Древесина как материал для производства тары
Древесина как материал для производства тары
Введение
Древесина - сравнительно твердый и прочный волокнистый материал, скрытая корой основная часть стволов, ветвей и корней деревьев и кустарника. Состоит из бесчисленных трубковидных клеток с оболочками в основном из целлюлозы, прочно сцементированных пектатами кальция и магния в почти однородную массу. В природном виде используется в качестве строительного материала и топлива, а в размельченном и химически обработанном виде - как сырье для производства бумаги, древесноволокнистых плит, искусственного волокна. Древесина была одним из главных факторов развития цивилизации и даже в наши дни остается одним из важнейших для человека видов сырья, без которого не могли бы обойтись многие отрасли промышленности.
Трудно назвать какую-нибудь отрасль народного хозяйства, где древесина не использовалась в том ли ином виде, и перечислить разнообразные изделия, в которые древесина входит составной частью. По объему использования и разнообразию применения в народном хозяйстве с древесиной не может сравниться никакой другой материал.
Древесину применяют для изготовления мебели, столярно-строительных изделий. Из неё делают элементы мостов, судов, кузовов, вагонов, тару, шпалы, спортивный инвентарь, музыкальные инструменты, спички, карандаши, бумагу, предметы обихода, игрушки, сувениры. Натуральную или модифицированную древесину применяют в машиностроении и горнорудной промышленности; она является исходным сырьём для целлюлозно-бумажной промышленности, производства древесных плит.
Широкому использованию древесины способствуют её высокие физико-механические качества. Хорошая обрабатываемость. А также эффективные способы изменения отдельных свойств древесины путем химической и механической обработки. Древесина легко обрабатывается, имеет малую теплопроводность, достаточно высокую прочность, при небольшой массе хорошую сопротивляемость ударным и вибрационным нагрузкам, в сухой среде долговечна. Древесина соединяется крепёжными изделиями, прочно склеивается, сохраняет красивый внешний вид, на неё хорошо наносятся защитно-декоративные покрытия. Вместе с тем древесина имеет недостатки: она подвержена горению и загниванию, разрушению от воздействия насекомых и грибов, гигроскопична, вследствие чего может разбухать и подвергаться усушке, короблению и растрескиванию. Кроме того, древесина имеет пороки биологического происхождения, которые снижают её качество. Чтобы использовать древесину, надо знать её свойства, строение и пороки.
1.Упаковки, производящие из древесины
Древесину широко используют для изготовления ящиков и поддонов для фруктов, а также для изготовления разборных и армированных ящиков, которые являются многофункциональными, бочек для хранения различных продуктов и т.д.
Деревянная упаковка обладает неоспоримым преимуществом для перевозки тяжелых грузов, при морских перевозках из-за своей прочности. Однако дерево не обладает устойчивостью к атмосферным осадкам. Чтобы воспрепятствовать их проникновению, внутреннюю поверхность ящиков выстилают полиэтиленом или битуминированной бумагой. Вовнутрь этой оболочки добавляют соответствующую дозу из кремнезёма, который полностью поглощает влагу.
В, свою очередь, из древесины производят целлюлозу, из которой изготавливают бумагу и картон, являющиеся самыми распространенными материалами в упаковочной отрасли.
Качество бумаги и картона характеризуется физическими, химическими и механическими показателями. К физическим показателям относятся: масса 1 м2, толщина, объемная масса, просвет, прозрачность, воздухопроницаемость (пористость), лоск, гладкость, цвет, оттенок, влажность и влагопрочность; к химическим - зольность, род и степень проклейки, кислотность и щелочность; к механическим - упругость, сопротивление разрыву при растяжении, излому при перегибе, раздиру и скручиванию, удлинение в момент разрыва.
В зависимости от назначения к бумаге и картону предъявляются различные требования, которые изложены в нормативной документации.
а) Картон - твердый листовой или полотнообразный материал толщиной от 0,3 до 5,0 мм, вырабатываемый из волокнистой массы. Сырьем для выработки служит главным образом термомеханическая масса, полуцеллюлоза, небеленая целлюлоза, макулатура. Применяются также синтетические и минеральные волокна. Отличается от бумаги большей толщиной и массой 1 м2.
