Ирина Эланс
Технология производства тары из картона для пищевых продуктов и его упаковка
Содержание
Введение
Картоном называют твердый листовой или рулонный материал толщиной от 0,3 до 5 мм, вырабатываемый из волокнистой массы. Сырьем для изготовления картона служит, главным образом, термомеханическая древесная масса, полуцеллюлоза, небеленая целлюлоза, макулатура. Применяются также синтетические и минеральные волокна. Картон представляет собой композиционный материал сложного состава с анизотропией свойств по всем направлениям: длине, ширине и толщине.
Чёткой границы между бумагой и картоном нет. Согласно ГОСТ, бумагой называется «материал с массой квадратного метра до 250 г, состоящий преимущественно из растительных волокон, связанных между собой силами поверхностного сцепления, в котором могут содержаться проклеивающие вещества, минеральные наполнители, химические и натуральные волокна, пигменты и красители». Картоном, в свою очередь, называют «материал, состоящий преимущественно из растительных волокон, отличающийся от бумаги большей толщиной и массой квадратного метра». Большинство специалистов считают картоном бумагу толщиной свыше 0,2 мм или любую многослойную бумагу.
Картон бывает однослойным и многослойным. Внутренние слои многослойного картона обычно отливают из более дешёвых композиций, наружные слои — из более прочного и дорогого волокна.
По сфере применения различают три вида картона:
упаковочные;
полиграфические;
дизайнерские.
Упаковочный картон применяется для изготовления тары и упаковки, что определяет основные требования к материалу: высокая жёсткость, каркасность, барьерные свойства, прочность.
Полиграфический картон используется для производства многоцветной продукции, требующей высокого качества печати: папки, брошюры, дорогая подарочная упаковка и т. д. Этот тип картона не должен обладать такой жёсткостью, как упаковочный. В первую очередь он отличается высоким качеством печати, благодаря наружному мелованному слою или двустороннему мелованию.
Дизайнерский картон применяется для создания имиджевой и презентационной продукции, элитной упаковки, каталогов, книг и журналов, поэтому для его производства используют самые дорогие сорта сырья. Такой картон отличается разнообразием фактуры и широкой цветовой палитрой.
- Классификация картонной тары
Тара служит основным средством для обеспечения сохранности производимой продукции в процессе ее транспортирования, хранения и потребления.
В настоящее время применяются следующие классификационные группировки тары.
По признаку функционального назначения: транспортная и потребительская тара. Транспортная тара образует самостоятельную транспортную единицу или часть укрупненной транспортной единицы. Потребительская тара поступает к потребителю с продукцией и не представляет собой самостоятельной транспортной единицы. Необходимо отметить, что четкого разграничения между двумя этими функциональными группировками тары не существует. В ряде случаев потребительская тара одновременно служит и транспортной тарой и наоборот — транспортная тара выполняет функции потребительской тары.
По оборачиваемости тара может быть разовой (однократного использования), возвратной (повторно используемой) и многооборотной (предназначена для многократного использования).
Картонная и бумажная тара относятся в основном к таре разовой и частично возвратной.
По степени жесткости тара бывает жесткой и мягкой. К жесткой таре относятся картонные барабаны и картонные ящики, тара из бумажного литья. К мягкой таре относятся бумажные мешки.
По конструктивным особенностям — неразборная, разборная, складная, разборно-складная. К неразборной таре относятся картонные барабаны, отдельные конструкции картонных ящиков и лотков; к складной — большинство конструкций картонных ящиков и лотков; к разборно-складной относятся конструкции картонной тары, состоящие из складных картонных
ящиков и различных дополнительных деталей в виде решеток, перегородок, вкладышей, обечаек и других дополнительных деталей.
Классификация картонной и бумажной тары производится по конструктивному признаку и виду материала и включает в себя следующие основные группы: ящики из гофрированного картона, ящики из сплошного склеенного картона, лотки картонные, барабаны картонные, мешки бумажные, тара из бумажного литья, поддоны картонные, контейнеры картонные, прокладки, амортизаторы, перегородки.
Тара из гофрированного картона разделяется на следующие основные функциональные группы: ящики, лотки, барабаны, поддоны, контейнеры, прокладки, обечайки, вкладыши, перегородки и др.
Ящики картонные. По виду применяемого материала разделяются на две группы: ящики из гофрированного и из сплошного склеенного картона. Наиболее распространенной и перспективной является группа ящиков из гофрированного картона.
