Министерство науки и образования Российской Федерации
Северо-западный институт печати
Санкт-петербургский государственный университет технологии и дизайна
Факультетполиграфических технологий и оборудования
Специальность 261202«Технология полиграфического производства»
Форма обучения:заочная
Кафедра «Технологииполиграфического производства»
Курсовая работа
По дисциплине:«Материаловедение»
Темаработы: «Гофрокартон и особенности его производства»
Студент Юртаев С.В.
Группа ТЗ-4
Руководитель Груздева И.Г.
Санкт-Петербург,2010
Содержание
Введение
1Виды гофрокартона
1.1Форма гофры
2Особенности производства гофрокартона
2.1История развития гофрокартона
2.2Производство гофрокартона
2.3Картон
2.4Клей для производства гофро картона
3 Применение и переработка
3.1 Технология производствагофротары
Заключение
Списокиспользуемых источников
ВведениеВ данной курсовой работе исследован такойматериал, как гофро картон, собрана техническая информация по изготовлению,различных видов, марок, гофрокартона. Описана технология приготовления клея,некоторые компоненты, которые применяются для изготовления специальных видовгофрокартона. В рамках данной курсовой работы были изучены широкие возможностиприменения гофрокартона в различных сферах жизни. Характеризованы свойстваразличных марок гофрокартона и их назначения. В одних целях используютгофрокартона с высоким гофрированным слоем, для других, наоборот, с низким,также применяется различный шаг гофры, для придания требуемых характеристик.Гофрокартона, как упаковочный материал, может обладать широчайшими свойствами ихарактеристиками, которые зависят от способа производства, применяемого сырьябумаги и картона, клеев, технологии изготовления. Из одинаковых исходныхматериалов, можно получить совершенно разные гофрокартоны. Здесь многое зависитот соблюдения технологических инструкция в производственном процессе, отправильного выбора композиции трех слоем, и применяемого клея.
1 Виды гофрокартона
Гофрокартон — наиболеечасто используемый в промышленности упаковочный материал, отличающийся малымвесом, стоимостью, но высокими физическими параметрами. Является одним изнаиболее распространённых материалов в мире для использования в качествеупаковки. Особенностью производства гофрокартона является возможностьиспользовать бумагу и картон, полученные из макулатуры, что позитивно с точкизрения экономии ресурсов и защиты окружающей среды.
Гофрокартон состоит,как правило, из трёх слоёв: двух плоских слоёв картона (топлайнеры) и одногослоя бумаги между ними, имеющего волнообразную (гофрированную) форму (флютинг).Такая композиция слоёв делает гофрокартон, несмотря на характеристики егокомпонентов, особенно жёстким, обладающим сопротивлением как в направлении,перпендикулярном плоскости картона, так и в направлениях вдоль плоскостей. Длядальнейшего улучшения физических свойств упаковки из гофрокартона применяютсяпяти- и семислойный гофрокартон — материал, при котором слои картона и бумагичередуются один за другим. Размеры, качество и прочие параметры упаковки изгофрокартона устанавливаются отраслевыми стандартами, накладывающими также своитребования к процессу производства.
История гофрокартона
Гофрированная бумагабыла запатентована в 1856 году в Великобритании и использовалась как подкладкапод шляпы. Гофрокартон в сегодняшнем понимании этого слова был запатентовандвадцатью пятью годами позже, 20 декабря 1871 года, американцем АльбертомДжонсом из Нью-Йорка. Это был двухслойный гофрокартон: картон, у которого отсутствовалодин из плоских слоёв. Первая машина для производства гофрокартона былапостроена в 1874 году — с этого момента началось массовое производство,постепенно распространившееся на весь мир. В том же году впервые был произведёнтрёхслойный гофрокартон. В настоящее время по всему миру в производствегофроупаковки занято более трёхсот тысяч человек, в мире насчитывается болееполутора тысяч производств.
В 2005 году на душунаселения производилось следующее количество гофрированного картона (вкилограммах) :
США 77
Япония 69
Италия 64
Испания 55
Бельгия 54
Австрия 52
Германия 49
Дания 49
Франция 48
Нидерланды 43
Ирландия 39
Великобритания 38
Швеция 38
Марки гофрокартона
По своим физическимсвойствам и строению гофрокартон делится на классы, маркируемые буквой,обозначающей количество слоёв и номером класса. Наиболее употребляемый впромышленности трёхслойный гофрокартон классов Т-21, Т-22, Т-23, Т-24.Пятислойный гофрокартон обозначают буквой П, двухслойный — буквой Д.
Гофрокартон различаютпо виду профиля — геометрическим размерам внутренних волн, определяющимгеометрические и физические характеристики гофрокартона. Диапазоны размероввысоты и ширины волн группируют по классам, обозначаемым латинскими буквами A,B, C и т.д. Ниже приведена таблица профилей гофрокартона
Таблица 1Название материала Высота волны Повторяемость волны Количество волн/мм Макс. толщина С — профиль 3,66 7,95 126 4,20 В — профиль 2,50 6,50 153 3,00 Е — профиль 1,16 3,50 285 1,60 F — профиль 0,75 2,40 415 1,20 G — профиль 0,55 1,80 555 0,98 N — профиль 0,40 1,50 666 0,83
Марки картонаотличаются друг от друга абсолютным сопротивлением продавливанию (МПа),удельным сопротивлением разрыва с приложением разрушающего усилия вдоль гофров(кН/м), сопротивлением торцевого сжатия гофров (кН/м).
Микрогофрокартон
Микрогофрокартон —трехслойный гофрированный картон толщиной от 1,5 до 1,8 мм. В отличие отгофрокартона, микрогофрокартон за счет меньшей толщины имеет несколько меньшиепрочностные характеристики, применяется для более легких конструкций, требующихтоварного вида. Микрогофрокартон имеет более низкие амортизирующие качества посравнению с гофрокартоном и поэтому при выборе материала для хрупкой упаковкиданный недостаток стоит учитывать.
Микрогофрокартонмаркируется буквой «Е» и имеет свою историю от первоначального наименованиямарки микрогофрокартона «Элита» (Elite), производство которого было налажено вСША. Малая высота гофры и меньшая ширина гофров у этой марки, позволяетполучить ровную поверхность и высокую плоскостную жесткость.
Используетсямикрогофрокартон для индивидуальной, презентабельной картонной упаковки, какправило, с офсетной и флексо печатью.
Преимуществаиспользования микрогофрокартона: Легкая и прочная конструкция, которая лучшезащищает находящийся внутри товар; Подходит как для упаковки крупных, так инебольших по размерам товаров в любой отрасли промышленности и для пищевыхпродуктов. Этот вид гофры позволяет создавать даже очень маленькие коробки,которые имеют достаточно привлекательный внешний вид.
Двухслойный гофрокартон
Маркируется буквой «Д»— (так называемая, «двухслойка»), (рисунок 1), состоит из одного плоского иодного гофрированного слоев. Этот вид гофрированного картона гибкий,сматывается в рулон, хотя может быть изготовлен и в листах.
/>
Рис.1
Пятислойный гофрокартон
«П» — пятислойныйгофрокартон, состоящий из трех плоских (двух наружных и одного внутреннего) идвух гофрированных слоев. Возможно изготовление пятислойного гофрокартона типа«В+В», «В+С» «В+Е» и т. д.
Редко применяемые видыгофрокартона
Четырехслойныйгофрированный картон — это сочетание одного наружного и одного внутреннеголайнера и двух гофрированных сред. Этот вид гофрокартона изготавливается влистах и используется, как правило, для каширования. В России наиболеепопулярен четырёхслойный гофрокартон с профилем «С+Е».
Семислойныйгофрированный картон состоит из трех гофрированных, двух плоских наружных идвух плоских внутренних слоев1.1Форма гофры
Более 90% производимогогофрокартона в мире имеет синусообразную форму гофры (рисунок 2). Иногда дляспециальных целей производится V-образная гофра.
/>
Рис.2
Преимуществагофрокартона по сравнению с другими упаковочными материалами.
Плюсы
Основные преимуществакартона всем известны. Он легок (ящик из гофрированного картона в три-четырераза легче аналогичного пластмассового, в три раза — ящика из дерева).Соответственно, при транспортировке упакованного в картонные ящики товара экономится,горючее сами ящики могут доставляться заказчику в сложенном виде. Картонмногофункционален — его можно использовать для упаковки различных товаров.
