Считается, что название «флоу-пак» происходит от английского термина flowrapping («непрерывное обертывание»). Первая часть термина – flow («поток») – действительно как нельзя лучше характеризует невероятную «поточность» и высокий уровень производительности машин данной конструкции.

Пока не установлено, кто впервые предложил термин "флоу-пак" (flowpack, flowpak, flow pack, flow-pack - встречаются разные написания). В начале 1980-х гг. в проспектах британской компании Rose Forgrove это наименование сопровождалось знаком правовой защиты ®. Но сам способ и машины для его осуществления появились гораздо раньше. Например, в СССР в 1970-е гг. выпускался автомат АЗС-1, который упаковывал в лакированный целлофан зефир, предварительно по три штуки уложенный в картонный лоток. Технологическая схема этого автомата, за исключением некоторых особенностей, вполне соответствует схемам современного оборудования.
Оборудование, образующее упаковку "флоу-пак", очень распространено в мире, его выпускают многие предприятия, а по своей численности оно уступает только вертикальным упаковочным машинам воротникового типа.
Данное оборудование является (по направлению движения упаковочного материала в процессе образования упаковки) оборудованием горизонтального типа и чаще всего - упаковочной машиной. И только в тех случаях, когда машина комплектуется каким-либо устройством для автоматической подачи упаковываемых предметов, оборудование может считаться автоматом. 

 

Наиболее распространенная, можно даже сказать "классическая", технологическая схема работы упаковочной машины "флоу-пак" непрерывного действия представлена на рисунке 1. Лента упаковочного материала, разматываясь с рулона, через систему направляющих и натяжных роликов подходит к устройству формирования рукава, где сворачивается в рукав, в подавляющем большинстве случаев прямоугольного сечения. Упаковываемые предметы (или блоки предметов) движутся непрерывно через определенные промежутки и помещаются внутрь рукава. Сформированный рукав с помещенными предметами проходит через ролики, которые тянут его за сложенные вместе края, одновременно сваривая их.
Обычно устанавливается несколько пар роликов; горячие и холодные ролики чередуют, добиваясь оптимального и соотношения производительности и качества шва упаковки. Нередко последняя пара роликов имеет косую поверхность (рисунок 2 а), или вместо "косых" роликов устанавливают специальное приспособление (рисунок 2 б). Такие ролики или специальное приспособление служат принудительному подгибу "гребешка" продольного шва к упаковке.
Установленные далее на роторах губки поперечной сварки образуют поперечные швы упаковки, запечатывая рукав с предметами в промежутках между последними. Одновременно с образованием поперечных швов происходит и разрезание упаковок. Готовые упаковки отводятся от губок.
Кроме "классической" - но значительно реже - встречаются и другие схемы горизонтальных машин, образующих упаковку "флоу-пак".
Существуют машины непрерывного действия с нижней установкой рулона упаковочного материала. Технологическая схема такой машины - "зеркальное отражение" схемы, показанной на рисунке 1. Здесь упаковываемый предмет укладывается на упаковочный материал в момент его сворачивания в рукав. Машины с нижней подачей материала наиболее удобно использовать для упаковывания предметов неопределенной формы или предметов, размеры которых могут меняться.
Существуют также машины периодического действия. Их используют в тех случаях, когда предметы упаковываются в материал, который не может быть сварен постоянно нагретыми роликами или губками. Это, в частности, полимерные монопленки, например, полиэтиленовая, неориентированная полипропиленовая, высокопрозрачная полиолефиновая пленка. Один из вариантов технологической схемы горизонтальной упаковочной машины периодического действия показан на рисунке 3. Лента упаковочного материала разматывается с рулона и через систему роликов подается к устройству формирования, где сворачивается в рукав. Упаковываемые предметы периодически подаются внутрь сформированного рукава. Рукав с помещенными в нем предметами периодически протягивается одной или двумя (как на рисунке) включаемыми и выключаемыми парами роликов. Вторая пара роликов может иметь форму, показанную на рисунке 2 а. В момент, когда рукав не протягивается, термоимпульсные губки продольной сварки сходятся и образуют продольный шов будущих упаковок. В момент остановки протягивания сводятся и губки поперечной сварки, образуя поперечные швы упаковок и отрезая готовые упаковки. Готовая упаковка отводится от машины.
В принципе, машины периодического действия могут использоваться и для комбинированных и многослойных материалов, только в этом случае надо применять сварку постоянно нагретыми элементами (роликами и губками). Преимущество машин периодического действия для упаковывания в многослойные и комбинированные материалы - в том, что, работая на них, легче регулировать длину упаковки в зависимости от длины предметов. Но по производительности они заметно проигрывают машинам непрерывного действия, что снижает значение указанного преимущества.  

