Введение
Бумага - это материал, состоящий из мельчайших растительных волокон. Пространство между волокнами заполнено минеральными веществами - наполнителями, цветообразователями, клеящими веществами, понижающими способность бумаги впитывать влагу и др.
Теоретически, любой волокнистый материал может быть превращен в бумагу или картон, но с годами люди пришли к выводу, что наиболее пригодной для этой цели является древесина хвойных деревьев: сосны, ели, пихты и в меньшей степени древесина березы, осины и эвкалипта.
В прежнее время - при ручном труде - использовалось тряпье и ветошь, чаще всего хлопкового происхождения. Для изготовления бумаги и сегодня используется тряпье наряду с такими материалами, как лен, солома, бамбук, манильская пенька и т. д.
Твердая древесина также может быть использована для изготовления бумаги, но она не является экономичной и поэтому используется в небольших количествах в качестве верхних слоев для особо прочных сортов картона.
упаковка бумага картон
1. Упаковка из бумаги
1.1 Свойства бумаги
Бумага измеряется плотностью, которая определяется массой 1 м2
бумаги в граммах, и толщиной в микронах или миллиметрах.
Яркость - это показатель степени отражения белого света. Величина яркости выражается значениями в пределах шкалы от 1 до 100, причем за 100 принимается яркость чистой окиси магния. (Нельзя изготовить бумагу с яркостью, равной 100). Яркость нельзя путать с понятием «белизна», которое связано с описанием цвета. Большинство высококачественных сортов бумаги и картона имеют отражательную способность порядка 85. Чем ярче картон, тем больше возможностей для графического дизайна. Яркость бумаги должна измеряться при помощи прибора, с тем, чтобы выбрать наиболее приемлемые технологии печати.
Бумага является гигроскопичной и поглощает или теряет влагу в соответствии с окружающей относительной влажностью и температурой. Равновесное влагосодержание бумаги зависит от того, достигнуто ли равновесие относительно более низкой или более высокой влажности. Принято считать, что точный анализ влажности исходит из равновесия относительно более низкой влажности. Эффект известен как гистерезис.
Физические свойства бумаги в значительной степени зависят от влагосодержания, и в ряде случаев применения влагосодержание бумаги во время процесса обработки должно регулироваться во избежание таких проблем, как избыточное скручивание. Поскольку физические свойства зависят от влагосодержания, любая бумага должна проходить тест при точно регулируемой температуре и влажности. Согласно международным стандартам, тестирование должно осуществляться при температуре 23°С и влажности 50%.
Бумага является гигроскопичной: когда она поглощает влагу, она расширяется, а при подсушивании - сжимается, что может нарушить печать и приводку вырубных штампов.
1.2 Применение в упаковке
Бумага имеет много преимуществ, с точки зрения её использования в упаковке. Ее способность сохранять складку делает этот материал идеальным для изготовления пакетов, мешков, а также листочков - вкладышей для фармацевтических и косметических продуктов. Пакеты и мешки используют также жесткость бумаги для сохранения «стоячей» формы, которая помогает наполнять упаковки и придает им привлекательный вид.
Кулечки «саше», изготовленные из бумагосодержащих ламинатов, хорошо фальцуются на упаковочном оборудовании, сохраняют «стоячее» положение на витрине и сравнительно легко открываются благодаря способности бумаги к разрыву. Крафт-бумага имеет хорошее сопротивление прорыву, и это свойство может быть использовано в мешках для цемента, сахара, муки и т.д. - весом от 25 до 50 кг, когда можно использовать несколько слоев. Пористость имеет важное значение для ряда операций по высокоскоростному разливу, когда скорость наполнения ограничивается необходимостью вытеснения воздуха из заполняемого продукта. Наконец, большинство упаковочных бумаг хорошо пригодны для печатания и могут содействовать снижению суммарных расходов, хотя колебание цен как на бумажную массу, так и на полимеры означает, что специалист по упаковке (технолог) и покупатель должны внимательно отслеживать их стоимость. Основным недостатком бумаги как упаковочного материала является отсутствие защиты от влаги, газов и запахов, хотя этот недостаток может быть устранен за счет нанесения полимерных покрытий, и/или алюминиевой фольги или за счет ламинирования.
1.3 Жиронепроницаемая бумага, пергамин и пергамент
Жиронепроницаемая бумага изготавливается из химической сильно размолотой целлюлозы. Тонкие волокна плотно сбиты друг с другом и образуют структуру, плохо поглощающую жидкость. Такая бумага может также подвергаться дальнейшей обработке фтористыми веществами или покрываться поливинилденхлоридом для увеличения барьера. Эти сорта бумаги используются для упаковки закусок, печенья, кондитерских изделий и других жирных продуктов.
