Упаковочные картоны

[Справочник]

Упаковочные картоны.

СТРОЕНИЕ и состав
Упаковочные картоны предназначены для изготовления самой разнообразной упаковки: продуктов питания, лекарств, парфюмерно-косметических товаров, стиральных порошков, детских игр и пр. Несмотря на то, что в последнее время наблюдается вытеснение упаковочных картонов полимерными материалами в некоторых сегментах упаковочной отрасли, картоны остаются незаменимым материалом там, где необходимо обеспечить жесткую форму упаковки. Доля картонов в общей массе упаковки составляет примерно 40% и практически не меняется в течение длительного времени.

Помимо чисто функциональных особенностей, широкое применение картонов для производства упаковки обуславливают такие факторы:

- большие возможности для полиграфического оформления и дизайна упаковки;
- широкий диапазон технологического оборудования для изготовления картонной упаковки: от
- высокопроизводительных печатно-высекальных агрегатов до связки: печатная офсетная машина А3 и тигель;
- наличие на предприятиях разнообразного фасовочно-упаковочного оборудования, рассчитанного на работу с картонной упаковкой;
- оперативность изготовления;
- экологичность и простота утилизации упаковки.

Упаковочные картоны имеют многослойную структуру: такая структура увеличивает толщину и жесткость материала. Сырьем для изготовления упаковочных картонов служат в основном беленая и небеленая целлюлоза, древесная масса, макулатура. В дальнейшем речь будет идти о мелованных упаковочных картонах.

Типичная структура таких картонов:
Мелованные слои - один или несколько (чаще два) слоев мелования.

Верхний слой - один или несколько слоев относительно дорогого сырья: беленая целлюлоза, небеленая целлюлоза, древесная масса, отбеленая макулатура.

Вкладыш - достаточно толстый слой «экономичного» сырья: макулатура, древесная масса, небеленая целлюлоза, различные отходы производства.

Нижний слой - один или несколько слоев относительно дорогого сырья: беленая целлюлоза, небеленая целлюлоза, древесная масса, отбеленая макулатура.

В общей массе мелованное покрытие составляет 10-20г/м2, вкладыш – 60-70%, качественные слои из беленой целлюлозы 20 – 30%. Доля качественного сырья в картонах низких плотностей выше, поэтому они, как правило, стоят дороже.

Картоны, содержащие макулатуру, дешевле картонов из первичных волокон, однако они менее жесткие. Это связано, прежде всего с меньшей толщиной картонов со вторичным сырьем по сравнению с картонами из первичных волокон при той же поверхностной плотности. Помимо жесткости, у макулатурных картонов менее гладкий лицевой слой, поэтому печать сложных работ, в частности, слабых плашек, на них сложнее.

Целлюлоза повышенной прочности (крафт) используется для увеличения, прежде всего, разрывной прочности материала.
Качество того или иного сорта картона характеризует совокупность его потребительских свойств: жесткостных, печатных и высечных, возможностью конгрева и тиснения, специальных (стойкость к влаге и жиру). К показателям качества материала следует отнести и стабильность характеристик.

КЛАССИФИКАЦИЯ картонов

К сожалению, нет общепринятой классификации упаковочных картонов, позволяющей по его маркировке однозначно установить структуру картона и виды и качество покрытия, поэтому в сводных таблицах ниже приводятся маркировки, заявленные производителями.
Наиболее традиционной (и детальной) нужно признать классификацию, принятую в Германии, хотя в силу общемирового значения часто используют и англоязычные названия.

Макулатурные (с использованием вторичного сырья)

Мелованные: Geschtrichener Duplex (GD) Karton или Geschtrichener Triplex (GT) Karton – макулатурные с серым (GD) и белым (GT) оборотом. Цифра (1,2,3) после указания типа отражает класс качества – чем меньше цифра, тем выше класс. На класс картона влияет и качество покрытия и качество используемого сырья (присутствие древесной массы во вкладыше, сортированная или несортированная макулатура). В английском языке макулатурные картоны иногда называют Coated Folding Boxboard (FBB), иногда Whitelined Chipboard (WLC). В отечественных названиях эти картоны соответствуют маркам «МО» (дуплекс) и «МОО» (триплекс).

Немелованные: Ungeschtrichener Duplex Karton (UD). После типа картона может стоять цифра, аналогично мелованным картонам. Лицевой слой этих картонов – беленая целлюлоза. Качество печати на них соответствует печати на офсетной бумаге. В отечественных названиях эти картоны соответствуют марке «Н».

Коробочные: Graukarton (GK) – серые картоны без слоев беленой целлюлозы. Соответствующее название по-английски Greyboard / Chipboard. На таких картонах печать встречается крайне редко.