 

Производительность является одним из основных качественных показателей фасовочного и упаковочного оборудования. В рекламных и каталожных описаниях этот показатель обычно сопровождается надписью: "… в зависимости от свойств упаковочного материала, свойств продукта" и т. п. Для рассматриваемого оборудования, кроме свойств материала и продукта, основным критерием возможно достигаемой производительности являются размеры упаковываемых предметов и, прежде всего, их длина.
Представим, что на кондитерской фабрике стоят рядом два автомата, которые образуют упаковку "флоу-пак". Но один упаковывает шоколадные батончики, а второй - шоколадные конфеты стандартных размеров. Т. к. конфеты короче батончиков, на роторах поперечной сварки можно установить большее число пар губок: две пары при упаковывании батончиков и четыре - при упаковывании конфет. Исходя из этого, при одинаковом установленном числе оборотов роторов и одинаковой скорости движения упаковочного материала производительность автомата, упаковывающего конфеты, будет два раза выше. Иначе говоря, одна и та же машина сможет достичь разной производительности, упаковывая мелкую карамель и предметы размером с буханку хлеба.
Поэтому, как нам кажется, для машин "флоу-пак" не стоит считать критерием класса максимально достижимую производительность (упаковочные единицы в минуту) при отсутствии сведений о том, на предметах каких размеров она может быть достигнута. 60-100 оборотов сварочных роторов в минуту вполне способны достигать даже самые простые по конструкции машины. А вот их производительность в каждом отдельном случае будет зависеть от размеров упаковываемых предметов.
Рассуждая о классе конкретных машин различных производителей, сравнивая их, стоит говорить в первую очередь об их конструктивных особенностях, о том, каким образом осуществляется технологическая схема упаковывания. А точнее, о том, какая механика и какие элементы электрики и электроники осуществляют процесс упаковывания и контроль над его осуществлением. 

 

Конструктивные особенности машин, образующих упаковку "флоу-пак", рассматриваются обычно применительно к машинам, работающим по "классической" схеме (рисунок 1).  

 

В самых простых и, соответственно, дешевых машинах, осуществление всех операций образования упаковки осуществляется единым приводом. На машине установлен один электродвигатель и все исполнительные механизмы жестко кинематически связаны между собой. Единственное исключение - ролики продольной сварки. Здесь имеется механизм, напоминающий планетарный, который, ускоряя или замедляя их вращение, незначительно корректирует длину пакета, удлиняя или укорачивая его в зависимости от сигнала фотоцентрирующего устройства (ФЦУ), "ловящего" метку на упаковочном материале.
У более сложных машин привод исполнительных механизмов разделяют, устанавливая несколько двигателей. Число их может достигать пяти-шести.
Самый простой пример разделения привода - два двигателя. Первый приводит в действие конвейер подачи предметов и роторы поперечной сварки, а второй - ролики продольной сварки и отводящий конвейер. Это разделение позволяет бесступенчато регулировать длину упаковки. С помощью вариатора или электронного устройства, ускоряя движение рукава и, наоборот, замедляя вращение роторов, можно увеличивать длину упаковки. Правда, при этом необходимо, чтобы линейные скорости движения рукава и губок на роторах в момент их схода были синхронизированы.
При большем числе двигателей возможности машин возрастают. Но в этом случае требуются дополнительные усилия по синхронизации действий различных исполнительных механизмов. Появляются дополнительные устройства, прежде всего, элементы промышленной электроники, стоимость оборудования возрастает. 

 

Во многих машинах разматывание рулона осуществляется просто вытягиванием упаковочного материала при протягивании рукава. Однако в современных машинах, особенно если это высокопроизводительное оборудование или оборудование с повышенными функциональными возможностями, часто применяют принудительное разматывание рулона, например, пропуская упаковочный материал между двумя роликами, которые при вращении протягивают его и разматывают рулон.  

 

Для перемещения упаковываемых предметов и помещения их в сворачиваемый рукав на машинах непрерывного действия чаще всего используются одно из трех устройств: узкий ленточный конвейер с ребрами, замкнутая цепь с наглухо установленными пластинами-толкателями и замкнутая цепь с установленными с возможностью перестановки толкателями. Третий вариант наиболее удобен с точки зрения переналадки машины на различную длину упаковываемых предметов.
Очень полезен вариант устройства, в котором перед пластинами-толкателями (в направлении их рабочего хода) устанавливается еще несколько более низких, чем толкатели пластин. Они образуют своего рода гибкую площадку, на которой располагается переносимый предмет. Преимущество такого сочетания толкателя с площадкой перед цепью только с толкателем - в том, что предметы не скользят по направляющим пластинам. Это дополнительная "страховка" от повреждения упаковываемых предметов плюс некоторое сокращение потерь на трение. 

 

В отличие от так называемых воротниковых машин, где образование рукава из упаковочного материала осуществляется с помощью детали, внешне напоминающей матросский воротник, в машинах "флоу-пак" такой детали нет. На "воротнике" сворачивание материала осуществляется при скольжении его по неразрывной поверхности в форме сложного конуса и переходе его на другую неразрывную поверхность (обычно в форме цилиндра).
В машинах же "флоу-пак", хотя для сворачивания используется тот же принцип, такая единая деталь в подавляющем большинстве отсутствует. Сворачивание упаковочного материала осуществляется с помощью набора направляющих пластин (к которым иногда добавляются и другие детали, например, маленькие ролики), связанных тем или иным способом между собой. 