Пергамин - это в сущности усиленная жиронепроницаемая бумага. Он суперкаландрирован и имеет гладкую, плотную и полупрозрачную поверхность. Пергамины используются для упаковки масла, сала, а также в случаях, когда кроме жиронепроницаемости требуется ещё и полупрозрачность.
Пергамент - это следующий - по мере возрастания жиростойкости -тип бумаги. Когда непроклеенная бумага обрабатывается серной кислотой, качество волокон снижается, и продукт становится почти похожим на пластмассовую пленку.
Натуральная крафт-бумага - это самая прочная бумага, используемая в тех случаях, когда требуется максимальная прочность. Светло-коричневая бумага используется для изготовления промышленных мешков, сумок с ручками и в качестве внутреннего и внешнего слоев в многослойных мешках. Для придания промышленным мешкам большей прочности, крафт-бумага дополнительно крепируется. Способность к незначительному растяжению повышает стойкость бумаги к удару (поглощение энергии разрыва). Бумага для пакетов с ручками каландрируется для придания поверхности приятного блеска. Волокнистая природа и цвет натуральной крафт-бумаги не предполагают нанесения изящной печати.
В случаях, когда важное значение имеют прочность и внешний вид, крафт-бумага может отбеливаться. Для тех случаев, когда материал будет запечатываться, крафт-бумага каландрируется или обрабатывается до машинной гладкости. Чаще всего такая бумага используется для изготовления мешков для муки и сахара.
Этикеточная бумага похожа на книжную бумагу. В общем, требуемое качество печати и будет определять выбор бумаги. Например, немелованная бумага используется только для штриховой печати или печати простых текстов. Бумага машинной гладкости дает хорошие результаты, обеспечивая 110-строчный растр, а суперкаландрированная бумага требуется для обеспечения 120- и 133-линейных растров.
Чаще всего, бумага, используемая для нанесения печати на этикетки, покрывается с одной или обеих сторон. Покрытие может быть матовым, тусклым, блестящим или очень блестящим. Мелованная бумага с повышенным лоском изготавливается в отливной машине. Покрытие сохнет на бумаге при наличии контакта с нагретым и хорошо отполированным барабаном. В итоге, бумага имеет гладкую и сверхблестящую поверхность.
Твердая беленая сульфатная бумага - это прочная белая бумага, состоящая на 100% из беленой сульфатной массы, обычно проклеенная (с клеящими добавками) для увеличения влагостойкости. Такая бумага - сплошь белая и используется для влажных пищевых продуктов, ящиков для замороженных продуктов, т.е. в тех случаях, когда важное значение имеет сохранение хороших свойств во влажных условиях. Хорошо проклеенные бумаги этого вида часто называют пищевым картоном, хотя они не отвечают официальным стандартам картона по толщине.
1.4 Методы получения бумажной массы
Итак, обычная древесина содержит примерно 50% целлюлозы. Другими основными компонентами является лигнин (который сцепляет (соединяет) вместе целлюлозное волокно и углеводы. Оба названных компонента не являются по своему составу волокнами и непригодны для изготовления бумаги. Целлюлозное волокно может быть выделено из древесины различными способами, и именно способ определяет качество создаваемой бумажной массы.
Самым быстрым и наиболее экономичным способом выделения целлюлозы из древесины является механическое измельчение (размол) древесины. Однако механическая операция разрывает волокна и уменьшает их прочностную длину. Подобная древесная масса используется для изготовления бумаги низкого качества, например, газетной бумаги, и в качестве примеси для более дорогой массы, с тем, чтобы сократить или улучшить структуру поверхности.
Наименьшие разрушения волокна имеют место при использовании химических веществ, которые растворяют и удаляют лигнин, оставляя пучки волокон (целлюлозу) неповрежденными. Могут быть использованы различные химические процессы; чаще всего применяются два процесса, основанные на обработке щелочными и кислыми растворами.
Волокна целлюлозы обрабатываются механически в присутствии воды либо путем размола. При размоле пучки волокон разделяются на отдельные волокна, гидратируются и фибриллируются. Это сильно влияет на связь между волокнами, а следовательно, и на прочность и проницаемость бумаги. Щадящий размол обеспечивает высокое сопротивление надрыву, высокую впитываемость и низкий предел прочности на разрыв и растяжение. Усиленный размол дает обратный эффект. Изготовитель бумаги сам регулирует степень обработки в целях обеспечения оптимального баланса свойств - с учетом типа обрабатываемого волокна и создаваемого продукта. Целлюлозная масса для жиронепроницаемой бумаги размалывается до мельчайших частиц, в то время как масса для картона измельчается в меньшей степени.
Натуральная бумажная масса имеет следующую гамму цветов: от кремового до светло-коричневого цвета. Чтобы придать массе белый цвет, она отбеливается хлорсодержащими соединениями или все чаще соединениями, содержащими кислород, например, перекисью водорода или самим кислородом.