Ящики картонные являются наиболее массовой продукцией и по конструкциям составляют самую большую разновидность.
Ящики из гофрированного картона можно разграничить на следующие основные конструкционные группы: складные с четырехклапанным дном и крышкой; складные с четырехклапанным дном и съемной клапанной крышкой (телескопического чипа); футлярного типа; со сплошным дном и съемной крышкой; оберточного типа; комбинированные.
Картонные лотки. По конструкциям разделяются на следующие группы: складные из одной заготовки; складные из двух и более заготовок; нескладные; комбинированные.
Барабаны из гофрированного картона. Предназначены для перевозки предметов цилиндрической формы (рулоны пленки, индикаторная бумага, специальный провод и др.) и имеют боковую стенку в виде многогранника.
По конструкции барабаны картонные разделяются на две группы: из одной заготовки с клапанным дном и крышкой; из многогранной обечайки и торцевыми крышками из картона; комбинированные.
Барабаны картонные навивные. Предназначаются для упаковки широкой номенклатуры продукции. По своим конструктивным особенностям картонные барабаны разделяются на два основных вида: картонные с картонным дном и крышкой; картонные, усиленные металлическим обручем с различной конструкцией дна и крышки.
По конструкциям картонные барабаны можно разбить на следующие группы: картонные с крышкой и дном из бумажного литья; картонные со штампованными дном и крышкой, пришитыми к корпусу; картонные со сборным дном и крышкой, одеваемыми внахлобучку; картонные с закатным дном и крышкой; картонные с закатным дном и съемной лепестковой крышкой; картонные с закатным дном и съемной крышкой с затяжным кольцом; картонные со стяжными крышками; картонные с закатным металлическим дном и крышкой.
Мешки бумажные. Применяются для широкой номенклатуры сыпучей продукции. Кроме того, в мешки бумажные упаковываются и штучные изделия (газеты, изоляционные изделия, стиральный порошок, бутылки). В зависимости от способа изготовления и конструкции мешки бумажные разделяются на следующие основные виды: открытые сшитые; склеенные с прямым отрубом трубки; склеенные со ступенчатым отрубом трубки; закрытые сшитые; склеенные с прямым отрубом трубки; склеенные со ступенчатым отрубом трубки.
Особенности построения горловины — открытая или закрытая с клапаном, определяют выбор оборудования предприятий-изготовителей, а также оборудование и технологические процессы упаковочных цехов, предприятий-потребителей и соответственно технологические процессы изготовления мешков и загрузки их продукцией.
Особенности заделки дна и горловины — на клею или сшитые, определяют эксплуатационные качества мешков, технологию и оборудование предприятий-изготовителей.
Особенности отруба трубки при изготовлении мешка — прямой или ступенчатый, определяют прочностные показатели мешков, технологию и оборудование предприятий-изготовителей.
Следующим основным признаком, определяющим физико-химические свойства и назначение мешков, является техническая характеристика бумаги, из которой они изготовлены.
В государственных стандартах, в технической и исследовательской документации характеристика бумаги различных комбинаций слоев дана в применении к характеристике мешков в обобщающем виде. По видам применяемых материалов мешки разграничивают на следующие основные группы: непропитанные, влагонепроницаемые (битумированные и влагопрочные); с пленочными покрытиями; с пленочными вкладышами; обрезиненные; крепированные; армированные; специальные.
По слойности материалов мешки разделяются на: двух-, трех-, четырех-, пяти-, шестислойные.
Кроме этого, бумажные мешки могут иметь и другие отличительные признаки — это способ заделки горловины мешка, конструкция клапанов в закрытых бумажных мешках, наличие перфорации и др.
Тара из бумажного литья. Тара из бумажного литья хотя и не находит широкого распространения и используется в основном в виде прокладок, имеет большую разновидность: прокладки для упаковки штучных предметов; лотки для упаковки пищевых полуфабрикатов и продуктов; лотки для упаковки ягод, овощей; ящики из бумажного литья; бутылки из бумажного литья; крышки для картонных барабанов; бумажно-литые барабаны, ведра.
Поддоны картонные. Предназначены для пакетирования тарно-штучных грузов, образования грузового пакета, перемещения, транспортировки и хранения грузов в пакетированном виде.
По конструкциям поддоны картонные делятся на две группы: картонные и комбинированные.
