Достоинства картонно-бумажной тары:
• относительная прочность при транспортировке;
• легкость;
• компактность;
• есть возможность упаковывать множество самых разнообразных продуктов;
• являются экологически чистыми, поскольку картон полностью разлагается в окружающей среде;
• чистота и белизна;
• непрозрачность;
•превосходные печатные свойства;
• хорошая теплостойкость.
Недостатки картонно-бумажной тары:
• небольшие барьерные свойства, легкая пропускаемость газов, паров, запахов различных видов;
• хорошая гигроскопичность и легкая намокаемость;
• низкая влагопрочность (потеря прочности во влажном состоянии);
• невозможность термосваривания (лишь склейка).
Основными видами упаковочных материалов является бумага и плоский тонкий картон, который иногда достаточно нелегко разграничить по толщине и по плотности. У бумаги толщина выражается в единицах массы 1 м2. К бумаге же относится продукция, которая имеет номинальную массу в пределах до 170-250 г/м2 (толщина более 0,3 мм), однако условная граница разделения считается 250 г/м2. К тонким картонам относят материалы, обладающие массой свыше 170 г/м2. Масса толстого и прочного картона варьируется в пределах от 400 до 1200 г/м2.
Упаковочную бумагу и картон классифицируют по группам:
1) бумага для производства этикетки;
2) различные виды оберточной бумаги, которые применяются для упаковывания продуктов питания и разнообразных непродовольственных товаров;
3) мешочная бумага и ее виды, которая применяется при производстве мягкой транспортной упаковки;
4) листовой картон различных подгрупп, который обычно используется для производства потребительской тары;
5) гофрокартон различных марок, используемый для изготовления транспортной и потребительской тары.
Сырье для производства бумажно-картонной тары
Для производства бумажной тары и картона в основном используется различная древесная целлюлоза. Она вырабатывается путем химической переработки древесины различных хвойных или лиственных пород. Все имеется два способа получения древесной массы – это сульфатный и сульфитный способы. В первом случае применяются древесина любых пород. Её измельчают в щепку, затем обрабатывают с помощью варки в сульфатном щелоке, который содержит 9–10% NaOH при температуре 165–170 °С и под давлении 0,6–0,8 МПа. Такой метод является наиболее распространенным.
Сульфитный способ также применяют и для хвойных пород. Щепки обрабатываются сульфитным щелоком. В его состав входят сернистая кислота и серная кислота в виде гидросульфитов натрия, магния, кальция и аммония, при 130–135 °С и давлении 0,5–0,8 МПа. И в том, и в другом способе
варка древесной массы происходит около 5–7 часов. Затем из целлюлозной массы удаляются различные механические примеси и в случае необходимости она подвергаются дополнительной химической обработке – процессу отбеливания. Последнее проводится с помощью хлорсодержащих окислителей, часто используется или хлор, или ангидриты его кислот, или же проводится соединениями, имеющими в своем составе активный кислород (пероксиды).
Способ обработки пероксидами более экологичен. Операция отбеливания очень важна, поскольку она повышает качественные характеристики, поскольку отбеленная целлюлоза подходит для изготовления бумаги и картона высокого качества.
При выработке целлюлозы из древесины происходит удаление большой части лигнина, а он как известно повышает жесткость бумаги, но в то же время уменьшает качественные характеристики бумаги. Выход целлюлозы после обработки древесной массы составляет около 50–60%. Сульфатная целлюлоза является полуфабрикатом при производстве упаковочной бумаги и картона. Содержание целлюлозы во многом определяет, какие у тары будут прочностные параметры. Сульфатная целлюлоза дороже сульфитной, она также имеет более темный цвет (небеленые виды). Сульфатная целлюлоза – это также основной полуфабрикат для производства мешочной и оберточной бумаги марки А. Это означает, что она обладает более высокими прочностными характеристиками.
