Конструкция коробки из гофрокартона

Процесс согласования конструктивных факторов коробок из гофрированного картона

Коробка с частичным перекрытием и блокирующими прорезями для временного закрытия коробки

Гофрированная пластиковая коробка, используемая в качестве многоразовой упаковки.

Проектирование коробок из гофрированного картона — это процесс сопоставления конструктивных факторов гофрированного картона (иногда называемого гофрированным картоном) или гофрированных пластиковых коробок с функциональными физическими требованиями, требованиями к обработке и конечному использованию. Инженеры по упаковке работают над тем, чтобы удовлетворить требования к производительности коробки, одновременно контролируя общие затраты по всей системе. Гофроящики представляют собой транспортную тару , используемую в качестве транспортной упаковки и имеют важные функциональные и экономические соображения. ^[1]

Помимо структурного проектирования, обсуждаемого в этой статье, жизненно важное значение также имеют печатные штрих-коды , этикетки и графический дизайн .

Функции

Папка с высечкой для плоских предметов, таких как пицца.

Гофроящики часто используются в качестве транспортной тары . Коробки должны содержать продукт от производства до распределения и продажи, а иногда и до конечного использования. Коробки сами по себе обеспечивают некоторую степень защиты продукта, но часто требуют внутренних компонентов, таких как амортизация , крепления и блокировка, чтобы защитить хрупкое содержимое. Опасности при транспортировке во многом зависят от конкретной используемой логистической системы. Например, коробки, объединенные в единицу груза на поддоне , не подвергаются индивидуальному обращению, в то время как коробки, сортируемые и отправляемые в течение части цикла распределения в виде смешанных грузов или экспресс-перевозчиков, могут подвергаться сильным ударам , ударам и т. д. ^{[2] [3] [4]}

Обычные транспортные контейнеры требуют печати и этикеток для идентификации содержимого, предоставления юридической и нормативной информации, а также штрих-кодов для маршрутизации. Коробки, которые используются для маркетинга, мерчендайзинга и в точках продаж, часто имеют яркую графику, помогающую передать содержимое. Некоторые коробки предназначены для демонстрации содержимого на полке, известной как «Готовая упаковка для розничной торговли». Другие предназначены для облегчения выдачи содержимого. Коробки из гофрокартона, популярные благодаря своей прочности, долговечности, легкости, возможности вторичной переработки и экономичности, используются для перевозки различных товаров. Благодаря качеству и безопасности упаковочных изделий в гофрокоробах они широко используются в пищевой промышленности. Коробки выдерживают давление, возникающее при штабелировании, что делает их идеальными для легкой транспортировки.

Более 95% всей продукции в США поставляется в коробках из гофрокартона. Гофрированный картон составляет более половины всей бумаги, перерабатываемой в США.

Прочность штабелирования

Одной из важных функций гофрокороба является обеспечение устойчивости к раздавливанию (защита продукта) и достаточная прочность для штабелирования на складах. Если предполагается длительное хранение гофроящиков в условиях повышенной влажности, требуется дополнительная прочность и влагостойкость. Способ погрузки коробок на поддоны сильно влияет на штабелирование. Вертикальные колонны обеспечивают наилучшую производительность коробки, в то время как взаимное расположение коробок значительно снижает производительность. Взаимодействие коробок и поддонов также важно. ^{[5] [6]}

Коробку можно спроектировать, оптимизировав сорт гофрированного картона, конструкцию коробки, направление гофра и внутренние опоры. Поддержка продукта также обеспечивает «распределение нагрузки» и может быть важным фактором. ^[7] Закрытие коробок иногда может влиять на прочность коробок при штабелировании. ^[8]

Испытание коробок на сжатие — это средство оценки коробок, стопок коробок и единичных нагрузок в контролируемых условиях. Полевые условия укладки и динамического сжатия не имеют одинаковой степени контроля. Прочность на сжатие можно оценить на основе конструкции контейнера, его размера и параметров использования: для проверки этих оценок часто проводятся фактические испытания упаковки .

Сила обработки

Конструкция коробки должна быть согласована с ее логистической системой. Упаковки, предназначенные для контролируемых отправок однородных грузов на поддонах , могут не подходить для смешанных отправок экспресс- перевозчиками.

