CC BY
257
ТЕХНОЛОГИЯ МАШИНОСТРОЕНИЯ
УДК 621.9; 663
УПАКОВКА ИЗ КАРТОНА: ОСОБЕННОСТИ, ОСНОВНЫЕ ВИДЫ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ В ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
И.Б. Давыдов
Рассмотрены особенности, основные виды, характеристики упаковки из картона, подгруппы и характеристики картона, приведены примеры использования картона в пищевой промышленности.
Ключевые слова: упаковка из картона, складные картонные коробки, жесткие картонные коробки, гофрокартон.
Современная пищевая промышленность подразумевает изготовление продуктов питания исключительно в упаковке. Упаковка из картона по сравнению с другими видами упаковки занимает огромную долю в упаковочном производстве - 40 %. При этом около 54% указанного объема составляет упаковка пищевых продуктов и напитков [1].
Упаковка из картона отличаются легкостью, компактностью, экономичностью, сохранением складки в процессе упаковывания и представляет собой жесткий, многослойный материал, который, в отличие от бумажной упаковки, защищает продукцию от механических воздействий. Качественный картон обладает оптимальной влажностью, плотным соединением слоев между собой, отличным закреплением красок и хорошими печатными свойствами [2]. Упаковка из картона значительно меньше загрязняет окружающую среду по сравнению с упаковкой из других материалов и при вторичной переработке минимально влияет на атмосферу и парниковый эффект. Так как картон производится из возобновляемых ресурсов - древесины, то в нашей стране упаковка из картона рекомендуется Роспромнадзором как экологичный упаковочный материал.
К недостаткам упаковки из картона относят потерю жесткости при контакте с водой, недостаточную герметичность, низкую прочность, непрозрачность, что не дает возможность потребителю визуально оценить не только упаковку, но и сам товар и его возгораемость.
597
Под термином «картон» понимают бумажную продукцию, которая имеет большую по сравнению с бумагой массу 1м2 (более 200 г), толщину (как правило, 300 мкм) и жесткость.
История картона тесно связана с историей изобретения бумаги, которая была получена в Китае в VI веке, а в VII веке полностью заменила громоздкие папирусы и пергаменты, которыми пользовались со времен Древнего Египта. В 1239 г. в Испании была открыта первая бумажная фабрика, производившая толстую бумагу, образованную путём склейки нескольких тонких слоев - прототип современного картона. В 1855 г. изобрели гофрированный картон, используемый в мире моды для подкладок шляп. В 1871 г. его стали применять для упаковки хрупких предметов. Так появилось понятие «картон», под которым понимали толстую бумагу с или без гофрированного слоя. В конце 19-го века была изобретена первая фабричная линия, производящая упаковочный картон и сматывающая его в рулоны различной ширины. С этого момента повышается спрос на упаковочные материалы из картона. В 1882 г. впервые запатентовали трехслойный гофрокартон и стали из него производить тару.
В России впервые появился картон в 1910 г., в 1911 г. открылась первая фабрика по его выпуску в г. Выборге, а в 1916 г. был изобретен пя-тислойный гофрокартон для упаковки хрупких и крупногабаритных товаров. В настоящее время картон выпускают в 45 регионах нашей страны, и по производству бурого гофрокартона Россия занимает первое место в мире. Из всей целлюлозно-промышленной отрасли на картон приходится 40% продукции, 70% которой занимает гофрокартон. Ежегодно количество произведенного картона растет [3].
Картон должен изготавливаться в соответствии с требованиями ГОСТ 7933-89 (Картон для потребительской тары. Общие технические условия) по нормативно-технической документации на конкретный вид продукции, согласно которому картон может быть следующих подгрупп (табл. 1) и изготовлен путем многослойного или однослойного формования. Склеенный картон образуется склеиванием двух и более слоев картона - основы. ГОСТ для каждой подгруппы картона также устанавливает следующие показатели: масса картона площадью 1 м2, толщина, жесткость при статическом изгибе в поперечном направлении, предел прочности при расслаивании, сопротивление расслаиванию, энергия связей, стойкость поверхности покровного слоя к выщипыванию в машинном направлении, гладкость со стороны мелованного слоя, шероховатость со стороны покровного слоя, белизна со стороны покровного слоя, влажность. Картон, толщина которого до 0,9 мм включительно, должен вырабатываться в рулонах, бобинах и в листах, а картон шириной более 0,9 мм - в листах.
Для производства картона, используемого в качестве упаковки продукции пищевой промышленности, используют древесную массу (беленую, бурую, химическую), целлюлозу, полуцеллюлозу, бурую соломенную массу, тростниковую целлюлозу и макулатуру.