Для того, чтобы сделать продукт более дешевым по затратам, в состав пульпы вводят древесную массу – продукт истирания древесины, а также термомеханическую древесную массу, которая получается при размоле пропаренной древесной щепы. Добавление этих веществ придает бумаге некую пухлость, жесткость, что снижает прочностные свойства изделия, его долговечность, увеличивает показатели излома и т.д. Древесную массу также применяют для того, чтобы изготовить пачки и коробочного картона. В качестве добавок также используют полуцеллюлозу (измельченный продукт неполной переработки древесины), различные натуральные хлопковые волокна, такие как, лен, хлопок, пеньку и джут.
Также для удешевления в производстве употребляют бумажную макулатуру. Она различается по кратности использования волокон. Первичная или возвратная макулатура являются отходами бумагоделательного производства. Самой чистой считается макулатура второго поколения, которая прошла полиграфическое оформление. Она является отходом полиграфии. Та макулатура, которая была извлечена из твердых бытовых отходов или же макулатура рециклинга, то есть переработки, уже не такая чистая, как предыдущая. Последняя требует специальной санитарной обработки. Бумага и картон, который в дальнейшем будет контактировать с пищей, не должны иметь в своем составе макулатуру.
Сырьевые компоненты и различные полуфабрикаты, которые идут на производство картона, зависят от вида картона и от его дальнейшего назначения. Так, например, для производства плоского картона применяют первичное сырье, которым является беленая или небеленая целлюлоза. Для того, чтобы удешевить картон, в его состав включают облагороженную бумажную макулатуру и древесную массу.
При производстве гофрокартона используют сульфатную или сульфитную небеленую целлюлозу, а также древесную и бумажную массы, отходы сортирования целлюлозы, несортированную макулатуру.
Производство бумаги
Процесс производства бумаги состоит из таких стадий, как:
1) процесс приготовления бумажной массы или пульпы;
2) процесс изготовления бумаги на бумагоделательной машине;
3) отделка бумаги, её обработка и дальнейшая упаковка.
Процесс приготовления бумажной массы начинается того, что в воде размалываются компоненты целлюлозы с использованием конусных мельниц. В процессе размола масса целлюлозы набухает в воде и измельчается, таким образом, до мельчайших волокон – фибрилл. Чем тоньше измельчают компоненты, тем выше затем будет качество бумаги. Далее составляют разную композицию. Это делают в зависимости от планируемого сорта бумаги.
Потом всю полученную массу описанным выше способом очищают от различных сгустков, затем добавляют туда проклеивающие вещества и разные виды наполнителей, а потом разбавляют суспензию до концентрации 0,1–1% по сухому остатку. В случае если применить более концентрированную суспензию, то частицы начнут агрегироваться, в итоге получится «облачная», неровная и пятнистая бумага.
В производстве упаковочной бумаги и картона концентрация суспензии может быть и выше. Все проклеивающие наполнители и компоненты являются неорганическими солями, оксидами, а некоторые органические соединения прочно скрепляют волокна бумаги после её высыхания и создают характерную для материала волокнисто-пористую структуру.
Процесс мелования – это нанесение пигментно-клеевого состава, который содержит белые пигменты, а точнее различный химически осажденный мел, диоксид титана, сульфат бария и т.д. С помощью процесса мелования достигается высокая белизна бумаги, глянцевость и гладкость . Мелованная бумага достаточно хорошо воспринимает печать разных видов.
Получение бумажного полотна происходит двумя способами: мокрым «проклеиванием» и сухим способом. В первом способе суспензия (дисперсию компонентов) выливается на сетку бумагоделательной машины, туда, где формируется затем бумажное полотно, а далее бумагу прессуют на сукне, где бумажное полотно уплотняется.
Отделка бумаги служит заключительным этапом. Её обработка зависит от марки. Полотно бумаги гладят горячими валами, после этого оно проходит стадию увлажнения или кондиционирования, потом её неоднократно выглаживают на каландрах и затем уже наматывают в рулон, который в последствие нарезается на небольшие рулоны или на листы и потом уже происходит там упаковки. Влажность готовой бумаги может составлять 6–8%.
