Поверхневий шар картону призначений для забезпечення необхідної твердості, міцності, твердості, зносостійкості, стійкості до стирання й подряпин поверхні картону. Цей шар визначає зовнішній вигляд тари й здатність сприймати різний способи печатки.
Найкращою особливістю до одержання високоякісних зображень відрізняються сорти картону із крейдованим покриттям. Покриття складається з пігментів і сполучного. Як пігменти можуть застосуються сульфад барію, оксид титана, білий цинк, карбонат кальцію, тальк і інші. Сполучними можуть бути казеїн, дисперсії полімерів і інші. Величину крейдованого шару виражають у грамах на квадратний метр поверхні картону.
Картон може поставлятися в аркушах або рулонах. Форма поставки залежить від способу печатки.
У Європі у виробництві тари з картону використовують в основному 16 сортів картону, що різняться по якості лицьового й внутрішнього шарів, а також прошарку. [3]
По составі шари підрозділяють на не утримуючу деревну масу, з малим і більшим змістом деревної маси й на сірі. Не утримуючу деревну масу шари складаються переважно із целюлози з незначними домішками деревної маси, що не перевищують 5%. Шари з малим змістом деревної маси складаються із целюлози з деревною масою не більше 30%. У шарах з більшим змістом кількість деревної маси перевищує 30%. Сірі шари складаються з напівфабрикатів макулатури й деревної маси або тільки з деревної маси.
По обробці поверхні сорту картону підрозділяють на 2 групи: крейдовані й некрейдовані.
G - крейдований, U - некрейдований, Позначення шарів картону: Z - целюлозний, C - хром і хром-ерзац, T - триплекс-картон, D - дуплекс картон.
Сорту целюлозного картону позначають GGZ , GZ, UZ. Цей картон найвищої якості. Всі шари на 100% складаються з вибіленої целюлози. Некрейдований картон для виготовлення складних коробок не застосовують.
Сорту хром-картону й хром ерзац картону позначають. GC1, GC2 - хром картон; GC1, GC2 - хром картон; UC1, UC2 - хром-ерзац картон. Хром-Картон марки GC1 має лицьовий і оборотний шари білі, прошарок - світлу. У марки GC2 тільки лицьовий шар білий, а прошарок і оборотний шар - світлі.
Хром - картон марки GC1 складається з білих лицьового й оборотного шару й сіркою прошарку. У марки GC2 і прошарку, і оборотний шар світлі, а білий тільки лицьовий шар.
Триплекс – картон так називається тому, що спочатку складався із трьох шарів. На сьогодні він, як і інші сорти, складається з великої кількості шарів. Триплекс картон випускають п'яти марок: GT1, GT2- крейдований триплекс – картон; UT1, UT2, UT3 - некрейдований триплекс – картон, специфічний обсяг 1,5 см3/г
Картон марок GT1 і GT2 має білий лицьовий шар, що не містить деревну масу, сірий прошарок і світлий оборотний шар. Марки GT2 і UT2 відрізняються лише составом лицьового шару: GT2 не містить деревну масу, білий; UT2 - з малим змістом деревної маси, білий. Марка UT3 має сірий оборотний шар. Наявність сірого прошарку є головною відмінністю триплекс - картону від хром - картону, у якого прошарок світла.
Дуплекс – картон спочатку складався із двох шарів, тому й одержав таку назву. Дуплекс – картон випускають п'яти марок: GD1, GD2 - крейдований дуплекс – картон; UD1, UD2, UD3 - некрейдований дуплекс – картон, специфічний обсяг UD1 – не менш 1,5 см3/г, UD2 і UD3 – не більше 1,4 см3/м.
Марки GD1 і UD1 мають лицьовий шар білий з незначними домішками деревної маси, прошарок і оборотний шар - сірі. У марок GD2, UD2 і UD3 лицьовий шар білий з малим змістом деревної маси або сірий.
Поряд з названими базовими марками картону у виробництві тари застосовуються й спеціальні сорти картону, виготовлені на основі цих базових марок. З них можна відзначити:
картон, ламінований полімерними плівками, має підвищену водостійкість, стійкість до жирів, маслам;
картон, просочений воском і парафіном;
картон, каширований алюмінієвою фольгою;
картон із внутрішнім кашированієм або ламінуванням.
Залежно від состава шарів картон підрозділяють на наступні підгрупи: хромовий, хром-ерзац, коробковий, хром-ерзац склеєний, коробковий склеєний.
Хромовий картон буває крейдований і некрейдованим, лицьовий шар виконаний з біленої целюлози. Застосовують для виготовлення споживчої тари найвищої якості з багатоколірною печаткою.
Хром-Ерзац - картон випускають крейдований і некрейдованим, лицьовий шар білий, прошарок і оборотний шари можуть становити із блекотою й невибіленою целюлозою, деревної маси й макулатури. Рекомендований для виробництва споживчої тари з одне- і багатоколірною печаткою.
Коробковий картон роблять із невибіленої целюлози, деревної маси й макулатури. Застосовують для виготовлення споживчої й групової тари без печатки, а також для прокладок і ґрат, картонних ящиків, наприклад при впакуванні дрібних виробів.