В бумажную шихту добавляется множество не волокнистых добавок и клеящих веществ. Необработанная целлюлоза - это, в сущности, промокательная бумага, т.е. бумага с высокой степенью поглощения; клеящие вещества состоят из ряда добавок, которые делают бумагу водоотталкивающей. Известны следующие добавки:
· проклеивающие реагенты (смолы, канифоль): они регулируют проникновение воды и красок;
· крахмалы, декстрин: они повышают сопротивление надрыву и прочность на растяжение, повышают прочность и стойкость к повреждению поверхности (сдиранию);
· смолы, прочные во влажном состоянии: они способствуют сохранению прочности на растяжение во влажном состоянии;
· клей, тальк, двуокись титана: они обеспечивают хорошую оптическую яркость и высокое качество печати.
2. Упаковка из картона
2.1 Изготовление картона
К наиболее широко распространенным упаковочным материалам нашей современности относится картон и картонажные изделия. Особое место среди этих видов материала и упаковки занимает картон с гофрированным профилем (гофрокартон).
Гофрированный картон - это материал, используемый в упаковочной отрасли, как для транспортной тары, так и для потребительской упаковки. К наиболее распространенным видам этого материала могут быть отнесены: двух- трех- и пятислойный гофрокартон.
Двухслойный гофрокартон типа «Д» состоит из одного слоя гофрированной бумаги (флютинга) склеенного с плоским слоем картона (лайнером).
Трехслойный гофрокартон типа «Т» состоит из двух плоских слоев - лайнеров, приклеиваемых к третьему гофрированному слою - флютингу. Пятислойный гофрокартон типа «П» соответственно состоит из трех лайнеров и двух флютингов, семислойный - три флютинга и четыре лайнера. В основном пяти и семислойный гофрокартон используется при изготовлении контейнеров, предназначенных для грузоемких и объемных товаров, таких как машинное оборудование, бытовая аппаратура или мебель.
Роль лайнеров заключается в сохранении гофрированного картона как единое целое. Именно от качества лайнера во многом зависят свойства гофрированного картона, как при нагрузках в практическом использовании, так и в отношении к внешнему виду изготовленной из него упаковки. В качества лайнера практически может использоваться любой картон пригодный к склейке, однако наилучшие транспортные упаковки из гофрированного картона получаются при применении специально разработанных для этой цели прочных сортов крафтлайнера, который обычно изготавливается из двух слоев, соединенных друг с другом в процессе производства на картоноделательном оборудовании. В качестве лайнера используется картон для плоских слоев массой, в зависимости от марки, от 125 до 350 грамм кв. метр. Расход картона на 1 кв.м., одного слоя , составляет 1,04 кв.м.
Рисунок 2.1. Конструкция гофрокартона
Задача флютинга состоит в необходимости придания гофрированному картону наибольшей жесткости. В качестве флютинга используется бумага для гофрирования массой, в зависимости от марки, от 80 до 160/грамм кв. метр. Расход бумаги на 1 кв.м., одного слоя гофра, составляет 1,56 кв.м.
За счет использования беленого волокна в наружном слое ящика может быть получена чисто белая поверхность, более пригодная для графического оформления. Плотная белая крафт-бумага используется в тех случаях, когда требуется графика высокого качества, но это связано со значительным увеличением затрат. Такая бумага используется с предварительным запечатыванием, т.е. перед тем как она станет частью гофрированного картона. Таким образом, удается избежать нарушений качества печати, возникающее при запечатывании гофрированной поверхности.
При формировании трехслойного картона с гофрированным профилем, флютинг со станции размотки подается на подогреватель для предварительной обработки теплом и паром, благодаря чему приобретает способность к гофрированию. Одновременно, таким же образом, первый слой лайнера предварительно нагревается и увлажняется, до той же самой степени, что и флютинг. Затем флютинг, проходя через зубчатые валы гофропресса, приобретает заданный волнообразный профиль. Клей при помощи клеевых валов наносится на гребни волн флютинга, который объединяется с предварительно обработанным лайнером в двухслойный гофрокартон.
Рисунок 2.2
После накопительного моста на секции дублирования, клей наносится на вершины гофров с другой стороны флютинга, и наружный лайнер, соответственно подготовленный, подается и склеивается с двухслойным гофрокартоном.
Гофрокартон трех- и более слоев не сгибается ни по одной из осей, и окончательное термосклеивание и удаление влаги происходит под нажимом валов между плоскими конвейерными лентами и плитами сушки. Далее обрезаются кромки, осуществляется продольная резка, рилевка и готовый гофрокартон нарезается на листы (двухслойный может наматываться на рулон) требуемой длины и ширины.
Листы гофрокартона штабелируются и направляются для последующих операций.
На гофроагрегате картону могут быть приданы другие специальные свойства. Например, обработка флютинга в восковой среде улучшает влагопрочность картона, а использование лент может упрочнить ослабленные участки ящика, например, ручки. Это также относится к конструкции ящика, где лента расположена так, что после ее разрыва ящик, в открытом виде, становится удобным лотком для хранения продуктов на полке магазина. Ленты должны вводится в продольном направлении, т.е. в направлении хода гофроделательной машины.