 

Основные варианты устройств для перемещения рукава рассмотрены выше. Теперь мы расскажем о редко встречающихся устройствах.
В случаях, когда используется упаковочный материал со свариваемым слоем с двух сторон (например, лакированный целлофан) и нет необходимости образовывать продольный шов "гребешком", или когда продольный шов по условиям упаковывания отсутствует (например, без продольного шва иногда упаковывают мороженое), применяют протягивание рукава с размещенными в нем предметами с помощью двух ленточных конвейеров. Пример устройства для такого протягивания имелся в уже упомянутом автомате АЗС-1 (схема приведена на рисунке 4).
В новых моделях трудно припомнить такой вариант, а вот в 1980-е гг. в машинах периодического действия протягивание осуществлялось за счет возвратно-поступательного движения губок продольной сварки и губок поперечной сварки (рисунок 5). 

 

В машинах непрерывного действия используются сварочные элементы с постоянным нагревом. Нагрев сварочных роликов осуществляется трубчатыми электронагревателями (ТЭН), свернутыми в кольцо, или, реже, спиралями, на которые подается напряжение.
Нагрев рабочих поверхностей губок, установленных на роторах (рисунок 6) и образующих в этих машинах поперечные швы, осуществляют ТЭН (5 и 6), установленные в каналах тела губки. Губки, вращаясь на роторах, своими горячими рабочими поверхностями сдавливают слои упаковочного материала (9), образуя швы. Для отделения готовых упаковок в продольном пазу одной из губок устанавливается неподвижный нож (7), а в пазу другой губки - пластина из твердого сплава (8). При контакте режущей кромки ножа с пластиной и происходит отделение готовой упаковки. Иногда пластина из твердого сплава отсутствует, и паз в одной из губок остается свободным. Нож, который в этом случае должен больше выступать за диаметр губок, при хорошо натянутом упаковочном материале также будет отрезать упаковку. При отсутствии твердосплавной пластины нож не нуждается в частой заточке, но от производителей требуется большая точность изготовления и особенно отладки.
В машинах периодического действия при использовании в качестве упаковочного материала полимерных монопленок для их сваривания применяются губки термоимпульсной сварки. Конструкция таких губок для образования поперечных швов показана на рисунке 7. Верхняя (1) и нижняя (2) губки, сходясь, сдавливают слои упаковочного материала (3). На спирали (4) - обычно это полоса нихрома шириной 3-5 мм - подается напряжение, и они резко нагреваются, доводя температуру пленки в этом месте до температуры размягчения. За счет температуры и давления образуется шов. Подача напряжения прекращается, а губки остаются сведенными, чтобы исключить расхождение шва до конца его остывания. Нож (5), установленный в пазу одной из губок, совершает возвратно-поступательное движение, разрезая сваренные слои пленки.
Чтобы не происходило замыкание спиралей на корпус губок или между собой и размягченный полимер не прилипал к ним, их закрывают изолирующими лентами (6). Чаще всего в качестве такой ленты используется фторопластовая лакоткань. Этот способ значительно менее производителен, нежели сварка постоянно нагретыми губками. Чтобы увеличить производительность оборудования, в котором применяется термоимпульсная сварка, в теле губок делают каналы (7), по которым движется холодная вода. Также для увеличения производительности может применяться еще дополнительно обдув швов холодным воздухом из форсунок, расположенных вдоль губок. Одна из губок может отсутствовать - вместо нее устанавливают опорную поверхность из термостойкой резины.
Образование поперечных швов может осуществляться и с помощью устройства, осуществляющего сварку с разделением. В этом случае образование шва производится одновременно с разделением его на две половины. Сварка с разделением - это сварка горячей проволокой или сварка горячим клином (ножом). Одна из конструкций устройства сварки горячей проволокой показана на рисунке 8. Зажимы (1 и 2) сходятся, и вмонтированные в верхний зажим (1) упругие элементы (3) надежно фиксируют слои пленки (4). Хорошо натянутая нагретая проволока (5) из материала высокого омического сопротивления, размещенная с клеммами для подвода напряжения в верхнем зажиме (1), совершает движение вниз, одновременно сваривая слои пленки и разрезая упаковки или пакеты. Устройство для сварки горячим клином напоминает устройство для сварки горячей проволокой, только вместо проволоки используется клинообразная деталь. 

 