Производство картонной упаковки позволяет значительно сократить потребление деловой древесины. На производство 1000 картонных ящиков расходуется около 6,3 м3 древесины. На производство такого же количества деревянных ящиков необходимо 23-32 м3 древесины. Себестоимость производства соответственно ниже в 2,8 раза.
Картонная тара отличается легкостью, прочностью, хорошей изотермичностью.
В промышленно развитых странах картонная упаковка практически вытеснила деревянную. Доля упаковки из картона в общей структуре мирового производства тары составляет в среднем 40-50%. По прогнозам исследователей, потребление упаковки из картона в расчете на душу населения будет расти и скоро составит около 91 кг на человека в год.
Для изготовления транспортной тары используется различный картон. Наибольшее распространение получил гофрированный картон различных видов.
б) Картон гофрированный - многослойный материал, имеющий 1, 2 и более гофрированных (флютингов) и 1, 2, 3 и более плоских слоев (лайнеров), которые в определенном порядке соединяются между собой.
Для получения влагопрочного картона используют лайнеры со специальными покрытиями или лайнеры, ламинированные полиэтиленом.
Ламинирование - это процесс нанесения на бумажную или картонную основу расплавов пластмасс с целью придания материалу газо-, паро-, водонепроницаемости и других специальных свойств. Широко применяется в производстве упаковочных материалов для фасования пищевых продуктов.
Складные многооборотные ящики из влагопрочного, обработанного парафином гофрированного картона типа Simpax (Англия) используются до 5-ти раз.
В США выпускают ящики из гофрированного картона для овощей и фруктов, которые имеют складную конструкцию, отличающуюся простотой, прочностью, обеспечивают легкость процесса упаковывания.
Для транспортирования жидких и сыпучих грузов выпускают картонные ящики, оснащенные внутренними вкладышами из полимерных материалов.
в) Для производства упаковки используется также картон коробочный - тарный картон машинной гладкости, иногда каландрированный (обладающий повышенной гладкостью, лоском), применяемый для изготовления малогабаритной тары. Картон коробочный также может быть покрыт с одной стороны водной дисперсией - поливинилиденхлоридом или же быть ламинирован полипропиленом или полиэтиленом, что способствует понижению жиро-, паро-, газопроницаемости и повышению химической стойкости.
г) Бумага - материал в виде тонкого листа, состоящий в основном из предварительно размолотых растительных волокон, беспорядочно переплетенных и связанных между собой силами поверхностного натяжения. К волокнистой массе часто добавляют проклеивающие вещества, минеральные наполнители и другие добавки, придающие бумаге необходимые свойства.
Бумагу для продуктов питания производят различных видов, с основными из них можете ознакомиться, изучив приложение Б.
Все эти виды бумаги могут использоваться как для изготовления мешков, пакетов, так и поставляться на предприятия (производственные и торговые) в рулонах (оберточная).
д) Целлофан - наиболее дешевый и распространенный упаковочный пленочный материал. Целлофановая пленка устойчива к жирам, имеет низкую газопроницаемость. Недостатками ее являются повышенная гигроскопичность и набухаемость в воде. С целью увеличения влагостойкости и улучшения эксплуатационных свойств (например, термосвариваемости) целлофановые пленки покрывают лаком. В качестве лаков используют эфиры целлюлозы, пинил-ацетат, поливинилхлорид. Большое практическое значение имеет сочетание обычного целлофана с другими синтетическими пленочными материалами.
2. Деревянная тара
деревянный ящик тара
Деревянная тара в основном используется как транспортная и подразделяется на бочечную и ящичную. Воспринимает внешние климатические и механические воздействия, обеспечивает возможность транспортировки продукции, защищая ее от потерь и создает возможность выполнения погрузочно-разгрузочных операций. Ящичная тара также создает возможность штабелирования при складировании.