Плоские картонные листы обмеряются сначала по ширине, т.е. размеру, параллельному гофрам. В процессе изготовления - это поперечное направление (или ширина листа) когда он выходит из гофроагрегата. Направление, перпендикулярное гофрам, это длина (или продольное направление).
2.2 Методы испытаний
Физические свойства бумаги зависят от динамики приложения нагрузки. Говоря другим словами, чем резче прикладывается нагрузка, тем больше кажущаяся прочность. В течении длительных периодов нагрузки, волокна бумаги сдвигаются, деформируются, т.е. «ползут», и сопротивление долговременному статическому сжатию значительно меньше сопротивления динамическому сжатию. Ящики, выдерживающие 500 кг - нагрузку в лаборатории (быстрое приложение нагрузки), могут выйти из строя через год после хранения на складе при нагрузке в 250 кг.
Процент влаги, сохраняющийся в бумаге, зависит от температуры и относительной влажности. Содержание влаги в бумаге влияет на все механические свойства, а сопротивление сжатию снижается с увеличением процента влаги. Поскольку физические свойства бумаги зависят от содержания влаги, испытание бумаги должно всегда проводится при одной и той же температуре и влажности. Международный стандарт устанавливает значение 50% КН для влажности и значение 23°С для температуры.
Бумага показывает гистерезис, т.е. равновесная влажность несколько отличается, в зависимости от того, достигается ли это равновесие относительно большего или меньшего содержания влаги.
К традиционным методам проверочных испытаний необходимо отнести:
· испытание на продавливание при котором резиновая мембрана вдавливается в облицовочный слой картона до тех пор, пока он (лайнер) не прорвется. Сопротивление продавливанию выражается в кПа;
· испытание на боковое сжатие, в этом случае на образец гофрокартона воздействует растущая вертикальная нагрузка до тех пор, пока образец не будет поврежден. Сопротивление сжатию зависит от жесткости, придаваемой лайнерами и флютингами;
· испытание на сопротивление плоскостному сжатию, которое сходно с испытанием на боковое сжатие, за исключением того, что теперь образец находится в плоском состоянии. Это испытание выявляет жесткость флютинга;
· испытание на сопротивление пробиванию, при проведении которого определяется степень противодействия гофрокартона ударным нагрузкам. В процессе испытания треугольный пирамидальный резец, боковые стороны которого составляют 25 мм, продавливается через гофрокартон. Энергия, поглощаемая при надавливании на кончик резца вплоть до его прохождения через образец, фиксируется.
Существует также метод определения качества при котором гофрокартон должен выдерживать без разрушения не менее 10 двойных перегибов на 180 градусов по линии рилевки.
Проблемы склеивания, не являясь решающими для гофрокартона, все же (при необходимости) требуют проведения испытаний на время поглощения лайнером одной капли воды.
Расслоение - это оценка сопротивления картона к расслоению, т.е. отделению слоев под воздействием влаги. Это испытание чаще всего используется для того, чтобы отличить картоны, изготовленные при помощи обычных клеев, от картонов, изготовленных при помощи клеев, стойких к погодным условиям.
Коэффициент трения может влиять на скорость и качество обработки на автомате и на стабильность нагрузки. Один метод определения коэффициента трения заключается в том, что взвешенный образец испытуемого материала размещается на плоской, обращенной к материалу, поверхности. При постепенном увеличении угла отмечают тот угол, при котором впервые наблюдается скольжение. Тангенс среднего угла скольжения определяется как статический коэффициент трения.
Коэффициент трения порядка менее 0,3 считается неприемлемым, а значения в пределах от 0,3 до 0,4 являются предельными. Ящики с коэффициентом трения от 0,4 до 0,5 являются довольно устойчивыми; обычные необработанные ящики попадают в диапазон этих значений. Ящики с коэффициентом трения ниже 0,3 требуют определенной обработки. Это может быть простая обработка щеткой и водой или сложная с нанесением специальных покрытий, препятствующих скольжению.
2.3 Специальные виды обработки картона
Чаще всего обработка гофрокартона имеет своей целью улучшение рабочих характеристик материала, оказывающегося в условиях высокой влажности или в прямом контакте с водой. Подвергаться влагостойкой обработке (в т.ч. непосредственно в гофроагрегате) могут составные части гофрокартона - бумага, картон.
