Лекция №4. Упаковочные материалы из бумаги и картона

 

Бумага занимает ведущее место среди упаковочных материалов благодаря тому, что ей могут быть приданы весьма ценные для упаковочного материала свойства: белизна, непрозрачность, достаточная прочность, хорошие печатные свойства, безвредность. Бумага хорошо воспринимает различные виды обработки (покрытия, пропитку, лакирование), легко стерилизуется, имеет невысокую стойкость.

Бумажная промышленность в мире растёт быстрыми темпами, за 15 лет – удваивается. Загрязняет окружающую среду (особенно водоёмы).

Упаковочная бумага составляет 1/5 часть общего производства бумаги в стране. Бумага и картон являются преобладающим видом упаковочных материалов в мире. На их долю в развитых странах от общей стоимости упаковочных материалов в мире приходится от 45 до 60%. У нас в 1990 году - 15,5%, сейчас – 38%.

С другой стороны она имеет плохие барьерные свойства для воды, газов, запаха, не термосклеивается.

Высокий удельный вес бумаги и картона обусловлен, главным образом, большим расходом этих материалов на транспортную тару: картонные ящики, бумажные мешки и обёрточная бумага для групповой упаковки.

Бумагу и картон готовят из полуфабрикатов: целлюлозы, древесной массы, макулатуры и др. Белая древесная масса получается путём механического истирания древесины в волокнистую массу. Бурая древесная масса – с предварительной пропаркой древесины, и меньшим выходом. В основном используются хвойные породы древесины. Бумажные материалы характеризуются большей жёсткостью, т.к. масса содержит лигнин. Материалы из этого полуфабриката имеют низкий показатель излома, меньшую прочность, пухлость, удешевляют бумагу, поэтому для повышения прочности требуется сочетание с другими полуфабрикатами. Выход белой древесной массы до 95%, бурой – меньше. Использование древесной массы в производстве бумаги экономит древесину, входит в состав бумаги для пачек, картона и газетной бумаги.

Лигнин – жёлто-коричневое вещество. Его содержание в древесине до 35%. Больше у хвойных пород. Это природный полимер, его окончательное строение не установлено. Является побочным продуктом в производстве бумаги. Отечественными разработками найдено его применение в производстве упаковочного материала попролина (лигнин в комбинации с полипропиленом).

Целлюлоза – это полуфабрикат, получаемый из древесины путём удаления большей части лигнина и других веществ. Получают двумя способами: сульфатным и сульфитным.

Сульфатная целлюлоза является основным полуфабрикатом в производстве упаковочных видов бумаг и картона, её содержание во многом определяет прочностные свойства тары. Сульфатную целлюлозу получают из любой древесины путём варки в присутствии щёлочи. Сульфитную древесину получают из малосмолистой древесины варкой в кислой среде. Выход сульфатной целлюлозы 50-60% от древесины. Сульфатная целлюлоза дороже, небелёная имеет более тёмный цвет по сравнению с сульфитной небелёной. Используется для мешочной бумаги для упаковки бандеролей, пакетов.

Макулатура используется в производстве картона для транспортной и потребительской тары. Для контакта с пищевыми продуктами бумага и картон, в состав которых входит макулатура, непригодны.

Бумажные тароупаковочные материалы используют в основном для потребительской упаковки.

 

Схема производства бумаги.

1. Приготовление бумажной массы (пульпы). Для чего производят размол компонентов. Составляют композицию (к полуфабрикатам добавляют наполнители и проклеивающие вещества – неорганические соли, оксиды).

2. Получение бумажного полотна. Суспензию выливают на сетчатый конвейер. Сетка очень мелкая – проходит только вода.

3. Отделение оставшейся воды в зоне вакуума.

4. Прессование бумажного полотна.

5. Отделка. Включает:

а) проглаживание на горячих валках

б) каландрирование - увлажнение и проглаживание до полного высушивания. Бумага приобретает гладкую поверхность.

в) мелование – нанесение пигментно-клеевого состава (белый пигмент–мел, диоксид титана).

г) поверхностное проклеивание (крахмальный клейстер, карбоксиметилцеллюлоза и др.)

