KURZUS: Csomagolás

MODUL: II. modul: Az áruk csoportosítása és az őket érő igénybevételek bemutatása

4. lecke: A mozgatandó anyagok csoportosítása, általános jellemzése, az anyagok jelölési rendszere

Cél: A tananyag célja, hogy a hallgató ismerje meg azokat az anyagokat, amelyekkel a logisztikai, csomagolási műveletekben kapcsolatba fog kerülni. Legyen tisztában ezek tulajdonságaival, csoportosítási lehetőségeikkel.

A lecke megtanulása után Ön ismerni fogja az anyagok rakodásához, tárolásához, illetve szállításához szükséges tulajdonságait. Ezt a tudást felhasználva képes lesz a csomagolási töltési műveletek pontosabb megtervezésére.

Követelmények: Ön akkor sajátította el megfelelően a tananyagot, ha képes

  • példák alapján a mozgatandó anyagok különböző szempontok szerinti csoportosítására;
  • az ömlesztett anyagokhoz és a darabárukhoz társítani azok jellemzőit,
  • felsorolásból kiválasztani, mit határozunk meg szitaanalízissel;
  • a szárítás előtti, illetve utáni tömeg ismeretében meghatározni egy anyag nedvességtartalmát;
  • felsorolásból kiválasztani, mit értünk külső és belső nedvesség alatt;
  • felsorolásból kiválasztani, mit értünk légszáraz anyag alatt;
  • a megadott jellemzőket az ömlesztett, illetve a darabárukhoz csoportosítani,
  • ábra alapján a rézsűszög meghatározására.

Időszükséglet: A tananyag elsajátításához körülbelül 60 percre lesz szüksége.

Kulcsfogalmak

  • ömlesztett anyag,
  • darabáru,
  • szemcseösszetétel,
  • szitaanalízis,
  • nedvességtartalom,
  • külső nedvesség,
  • belső nedvesség,
  • légszáraz anyag,
  • térfogattömeg,
  • koptató hatás,
  • rézsűszög,
1. A mozgatandó anyagok
1.2. A mozgatandó anyagok csoportosítási lehetőségei

Jegyezze meg a mozgatandó anyagok csoportosítási lehetőségeit és a hozzájuk rendelt példákat!

A mozgatandó anyagok jellemzéséhez azok különböző szempontok szerinti csoportosítása célszerű. A csoportosítás az alábbi 2 fő kategória szerint végezhető:

  • darabáruk,
  • ömlesztett anyagok,

Darabáruknak anyagmozgatási szempontból azok az áruk minősülnek, amelyekre a darabonként megvalósuló, egyedi mozgatás jellemző, például egy egységrakomány. Különféle méretűek, alakúak lehetnek. Az anyagmozgatás során a különböző ömlesztett anyagokat magukban foglaló edényzetek is "darabárunak" minősülnek.

Ömlesztett anyagoknak azokat a rendszerint különböző szemnagyságú elemi részeket tartalmazó, de általában egynemű anyagokat nevezik, amelyek nagyobb tömegekben, rendezetlenül és csomagolatlanul kerülnek mozgatásra, tárolásra, szállításra. Ilyen anyag a gabona vagy a homok.

Az e gyűjtőnév alá sorolható különféle anyagok a sokrétűségük és az anyagok mozgását, ömlékenységét stb. befolyásoló számos tényező hatása miatt sokszor jelentenek nehézségeket az anyagmozgatásban. A tapasztalat szerint az anyagi jellemzők kismérvű változtatásai is már meglepetést okozhatnak. Például a szemcsék nagyobb érdessége miatt csökken az összetapadási hajlamuk. A gyakorlatban megkülönböztetik az önthető anyagokat az ömleszthetőktől. Anyagmozgatási szempontból az önthetők sorolják azokat a száraz por alakú és finomszemcsés, gördülékeny szilárd halmazállapotú anyagokat (pl. porszén, cement, liszt, gabona stb.) is, amelyek csővezetékekben mozgathatók, akár a nehézségi erő, akár valamilyen egyéb hatóerő igénybevételével. Tehát nincs határozott határvonal a folyadék és a szilárd halmazállapotú anyag között, bár az egyes "önthető" szilárd halmazállapotú anyagok a mozgatásukkor különböző jellegzetességeket mutathatnak fel.

Az osztályozási szempontok közül azért emeljük ki fentieket, mert ezek alapvetően befolyásolják az anyagmozgatási rendszert.

2. Ömlesztett anyagok
2.1. Általános jellemzők

Jegyezze meg az ömlesztett anyagok általános jellemzőit!