С той же целью термореактивные смолы могут добавляться непосредственно в пульпу на бумажных комбинатах. Обычно - это меламины, добавляемые на уровнях примерно до 2%. Более высокие уровни смол могут привести к излишней хрупкости картона. Влагостойкий картон имеет не только высокие предельные рабочие характеристики в обычных условиях, но и существенно сохраняет стойкость к раздиру, проколам и сжатию во влажной атмосфере. Влагостойкий картон иногда подвергается дополнительной обработке воском в
Обработка воском может осуществляться различными способами. Один из них - это добавление воска в лайнер или среду флютинга в момент их прохождения на гофроагрегат. Таким образом, можно добавит от 12 до 18% воска относительно базового веса бумаги или картона. Более высокие уровни воска могут препятствовать процессу изготовления и соединения клеем. Воск впитывается в волокно и не виден на наружной слое. Эту обработку часто называют «сухим вощением». Воск формирует матрицу, соединяющую волокна и не вытекающую за свои пределы. Она значительно повышает сопротивление ящика сжатию. Заготовка ящика может также пропускаться через «завесу» расплавленного воска и быстро охлаждаться до отверждения воска. Это «влажное вощение» создает поверхностную пленку из воска, которая эффективно защищает поверхность картона и делает его устойчивым к воде. Вощеный картон используются в тех случаях, когда требуется временная или кратковременная стойкость поверхности к воде.
Полное насыщение воском осуществляется путем погружения в его горячий расплав готового ящика. Такая обработка обеспечивает высокую водостойкость, однако, она как бы «сваривает» картон и ухудшает его другие ценные характеристики.
При каскадном вощении (парафинировании) готовый ящик проходит через несколько «завес» горячего воска, причем воск должен стекать как на внутреннюю часть лайнеров и среды флютинга, так и на наружную сторону. Обычно добавляется 45-60% воска - относительно веса картона.
Каскадное вощение эффективно защищает поверхность и большую часть волокон и обеспечивает самый высокий уровень защиты от влаги и воды. Каскадному вощению подвергается картон, прошедший сухое вощение, или водостойкий картон. За исключением любых других различий, можно сказать, что чем больше добавляется воска, тем лучше конечный эффект. С точки зрения эстетики, интенсивная обработка воском возвращает крафт-бумаге темно-коричневый цвет.
Парафинированные ящики используются для овощей, фруктов, свежего и замороженного мяса. Уровень парафинирования зависит от природы продукта. Например, некоторые овощи, которые не являются влажными, но имеют высокие скорости «дыхания», приводящие к высокой локальной влажности, должны упаковываться в ящики, выдерживающие эти условия, не утрачивая прочности. Среда флютинга и лайнеры, подвергаемые обработке сухим воском, или влагостойкий картон должны иметь достаточный объем.
Если овощи или фрукты упаковываются в сыром или влажном виде, то внутренний крафтлайнер должен быть парафинирован расплавленным воском, с тем чтобы приобрести способность отталкивать капли воды. Куски свежего или замороженного мяса, рыбы могут упаковываться в такую же парафинированную тару. Если существует возможность соприкосновения капель воды, как с внутренней, так и с наружной поверхностью ящика, то «влажному» парафинированию (т.е. «наливу») должны быть подвергнуты обе поверхности.
В более суровых условиях ящик может оказаться под слоем льда, или на открытом месте в условиях проливных дождей. Подобные ящики выдержат и выживут лишь в случае наличия толстого слоя воска (каскадное парафинирование).
Следует отметить, что для парафинирования используются смеси восков, полиэтилена, с небольшим молекулярным весом, канифоль, этилен - виниловые ацетаты и другие полимеры. Смеси восков являются экономичными материалами для покрытий, но они имеют плохое сопротивление истиранию. Когда требуется более высокое сопротивление истиранию, требуются полиэтиленовые экструзионные покрытия.
Существуют другие способы обработки гофрированного картона, которые могут улучшить сопротивление истиранию, увеличить коэффициент трения, улучшить жиронепроницаемость.
2.4 Виды картонной упаковки
2.4.1 Складные картонные коробки
До сих пор складные картонные коробки составляют самую большую и наиболее важную группу среди других видов картонной упаковки. Складные картонные коробки изготавливаются в виде плоских заготовок или в виде заранее склеенных форм, которые могут быть сложены во время транспортировки. Они могут изготавливаться на высокоскоростном оборудовании при низких затратах. Большинство складных коробок - это вариации либо замкнутой (тубной), либо лотковой конфигурации.
Жесткие коробки поставляются в собранном виде и готовы для затаривания. Они не используются на высокоскоростных упаковочных машинах, поскольку находятся в «стоячем» положении и занимают одинаково большое пространство как в порожнем, так и в заполненном состоянии. Они используются для товаров многократного пользования, когда контейнер выступает в качестве емкости для хранения или когда требуется особо высокая прочность.
2.4.2 Выставочная (витринная) упаковка с картонной опорой
Классическими примерами являются блистерная и обтягивающая упаковки. Обычно бумажный элемент - это просто плоский лист картона, который запечатан заранее и форма которого вырублена штампом.