Картон пригоден длявторичной переработки. При должной организации достигается многократный возвратв экономический цикл использованной при производстве картона первичнойцеллюлозы, что существенно экономит материальные ресурсы производителей. Кроме макулатурногокартона, из вторсырья также изготавливаются различные волокнистые плиты,бугорчатые прокладки и другие, как правило, строительные материалы. Макулатураявляется заменителем целлюлозы, древесной и бумажной массы, что благоприятноотражается на экологической обстановке.
Важным плюсом картонаявляется его привычность для потребителей, которые доверяют упаковке, сделаннойиз целлюлозного сырья. Имидж картона как экологически чистого материала, частоявляется важным фактором в выборе упаковки.
Минусы
К недостаткам картонаотносятся более высокая себестоимость, чем у некоторых видов пластика, высокаягазо- и влагопроницаемость большинства его видов; негибкость картона какматериала, плохая устойчивость к механическим и, особенно, химическим воздействиям.К недостаткам, присущим отечественному картону, также очень часто относитсянизкое качество.
Картон обладаетнесколькими серьезными преимуществами перед своим основным конкурентом — пластиком. Его производство требует меньшего расхода электроэнергии и другихресурсов, кроме того, оно более экологично. На картоне легко напечататьразличными способами (офсетом, флексографией, шелкографией) любое нужноеизображение.
Вместе с тем, пластикзаведомо превосходит картон по следующим пунктам:
1) возможность созданияупаковки практически любой конфигурации и размера, удобной для транспортировкии хранения;
2) стойкость кхимическому воздействию, пыле- и влагонепроницаемость.
Пластик по своейприроде больше подходит для создания упаковки, которая используется многократно,каждый день. Картонная упаковка в таких условиях быстро приходит в негодность.Во многом, именно с этим связан переход на использование пластика для упаковкивидеокассет, книг, бумажных документов. Нельзя забывать и о том, какие огромныевозможности, в сравнении с картоном, предоставляет полимерная упаковка длядизайнерских экспериментов.
Современные технологиипозволяют создавать из пластика упаковку, которая будет обладать заданнымисвойствами — например, пропускать кислород и выпускать углекислый газ, чтобудет способствовать сохранению продуктов питания, прежде всего фруктов, видеальном состоянии. Активная упаковка содержит функциональные добавки(поглотители газов и влаги, антимикробные препараты, ароматизаторы и т. д.),способствующие улучшению товарного вида и сохранению заданных органолептическихсвойств пищевой продукции. Сегодня проводится разработка и внедрениебиологически активных упаковочных материалов с ферментами, иммобилизованными наполимерном носителе. Такие материалы будут способны регулировать состав,биологическую и вкусовую ценность продуктов питания, ускорять процессыполучения пищевой продукции.
Казалось бы, сам собойнапрашивается вывод: картон не в состоянии выдержать соревнование с полимерамина рынке упаковки. Но это далеко не так. Конечно, конкурировать с полимернойупаковкой картон не может, но часто этого и не требуется.
2 Особенности производствагофрокартона
2.1История развития гофрокартона
Возможность применениягофрокартона в качестве упаковки впервые была определена владельцемамериканского патента по применению материала для упаковки стеклянных колб ибутылок Альбертом Джонсом из Нью-Йорка в 1871 г. Рекомендованный авторомпатента способ применения гофробумаги с изгибом поперек незакрепленных гофров вдальнейшем потребовал усовершенствования. Патент США № 122 023 под названием«Усовершенствованная бумага на упаковочных предприятиях».
25 августа 1874 г. былвыдан патент № 154498 на двухслойный гофрокартон. Владелец патента американецОливер Лонг предлагал приклеивать к гофрированному картону плоский слой бумаги,располагая его на поверхности упаковываемого сосуда. Главным егопредназначением тогда была упаковка стеклянных бутылей. В 1875 г. в Нью-Йоркебыла образована фирма «Томпсон и Норрис», которая с 1882 г. производила двух- итрехслойный гофрокартон. В 1882 г. в США была выпущена машина с механическимприводом для изготовления двухслойного гофокартона и сматывания его в рулон.
17 января 1882 г.американец Роберт Томпсон получил патент на трехслойный гофрокартон.Трехслойный гофрированный картон первоначально изготовлялся путем приклеиваниявручную плоского слоя в виде листов или формы заготовок. В 1883 г. фирма«Томпсон и Норрис» открывает первую в Европе фабрику по производствугофрокартона. В 1886 г. эта фирма строит завод по производству гофрокартона вг. Кирхберге (Германия), а в 1888 г. — во Франции.
В 1895 г. американецСефтон создал первую комбинированную машину для производства гофрокартона (попатенту Томпсона). Машины для производства гофрокартона поставлялись в Европуиз Лондона. В 1899 г. служащий фирмы «Томпсон и Норрис» Л. Л. Дуердензарегистрировал патент США № 620750 о производственном процессе. Он использовалнагревательный стол, длинную транспортировочную ленту и «застуденевающий» подвоздействием жара «сильный» клей.
В конце XIX в. немецкиефирмы начали производить гофроагрегаты. Некие Густав Леске и Оскар Сперлингсоздают фирму «Лейпцигский машиностроительный завод и гофрокартонная фабрика Спеллинга»(после 1910 г. эта фабрика обанкротилась). С начала XX столетия производствогофрированного картона охватило весь мир. С 1907 г. он стал известен в России(кстати, в Италии, Финляндии и Дании он появился на несколько лет позднее).Важным шагом в ходе дальнейшего совершенствования конструкции явилось внедрениев 1916 г. пятислойного (двухволонового) гофрированного картона, а в 1953 г. —семислойного (три гофрированных слоя и четыре плоских). Постепенно изменялисьвиды и размеры гофров. Первоначально они примерно соответствовали современномугофру А, в 1905-1906 гг. появился гофр В, в 1925 г. гофр С, в 1951 г. гофр Е.
После 1917 г.производство гофрокартона в России было полностью приостановлено. В середине80-х гг. в СССР решением партии (КПСС) и правительства было принятопостановление о необходимости полного «перехода на гофрокартонную тару» (восновном тогда в СССР использовалась деревянная). По мнению специалистов, этот«переход» завершился уже после распада СССР, в середине 90-х гг. XX в.2.2Производство гофрокартона
Для производствагофрокартона используется бумага для гофрирования, имеющая массу от 100 до 140г/м², картон для плоских слоев массой от 150 до 235 г/м² бурого илибелого цвета, а также крахмальный или силикатный клей.
Производствогофрокартона осуществляется в специальном помещении, площадь которого должнаоставлять около 800 м². Необходимо наличие подъемного механизма (тельфераили электропогрузчика). Температура в производственном помещении должна быть нениже 18°C, влажность — не более 80%.
Описаниетехнологического процесса
Перед началомпроизводственного процесса рулоны бумаги для гофрирования и картона для плоскихслоев должны в течение суток находиться в помещении с температурой воздуха нениже 15°С, где происходит процесс их кондиционирования.
Затем рулонызакрепляются на размоточном станке (раскате), после чего бумага и картонпоступают на специальные разогревающие цилиндры и промежуточные валики, гдепроисходит их увлажнение и равномерный нагрев. Это способствует более глубокомупроникновению клея в толщину бумаги и лучшему склеиванию с картоном.
Далее бумага длягофрирования поступает в гофрировальную машину (гофрирующий пресс). Здесь онапроходит между нагретых до 150-180°С зубчатых гофрирующих валов, в результатечего образуется волнистый слой заданного профиля. Размеры гофров зависят отконфигурации зубьев валов.
После этогогофрированная бумага поступает в клеенаносящую машину. При помощи клеевого валана вершины гофров одной из сторон наносится клеевая пленка (количествонаносимого клея регулируется изменением положения дозирующего вала). Затемгофрированный слой совмещается с плоским картоном, который под действиемприжимного вала плотно приклеивается к вершинам гофров. Этот этап завершает процесспроизводства двухслойного гофрокартона.
Получившийсядвухслойный гофрокартон по наклонной транспортерной ленте подается нанакопительный мост, а затем в клеильную машину, где происходит нанесение клеяна свободную сторону гофрированной бумаги.