Szállításuk, rakodásuk és tárolásuk nagy tömegben, rendezetlenül és csomagolatlanul történik. Ilyen módon kerülnek szállításra az ásványi anyagok, bányatermékek (érc, szén, homok stb.), egyes ipari termékek (műtrágya, burgonya, kukorica, cukorrépa stb.), valamint egyes élelmiszeripari cikkek (liszt, cukor), persze ezek mindegyike az igényektől és körülményektől függően zsákolva vagy egyéb módon csomagolva, darabáruként is továbbítható.

Az anyagmozgatási folyamaton az egyedi darabok sokasága, tömege vonul végig, ezért az ömlesztett áruk csoportjába tartozó termékeket gyakran tömegáruknak is nevezik. Ebbe csoportba sorolt áruféleségek eltérő tulajdonságúak és darabnagyságúak lehetnek, porszerű anyagtól a nagydarabos bányatermékekig és az ömlesztve szállításra és tárolásra kerülő papírfarönkig. A különböző fajtájú anyagmozgató gépekkel továbbításra kerülő ömlesztett anyagokat sűrűségük, belső súrlódásuk és kohéziójuk, valamint számos más egyébtulajdonságuk jellemzi, és ezek meghatározzák mind a mozgatás közbeni, mind a tárolási alatti sajátos viselkedésüket.

A jelenségeket vizsgáló "ömlesztett anyagok mechanikája" törvényeinek meghatározását igen bonyolulttá tenné az összes előbb említett jellemzők, így például az anyag eltérő szemnagyság és a szemcsék között ébredő kohéziós erők egyidejű hatásának figyelembevétele. Emellett más tantárgyak keretében részletesen megismerhetik ezeket, így ebben a leckében szűkítve, főként a csomagolásra vonatkozó ismereteket közöljük.

2.2. Konkrét jellemzők

Sorolja fel az ömlesztett anyagok jellemzőit! Jegyezze meg, milyen jellemzőt határozunk meg a szitaanalízissel!

Szemnagyság, szemcseösszetétel

Az ömlesztett anyag hézagokkal körülvett változó méretű és alakú szemcsékből áll. A szemcsék közötti hézagokat általában levegő, egyes esetekben pedig víz tölti ki. Az ömlesztett anyag külső behatásokkal szemben való viselkedését az alkotó szemcsék nagysága és alakja, valamint szemcseösszetétele nagymértékben befolyásolja. Az ömlesztett anyag szemcseösszetételén az anyagot alkotó szemcsék szemnagyság szerinti eloszlását értjük és tömegszázalékban adjuk meg. A szemcseösszetételt szitaanalízissel vagy rostálással határozzuk meg, úgy, hogy az ömlesztett, vegyes szemcsenagyságú anyagot különböző nyílású sziták segítségével frakciókra bontjuk szét (1. ábra).

Vázlat a szitaanalízis értelmezésére
1. ábra

Rajzolja le a füzetébe a szitaanalízist bemutató ábrát!

A szitaanalízis során az ömlesztett anyag szemnagyság szerint az alábbi frakciókra bontható (1. táblázat):

Tevékenyég: Tanulmányozza az alábbi táblázatot!

Ömlesztett anyagok szemnagyság szerinti csoportosítása
Ömlesztett anyag típusaSzemnagyság
nagydarabos> 160 mm,
darabos60 - 160 mm,
apródarabos10 - 60 mm,
durvaszemcsés2 - 10 mm,
finomszemcsés0,5- 2 mm,
porszemű0,05 - 0,5 mm,
por, liszt< 0,05 mm

1. táblázat

Az anyagmozgató gépek megválasztása szempontjából az ömlesztett anyagot a mértékadó szemcsenagysága, vagyis arányaiban a legnagyobb csoport szemnagysága jellemzi, ezt szitaanalízise alapján határozhatjuk meg.

Fogalmazza meg, mit értünk belső és külső nedvesség alatt!
Tanulja meg a nedvességtartalom számításának a módját!
Fogalmazza meg, mit értünk légszáraz anyag alatt!

Nedvességtartalom

Általában minden ömlesztett anyag bizonyos nedvességet tartalmaz, amely lehet:

  • Belső nedvesség, mégpedig vegyileg az anyaghoz kötött ún. kristályvíz, vagy a környező levegőből az anyagszemcsékbe beszivárgó higroszkopikus nedvesség,
  • Külső nedvesség, az anyagrészecskék felületén filmréteget képező molekuláris nedvesség, vagy az egyes anyagszemcsék közötti hézagokat kitöltő víz (gravitációs víz).