Из первичных волокон

Мелованные: Geschtrichener Chromokarton (GC); в английском языке наиболее употребимое название – Coated Folding Boxboard (FBB), но встречается и Solid Bleached Sulphate Board (SBS). После указания типа может присутствовать цифра, при этом GC1 означает, что картон имеет мелованное (как правило, легкое) покрытие оборотной стороны, GC2 – картон без мелования оборота. К этой группе относят и картоны с оборотом из крафт (термомеханической) целлюлозы (по-английски Coated Kraft Back Board (CKB). Следует отметить, что наряду с обозначением группы картонов с крафт-оборотом, CKB является и названием вполне определенного сорта картона, производимого Stora Enso).

Немелованные: Ungeschtrichener Chromokarton (UC); в английском языке наиболее употребимое название Solid Unbleached Sulphate Board (SUS). Иногда к этому типу относят картоны с легким (однократным) мелованием лицевой стороны.

Чистоцеллюлозные (графические)

По-немецки – Zellstoff (Z), по-английски SBS (Solid Bleached Sulphate Board). Используются в основном для элитной упаковки и акцидентной продукции.

ЖЕСТКОСТЬ картонов

Жесткость картона является одной из его главных характеристик, так как упаковка должна выполнять функцию защиты содержимого. При одной и той же плотности картоны разных марок могут обладать различными характеристиками жесткости. В особенности эти различия характерны для макулатурных картонов из-за широкого спектра используемого сырья.

Жесткость представляет собой свойство материала сопротивляться изгибу. Есть два метода измерения этой характеристики: по величине силы, отклоняющей образец (полоску фиксированной длины и ширины) на заданный угол (DIN 53121, ISO 2493, TAPPI T556) и по частоте собственных колебаний консольно закрепленного образца (DIN 53123, ISO 5629, TAPPI T535). Хотя метод измерения по частоте собственных колебаний точнее (примерно в 4 раза), пока наиболее распространено указание жесткости, измеренной первым методом для двух типов измерительных устройств: устройство Табера (Taber) и устройство Лорентсена и Веттре (Lorentzen+Wettre, L&W).

Анализ характеристик жесткости картонов, представленных на российском рынкепозволяет сделать такие выводы:
макулатурные картоны условно можно разделить на три группы: «мягкие», «средние» и «жесткие»;

- лучшие по жесткости макулатурные картоны приближаются к картонам из первичных волокон;
- разделение макулатурных картонов по группам жесткости коррелирует со значением пухлости;
- для большинства картонов значение пухлости почти не зависит от плотности по всему диапазону выпускаемых плотностей и, следовательно, может служить характеристикой данного сорта. Для группы «мягких» картонов характерное значение пухлости – 1,25, для «средних» - 1,4, для «жестких» - 1,6. (Напомним, что пухлость = толщина (мкм) / поверхностную плотность (г/м2)).
- для картонов из первичных волокон характерен меньший разброс жесткости (и, соответственно, пухлости) – в пределах 10% (5%).

ЭКВИВАЛЕНТНЫЕ плотности и «справедливые» цены

Ценовым ориентиром при выборе картона (без учета его остальных свойств) должна являться не стоимость тонны, а стоимость 1м2 при фиксированной (необходимой для данного изделия) жесткости. Зная характеристики жесткости картонов можно сравнить ценовую привлекательность того или иного картона, определяя стоимость листа (или 1 м2) при фиксированной жесткости. Для такой оценки можно пользоваться заявленными производителями характеристиками жесткости.

Детальный анализ жесткости макулатурных картонов позволяет сделать вывод, что отношение эквивалентных плотностей групп картонов практически не зависит от плотности, и близко к отношению пухлостей. Тем самым можно предложить следующее грубое правило для предварительной оценки ценовой предпочтительности одного сорта картона по отношению к другому: для каждого из сравниваемых сортов цену делим на пухлость; у которого получилось меньше – тот и предпочтительнее.

ПЕЧАТНЫЕ свойства

Для изготовления красочной упаковки используют, как правило, мелованные (покрытые) картоны. Качество покрытия лицевой стороны играет важнейшую роль для полноцветной печати, в особенности, если предполагается лакирование или тиснение. Чаще всего используют картоны (GD или GC) с полным (двухслойным) мелованием (примерно 20 г/м2) и реже с легким (от 4 до 10 г/м2) мелованием, которые иногда позиционируются как непокрытые (UD или UC).

В качестве показателей качества покрытия производителями приводятся белизна, глянец и гладкость поверхности. В остальном можно ориентироваться либо на общее описание («двухслойное шаберное мелование плотностью 18 г/м2»), либо на внешний вид, либо на отзывы коллег.