После этогогофрированный картон подается в сушильное устройство, где происходит егосклеивание и сушка. Процесс сушки осуществляется при помощи сушильных плит исушильной машины. Нагрев может производиться при помощи пара или электричества.
В процессе сушки из слоевгофрокартона удаляется лишняя влага, происходит окончательное затвердеваниеклея. Далее гофрокартон поступает на охлаждающую часть линии. Процесс сушки споследующим охлаждением во многом определяет качество получившегосягофрокартона. После этого гофрокартон подается в секцию продольно-поперечнойрезки, где он раскраивается и разрезается при помощи системы дисковых ножей.Процесс резки часто сочетается с рилеванием, или уплотнением гофрокартона напрямолинейном участке определенной ширины. В результате образуются линиирилевки, вдоль которых осуществляется перегиб листов гофрокартона. Рилеваниепроизводится при помощи так называемых рилевочных муфт. Затем гофрокартоннарезается на листы необходимой длины, из которых в дальнейшем изготавливаетсятара.
2.3Картон
гофрокартон упаковочный клей
Картон являетсямногослойным материалом с ярко выраженной анизотропией свойств. Для анализахарактеристики картона можно выделить четыре основных слоя: поверхностный,промежуточный, прослойку и внутренний. Поверхностный слой вместе спромежуточным составляют около 25% от общей толщины картона, прослойка — около55%, внутренний слой — около 20%.
Поверхностный слойкартона предназначен для обеспечения необходимой твердости, прочности,жесткости, износостойкости, стойкости к истиранию и к царапинам поверхностикартона. Этот слой определяет внешний вид тары и способность восприниматьразличные способы печати.
Наилучшей способностьюк получению высококачественных изображений отличаются сорта картона смелованным покрытием. Покрытие состоит из пигментов и связующего. В качествепигментов могут применяться сульфат бария, оксид титана, белый цинк, карбонаткальция, тальк и др. Связующими могут быть казеин, дисперсии полимеров,целлюлозный клей и др. Величину мелованного слоя выражают в граммах наквадратный метр поверхностей картона. Обычно она составляет от 160 до 200 г/мІ.Мелованные сорта картона называют хромокартоном.
Для полученияповерхностных слоев используют самые высококачественные полуфабрикаты, дляпрослойки — самые дешевые. Например — макулатуру.
По составу слоиподразделяют на не содержащие древесину массу, с малым и большим содержаниемдревесиной массы и на сырье. Не содержащие древесную массу слои состоятпреимущественно из целлюлозы с незначительными примесями древесной массы, непревышающими 5 %. Слои с малым содержанием древесной массы состоят из целлюлозыс древесной массой не более 30%. В слоях с большим содержанием количестводревесной массы превышает 30%. Серые слои состоят из полуфабрикатов макулатурыи древесной массы или только из древесной массы.
Белыми называют слои изотбеленных полуфабрикатов, светлыми — из неотбеленных.
По отделки поверхностисорта картона подразделяют на три группы: литого мелования, мелованные,немелованные.
Повышениевлагостойкости плоского склеенного картона является предметом современныхисследований. Исследования направлены на повышение влагостойкости материаловслоев и влагостойкости клеев. Для этого материалы слоев получают из массы,пропитанной различными растворами. В качестве влагостойких клеев применяютполивинилацетатные эмульсии, латексы, битумные клеи.
На основе анализанагрузок, которые воспринимает картонная тара в процессе ее изготовления,транспортирования, складирования, погрузочно-разгрузочных работ, установленыосновные виды напряжений, возникающих в отдельных элементах картонной тары.
1. Сжатие ввертикальном направлении возникает в материале корпуса тары при операцияхзатаривания, закрывания тары, а также при штабелировании тары с продуктом, впроцессе хранения и транспортирования. Это наиболее характерный вид напряжения,вызывающий при недостаточной прочности материала разрушение тары.
2. Сжатие вгоризонтальном направлении возникает в основном при транспортировании, а такжепри погрузочно-разгрузочных работах.
3. Сжатие втангенциальном направлении возникает при образовании кольцевого профиля накруглой таре.
4. Растяжение в осевомнаправлении возникает в процессе эксплуатации тары при динамичных нагрузках,при падении тары с сыпучим, пастообразным или другим продуктом, а также притехнологических операциях изготовления тары.
5. Раздирание кромкивозникает в процессе затаривания продукта, а также при эксплуатации.
Исследование процессовизготовления и эксплуатации картонной тары, а также лабораторные испытаниямеханической прочности тары показали, что основными видами деформации картонаявляются:
— деформация отвоздействия сжимающих усилий, возникающих от статических и динамическихнагрузок в процессе транспортирования и эксплуатации тары;
— деформация материалана отдельных участках от действия сосредоточенных нагрузок, при которыхпроисходит разрушение тары или возникает остаточная деформация.
Итак, прочные свойствакартонной тары определяются, прежде всего, свойствами материала в исходномсостоянии, а так же теми изменениями, которые происходят в материале в процессеизготовления тары.
В производствегофрокартона принято употреблять такие термина как «лайнер» и «флютинг»
Лайнер
Лайнер (от англ. liner— прямой, ровный, гладкий) — это обобщенное название картона для плоских слоевгофрированного картона. В нормативной документации (НД) термин «лайнер»отсутствует. Он перекочевал в наш лексикон из англоязычных стран и, видимо,прижился надолго. По классификации (FEFCO) лайнеры подразделяются на крафт итест лайнеры.
Крафт-лайнер (от нем.kraft — сила) — это картон, состоящий не менее чем на 80% из волокон лиственнойцеллюлозы. Оставшиеся 20% — любая смесь из первичных волокон (целлюлозы разныхспособов варки, полуцеллюлозы, древмассы, макулатуры, соломы, тростника, льна,конопли и т.д.). Т.е. композиция картона многокомпонентна, однако, чтобыназываться крафт-лайнером, процент вторичных волокон в нем должен бытьминимальным.
В международнойпрактике крафт-лайнер, на 100% состоящий из крафт-целлюлозы (полученнойсульфатным способом), также называют топ-лайнером.
Крафт-лайнер — этомногослойный материал. Количество слоев колеблется от двух до восьми взависимости от возможностей картоноделательной машины. Чаще всего производятдвухслойный крафт-лайнер — базовый коричневый слой состоит из вторичноговолокна, а наружный слой, в основном, из длинноволокнистых первичных волокон.Крафт-лайнер, как правило, используют для производства изделий и тары сповышенными требованиями к механическим показателям.
Тест-лайнер такжемногослойный материал. Он изготавливается, в основном, из тех же компонентов,что и крафт-лайнер, но в другом соотношении. Обычно наружный слой подвергаютспециальной обработке: поверхностной проклейке, кашированию; всевозможныедобавки придают тест-лайнеру специальные водоотталкивающие, морозостойкие,антикоррозионные и др. свойства.
ГОСТы
Картоны для плоскихслоев (лайнеры) должны отвечать требованиям ГОСТ 7420, где марка картона К-1 —высшей, К-2 и К-3 — первой категории качества.
Международная практикаподразделяет лайнер на:
К (kraft) — лайнер,состоящий из целлюлозных волокон;
Т2 (test 2) — лайнер,состоящий из частично переработанных волокон;
Т (test 3) — лайнер,волокнистая композиция которого полностью состоит из вторичных волокон;
С (chip) — лайнер наоснове макулатуры;
BW (fully bleachedwhite) — крафт-лайнер из беленой целлюлозы;
WT (white top) — лайнериз вторичных волокон с верхним мелованным слоем;
MK (mottled kraft) —крафт-лайнер белого цвета с вкраплениями;
OY (oyster) — крапчатыйтест-лайнер.
Для лайнеровнормируемыми являются показатели: сопротивление продавливанию, торцовомусжатию, излому в поперечном направлении.
Флютинг
Термин «флютинг» так же,как и «лайнер», в НД не фигурирует. Однако, уже довольно давно он прочно вошелв обиход людей, связанных с гофроиндустрией. Официальное название флютингасогласно ГОСТ — «бумага для гофрирования, предназначенная для изготовлениягофрированного слоя гофрированного картона».
