Свяжитесь с нами

+7 (495) 989-43-69


(многоканальный)

e-mail: arz-p@arzpuck.ru

8-926-917-76-62
8-926-917-76-69

+7 (499) 123-54-44,
+7 (499) 124-56-63,
+7 (499) 797-49-76,
+7 (499) 127-67-40,
+7 (499) 127-18-78,
+7 (499) 755-71-13.

Прочность на расслаивание и межволоконные силы связи

Прочность на расслаивание и величина межволоконной силы связи (рис. 1.31) важны для изделий из многослойной бумаги и картона и связана с действием расслаивающих сил. Эту величину можно измерить с помощью металлических пластин, прикрепленных к картону двусторонней самоклеющейся лентой, по методу TAPPI (Technical Association for the Pulp, Paper and Converting Industry, Техническая ассоциация целлюлозно-бумажной промышленности США) или методу Скотта (Scott). Эти методы основаны на определении усилия разрыва двухслойного образца бумаги или картона методом расслаивания слоев или отрыва.

Если прочность на расслаивание и межволоконные силы связи слишком малы, адгезионные связи легко разрушаются и нарушается композиционная устойчивость материала. Если межволоконные силы связи слишком велики, то не произойдет внутреннего расслаивания, необходимого для хорошей рилевки (биговки).

 

Принципы испытания межволоконных сил связи

Рис. 1.31. Принципы испытания межволоконных сил связи

 

Плоскостность и стабильность размеров

Плоскостность — важная характеристика листа бумаги или картона для последующего нанесения печати, изготовления упаковки и фасовочно-упаковочных операций. При нарушении плоскостности возможны нарушения подачи листов, вызывающие остановку оборудования, и проблемы с совмещением цветов при печати. Необходимая плоскостность материала обеспечивается в процессе производства бумаги или картона. Любые изменения в формовании, натяжении, сушке и содержании влаги в полотне бумаги или картона могут привести к образованию волн, короблению, скручиванию и появлению выступающих участков (рис. 1.32).

Как мы уже отмечали в разделе 1.5.3.4, гигроскопичность волокон целлюлозы требует соответствующей защиты материала при хранении, сбыте и эксплуатации.

 

Разновидности коробления, скручивания и волнистости

Рис. 1.32. Разновидности коробления, скручивания и волнистости

 

Для достижения оптимальной эффективности печати, изготовления упаковки и ее последующего использования следует соблюдать определенные производственные требования — использование влагонепроницаемого материала для упаковки, а также достижение температурного равновесия перед упаковыванием и разворачиванием, если бумага или картон при хранении подвергаются воздействию высокой или низкой ОВ. Критические ситуации возникают при перемещении бумаги или картона с холода в теплую среду, а также там, где ОВ выходит за рамки 45-60%.

Воздухопроницаемость

Бумага и картон без покрытия проницаемы для воздуха. Время, которое требуется заданному объему воздуха для прохождения через лист определенной площади, может быть измерено по методу Герлея (Gurley). Воздухопроницаемость важна, когда материал при перемещении на другую позицию поднимают с помощью вакуумных присосок, что используется в печатных, режущих, биговочных и упаковочных машинах. Воздухопроницаемость материала, выходящая за рамки заданных пределов, может привести к тому, что одновременно будет захвачено несколько листов или частей упаковки, что в свою очередь, может привести к затору в машине.

Кроме того, проблемы возникают при неправильном захвате вакуумными присосками материалов с односторонним покрытием и непокрытой обратной поверхностью, когда воздух может втягиваться с соседней необработанной кромки материала. Подобные проблемы связаны с настройкой оборудования или несовместимостью конструкции упаковки и применяемых настроек.

Воздухопроницаемость существенно влияет на скорость заполнения многослойных бумажных пакетов или мешков мелкодисперсными порошками, когда необходимо обеспечить выход воздуха из упаковки.