Макулатурные картоны класса GD3 имеют, как правило, более слабое покрытие, так что иногда через слой мела просвечивает внутренний серый слой. На таких картонах почти невозможно выполнить ровную «плашку» значительных размеров, в особенности, в высоких светах.

К печатным свойствам следует отнести и пыление картонов, так как это сильно влияет на скорость печати. Для макулатурных картонов в зависимости от класса качества (1, 2 или 3) реальная скорость печати в 1,5 – 2 раза ниже, чем для картонов из первичных волокон. Для того, чтобы уменьшить пыление макулатурных картонов иногда делают пигментирование или проклейку оборотной стороны. Здесь нужно заметить, что типографии часто покупают картон в ролях и разматывают его сами. Это имеет смысл с точки зрения экономии материала за счет использования нестандартных форматов. При размотке картона в обычных условиях картон сильно запыляется, что приводит к необходимости более часто смывать формы. Иногда для снятия пыли картон пропускают через печатную машину (старенькая, односекционная).

По информации наших зарубежных партнеров, практика самостоятельной размотки ролей в Европе не принята. На наш взгляд, более правильно заказывать нестандартные форматы непосредственно у производителя, тем более что разница в цене листового и ролевого материала составляет 30 – 50 у.е., но нет ни запыленности, ни отходов материала в хвостовиках и при выравнивании. Для этого нужно более ответственное планирование работы типографии (что не всегда возможно по объективным причинам).

Помимо качества мелованного покрытия, при производстве коробок существенны высечные свойства картонов. Стандартных измеряемых показателей этих свойств нет, поэтому нужно их проверять опытным путем. Общие соображения здесь таковы: лучше ведут себя при высечке и биговке картоны из первичных волокон, при этом, чем выше пухлость картона, тем лучше он высекается и бигуется. Производители картонов обычно предоставляют рекомендации по параметрам штанцевальных форм.

Если изделие предполагает послепечатную обработку, в частности, конгрев или тиснение фольгой, качество картона может оказать решающее влияние на возможность выполнения этих операций. На картонах с малой пухлостью конгрев может быть очень невыразительным. Безусловно, хороший печатник и на посредственном материале сможет получить приличное качество, но какой ценой? Известен случай, когда на картоне GD3 печатали коробку с тиснением и с конгревом. Удалось получить приличное качество, но выбраковка составила 25%!

КАРТОНЫ из первичных волокон

При производстве картонов используют только древесную массу и целлюлозу. Эти картоны наиболее часто используют для печати высококачественной упаковки для кондитерских изделий, лекарственных препаратов, парфюмерно-косметических товаров, а также открыток, папок, мягких обложек, квартальных и карманных календарей.

По сравнению с макулатурными картоны из первичных волокон имеют более гладкую лицевую поверхность, большую жесткость при равной поверхностной плотности, лучше себя ведут при послепечатной обработке (конгреве и тиснении фольгой), лучше высекаются и бигуются, допускают большую скорость и меньше пылят при печати.

МАКУЛАТУРНЫЕ картоны

При производстве макулатурных картонов наряду с целлюлозой и древесной массой используется макулатура, причем макулатура составляет значительную весовую долю (60 – 70%). Это удешевляет стоимость картона, но приводит к уменьшению пухлости и жесткости материала. При одинаковой поверхностной плотности, большинство макулатурных картонов на 20-30% менее жесткие, чем картоны из первичных волокон, что необходимо учитывать при выборе плотности материала.

Как правило, макулатурные картоны используются для производства упаковки продуктов массового спроса, там, где требования к снижению стоимости упаковки особенно жесткие: продукты питания (чай, кофе, пельмени), недорогие табачные изделия, стиральные порошки, недорогие лекарственные препараты, детские игры, обложки школьных тетрадей.

Среди макулатурных картонов особо необходимо выделить триплексы - картоны с оборотом из беленой целлюлозы (GT). Они находят все большее применение как замена картонов из первичных волокон там, где существенен цвет оборотной стороны или дизайн упаковки предполагает печать по оборотной стороне. Прежде всего, это коробки под шоколадные наборы, коробочки под шоколадки, подарочные коробки под алкоголь, лекарственные препараты. Помимо более привлекательного цвета оборотной стороны, триплексы меньше пылят при печати.

КАРТОНЫ с крафт-оборотом

Материалы этого класса следует отнести к картонам из первичных волокон. Они характеризуются характерным коричневатым (кофе с молоком) цветом оборотной стороны, повышенной прочностью на разрыв, несколько меньшей восприимчивостью к влаге.
В России картоны с крафт-оборотом используются для изготовления упаковки в самых разных областях: чай, кондитерские изделия, упаковка технических изделий, упаковка мороженого и замороженных продуктов и пр. В Европе сфера применения этого материала значительно уже: в основном, это групповая упаковка, в частности, упаковка для пивных бутылок. Это связано, прежде всего, с необходимостью обеспечить высокую прочность на разрыв, для того чтобы бутылки не разбились при переносе. Картоны с крафт-оборотом используются также для изготовления многослойных материалов для упаковки жидких продуктов. В общем объеме упаковочных картонов картоны с крафт-оборотом занимают не более 10%.