д) крепирование – придание бумаге складок, незаметных при микрокрепировании (у мешочной бумаги). Придаёт прочность. Крепирование используется для декоративных бумаг, салфеток.

 

Ассортимент бумаги.

Строгого разграничения между понятиями бумага и картон для потребительской тары нет. К бумаге относится продукция имеющая массу одного метра квадратного до 248 граммов; к картону – свыше 250 граммов (условно). Картон бывает и толщиной 170г/м², но он лучше откаландрирован.

Вся бумага, выпускаемая в стране делится на 11 классов:

I. Для печати

II. Для письма

III. Папиросная и т.д.

В упаковочном секторе используется бумага IV класса – обёрточная и упаковочная и VIII класса – промышленно-техническая (для шпагата).

Обёрточная и упаковочная бумага делится на 3 группы:

1) обёрточная общего назначения

2) бумага для упаковывания пищевых продуктов на автоматах.

3) жиронепроницаемая – пергамент, подпергамент

4) парафинированная бумага

Обёрточная бумага. Выпускается по ГОСТу, предназначена для упаковывания пищевых продуктов, медикаментов, промышленных изделий, а также изготовления пакетов. Основным полуфабрикатом для неё является небелёная целлюлоза и другие полуфабрикаты.

Изготавливается 9-ти марок:

А, Б, В, Г, О₁, О₂., Д, Е, Ж

Марки Б, Г, Е, Ж – ограничено используются для пищевых продуктов, только тогда, когда имеют специальный состав. Обычная бумага этих марок в композиции содержит макулатуру и другие низкосортные полуфабрикаты. Маркировка рулонов бумаги, не предназначена для упаковывания пищевых продуктов дополняется предупредительной надписью – «Не пищевая».

В зависимости от толщины листа каждая марка имеет 5-18 разновидностей. Бумагу марки А изготавливают из небелёной сульфатной целлюлозы. Она с коричневым оттенком, её разновидности с массой 1м² – 90-120 г – называется в обиходе «крафт-бумагой». Она отличается повышенной прочностью.

Бумага марки В – из небелёной сульфитной целлюлозы, прочность в 1,5 раза меньше, чем бумага марки А той же толщины.

Ещё ниже прочность марки О₁ и О₂. Эти марки содержат сульфитную целлюлозу, имеют белый цвет, используются для этикеток и обёрток. Марка О₁ – из белёной сульфитной и сульфатной целлюлозы. О₂ – из древесной массы и сульфитной небелёной целлюлозы.

Марка Д – из небелёной целлюлозы, древесной массы и полуцеллюлозы. Используется для выстилания ящиков с пищевыми продуктами. Марки В и Д – для пакетов под сыпучие продукты. Выпускается бумага (по технической документации) слабоклеёная для обертывания плодов высшего сорта, стеклянной тары и промышленных товаров.

Обёрточная бумага, предназначенная для пищевых продуктов имеет цвет естественного волокна. Только для сыпучих пищевых продуктов допускается применять бумагу, окрашенную в различные цвета красителями, разрешёнными органами здравоохранения.

Бумага УПА – для упаковывания пищевых продуктов на автоматах. Выпускается по ГОСТ. Это бумага для пачек, пакетов, брикетов, стаканчиков, коробок (ГОСТ 7247-2006).

Марки: О, А, Б, В, Г, Д, Е, К, ЛТС, ЛХС.

Марка О – масса 248 г/м² – однослойная с мелованием.

Марка А - 248 г/м² – двухслойная

Марка Б - 248 г/м² – однослойная

Марка В - 220 г/м² для изготовления одноразовых стаканчиков под горячие и холодные напитки, мороженое.

Марка Г – 180 г/м² для изготовления одноразовых стаканчиков под холодные напитки, мороженое.

Марка Д - 95 г/м² – для пакетов массой до 3 кг

Марка Е – 80 г/м² – для пакетов массой до 2 кг

Марка К - 95 г/м² - однослойная, улучшенного качества. Для изготовления пакетов и пачек повышенной прочности для сыпучих пищевых продуктов.