A külső nedvességet tartalmazó ömlesztett anyagokat nedves anyagoknak nevezzük. Ha ezeket hosszabb ideig szabad levegőn tartjuk, a külső nedvesség elpárolog, és az anyagban visszamarad a belső nedvesség. Az ilyen anyagokat légszáraz állapotúnak nevezzük. A csak kristályvizet tartalmazó ömlesztett anyag a száraz anyag. A nedvességtartalmat az anyagnak 105 °C hőmérsékleten 2-4 óra hosszat tartó szárítása előtt és után lemért tömege összehasonlításával, a száraz anyag tömegszázalékában adjuk meg:

N = G 1 G 2 G 2 100 (%),

ahol G1 az anyag tömege szárítás előtt és G2 szárítás után.

Térfogattömeg és sűrűség (Térfogatsúly és fajsúly)

Fogalmazza meg, mi a különbség a térfogattömeg és a sűrűség között! Jegyezze meg, melyik érték a nagyobb!

Az ömlesztett anyag térfogattömegén a térfogategységben elhelyezhető anyagmennyiség tömegét értjük és kg/m3 vagy t/m3 értékben adjuk meg. Ennél mindig nagyobb az anyagnak a sűrűsége, amely alatt a térfogategységnyi tömör - tehát az anyagszemcsék közötti hézagokban levő levegőtől és vízzárványoktól mentes - anyag tömege értendő. Ennek dimenziója is kg/m3 vagy t/m3.

Az előbbiekből következik, hogy az ömlesztett anyag térfogattömege annál kisebb, minél nagyobbak a szemcsék közötti levegővel kitöltött hézagok. Amennyiben a hézagok vízzel vagy apróbb szemcsékkel, illetve porral töltődnek fel a térfogattömeg arányosan növekszik. Levegővel keveredett, laza állapotú lisztszerű és poros anyagok térfogattömege lényegesen kisebb az ugyanazon fajtájú vagy minőségű darabos anyag térfogattömegénél. Azonban hosszabb állás, illetve ütögetés vagy vibrálás hatására a légbuborékok eltávoznak és az anyag jelentékeny mértékben, esetleg eredeti térfogatának felére is összetömörödik, és így térfogattömege jelentősen megnövekedik, majdhogy a sűrűség érétkét is eléri.

A különböző ömlesztett anyagok térfogattömegük szerint az alábbi csoportokba sorolhatók (2. táblázat):

Tevékenyég: Tanulmányozza az alábbi táblázatot!

Ömlesztett anyagok térfogattömeg szerinti csoportosítása
Ömlesztett anyag típusaTérfogattömeg
igen könnyű anyagok (pl. faforgács)< 0,3 t/m3
könnyű anyagok (koksz)0,3 - 0,6 t/m3
középnehéz anyagok (szén)0,6 - 1,2 t/m3
igen nehéz anyagok (ércek)> 2,0 t/m3

2. táblázat

Koptató hatás (abrazivitás)

Egyes ömlesztett anyagoknak a velük érintkező felületeket rongáló, koptató hatása elsősorban az anyag szemcséinek keménységétől függ, de ezen túlmenően a felületek érdessége is figyelembe veendő. A gyakorlatban előforduló ömlesztett anyagok közül leginkább koptató a koksz, de jelentős kopást okoz a kvarchomok, a bauxit, a cement, a különböző ércek, az égetett építőipari termékek, sőt még a gabona is. Megjegyzendő, hogy egyes viszonylag puhább anyagok szemcséinek érdes felületei, éles sarkai is jelentős károsodást okozhatnak a velük érintkező gépelemekkel és felületekkel, így pl. az éles sarkú, de nem abrazív kőszén nagyobb magasságból lehullva a szállítószalag gumihevederét erősen rongálja.

Összefagyási hajlam

Külső nedvességtartalommal bíró ömlesztett anyagok hosszabb időtartamú fagypont alatti hőmérsékleten tartás során egyetlen, nehezen széttörhető tömeggé fagynak össze. Erre leginkább hajlamosak az apró szemű mosott szén, a flotált (víz és vegyszerek segítségével a hasznos és a fel nem használható alkotóelemek szétválasztása) ércek, a szállítás közben megázott anyag (pl. gabona) és a bauxit.

Ragadási és összetapadási hajlam

Ragadásnak nevezzük az ömlesztett anyagok azon tulajdonságát, hogy ráragadnak vagy tapadnak másfajta anyagból kiképzett felületekre. Általában a nedves anyagok ragadnak, de egyes száraz anyagoknak is megvan az a tulajdonságuk, hogy fára vagy nyirkos anyagra feltapadnak. Ez utóbbi jelenség az anyagrészecskék között fennálló molekuláris vonzerővel magyarázható.

