Plan pracy inżynierskiej
PRZEGLĄD NOWOCZESNYCH KONSTRUKCJI I TWORZYW OPAKOWANIOWYCH
Spis treści
Wstęp
ROZDZIAŁ I. Istota współczesnego opakowania
1.1. Opakowania – definicja i podział
1.2. Funkcje opakowań
1.3. Nowoczesne tworzywa opakowaniowe
1.3. System wymiarowy opakowań
1.4. Podstawy prawne w dziedzinie ekologii opakowań i odpadów opakowaniowych
1.4.1. Prawo obowiązujące w Polsce
1.4.2. Ustawodawstwo Unii Europejskiej
ROZDZIAŁ II. Proces opakowaniowy jako element systemu logistycznego
2.1. Opakowania w systemach logistycznych
2.2. Schemat logistycznego łańcucha opakowań
2.3. Projektowanie opakowań punktu widzenia logistyki
2.4. Integracja produkcji towarów i procesu pakowania
ROZDZIAŁ III. Recykling opakowań – racjonalizacja opakowań oraz poużytkowych odpadów opakowaniowych
3.1. Składowanie odpadów
3.1.1. Ilość i struktura odpadów
3.1.2. System zbioru i segregacji odpadów
3.1.3. Składowanie odpadów na wysypiskach
3.2. Metody utylizacji odpadów opakowaniowych
3.1.1. Recykling materiałowy
3.1.2. Recykling chemiczny
3.1.3. Recykling termiczny
3.1.4. Kompostowanie
3.3. Możliwości zagospodarowania opakowań poużytkowych
3.4. Kierunku rozwoju opakowań w aspekcie ochrony środowiska
Zakończenie
Bibliografia
Spis tabel
Spis rysunków
Wstęp
Opakowania stanowią jeden z podstawowych elementów współczesnego obrotu towarowego. Towarzyszą produktom praktycznie na każdym etapie ich życia – od momentu wytworzenia, poprzez magazynowanie, transport i dystrybucję, aż do chwili zakupu i wykorzystania przez ostatecznego odbiorcę. Ich znaczenie nie ogranicza się wyłącznie do zabezpieczenia produktu przed uszkodzeniem. Współczesne opakowanie pełni jednocześnie funkcję ochronną, logistyczną, informacyjną, marketingową, użytkową oraz środowiskową. Wraz z rozwojem technologii, zmianami potrzeb konsumentów oraz wzrostem znaczenia problematyki ochrony środowiska konstrukcja opakowań i stosowane do ich produkcji materiały ulegają ciągłym przeobrażeniom.
Rozwój współczesnego przemysłu opakowaniowego jest silnie związany z poszukiwaniem rozwiązań pozwalających pogodzić często sprzeczne wymagania. Z jednej strony oczekuje się bowiem, aby opakowanie było lekkie, tanie, łatwe w produkcji i wygodne w użytkowaniu. Z drugiej strony powinno zapewniać odpowiednią wytrzymałość mechaniczną, szczelność oraz odporność na działanie czynników zewnętrznych. W przypadku produktów spożywczych, farmaceutycznych czy kosmetycznych szczególnie istotne staje się również zachowanie jakości oraz bezpieczeństwa produktu przez cały okres jego magazynowania i dystrybucji. Jednocześnie coraz większego znaczenia nabiera możliwość ponownego wykorzystania opakowania, poddania go recyklingowi lub ograniczenia ilości materiału niezbędnego do jego wyprodukowania.
Analiza nowoczesnych konstrukcji i tworzyw opakowaniowych może obejmować wiele aspektów związanych zarówno z właściwościami samych materiałów, jak i funkcjonowaniem opakowania w całym łańcuchu dostaw. Istotne znaczenie posiada między innymi trwałość opakowania, jego odporność na uszkodzenia, masa, podatność na formowanie, możliwość łączenia z innymi materiałami oraz wpływ na właściwości przechowywanego produktu. W przypadku niektórych grup towarowych podstawowe znaczenie ma ochrona przed wilgocią, światłem, tlenem lub zmianami temperatury. W innych przypadkach najważniejsze mogą być wytrzymałość na nacisk, odporność na przebicie czy możliwość wielokrotnego otwierania i zamykania.