Впитываемость воды при одностороннем смачивании

Нередки случаи, когда вода вступает в контакт с бумагой и картоном, — по невнимательности или при конденсации влаги на поверхностях и кромках картонных коробок, извлекаемых из морозильных камер на предприятиях розничной торговли.

Для борьбы со впитываемостью используют один из двух способов или их сочетание. Во-первых, применяют внутримассную проклейку, при которой водоотталкивающий клей вводят на этапе подготовки бумажной массы непосредственно перед ее подачей в бумаго- или картоноделательную машину. Проклейка является частью стандартной технологии производства многих видов бумаги и картона, но там, где требуется более высокая степень водонепроницаемости, в бумажную массу вводят смолы влагопрочности. Для многослойного картона это означает, что каждый слой, включая средние, характеризуется высокой проклейкой. Во-вторых, может наноситься поверхностная проклейка и поверхностное покрытие — как в ходе производства бумаги или картона, так и отдельной операцией (например, нанесение экструзионного полиэтиленового покрытия или лакирование после печати).

Простейший метод измерения впитываемости плоских поверхностей — это метод Кобба (Cobb) (рис. 1.33). Измеряют массу воды, поглощенной в течение заданного времени бумагой или картоном определенной площади (обычно задаваемый интервал времени составляет 1 или 3 мин).

 

Испытание по методу Кобба и капиллярные испытания

Рис. 1.33. Испытание по методу Кобба и капиллярные испытания

 

Вода может проникать также через незащищенные кромки упаковки. Этот процесс можно затормозить высокой проклейкой. При испытании плоские поверхности образцов перед взвешиванием и погружением их в воду на заданное время герметизируют водонепроницаемой клейкой лентой.

Клеящая способность, адгезия и герметизация

Адгезия и клеящая способность важны для многих ситуаций, когда необходимо соединить между собой материалы на основе бумаги и картона — например, когда необходимы боковые швы для пакетов, складных и жестких картонных коробок или при закрывании собранной и заполненной упаковки. Эти характеристики важны также при ламинировании с применением адгезивов, в производстве этикеток и этикетировании, при нанесении полимерного экструзионного покрытия, а также при термосварке.

Обычно используют адгезивы (клеи) на основе водорастворимых полимеров или водных дисперсий синтетических полимеров с 50-60% сухого связующего вещества или смеси «воск-полимер», применяемой горячими в расплавленном состоянии. При термосварке в качестве адгезива выступает полимер, нанесенный на поверхность материала или входящий в его состав.

Адгезия характеризуется тремя этапами:

  • начальным этапом, в течение которого адгезив после нанесения на одну поверхность остается активным (липким) до соединения (время выдержки перед склеиванием);
  • продолжительностью отверждения, в течение которого соединение необходимо выдерживать под давлением;
  • продолжительностью высыхания, необходимой для образования прочного соединения.

Адгезивы подбирают в зависимости от типа соединяемых поверхностей, ограничений по продолжительности указанных этапов адгезии, а также по особым функциональным требованиям к упаковке и ее использованию (например, прочность в «мокром» состоянии, возможность непосредственного контакта с пищевыми продуктами и т. п.).

При хорошем клеевом соединении, где одной из склеиваемых поверхностей является бумага или картон, разрыв волокон при отрыве должен происходить при достаточном усилии. При нанесении адгезива на поверхность он должен быть пластичным и равномерно распределяться по области нанесения.

Некоторые виды бумаги и картона с одной или двух сторон покрывают экструзионным полимерным материалом, например, полиэтиленом. Упаковка с применением таких материалов может герметизироваться термосваркой, при которой полимер соединяется с бумагой (как при термосварке внахлест или с перекрытием) или полимером. Полимерный материал размягчается и под действием нагрева и давления переходит в расплав и становится липким, после чего охлаждается и вновь затвердевает, формируя прочный шов. Чтобы обеспечить прочную термосварку, от целлюлозных волокон бумаги или картона требуется высокая прочность на разрыв.