В рабочих поверхностях постоянно нагретых губок поперечной сварки (крайне редко - горячих роликов продольной сварки) обычно изготавливают пазы. В них устанавливаются наборные элементы вроде типографских литер (цифры, реже - буквы). Нагретые вместе с рабочими поверхностями, эти элементы наносят методом горячего тиснения в шве упаковки переменную информацию: дату и время изготовления, номер смены, срок годности и т. п. Как вариант покупателям обычно предлагается нанесение переменной информации другими способами (принтером, печатью через красящую ленту, горячим или холодным тиснением) и в других местах упаковки.
В зоне образования поперечных швов получаемые упаковки, особенно если они небольшой длины, требуется поддерживать. Иначе они просто могут не лечь на ленточный конвейер, выводящий их из машины. Самое простое поддерживающее устройство - цилиндрическая поверхность с диаметром меньше, чем диаметр губок на роторе. Такая поверхность часто изготавливается из перфорированного материала с целью уменьшения теплопередачи от нагретых губок. Схема работы этого устройства показана на рисунке 9.
Более интересно, хотя и более трудно выполнимо, другое устройство для поддержки готовых упаковок (рисунок 10). Оно представляет собой пластинчатый конвейер, иначе - два цепных контура, расположенных справа и слева от сварочных роторов. Оба контура соединены между собой пластинами. Такой конвейер движется со скоростью, синхронизированной со скоростью вращения роторов поперечной сварки. Пластины располагаются достаточно часто, а некоторых местах отсутствуют. Это позволяет губкам поперечной сварки сходиться для осуществления сварки и отрезки. Теоретически, возможно использование и, допустим, ленточного конвейера с "окошками", но все же во всех известных автору конструкциях применяется сочетание цепей и пластин. При наличии цепей обеспечивается точность подхода окошек, в которых сходятся губки.
Сравнительно немногие предприятия выпускают машины, у которых (обычно в качестве дополнительной опции) имеется устройство, которое подворачивает внутрь упаковочный материал в пространстве между предметом и поперечным швом упаковки. Такое устройство (рисунок 11) работает в принципе так же, как и устройство образования "стоячего" пакета на воротниковых упаковочных машинах. Следует, однако, отметить, что осуществить подворот упаковочного материала в горизонтальных машинах непрерывного действия сложнее, особенно при высокой производительности.
Иногда, при упаковывании продуктов, "боящихся тепла" (шоколадных батончиков, глазированных творожных сырков, мороженого), непосредственно за зонами сварки устанавливают специальные охлаждающие блоки. В общем виде они представляют собой плиты, в каналах которых циркулирует холодная вода. С их помощью предметы, подвергшиеся кратковременному косвенному нагреву, как можно быстрее охлаждаются. Надо сказать, что такие устройства устанавливаются крайне редко. Не так уж велико (главным образом по времени) на высокопроизводительном оборудовании воздействие тепла на продукт, и при нормальной работе машины оно практически не влияет на его качество. Гораздо опаснее аварийная остановка машины. Но тут уж никакие охлаждающие блоки не спасут от порчи продукта и упаковочного материала. 

 

Для отвода и вывода упаковок, как правило, используется ленточный конвейер. В редких случаях на выходе бывает установлен склиз. Некоторые производители при отводе готовых упаковок используют два конвейера, которые зажимают упаковку подобно тому, как показано на рисунке 4. Здесь осуществляется в некоторой степени принудительное оттягивание упаковки, что способствует лучшему отрезанию готовой упаковки, а также натяжению упаковочного материала при образовании поперечных швов и быстрейшему отводу упаковки от источника тепла, коим является узел поперечной сварки. Но если при наличии двух конвейеров узел отвода не отлажен или неудачен конструктивно, зажатие упаковки может препятствовать образованию качественного шва.
На наш взгляд, гораздо эффективнее другая конструкция отводящего устройства, которая сравнительно недавно стала применяться в машинах "флоу-пак". Над отводящим ленточным конвейером устанавливается круглая волосяная щетка (рисунок 12). Рукав с предметами, выходя от узла поперечной сварки, оказывается зажатым между конвейером и щеткой. Линейная скорость поверхностей, которыми зажимается будущая упаковка, конвейера и щетки задается выше, чем линейная скорость рабочих поверхностей губок на роторах поперечной сварки. В результате данная конструкция дает целый ряд преимуществ. Так же, как и в предыдущей конструкции, происходит быстрый отвод готовых упаковок от источника тепла (зоны сварки), и в результате натяжки материала происходит лучшее отрезание. Мало того, если даже произойдет по какой-то причине неполный разрез, лента и щетка оторвут готовую упаковку. Но при этом, из-за достаточной нежесткости щетки, исключается повреждение упакованного продукта, и щетка, зажимая упаковку, не препятствует сдавливанию слоев упаковочного материала губками поперечной сварки. 

 