Nowoczesne tworzywa opakowaniowe obejmują bardzo szeroką grupę materiałów. Obok tradycyjnie wykorzystywanego szkła, papieru, tektury, metali i tworzyw sztucznych coraz większego znaczenia nabierają materiały wielowarstwowe, kompozytowe oraz rozwiązania pozwalające na zmniejszenie masy opakowania przy zachowaniu jego odpowiednich właściwości użytkowych. Rozwój technologiczny umożliwia również modyfikowanie właściwości tworzyw w zależności od przeznaczenia danego opakowania. Dzięki temu możliwe jest projektowanie konstrukcji uwzględniających specyficzne potrzeby konkretnego produktu, warunki transportu oraz wymagania odbiorców.
Szczególne znaczenie we współczesnym projektowaniu opakowań posiada logistyka. Opakowanie jest bowiem nie tylko elementem bezpośrednio chroniącym produkt, ale również częścią systemu magazynowania, transportu i dystrybucji. Jego kształt, wymiary oraz masa wpływają na sposób wykorzystania powierzchni magazynowej i przestrzeni ładunkowej środków transportu. Odpowiednie dostosowanie wymiarów opakowań jednostkowych, zbiorczych oraz transportowych umożliwia efektywniejsze formowanie jednostek ładunkowych i usprawnienie procesów przeładunkowych. Z punktu widzenia przedsiębiorstwa może to prowadzić do ograniczenia kosztów transportu i magazynowania oraz zmniejszenia liczby uszkodzeń produktów występujących w łańcuchu dostaw.
Projektowanie nowoczesnych opakowań powinno zatem uwzględniać nie tylko właściwości produktu, ale również wymagania całego systemu logistycznego. Istotne staje się połączenie procesu produkcji określonego wyrobu z procesem jego pakowania, tak aby możliwe było osiągnięcie wysokiej wydajności i ograniczenie zbędnych operacji. Automatyzacja procesów pakowania dodatkowo zwiększa znaczenie odpowiedniego zaprojektowania konstrukcji opakowania, ponieważ jego wymiary, kształt oraz właściwości materiałowe muszą być dostosowane do urządzeń wykorzystywanych na linii produkcyjnej.
Obok zagadnień technologicznych i logistycznych coraz większe znaczenie ma wpływ opakowań na środowisko naturalne. Rosnąca ilość zużywanych produktów prowadzi do powstawania dużej liczby odpadów opakowaniowych, które wymagają odpowiedniego zagospodarowania. Problem ten dotyczy zarówno opakowań wykonanych z tworzyw sztucznych, jak również papieru, tektury, szkła, metalu czy materiałów wielowarstwowych. Z tego względu istotnym elementem współczesnej gospodarki opakowaniami stają się działania zmierzające do ograniczenia ilości powstających odpadów, zwiększenia poziomu ich selektywnej zbiórki oraz rozwijania skutecznych metod odzysku i recyklingu.
Racjonalizacja gospodarki opakowaniowej powinna rozpoczynać się już na etapie projektowania. Odpowiedni dobór tworzywa, ograniczenie liczby wykorzystywanych materiałów, zmniejszenie masy oraz umożliwienie łatwego oddzielenia poszczególnych elementów mogą istotnie wpływać na możliwość późniejszego zagospodarowania odpadu. Coraz większego znaczenia nabiera więc projektowanie opakowań z uwzględnieniem całego ich cyklu życia, począwszy od pozyskania surowców i procesu produkcji, poprzez wykorzystanie opakowania, aż do jego ponownego użycia, przetworzenia lub ostatecznego zagospodarowania.
W gospodarce odpadami opakowaniowymi stosowane są różne metody postępowania. Jedną z najważniejszych jest recykling materiałowy, polegający na ponownym wykorzystaniu materiałów znajdujących się w zużytych opakowaniach. W zależności od rodzaju odpadu możliwe jest również wykorzystanie procesów chemicznych prowadzących do odzyskania określonych surowców lub substancji. W przypadku części odpadów stosowane są także procesy termicznego przekształcania, które mogą umożliwiać odzyskanie energii. Dla określonych rodzajów materiałów pochodzenia organicznego rozwiązaniem może być natomiast kompostowanie. Składowanie odpadów powinno stanowić rozwiązanie stosowane przede wszystkim w przypadku tych materiałów, których nie można w racjonalny sposób ponownie wykorzystać lub przetworzyć.