На Западе флютингомназывают бумагу для гофрирования, произведенную из полуцеллюлозы (Semichemicalfluting, SF). В основном, это масса, полученная путем неглубокой химическойобработки хвойной древесины. Бумага для гофрирования, почти на 100% состоящаяиз вторичного сырья (макулатуры), называется веленштофф (Wellenstoff, WS).Рекуперационные волокна в среднем проходят трехступенчатую переработку, поэтомув волокнистой композиции веленштоффа все равно присутствует некоторый процентпервичного волокна, что обеспечивает жесткость флютинга.
Шренц (Schrenz) этобумага для гофрирования, а также материал для тест-лайнера самого низшего сортас низкими техническими характеристиками, к которым выдвигают не столь жесткиетребования.
Флютинг отличаетсяочевидной грубостью поверхности на ощупь и менее эстетичен на вид, т.к. он предназначендля изготовления внутреннего слоя гофрокартона. Чаще всего состав по волокнуфлютинга аналогичен материалам, которые используются для изготовлениятест-лайнера (Waste based fluting, WBF). Однако, при производстве гофрокартонаи тары из него флютинг играет, пожалуй, самую важную роль — гофр принимает насебя основную нагрузку, и именно от технических характеристик бумаги длягофрирования зависят амортизационные свойства гофрокартона и тары из него.
ГОСТы регламентирующие производствогофрокартона включают в себя требования которым должен соответствовать данныйпродукт.
Бумага для гофрированиядолжна соответствовать требованиям ГОСТ 7377, согласно которого этобумага-основа, используемая для внутреннего слоя гофрокартона. Онаизготавливается марок Б-0, Б-1, Б-2 и Б-3. Флютинг марки Б-1, в основном,изготавливается из сульфатной небеленой целлюлозы; Б-2 — преимущественно изсмеси сульфатной небеленой целлюлозы и других ненормированных материалов; Б-3 —из ненормированных волокнистых материалов. Поскольку бумага для гофрированияиспользуется для изготовления внутреннего слоя гофрированного картона, еефизико-механические показатели должны обеспечивать стабильное качество привозникающих статических и динамических нагрузках (при складировании, штабелировании,хранении и т.д.) и главное, обеспечивать сохранность гофра.2.4Клей для производства гофрокартона
Для производствагофрокартона используются различные клея, в зависимости от способа нанесения,возможностей предприятия для его приготовления, либо используется готовый клей.
На производственномпредприятии используется два вида клея, один для склейки слоев гофрокартона,другой для склейки продукции из гофрокартона. Склеивание коробов производитсякак воднодисперсионными, так и термоплавкими клеями. Для каждого из типов клеевхарактерны свои клеевые системы. А для клеевых систем характерен свой способнанесения клея. На современном этапе скрепление коробов скобами отходит впрошлое, а на передний план выходят два основных способа склеивания коробов игофрокоробов: контактный и бесконтактный. Есть еще роликовый способ нанесения,но он не пользуется популярностью у специалистов, так как не позволяет быстропереналаживать систему под новый заказ, под новые параметры.
Контактный способ — этосистемы низкого давления клея с простой клеевой головкой, обычно входящей вконтакт с обрабатываемой поверхностью под определенным углом. Бесконтактныйспособ нанесения стал возможен после изобретения быстродействующихэлектрических клапанов. Это позволило наносить клей с некоторого расстояния откартона.
Контактная системачасто используется при склеивании гофрокартона, а бесконтактная — длясклеивания тары из картона.
Каждый из способовимеет свои преимущества. И нельзя сказать, что какой-то способ однозначнолучше, а какой-то хуже. Просто каждый из них выполняет свои задачи. Выбранныйспособ нанесения определяет выбор клея. Правильный подбор клея — важнейшее изусловий четкой и бесперебойной работы клеевой системы.
Рассмотрим принципыработы и преимущество каждого из методов.
Контактный способнанесения клея
В основе клеев,используемых для контаткного метода, лежат клеи с высокой вязкостью. Головка втакой клеевой системе имеет довольно большие размеры (диаметр от 1 до 1.5 мм).И только при достаточной вязкости возможна бесперебойная подача достаточногоколичества клея в зону контакта форсунки и картона при работе на давлении 1:1
В случае контактногонанесения сам контакт с обрабатываемой поверхностью помогает«вытягивать» клей из клапана на поверхность картона. Данный методтребует полного контакта форсунки и картона. При его нарушении клей не всегдапопадает на картон и часто выбрасывается из клеенаносящей установки внаправлении движения картона, что вызывает загрязнение установки и клеевые следына полу. Поэтому важным элементом является правильная настройка направляющих ипружин, которые обеспечивают возможность правильного нанесения клея. Наоборудовании, работающем на скоростях до 20000 коробок/час, обязательноиспользуются направляющие.
Емкость с клеем обычноустанавливается отдельно от клеенаносящих систем в удобное место в цехе. Отэтой емкости клей по ПВХ трубопроводу подается к оборудованию. И распределяетсяпо клеенаносящим системам, в которых устанавливается необходимое для нанесенияклея низкое давление.
Если ширину наносимого клеевогорисунка необходимо расширить, то для контактных систем характерно добавлениеспециальных аппликаторов, которые позволяют расширить клеевой рисунок до 10 смна обычных машинах и до 15 см на больших машинах. Это очень удобно присклеивании тары больших размеров. Контактный метод обеспечивает очень точноенанесение клея на гофрокартон. При этом форсунки чистятся автоматически.
Бесконтактный способнанесения клея
При бесконтактномнанесении необходим выброс клея на расстояние приблизительно 10 мм.Соответственно, требуется создание довольно высокого давления для приданиядостаточной скорости потоку клея, чтобы обеспечить его нанесение в нужное местона поверхности картона. При недостаточном давлении клея возможна закупоркафорсунки. Поэтому для этого метода используются жидкие клеи на основе каучука.Только при низкой вязкости в данных условиях можно обеспечить чистоту нанесенияи прерывание на головке. Низкая вязкость клея обусловлена также, меньшим размеромотверстий в форсунках и большими скоростями.
Бесконтактные системыобычно основаны на использовании одного большого клапана и специальных насадокс несколькими отверстиями, или нескольких клапанах, встроенных в одну линию. Врезультате ширина клеевого рисунка ограничена 2-4 линиями (каплями) срасстоянием 0,6 см между их центрами или суммарной шириной рисунка в 2,5 см.Данные характеристики очень хороши при работе на малых машинах и с небольшимикоробками, но для коробок большего размера покрытия не хватает.
Для бесконтактногометода характерны высокие скорости производства и соответственно — высокаяпроизводительность. В бесконтактном методе нанесения есть особенность — диаметротверстия форсунки меньше, а само малое отверстие, через которое проходит клей- длиннее, чем в контактных системах. При простое в течение нескольких минут вголовке может застыть достаточное количество клея, что, в свою очередь, можетиспортить первую коробку, которая будет обрабатываться после запуска системы.
Для предотвращения этогонедостатка используется специальный изолятор, который накрывает форсунку, когдана входе нет картона, и оборудование простаивает. После запуска конвейераизолятор открывается, свежий клей поступает на обрабатываемый материал, ипервая коробка отлично склеивается.
Готовый клей дляпроизводства гофрокартона
Главными предпосылкамисоздания новых клеев являются следующие:
в связи с увеличениемпроизводства гофротары в составе макулатурного сырья для производства картона ибумаги растет доля гофрокартона, который несет в себе значительное количествоостаточного крахмального клея. Данный клей создает проблемы при производствекартона и бумаги из вторичного волокна и создает проблемы со сточными водами;
растетпроизводительность линий по производству гофрокартона и растут требования кклеям — время схватывания клея должно сокращаться, а качество склейки —улучшаться.
Гофроящики игофрокартон считаются одним из лучших видов сырья для производства картона дляплоских слоев и гофробумаги. Однако, гофрокартон содержит в себе крахмальныйклей, который используется для склейки, и его количество составляет обычнооколо 12 г/м2. В пересчете на массу картона, это составит около 24 кгнатурального крахмала на 1 т сухого волокна. Если 1 т такого гофрокартонараспустить в 25 т свежей воды (то есть при концентрации 4 %), то теоретическиконцентрация растворенного крахмала в воде может приближаться к 1000 мг/л. Напрактике макулатура состоит не только из гофроящиков, и не весь крахмальныйклей сразу переходит в растворенное состояние. Поэтому концентрациярастворенного крахмала не достигает столь экстремальных значений. Однако нанекоторых предприятиях она достигает значений 160 мг/л. Прежде всего это былоотмечено на предприятиях, которые сами производят и гофрокартон, и сырье длянего.