598
Белая древесная масса получается путем механического истирания древесины, в основном еловой, в волокнистую массу. Бурую древесную массу получают в результате истирания древесины, прошедшей предварительную пропарку, благодаря которой древесина становится более рыхлой и разделяется на составляющие ее волокна при максимальном сохранении их целостности. Химическая древесная масса получается истиранием древесины, предварительно подвергнутой тепловой и химической обработке, благодаря которой в древесине ослабляются межклеточные связи и при истирании ее легко разделяют на длинные, тонкие и эластичные волокна.
Таблица 1
Подгруппы, характеристики и применяемость картона (ГОСТ 7933-89)
Подгруппа картона Характеристика картона Применяемость
Хромовый Мелованный или немелованный, из беленой целлюлозы Для изготовления потребительской тары с многокрасочной печатью
Хром-эрзац Мелованный или немелованный из беленой и небеленой целлюлозы, древесной массы и макулатуры Для изготовления потребительской тары с одно- и многокрасочной печатью
Коробочный Из небеленой целлюлозы, древесной массы и макулатуры Для изготовления потребительской и групповой тары без печати
Хром-эрзац склеенный Склеенный, мелованный или немелованный, из беленой и небеленой целлюлозы, древесной массы и макулатуры Для изготовления потребительской и групповой тары с одно- и многокрасочной печатью
Коробочный склеенный Склеенный, из небеленой целлюлозы, древесной массы и макулатуры Для изготовления потребительской и групповой тары без печати
Целлюлозу получают из растительного сырья химическим способом разделения древесины на отдельные волокна путем удаления большей части инкрустирующих веществ, а полуцеллюлозу, которая является одним из основных полуфабрикатов при производстве бумаги для тарного и гофрокартона, - из древесины или другого волокнистого материала химико-механическим способом. Таким же способом производят из соломы бурую соломенную массу и из тростника тростниковую целлюлозу. Последняя обладает повышенной жесткостью, но из-за небольшой длины волокон может использоваться только с добавлением в композицию длинноволокнистого материала. Макулатура является одним из составных компонентов при выработке упаковочного картона и основных резервов увеличения его выпуска.
На рис. 1 представлены возможные структурные схемы различных подгрупп картона.
Картон из беленой целлюлозы (хромовый с меловальным покрытием с одной стороны) представлен на рис. 1, а. У некоторых сортов меловальным покрытием покрывают также и нижнюю сторону. Поверхность такого картона имеет высокое качество, отличные печатные свойства, она легко подвергается обработке, что увеличивает разнообразие упаковки, производимой из такого картона. Данный картон удовлетворяет требованиям безопасности, предъявляемым к материалам, контактирующим с пищевыми продуктами, поэтому его широко применяют для упаковки изделий, чувствительных к запахам и привкусам (шоколад, замороженные, охлажденные и разогреваемые продукты, чай, кофе, напитки).
хромовый хром-эрзац макулатурный
коробочный
(мелованный) (мелованный) (мелованный)
Рис. 1. Структурные схемы и примеры различных подгрупп картона: 1 - меловальное покрытие; 2 - беленая целлюлоза;
3 - небеленая целлюлоза; 4 - беленая древесная масса;
5 - слой картона из сортированной/беленой макулатуры;
6 - слой картона из смешанной макулатуры
Картон из небеленой (сульфатной) целлюлозы коричневатого цвета (рис. 1, б). Для увеличения белизны поверхности его могут меловать, покрывая меловальной суспензией, или сочетать в верхнем слое с беленой целлюлозой. Такой картон применяют при высоких требованиях к прочности (например, к сопротивлению проколам и разрыву, высокой прочности во влажном состоянии у групповой тары для бутылок или использовании в качестве основы упаковки жидкостей).
600
Коробочный картон из беленой целлюлозы и древесной массы (хром-эрзац) состоит из слоев беленой целлюлозы и расположенных между ними слоев из древесной массы (рис. 1, в). На верхний слой из беленой целлюлозы обычно наносят меловальное покрытие. Обратная сторона имеет кремовый цвет из-за просвечивания цвета средних слоев через нижний слой полупрозрачной беленой целлюлозы. Если древесную массу средних слоев отбелить, то она и обратная сторона картона становится белее.
Коробочный картон с белым нижним слоем получают путем увеличения его массы или нанесения на него меловального покрытия. Сочетание внутренних слоев из древесной массы и наружных слоев из беленой целлюлозы позволяет получать картон повышенной жесткости, а наличие ме-ловального покрытия обеспечивает гладкость поверхности и прекрасные печатные свойства. Картон производят из первичных волокон и используют для обеспечения безопасности и сохранения пищевых продуктов от посторонних запахов и привкусов (упаковка кондитерских изделий, замороженных, охлажденных и сухих пищевых продуктов).