При сухом способе смешивание компонентов проходит на воздухе; волокнистую массу пропитывают связующими полимерными смолами, затем формируют волокнистый холст, его уплотняют в прессе, где смолы становятся более твердыми, и в итоге получается бумажное полотно, которое затем выглаживают (на каландрах), сматывается в рулон или формируются в листы.
Производство картона проходит практически такие же стадии, что бумага, однако различительны компоненты, которые входят в состав, концентрация связующих элементов и толщина готового материала.
Для каждого вида тары существует своя технология производства. Так, например, при производстве коробок необходимо пройти несколько стадий: конструирование, раскрой картона, высечка и другие операции. Среди которых:
Штанцевание – это процесс формирования картонных заготовок для коробок из листов картона, которые одинарны или в стопе.
Бигование – это процесс, при котором наносятся линии сгиба или, профессионально выражаясь, бигов в форме продавленных канавок (одной или двух рядом).
Рицевание – это процесс черчения или процарапывания поверхности материала на 1/2 толщины с помощью специальных рицовочных ножей, которые оставляют прерывистый след с шириной около 2-3 мм. След проводится в местах сгибов или в местах нанесения клея сильнее. Это необходимо для обеспечения более прочного клеевого шва.
Перфорация – это пробивка узких прерывистых сквозных отверстий, которая осуществляется с помощью специальных ножей, которые имеют определенную конструкцию. Перфорация применяется для того, чтобы уменьшить усилие сгиба.
Тиснение – это процесс вдавливания контурного следа. Тиснение может быть сделано серебряной или золотой фольгой.
Ралевание – это накатка линий сгибов с помощью вращающегося ролика. Используется ралевание на раскройном оборудовании.
Многие операции проводят в зависимости от того, какие параметры необходимо добиться для тары.
Контроль качества бумажной тары и картона
Контроль качества бумажной тары и картона происходит аналогично стеклянной, деревянной, а также полимерной таре по всем тем методам, а также правилам и нормам, которые содержатся на каждый вид упаковки в специальной нормативной документации. Качество картона оценивается в соответствии со следующими показателями:
• масса одного квадратного метра и толщина;
• жесткость при статическом изгибе в поперечном направлении;
• предел прочности при расслаивании;
• сопротивление расслаиванию;
• энергия связей (работа, необходимая на расслаивание образца);
• влажность.
Все эти показатели применяются для всех подгрупп картона, который используется изготовления потребительской упаковки. Для хрома, хром-эрзаца и хром-эрзаца склеенного дополнительно определяются такие параметры, как:
• стойкость поверхности материала покровного слоя к выщипыванию, то есть механическому воздействию при выработке;
• гладкость со стороны мелованного слоя;
• шероховатость внутренней стороны;
• белизна с лицевой стороны.
Влажность материла – это очень важный показатель, который определяет стойкость картона к длительному хранению. Она должна находиться в пределах до 12% – для одинарного и до 14% – для склеенного картона.
Разнообразные картонные ящики, которые употреблялись ранее, по своему качеству делятся на две категории. В первой категории ящики использоваться для упаковки товара без ремонта. Эти ящики должны быть также чистыми, не иметь каких-либо посторонних запахов, иметь целые клапаны и недеформированные стенки. Также они не должны иметь сквозных повреждений. Те ящики, которые относятся ко второй категории, нуждаются в ремонте. Допускается наличие в них до четырех сквозных повреждений, однако на передней стенке не должно быть более двух повреждений, с размером по длине и диаметру до 5 см. или с оголенной гофрой, с размером по длине не более 12 см. и по диаметру до 6 см.
