Устройство картона

Жесткостные свойства

Жесткость картона является одной из его  главных характеристик, так как  упаковка должна, в первую очередь, выполнять функцию защиты содержимого. При одной и той же плотности  картоны разных марок могут обладать различными жесткостными характеристиками.

Жесткость — свойство материала сопротивляться изгибу. Существует два прибора для измерения этой характеристики: устройство Табера (Taber) и устройство Лорентсена и Веттре (L & W). Оба устройства измеряют момент силы, необходимый для изгиба образца материала на заданный угол (150 или 50). Общепризнано, что устройство L & W позволяет обеспечить большую точность и объективность измерения соответствующей характеристики. Определяющим стандартом в этом случае является DIN 53121.

Жесткость картона определяется его толщиной и упругими свойствами сырья, причем толщина влияет на жесткость нелинейно. Под жесткостью материалов обычно понимается их сопротивляемость деформациям, возникающим  под воздействием внешних сил  и нагрузок. Это определение, принятое в курсе сопротивления материалов, полностью применимо к листу  бумаги или картона, а также изделиям из них.

Факторы, повышающие жесткость:

 увеличение веса, а, следовательно, и толщины;

 увеличение объемного веса картона, не содержащего в композиции минеральных наполнителей (без снижения толщины);

 проклейка связующими веществами;

 преобладание в бумажной композиции длинноволокнистой целлюлозы;

 высокая степень помола бумажной массы.

 Каландрирование относится к фактору понижающему жесткость.

Факторы, понижающие жесткость:

противоположные перечисленным;

каландрирование.

Пухлость (пухлость (см3/г) = толщина (мкм)/ плотность (г/м2)) зависит от композиции бумажной массы, используемой для изготовления бумаги или картона. Значительное количество волокон предварительно высушенной или замороженной целлюлозы способствует получению пухлой бумаги. Коротковолокнистые материалы (например, целлюлоза из лиственных пород древесины) или материалы, склонные к укорочению в процессе размола волокон сульфитной целлюлозы, отбраковка от вискозной целлюлозы, большое количество макулатуры и сухого оборотного брака также увеличивают пухлость бумаги.

Сравнение зависимости жесткости от плотности  по макулатурным и чистоцеллюлозным картонам позволяет сделать выводы:

 лучшие по жесткости макулатурные картоны приближаются к картонам из первичных волокон;

 разделение макулатурных картонов по группам жесткости значительно коррелирует со значением пухлости;

 детальный анализ значений пухлости показывает, что эта характеристика для большинства картонов достаточно стабильна по всему диапазону выпускаемых плотностей и, следовательно, может служить характеристикой данного сорта. Например, пухлость для картона Boxer меняется от 1,56 до 1,65 (на 5,76%) при изменении плотности от 250 до 500 г/м2 (на 100%). Для картона Uniboard-S пухлость меняется от 1,26 до 1,35 (7,1%) при изменении плотности от 230 до 600 г/м2 (160%).

Печатные  свойства

Для изготовления красочной упаковки, как правило, используют мелованные (покрытые) картоны. Качество покрытия лицевой стороны  играет важнейшую роль для многоцветной печати, в особенности, если предполагается лакирование или тиснение. В качестве показателей качества покрытия приводятся только белизна, глянец и гладкость  поверхности. В остальном можно  ориентироваться на общее описание вроде: 'двухслойное шаберное мелование плотностью 18 г/м2', на внешний вид, либо на отзывы коллег. Для справки, плотность полного (двухслойного) мелования составляет порядка 20 г/м2, а легкого — от 4 до 10 г/м2.

Прежде  чем использовать для производства упаковки новый материал, необходимо протестировать его поведение на упаковочной линии. Этим правилом не следует пренебрегать, потому что  упаковочное оборудование накладывает  свои ограничения на свойства картона. Например, картон, обладающий улучшенными  прочностными свойствами, не всегда подходит для установленной на производстве упаковочной машины. Необходимо помнить, что жесткие картоны могут  быть хрупкими. Это отрицательно влияет на показатели сопротивления излому и раздиранию. Каждому предприятию  необходимо экспериментальным путем  установить оптимальный диапазон значимых показателей упаковочного картона.