Именно растворенныйкрахмал создает значительные проблемы в производстве картона и бумаги.Растворенный крахмал сам по себе повышает вязкость системы, кроме того, онявляется прекрасной пищей для микроорганизмов и является основной причиной того,что понимают под анионными загрязнениями. Вследствие порчи массы образуетсяповышенное количество слизи, затрудняется отлив массы, прессование, растетрасход пара на сушку, снижается прочность картона, плохо работают ловушки, икачество сточных вод оставляет желать лучшего. Таким образом, можно отметить,что гофроящики, являясь хорошим вторичным сырьем с точки зрения качестваволокна, содержат в себе и проблему крахмального клея. Эту проблему можноуменьшить за счет новых рецептур крахмальных клеев для производствагофрокартона.
Второй предпосылкой дляразработки улучшенных клеев для гофрокартона является тот факт, что стандартныерецептуры клеев типа «Стейн-Холл» не в полной мере отвечают современнымтребованиям и новому скоростному оборудованию для производства гофрокартона.Хорошо известны случаи, когда ухудшается склейка, происходит расклейка, когданекоторые виды картона для плоских слоев плохо склеиваются с гофробумагой. Иэто связано не только с режимом работы гофроагрегатов, но и с качеством клея.
В случаях плохойсклейки нельзя назвать определенно одну причину, все же можно отметить, чточаще всего плохая склейка гофрокартона происходит оттого, что суспендированныйкрахмал в составе клея не успевает клейстеризоваться. На то есть две основныепричины:
недостаточнаяводоудерживающая способность той части клея, которую принято называть«носителем»;
недостаточная скоростьнабухания крахмальных зерен, составляющих суспендированную часть крахмала.
При недостаточнойводоудерживающей способности клея происходит быстрая потеря первых порцийвлаги. При дефиците влаги крахмал просто не способен клейстеризоваться ипроявлять свои клеящие свойства. Тот момент, когда крахмал способенклейстеризоваться с проявлением клеящих свойств, прекращается, когда содержаниевлаги в крахмальной суспензии становиться меньше 60 %. Если до этого моментакрахмальные зерна не успели клейстеризоваться, то далее они ведут себя какинертный наполнитель клеевого шва.
Поэтому важно, чтобыклей обладал повышенной водоудерживающей способностью на начальной стадии,когда происходит клейстеризация крахмала, и быстро досыхал на второй стадии,после склейки, чтобы не снижать производительности оборудования. В состав клеявходят модифицированные крахмалы, водоудерживающие добавки и добавки, которыеускоряют высыхание клея на стадии досыхания клеевого шва.
Температура началаклейстеризации зерен крахмала в составе клея зависит, прежде всего, отсодержания щелочи, но кинетика набухания больше зависит от природной основыкрахмала. Так, известно, например, что картофельный крахмал имеет степеньнабухания около 1000, тапиоковый — более 70 и кукурузный — около 24. Данноечисло показывает, сколько объемов воды (мл) способны связать зерна крахмала поотношению к собственной массе (г). Явление неполного заваривания крахмалахорошо видно и на некоторых промышленных гофрокартонах. Признаком этогоявляется белёсый клеевой шов в гофрокартоне.
Гофрокартон несет всебе значительное количество остаточного крахмального клея. Данный клей создаетпроблемы при производстве картона и бумаги из вторичного волокна и создаетпроблемы со сточными водами.
На производстве фирмыООО «Аполинария» используется крахмальный клей, из привозного сырья в основномООО «Крахмальный завод «Гулькевичский» Клей вариться в специальной клееварочной установке, которая обеспечивает бесперебойную подачу клея на гофроагрегат.
Компоненты,из которых состоит крахмальный клей.
Обязательнымикомпонентами приготовления крахмального клея для производства гофрокартонаявляются крахмал, вода, бура и каустическая сода. Кроме них могут использоватьсядополнительные компоненты.
/>
Рис.3
Состав1 тонны клея для производства гофрокартона выглядит так:
вода— 767 кг,
крахмал— 225 кг,
каустическаясода — 5 кг,
бура— 3 кг (Рисунок 3).
Функциюклейкого вещества выполняет крахмал. Приготовить клей для гофрокартона можно излюбого крахмала: кукурузного, картофельного, тапиокового, пшеничного.
Посколькупрочность клеевой пленки любого крахмального клея значительно превосходитпрочность соединения волокон в бумаге.
Клейготовится 15–27 процентной концентрации по всему крахмалу, из которого 10–25%составляет крахмал клейстеризованный и, соответственно, 90–75% крахмальныезерна.
Зернакрахмала являются основным адгезивом, а также выполняют функцию поглотителяводы из раствора. За счет этого на гофропрессе или на сушильном столе вусловиях высокой температуры происходит быстрое схватывание клея в местеконтакта гофробумаги и плоского картонного слоя. Вода служит растворителемкрахмального клея. Содержание воды в клее составляет от 73 до 85% и вся она, заисключением молекулярно связанной с крахмалом (примерно 12%), должна бытьудалена на гофроагрегате. Каустическая сода снижает температуру клейстеризациикрахмала, ускоряет набухание крахмальных зерен. Бура способствует образованиюпоперечных связей в клее, повышая вязкость дисперсии. Бура сообщает клею«короткую» структуру, клей не образует капелек при нанесении его на вершиныгофров и не пачкает гофровалы. Бура повышает липкость клея и выполняет рольантисептика.
Добавки
Дляпридания клеевому шву водостойких свойств в пропорции от 5% до 15% к содержаниювсего крахмала в готовый клей добавляют ацетоно и мочевиноформальдегидныесмолы, латексы бутадиенового, изопренового и бутадиенстирольного каучуков инекоторые другие химикаты. В весеннее-летний период для борьбы смикробиологическими организмами в клей целесообразно периодически добавлятьбиоциды вколичестве до 1% от содержания крахмала.
Видкрахмала — нативный или модифицированный — не играет особой роли при изготовленииклея для гофрокартона. Заявления некоторых фирм об особой стабильности клея, приготовленногос использованием холодно растворимого или окисленного крахмала, являются скореемаркетинговым ходом, чем техническим решением. Модификацию крахмала можно выполнитьсамостоятельно при обработке его щелочью совместно с интенсивным перемешиванием.Модификации крахмала щелочью достаточно для получения гофрированного картона налюбой скорости гофроагрегата. Однако на производствах, где нет мешалки соскоростью перемешивания более 400 об./мин. (оптимальный вариант — не менее 750об./мин.) или отсутствует пар, модифицированные крахмалы могут найти своеприменение. Классическим способом получения современного крахмального клеясчитается метод Штайн Холла. Для применения этого способа необходимо иметь двемешалки. В одной — с помощью каустической соды (гидроксида натрия) и острогопара готовится щелочной крахмальный раствор (клейстер). В другой крахмальная суспензияс добавкой буры (тетрабората натрия десятиводного или пятиводного). Затем водной из мешалок приготовленные дисперсии смешиваются. Перемешивающееустройство для получения стабильного клея должно работать со скоростью не менее400 об./мин.Также хорошо известен способ приготовления клея в одной мешалке. Вмешалку турбинного типа, содержащую крахмальную суспензию с температурой 38–42ºС,заливается заданное количество раствора едкого натра, и смесь подвергается интенсивномуперемешиванию со скоростью порядка 1500–3000 об./мин. Происходит процесс физико-химическоймодификации крахмала, в результате которого часть крахмала клейстеризуется, идисперсия из за этого постепенно становится все более вязкой. По достижениизаданного уровня вязкости процесс модификации прекращается путем разбавлениядисперсии холодной водой или кислым раствором. Затем добавляется бура, идисперсия интенсивно перемешивается до готовности. Готовность определяется повязкости клея. Вискозиметр для непрерывного измерения вязкости закреплен настенке мешалки и измеряет ориентировочный уровень вязкости клея. Окончательноезначение вязкости определяется с помощью воронкообразного вискозиметра путемотбора пробы клея из мешалки. Другие способы получения крахмального клея дляпроизводства гофрокартона в одной мешалке, отличаются лишь некоторыми деталями,но в принципиальном плане идентичны. Таким образом, главное условие полученияклея со стабильной вязкостью – это наличие мешалки с интенсивнымперемешиванием. Перемешивание должно заканчиваться, когда после первоначальногопадения вязкость клея начнет выравниваться, и стабилизируется на заданномуровне, например, 40–50 сек. по ВЗ 4. Такой клей может свободно циркулировать всистеме, перекачиваться из емкости в емкость и храниться в течение суток.
