《包裝設計制作工藝與檢測技術標準實用手冊》
第二篇 包裝技術與工藝
第十二章 輔助包裝技術
第四節 捆扎技術
捆扎是用撓性捆扎原件(或另加附件)將多件無包裝或有包裝的貨物捆在一起,起集裝貨物,固定貨物和加固包裝容器的作用。可防止貨件移動、碰撞、翻倒或塌垛,還能起防盜、裝飾的作用。
一、捆扎原件的技術性能與種類
(一)捆扎原件的主要技術性能
貨物經捆扎后,捆扎帶就會長期受到拉伸力的作用,并受到流通環境因素的溫濕度和其它因素的影響,為保證貨物捆扎的有效性,就應該了解捆扎原件的物理機械性能。以便正確合理地應用。
1.強度
捆扎原件抵抗拉伸變形的能力是用抗拉強度和拉斷強度來表示的。抗拉伸強度是指一定長度的捆扎原件在斷裂前的最大載荷值與捆扎原件的橫斷面積之比所得的應力值即為該捆扎原件的抗拉伸強度(kg/cm2),該最大載荷值就是拉斷強度(kg)。
2.延伸率
延伸率即斷裂伸長率,是指捆扎原件經拉伸后的總長與原長的差別和總長的比率,用百分比來度量,延伸率表征材料塑性變形的大小,延伸率越小,則用該材料捆扎的包裝件不易松散。
3.延伸恢復量
它是指拉力去掉后,捆扎帶縮回的延伸量,單位cm。它表征了捆扎原件的彈性恢復能力。
4.拉伸應力和拉伸應力衰減
捆扎原件受拉力后在其內部產生的應力稱為拉伸應力。如果該原件在拉力作用下,保持一定時間后,應力將衰減,衰減的應力稱為拉伸應力衰減。
5.工作范圍
是指捆扎原件在正常工作情況下,所承受拉力的大小。除鋼帶外,其余各種捆扎帶在工作范圍內所能承受的拉力為拉斷強度的40%~60%。
(二)常用的捆扎原件
現今常用的捆扎原件主要有以下兩類。
(1)金屬捆扎原件。金屬捆扎原件有鋼絲;鋼帶、鋼鏈、鋼素。鋼質捆扎原件的特點是強度高、柔性差、易生銹,對溫、濕度變化不敏感。其中鋼索主要用于起重運輸;鋼鏈是一種非標準的捆扎原件,一般用于重型貨物的集裝捆扎;鋼絲是由低碳鋼冷卻而成,剛性較大、延伸率在7%以上,拉伸強度達8000kg/cm2,經退火處理后,可提高其耐沖擊性和柔性。鋼絲除用于木箱的加強性捆扎和貨物的固定性捆扎外,還用于金屬制品,木材等大型貨件的集裝捆扎,還可用于捆扎棉包的軟性包裝件;鋼帶一般也用冷碳鋼制成,其抗拉強度在所有捆扎帶中為最大,延伸率最低只有0.1%,拉伸應力衰減最小。鋼帶與貨物捆扎的接觸面大,不易損壞貨物或包裝容器,所以應用比鋼絲還要廣泛(在集裝捆扎方面),大量應行于木箱的加固和木箱包裝的加強性捆扎,還用于鋼材、建筑材料和木材等的集裝捆扎。
(2)非金屬捆扎原件,紙繩、塑料繩、麻繩、棉繩、合成纖維繩等捆扎原件,只適用于輕小產品的捆扎集裝,而用于捆扎集裝運輸中的非金屬捆扎原件,主要是各種塑料捆扎帶。
聚酯捆扎帶。這是一種最新型的塑料捆扎帶是塑料捆扎帶中性能最好的,其拉伸強度較高(約為鋼帶拉伸強度的一半以上),延伸率約為2%~3%,具有較好的保持拉力的性能。完全可代替輕型鋼帶,而成本比鋼帶低30%以上。聚脂捆扎帶受潮后不會產生蠕變,有缺口也不會發生縱向斷裂,且彈性回復能力強,即可用于硬質貨物的捆扎集裝,又可用于趨于膨脹的貨物捆扎集裝,因其耐化學腐蝕性好,還可用于瓶裝化學藥品包裝件的捆扎集裝,但聚酯材料受熱產生難聞氣味,其接頭盡量避免采用熱合法接合。