Картонные ящики обязательно должны быть в хорошем состоянии, чистые, без наличия постороннего запаха и не содержать деформированных стенок. Картонные ящики, которые были изготовлены с отступлением от стандарта, а также по качеству не отвечающие I и II категориям, подлежат сдаче в качестве макулатуры.
Ассортимент бумаги и картона
Обычно бумагу различных видов применяют для производства пачек, мешков, пакетов, для упаковывания изделий вручную и на автоматических машинах, а также в дизайне. Гофрированный плоский картон идет для производства жесткой потребительской упаковки (коробки, пачки, комбинированная тара), а также для производства транспортной (ящики) тары.
Различают бумагу различных видов:
1) оберточная бумага – это бумага для ручного упаковывания продовольственных и непродовольственных товаров, используется для производства пакетов и для формирования групповой упаковки;
2) бумага для упаковки пищевых продуктов на автоматах;
3) растительный пергамент;
4) подпергамент;
5) парафинированная бумага;
6) этикеточная бумага, бумага с микровосковым покрытием;
7) кашированная бумага или ламинированная бумага;
8) писчая бумага ;
9) бумага для печати;
10) пергамин – это полупрозрачная клееная бумага, изготовленная из беленой целлюлозы без наполнителя. Она служит для производства кальки и упаковывания продуктов питания.
Оберточная бумага изготавливается из небеленой целлюлозы и других полуфабрикатов. В зависимости от вида, назначения и качественных характеристик оберточной бумаги существует 9 марок:
A, Б, В, Г, 01, 02, Д, Е, Ж.
Бумага таких марок, как Б, Г, Е, Ж используется для упаковки продуктов питания, если она не содержит в своем составе макулатуры и другого низкосортного сырья. Она используется в основном для упаковки непродовольственных товаров, это бумага «непищевая». Она обладает естественным цветом волокон, с оттенками серого или бежевого цветов.
Бумага, которая используется для упаковывания пищевых продуктов на автоматах, необходима для производства коробок, пачек, пакетов под бакалейные товары, кондитерскую продукцию, хлебобулочную, под сахар-песок, сахар-рафинад, стаканчиков для фасованного мороженого и др., а также для использования в общественном питании (одноразовые). Ее выпускают таких марок: 0; А-I, А-II, Б-I, Д, Е-I, Е-II, B, Г, ПВ-260.
Продукцию, которая содержит жиры и влагу, упаковывают в специальные жиростойкие виды бумаг: пергамент, подпергамент и парафинированную бумагу.
Пергамент – это растительный жиростойкий и влагопрочный материал. Получается пергамент методом обработки бумаги специальных видов с концентрированной серной кислотой, в течение 2-3 секунд. Этого достаточно для того, чтобы в поверхностных слоях бумаги произошло интенсивное набухание целлюлозы. Далее она отжимается, и набухшая целлюлоза заполняет межволоконные пространства. Далее она промывается и сушится, при этом образуется довольно плотная, непористая структура. Она определяет свойства будущего пергамента.
Пергамент может быть пищевой, сюда входит также пергамент для выстилки банок, предназначенных для консервирования крабов, а также медицинский пергамент и полуфабрикат, применяемый в качестве основы для кашировки или металлизации (напылением или с алюминиевой фольгой).
Подпергамент. Этот вид бумаги представляет собой малопористый, условно жиронепроницаемый материал. Подпергамент предназначается в основном для внутреннего пакета в пачке или коробке, а также для выстилки дна ящиков при упаковке кондитерских изделий, при упаковке мясных продуктов и других видов изделий. Низкая пористость структуры подпергамента достигается в результате тщательного размола бумажной массы при формировании материала. Выпускают нескольких марок в зависимости от его назначения: ЖВ, ПЖ, П.
Парафинированную бумагу делают из специальной бумаги-основы, пропитывая ее расплавленным парафином. В процесс парафинирования влагостойкость бумаги существенно улучшается. Парафиновая бумага предназначается для упаковки карамели и конфет на автоматах, а также для творожных изделий, для плавленых сырков и других подобных изделий.