Контролькачества крахмального клея осуществляется измерением концентрации, температуры,вязкости и температуры клейстеризации. Концентрация, при которой клейгарантированно склеивает слои картона, составляет по сухому остатку от 15% до27%. Нижний предел концентрации ограничивается из-за замедления скоростисхватывания и скорости высыхания клея, а также короблением гофрокартонноголиста. Верхний предел ограничивается дефицитом воды, необходимой дляклейстеризации крахмальных зерен. Современные быстроходные гофроагрегаты имеютклеенаносные устройства, способные нанести тонкий слой клея на вершины гофров,поэтому можно использовать клей повышенной концентрации. Такой клей содержитминимальное количество воды, что уменьшает затраты на сушку картона, способствуетработе гофроагрегата на высоких скоростях и облегчает решение проблемыкоробления гофрокартона. Верхний предел концентрации клея можно повысить путемиспользования в качестве дисперсной среды клейстера из модифицированногокрахмала, например, окисленного. При раздельном приготовлении суспензии иклейстера это может быть выполнено достаточно просто и с небольшимидополнительными затратами. Достаточно заменить на модифицированный крахмалтолько ту часть ранее применяемого нативного крахмала, которая предназначаласьдля носителя, т. е. клейстеризовалась. При приготовлении клея в одной мешалкетребуется использовать модифицированный крахмал в полном объеме.
Температураклея при нахождении его в любом месте, кроме вершин гофров (в мешалке,расходном баке, трубопроводе, насосе, клеевой ванне и т. д.), должна бытьна10–15 градусов ниже температуры его клейстеризации. Особенно это актуальнодля клеевой ванны гофропресса. Чтобы предотвратить образование студнеобразныхсгустков, которые могут усложнить работу агрегата, ванну охлаждают холоднойводой или экранируют от теплового потока. Вязкость клея определяется на вискозиметрах,работающих по принципу истечения определенного объема жидкости через калиброванныеотверстия.
Наибольшеераспространение в России получил прибор ВЗ 246, где 2,4 и 6 — диаметры сменныхотверстий в мм. Наиболее часто употребляется насадка диаметром 4 мм. Вязкость,определяемая с помощью этой насадки, получила название «вязкость по ВЗ 4».Другие известные вискозиметры, такие как Штайн Холла, Бауэра, Лори, Форда,кружка ВМС и другие принципиально не отличаются от ВЗ 4, и несмотря нанекоторые конструктивные отличия, дают сопоставимые по величине измерениявязкости. Обычный уровень вязкости клея по ВЗ 4, составляет 40–60 сек. Нижнийпредел вязкости клея не должен быть ниже 20 сек., верхний может быть близким к75–90 сек., т. е. к максимально возможному значению вязкости, определяемому спомощью насадки с диаметром 4 мм. При большей вязкости в конце измерения наворонке ВЗ 4 клей уже не течет, а капает, что нарушает условия точногоопределения показателя. Температура клейстеризации клея должна быть как можнониже, т. к. это имеет большое значение при недостаточном давлении пара,питающего гофроагрегат, а также в случае быстроходных гофроагрегатов. Температураклейстеризации зависит от типа крахмала и количества гидроксида натрия.Например, нативный кукурузный крахмал имеет температуру клейстеризации 72–75ºС.Но благодаря содержанию в клее гидроксида, натрия, температура клейстеризацииготового клея из кукурузного крахмала обычно составляет 58–62ºС. Важно приэтом следовать следующим простым правилам:
1)Изменение режима варки должно проводиться небольшими шагами при внимательномнаблюдении за результатами изменений.
2)Изменение количества компонентов клея нужно проводить при неизменном количествеводы.
3)При необходимости уменьшить вязкость клея сначала стоит попробовать интенсивноеперемешивание, а уже потом разбавление очень небольшими порциями воды.
4)Увеличивать вязкость клея надежнее всего смешиванием с вновь сваренной партиейзаведомо более густого клея.
Расходклея и, соответственно, крахмала для склейки 1 м2 гофрированного картоназависит, прежде всего, от толщины слоя клея на клеенаносном валу, т. е. на томвалу, который контактирует с вершинами гофрированной бумаги. На большинстве современныхклеенаносных устройств толщина этого слоя поддерживается на уровне 0,15–0,25 мми регулируется с помощью шаберного валика. Изменение зазора между валамиявляется основным способом оперативного влияния на расход крахмала при склейкегофрокартона. Вторым фактором, от которого зависит расход крахмала, выступаетконцентрация клея по крахмалу. В процессе склейки участвует весь крахмал,который находится между бумажными слоями, но при условии, что он весь клейстеризовался.Неклейстеризованный крахмал сразу обнаружит себя по расклейке гофрокартона и побелым полоскам на картоне лайнере от крахмальных зерен. Зерна не способнысклеивать бумажные слои, они в местеконтакта вершин гофробумаги с плоским слоеммешают образованию клеевого шва из клейстеризованной части крахмала. Если нагофроагрегате изготавливается пятислойный или семислойный картон, то условиядля приклеивания внутренних «нижних» слоев на склеивающем станке становятся ещеболее напряженными, т. к. прогреть клеевой шов до температуры клейстеризации нарасстоянии 3–7 мм от сушильных плит — задача непростая. Решить ее обычноудается за счет снижения скорости гофроагрегата. Упростить решение задачипомогает использование для склейки внутренних слоев специального клея спониженной температурой клейстеризации до 52ºС за счет введениядополнительного количества гидроокиси натрия при варке клея.
Времяхранения клея может исчисляться часами при нормальной работе гофроагрегата илисутками при авариях, остановке гофроагрегата по причине выходных или по причинеотсутствия заказов. Из практики можно сказать, что хранение крахмального клея втечение 12 часов существенно не меняет его характеристик. При этом неважно,хранился клей при легком перемешивании или находился в покое. В последнемслучае нужно перемешать клей перед подачей в производство. При хранении клеясвыше суток вязкость может понизиться. Хранение от 2 до 3 суток приводит ксущественному снижению вязкости и увеличению температуры клейстеризации клея.Но, как правило, такой клей еще можно использовать. Если клей хранился более 3суток, то происходит расслоение дисперсии, значительное понижение вязкости ипоявление гнилостного запаха. Такой клей можно не большими порциями подмешиватьк вновь приготовленному. Но лучше его не использовать, т. к. использованиетакого клея в любом режиме может привести к заражению технологических потоковмикроорганизмами, со всеми вытекающими отсюда последствиями. Установлено, чтопри хранении клея открытым в течение 10 суток, вязкость клея уменьшилась и на 6-йдень становилась равной вязкости воды. При этом температура клейстеризацииувеличивалась и в конце срока становилась равной темпера туре клейстеризацииисходного крахмала.
Уменьшениевязкости объясняется тем, что клейстеризованный крахмал полностьюгидролизовался, и клей стал простой крахмальной суспензией. Вязкость такихсистем определяется вязкостью дисперсной среды, т. е. воды. Увеличение температурыклейстеризации происходило, по видимому, за счет связывания щелочи двуокисьюуглерода, входящей в состав воздуха. Этот эксперимент хорошо объясняет возможныепричины расклейки гофрокартона при работе со старым клеем, а также феноменрасклейки по понедельникам.
Современныехимические разработки в области клеевых добавок предлагают новый компонент, добавкуСР-88 которая вызвала интерес у специалистов гофропроизводств ( Журнал «Гофропресса» №9 сентябрь 2008).
Гидрофобнаядобавка — изготавливается на основе кетональдегидной смолы, добавляется вготовый крахмальный клей. Придаёт влагостойкие свойства клеевому шву вгофрокартоне, что особенно важно при упаковке фруктов, овощей, цветов,замороженных продуктов, при наружном хранении упаковки в плохих погодныхусловиях, при хранении и перевозке в холодильниках.
