 |
Жесткость и пухлость чистоцеллюлозного и макулатурного картонов
|
|
|
|
Жесткость картона является одной из его главных характеристик, так как упаковка должна, в первую очередь, выполнять функцию защиты содержимого. При одной и той же плотности картоны разных марок могут обладать различными жесткостными характеристиками.
Жесткость представляет собой свойство материала сопротивляться изгибу. Существует два прибора для измерения этой характеристики: устройство Табера (Taber) и устройство Лорентсена и Веттре (L&W). Оба эти устройства измеряют момент силы, необходимый для изгиба образца материала на заданный угол (150 или 50). Общепризнанно, что устройство L&W позволяет обеспечить большую точность и объективность измерения соответствующей характеристики. Определяющим стандартом в этом случае является DIN 53121.
Жесткость продольная (MD) и поперечная (CD). При работе с картоном необходимо знать, что его свойства неравномерны в разных направлениях и зависят от ориентации волокон сырья. Картон, как и бумага, является анизотропным материалом. Отношение продольной (вдоль машинного направления) жесткости к поперечной для известных нам сортов картона составляет от 1,9 до 2,75. В случае картонов из первичных волокон при почти одинаковой продольной жесткости поперечная может отличаться почти в 1,5 раза в зависимости от сорта картона.
Одним из качеств картонной коробки является ее сопротивление сжимающему усилию. Другими словами, коробка не должна сильно прогибаться, когда ее берут в руки и, сжимая, удерживают. Под «потребительской» жесткостью коробки можно понимать величину ее прогиба при сжатии. Этот прогиб зависит как от жесткости материала, так и от линейных размеров коробки и ее геометрической формы. В тех случаях, когда грань коробки имеет отношение сторон близкое к SQRT (MD/CD) (то есть, отношение длинной стороны к короткой находится в диапазоне от 1,38 до 1,66) свойства картона практически не зависят от направления и их можно не учитывать. Однако если отношение длин сторон сильно отличается от SQRT (MD/CD), приоритет нужно отдавать жесткости более длинной стороны (заметим, что в ряде случаев длинная сторона может быть ориентирована и поперек машинного направления и тогда более значимой становится характеристика CD). В любом случае, этот нюанс нужно не забыть при раскрое картона, а также при выборе направления биговки.
|
|
|
Макулатурные картоны можно разделить на три группы: мягкие, средние и жесткие. Заметим при этом, что в области плотностей < 315 г/м² группы средних и мягких картонов смыкаются. Частичное перекрывание групп является следствием того, что при низких плотностях вкладыш получается достаточно тонким, а жесткость определяется внешними целлюлозными слоями. [5].
Способы повышения жесткости:
- увеличение массы;
- проклейка связывающими веществами;
- преобладание в бумажной композиции длинноволокнистой целлюлозы;
- высокая степень фибрилляции помола;
- добавление более грубых волокон полуцеллюлозы;
- многослойная структура;
- вид отделки.
Способы понижения жесткости:
- противоположные перечисленным;
- каландрирование. [3]
Пухлость зависит от композиции бумажной массы, используемой для изготовления бумаги или картона. Значительное количество волокон предварительно высушенной или замороженной целлюлозы способствует получению пухлой бумаги. Коротоковолнистые материалы (например, целлюлоза из лиственных пород древесины) или материалы, склонные к укорочению в процессе размола волокон сульфитной целлюлозы, отбраковка от вискозной целлюлозы, большое количество макулатуры и сухого оборотного брака также увеличивают пухлость бумаги. В таблице 1.3 приведены характерные значения толщины и пухлости выделенных выше групп картонов для плотностей 300 и 400 г/м² (напомним, что Пух=(S×h)/m, см³/г).
|
|
|
Таблица 1.3
Значения толщины и пухлости макулатурного картона
| Группа | 250 г/м² | 300 г/м² | 350 г/м² | |||
| толщина | пухлость | толщина | пухлость | толщина | пухлость | |
| Мягкие | 290-310 | 1,16-1,24 | 360-380 | 1,20-1,27 | 420-450 | 1,20-1,28 |
| Средние | 320-340 | 1,28-1,36 | 410-420 | 1,37-1,40 | 480-490 | 1,37-1,40 |
| Жесткие | 1,6 | 1,60 | 1,63 |
Связь между пухлостью чистоцеллюлозного картона и его жесткостью выражена значительно слабее, чем для макулатурных картонов. Характерной чертой картонов с крафт-целлюлозой является меньшее значение толщины (и, следовательно, пухлости) при тех же значениях жесткости. Разбросы значений толщины и пухлости указаны в таблице 1.4.