Упаковка с двухскатным верхом
Картонная упаковка прямоугольной формы, укупориваемая наверху путем закладывания концов в боковые стенки.
В основном упаковки с двухскатным верхом используются для молока и фруктовых соков. Проклеенная и покрытая полиэтиленом картонная заготовка на разливочной линии проходит формообразование, наполнение и заваривание верхнего шва. Картон может быть ламинирован фольгой для улучшения барьерных свойств. Однако наличие значительного воздушного пространства над продуктом в закрытой упаковке может стать проблемой для продуктов питания длительного хранения.
Спирально-навивные банки обычно изготавливаются из трех накладываемых друг на друга спиральных витков крафт-бумаги. Внутренний виток может быть ламинирован алюминиевой фольгой или полиэтиленом для обеспечения защитного от влаги барьера. Такие банки имеют круглый корпус.
Рисунок 2.3
Навивные банки изготавливаются путем наматывания прямоугольных листов бумаги до требуемого количества слоев. Такие банки могут иметь круглый, овальный или продолговатый корпус. Однако их трудно изготовить водонепроницаемыми, и чаще всего они используются для сухих продуктов. «Спиральные» и навивные банки могут иметь картонные, металлические или пластмассовые торцы.
Упаковки Тетра Пак и Комбиблок - это внешне похожие фирменные картонные коробки, изготовленные из сложных ламинатов (бумага/фольга/полиэтилен). Эти упаковки используются для асептического разлива напитков, например, фруктовых соков. Тетра Пак имеет преимущество, поскольку в ней нет свободного воздушного пространства после запечатывания.
Хороший дизайн картонных коробок - это не только результат воплощения творческой фантазии. Хороший дизайн - это результат тщательного анализа потребительского спроса, требований со стороны продукта, розничной торговли, а также условий производства. Только при учете этих и ещё многих других факторов может быть создана оптимальная упаковка.
При разработке картонной коробки следует, прежде всего, рассмотреть сам продукт, но поскольку природа продукта определяет способ его наполнения, сбыта и потребления, то эти функции следует рассматривать вместе. Большое внимание при этом уделяется месту размещения затвора.
Если картонная коробка должна вмещать другую упаковку, например, пакеты или бутылки, то в качестве затворов вполне подойдут засовывающиеся клапаны, поскольку в дизайне нет необходимости учитывать такие факторы, как загрязнение, опасность высыпания продукта или заражении паразитами. Засовывающиеся (загибающиеся внутрь) клапаны обладают большим преимуществом, так как нет необходимости иметь секцию склеивания на упаковочной линии.
Если засовывающийся клапан рассчитан на одноразовое действие, то он должен иметь панель с прорезями, которая обеспечит более надежный затвор. Это, в частности, используется для более тяжелых продуктов или в том случае, когда сам картон является упругим и пружинистым. Хорошо спроектированные панели с прорезями будут разрывать засовывающийся клапан при вскрытии коробки.
В случае многократно открываемых коробок, гладкий засовывающийся клапан будет придавать коробке более аккуратный вид на протяжении всего срока службы упаковки.
Для более тяжелых продуктов требуются более надежные затворы, такие как замки язычкового типа
При необходимости визуальной оценки продукта следует предусматривать отверстие или окно.
Необходимо обеспечить возможности аккуратного вскрытия, хранения и повторного открывания для тех коробок, которые потребитель будет использовать в течение длительного времени. Рекомендуются жесткие коробки со съемными крышками, при условии, что дополнительные расходы окажутся приемлемыми. Некоторые виды складных картонных коробок легко открываются и имеют верхние клапаны.
Прямоугольная форма упаковки является наиболее удобной для транспортировки и хранения на витринах, но некоторые упаковки другой формы также имеют успех на рынке. Однако, хотя форма отличающаяся от прямоугольной придает продукту оригинальность на полке магазина, такие упаковки значительно труднее наполнять и транспортировать.
Вертикальная загрузка - это наиболее предпочтительный способ наполнения, поскольку ему «помогает» сила тяжести. Большинство картонных упаковок, напоминающих по стилю тубы, могут загружаться по вертикали. Гранулированные или порошкообразные продукты должны загружаться через вертикально размещенный торец. Таким способом загружается также большинство многокомпонентных продуктов, в том числе первичные упаковки с вкладышами-инструкциями.
Некоторые продукты нельзя загружать в коробки по вертикали. Такие продукты, как полуфабрикаты, пирожные имеют определенную горизонтальную ориентацию. Они требуют соответствующего обращения и должны осторожно упаковываться в картонную коробку по горизонтали. Для вертикальной и горизонтальной загрузки используются, в сущности, одинаковый тип коробок в форме тубы. Изменяется лишь направление наполнения Необходимо обращать внимание на то, в каком направлении открываются клапаны.
Оборудование для горизонтальной загрузки является более сложным, чем для вертикальной, поскольку требуется конвейер для перемещения продукта, параллельно с упаковкой, и механизм объединения их в единое готовое изделие.