Ошибочносчитается, что клей это — маловажная и незначительная составляющая в стоимостипроизводства гофрокартона. И поэтому часто забывают, что без хорошего клея небывает хорошего гофрокартона. Потери, вызванные плохим качеством клеякатастрофичны — это испорченные дорогостоящие лайнер и флютинг, потерянноерабочее время, невыполненные вовремя заказы: Если добавить к этому потокрекламаций от потребителей на некачественный гофрокартон, то сразу меняетсякартина роли клея в его производстве.
Гидрофобнаядобавка СР-88, придаст следующие качества: стабильность, клейкость ивлагостойкость. Эти свойства ставят производство гофрокартона на болеекачественный уровень.
Большинствотехнологов, как показывает практика, корректируют недостатки клея повышениемего расхода, чтобы усилить склейку и устранить риск расслаивания. Однако большеклея на картоне означает больше воды, что не добавляет прочности картону. Аувеличенный расход клея плюс дополнительные затраты тепла на сушильном столе — это уже ощутимый удар по себестоимости.
ПрименениеСР-88 ликвидирует эти проблемы. Для внедрения этой добавки на предприятииследует провести серию испытаний в лабораторных условиях, подобрать оптимальнуюрецептуру приготовления клея, а затем внедрить данную рецептуру клея на производстве.Эта добавка позволяет достичь — экономии клея, улучшения качества склейки,уменьшения в разы количества рекламаций на несоответствие марки и, конечно,приобретение гофрокартоном влагостойкости.
Наиболеераспространённая ошибка несоблюдение времени использования и, как результат,проблема с очисткой емкостей и трубопроводов. Готовый крахмальный клей сгидрофобной добавкой СР-88 должен быть использован не позднее 7-8 часов(рабочей смены) от его приготовления, при периодическом перемешивании срокиспользования увеличивается до сроков использования обыкновенного крахмальногоклея. После использования клея с добавкой СР-88 следует промыть емкости итрубопроводы водой (при окончании работы и остановке на выходные дни) илипрокачать и разбавить обычным клеем, если с утра возобновляется производство. Приповышении (понижении) вязкости клея при внесении добавки качество гидрофобнойдобавки остается стабильным. Естественные отклонения по вязкости могутвозникать из-за качества крахмала, жёсткости и химического состава воды.
Технологамследует, смоделировать процесс приготовления клея в лаборатории на маленькомобъёме (до 5 килограммов). Я думаю — это не так сложно (вместо мешалки можноиспользовать бытовой миксер). Добавьте рекомендуемое количество добавки,перемешайте и замерьте вязкость. Чаще вязкость снижается. Определить насколько,делать вязкость выше при приготовлении клея с добавлением СР — 88 и можнополучить рабочую вязкость клея. При этом следует помнить, что в моментперемешивания клея с добавкой вязкость кратковременно изменяется, а черезнекоторое время восстанавливается. Максимальный эффект гидрофобности, приприменении СР-88, достигается через 24 — 48 часов после изготовлениягофрокартона при соблюдении обыкновенных требований по кондиционированию (втечении 4-5 часов не ставить на сквозняки и не вентилировать принудительно)
ДобавкаСР-88 начинает быстро работать при температурах выше +120ºС на сушильномстоле, но начинает частично работать и при более низких температурах. Нельзядопускать перегрева клея в клеевых ваннах свыше 38-40 градусов (вязкость клеяможет сильно увеличиться — добавка начинает работать)
3 Применение и переработка
Сфера применениякартонной и бумажной упаковки
Сейчас на предприятииООО «Аполинария» ровно как и в России выпускается в основном трехслойныйгофрокартон марки Т-23 с профилем С и трехслойный гофрокартон с профилем В(обеспечивает высокую жесткость упаковки); доля микрогофрокартона крайненезначительна. Тарный картон применяется для упаковки различных товаров, не требовательныхк внешнему виду тары. Гофрокартон используется для изготовления ящиков,транспортной и потребительской упаковки. Из пяти и семислойного гофрокартонапроизводится транспортная упаковка для мебели, больших бытовых электроприборов,промышленного оборудования. В этой области упаковки он практически«монополист», что связано как с дешевизной и легким весом упаковки изгофрокартона, так и с ее привычностью для потребителей. Кашированныйгофрокартон с полноцветной печатью служит для производства потребительскойупаковки дорогих товаров.
В потребительскойупаковке продуктов питания картон используется в основном для сыпучихпродуктов, макарон, овсяных и кукурузных хлопьев. Микрогофрокартон толщиной 1-2мм (в т. ч. кашированный) используются для изготовления индивидуальной упаковкиширокого спектра товаров (в основном косметической и фармацевтическойпромышленности). В последнее время вытесняет из этой сферы обычный картонблагодаря своей эстетичности и меньшему весу при той же жесткости.
Наибольшую долю средиподотраслей пищевой промышленности по объемам потребления гофротары в обшейРоссийской статистике занимает производство алкогольной и безалкогольнойпродукции — 38 %, по 12 % приходится на кондитерские изделия и молочныепродукты. Что касается конкретно предприятия ООО «Аполинария» то доляпотребления гофро тары для кондитерских изделий составляет 50%, Вино водочной30%, остальные 20% приходятся на разнообразную пищевую и не пищевую продукцию.
Перспективы картона
Постоянный ростпроизводства картона в нашей стране, наблюдающийся в последние годы, — наглядное тому подтверждение. Да и во всем мире потребление картонной тарыуверенно росло на протяжении последних 20 лет.
Результатымаркетинговых исследований показывают, что большая часть населения по-прежнемупредпочитает картон другим видам упаковочных материалов. Более 90 %респондентов на просьбу назвать известные им виды упаковочных материалов первымвспомнили о картоне. На вопрос, какой материал они предпочитают в качествеупаковки, 23 % опрошенных ответили: «Картон». По их мнению, картонобладает способностью к вторичному использованию (55 %), доступен по цене (30%), легок в использовании (23 %) и хорошо хранится (21 %). 65 % опрошенныхзаявили, что продукт, упакованный в картонную упаковку, более привлекателен иего легче найти на прилавках магазинов. Так что, картон с уверенностью можноотнести к продуктам «жесткого» спроса на рынке упаковки.
По статистике, сегоднякартон и пластик занимают на российском упаковочном рынке лидирующие места (75% всего рынка), при этом, картон и бумага — около 38%, пластик — 36 % рынка. Однакодоля пластика в упаковке медленно растет. Показательно, что полимерные икомбинированные гибкие материалы занимают сейчас 50-55 % российского рынкаупаковки с печатью, бумага и картон — 40-45 %, фольга — 5 %. То есть сегоднядля изготовления упаковки с печатью, доля которой постоянно растет, пластикприменяется в большем объеме, чем картон. Это связано в первую очередь с тем,что пластик чаще картона применяется для изготовления потребительской упаковки,печать на которой необходима в абсолютном большинстве случаев.
В целом же, по даннымAbercade Consulting, доля бумаги и картона в потребительской таре на сегоднясоставляет 15,1 % общего объема потребления, в производственной таре — 73,9 %(сравнение проводилось по весу упаковки). На долю картона для упаковки (в т. ч.тарного картона и картона для потребительской тары) приходится более 80 % всегообъема производства картона в России. По всей видимости, картон и бумага вближайшие годы по-прежнему будут широко применяться в качестве материла дляпроизводственной и групповой тары, а картон, к тому же, — в качестветранспортной тары. Сегодня примерно 80 % производимого в России гофрокартонаиспользуется для производства транспортной упаковки. В то же время, 76-78 %транспортной упаковки составляют картонные ящики.
Статистика последнихлет показывает, что у картона и производных из него упаковочных материаловперспективы применения по-прежнему остаются вполне радужными. По оценкам Всемирнойорганизации производителей картона (WCO), Россия — единственная в ВосточнойЕвропе страна, где ожидается ежегодный прирост потребления тарного картона науровне 6,5-7 % в год. По прогнозам экспертов, сделанным в начале 2006 г., ростспроса на упаковку из гофрокартона в ближайшей перспективе будет составлятьоколо 4,4 % в год.
Основным потребителемупаковки из гофрокартона является пищевая промышленность (около 80 %), и еедоля в потреблении растет, что связано, конечно, с ростом самой пищевойпромышленности. Примерно по 5 % упаковки из гофрокартона потребляют следующиеотрасли: химическая, производство бытовой техники, производство синтетическихмоющих средств. Из других объективных факторов, влияющих на рост производствакартона, прежде всего, отметим то, что после дефолта 1998 г. в нашей странепродолжается процесс импортозамещения в отрасли упаковки, и хотя на сегодня егопозитивный заряд почти закончился, этот процесс все-таки стимулирует ростотечественного производства картона.
