Емкости из материалов на основе картона

Емкости из картона, отделанные металлом, пластиками, пленками, другими покрытиями и адгезивами, распространены не меньше, чем картонные коробки. Как и другие виды упаковки, основным принципом при работе с такими композитными структурами является то, что использоваться должны материалы, подходящие друг к другу и в наибольшей степени удовлетворяющие данной цели при применении наименьшего количества сырья.

Затраты на дорогостоящие материалы могут быть минимизированы путем использования тонких слоев, а жесткость и твердость обеспечивается дешевым картоном. Хрупкие компоненты ламинирования для их защиты могут быть «спрятаны» под более устойчивые к повреждениям материалы.

В результате подобные «пластиковые» емкости нашли свое место в упаковке пищевых продуктов, напитков и других изделий (табл. 7.1). В настоящее время изучается возможность окраски подобных емкостей. Существенная их часть со специальными кранами и другой арматурой применяется для адгезионных материалов.

История

Подобные бумажные емкости впервые были использованы в ходе гражданской войны в США для упаковки боеприпасов и снаряжения. К концу XIX в. их стали использовать для хранения динамита, а применение в мирных целях они нашли уже в XX в. В начале 1950-х гг. Биллом Финапом (BillFienup) из R.C. Сап Со. в Сен-Луисе (ныне эта фирма стала частью Sonoco Products Co. (г. Хартсвилл, штат Южная Каролина)) была изобретена композитная многослойная упаковка для готового к выпечке теста. Эта технология позже была использована для упаковки сладких трубочек и других продуктов из замороженного теста. Особенно хорошо подходят для этой цели расширяющиеся кверху емкости, и тот гений, который придумал этот способ упаковки, стал одним из неизвестных героев профессии упаковщика.

Таблица 7.1. Типичные сферы применения пластиковых емкостей

Сочетание высокопрочной бумаги, способной противостоять давлению поднимающегося теста, и фольги, удерживающей жир и воду и не дающей пятен на этикетке, оказалось очень эффективным и сразу же завоевало популярность. Домохозяйки радовались удобству открывания этих емкостей путем простого нажатия язычком на краешек стола и возможности засунуть полуфабрикат прямо в духовку без всякой дополнительной подготовки.

В связи с развитием методов упаковки и упаковочного оборудования для производства вышеуказанных емкостей в конце 1950-х гг. появились ведерки для смазочных масел и концентратов цитрусовых. В настоящее время в такую упаковку фасуется примерно 85% цитрусовых концентратов, что составляет около 2,5 млрд единиц тары. Успех, достигнутый на пути замены металлических ведер, привел к появлению пластиковых емкостей для горюче-смазочных материалов, то есть к завоеванию огромного рынка, несколько сузившегося в настоящее время в связи с переходом на пластиковые бутыли более изощренных форм с узким горлышком, облегчающим налив.

Герметичность таких емкостей обеспечивается с помощью двойных крышек. Некоторые проблемы, возникающие под пленочной прокладкой, где бумажная кромка выходила наружу, были преодолены путем ламинирования бумаги и пленки, так что собственно бумага никуда не выступала (иногда этот способ называют «методом анаконды»). Подобные усовершенствования помогли пластикам проникнуть на рынок упаковок с регулируемой газовой средой, то есть для продуктов типа орехов, готовых блюд, сухих супов и т. п., и, вероятно, они будут использоваться и для вакуумной упаковки.

Формы и модификации

Существуют три основных типа композитных емкостей: с прямой навивкой, расширяющиеся кверху и прямые. Существует также модификация внахлест, которая по сути представляет собой нахлест из плотного и зачастую ламинированного материала в конце первого оборота (рис. 7.1). Во всех случаях стенки наворачиваются на оправку и вытягиваются в длину. Спиральная навивка дает лишь цилиндрическую форму, тогда как методы получения изогнутых и прямоугольных форм позволяют производить прямоугольные, продолговатые и овальные формы.

При получении прямой навивки отдельные слои наносятся на проклеенные валики и затем подаются непосредственно на вращающуюся оправку (рис. 7.2). После 3-5 оборотов оправки материал обрезается. На внешнюю сторону может быть нанесена этикетка, после чего труба обрезается по длине и присоединяется одно днище.

Более современный метод получения прямоугольных форм был внедрен в практику в 1996 г. Четыре части материала располагаются в горизонтальной плоскости и складываются вокруг оправки (рис. 7.3). Это позволяет производить емкости незакругленных форм с различными барьерными свойствами. Другое их отличие — это днище из ламинированных бумаги и фольги, которое термосваривается по месту. Процесс прямоугольного формования показан на рис. 7.4.