Wybór odpowiedniej metody zagospodarowania opakowania poużytkowego zależy od wielu czynników. Znaczenie ma przede wszystkim rodzaj zastosowanego materiału, stopień jego zanieczyszczenia, możliwość rozdzielenia poszczególnych składników oraz dostępność infrastruktury służącej do zbierania i przetwarzania odpadów. Szczególne trudności mogą występować w przypadku opakowań wielomateriałowych, które zapewniają bardzo dobre właściwości użytkowe i ochronne, lecz jednocześnie ich recykling może być bardziej skomplikowany niż w przypadku opakowań wykonanych z jednorodnego materiału. Powoduje to konieczność poszukiwania nowych technologii oraz takich konstrukcji, które zachowują wysokie właściwości użytkowe przy jednoczesnym zwiększeniu możliwości odzysku.
Ważnym czynnikiem kształtującym rozwój rynku opakowań są także regulacje prawne dotyczące ochrony środowiska oraz postępowania z odpadami opakowaniowymi. Przedsiębiorstwa produkujące opakowania lub wprowadzające na rynek produkty w opakowaniach zobowiązane są do uwzględniania określonych wymagań związanych między innymi z bezpieczeństwem, możliwością odzysku oraz zagospodarowaniem powstających odpadów. Znaczenie mają zarówno przepisy obowiązujące na poziomie krajowym, jak i regulacje wynikające z prawodawstwa Unii Europejskiej. Wpływają one na kierunki rozwoju technologii opakowaniowych i skłaniają producentów do poszukiwania rozwiązań ograniczających negatywny wpływ opakowań na środowisko.
Współczesny rozwój konstrukcji opakowaniowych jest więc wynikiem oddziaływania wielu czynników technologicznych, ekonomicznych, logistycznych, prawnych i ekologicznych. Nie istnieje jedno uniwersalne rozwiązanie, które mogłoby zostać uznane za najlepsze dla wszystkich produktów. Opakowanie powinno być każdorazowo dostosowane do właściwości wyrobu, wymagań procesu produkcji i dystrybucji, oczekiwań odbiorców oraz możliwości jego późniejszego zagospodarowania. Zastosowanie nowoczesnych materiałów nie zawsze oznacza konieczność całkowitego odrzucenia tworzyw tradycyjnych. Często rozwój polega na udoskonalaniu istniejących rozwiązań, zmniejszaniu ilości wykorzystywanego materiału, modyfikacji konstrukcji lub łączeniu różnych technologii w celu uzyskania korzystniejszych właściwości.
Celem niniejszej pracy jest dokonanie przeglądu nowoczesnych konstrukcji i tworzyw opakowaniowych oraz przedstawienie ich znaczenia z punktu widzenia funkcji użytkowych, logistyki i ochrony środowiska. Szczególną uwagę zwrócono na właściwości współczesnych materiałów opakowaniowych, zasady projektowania opakowań oraz ich miejsce w systemie logistycznym. Ważnym elementem pracy jest również omówienie problematyki odpadów opakowaniowych, metod ich zagospodarowania oraz kierunków rozwoju opakowań związanych z koniecznością ograniczania negatywnego wpływu na środowisko.
Praca została podzielona na trzy rozdziały. W pierwszym rozdziale przedstawiono istotę współczesnego opakowania. Omówiono podstawowe definicje i podziały opakowań, ich funkcje oraz nowoczesne tworzywa wykorzystywane do ich produkcji. Przedstawiono również system wymiarowy opakowań oraz podstawowe zagadnienia prawne związane z ekologią opakowań i odpadów opakowaniowych, z uwzględnieniem prawa obowiązującego w Polsce i regulacji Unii Europejskiej.
Drugi rozdział poświęcono znaczeniu procesu opakowaniowego w systemie logistycznym. Scharakteryzowano rolę opakowań w procesach logistycznych, przedstawiono schemat logistycznego łańcucha opakowań oraz zagadnienia związane z ich projektowaniem z punktu widzenia potrzeb transportu, magazynowania i dystrybucji. Omówiono również znaczenie integracji procesu produkcji towarów z procesem ich pakowania.
W trzecim rozdziale skoncentrowano się na zagadnieniach związanych z racjonalizacją gospodarki opakowaniowej i zagospodarowaniem poużytkowych odpadów opakowaniowych. Przedstawiono problem ilości i struktury odpadów, systemy ich zbierania i segregacji oraz składowanie. Omówiono także podstawowe metody utylizacji i odzysku, w tym recykling materiałowy, chemiczny i termiczny oraz kompostowanie. Ostatnia część pracy poświęcona została możliwościom zagospodarowania opakowań poużytkowych oraz kierunkom rozwoju konstrukcji i materiałów opakowaniowych w kontekście coraz większego znaczenia ochrony środowiska.