Средние слои макулатурного картона (рис. 1, г) состоят из вторичного волокна, получаемого из смешанной макулатуры (бумаги или обрезков картона), и имеют сероватый цвет. На верхний слой беленой целлюлозы обычно наносят меловальное покрытие. В состав второго слоя может входить также древесная масса. В композиции нижнего слоя картона, обычно сероватого цвета, содержится вторичное волокно, полученное из сортированной беленой макулатуры. Белизна нижнего достигается введением в композицию беленой целлюлозы, нанесением меловального покрытия или полиэтиленового покрытия белого цвета. Существуют и другие сорта макулатурного картона, в том числе со специально окрашенными слоями. В состав макулатурного картона входит около 80-100% вторичного волокна, которое может использоваться в различных слоях). Такой картон широко используется для упаковки сухих, замороженных и охлажденных пищевых продуктов.
Наибольшее распространение среди упаковок из картона получили жесткие и складные коробки, а также упаковка из гофрокартона [4].
Жесткая коробка, поступившая от ее изготовителя, используется в том же виде, без дополнительной сборки. Их привлекательность определяется качеством изготовления, возможностью хранения тяжелых и ценных изделий, обеспечением механической защиты содержимого, большим разнообразием стилей, размеров, материалов покрытий и аксессуаров (петли, ручки, замочки и т. п.), широким диапазоном возможностей печати и отделки поверхностей по сравнению с обычными картонными коробкам, возможностью повторного или альтернативного использования пустых жестких коробок.
Ограничениями использования жестких коробок является занимаемый ими по сравнению со складными коробками большой объем площади, более высокая стоимость, непригодность для автоматической обработки при массовом производстве и невысокая производительность упаковочных машин и линий (до 2500 шт./ч).
Как правило, жесткие картонные коробки изготавливаются прямоугольной формы. Разновидности и примеры жестких картонных коробок показаны в табл. 2.
Таблица 2
Разновидности и примеры жестких картонных коробок_
Основание (лоток)
Со съемной крышкой
С бортиками и съемной крышкой
Пенального типа
Коробка-книжка
С откидной крышкой (типа «флип-топ»)
Навесная 4-сторонняя крышка
Навесная 3-сторонняя крышка
С бортиками и навесной крышкой
Жесткие коробки получили широкое распространение в пищевой промышленности при упаковке элитных напитков, кондитерских изделий, а также в других отраслях при упаковке посуды, керамики и столовых приборов, ювелирных изделий, часов, духов, косметики, подарков.
Складные картонные коробки поступают, как правило, на предприятие в виде плоских сложенных заготовок с нанесенной на них печатью, что является их важным преимуществом, позволяющим экономить пространство при транспортировке и хранении, отличающим их от жестких картонных коробок. Картонные коробки могут также поступать на предприятие в виде готовой сложенной коробки с проклееными боковыми швами. С появлением автоматических упаковочных машин и линий спрос на складные картонные коробки значительно вырос.
Такие коробки составляют значительную долю всей упаковки пищевой продукции, экономически эффективно обеспечивают защиту изделия и предоставляют потребителю информацию о продукте и изготавливаются из тонкого коробочного картона небольшого и среднего размера. Свойства картона могут быть улучшены с помощью других материалов, нанесения полимерных покрытий экструзией, иных покрытий с требуемыми эксплуатационными свойствами, а также путем обработки.
Толщина картона для складных коробок составляет 225-1000 мкм, но применяют также коробки из более тонкого картона, толщина которого 200 мкм и менее. Фирмы-изготовители коробок реализуют их по количеству и их интересует площадь картона, требуемая для изготовления нужного количества коробок с учетом технологических отходов.
Требуемые свойства картона определяются содержимым (тип, масса, объем, форма или консистенция, наличие первичной упаковки, контакт изделия с картоном и т.п.) и внешним видом (поверхность и конструкция коробки, качество печати) упаковки, а также технологией упаковывания, сбыта и потребления. Все указанные требования взаимосвязаны (например, конструкция коробки влияет на ее сминаемость, а тип поверхности - на печатные свойства и на способность к склеиванию).
Существует огромное многообразие форм и конструкций складных картонных коробок, отличающихся системой упаковки и дополнительными приспособлениями (ручками, окошками, внутренними подставками или перегородками). Наибольшее распространение получили прямоугольные коробки из-за легкости автоматизации их загрузки, фасовки и упаковки на высокоскоростном оборудовании (табл. 3). Выпускаются и коробки других форм (круглые, треугольные, пирамидальные, шестигранные, в форме портмоне и др.), что достигается благодаря жесткости картона, хорошим печатным свойствам, сгибаемости и возможности склеивания (табл. 4).
