиться, а точнее - отстраняться от материала, иначе он может начать «гореть» или плавиться.

Упаковывание в модифицированной газовой атмосфере и вакууме

Первые попытки осуществить на машинах «флоупак» упаковывание продукции в специальной газовой среде предпринимались еще в конце 1960-х годов, но к нам в страну такое упаковывание пришло поздно. Во всяком случае, еще лет семь назад это было для нас диковиной.

Основная схема машин, обеспечивающих упаковывание в модифицированной газовой атмосфере (МГА), показана на рисунке 6. Внутрь образовываемого рукава выше или ниже (в зависимости от нижней или верней подачи упаковочного материала) вводятся трубки, через которые поступает газ. Выходу газа из рукава во многом препятствуют упаковываемые продукты, расположенные в рукаве. Поэтому, чем ближе располагаются к узлу поперечной сварки свободные концы трубок, тем лучше. В идеале, газ должен поступать в зону, непосредственно расположенную перед зоной работы губок поперечной сварки, но такое трудно осуществить.

На московских выставках оборудование «флоупак» в исполнении для создания МГА демонстрируют в основном иностранные производители. Чаще других - Ilapak (модели Delta и Astra) и PFM (модель Shamal). Но есть и отечественные машины, обеспечивающие «газовое» упаковывание, например, «Линепак-Ф3-300» от компании «Таурас-Феникс».

Существуют и другие технологии упаковывания в МГА на машинах «флоупак». Например, я видел патентную заявку Японии (№ 55-28932 «Способ упаковки с использованием сжиженного газа», МПК В65В 31/00; заявлено 24.02.72; опубликовано 31.07.80), где предлагалось на машинах с нижней подачей материала капать сжиженным газом непосредственно на материал в промежутки между предметами еще до сворачивания его в рукав.

Упаковывание в вакууме осуществляется разными способами. Например, используя те же трубки, только подключив к ним вакуум-насос. Для получения более высокой степени вакуума можно использовать вакуумные камеры, куда помещаются упаковки с одним негерметичным поперечным швом, который окончательно заваривается после их вакуумирования. Машину модели Delta Flo Bag, применяющую такое вакуумирование, показала Ilapak на выставке «Агропродмаш-2010».

Автоматы на базе машин «флоупак»

Автоматом упаковочная машина становится только тогда, когда решается вопрос автоматической подачи на нее упаковываемых продуктов. Устройства подачи горизонтальных упаковочных машин, в основном, достаточно индивидуальны и зависят от конструкции устройства перемещения упаковываемых предметов, их размеров.

Для подачи предметов, не боящихся повреждений, возможно применение устройств, достаточно «жестко» воздействующих на них в процессе ориентации и направления их на загрузочный конвейер упаковочной машины. На выставке «Упаковка – Упак Италия» 2000 года итальянская компания Eurosicma демонстрировала автомат, который упаковывал во «флоупак» леденцовую карамель небольших размеров. Машина была укомплектована вибрационным питателем, подобным тем, что используются в роботизированных сборочных комплексах для подачи мелких деталей.

Сложнее с продуктами, требующими деликатного обращения. Но и с ними удается справиться. Так, инженеры из «Таурас-Феникс» на машине «Линепак-ФА» решили задачу автоматической подачи такого «нежного» продукта, как творожные сырки. Есть устройство подачи продукта и у предприятия «Нотис».

Очень интересно использовала свою машину «флоупак» компания «Русская трапеза», создав, как они назвали, комплекс, а по сути - автомат для фасования мелкоштучных изделий. Комплекс включает в себя комбинационный дозатор, устройство подачи емкостей, в кои подается доза продукта, и машину РТ-УМ-ГШ, упаковывающую емкости.

От схем - к машинам

При наличии одной технологии, выражающейся в небольшом числе схем, которые, согласитесь, имеют в большинстве не такие уж яркие различия, машины «флоупак» заметно разнятся. Разнятся, прежде всего, по приводу. Есть машины, где всего два двигателя, есть, где их три, четыре или даже пять. А среди этих четырех-пяти большинство составляют серводвигатели. Есть машины, где приведение в действие осуществляется практически «чистой» механикой, а перестроение машины на другой формат упаковок производится заменой деталей. И есть машины, напичканные современной промышленной электроникой: там перестроение осуществляется касанием сенсорной панели. Разнятся машины и в исполнительных механизмах. Некоторые известные технические решения активно используются конструкторами одних компаний, а конструкторам других производителей те же решения не нравятся.

Впрочем, о решениях, применяемых производителями машин «флоупак», и о нюансах их применения лучше поговорить отдельно.