Служебное назначение деревянной тары:
Ящичная тара предназначена для упаковки, транспортировки и хранения штучных грузов (банок, бутылок, коробок, пакетов и др.), а бочечная - для транспортировки и хранения жидких грузов.
Технические требования, конструкторские решения и используемые материалы
По конструктивному исполнению деревянная тара подразделяется на плотную, решетчатую и обрешетки; по габаритным размерам - на малогабаритную и крупногабаритную.
Малогабаритные дощатые ящики наиболее широко применяются во всех отраслях промышленности. Изготавливаются, обычно, специализированными предприятиями и тарными цехами; поставляются потребителям в виде комплектов деталей для сборки на местах потребления.
Сборка ящиков производится на гвоздевых или проволочных соединениях. В зависимости от размеров ящиков, массы упаковываемой продукции и условий транспортировки доски плотных ящиков соединяются по кромке в четверть (соединение досок перекладинами с помощью гвоздей), шпунт и гребень (гребень - продольный выступ на кромке доски, вставляемый в продольный паз (шпунт) соседней доски) а ящики, как плотные так и решетчатые, по торцам обвиваются стальной упаковочной лентой или обтягиваются по периметру поясами из стальной или полимерной ленты [2].
Для изготовления деталей ящиков применяются пиломатериалы хвойных и мягких лиственных пород. В связи с использованием в производстве тары преимущественно из низкосортной древесины существенное значение имеют нормы пороков, предусматриваемые в в нормативно-технической документации на тару.
При изготовлении ящичной тары используются пиломатериалы из березы, ивы, ольхи, осины второго и третьего сортов длиной не менее 0,6 м, толщиной не менее 0,12 м. Пиломатериалы из кедра, ели, пихты и сосны - длиной 2 - 6,5 м, толщиной не менее 0,13 м.
Показатели качества древесины для деталей тары должны обеспечивать ее достаточную прочность при погрузочно-разгрузочных работах, штабелировании и транспортировке на всем пути от изготовителя продукции до ее потребителя, но не должны завышаться, так как при этом снижается выход деталей из древесины.
3. Ящики из листовых древесных материалов
Под листовыми материалами в данном случае имеются в виду фанера и древесноволокнистая плита (ДВП).
Материал для изготовления ящиков и сорт фанеры выбирают по нормативно-технической документации на ящики для конкретных видов продукции. Фанерные ящики являются традиционным видом, применяемым наравне с дощатыми малогабаритными ящиками.
Фанерные ящики по прочности не уступают дощатым, поэтому они широко применяются для упаковки многих видов продукции разных отраслей промышленности, включая пищевую.
При совершенствовании структуры применяемой тары немаловажную роль в тарном производстве играет использование листовых древесных материалов и в первую очередь ДВП вместо деловой древесины. Кроме того, ДВП относится к экономичным и перспективным видам материалов для производства тары. Переработка низкокачественных и низкосортных лесоматериалов и отходов производства в детали тары требует больших трудовых затрат. При этом нерационально используется оборудование. В результате производство тары становится низкорентабельным или даже убыточным.
При использовании ДВП для изготовления малогабаритных ящиков со стенками толщиной не менее 13 мм и высоте ящиков не менее 200 мм экономия древесины составляет 17 - 20%, себестоимость изготовления снижается на 10%. Чем больше толщина стенки и высота ящика, тем больше экономический эффект.
Особенно эффективно использование ДВП при производстве крупногабаритной тары вместо обшивки из пиломатериалов. Использование ДВП в качестве обшивки крупногабаритных ящиков позволяет снизить расход пиломатериалов на 25 - 30% [2].
Один из главных недостатков ДВП как тарного материала - сравнительно высокий коэффициент водопоглощения (30%) для твердой плиты.