Контейнеры картонные. Предназначены для перевозки различных изделий, имеющих первичную упаковку, и позволяют создать укрупненную грузовую единицу.
По конструкции контейнеры картонные разделяют на следующие виды: картонные, состоящие из картонного ящика и обычного деревянного поддона; сборные, состоящие из отдельных картонных заготовок, собираемых на поддоне; контейнеры со съемной стенкой; картонные складные с собираемыми опорами; со съемной крышкой.
Прокладки, амортизаторы. Прокладки, амортизаторы, перегородки и другие детали являются вспомогательными элементами для упаковки изделий в картонную тару и служат для повышения ее прочности, обеспечения сохранности упаковываемого изделия и улучшения качества упаковки.
По своему назначению, конструктивным особенностям эта группа имеет большую разновидность. Укрупненно можно эти изделия разграничить на следующие виды: прокладки, амортизаторы складные, амортизаторы неразборные, решетки разборные, вкладыши, перегородки.
Рис. 1 – Пример упаковки из картона
- Технология изготовления картонной тары
Технология изготовления тары из картона и гофрокартона зависит от имеющегося оборудования на предприятии. Оборудование для картонной упаковки выбирается исходя из планируемых объемов производства, номенклатуры и конструкции коробки.
Процесс производства складных коробок из картона и гофрокартона представляет собой совокупность выполняемых в строго определенной последовательности наиболее распространенных в упаковочном производстве технологических операций (Приложение А): входной контроль материала, печать текста и изображения, отделка внешней запечатанной поверхности (при необходимости), штанцевание, отделение технологических излишков материала (облоя), отделение друг от друга индивидуальных заготовок коробок (раскрой), фальцовка, склеивание продольных швов, стапелирование, упаковка, маркировка, транспортирование.
Качество изготовления тары зависит от правильного выбора технологических параметров, а также от качества применяемых материалов. Поэтому перед выполнением основных технологических операций необходимо провести входной контроль качества сырья, в результате которого могут быть выявлены дефекты материала. Также необходим технологический контроль готовой продукции для выявления дефектов, образованных в процессе производства.
Входной контроль – проверка сырья (картона) на соответствие заявленным нормам, контроль листового картона на выходе из производственной линии и контроль готовой продукции при отгрузке – на каждом из этих этапов отбираются образцы производимого картона и испытываются по определенным показателям. Это дает возможность увереннее балансировать на соотношении цена-качество.
Материалы, применяемые для изготовления картонной упаковки, должны соответствовать требованиям стандартов и технических условий. Выбор запечатываемого материала часто делается заказчиками на основании внешних характеристик и экономических соображений. Здесь не учитывается характер воспроизводимого оригинала и особенности технологических процессов. Поэтому, именно входной контроль материалов является главным звеном, обеспечивающим эффективный производственный цикл, и качество печатной продукции.
В наше время картонные коробки выполняют не только роль упаковки продукции, но и рекламную роль. Поэтому столь важен этап печати на картоне и гофрокартоне, позволяющий изготовить интересную, красочную упаковку. Перед печатью обязательно выполняется тестирование. Подбор цветовой гаммы производят на конкретном картоне при помощи цветопробы. После утверждения макета запускается производство всего тиража. При этом могут применяться офсетная печать и цифровая печать, флексография, трафаретная печать.
Важным этапом изготовления картонных упаковок является отделка, использующаяся как в декоративных, так и в защитных целях. Используют следующие способы отделки: лакирование, тиснение, ламинирование.
Ламинирование представляет собой припрессовку пленки. Данная операция не только придает упаковке эффектный вид, но и делает ее более прочной, устойчивой к неблагоприятным внешним воздействиям.
Используется в качестве отделки также тиснение различных видов. Особенно популярно тиснение фольгой, способное эффективно привлекать внимание к упаковке.
Тиснение – процесс получения рельефных изображений на упаковке за счет деформаций бумаги (картона) под воздействием давления и нагревания.
Важным этапом изготовления коробок из картона является штанцевание. Операция штанцевания определяет важнейшие технические характеристики получаемых коробок: точность и соответствие проекту геометрически размеров и формы, точность и качество последующей операции сборки коробок, их внешний вид, прочность, надежность, долговечность и т.д.
Штанцеванием принято называть комплекс операций: вырубку, высечку, перфорацию, биговку, рицовку.