Многие товары доставляются индивидуально (частично или полностью) экспресс-почтой, почтой или другими смешанными логистическими системами. Требования многократной ручной обработки, автоматической сортировки и неконтролируемого штабелирования в грузовики или воздушные контейнеры создают серьезную нагрузку на коробки, их затворы и содержимое. Ящики, предназначенные для обработки и хранения единичных грузов , могут не подходить для смешанных логистических систем. Перевозка с меньшим количеством грузовых автомобилей создает большую нагрузку на транспортные контейнеры из гофрированного картона, чем доставка однородными поддонами в грузовиках или интермодальных контейнерах. Иногда ящики должны иметь более тяжелую конструкцию, чтобы соответствовать потребностям системы распределения. Тестирование упаковки часто сопоставляется с ожидаемыми опасностями при транспортировке. Это отражено в протоколах испытаний ASTM International и Международной ассоциации безопасного транзита. ^{[9] [10]}

Другие факторы

Несколько текстов содержат рекомендации по процессу проектирования коробки. Справочник Wiley по упаковочным технологиям ^[1] предлагает рекомендации по соображениям и вариантам. Стандартная практика ASTM D5639 по выбору материалов из гофрированного картона и конструкции коробок на основе требований к эксплуатационным характеристикам рассматривает выбор материалов и конструкции коробок, которые могут быть хорошими вариантами для заданных характеристик упаковки.

В зависимости от содержимого некоторым коробкам из гофрированного картона требуется дополнительная жесткость или более тяжелый сорт картона. ^{[11] [4]} Для коробок с отверстиями для рук ^[12] или ручками иногда требуется более прочная плита, усиление, прикрепленное клеем, или встроенные волокна. ^[3]

Процесс

Лабораторное испытание на падение для определения способности выдерживать грубое обращение.

В нескольких текстах по упаковке обсуждаются факторы, которые следует учитывать при проектировании упаковки. ASTM International имеет стандарты D6198, Стандартное руководство по проектированию транспортной упаковки и D5639. Стандартная практика выбора материалов из гофрированного картона и конструкции коробок на основе требований к эксплуатационным характеристикам. Они предполагают такие факторы, как стоимость (материалы, труд, капитал), полезность, характеристики упаковки, обрабатываемость, маркетинговые требования, факторы логистики, опасности при транспортировке (сжатие, удар, разрыв, влажность, конденсация, температура, хищение), правила и другие.

Инженеры и дизайнеры упаковки начинают с потребностей конкретного проекта: стоимостные ограничения, возможности оборудования, характеристики продукта, потребности в логистике, применимые правила, потребности потребителей и т. д. Часто проекты создаются с помощью программ автоматизированного проектирования, подключенных к автоматизированным столам для изготовления образцов. Можно рассмотреть несколько вариантов проектирования и строительства. Образцы часто подвергаются испытаниям упаковки на основе ASTM или других стандартных протоколов испытаний, таких как Международная ассоциация безопасного транзита. Структурный дизайн сочетается с графическим дизайном . Для дизайна, ориентированного на потребителя, сотрудники отдела маркетинга иногда используют фокус-группы или более количественные методы оценки приемлемости. Тестовые рынки используются для крупных программ. ^{[13] [14]}

Процесс начинается с изготовления гофрированного картона на гофрирующей линии, представляющей собой длинную серию соединенных друг с другом машин, которые могут быть размером с (американское) футбольное поле . Готовый кусок одностенного гофрированного картона представляет собой один слой гофрированного картона, зажатый между двумя вкладышами.

Квалифицированные рабочие готовят наряды на каждую стопку заготовок коробок и направляют заготовки на производственные машины. Печатные штампы и шаблоны изготавливаются на больших гибких резиновых или жестяных листах. Их загружают на ролики и пропускают через них заготовки коробок, где каждую обрезают, печатают, вырезают, надрезают, сгибают и склеивают, образуя коробку. Готовые коробки затем складываются и отправляются на обвязочную машину для упаковки и отправки.

Дизайн

Обычный контейнер с прорезями (RSC)

Заготовка для RSC с указанием линий надрезов, прорезей и соединения производителя.