Так как ДВП не влагостойка, необходима ее защита от прямого попадания влаги, если предусматривается длительное хранение ящика с продукцией или без нее на открытой площадке. В ящики из ДВП не рекомендуется упаковывать продукцию с повышенным содержанием влаги (дрожжи, рыбу, мясные и молочные продукты, ягоды и т.д.). Кроме того, из-за сравнительно высокой стоимости ДВП в некоторых случаях ящики из этого материала получаются дороже дощатых и фанерных. Поэтому рекомендуется изготавливать ящики из ДВП в первую очередь взамен материалоемких дощатых ящиков с толщиной стенок не менее 13 мм и в тех случаях, когда можно использовать деловые отходы при раскрое плиты на другие изделия, а также применять ДВП для производства крупногабаритной тары вместо обшивки из пиломатериалов [2].
4. Бочки заливные и сухотарные
Деревянные бочки хотя и несколько сложнее в изготовлении по сравнению с ящиками, но имеют ряд преимуществ. Форма бочек чрезвычайно облегчает погрузочно-разгрузочные работы. Бочки могут быть легко подняты вверх по наклонной плоскости, без особого труда повернуты и перемещены внутри склада, вагона, или кузова автомобиля. Они легко ремонтируются путем замены отдельных дощечек (клепок), при обратных перевозках без товара могут быть доставлены в разобранном виде. Поэтому они более удобны и применимы.
Бочковая тара получила широкое распространение благодаря возможности хранения и транспортировки в ней различных жидкостей, а также продуктов в рассоле. Такие бочки называются заливными. Заливные бочки должны быть прочными и непроницаемыми для жидкостей. Они являются многооборотной тарой, т.е. предназначены для транспортировки и хранения продукции в течение длительного времени, совершая несколько оборотов.
Тара сферической (бочкообразной) формы наиболее распространена в бондарном производстве (производстве бочек, кадок, чанов, и т.д.).
5. Классификация древесины
Лиственные породы древесины
Лиственные породы древесины делятся на твёрдолиственные и мягколиственные. Твёрдолиственные породыдеревьев характеризуются твёрдой древесиной, к ним относятся: дуб, бук, орех, ясень и клён. Средимягколиственных пород деревьев наиболее часто используются: осина, ольха, берёза, ива, липа, тополь. По принятой в большинстве других стран мира классификации все виды берёз относятся к твёрдолиственным породам деревьев, что часто ведёт к неправильной интерпретации российской лесной статистики зарубежными специалистами и наоборот.
Древесина лиственных пород практически не пахнет, а запах усиливается только при свежем срезе древесины и её обработке. Древесина лиственных пород деревьев хороша для пиломатериалов, рассчитанных на обшивку стен, перегородок и потолков. Внутренние лестницы, столярка, полы - всё это прекрасно выглядит и имеет хорошие эксплуатационные показатели в случае изготовления из пиломатериалов такой древесины.
Древесина дуба отличается прочностью, крепостью, плотностью, твёрдостью и тяжестью. Дуб легко поддаётся обработке, довольно гибок, имеет светлого или тёмно-бурого цвета древесину с ярко выраженной крупной текстурой. Особенностью этой древесины является свойство дуба становиться прочнее под водой.
Дубовая древесина - превосходный строительный и поделочный материал: она идёт на подводные и сухопутные постройки, устройство подводных и основных частей деревянных судов и как экипажный, машинный, мебельный, паркетный и столярный лес.
Бук имеет плотную, тяжёлую и устойчивую к влажности древесину. Цвет древесины бука - белый с желтовато-красным оттенком, со временем приобретает розовато-коричневый цвет, хорошо и легко полируется. На открытом воздухе древесина недолговечна, и поэтому используется только внутри помещений. Древесина бука часто используется для изготовления различных изделий: музыкальных инструментов, фанеры, паркета, деревянной тары, гнутой мебели, ружейных прикладов, измерительных инструментов и т.д.
Древесина ореха считается ценной породой дерева, применяемой для изготовления высококачественных изделий, в частности, для изготовления мебели, паркета, а также оформления интерьеров домов и автомобилей. По причине высокой стоимости для этих целей обычно используется шпон. Кроме того, широко известно, что древесина ореха применяется для изготовления оружейных прикладов.