СПЕЦИАЛЬНЫЕ картоны

Из специальных картонов более всего используются материалы для изготовления упаковки под жидкие продукты: молоко, соки. Так как изготовлением такой упаковки занимаются крупные специализированные предприятия и их рынок весьма специфический, здесь они не рассматриваются.
Следующая группа по объемам использования – картоны с барьерными свойствами для упаковки замороженных и жиросодержащих продуктов. Для упаковки замороженных продуктов должны использоваться картоны, характеризуемые низкой восприимчивостью к влаге. Если для этих целей используются обычные (неспециальные) картоны, то при циклах замораживания – размораживания, которые неизбежно присутствуют при транспортировке и торговле этими продуктами, впитанная влага, как правило, приводит к короблению упаковки и ухудшает ее внешний вид. Упаковка из специальных картонов сохраняет форму и, следовательно, привлекательный вид в местах продаж.
Показатель стойкости к влаге – количество воды, впитываемой 1 м2 какой-либо стороны картона в течение определенного времени. Это количество измеряется на приборе Кобба и имеет аналогичное название – Cobb60, Cobb120, Cobb180 (нижний индекс означает время в секундах). Чем меньше этот показатель, тем выше влагостойкость материала.

Для картонов без специального покрытия этот показатель не имеет важного значения и производители обычно указывают широкий его диапазон. Например, для Baltika (GD2) Cobb60 лицевой стороны - < 50 г/м2, Cobb60 оборота – 30 – 200 г/м2; для Alaska (GC2) Cobb60 лицевой стороны - < 50 г/м2, Cobb60 оборота – 30 – 120 г/м2. Значительно меньше этот показатель у картона СКВ: для обоих сторон Cobb60 = 30 г/м2

Для упаковки замороженных продуктов должны использоваться картоны с показателем впитываемости влаги оборота Cobb180 < 45 г/м2 (см. Приложение 2). Такой показатель достигается, например, специальной пропиткой бумажной массы при изготовлении картона. То есть производители картонов рекомендуют для упаковки замороженных продуктов использовать специальные картоны.
Для повышения стойкости к воздействию жира картоны должны иметь специальное покрытие или обработку оборотной стороны:

- ламинирование полимером (полиэтиленом);
- покрытие полимерной эмульсией;
- пропитку жироотталкивающим фторосодержащим составом;

Устойчивость материалов к жиру измеряют по методу 3М КИТ, который состоит в следующем. Приготавливают тестовые растворы с различной проникающей способностью (различным коэффициентом поверхностного натяжения). На оборотную сторону картона помещают капли раствора и через 15 сек., стерев раствор, фиксируют произошло ли потемнение. Значением жиростойкости считают максимальный номер раствора, при котором пятна нет (чем больше порядковый номер раствора, тем выше его проникающая способность). Значения жиростойкости для упаковки различных продуктов приведены в Приложении.

Продавцы картона иногда рекомендуют для упаковки жиросодержащих продуктов неспециализированные (именно по жиростойкости) картоны. Оборотная сторона таких картонов не представляет препятствия для жира, в чем можно убедиться, капнув на оборотную сторону каплю масла или положив кусочек сдобного печенья.

ТЕНДЕНЦИИ использования картонов

Российская целлюлозно-бумажная промышленность, к сожалению, производит очень небольшую гамму картонов и в недостаточном количестве, поэтому в производстве упаковки в России значительную долю составляют импортные материалы. Ситуация, по-видимому, не изменится и в ближайшие годы. За время рыночного развития в России значительно расширился ассортимент используемых картонов. Если 4-5 лет назад подавляющая доля складных коробок печаталась на картонах из первичных волокон и типографии не хотели смотреть на макулатурные картоны, сейчас спектр используемых картонов значительно шире. Основными факторами, влияющими на расширение ассортимента картонов, является, прежде всего, стремление удешевить упаковку, накопленный опыт работы на картонах различных классов, стремление использовать материалы, наиболее адекватные задачам, решаемым упаковкой (использование специальных материалов).

К основным тенденциям в использовании картонов следует отнести:

- расширение спектра предлагаемых на рынке и используемых видов и сортов картона;
- переход с картонов из первичных волокон на макулатурные (триплексы);
- замена более качественных макулатурных картонов (GD2) на более дешевые (GD3) для упаковки продуктов массового спроса;
- использование специальных видов картонов;
- стандартизация материалов потребителями упаковки («корпоративный» картон).