В состав тонкой термосвариваемой бумаги для пакетиков с чаем входит термосвариваемый полимер (например, полипропилен) в виде входящих в композицию бумаги волокон, распределенных в очень тонком листе.

Нейтральный вкус и аромат

Вкус и аромат некоторых пищевых продуктов очень чувствителен к воздействию посторонних веществ, и особенно это касается продуктов, содержащих жир, — сливочного и растительных масел, а также шоколада. Может меняться также вкус и аромат чая, кофе и табачных изделий. Эти изменения бывают связаны с потерей вкуса и аромата вследствие улетучивания через упаковку ароматобразующих летучих соединений, с проникновением нежелательных соединений из внешней среды и с переносом побочных ароматических соединений из материала упаковки. Первые две потенциальные проблемы могут быть устранены за счет использования бумаги и картона с барьерными покрытиями на основе алюминиевой фольги, металлизированного покрытия на полимерной основе, полимерной ОПП-пленки с покрытием из ПВДХ и т. д. Любая упаковка чувствительных к вкусам и запахам пищевых продуктов должна соответствовать жестким требованиям, однако здесь мы остановимся лишь на требованиях к бумажной и картонной упаковке.

При производстве упаковки для продуктов, чувствительных к вкусам и запахам, необходимо тщательно выбирать сырье. Диапазон бумажных и картонных материалов очень широк, и в зависимости от предъявляемых требований многие виды бумаги и картона могут быть с самого начала исключены на основании имеющихся сведений об их компонентах.

Для упаковки наиболее требовательных изделий необходимо первичное волокно. Наилучшие результаты дает беленая целлюлоза. Для упаковки некоторых продуктов допущен и широко применяется картон из смеси целлюлозы и древесной массы. Беспокойство при использовании этих материалов вызывает не чистая инертная и не имеющая запаха целлюлоза, а другие остаточные компоненты древесины, которые при получении механической массы не могут быть полностью удалены. В целлюлозе могут содержаться остаточные жирные кислоты из древесины, и эти соединения со временем окисляются, образуя обладающие запахом альдегиды.

Еще один потенциальный источник посторонних запахов и привкусов — это остаточные соединения, источником которых являются химические вещества, применяемые для мелования — не столько сами минеральные соединения, сколько синтетические связующие.

Упаковка на основе бумаги и картона для продуктов с жесткими требованиями по вкусу и запаху проверяется экспертными группами с помощью органолептических методов. При обнаружении постороннего запаха или вкуса можно идентифицировать вызвавшее их соединение (с помощью газовой хроматографии или масс-спектрометрии). Концентрация соединений может быть измерена с помощью газовой хроматографии. Многие потенциальные источники постороннего запаха и вкуса появляются в результате печати, глянцевания и применения других технологических процессов изготовления упаковки.

Безопасность продукта

Основное требование к упаковке — обеспечить сохранность качества упакованного изделия, как бы оно не определялось. В некоторых случаях это ведет к необходимости гарантий относительно безопасности упакованных пищевых продуктов при их непосредственном контакте или нахождении в тесной близости с конкретными упаковочными материалами. То же относится и к необходимости аналогичных гарантий для упаковки игрушек.

Необходимость подобных гарантий определяются соответствующими нормативными актами. В США они приведены в Своде федеральных нормативных документов FDA (Управления по контролю пищевых продуктов и лекарственных препаратов). В Европе наиболее широко используются нормы Федерального министерства здравоохранения Германии (BGA). В Голландии применяются нормы Warenwet. Требования к упаковке игрушек включены в Европейский стандарт безопасности EN7X, Часть 3 (миграция микроэлементов).

Потребители упаковочных материалов могут продемонстрировать свое стремление обеспечить их соответствие нормам, запросив у поставщиков материалов сведения о том, какие сертифицированные лаборатории проверяли соответствие их материалов необходимым нормативным актам.