Ясень обладает твёрдой, прочной и эластичной древесиной с матовой поверхностью. Цвет древесины светло-жёлтого оттенка с красивой текстурой, которая образуется за счёт полос чётких годичных слоёв. Полируется ясень плохо, для древесины ясеня рекомендуется декоративное покрытие нитролаками или воскование. Благодаря частым наростам на стволе и ярко выраженной текстуре, древесина ясеня широко применяется в мозаичном деле.
Гибкая и прочная древесина рекомендуется для изготовления спортивного инвентаря. Из ясеня делают жерди для гимнастических брусьев, гоночные вёсла, высококачественные лыжи, кии для бильярда, бейсбольные биты.
Клён имеет прочную, твёрдую, однородную светло-жёлтую древесину. Древесина хорошо обрабатывается режущим инструментом, нестойка против сырости, хотя коробится мало. Клён прекрасно режется и полируется, поэтому используется для резных работ с мелкой профилировкой. Древесину часто имитируют под другие породы с ровной структурой.
Белый клён выращивается ради древесины, белой, с шелковистым блеском, износоустойчивой, используемой для изготовления музыкальных инструментов, мебели и фурнитуры, настилки полов, в том числе паркета. Иногда встречающаяся древесина с волнистой текстурой повышает свою ценность для декоративной облицовки. Это традиционный материал для изготовления нижней деки, шейки и завитка грифа скрипки.
Осина обладает мягкой древесиной, в которой мало сучков. Осина хорошо поддаётся обработке, но из-за её пористой структуры мелкие детали могут сломаться практически во время их изготовления.
Осина идёт на постройку домов, используется как кровельный материал, применяется при производстве фанеры, целлюлозы, спичек, деревянной тары и прочих изделий. В русском деревянном зодчестве дощечками из осины покрывали купола церквей.
Древесина ольхи мягкая, лёгкая, имеет довольно равномерное строение, мало коробится при высыхании, что является ценным качеством для изготовления комплектующих деталей плетёной мебели. Ольха хорошо обрабатывается, чисто строгается по всем направлениям, хорошо режется, полируется, держит клей, легко окрашивается под ценные породы.
Древесина ольхи красивого красноватого цвета, поэтому более ровные и толстые стволы идут на поделки, для столярных и токарных изделий, но главная масса ольховой древесины идёт на дрова, ценимые обыкновенно на 10-30% дешевле берёзовых. Древесина ольхи долго сохраняется под водой и потому находит применение для мелких подводных сооружений.
Берёза отличается высокой прочностью, однородным строением и цветом, средней плотностью и твёрдостью. Древесина обладает белым цветом с желтоватым или розоватым оттенком. Древесина берёзы неустойчива против гниения.
Берёза используется в основном для изготовления высококачественной фанеры, лыж, мелких резных игрушек, прикладов огнестрельного оружия, применяется в мебельном производстве и в столярном деле.
Древесина ивы лёгкая, мягкая, мало усыхающая, непрочная и нестойкая против гниения, хорошо окрашивается. Ива трудно поддаётся обработке, так как при малейшей неосторожности на её поверхности образуются царапины и вмятины.
Ива в лозоплетении является основным сырьём. Кора ивы и прутья некоторых кустарниковых ив используют для изготовления плетёных изделий, плетения корзин, мебели и прочего. Также древесина ив используется для производства теннисных ракеток и многих поделок.
Липа относится к породам, которые почти не трескаются и мало усыхают. Древесина у липы мягкая, не коробится, легко поддаётся обработке. Благодаря однородности текстуры и чистой белой древесине, липа является лучшим материалом для резьбы.
Древесина липы высоко ценится для разных поделок и построек, не требующих высокой прочности. Древесина липы часто идёт на изготовление музыкальных инструментов, в частности, на деки электрогитар. Кроме этого, липа идёт на изготовление фанеры, мебели, чертёжных досок, сапожных колодок, бочковой тары, долблёной посуды.