С точки зрения рядового потребителя, множество упаковок "флоу-пак", представленных сейчас на полках магазинов, различаются только размерами и оформлением. Но для специалиста они вовсе не одинаковы. Присмотревшись, всегда можно сказать, насколько удачным или неудачным оказалось сочетание упакованного предмета, упаковочного материала и оборудования. Критерии качества упаковки - это не только материал, удачно подобранный с точки зрения хранения продукта, но и, прежде всего, швы и то, насколько плотно оболочка охватывает предмет.
О качестве швов и упаковочных материалах мы скажем чуть ниже, а пока поговорим о том, как продукт располагается внутри пакета.
"Высший шик" упаковщика - это когда упакованный предмет предельно жестко обтянут упаковочным материалом, не дающим ему перемещаться внутри пакета. К сожалению, в отечественной упаковке "флоу-пак" продукт, как правило, откровенно "болтается". В некоторых случаях это нежелательно с точки зрения хранения и транспортировки продукта. Например, если упаковываются блоки из хрупких предметов (вафель, печенья), плохое обертывание, дающее продукту возможность перемещаться внутри упаковки, может вызвать смещение слоев блока и повреждение предметов.
Как производитель техники, а позже, на предприятии-потребителе, наладчик добивается того, чтобы продукт был качественно упакован?Прежде всего, сечение образуемого рукава должно позволять упаковываемому предмету входить в него с минимальными зазорами. При образовании продольного шва упаковочный материал должен хорошо обтягивать предметы. На практике так бывает не всегда. Причиной этого может быть, например, неудачная конструкция или отладка роликов продольной сварки. Дополнительной "страховкой" от плохого обтягивания может служить ленточный конвейер, расположенный выше рукава с предметами, подобно тому, как показано на рисунке 4.
Последнее время в машинах встречаются конвейеры, составленные из небольших волосяных щеток (рисунок 13). Преимущества "щеточного" конвейера над ленточным - те же, что указанны при описании круглой щетки и отводящего конвейера.
В большинстве случаев перемещение предмета внутри упаковки происходит все же из-за того, что пакет, в который он упакован, имеет слишком большую длину, т. е. неправильно определена длина упаковки. Помимо прочего, это приводит к излишнему расходу упаковочного материала. Готовя этот материал, автор специально просмотрел литературу, в которой рассматривается вопрос оптимального раскроя пакетов для упаковывания различных продуктов (штучных, сыпучих, жидких). И нигде не удалось найти рекомендации по определению угла, под которым должны сходиться слои материала при образовании упаковки "флоу-пак" или свободного пространства над слоем продукта при их фасовании.
Мы прекрасно понимаем, что определение длины пакета при упаковывании предметов на горизонтальных машинах или высоты пакета при упаковывании продуктов на вертикальных машинах - достаточно сложный вопрос. Во всяком случае, по сравнению с определением других размеров пакетов. И изготовители, давая рекомендации по длине пакета (т. е. по простановке на упаковочном материале меток для ФЦУ), чаще всего исходят из собственного опыта. И, откровенно говоря, немного перестраховываются, учитывая возможные колебания длины упаковываемых предметов, неровности поверхностей, меняющуюся влажность продукта и т. п., и увеличивают длину пакета. Пусть лучше расход материала будет немного излишним, но продукт наверняка поместится в пакет с заложенными размерами. Ведь в противном случае придется выбрасывать тонны заказанного упаковочного материала.
В случае же упаковки "флоу-пак", угол схода слоев материала для образования поперечных швов зависит от свойств и размеров упаковываемых предметов и, в большей степени, от характеристик (прежде всего, жесткости и толщины) упаковочного материала. Реально этот угол может составлять от 30 до 90є. Получить более тупой угол, а значит, уменьшить расход материала на одну упаковку - достаточно сложная задача.
На практике оптимальную длину пакета потребителю оборудования можно определить на конкретном продукте и материале только на многоприводной машине "флоу-пак". И только при работе на материале без метки для ФЦУ на так называемом обезличенном (иначе - сквозном) рисунке. Или, естественно, вовсе без рисунка. И только определив эту длину пакета, заказывать материал с меткой. 

 

Вряд ли покупатели товаров в упаковке "флоу-пак" обращают на это внимание, но автор, исходя из многочисленных наблюдений, берет на себя смелость утверждать, что швы на большинстве этих упаковок менее прочны, нежели на упаковках, полученных другими способами. Причина - с одной стороны, в высокой производительности машин "флоу-пак", а с другой стороны, в конструкции сварочных элементов машин непрерывного действия.
Тепловая сварка постоянно нагретыми элементами, по сути, проста: необходимо нагреть упаковочный материал в местах образования швов так, чтобы температура внутреннего термосвариваемого слоя была выше температуры его плавления, и сдавить слои. Сложность осуществления этого процесса на машинах "флоу-пак" - в том, что сварочные элементы (ролики продольной сварки и губки на роторах поперечной сварки) имеют цилиндрическую рабочую поверхность. А это значит, что сдавливание слоев материала происходит по линии, а не по плоскости, как, допустим, в большинстве воротниковых машин. И если необходимое при сварки давление можно сравнительно легко обеспечить, применив, например, более сильные пружины, то для нагрева материала при минимальном контакте требуется нагревать сварочные элементы гораздо сильнее, чем при плоском контакте. А это, увы, может плохо повлиять на наружные или промежуточные слои упаковочного материала (см. статью "Чтобы костюмчик сидел", PakkoGraff № 7, 2004).
Выхода два: либо надо понижать производительность, одновременно снижая температуру сварочных элементов, либо, наоборот, перегревать сварочные элементы, увеличивая при этом производительность. Увеличивать производительность необходимо для того, чтобы избежать из-за кратковременности контакта неприятностей с материалом. Понятно, что когда это удается, идут вторым путем, - так машина используется эффективнее. Но вот прочность швов в этом случае не очень высока.
Как правило, невысокая прочность швов не особенно влияет на качество упаковки. Не слишком прочные швы не всегда влияют на условия хранения многих продуктов. Однако в некоторых случаях к прочности и герметичности швов предъявляются высокие требования, и тогда приходится идти на снижение производительности.
Возможным выходом из такого противоречия является применение некоторых сравнительно новых для нашего рынка упаковочных материалов.
В 1971 г. появились материалы для холодной сварки. Работы над такими же отечественными материалами начались в середине - второй половине 1980-х гг. В 1994 г. автор впервые лично опробовал отечественный материал для холодной сварки на оборудовании. Правда, испытания проводились не на горизонтальных упаковочных машинах "флоу-пак", а на вертикальных воротниковых. Качество швов было вполне приемлемым, но в то же время было замечено, что требовалось либо снижать производительность машины, либо изменять форму сварочных элементов, прежде всего, по конфигурации насечек на рабочих поверхностях губок.
Гибкие упаковочные материалы для холодной сварки представляют собой самую разную основу, покрытую с одной стороны разрешенным к применению для контакта с пищевыми продуктами специальным, так называемым, холодным клеем. Это водная эмульсия, имеющая в своем составе природный латекс и синтетические каучуки, что обеспечивает хорошую склейку и непроницаемость швов.
При работе с этими материалами сварочные элементы остаются либо вовсе холодными, либо (что производится на некоторых упаковывающих предприятиях) подогреваются до 40-50 °С. Заметно снижается расход электроэнергии, но вместе с тем, у предприятия появляются новые затраты. Требуются некоторые переделки упаковочного оборудования - прежде всего, изменение конфигурации сварочных (в этом случае точнее сказать "склеивающих") элементов и нанесение специального покрытия на ролики размотки и натяжки материала. И эти переделки в большей или меньшей степени, но в обязательном порядке увеличивают стоимость оборудования по сравнению с оборудованием в стандартном исполнении. Сам материал более дорогой и требует более жестких условий хранения, нежели обычные термосвариваемые материалы.
Все это делает применение материалов для холодной сварки экономически оправданным только на самом высокопроизводительном оборудовании "флоу-пак" и при больших объемах выпуска фасованной продукции. Из-за этого, по подсчетам экспертов, у нас в стране они применяются только на 3-4 % всех имеющихся горизонтальных упаковочных машин "флоу-пак", а на оборудовании других видов не используются вовсе. И работают с ними у нас, как, впрочем, и за рубежом, только на самых крупных предприятиях, выпускающих пищевую продукцию.
Более новыми для нас являются материалы для низкотемпературной сварки, т. е. те, что требуют нагрева сварочных элементов в пределах от 70 до 150 °С (в зависимости от скорости получения непрерывного шва. Такая температура полностью исключает тепловое повреждение любого упаковочного материала, в том числе релаксационные явления в БОПП-пленке. Из сообщений в нашей литературе можно сделать вывод о том, что упаковочные машины при применении материалов для низкотемпературной сварки не требуют каких-либо переделок. Вроде бы, не предвидится и каких-либо дополнительных условий хранения этих упаковочных материалов. Но применение их, как можно понять, еще более редкое, чем материалов для холодной сварки.
Вывод из этого раздела прост: упаковочные машины, образующие упаковку "флоу-пак", универсальны для разнообразных упаковочных материалов, надо только правильно настраивать машины для них. Но универсальность горизонтальных машин заключается не только в этом. 