Некоторые продукты (товары) требуют упаковку в виде лотка.
Поскольку лотки могут перевозиться несклеенными заготовками в плоском виде, это дает им преимущество при транспортировке. Упаковщик использует сравнительно простую машину для сборки картонных коробок, которая формирует коробку при помощи клея и запорных клапанов.
Дизайн картонной коробки должен быть совместимым с возможностями существующего оборудования. Этот фактор часто не учитывается дизайнерами. Тип машины, собирающей и наполняющей картонные коробки, также диктует свои требования к дизайну. Необходимы определенные габаритные допуски для того, чтобы машины могли открыть картонные коробки и переместить клапаны и затворные панели.
Упаковки должны быть удобными для хранения в привычных местах, например, в медицинских кабинетах или холодильниках. Удобные средства вскрытия, ручки, желобки для розлива, разрывная лента, средства распределения и другие устройства могут быть легко использованы в дизайне упаковки.
Вид затвора не имеет большого значения, если картонная коробка будет выброшена после изъятия продукта.
При выборе картона следует учитывать структурные требования, требования к нанесению печати и оформлению. Структурные требования касаются физической прочности картона, который должен успешно защищать продукт во время транспортировки и хранения на витрине. Важное значение имеют стойкость к проколам, жесткость, сопротивление растяжению, z направление (направление, перпендикулярное продольному и поперечному направлениям) и другие характеристики прочности картона. С технической точки зрения, важными факторами является совместимость с упаковочным оборудованием и способностью к склеиванию.
Влажные продукты и продукты, хранящиеся во влажной среде (в холодильнике), должны быть упакованы во влагостойкие картоны, т. е. картоны, покрытые воском или подвергнутые другим видам обработки. Маслянистые или жирные продукты должны упаковываться в жиронепроницаемые материалы.
Многие сорта бумаги и картона предназначены для конкретных печатных технологий, и необходимо проверить пригодность данного способа печати для выбранного материала. Производственные условия и однородность материала значительно влияют на скорость тиражирования.
Характеристики картона разнообразны, и их следует проверять в каждом конкретном случае применения. В вышеприведенной таблице указаны отправные точки для выбора картона требуемой толщины на основе веса продукта. Принято выражать толщину картона в тысячных долях миллиметра или, как это широко распространено, в микронах. Направление волокон должно быть правильно сориентировано, особенно в случае затаривания порошкообразных продуктов, которые будут «вздувать» коробку. У большинства складных картонных коробок в виде туб ориентация или продольное направление совпадает с периметром коробки.
Наиболее типичной картонной коробкой является складная коробка в стиле тубы, которая фальцуется и склеивается производителем или переработчиком. Туба с открытым торцом может быть использована в качестве «рукава» для продукта, но чаще всего туба имеет какой-либо верхний и нижний запор. Картонные коробки «расплющиваются» для транспортировки по «рабочим складкам».
Сила, требуемая для выпрямления картонной коробки, является критическим параметром для эффективной работы высокоскоростного упаковочного оборудования. Изготовитель коробок заранее осуществляет фальцовку и биговку, так чтобы коробку можно было легко сложить и выпрямить на упаковочной линии. Передняя или основная видовая панель размещается между двумя боковыми панелями на заготовке картонной коробки (т. е. основная панель удалена от клапана).
Макеты складных картонных коробок следует рассматривать с наружной или оформленной стороны, где, возможно, нанесена печать. Однако, если образец делается вручную, то коробка переворачивается на обратную сторону, чтобы удобнее было делать бумажную заготовку вручную. Выворотный рисунок - это то, как видит картонную коробку изготовитель вырубного штампа. Размеры картонной коробки всегда указываются в следующем порядке: длина, ширина, и глубина, причем длина и ширина определяются относительно отверстия коробки.
Сгиб осуществляется по канавке складки в сторону наружной поверхности коробки. Когда картон сгибается, внешние поверхностные волокна расплющиваются, в то время как волокна, обращенные внутрь сгиба, пробиваются туда, с тем чтобы вынуть излишний материал на внутреннем радиусе. При обычной биговке обрабатывается лишь одна сторона бумаги, так что все складки идут в одном направлении. Если требуется сгиб (складка) в противоположном направлении, то на картон наносится линия перфорационных точек.
В процессе производства, несколько картонных коробок укладываются на лист картона (пресс-лист), размеры которого должны соответствовать размерам печатного пресса и вырубного штампа. Эффективное использование пресс-листа имеет очень важное значение, поскольку стоимость самого картона примерно на 50% или более превышает стоимость готовой картонной коробки. Хорошее качество дизайна сведет к минимуму отходы от картона и красок.
2.4.3 Основные типы картонных коробок в стиле туб
Лотки - это картонные коробки, загружаемые сверху. Это - второй по значимости тип складных картонных коробок.