Таблица 1.4
Значения толщины и пухлости чистоцеллюлозного картона
| Группа | 250 г/м² | 300 г/м² | 350 г/м² | |||
| толщина | пухлость | толщина | пухлость | толщина | пухлость | |
| Обычные | 370-400 | 1,48-1,60 | 450-500 | 1,50-1,66 | 525-590 | 1,50-1,68 |
| Жесткие | 415-440 | 1,66-1,76 | 510-540 | 1,70-1,80 | 600-650 | 1,71-1,85 |
Сравнение графиков зависимости жесткости от плотности по макулатурным и чистоцеллюлозным картонам позволяет сделать выводы:
- лучшие по жесткости макулатурные картоны приближаются к картонам из первичных волокон;
- разделение макулатурных картонов по группам жесткости значительно коррелирует со значением пухлости;
- детальный анализ значений пухлости, рассмотренный далее, показывает, что эта характеристика для большинства картонов достаточно стабильна по всему диапазону выпускаемых плотностей и, следовательно, может служить характеристикой данного сорта.
Таблица 1.5
Детальный анализ значений пухлости и жесткости картонов
| Плотность | Жесткие | Средние | ||||
| жесткость | пухлость | жесткость | пухлость | эквивал. плотность | отнош. эквивал. пл-тей | |
| 10,50 | 1,54 | 6,90 | 1,32 | 1,15 | ||
| 12,25 | 1,55 | 7,84 | 1,33 | 1,15 | ||
| 14,00 | 1,56 | 8,78 | 1,33 | 1,15 | ||
| 15,88 | 1,57 | 9,88 | 1,33 | 1,16 | ||
| 17,76 | 1,58 | 11,25 | 1,34 | 1,15 | ||
| 19,55 | 1,58 | 12,90 | 1,35 | 1,14 | ||
| 21,50 | 1,59 | 14,30 | 1,35 | 1,15 | ||
| 23,70 | 1,60 | 15,70 | 1,36 | 1,14 | ||
| 25,90 | 1,61 | 17,76 | 1,36 | 1,14 | ||
| 28,03 | 1,61 | 19,81 | 1,37 | 1,13 | ||
| 30,25 | 1,62 | 21,70 | 1,37 | 1,13 | ||
| 32,53 | 1,63 | 23,62 | 1,37 | 1,12 | ||
| 34,80 | 1,63 | 25,55 | 1,36 | 1,12 | ||
| 37,56 | 1,63 | 27,71 | 1,37 | 1,12 | ||
| 40,32 | 1,63 | 29,87 | 1,37 | 1,12 | ||
| 43,26 | 1,63 | 32,03 | 1,38 | 1,12 | ||
| 46,38 | 1,63 | 34,32 | 1,38 | 1,12 | ||
| 49,50 | 1,64 | 36,60 | 1,38 | 1,12 |
Таблица 1.6
|
|
|
Средние значения жесткости и пухлости для макулатурных картонов
| Плотность | Жесткие | Мягкие | ||||
| жесткость | пухлость | жесткость | пухлость | эквивал. плотность | отнош. эквивал. пл-тей | |
| 10,50 | 1,54 | 5,91 | 1,21 | 1,20 | ||
| 12,25 | 1,55 | 7,04 | 1,22 | 1,21 | ||
| 14,00 | 1,56 | 8,17 | 1,23 | 1,23 | ||
| 15,88 | 1,57 | 9,07 | 1,23 | 1,23 | ||
| 17,76 | 1,58 | 9,97 | 1,24 | 1,24 | ||
| 19,55 | 1,58 | 10,87 | 1,24 | 1,24 | ||
| 21,50 | 1,59 | 12,08 | 1,25 | 1,23 | ||
| 23,70 | 1,60 | 13,28 | 1,26 | 1,23 | ||
| 25,90 | 1,61 | 14,49 | 1,26 | 1,23 | ||
| 28,03 | 1,61 | 15,66 | 1,26 | 1,23 | ||
| 30,25 | 1,62 | 17,14 | 1,26 | 1,23 | ||
| 32,53 | 1,63 | 18,62 | 1,27 | 1,23 | ||
| 34,80 | 1,63 | 20,10 | 1,27 | 1,23 | ||
| 37,56 | 1,63 | 21,84 | 1,27 | 1,23 | ||
| 40,32 | 1,63 | 23,62 | 1,27 | 1,24 |
При выборе того или иного картона значимыми являются такие показатели, как например, толщина, подходящая под конкретную печатную машину, жесткость, белизна и т.п.
Эквивалентные поверхностные плотности и «справедливые» цены. Ценовым ориентиром при выборе картона (без учета его остальных свойств) должна являться не стоимость тонны, а стоимость 1 м² при фиксированной (необходимой для данного вида упаковки) жесткости. Зная жесткостные характеристики картонов, можно сравнить ценовую привлекательность той или иной марки [5].
|
|
|
