Минусы
К недостаткам картона относятся более высокая себестоимость, чем у некоторых видов пластика, высокая газо- и влагопроницаемость большинства его видов; негибкость картона как материала, плохая устойчивость к механическим и, особенно, химическим воздействиям. К недостаткам, присущим отечественному картону, также очень часто относится низкое качество.
Картон обладает несколькими серьезными преимуществами перед своим основным конкурентом - пластиком. Его производство требует меньшего расхода электроэнергии и других ресурсов, кроме того, оно более экологично. На картоне легко напечатать различными способами (офсетом, флексографией, шелкографией) любое нужное изображение.
Вместе с тем, пластик заведомо превосходит картон по следующим пунктам:
1) возможность создания упаковки практически любой конфигурации и размера, удобной для транспортировки и хранения;
2) стойкость к химическому воздействию, пыле- и влагонепроницаемость.
Пластик по своей природе больше подходит для создания упаковки, которая используется многократно, каждый день. Картонная упаковка в таких условиях быстро приходит в негодность. Во многом, именно с этим связан переход на использование пластика для упаковки видеокассет, книг, бумажных документов. Нельзя забывать и о том, какие огромные возможности, в сравнении с картоном, предоставляет полимерная упаковка для дизайнерских экспериментов.
Современные технологии позволяют создавать из пластика упаковку, которая будет обладать заданными свойствами - например, пропускать кислород и выпускать углекислый газ, что будет способствовать сохранению продуктов питания, прежде всего фруктов, в идеальном состоянии. Активная упаковка содержит функциональные добавки (поглотители газов и влаги, антимикробные препараты, ароматизаторы и т. д.), способствующие улучшению товарного вида и сохранению заданных органолептических свойств пищевой продукции. Сегодня проводится разработка и внедрение биологически активных упаковочных материалов с ферментами, иммобилизованными на полимерном носителе. Такие материалы будут способны регулировать состав, биологическую и вкусовую ценность продуктов питания, ускорять процессы получения пищевой продукции.
Казалось бы, сам собой напрашивается вывод: картон не в состоянии выдержать соревнование с полимерами на рынке упаковки. Но это далеко не так. Конечно, конкурировать с полимерной упаковкой картон не может, но часто этого и не требуется.
Возможность применения гофрокартона в качестве упаковки впервые была определена владельцем американского патента по применению материала для упаковки стеклянных колб и бутылок Альбертом Джонсом из Нью-Йорка в 1871 г. Рекомендованный автором патента способ применения гофробумаги с изгибом поперек незакрепленных гофров в дальнейшем потребовал усовершенствования. Патент США № 122 023 под названием «Усовершенствованная бумага на упаковочных предприятиях».
25 августа 1874 г. был выдан патент № 154498 на двухслойный гофрокартон. Владелец патента американец Оливер Лонг предлагал приклеивать к гофрированному картону плоский слой бумаги, располагая его на поверхности упаковываемого сосуда. Главным его предназначением тогда была упаковка стеклянных бутылей. В 1875 г. в Нью-Йорке была образована фирма «Томпсон и Норрис», которая с 1882 г. производила двух- и трехслойный гофрокартон. В 1882 г. в США была выпущена машина с механическим приводом для изготовления двухслойного гофокартона и сматывания его в рулон.
17 января 1882 г. американец Роберт Томпсон получил патент на трехслойный гофрокартон. Трехслойный гофрированный картон первоначально изготовлялся путем приклеивания вручную плоского слоя в виде листов или формы заготовок. В 1883 г. фирма «Томпсон и Норрис» открывает первую в Европе фабрику по производству гофрокартона. В 1886 г. эта фирма строит завод по производству гофрокартона в г. Кирхберге (Германия), а в 1888 г. — во Франции.
В 1895 г. американец Сефтон создал первую комбинированную машину для производства гофрокартона (по патенту Томпсона). Машины для производства гофрокартона поставлялись в Европу из Лондона. В 1899 г. служащий фирмы «Томпсон и Норрис» Л. Л. Дуерден зарегистрировал патент США № 620750 о производственном процессе. Он использовал нагревательный стол, длинную транспортировочную ленту и «застуденевающий» под воздействием жара «сильный» клей.
В конце XIX в. немецкие фирмы начали производить гофроагрегаты. Некие Густав Леске и Оскар Сперлинг создают фирму «Лейпцигский машиностроительный завод и гофрокартонная фабрика Спеллинга» (после 1910 г. эта фабрика обанкротилась). С начала XX столетия производство гофрированного картона охватило весь мир. С 1907 г. он стал известен в России (кстати, в Италии, Финляндии и Дании он появился на несколько лет позднее). Важным шагом в ходе дальнейшего совершенствования конструкции явилось внедрение в 1916 г. пятислойного (двухволонового) гофрированного картона, а в 1953 г. — семислойного (три гофрированных слоя и четыре плоских). Постепенно изменялись виды и размеры гофров. Первоначально они примерно соответствовали современному гофру А, в 1905-1906 гг. появился гофр В, в 1925 г. гофр С, в 1951 г. гофр Е.