Четырехугольные лотки могут поставляться в плоском «расплющенном» виде в целях облегчения транспортировки и последующей сборки. Трение препятствует выпрямлению коробки. Обычно разглаженные складки находятся на концах коробки, но возможно их размещение и на боковых панелях.
Более удобный вариант подобного лотка имеет крышку и прикрепленный засовывающийся клапан. Противопыльные клапаны, идущие обычно от торцевых панелей корпуса, усиливают жесткость коробки. Боковые засовывающиеся клапаны могут быть также размещены на концах крышки, но нельзя иметь клапаны и на корпусе, и на крышке.
Рис 2.4
Шестиугольный лоток, показанный, имеет полностью облегающую крышку, и обычно собирается на машине на участке наполнения. На практике, лоток и крышка могут иметь любую геометрию углов.
2.4.4 Сборные лотки
Существует много вариантов сборных лотков. Сборный лоток, наверху) имеет язычки, которые пропускаются через широкие прорези в целях формирования лотка. Сдвоенные торцовые панели придают лотку большую жесткость.
Каркасные лотки имеют высококачественный имидж.
В отличие от складных коробок, жесткие коробки хранятся в плоском виде. Явным недостатком является то, что жесткая коробка занимает при хранении и транспортировке одинаково много места, независимо от того, является ли она пустой или наполненной. Кроме того, жесткие коробки несовместимы с высокоскоростным оборудованием, в отличие от складных коробок, и их изготовления, это сравнительно медленный процесс, требующий интенсивного труда. Эти факторы способствуют увеличению стоимости жестких коробок.
Однако жесткие коробки имеют привлекательный внешний вид, и поэтому они используются для косметики, шоколада и других сувенирных изделий. Жесткая коробка выдерживает длительное хранение. Обычно жесткие коробки изготавливаются из тяжелого низкосортного макулатурного картона, который малопригоден для фальцевания или запечатывания. Самая элементарная жесткая коробка изготавливается следующим образом: вырубается картонная заготовка и боковые стенки загибаются вверх, чтобы сформировать «стоячую» коробку. Такие коробки украшаются покрытиями из различных материалов. В качестве покрытий могут использоваться одноцветная или декоративная бумага, запечатанные этикетки, винилы, искусственная кожа, фольга, ткань или любые другие материалы, которые могут быть нанесены на основание коробки. Такой широкий выбор материалов обеспечивает широкие возможности для оформления.
Рисунок 2.5
Декоративный материал может наноситься по всей поверхности или только по периметру коробки. Текстура, сходная с кожей, создается путем наклеивания тисненой искусственной кожи на мягкий пенопластовый материал, нанесенный на картон.
2.4.5 Блистер-упаковки с картонной подложкой
Блистер-упаковка состоит из жесткой термоформованной пластмассовой конфигурации, обычно прикрепленной к картонной подложке. Пластмассовая упаковка обычно приклеивается клеем к картонной подложке.
Типичной блистер-упаковкой является упаковка на опоре. Перфорирование картонной опоры обеспечивает удобное открывание упаковки. Наложение двойного (слойного) листа картона («сэндвич») и огибающего листа увеличивает толщину подложки. «Скользящий» (сдвижной) блистер облегчает многократный доступ к продукту. Для скользящих (сдвижных) конструкций не требуются термосвариваемые покрытия.
Двойные блистер-упаковки используются когда продукт должен быть виден со всех сторон.
Рисунок 2.6
Заключение
Бумага или картон изготавливаются из волокон длиной от 2 мм до 6 мм. Чем длиннее волокно, тем прочнее конечный продукт, но тем менее пригодна его поверхность для дальнейшего оформления и нанесения печати. Сравните коричневую поверхность гофрокартона с сильно лощеным картоном.
Очень важно установить черту, за которой кончается бумага и начинается картон. «Демаркационная линия» составляет традиционно 220 г/м2
. Она была установлена в середине 19 века. В настоящее время мы стремимся к гармонии, и приемлемым является значение 150 г/м2
.
Отходы бумаги и картона подвергаются рисайклингу и используются в качестве вторичного сырья для изготовления, например, газетной бумаги с более короткими волокнами. Отходы от потребительской упаковки содержат много внешних загрязнений, многие из которых не могут быть устранены. Основными загрязнителями являются клеи, нерастворимые в воде, обрезки пластмассы и неустранимые печатные краски. Они проявляются в готовом листе макулатурной бумаги в виде мельчайших кусочков фаски, «жирных» пятен и участков с приглушенной яркостью, обусловленных дисперсией красок. В настоящее время разрабатываются технологии устранения этих загрязнений. Восстановление и рисайклинг бумаги и картона являются важным аспектом бумажной отрасли. Сбор использованных бумажных упаковок, особенно лотков и ящиков из гофрокартона, в точках розничной торговли получает большее распространение.