Латексная – выпускается марок ЛТС 55, ЛТС 80, ЛХС 55, ЛХС 73 (цифры показывают толщину бумаги в г/м²)

Марка ЛТС – для изготовления пакетов с термосвариваемым швом для сыпучих пищевых продуктов, содержащих жиры; специй.

Марка ЛХС – для изготовления пакетов с холодносвариваемым швом для упаковывания мороженого и других пищевых продуктов, подвергающихся замораживанию.

Первые 3 марки используются для пачек, коробок для упаковывания бакалейных продуктов, кондитерских и хлебобулочных изделий. Они обладают хорошими печатными свойствами. Все они имеют наибольшую толщину – 248 г/м².

Для марок О,А (верхний слой), Б,В,Г полуфабрикатами являются сульфатная белёная хвойная целлюлоза, сульфатная белёная лиственная целлюлоза, сульфитная белёная хвойная целлюлоза.

Для марки А (нижний слой) – сульфатная небелёная целлюлоза, сульфитная небелёная или полубелёная целлюлоза. Допускается использование древесной массы.

Для марок Д,Е, К, ЛТС, ЛХС – сульфатная и сульфитная белёная целлюлоза. Марки Д и Е используются для пакетов под муку, крупы, сахарный песок и брикетов.

Пергамент растительный. Выпускается по ГОСТ. Это жиростойкий, влагопрочный упаковочный материал. Получают его путём обработки целлюлозной бумаги – основы концентрированной серной кислотой. Пергамент имеет массу от 35 до 75 граммов и применяется главным образом для упаковывания сливочного масла, жиров, молочно-творожных изделий, при консервировании крабов для изоляции их от металлической поверхности, в медицине. Серная кислота – концентрация 60-70% контактирует с бумагой 2-3 секунды, вызывает интенсивное набухание и некоторое растворение целлюлозы преимущественно на поверхности. При отжиме кислоты происходит перераспределение растворённой части и заполнение ею межволоконных пространств. При дальнейшей обработке – промывке и сушке образуется малопористая сомкнутая структура и достигается высокая жиростойкость и влагопрочность. Целлюлоза для изготовления пергамента должна иметь особые свойства, раньше её получали из хлопкового сырья.

Пергамент подразделяется на группы – пищевой, включая крабовый, медицинский, полуфабрикат в качестве основы для каширования или металлизации. Марки пищевого пергамента А,Б,В,О. А имеет самые высокие жиро и влагостойкость и толщину. Используется для упаковывания монолитов сливочного масла и маргарина в ящики массой нетто 20-25кг. Эта марка используется также для автоматического и ручного упаковывания этих продуктов и замороженных пищевых продуктов. Другие марки Б, В, О более тонкие, использование разнообразное, включая выстилание ящиков, кроме упаковывания монолитов.

Пергамент кашированный алюминиевой фольгой, лакированный или металлизированный применяют на фасовочном оборудовании таким образом, чтобы с продуктом соприкасалась необработанная сторона пергамента.

Подпергамент. Выпускается по ГОСТ. Подпергамент относится к числу малопористых., условно жиронепроницаемых видов бумаги и предназначен в основном для внутренней упаковки в комплексе с бумагой УПА или этикеточной бумагой, картоном для потребительской тары для кондитерских изделий, печенья, плодово-ягодных полуфабрикатов. Подпергамент используется также для выстилания ящичной тары для упаковывания кондитерских изделий. Отличительной особенностью подпергамента является высокая сомкнутость его структуры, достигаемая применением интенсивного размола волокнистой массы в процессе его производства. Благодаря сомкнутости структуры достигается повышенное сопротивление подпергамента проницаемости воздуха, влаги и жира.

Подпергамент выпускается 3-х марок:

ЖВ – для жиросодержащих кондитерских изделий и других продуктов

ПЖ-

П – для продуктов с небольшим количеством жира или без жира.

Парафинированная бумага. Получают из специальной бумаги-основы, пропитыванием её расплавленным парафином. Обладает повышенной влагостойкостью. Используется для внутренней подвёртки и наружной завёртки карамели и конфет, для упаковывания сырково-творожных продуктов.