尼龍帶。尼龍捆扎帶是成本最高的一種塑料捆扎帶,其強度相當于中等承載的鋼帶,與聚酯捆扎帶的強度幾乎相同。與其塑料捆扎帶相比,延伸恢復量大,抗蠕變能力強,可緊緊捆扎在包裝對象上,且可長期保持,因而適用于捆扎后沉陷的貨件的捆扎集裝,但因其延伸率較前者大,且在連續的強應力作用下會失去大部分保持應力而使包裝松散。同時,受潮后強度降低,有缺口就斷裂。
聚丙烯捆扎帶。聚丙烯捆扎帶成本低于前兩者,是一種性能差而應用最廣泛的塑料捆扎帶,其延伸率高達25%,保持拉力易減弱,僅適用于輕、中型的膨松貨物的捆扎集裝,即主要是用于瓦楞紙箱的加強性捆扎。聚丙烯的最大優點是具有抗高溫、高濕和底濕的能力。
二、捆扎的操作工具簡介
不論用手工還是機器捆扎,操作過程都相同。先將捆扎帶繞于包裝件或貨物上,再用工具或機器將帶拉緊,然后將帶的兩端重疊連接。繞帶幾乎全是沿物品的高度方向進行,也就是鉛重方向。小紙箱繞一道,或平行繞兩道,也可繞成十字形的兩道,較重較大的包裝件或貨物,沿寬度方向繞2~3道,必要時再沿長度方向繞一道。重型包裝件可繞成“#”字形4道或更多。
捆扎帶兩端的連接方式有三種:
(1)用鐵皮箍壓出幾道牙痕連接,用于鋼帶捆扎重型木箱或貨物,也可在手工捆扎塑料帶時用。因牙痕不切開,故對接頭強度不削弱。
(2)用鐵皮箍切出幾道牙痕并間隔地向相反方向彎曲而連接:主要用于鋼帶捆扎重型包裝件。
(3)用熱粘合連接:在用機器捆扎塑料帶時廣泛采用。當捆扎時,經過繞帶、拉緊過程后,用加熱器將塑料帶加熱熔化一端,然后壓緊冷卻,即完成連接。
三、捆扎工具與設備
捆扎工具與設備不僅用于包裝工業,其它行業和部門也在使用。因此,發展很快,不同用途不同規格的種類很多。
用于包裝捆扎的工具與設備,常用的有以下幾類:
(1)手動捆扎工具:有人力的、氣動的和電動的;有設計成整體的,有拉緊機構和接頭機構可組合的,價格便宜,操作簡單,便于移動使用。最適合產量小,不考慮捆扎速度,以及需要移動使用的場合。
(2)半自動捆扎機:需要由操作者將包裝件放在適當的位置上,并啟動機器,即可捆扎一道,然后移動位置再捆另一道。除此以外,從繞帶、拉緊、接頭和切斷工序都是自動完成的。
(3)全自動捆扎機:全部捆扎工序都是根據規定的程序自動完成的。
除通用的以外,還有一些用于托盤包裝,大宗貨物捆扎、壓縮捆扎和水平捆扎的特種用途的捆扎機。但要與生產線聯動,有的包裝件還需要放在適當位置。
總之,用手動捆扎工具,半自動和全自動捆扎機,完全可以滿足不同批量和各種包裝要求的捆扎作業。
四、捆扎包裝的設計要點
捆扎工作看起來很簡單,只要捆緊不散即可,但在實際應用中卻有不少因素要考慮:
(1)被捆扎物品的類型和性質。比如物品有堅硬的、松軟的、有彈性的,還有物品的體積、重量以及物品本身能承受多大的力等。
(2)捆扎帶的選擇。我們在前面介紹了幾種捆扎帶,選用前要對捆扎帶的性質,如彈性、強度,對環境溫濕的敏感性,應力保持與衰減等有充分的認識,使得捆扎帶能適應被捆扎物品的要求。
(3)搬運的方向,運輸環境和工具的考慮。
(4)成本和經濟效益。在滿足包裝要求前提下,盡量降低成本。
(5)在大批量捆扎前,要先通過各種實驗確認其設計是否符合要求,否則會造成經濟損失。
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