Наиболее распространенным типом коробки является обычный контейнер с прорезями (RSC). Все лоскуты имеют одинаковую длину от надреза до края. Обычно основные створки сходятся посередине, а второстепенные — нет, если только ширина не равна длине. Размер коробки можно измерить как по внутреннему (для соответствия продукту), так и по внешнему (для погрузочно-разгрузочных работ или укладки на поддоны) размерам. Заводской стык чаще всего соединяется клеем, но также может быть проклеен или прошит. Коробка отправляется в разобранном виде упаковщику, который устанавливает коробку, наполняет ее и закрывает для отправки. Коробка закрывается лентой, клеем, скобами, обвязкой и т. д. Коробки обычно указываются и заказываются по внутренним размерам. Стили коробок в Европе обычно обозначаются 4-значным кодом, предоставленным Европейской федерацией производителей гофрированного картона (FEFCO). ); RSC имеет код 0201. ^[15]

Доступны многие другие стили коробок и конструкций из гофрированного картона. Одним из распространенных источников является Ассоциация Fiber Box: ^[16]

• FOL (полное перекрытие): коробка с полным перекрытием аналогична RSC, за исключением того, что основные закрылки полностью перекрываются. Клапаны с полным перекрытием обеспечивают дополнительную прочность при штабелировании и защиту кромок.
• HSC (контейнер с половинными прорезями): Контейнеры с половинными прорезями (HSC) похожи на RSC, но имеют только один набор створок. Они полезны, когда требуется контейнер с открытым верхом. HSC можно использовать для создания коробки телескопа.
• Полный телескопический бокс имеет две полностью телескопические секции. Секции могут быть сформированы с помощью скоб, вырубных замков, клея и т. д.
• Частичный телескопический ящик состоит из двух секций. Верхняя часть частично выдвигается за нижнюю. Обычно используется для хранения бумаги для печати.
• Лоток из гофрированного картона часто используется в демонстрационных целях или с термоусадочной пленкой.
• Гофрированные угловые накладки можно использовать для поддержки и амортизации продукта.
• Специальные вырезанные формы имеют практически бесконечное количество вариантов дизайна и применения.
• и т. д.

Примеры конструкций контейнеров

• 
  Оптовая торговая точка с полной загрузкой поддонов
• 
  Bag-In-Box с жидкостями для дозирования
• 
  Коробка, используемая для упаковки фруктов, открыта, чтобы обеспечить возможность дыхания и доступа к холодовой цепи . Вкладки сцепляются при укладке на поддон.
• 
  Коробки с книгами с защитной лентой , используемой в качестве закрытия.
• 
  Телескопический ящик с отверстиями для рук и вентиляционными отверстиями ( коробка-банан )
• 
  Папка для высечки крана
• 
  Картонная коробка с угловыми вырезами для банок из-под напитков ^[17]
• 
  Коробка из гофрированного картона, внутренняя гофрированная опора и амортизация для жесткого диска.
• 
  Пицца на вынос в вырезанной папке
• 
  Витрины для бутылок сока

Розничная витрина

Розничные торговцы часто просят, чтобы товары доставлялись им в транспортных контейнерах, что позволяет легко хранить полные коробки. Цель состоит в том, чтобы разместить ящики непосредственно на полках и в местах хранения без индивидуальной обработки единичных или первичных упаковок. Розничные торговцы часто требуют, чтобы продукты поставлялись в готовой к хранению упаковке, чтобы снизить затраты на хранение и сэкономить трудозатраты. Доступны несколько специализированных конструкций коробок. ^{[18] [19] [20] [21] [22] [23] [24]}

Правительство, армия и экспорт

Многие товары, поставляемые правительствам, обрабатываются очень хорошо: коробки упаковываются, отправляются в крытых грузовиках или интермодальных контейнерах , а хранение осуществляется на складах . Допускаются обычные «бытовые коробки» и коммерческая упаковка. ^[25]

Военная техника , полевые припасы и гуманитарная помощь часто подвергаются жесткому обращению и неконтролируемому хранению. Для государственных отправлений часто применяются специальные спецификации коробок. Необходимы устойчивые к атмосферным воздействиям древесноволокнистые плиты, конструкция коробок, закрытие коробок и агрегирование. ^[26]

Опасные и опасные грузы

Ящик с двойными стенками и перегородками для транспортировки четырех бутылок с агрессивной жидкостью.

Перевозка опасных грузов или опасных материалов строго регулируется. На основе типовых правил «Рекомендаций ООН по транспортировке опасных грузов» каждая страна согласовала требования к конструкции и характеристикам перевозки. Например, в США Министерство транспорта обладает юрисдикцией и опубликованными требованиями в разделе 49 Кодекса федеральных правил . Гофроящики описаны в требованиях 4G. Рабочие характеристики (испытание на сильное падение и т. д.) должны быть сертифицированы для коробки и ее содержимого. ^{[27] [28]}

У некоторых перевозчиков есть дополнительные требования.

Закрытие коробки

Способ закрытия коробки — важный аспект дизайна. На него влияют типы оборудования, доступного для производственных линий, измеренные лабораторные характеристики, эксплуатационные характеристики на местах и ​​возможность конечных пользователей легко и безопасно открыть коробку.

