CC BY
29
Rozhkova Oksana Dmitrievna, masters, od. rozhkova@rmc-holding. com, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.9; 663
ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕФОРМАЦИИ КАРТОНА ПРИ БИГОВКЕ
И.А. Красная
Рассматриваются основные параметры биговочных канавок, получаемых в процессе штанцевания плоских заготовок, что является важной операцией на этапе биговки, анализируется производственный результат при изменении основных значений. Построены графики зависимости, на основании которых сделаны выводы об оптимальных параметрах формующего инструмента и используемого картона.
Ключевые слова: бигование, биговочкая канавка, биговальный нож, толщина картона, штанцевание, коробка, деформация.
Все чаще известные торговые марки собственные кондитерские изделия упаковывают в картонные коробки с коррексом. Такой товар, как конфеты имеет нежную и хрупкую структуру и благодаря коррекс-упаковке по большей части удается избегать появления бракованных изделий - смятых и поломанных конфет, образующихся в результате погрузоч-но-разгрузочных работ и транспортировки. В предыдущих работах были выявлены отрицательные моменты, касающиеся непосредственно самого коррекса как структурного элемента картонной упаковки и предложен путь решения рассмотренной проблемы [1]. В данной работе уделим особое внимание другой части тары - картонной коробке, в которую, собственно, и вкладывается коррекс.
Качественно выполненная картонная упаковка придает представительность коробке конфет. Потребитель наглядно, даже по внешним признакам картона, из которого сделана коробка, может судить о категории самой тары и упакованных в нее конфет.
Во время создания самой картонной коробки картон, помимо основных стадий, которые условно можно разделить на отделочные и формообразующие этапы, в числе последнего проходит важные операции высечки и биговки, входящие в процесс штанцевания. Во время этих операций все взаимодействия происходят с листом картона, посредством производственных манипуляций из которого формируется объемная коробка [2, 3].
Форма, геометрические размеры и состояние картона в углах коробок зависят от профиля биговочных канавок, получаемых в процессе штанцевания плоских заготовок.
Слишком глубокая биговочная канавка И образует трещины снаружи и внутри плоскости независимо от ширины Ж. При недостаточной глубине канавки происходит неприемлемое усилие фальцевания и в углах коробки может появиться дефект - утолщение поверхности. Используя не-выверенные параметры ширины и глубины канавки можно повредить картон: при повышении размеров Ж и И есть риск ухудшить прочность материала, а при уменьшении размеров Ж и И - получить заломы на внешней поверхности.
Для того чтобы правильно выбрать наиболее соответствующие параметры биговочной канавки Ж и И необходимо знать свойства картона, который будет использоваться в производстве. Учитывая, что картон состоит из четырех технологических слоев - лицевого, промежуточного, внутренней прослойки и оборотного, любое изменение состава и толщины слоя напрямую влияет на деформационные свойства во время производственных операций. Помимо этого, каждый слой имеет свою пористость и плотность. А так как у каждого технологического слоя картона своя собственная деформационная способность, то мы получаем непростую задачу при определении оптимального профиля биговочной канавки. К тому же, значительное влияние на профиль биговочной канавки обеспечивает формующий инструмент для бигования со своими определенными размерами.
Самые точные расчеты для определения оптимальных размеров формующего инструмента можно получить только при учете особенностей используемых видов картона [4]. При расчетах рекомендовано использовать критерий Кб бигования, который характеризует профиль биговочной канавки
К б
1
И
1
5 б
5.
+1
Ж
(1)
м
где $б - толщина биговального ножа; 5м - толщина картона; Ж - ширина биговального канала; И - высота биговального канала (рис. 1) [4].
Рис. 1. Расчетная схема процесса биговки картона: 1 - биговальный нож; 2 - картон; 3 - биговальная матрица
Толщина картона для изготовления упаковочной коробки зависит непосредственно от веса упаковываемого продукта, в данном случае -конфет. Широко распространенные, пользующиеся спросом коробки кон-
380
фет имеют массу 200...300 гр. Во время производства картонных коробок с коррексом для конфет чаще всего выбирается тонкий картон плотностью 170.250 г/м2 и толщиной 0,2...0,6 мм.
Построим графики зависимости критерия бигования Кб от толщины картона, который используется для изготовления конфетных коробок с коррексом, при двух размерах толщины биговального ножа - 0,71 мм и 1,05 мм (рис. 2). При этом значения толщины пластин и ширины канала матрицы были взяты стандартными [5].