Складные картонные коробки используют для упаковки разных изделий, но более половины используется для упаковки пищевых продуктов.
Таблица 3
Разновидности и примеры складных картонных коробок прямоугольной и близкой к ней форме
С загрузкой с торца (с боковой склейкой)
С загрузкой сверху
С двойными полыми стенками и крышкой двойной толщины
Лоток со сцепленными замковыми углами
Лоток со скошенными стенками и крышкой
Прессованный лоток глубокой вытяжки
С окошком
С шестью склеенными _углами_
С откидной крышкой (типа «флип-топ»)
Таблица 4
Особенные виды и примеры складных картонных коробок
Производство упаковки из гофрированного картона (гофрокартона) по объему значительно опережает выпуск других видов упаковки на основе картона. Гофрокартон выступает в качестве носителя печатной информации и является защитой упакованного изделия при сбыте и реализации товаров. При сравнительно небольшой цене он может быть использован для упаковки широкого ассортимента продуктов как в качестве индивидуальной (потребительской) упаковки, так и в качестве транспортной тары. Его производство требует относительно малого расхода электроэнергии и прочих ресурсов; сырье для гофрокартона подвергается вторичной переработке и является экологически чистым материалом, а привлекательность гофротары обусловлена возможностью нанесения полноцветного изображения различными способами (офсет, флексо, шелкография).
Структура гофрокартона многослойна, состоит из внутреннего слоя бумаги («флютинга»), сформированного на гофроагрегате с помощью нагревания, влаги и приложения давления для придания бумаге волнистой (гофрированной) формы, и 1-2 (и более) плоских слоев картона («лайнер») приклеенных к вершинам гофров. По числу образующих его слоев гофрокартон разделяют на двух-, трех-, пяти- и семислойный (рис. 2).
а б в г
Рис. 2. Виды гофрокартона по российской терминологии: а - двухслойный; б - трехслойный; в - пятислойный; г - семислойный
Виды упаковки из гофрокартона показаны в табл. 5.
Таблица 5
Разновидности и примеры упаковок из гофрокартона
Таким образом, в пищевой промышленности для упаковки пищевых продуктов встречается огромное количество упаковки из картона, преимущество которой по сравнению с другими видами упаковочных материалов вполне очевидно.
Список литературы
1. Ефремов Н.Ф., Лемешко Т.В., Чуркин А.В. Конструирование и дизайн тары и упаковки. М.: МГУП, 2004. 424 с.
606
2. Давыдов И.Б. Особенности упаковки различных видов штучных пищевых продуктов // Известия Тульского государственного университета. Технические науки, 2018. Вып. 9. С. 438-446.
3. История картона. [Электронный ресурс]. URL: https://www. korobok.ru/ mformatsiya/stati/istoriya kartona/ (дата обращения: 09.10.2018).
4. Кирван Марк Дж. Упаковка на основе бумаги и картона. СПб.: Профессия, 2008. 488 с.
Давыдов Иван Борисович, магистрант, svoryi@gmail. com, Россия, Тула, Тульский государственный университет
CARDBOARD PACKAGING: FEATURES, PRINCIPAL AND APPLICATION IN THE FOOD INDUSTRY
I.B. Davidov
The article describes the features, main types, characteristics of cardboard packaging, subgroups and characteristics of cardboard, provides examples of the use of cardboard in the food industry.
Key words: cardboard packaging, folding cardboard boxes, rigid cardboard boxes, corrugated cardboard.
Davidov Ivan Borisovich, masters, svoryi@gmail. com , Russia, Tula, Tula state university
УДК 778.1; 004
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ МИКРОФИЛЬМИРОВАНИЯ
И.В. Савин
Рассмотрены теоретические аспекты технологии микрофильмирования классическим и цифровым способами, выявлены их достоинства и недостатки. Проанализированы COM-системы и преимущества их применения. Сделаны выводы, что применение COM-систем позволяет нивелировать недостатки классического и цифрового микрофильмирования, а также предоставляет дополнительные возможности при создании страховых копий документации по анализу рассмотренных способов создания микрофил ьмов.
Ключевые слова: микрофильмирование, COM-системы, микроформы.
Учитывая растущие с каждым годом объёмы оцифровки бумажной документации, задача обеспечить сохранность архивных документов, карт, газет и других исторических и культурных ценностей, хранящихся в архивах, в настоящее время является одной из важнейших.
Технология микрофильмирования позволяет получать фотографическим способом уменьшенные цифровые копии бумажных носителей информации. Масштаб уменьшения, как правило, варьируется от 1:3 до 1:50.
607