Összetapadásnak azt a jelenséget nevezzük, amikor huzamosabb idejű tárolás után egyes ömlesztett anyagok szemcséi összetapadnak, ez leginkább a levegőből felszívott higroszkopikus nedvesség hatására következik be. Az összetapadási hajlam az anyagban létrejövő nyomással növekszik, ezért különösen tárolóbunkerek alsó részében áll elő az összetapadás.

Belső súrlódás és kohézió

Súrlódásnak nevezzük azt az ellenállást, amelyet a két egymáson nyugvó, de különálló test elmozdításához a mozgás irányában ható erőnek le kell győznie. Ömlesztett anyagok esetében súrlódás az egyes szemcsék között lép fel.

Az ömlesztett anyagok belső súrlódásának vizsgálata során mindig szemcsehalmazokkal van dolgunk, és az ezeknél előálló jelenségek sokkal bonyolultabbak, mint a felületek menti súrlódás esetében. A szemcsék érdes felületeikkel egymásba kapaszkodnak, vagy egymáson néha a csúszás irányára merőlegesen is elgördülnek. Így megállapítható, hogy az ömlesztett anyagnak például a szállítószalagon való viselkedése részben a gördülő ellenállásból, részben pedig a szemcsék egymásba kapcsolódásából tevődik össze. A belső súrlódás az egymással érintkező szemcsék között a mozgással szemben fellépő erő, amely a nyomás növekedésével lineárisan változik. A kohézió pedig egy, az ömlesztett anyag fajtájára jellemző állandó, a mechanikai feszültségtől független és hatása abban jelentkezik, hogy az anyagszemcsét tömör közegként összetartja.

Természetes rézsűszögnek a szabadon ömlesztett szemcsés anyag szabad felületének a vízszintes síkkal bezárt legnagyobb hajlásszögét értjük. Meghatározása ömlesztéssel vagy omlasztással történhet, kis kohéziójú anyagoknál a két érték közel azonos, nagyobb kohéziójú anyagféleségeknél azonban az omlasztással ( α 0 ) meghatározott rézsűszög mindig nagyobb az ömlesztéssel ( α) meghatározottnál (2. ábra).

A rézsűszög ömlesztet és omlasztott értéke
2. ábra

Rajzolja le a füzetébe a rézsűszög ömlesztett és omlasztott meghatározását bemutató ábrát!

Az ömlesztett anyag természetes rézsűjének kialakulásánál nagyjából ugyanazon jelenségek (a szemcsék egymásba kapaszkodása, nedvesség hatása, film kialakulása stb.) játszanak közre, mint a belső súrlódás esetén. Az ömlesztett anyagokat továbbító gépek így pl. a hevederes szállítószalagok szállítóképességének meghatározásánál fontos az anyag természetes rézsűszögének, valamint annak a rázás, vibrálás mellett való megváltozásának pontos ismerete, mert a szállítás közbeni rézsűszög-csökkenés az anyag leszóródását eredményezheti. A 3. ábrán különböző frekvenciájú és időtartamú rázás utáni rézsűszög-csökkenések vannak feltüntetve.

A rézsűszög változása rázás során
3. ábra
3. Darabáruk
3.1. Általános jellemzők

Jegyezze meg a darabáruk általános jellemzőit!

A darabáruk csoportjába tartoznak mindazon áruféleségek, amelyek a szállítás, rakodás és tárolás folyamata során egyidejűleg, darabonként kerülnek kezelésre és továbbításra. Ezen közös ismérvükön túlmenően a darabáruk jellemző tulajdonságai - tömegük, kiterjedésük stb. - között jelentős eltérés lehet, mivel ide tartoznak az egyenként szállított kis gépalkatrészektől kezdve a több köbméter befogadóképességű szállítótartályokig, vagy több méter hosszú fűrészelt áruig a legkülönfélébb árufajták. Megjegyzendő, hogy anyagmozgatási szempontból darabárunak minősülnek az ömlesztett anyagokat, folyadékot vagy apróbb darabárukat tartalmazó zsákok, - gyűjtőedények és szállítótartályok is, mivel továbbításuk során a darabáruknak megfelelő egyedi kezelést igényelnek. Ezzel szemben az is lehetséges, hogy egyes árufajták, egyszer darabáruként (pl. sajtolást követően), máskor pedig egyedi kezelés nélkül, ömlesztve, tömegáruként vegyenek részt. például cserepeket szállíthatnak raklapon, egységrakományként, viszont egy ház lebontása után ömlesztve, tömegáruként is.