 

Все существующие сейчас машины, образующие упаковку "флоу-пак", в той или иной степени универсальны. Универсальны они, прежде всего, для производителя техники. У всех предприятий, производящих такие машины, существует так называемая "базовая модель". Добавляя к ней или заменяя какие-либо исполнительные механизмы, они готовят для потребителя машину, удовлетворяющую его требованиям. Например, заменой деталей узла образования рукава, изменением расстояния между направляющими предметов в конвейере подачи, установкой толкателей на цепи подающего конвейера с другим шагом, перемещением осей роторов поперечной сварки, рядом других операций, добиваются подготовки машины к упаковыванию предметов с определенными габаритами. Даже если базовая модель не рассчитана на упаковывание предметов с достаточно большой высотой, машиностроители находят выход, применяя роторы, у которых вал выполнен в виде двух половин (рисунок 14).
Задача машиностроителей - добиться универсальности, а точнее, легкости переналадки для потребителей оборудования в условиях действующего упаковочного производства. Надо сказать, что с этой задачей производители машин в целом справляются, достигая той или иной степени простоты переналадки.
Наиболее легко переналадка производится при наличии нескольких отдельных приводов, да еще, если процесс управления и контроля технологического процесса получения упаковок ведется с помощью элементов современной промышленной электроники и микропроцессорной техники. Но при этом, как говорилось ранее, увеличивается стоимость машины, и для ее технического обслуживания требуются специалисты более высокой квалификации.
Говорить, что в таких машинах переналадка сводится лишь к нажатию кнопок или прикосновению к сенсорной панели, не стоит. Некоторые операции переналадки все равно придется выполнять вручную. Хотя производители техники, надо отдать им должное, стремятся до предела облегчить и эти операции. На ряде зарубежных машин, а с недавних пор и отечественных (например, в машине "Линепак 1000" компании "Таурас-Феникс"), устанавливается рукавообразователь оригинальной конструкции. Вместо традиционного набора пластин, образующих из упаковочного материала рукав, устанавливается узел с небольшим маховичком, вращая который изменяют положение формирующих рукав граней, изменяя тем самым поперечное сечение рукава для предметов с разными размерами.
Несмотря на универсальность машин, потребителю не стоит обольщаться широким диапазоном размеров предметов, указываемым обычно проспектах и каталогах, и рассчитывать на то, что полсмены он будет упаковывать предметы размером с ириску, а полсмены - размером с кирпич. Переналадка в этом случае, если она в принципе и возможна, займет достаточно много времени. Поэтому лучше, если планируется упаковывать предметы разных размеров, заранее обговорить это с производителем или продавцом, определив реальный диапазон габаритов, переналадка на которые сравнительно легко осуществима в условиях предприятия-потребителя. 