Затворы коробок включают: ^[29]

• Клей , клей на водной основе или клей-расплав . Клеи наносятся вручную или машиной. Клеи на основе крахмала – выбор гофратора, поскольку он экономичный. Крахмал действует как среда для плесени, лишайников и грибков, поэтому, чтобы предотвратить это, перед использованием в него добавляют противогрибковые средства.
• Скобы – скобы используются для крепления створок коробки. Небольшие (номинально диаметром 1 ⁄ дюйма ) скобы можно прикрепить к коробке с помощью степлера. Более широкая коронка (номинально 1+1 ⁄ 4 дюйма) скобы можно применять с помощью слепого клинчера.
• Ленты для запечатывания коробок , ленты, чувствительные к давлению, доступны различной ширины, например, шириной 36, 48 и 72 мм, а также различной толщины. В качестве основы используются БОПП и ПЭТ. Склеивание осуществляется вручную или полуавтоматическим запайщиком .
• Лента из нитей , армированная, чувствительная к давлению лента, используемая для закрытия коробок.
• Гуммированная бумажная лента – состоит из плотной бумаги, клей которой активируется водой и прикрепляет ленту к коробке.
• Армированная водоактивируемая клейкая лента. Два слоя бумаги с вставленными между ними армирующими нитями.
• Обвязка - ленты, обычно используемые для объединения, состоят из пластика (ПП, ПЭ, ПЭТ, ПВХ), металла (сталь SS) и т. д. и доступны различной ширины.
• Термоусадочная пленка – это тонкая пленка из LLDPE, LDPE и т.п., которая сжимается под воздействием тепла, в результате чего коробка оборачивается со всех сторон. Термоусадочная упаковка, как правило, дороже, поскольку для нее требуется горячий туннель и больше материала, чем для альтернативных вариантов. Однако упакованная коробка будет лучше защищена от окружающей среды, поскольку упаковка действует как барьер.