Рис. 7.1. Нахлест делается из ламинированного материала; отрезается и приклеивается к поверхности с помощью адгезива

Рис. 7.2. Корпус прямой навивки, когда несколько слоев накладываются один на другой

Пластиковые тубы изготовляют различных типоразмеров и конфигураций (диаметром от 10,4 мм до 1,52 м и длиной от 6,4 мм до любой необходимой, удобной в обработке). Для ведер диаметр составляет обычно от 1 до 7 дюймов (2,5-17,8 см), а высота — от 1 до 13 дюймов (2,5-33 см). Существует, конечно, несколько стандартных размеров. Способ обозначения этих размеров такой же, как и для металлических емкостей, где первая цифра трехзначного числа обозначает целые дюймы, а остальные две — количество шестнадцатых долей дюйма. Так, канистра размером 204 × 514 означает диаметр 2 ⁴/₁₆ дюйма (5,7 см) и высоту 5 ¹⁴/₁₆ дюйма (14,8 см).

Рис. 7.3. Обертывание по спирали обычно состоит из нескольких слоев различных материалов с соединением их внахлест под углом. Получаемые емкости всегда круглые

Рис. 7.4. В процессе получения прямоугольной формы листы материала, включая наружный этикеточный лист, подаются горизонтально, загибаются, обертываются вокруг оправки и припечатываются, формируя тубу, которая затем обрезается по размеру

В настоящее время путем задания различной толщины картонных стенок можно достичь практически любой жесткости композитной емкости. Аналогично можно задавать барьерные свойства относительно кислорода и влаги, экономично применяя слои из пластичных смол, металлизированной пленки или алюминиевой фольги для получения методом соэкструзии или ламинирования различных структур.

Можно также предусмотреть легкое открывание и другие функциональные моменты (например, носик для налива). С самого начала фирмы-изготовители уделяли большое внимание «открываемости» емкости. Фирма Sonoco даже запатентовала особые прорези, позволяющие легче открывать крышку. Еще одним знакомым устройством для открывания является особая ленточка, применяющаяся в емкостях с замороженными концентратами соков. Уникальным устройством для ведерок с готовым к применению тестом является спиральная защелка, срабатывающая при ударе емкостью по твердой поверхности. Не так давно появились легко открываемые металлические кольца и особые мембраны с язычком, помещаемые непосредственно на днища.

Путем помещения внутрь емкости дополнительной плотно прилегающей тубы, слегка выступающей за верхнюю кромку, можно создать своего рода плечики, позволяющие создать телескопический кожух того же диаметра, что и сама упаковка. Иногда такая упаковка используется для спичек, а выступающий кожух используется для их зажигания.

Более мягкие верхние крышки в настоящее время изготовляют из металла или пластика, что позволяет использовать такие емкости для самых разных товаров и изделий.

Преимущества и недостатки

У подобных композитных контейнеров есть два существенных недостатка. Бывает довольно трудно соединить днище и крышку с боковыми стенками. Когда металл загибают, он захватывает куски боковых поверхностей и повреждает мягкий картон, в результате чего при погрузке днище или крышка может оторваться. Это случается и тогда, когда днище емкости зацепляется за ободок стоящей рядом емкости и отрывает его. Другой недостаток проявляется в том, что при транспортировании емкости могут сталкиваться боками, и картон может порваться или вдавиться внутрь.

Кроме того, следует иметь в виду уязвимость нахлеста. Довольно трудно обеспечить герметичность соединения, и через него может просачиваться жидкое содержимое. Покрытие лаком кромок решает эту проблему, но в ходе изготовления требуется тщательный контроль. У емкостей диаметром свыше 401 дюйма утолщение обода может привести к трудностям в работе с некоторыми устройствами для открывания. Пластиковый корпус в три раза толще металлического, и когда кромки загнуты два раза, дополнительное утолщение не точно попадает между колесиками устройства для открывания. Тем не менее по мере роста количества устройств для облегчения открывания эта проблема постепенно исчезает.

По сравнению с металлическими контейнерами пластиковые емкости обеспечивают гораздо лучшую термозащиту (что само по себе может являться и преимуществом, и недостатком — в зависимости от типа содержимого). Если частью технологического процесса является быстрое охлаждение, ускоренное снижение температуры может сказаться на свойствах пластика. С другой стороны, он предохраняет содержимое от резких температурных скачков, которые могут повредить продукт.