 

Машины специального исполнения - это, прежде всего, машины, обеспечивающие специальное упаковывание продуктов, например, в вакууме или модифицированной газовой среде.
Упаковывание продуктов в вакууме на машинах "флоу-пак" принципиально не отличается от аналогичного процесса на упаковочных машинах других типов. Один из поперечных швов проваривают не полностью, оставляя отверстие. После чего из упаковки отсасывается воздух. Либо упаковку помещают в камеру, оставляя не проваренный полностью шов вне нее. В камере создают повышенное давление, которое давит на стенки пакета, удаляя имеющийся там воздух. После удаления воздуха шов заваривают окончательно.
Упаковывание продуктов в модифицированной среде на машинах "флоу-пак" производить гораздо сложнее, нежели при многих других способах упаковывания. В отличие от других машин, где продукт помещается в полностью или частично готовый пакет, на машинах "флоу-пак" пакет образуется одновременно с помещением в него продукта. Продольный шов образуется после помещения предметов, а поперечные швы - в промежутках между предметами, находящимися внутри рукава. Слишком много возможностей у специального газа улетучиться до того, как упаковка будет полностью готова. Как минимум, возрастает расход газа.
Работы над созданием машины "флоу-пак", позволяющей упаковывать продукты в среде специальных газов, начались еще в 1970-е гг. Во всяком случае, первые патентные материалы ведущих фирм по этой проблеме относятся именно к этому периоду. Кстати, материалов, касающихся этой проблемы, в патентной литературе весьма немного, что лишний раз подчеркивает ее сложность.
Но, вместе с тем, обращает на себя внимание оригинальность большинства патентуемых решений. Вот, например, как задумала упаковывать продукты в модифицированной среде одна японская компания. В машине "флоу-пак" с нижним расположением рулона на упаковочный материал в момент помещения на него предметов, в промежутки между ними наносится капля сжиженного газа. Испаряясь и вытесняя частично воздух из рукава, газ и создает модифицированную среду. Не знаем, применялось ли когда в практике это решение. Как впрочем, и ряд других, т. к. машины "флоу-пак" для упаковывания в среде специальных газов никогда у нас не демонстрировались, а сведения о них крайне скудны. В этом году, например, в нашей специализированной прессе прошли сообщения о машине Shamal (кстати, также с нижней подачей упаковочного материала) итальянской компании PFM для упаковывания в модифицированной газовой среде и о машине такого же назначения модели Delta компании Ilapak (Швейцария - Италия). Но в обоих случаях нет никаких подробностей о том, как создается эта среда в упаковке, как нет и технических характеристик машин.
Еще одним, очень редким, исполнением упаковочных машин "флоу-пак" являются машины многоручьевого исполнения. Здесь встречаются два варианта. Либо на машине устанавливаются несколько рулонов упаковочного материала, либо упаковочный материал с одного рулона в процессе движения разрезается вдоль на несколько полос. Каждая полоса материала сворачивается в рукав и в результате с машины за один цикл ее работы сходит несколько (по числу полос или рулонов) упаковок. Понятно, что такие многоручьевые машины предназначены для самых крупных предприятий, выпускающих продукцию в очень больших объемах. 

 

Горизонтальные упаковочные машины "флоу-пак" достаточно универсальны и потому, что сравнительно легко встраиваются в технологические линии производства самых разнообразных продуктов. Но в этом случае перед ними должны устанавливаться устройства подачи упаковываемых предметов, а за ними желательно установить устройства для укладки предметов в потребительской упаковке в групповую упаковку или транспортную тару. Как уже говорилось, упаковочная машина только тогда станет автоматом, если в ней будет решена проблема автоматической укладки предметов (или блоков предметов) на подающий конвейер.
К сожалению, и зарубежные, и отечественные производители упаковочных машин "флоу-пак" крайне редко демонстрируют на наших выставках вместе с машинами и устройства для подачи упаковываемых предметов. Хотя у всех солидных производителей такие устройства имеются.
Для подачи предметов, не боящихся повреждений, можно применять устройства, достаточно "жестко" воздействующие на них в процессе ориентации и направления на загрузочный конвейер упаковочной машины. На выставке "Упаковка - УпакИталия" 2000 г. итальянская компания Eurosicma демонстрировала автомат, который упаковывал во "флоу-пак" леденцовую карамель небольших размеров. Машина была укомплектована вибрационным питателем, подобным тем, что используются в роботизированных сборочных комплексах для подачи мелких деталей.
Гораздо сложнее дело обстоит в тех случаях, когда предметы, которые надо упаковать, легко повреждаются. Здесь чаще всего используются более или менее сложное оборудование, которое мягко перестраивает выходящие с технологических линий штучные продукты в линию и по одному направляет их в машину.
Если подача предметов в их машины различными отечественными производителями достаточно успешно решена, то к вопросу автоматизации процессов укладки упаковок "флоу-пак" в транспортную тару наши машиностроители, похоже, не приступали. Единственное оборудование, облегчающее труд при укладке упаковок в транспортную тару, которое могут предложить наши производители фасовочно-упаковочной техники, - это вращающиеся накопительные столы.
Причина - в том, что большой потребности в оборудовании для создания групповой и транспортной упаковки у нас в стране пока нет. И происходит это, прежде всего, из-за низкого уровня зарплаты у нас в стране, особенно в провинции. Руководству упаковывающего предприятия в большинстве случаев дешевле направить на укладку упаковок нескольких работниц, нежели приобрести дорогостоящее оборудование.
Надо сказать, что при той производительности, которую демонстрирует отечественное оборудование для упаковки "флоу-пак", и тех минимальных средствах механизации, что предлагают машиностроители, укладчицы вполне справляются. Автор наблюдал, как две укладчицы при наличии накопительного стола достаточно легко справлялись с укладкой в короба из гофрокартона упакованных творожных сырков, выходящих с упаковочной машины в количестве около 200 штук в минуту, да еще при этом умудрялись обмениваться новостями.
Но, во-первых, такое положение с зарплатой не будет у нас вечным. Во-вторых, масса сырков - 50 г. А если с автомата будут выходить 200 упаковок в минуту массой 500 г? Справятся ли?
Вряд ли сейчас у нас найдется оборудование, которое способно упаковывать крупные по размерам (соответственно, и по массе) предметы с такой производительностью. Но наше оборудование, образующее упаковку "флоу-пак", обязательно будет развиваться в соответствии с мировыми тенденциями развития фасовочно-упаковочной техники, а значит, производительность его должна увеличиваться. И тогда потребность в автоматизации операций по созданию групповой транспортной упаковки будет возрастать. 