Рекомендации

1. Фостер, Джорджия (22 сентября 2009 г.), «Коробки из гофрированного картона», в Яме, КЛ (редактор), Энциклопедия упаковочных технологий , Wiley (опубликовано в 2010 г.), стр. 162–178, ISBN 978-0-470-08704-6
2. Сингх, СП; Берджесс (ноябрь 2001 г.). «Характеристики упаковки для коробок из гофрокартона с тяжелотекучими продуктами в единичных отправлениях». Журнал тестирования и оценки . 29 (6): 570. doi :10.1520/JTE12403J.
3. Хан, Чонку; Пак, Чон Мин (январь 2007 г.). «Конечно-элементный анализ конструкций вентиляционных / ручных отверстий для коробок из гофрированного картона». Упаковочные технологии и наука . 20 (1): 39–47. дои : 10.1002/pts.741. S2CID  135760649.
4. Ли, Мён Хун (сентябрь 2004 г.). «Жесткость при изгибе избранных гофрированных конструкций». Упаковочные технологии и наука . 17 (5): 235–294. дои : 10.1002/pts.663. S2CID  137700468.
5. Маласри, С. (февраль 1980 г.). «Прочность штабелирования коробок из гофрированного картона». Материалы конференции IESTOC 2022 Crossref: 10.23953/Cloud.iestoc.515 . 20 (1) . Проверено 18 марта 2023 г.
6. Уайтиш, WJ (1972). «ВЛИЯНИЕ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ВЛАЖНОСТИ И ТЕМПЕРАТУРЫ НА ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ШТАБЕЛИРОВАНИЯ, Проект 2695-9» (PDF) . Институт химии бумаги . Проверено 18 марта 2023 г.
7. Конинг, Дж. (ноябрь 1966 г.). «Скользящая подушка, вертикальное выравнивание увеличивает прочность штабелирования на 65%» . Картонные контейнеры .
8. Шихан, Р. (август 1988 г.). «Коробка и закрытие: партнеры по производительности». J. Технология упаковки . Технические публикации Inc. 2 (4).
9. ASTM D4169. Тестирование производительности морских контейнеров и систем.
10. ASTM D7386. Тестирование производительности посылок для систем доставки отдельных посылок
11. «Коробки из гофрокартона с тяжелотекучими продуктами в отдельных посылках» . Журнал тестирования и оценки . 29 (6): 570. doi :10.1520/JTE12403J.
12. Сингх, Дж. (2008), «Влияние вентиляции и отверстий для рук на потерю прочности на сжатие в коробках из гофрированного картона», J Applied Packaging Research , 2 (4): 227–238 , получено 2 апреля 2018 г.
13. Твид, Д. (2001). Картонные коробки, ящики и гофрированный картон (PDF) (Второе изд.). Институт профессионалов упаковки.
14. Хэнлон, Дж. Ф. (1998). Справочник по проектированию пакетов (3-е изд.). КПР. Нажимать. стр. 18–29.
15. Международный кодекс по древесноволокнистым картонам, FEFCO, 2007 г.
16. Справочник по оптоволоконным коробкам (75-е изд.). Ассоциация оптоволоконных коробок. 2016.
17. "Угловая коробка Кирина будет выставлена ​​в МоМА" . Кирин Холдингс (Пресс-релиз). 7 октября 2005 г. Архивировано из оригинала 1 августа 2014 г. Проверено 12 октября 2018 г.
18. США 6073833, Дерозье, Марк; Джетт, Люк и Трембле, Жан-Пьер и др., «Транспортный контейнер, готовый к хранению», опубликовано 13 июня 2000 г., передано McNeil-PPC Inc. 
19. US 5881884, Подосек, Эдвард, «Коробка для транспортировки и демонстрации и заготовка для нее», опубликовано 16 марта 1999 г., передано Avery Dennison Corp. 
20. США 8342335, Couture, Дэвид Г., «Готовая система отображения грузоотправителя», опубликовано 1 января 2013 г., передано Rock-Tenn Shared Services LLC. 
21. Заявка США 20050184139, Гасиор, Уэйн, «Корпус для демонстрации», опубликованная 25 августа 2005 г., передана компании Georgia Pacific Corp. , но отменена. 
22. США 6523692, Грегори, Джеймс В., «Складная пополам транспортировочная/демонстрационная коробка», опубликовано 25 февраля 2003 г., передано Fort James Corp. 
23. США 5372299, Эджертон-младший, Эрик; Джанноне, Джон Д. и Уилан, Кеннет и др., «Комбинированная коробка для доставки и демонстрации продукции», опубликовано 13 декабря 1994 г., передано корпорации BASF. 
24. США 5657872, Лефтвич, Роберт Блейк; Мэтьюз, Линда Сьюзан и Бурда, Тимоти Пол, «Контейнер для перевозки/демонстрации», опубликовано 19 августа 1997 г., передано The Procter and Gamble Company и Stone Container Corp. 
25. Стандарт ASTM D3951 - Стандартная практика для коммерческой упаковки
26. Мэлони, JC (июль 2003 г.). «История и значение военной упаковки» (PDF) . Группа политики оборонной упаковки . Агентство оборонной логистики. Архивировано из оригинала (PDF) 15 сентября 2018 г.
27. ISO 16104-2003 Упаковка. Транспортная упаковка для опасных грузов. Методы испытаний.
28. Программа обучения упаковке опасных материалов (второе изд.). Ассоциация оптоволоконных коробок. 2022.
29. ASTM D1974, Стандартная практика закрытия коробок из гофрированного картона.

Книги, общие ссылки

• «Справочник по оптоволоконным коробкам», Ассоциация волоконно-оптических коробок, Чикаго, Иллинойс.
• Конинг, Джон В. (1995). Гофрированный перекресток: Справочное руководство для индустрии гофроконтейнеров. ISBN 9780898522990.
• Европейская промышленность гофрированного картона
• Надлежащая производственная практика упаковки из гофрированного и твердого картона
• Сорока, В., «Основы технологии упаковки», IoPP, 2002, ISBN 1-930268-25-4. 
• «Руководство по упаковке небольших посылок», 2005 г., IoPP.
• Ям, КЛ, «Энциклопедия упаковочных технологий», John Wiley & Sons, 2009, ISBN 978-0-470-08704-6 

Стандарты АСТМ

• D642 Метод испытаний для определения сопротивления сжатию транспортных контейнеров, компонентов и единичных нагрузок.
• D1974 Стандартная практика методов закрытия, герметизации и усиления коробок из древесноволокнистого картона
• D4577 Метод испытания сопротивления сжатию контейнера под постоянной нагрузкой
• D5118 Стандартная практика изготовления транспортных коробок из ДВП
• D5168 Стандартная практика изготовления и закрытия контейнеров из гофрированного картона с тройными стенками
• D5639 Стандартная практика выбора материалов из гофрированного картона и конструкции коробок на основе требований к эксплуатационным характеристикам
• Стандартное руководство D6804 по проектированию отверстий для рук в коробках из гофрированного картона