Если судить по даннымстатистики, производство как картона, так и полимеров, растет примерноодинаковыми темпами в процентном выражении, хотя в абсолютном выражении объемпроизводства картона, естественно, находится на первом месте. В тоже время,исходя из общемировых тенденций перехода на пластик (в странах Европы и США 41% производимых полимерных материалов используется для упаковки, а доляпродуктов питания, упакованных в пластик, составляет более 60 %), мы можемсказать, что применение полимеров в упаковке будет постепенно обгонятьприменение картонов. Однако с учетом российской бедности можно предположить,что переход на пленку будет долгим и непростым. Несомненно, будет расширятьсяприменение групповых упаковок стеклянных и пластиковых бутылок, состоящих изкартонного поддона и термоусадочной пленки, ведь всем широко известно, чтокомбинация свойств картона и полимеров позволяет существенно улучшить барьерныесвойства картона. Становится возможной упаковка в него масло- иливлагосодержащих продуктов, происходит увеличение сроков их хранения, но приэтом сохраняются и высокие механические качества упаковки из картона.
Будет увеличиватьсяиспользование полимерных пленок в упаковке жидкостей, синтетических моющихсредств, химических веществ в связи со стойкостью пленок к химическомувоздействию и их газа и водонепроницаемостью. Картон продолжит удерживатьлидирующие позиции на рынке транспортной упаковки (поддоны, ящики, упаковкабытовых товаров). Этому будут способствовать его низкая стоимость, легкий вес,компактность, возможность легкого нанесения надписей.3.1Технология производства гофротары
Выбор оборудования итехнология производства гофротары зависят от номенклатуры и объемовпроизводства.
На первом этапенеобходим роспуск (нарезка и рилевка — формирование линии, по которойпроисходит складывание гофрокороба) гофрокартона на нужные размеры. Роспускнеобходим в следующей ситуации:
Если производительгофротары не производит гофрокартон и закупает его на стороне. Зачастую раскройприобретаемого гофрокартона не соответствует раскрою производимой гофротары.Поэтому и возникает необходимость в его роспуске.
При производствепрокладок, вкладышей, поддонов, заготовок для решеток (перегородок), обечайки идругих мелких деталей коробки.
Для роспуска гофрокартонаиспользуется станок резательно-рилевочный.
На втором этапе спомощью флексографской печатной машины на гофрокартон наносится печать.
На третьем этапепроизводятся заготовки для будущего гофроящика:
для изготовлениястандартной четырех клапанной коробки используется станокпросекательно-рилевочный (слоттер), который осуществляет просечку и рилевку.
для изготовлениянестандартных видов гофротары (гофротара сложной высечки), а также дляизготовления четырех клапанной коробки с ручками, вентиляционными отверстиями ит.д. используется станок высечной ротационный или плоско высечной.
На четвертом этапепроизводится склейка гофроящиков. Здесь используется автоматическийфальцевально-склеивающий станок. Данный станок осуществляет склейку вавтоматическом режиме и укладку в пачки четырех клапанного гофро короба. Подачазаготовок в станок автоматическая со станка просекательно-рилевочного (Станокпросекательно-рилевочный и автоматический фальцевально-склеивающий станок приих совместной работе называют «автоматическая линия для производствагофрокоробов»). Автоматический фальцевально-склеивающий станок эффективноиспользовать при объемах производства одного типоразмера гофротары не менее 30тысяч штук. В случае, если производитель ориентируется на большую номенклатуруи небольшие объемы производства по каждому типоразмеру, мы рекомендуемиспользовать станок фальцевально-склеивающий (полуавтомат). Данный станокявляется автоматизированным рабочим местом оператора, который будет производитьсклейку гофротары, и позволяет увеличить производительность одногооператора-склейщика в 2 раза.
На пятом этапепроизводится обвязка гофроящиков в пачки. Обвязка производится полипропиленовойлентой с помощью машинки для обвязки пачек.
На шестом этапенеобходимо спрессовать отходы в кипы с помощью пресса для отходов.
Заключение
При выполнении даннойкурсовой работы нам представилась возможность получить подробное представлениео специфике производства гофро картона, выявить пути оптимизации производства,и улучшение качества, за счет применения современных клеевых добавок,использования новых разработок производственного оборудования. Мы с точностьюможем отличить различные виды гофрокартона, по марке, типу, свойствам. Впроцессе написания курсовой работы я пришел к выводу, что в производствегофрокартона, как в принципе и в любом другом производстве, конечный результатзависит, от качества используемого сырья, квалификации рабочего, иуправленческого персонала.
На производстве должныбыть оборудованы лаборатории, позволяющие проводить опыты, в соответствующихусловиях, с целью их дальнейшего внедрения в производство. Лабораторияпозволяет провести опыт, не затрагивая основного производственногооборудования. В лабораторных условиях проводятся опыты по определению маркигофро картона на соответствие требованиям заказчика.
Исходя из проведенногоанализа, можно сделать вывод: производство гофротары в обозримой перспективебудет развиваться по двум направлениям. Во-первых, увеличение объемовпроизводства. Во-вторых, расширение ассортиментного перечня выпускаемойпродукции с одновременным повышением качества и сложности исполнения. На рынкес каждым днем появляются новые разработки в области применяемых материалов,бумаги, картона, клея, красок и разнообразных добавок.
Развития данногоматериала приведет к повышению качества, удешевлению себестоимостиизготовления, к более углубленной специализации материала, то есть выпускматериала под конкретные нужды заказчика. Если продукт, который будет упакованв гофрокороб, влажный или холодный, то для таких целей применяется специальныйкартон, более устойчивый к таким воздействиям. Для продуктов, требующих к себепривлечения внимания, целесообразно применять картон с качественным покрывнымслоем, позволяющий достигать высокой передачи цветов. В дальнейшем развитиебудут определяться в первую очередь состоянием российской экономики. По меренеобходимости, для заказчика, производитель будет совершенствовать своитехнологии, оборудования, и повышать качество.
В данной курсовойработе описаны существующие и применяемые виды гофрокартона, особенностипроизводства и применение разнообразных добавок.
Поиск новых способовприменение гофрокартона, это основная задача производителей. На рынкепоявляется все новые и новые продукты, нуждающиеся в транспортной таре. Недавнои речи не велось о питьевой бутылированной воде, однако сегодня этот товар ужеупаковывают в гофроящик. Новые идеи, возникшие во время написания этого проекта- это упаковка из гофро картона для скоропортящихся продуктов. Возможно, скоромы увидим на рынке такой продукт как клубника, упакованная в гофролоток, вместолукошка, которое неудобно транспортировать и складировать. С участиемконструктора на предприятии уже разработаны опытные образцы данной упаковки.Гофрокартон — это материал, вошедший в нашу повседневную жизнь, и егопрактически не замечают, стоит только случиться сбою в поставке, какостанавливается все производство от потребителя до конечного покупателя. Воттогда вспоминается о значимости гофротары!
Показатель объемовпотребления гофро тары в стране, это показатель на прямую характеризующийуровень жизни, и благосостояния граждан.
Список используемых источников
1. Журнал«pakkograff»
2. Журнал«Картон и гофрокартон»
3. Журнал«Бумага и жизнь»
4. Журнал«ГофроПресса» № 12, 2008г
5. журналы«Бумага инфол»
6. журналы«ЛесПромИнформ»
7. Бумагаи другие основы для печати / Пер. с итал. Гатчина: СУДБ, 2002.
8. ГОСТ7420-89 Картон для плоских слоев гофрированного картона
9. ГОСТ7376-89 Картон гофрированный Общие технические условия
10. Конспектылекций
11. ЗданО. Дипон Сайрел Совершенство флексопечати, Тара и упаковка, 1995г.
12. Интернетсайты:
www.packaging-online.com
www.rahul.net/pacmedia/ppm
www.pkg.msu.edu
www.herzig.com
www.fdp.com
www.unipack.ru
kursiv.ru/flexopplus/advert/index.htm
packaging.ru/clossifs.htm
www.cpress.ru/CART/art0399/04.htm
dknweb.ff.phys.spbu.ru/exhibitions/
www.print.ru