а б
Рис. 2. Графики зависимости критерия бигования от толщины
картона при толщине биговального ножа 0,71 (а) и 1,05 (б) и параметрах матрицы: 1 - Н = 0,43, Ж = 1,3; 2 - Н = 0,43, Ж = 1,5; 3 - Н = 0,48, Ж = 1,5; 4 - Н = 0,48, Ж = 1,7; 5- Н = 0,53, Ж = 1,7;
6 - Н = 0,53, Ж = 1,9
Графики показывают, как изменяется критерий бигования Кб при использовании биговальных ножей толщиной 0,71 и 1,05 мм на картоне толщиной 0,2.0,6 мм. Например, по графику можно определить, что при применении биговального ножа толщиной 0,71 мм на картоне толщиной 0,35 мм, используя высоту биговального канала 0,43 мм и ширину биговального канала 1,3 мм критерий бигования будет составлять 0,25.
Ширину биговального канала Ж при известных значениях толщины биговального ножа и толщины картона можно найти по формуле
Ж = 2Бм
£б +1. (2)
£м
Построим график с учетом значений толщины биговального ножа Sб равных 0,71 мм и 1,05 мм, в диапазоне значений толщины картона от
0,2 до 0,6 мм, который позволит увидеть, как в зависимости от толщины картона будет меняться ширина биговального канала (рис. 3).
Теоретически считается, что лучшие результаты получаются, когда параметры £ б, £ми И равны [4], тогда оптимальная теоретическая ширина биговального канала
Жт = 2£мл/2. (3)
На рис. 4 показан график зависимости теоретической ширины биго-вального канала от толщины картона при оптимальных условиях, когда толщина биговального ножа равна толщине картона.
И7, мм
1.9 - —^— 7.
0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6
Рис. 3. Графики зависимости ширины биговального канала от толщины картона при толщине биговального ножа
0,71 (1) и 1,05 (2)
Wt. мм
0.4-—
0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6
Рис. 4. График зависимости теоретической ширины биговального канала от толщины картона при оптимальных условиях, когда толщина биговального ножа равна толщине картона
Построенный график (см. рис. 4) при оптимальных условиях, когда все значения принимаются равными, позволяет увидеть, например, при Su = 0,35 мм оптимальную теоретическую ширину биговального канала Wt = 1, при которой не произойдет деформации материала и значение которой можно использовать для вычисления наилучших параметров биговальной оснастки.
Правильно подобранные оптимальные параметры при операции биговки позволяют избежать деформации картона, тем самым обеспечивая наилучшее качество производимых картонных коробок.
Список литературы
1. Красная И. А. Проблемы фиксации конфет с круглым основанием в коррексе // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. Вып. 3. 2020. С. 425-430.
2. Боровкова Э.В., Давыдов И.Б., Пантюхина Е.В. Анализ процесса высечки и биговки при производстве складных картонных коробок для пищевых продуктов // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2019. Вып. 3. С. 426-430.
382
3. Пантюхина Е.В., Котляров В.С., Пантюхин О.В. Перспективные технологии изготовления пищевой упаковки: учебник. Тула: Изд-во Тул-ГУ, 2018. 212 с.
4. Ефремов Н.Ф., Будникова О.А. Исследование влияния штанце-вальной формы на деформацию картона в зоне биговочной канавки // Известия высших учебных заведений. Проблемы полиграфии и издательского дела. 2016. № 4. С. 14-24.
5. Ефремов Н.Ф. Тара и ее производство: учебное пособие. 2-е изд., доп. М.: МГУП, 2001. С. 168-169.
Красная Ирина Александровна, магистрант, i. magenta@yandex. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
RESEARCH OF CARDBOARD DEFORMATION WHEN SCREWING
I.A. Krasnaya
The article discusses the main parameters of scoring grooves obtained in the process of punching flat blanks, which is an important operation at the scoring stage, and analyzes the production result when the basic values are changed. Also, dependency graphs were constructed, on the basis of which conclusions were drawn about the optimal parameters of the forming tool and the cardboard used.
Key words: scoring, scoring groove, scoring knife, cardboard thickness, punching, box, deformation.
Krasnaya Irina Aleksandrovna, master, i.magenta@yandex.ru, Russia, Tula, Tula State University