После 1917 г. производство гофрокартона в России было полностью приостановлено. В середине 80-х гг. в СССР решением партии (КПСС) и правительства было принято постановление о необходимости полного «перехода на гофрокартонную тару» (в основном тогда в СССР использовалась деревянная). По мнению специалистов, этот «переход» завершился уже после распада СССР, в середине 90-х гг. XX в.
Для производства гофрокартона используется бумага для гофрирования, имеющая массу от 100 до 140 г/м², картон для плоских слоев массой от 150 до 235 г/м² бурого или белого цвета, а также крахмальный или силикатный клей.
Производство гофрокартона осуществляется в специальном помещении, площадь которого должна оставлять около 800 м². Необходимо наличие подъемного механизма (тельфера или электропогрузчика). Температура в производственном помещении должна быть не ниже 18°C, влажность — не более 80%.
Описание технологического процесса
Перед началом производственного процесса рулоны бумаги для гофрирования и картона для плоских слоев должны в течение суток находиться в помещении с температурой воздуха не ниже 15°С, где происходит процесс их кондиционирования.
Затем рулоны закрепляются на размоточном станке (раскате), после чего бумага и картон поступают на специальные разогревающие цилиндры и промежуточные валики, где происходит их увлажнение и равномерный нагрев. Это способствует более глубокому проникновению клея в толщину бумаги и лучшему склеиванию с картоном.
Далее бумага для гофрирования поступает в гофрировальную машину (гофрирующий пресс). Здесь она проходит между нагретых до 150-180°С зубчатых гофрирующих валов, в результате чего образуется волнистый слой заданного профиля. Размеры гофров зависят от конфигурации зубьев валов.
После этого гофрированная бумага поступает в клеенаносящую машину. При помощи клеевого вала на вершины гофров одной из сторон наносится клеевая пленка (количество наносимого клея регулируется изменением положения дозирующего вала). Затем гофрированный слой совмещается с плоским картоном, который под действием прижимного вала плотно приклеивается к вершинам гофров. Этот этап завершает процесс производства двухслойного гофрокартона.
Получившийся двухслойный гофрокартон по наклонной транспортерной ленте подается на накопительный мост, а затем в клеильную машину, где происходит нанесение клея на свободную сторону гофрированной бумаги.
После этого гофрированный картон подается в сушильное устройство, где происходит его склеивание и сушка. Процесс сушки осуществляется при помощи сушильных плит и сушильной машины. Нагрев может производиться при помощи пара или электричества.
В процессе сушки из слоев гофрокартона удаляется лишняя влага, происходит окончательное затвердевание клея. Далее гофрокартон поступает на охлаждающую часть линии. Процесс сушки с последующим охлаждением во многом определяет качество получившегося гофрокартона. После этого гофрокартон подается в секцию продольно-поперечной резки, где он раскраивается и разрезается при помощи системы дисковых ножей. Процесс резки часто сочетается с рилеванием, или уплотнением гофрокартона на прямолинейном участке определенной ширины. В результате образуются линии рилевки, вдоль которых осуществляется перегиб листов гофрокартона. Рилевание производится при помощи так называемых рилевочных муфт. Затем гофрокартон нарезается на листы необходимой длины, из которых в дальнейшем изготавливается тара.
гофрокартон упаковочный клей
Картон является многослойным материалом с ярко выраженной анизотропией свойств. Для анализа характеристики картона можно выделить четыре основных слоя: поверхностный, промежуточный, прослойку и внутренний. Поверхностный слой вместе с промежуточным составляют около 25% от общей толщины картона, прослойка - около 55%, внутренний слой - около 20%.
Поверхностный слой картона предназначен для обеспечения необходимой твердости, прочности, жесткости, износостойкости, стойкости к истиранию и к царапинам поверхности картона. Этот слой определяет внешний вид тары и способность воспринимать различные способы печати.
Наилучшей способностью к получению высококачественных изображений отличаются сорта картона с мелованным покрытием. Покрытие состоит из пигментов и связующего. В качестве пигментов могут применяться сульфат бария, оксид титана, белый цинк, карбонат кальция, тальк и др. Связующими могут быть казеин, дисперсии полимеров, целлюлозный клей и др. Величину мелованного слоя выражают в граммах на квадратный метр поверхностей картона. Обычно она составляет от 160 до 200 г/мІ. Мелованные сорта картона называют хромокартоном.