Картон для потребительской тары представляет собой плоский лист, используемый для изготовления пачек и коробок, для формирования корпусов жесткой комбинированной тары.
Плоский картон изготавливают для потребительской тары таких видов:
• картон хромовый;
• хром-эрзац;
• хром-эрзац склеенный;
• коробочный;
• коробочный склеенный.
Самое высокое качество имеет хромовый картон. Его производят из беленой сульфатной целлюлозы, как мелованной, так и немелованной. Поверхность мелованного хромового картона более высокого качества, она белая и глянцевая. Этот вид картона стоит намного дороже и часто применяется для производства потребительской тары с полноцветной печатью. Он также подходит для упаковки продуктов питания.
В хром-эрзаце (эрзац означает «заменитель») внешняя поверхность картона выглядит все равно, что хромовый картон. Для этого используется беленая целлюлоза. В составе внутреннего слоя содержится древесная масса, а также облагороженная макулатурная масса. В связи с этим хром-эрзац обладает серым или бежевым оттенком. Картон сохраняет свои превосходные печатные качества и обладает поверхностью, как у хромового картона при более низкой стоимости. Картоны хромовый и хром-эрзац имеют толщину 1–1,5 мм.
Хром-эрзац склеенный имеет два слоя, верхний из которых подобен хром-эрзацу. Обычно хром-эрзац склеенный обладает немного большей толщиной, приблизительно она достигает до 3 мм., а также ярко выраженную шероховатость и низкий коэффициент белизны.
Коробочный картон, в состав которого входит макулатура, используется для упаковки, как потребительской тары, так и транспортной. В него упаковывают продукты питания, моющие средства, бытовую технику, одежду и обувь, используют для изготовления алкогольных напитков, подарочной продукции и т. д. Упаковка продуктов питания недопустима без применения специального внутреннего вкладыша. Коробочный картон гораздо дешевле других марок картона.
Коробочный картон и картон коробочный склеенный обладают темными цветами, обычно это серый цвет, темно-бежевый, зеленоватый, серо-зеленый. Это обусловлено тем, что он изготовлен из неотбеленной целлюлозы, и в него добавляют большое количество макулатуры и древесной массы.
Это все же заметно, если взглянуть на внутреннюю сторону, а лицевая сторона может содержать наклеенную этикетку и литографическое оформление.
Маркировка картона состоит из слова «картон», марки, сорта, номинальной массы 1 м2 (г) (или толщины, мм), обозначения нормативного документа. В случае если картон используется для упаковки продуктов питания, то он должен содержать дополнительная надпись «пищевой» после обозначения марки.
Гофрированный картон в отличие от плоского обладает особой конструкцией и представляет собой различную комбинацию плоских и гофрослоев. Плоский слой – лайнер, а гофрированный слой, обладающий волнообразной формы, называется флютингом. В зависимости от того, какое число слоев используется гофрокартон делится на: Д (двухслойный), Т (трехслойный) и П (пятислойный).
Картон тарный плоский склеенный применяют для того, чтобы произвести ящики под сливочное масло и маргарин в монолитах. В отличие от гофрированного картона его выпускают в меньшем количестве, но он обладает высокими прочностными свойствами. Гофрированный картон отличается типом гофра: высотой профиля гофра и его шагом: А, С, В, Е. Крупные гофры обеспечивают амортизирующие свойства картона, мелкие – прочностные характеристики, поэтому картоны типа Т или П представляют собой комбинацию гофров крупных и мелких, мелких и средних и т. д.
Из бумаги и картона вырабатывают разнообразную потребительскую и транспортную тару.
Замена 1 млн. фанерных ящиков картонными, дает экономию более 5 тыс. м3 клееной фанеры. Выпускают коробки картонные, ящики, мешки, пачки, банки картонные, пакеты, мешочную бумагу и др. Ассортимент бумажной и картонной тары очень широк и разнообразен.