Помимо  качества мелованного покрытия, при  производстве коробок существенны  высечные свойства картонов. Стандартных измеряемых показателей этих свойств нет, поэтому приходится проверять их опытным путем. Общие соображения здесь таковы:

 лучше ведут себя при высечке и биговке картоны из первичных волокон;

- чем выше пухлость картона, тем лучше он высекается и бигуется.

Барьерные свойства

От правильного  выбора барьерных свойств материала  зависит не только внешний вид  упаковки, но и срок хранения продукта и величина потерь на этапе его  транспортирования.

Для повышения  стойкости к воздействию влаги  и жира может производиться специальная  обработка картона: покрытие слоев  лицевой или обратной стороны  полиэтиленом или полимерной эмульсией, пропитка жироотталкивающим фторосодержащим составом, повышенная проклейка оборота. Картоны со специальным покрытием используются для упаковки жиросодержащих продуктов (рыба горячего копчения), продуктов глубокой заморозки, прямого розлива мороженого. Одним из самых распространенных методов достижения газо-, паро-, водо- и жиронепроницаемости является обработка поверхности картона эмульсией из поливинилиденхлорида (ПВДХ) и его сополимерами. Применяют также обработку расплавом полиэтилена и парафина, солями трифторуксусной кислоты и др. Для обеспечения высоких барьерных свойств применяют комбинированные материалы с алюминиевой фольгой, металлизированными и другими типами пленок.

Устойчивость  картона к влаге измеряется количеством  воды, которое впитывается м2оборота в течение определенного времени. Для картонов без специального покрытия типичное значение составляет от 30 до 60 г/м2. Измерения проводятся по методу Кобба. Время измерения составляет — 60 секунд.

Устойчивость  материалов к жиру измеряют по методу 3 М КИТ, который состоит в следующем: приготавливают тестовые растворы с различной проникающей способностью. На оборотную сторону картона помещают капли раствора и через 15 с, стерев раствор, фиксируют, произошло ли потемнение. Значением жиростойкости считают максимальный номер раствора, при котором пятна нет (чем больше порядковый номер раствора, тем выше его проникающая способность).

Требования к упаковочным картонам.

Известно, что упаковочными называются все  сорта картона, которые подходят для производства складных коробок. Кроме того, упаковочные картоны  — прекрасный материал для производства папок, поздравительных открыток, календарей и т.п. 

К упаковочному картону  предъявляются следующие  требования:

 хорошее соединение слоев между собой;

 хорошее соединение мелованного покрытия с картоном;

 плоское лежание в стопе;

 относительная влажность не должна выходить за пределы разрешенных допусков;

 хорошие печатные свойства нижней стороны картона;

 способность к лакированию даже небольшим количеством лака;

 хорошее закрепление красок. 

Тенденции использования картона. 
 
Российская целлюлозно-бумажная промышленность, к сожалению, производит очень небольшую гамму картонов и в недостаточном количестве, поэтому в производстве упаковки в России значительную долю составляют импортные материалы. Ситуация, по-видимому, не изменится и в ближайшие годы. За время рыночного развития в России значительно расширился ассортимент используемых картонов. Если 4-5 лет назад подавляющая доля складных коробок печаталась на картонах из первичных волокон и типографии не хотели смотреть на макулатурные картоны, сейчас спектр используемых картонов значительно шире. Основными факторами, влияющими на расширение ассортимента картонов, является, прежде всего, стремление удешевить упаковку, накопленный опыт работы на картонах различных классов, стремление использовать материалы, наиболее адекватные задачам, решаемым упаковкой (использование специальных материалов). 
 
К основным тенденциям в использовании картонов следует отнести: 
 
- расширение спектра предлагаемых на рынке и используемых видов и сортов картона; 
- переход с картонов из первичных волокон на макулатурные (триплексы); 
- замена более качественных макулатурных картонов на более дешевые для упаковки продуктов массового спроса; 
- использование специальных видов картонов; 
- стандартизация материалов потребителями упаковки («корпоративный» картон).