Картон тарний плоский склеєний випускають за ДСТ 9421-80. Його застосовують для виробництва картонних ящиків без печатки, ґрат і перегородок до них.
Картон тарний плоский склеєний розрізняють по виду застосовуваного клею. Картон марок КС, КС-1, КС-2, КС-3 склеєний силікатним клеєм. Картон марок КСВ, КСВ-1, КСВ-2 склеєний водостійким клеєм, тому він рекомендований для виготовлення тари, що експлуатується в умовах підвищеної вологості, наприклад при морських і річкових перевезеннях.
Умовна позначка картону повинне містити слово "картон", після нього – марку, сорт, номінальне значення маси 1м2 і (або) товщини й шифр нормативно-технічної документації, по якій він виготовлений. Картон для впаковування харчових продуктів після позначення марки повинен додатково містити букву П. [2]
2.3.2 Властивості картону, що впливають на якість упакування
Для картону, як матеріалу з якого виробляється впакування, важливі наступні властивості: твердість, пухлість, бар'єрні властивості.
Підвищення вологоміцності плоского склеєного картону є предметом сучасних досліджень.
Існують наступні основні види напруг виникаючих в окремих елементах картонної тари.
1. стиск у вертикальному напрямку виникає в матеріалі корпуса тари при операціях закривання тари, а також при штабелюванні тари із продуктом, у процесі зберігання й транспортування. Це найбільш характерний вид напруги, що викликає при недостатній міцності матеріалу руйнування тари.
2. Стиск у горизонтальному напрямку виникає в основному при транспортуванні, а також при вантажно-розвантажувальних роботах.
3. Стиск у тангенціальному напрямку виникає при утворенні кільцевого профілю на круглій тарі.
4. Розтягання в осьовому напрямку виникає в процесі експлуатації тари при динамічних навантаженнях, при падінні тари із сипучим або іншим продуктом, а також при технологічних операціях виготовлення тари.
5. Розкраювання крайки виникає в процесі погрузкі продукту, а також при експлуатації.
Дослідження процесів виготовлення й експлуатації картонної тари, а також лабораторні випробування механічної міцності тари показали, що основними видами деформації картону є:
деформація від впливу стискальних зусиль, що виникають від статичних і динамічних навантажень у процесі транспортування й експлуатації тари.
деформація матеріалу на окремих ділянках у дії зосереджених навантажень, при яких відбувається руйнування тари або виникає залишкова деформація.
Величини деформацій і граничні навантаження залежать від міцності тари, що обумовлена властивостями матеріалів і конструкцій.
властивості картонної тари визначаються, насамперед, властивостями матеріалу у вихідному стані, а також тими змінами, які відбуваються в матеріалі в процесі виготовлення тари.
Картон навіть цілком певної марки того самого виробника має великий розкид значень фізико-механічних характеристик. Із цієї причини точний розрахунок коробок і ящиків є складним завданням.
Крім якості крейдованого покриття, при виробництві коробок істотні властивості картону. Стандартних вимірюваних показників цих властивостей ні, тому доводиться перевіряти їхній досвідченим шляхом.
Твердість поздовжня (MD) і поперечна (CD).При роботі з картоном необхідно знати, що його властивості нерівномірні в різних напрямках і залежать від орієнтації волокон сировини. Картон, як і папір, є анізотропним матеріалом. Відношення поздовжньої (уздовж машинного напрямку) твердості до поперечного для відомих нам сортів картону становить від 1,9 до 2,75. У випадку картону з первинних волокон при майже однаковій поздовжній твердості поперечна може відрізнятися майже в 1,5 рази залежно від сорту картону. Яка з характеристик MD або CD (або їхня комбінація) "вірніше" характеризує "споживчу" твердість Одним з якостей картонної коробки є її опір стискальному зусиллю. Інакше кажучи, коробка не повинна сильно прогинатися, коли неї беруть у руки й, стискаючи, утримують. Під "споживчою" твердістю коробок можна розуміти величину її прогину при стиску. Цей прогин залежить як від твердості матеріалу, так і від лінійних розмірів коробки і її геометричної форми. У тих випадках, коли грань коробки має співвідношення сторін близьке до SQRT(MD/CD) (тобто, відношення довгої сторони до короткого перебуває в діапазоні від 1,38 до 1,66) властивості картону практично не залежать від напрямку і їх можна не враховувати. Однак якщо відношення довжин сторін сильно відрізняється від SQRT(MD/ CD), пріоритет потрібно віддавати твердості більше довгої сторони (помітимо, що в ряді випадків довга сторона може бути орієнтована й поперек машинного напрямку й тоді більше значимої стає характеристика CD). У кожному разі, цей нюанс потрібно не забути при розкрої картону, а також при виборі напрямку биговки.
Твердість картону визначається його товщиною й пружними властивостями сировини, причому товщина впливає на твердість нелінійно. Під твердістю матеріалів звичайно розуміється їхня опірність деформаціям, що виникають під впливом зовнішніх сил і навантажень. Це визначення, прийняте в курсі опору матеріалів, повністю застосовано до аркуша паперу або картону, а також виробам з них.