3.2. Tulajdonságok

Jegyezze meg a darabáruk jellemzőit!

  • alakja, amely az áru fajtájától függően lehet merevfalú (pl. láda, kanna, tartály, ballon, doboz, rekesz), vagy hajlékony (pl. zsák, köteg, gépalkatrész, nyersbőrtábla stb.),
  • kiterjedése (mérete): az áruk kiterjedését három dimenzióban mért méreteivel (hosszúság x szélesség x magasság) kell meghatározni
  • tömege az áru méreteitől és sűrűségétől függően tág határok között változhat (t-ban vagy kg-ban van megadva),
  • felülete; a szállítandó áru felületének minőségét a külső felület vagy a burkolat anyaga, kialakítása, egyenletessége, merevsége és szilárdsága együttesen határozzák meg. Anyaga szerint lehet a felület fém, fa, textil, műanyag, papír- vagy kartonlemez, gumi stb. Az áru kezelése miatt lényeges annak ismerete, hogy az esetleges felfekvő felületek simák és teherbíróak-e, vonalmenti felfekvés esetén (pl. görgősoron való szállításnál) nem roppannak-e meg, vagy nincsenek-e rajtuk olyan merevítések és bordák elhelyezve, amelyek akár az egyik irányú csúszást vagy gördülést is megakadályozzák.

Egyéb tulajdonságuk: magas hőfok, robbanásveszélyesség, gyúlékonyság, törékenység, rázásérzékenység stb. Itt kell megemlíteni azt is, hogy egyes áruféleségek (pl. kanna, ballon, italos ládák) csak bizonyos meghatározott helyzetben szállíthatók.

Felhasznált irodalom

Dr. Pánczél Zoltán, Dr. Böröcz Péter János, Dr. Mojzes Ákos: Logisztikai áruismeret, 2014, SZE-LSZT Tanszéki segédlet

Dr. Pánczél Zoltán, Dr. Böröcz Péter János: Anyagmozgatás, raktározás, 2008, UNIVERSITAS-Győr Nonprofit Kft, Győr

Ellenőrző kérdések
1. Válassza ki a darabárukra vonatkozó állításokat!
Különféle méretűek, alakúak lehetnek
Rendezetlenül és csomagolatlanul kerülnek mozgatásra, tárolásra, szállításra.
Csővezetékekben mozgathatók.
Ömlesztett anyagokat magukban foglaló edényzetek is darabárunak minősülnek.
2. Válassza ki az ömlesztett anyagokra vonatkozó állításokat!
Általában egynemű anyagok.
Darabonként megvalósuló, egyedi mozgatás jellemző rá.
Önthető és ömleszthető típusai is vannak.
Jó példa az ömlesztett anyagokra a gabona.
3. Jelölje meg, mit határozunk meg szitaanalízissel!
A szemnagyságot.
A szemcseösszetételt.
A légszárazság mértékét.
A nedvességtartalmat.
Az összetapadási hajlamot.
A belső súrlódást.
4. Írja az üres téglalapba az ömlesztett rézsűszöget ábrázoló betűjelet!



5. Határozza meg annak az anyagnak a nedvességtartalmát, amelynek tömege a szárítás előtt 11 kg, a szárítás után 10 kg.

N= %

6. Jelölje meg, az alábbiak közül melyek számítanak külső nedvességnek!
A tárolt anyag felszínén összegyűlő víz.
Az anyagrészecskék felületén filmréteg-szerűen megjelenő nedvesség,
Az egyes anyagszemcsék közötti hézagokat kitöltő víz.
Vegyileg az anyaghoz kötött nedvesség.
7. Jelölje meg, mit nevezünk légszáraz anyagnak!
Olyan anyag, amelyből a külső és a belső nedvesség szabad levegőn tartva elpárolgott.
Olyan anyag, amelyből a külső és a belső nedvesség szárítás hatására elpárolgott.
Olyan anyag, amelyből a külső nedvesség szabad levegőn tartva elpárolgott.
Olyan anyag, amelyből a belső nedvesség szabad levegőn tartva elpárolgott.
Csoportosítsa a jellemzőket! Írja a megfelelő betűt a jellemző melletti üres téglalapba!

Darabáru- A
Ömlesztett anyag- B
Mindkettő- C

Kiterjedés (méret).
Nedvességtartalom.
Tömeg.
Összefagyási hajlam.
Alaktartás.
Rézsűszög