 

В специализированной прессе России и ближнего зарубежья последнее время много говорится о тенденциях в развитии отрасли машиностроения, выпускающей фасовочно-упаковочное оборудование, и о тенденциях развития самого этого оборудования.
Вот, например, как определяет тенденции развития оборудования Томас Рейнер, исполнительный директор Berndt & Partner Packaging Consulting: "В будущем многофункциональность машин будет также важна, как и скорость производства. Время производства упаковки должно быть сокращено, а упаковочное оборудование должно быть приспособлено для различных форматов и типов упаковок" ("Упаковка" № 1, 2003). С этим положением трудно не согласиться. А вот другая мысль того же автора: "Число машин, простых в управлении, будет увеличиваться, менее сложные конструкции упростят процессы очистки и устранения неисправностей" - вызывает не столь однозначное мнение. Несомненно, управление машинами будет упрощаться, но это будет упрощение работы только оператора, управляющего оборудованием в процессе его непосредственной работы. А вот ремонт оборудования, устранение неисправностей, да и все те работы, которые называются "техническим обслуживанием", вряд ли будут упрощаться. Скорее наоборот, они потребуют более квалифицированного труда, нежели сейчас.
Надеемся, читатели согласятся, что многое из рассказанного в этом материале позволяет определить, что современные упаковочные машины "флоу-пак" вполне "укладываются" в эти тенденции. Но если скорость образования упаковок на машинах "флоу-пак" в сравнении со скоростью других типов оборудования смотрится вполне прилично, то с их многофункциональностью стоит еще разобраться.
Производительность 60-100 упаковок в минуту вполне достижима практически на любой машине "флоу-пак", а для самого распространенного типа фасовочно-упаковочного оборудования - воротниковых машин - это средний по производительности класс. Скорость 200 упаковок в минуту демонстрируют многие машины "флоу-пак", а воротниковых машин, способных достичь такой производительности в мире очень немного (в России таких пока нет), и относятся они к высшему по производительности классу.
Об универсальности (многофункциональности) машин "флоу-пак" по части применения упаковочных материалов и переналадки на различные размеры упаковок мы говорили, а о многообразии типов упаковок сказать нечего. Воротниковые машины, не уступая машинам "флоу-пак" по многообразию применяемого упаковочного материала и размеров получаемых пакетов, явно превосходят их по типажу пакетов, которые можно получать при использовании на единой базе каких-то дополнительных механизмов и узлов. Пакет-"подушечка", пакет с боковой складкой, "стоячий" пакет, пакет с прокаткой продольных углов, пакет с проваркой боковых углов, пакет с заделкой верха (при желании и низа) алюминиевой клипсой или полимерной ленточкой, пакет с замком для повторного открывания/закрывания, - вот далеко не полный перечень тех пакетов, которые могут быть получены на вертикальных воротниковых упаковочных машинах. А что же машины, о которых идет здесь речь? Сама упаковка "флоу-пак", да та же упаковка с подворотом материала у поперечных швов, которая внешне мало отличается от первой, - вот, пожалуй, и все, что может сойти с этих упаковочных машин.
Мы не стремимся сравнивать воротниковые машины и машины "флоу-пак" ни по производительности, ни по типажу упаковок - это совсем разное оборудование. Но все же однообразие упаковок "флоу-пак", при несомненной их функциональности, вызывает откровенную скуку. Не потому ли некоторые отечественные производители шоколадных батончиков начинают переходить от упаковки "флоу-пак" к другим видам упаковки, в том числе, возрождая хорошо известную нам с детства упаковку с обандероливанием батончика этикеткой?
Поэтому, наряду с увеличением производительности, машиностроителям следует подумать и о новых типах упаковок. А также заняться оборудованием, призванным обеспечить высокую производительность линий, в которые эти машины будут встраиваться.

 

 

 

 

 
Владимир Ульянов