Древесина у тополей лёгкая, белая, мягкая, хорошо обрабатывается. Тополь используется очень широко в технических целях, как сырьё для бумажной промышленности, для получения искусственного шёлка, изготовления спичечной соломки, фанеры, простой мебели, пиломатериалов, деревянной тары, лодок, корыт, лопат и многих других бытовых предметов. Древесина тополя также идёт на дрова и древесный уголь низкого качества.
Хвойные породы древесины
Хвойные породы древесины имеют неоценимое экономическое значение, в основном в качестве лесоматериала и сырья для производства бумаги. Древесина хвойных пород относится к типу так называемых «мягких» пород и обладает хорошими механическими и внешними свойствами: высокой прочностью, блеском, прекрасной текстурой, запахом и т.д. К хвойным породам древесины относят сосну, ель, лиственницу, кедр и пихту.
Сосна является одной из самых распространённых и часто используемых в строительстве пород древесины. Пиломатериалы из древесины сосны имеют красный и бледно-жёлтый цвета. Часть древесины сосны поступает в виде брёвен на постройки, часть обтёсывается в брусья, часть же распиливается на доски.
Древесина сосны отличается высокой прочностью, твёрдостью и смолистостью, благодаря чему очень стойка к гниению и воздействию атмосферных осадков. Мягкая структура древесины позволяет легко впитывать различные красители. Древесина сосны - один из лучших поделочных материалов, может применяться как для внутренних, так и для внешних конструкций, особенно часто используется для изготовления деревянных сооружений, полов и мебели.
Музыкальные инструменты из ели обладают изумительным звуком, потому что волокна в древесине распределены очень равномерно, такую древесину называют резонансной. Скрипки итальянских мастеров, в том числе Страдивари, сделаны из ели.
Лиственница - самая твёрдая и долговечная древесина из хвойных пород. Древесине лиственницы свойственен роскошный кремовый цвет и красивый рисунок. Лиственница имеет упругую, смолистую и чрезвычайно стойкую против гниения древесину.
Благодаря прочности и долговечности лиственничная древесина широко используется - от строительных работ до химической промышленности. Лиственница чаще всего применяется в строении мостов, для производства шпал и свай, так как отличается прочностью и стойкостью к влажности. Лучшим примером могут послужить сваи в Венеции.
Древесина пихты умеренно долговечна, обладает высокой прочностью на сжатие и изгиб, легко расщепляется. Древесина лишена смоляных ходов, из-за чего быстро загнивает на открытом воздухе без специальной обработки. Ствол настолько прямой и стройный, что кажется даже цилиндрическим. Мягкая и лёгкая древесина пихты используется для целлюлозно-бумажного производства, также из неё делают и некоторые музыкальные инструменты. Но главное - её используют как строительный материал, хотя ценится она менее, чем другие хвойные породы. В Сибири в прежние времена пихтой крыли в деревнях крыши.
Заключение
Древесину широко используют для изготовления ящиков и поддонов для фруктов, а также для изготовления разборных и армированных ящиков, которые являются многофункциональными, бочек для хранения различных продуктов и т.д.
Широкому использованию древесины способствуют её высокие физико-механические качества. Хорошая обрабатываемость. А также эффективные способы изменения отдельных свойств древесины путем химической и механической обработки. Древесина легко обрабатывается, имеет малую теплопроводность, достаточно высокую прочность, при небольшой массе хорошую сопротивляемость ударным и вибрационным нагрузкам, в сухой среде долговечна. Древесина соединяется крепёжными изделиями, прочно склеивается, сохраняет красивый внешний вид, на неё хорошо наносятся защитно-декоративные покрытия. Вместе с тем древесина имеет недостатки: она подвержена горению и загниванию, разрушению от воздействия насекомых и грибов, гигроскопична, вследствие чего может разбухать и подвергаться усушке, короблению и растрескиванию. Кроме того, древесина имеет пороки биологического происхождения, которые снижают её качество. Чтобы использовать древесину, надо знать её свойства, строение и пороки.
Список литературы
деревянный ящик тара
1.Ефремов Н.Ф. Тара и ее производство. Часть 1. Производство тары из полимерных пленок и листов
2.Ефремов Н.Ф. Тара и ее производство