В процессе штанцевания производится высечка контура развертки коробки, биговка линий сгибов на развертке, по которым впоследствии будет производиться фальцовка – складывание из плоской развертки объемной коробки или ящика. Если предусмотрено конструкцией, то в процессе штанцевания в соответствующих местах развертки коробки могут быть выполнены перфорация, надрезка, рицовка или тиснение.
Вырубкой называется прорезание обрабатываемого материала насквозь с помощью режущей линейки штанцформы по непрерывной линии, одновременно могут осуществляться процессы биговки, рицовки, перфорации и т.д. Вырубка осуществляется на специальном оборудовании плоскими или ротационными штанцформами. Вырубка предназначена для придания заготовкам изделий из листовых материалов сложной конфигурации в соответствии с их конструкцией.
Высечка – автоматизированная или механизированная вырезка картонных или бумажных заготовок нужной формы для изготовления ящиков или коробок с одновременным нанесением линий сгиба.
Биговка – нанесение на оттиск линий сгиба с помощью тупых ножей, которые уплотняют материал и частично разрушают связи между волокнами. Биговка предназначена для снижения жесткости листовых заготовок по линии сгиба. Она значительно облегчает условия образования сгибов и является эффективным средством повышения качества складных коробок, особенно в условиях автоматизированной сборки. Линии биговки выполняются с помощью биговальных линеек, представляющих собой тонкие металлические полоски с гладкими скругленными кромками, которые вминают картон в точно вырезанную канавку с обратной (нижней) стороны. Эта канавка формуется в тонкой твердой матрице (называемой также контрштампом). Глубина и ширина биговальных канавок зависит от типа используемого картона, ширины биговальных линеек и перепада высот между биговальными линейками и ножами штампа.
Перфорация – отверстия в стенках тары, обеспечивающие циркуляцию воздуха внутри тары.
Рицовка – надрез поверхности
многослойного запечатываемого
материала, картона или бумаги
Выполняют процесс штанцевания на штанцевальных машинах. Различают два основных типа штанцевальных машин: плоскоштамповочные и ротационные. Основное технологическое отличие заключается в том, что при использовании плоской вырубки картон неподвижен, а в ротационных машинах он перемещается (используется рулон, а не листы). Преимуществом ротационных штанцевальных машин является их более простая кинематическая схема, позволяющая обеспечивать и более высокую производительность.
Все эти операции предназначены для того, чтобы сформировать коробки определенной конфигурации. Следует отметить, что еще на этапе проектирования картонной упаковки очень важно разработать схему раскладки заготовок картонных коробок на листе используемого материала, что довольно часто позволяет значительно снизить себестоимость изготовления картонной упаковки благодаря отходам картона или гофрокартона, а также повышению производительности процесса изготовления коробок.
После штанцевания развертка коробки остается связанной с листом перемычками, поэтому для полного ее отделения автоматически или в ручную производится операция удаление облоя и отделения индивидуальных заготовок разверток коробок.
После удаления облоя и разделения заготовок коробок они могут либо упаковываться и отправляться заказчику, либо выполняется их сборка.
Сборка заключается в фальцовке коробки и скреплении ее деталей, то есть складывании из плоской заготовки объемной коробки и фиксации ее формы. Для скрепления деталей коробки наибольшее распространение получили легко поддающиеся автоматизации клеевой способ и механическое скрепление при помощи замков разных конструкции.
В зависимости от типа конструкции, склейка коробки осуществляется вручную или автоматически, и также механического способа – использования различных конфигураций замков. Для автоматизированной сборки коробок в настоящее время применяются фальцевально-склеивающие линии.
После того как упаковки сформированы, выполняется их стапелирование. При этом сокращаются площади для их промежуточного накопления, становится возможной автоматизация их дальнейшей обработки.
- Упаковка сахара в картонную тару
Сахар входит в группу самых востребованных товаров, пользующихся спросом среди всех категорий потребителей. Высокий спрос обусловлен тем, что сахар - товар первой необходимости, наряду с молочной и хлебобулочной продукцией, а также крупяными изделиями.
Разновидности сахара:
На прилавках магазинов мы встречаем сахар двух видов – сахар-песок и рафинад.
Сахар-рафинад имеет две разновидности - прессованный и порошкообразный сахар, которые отличаются не только формой, технологией изготовления, но и упаковкой. Для производства порошкообразного сахара или по-другому сахарной пудры необходимо измельчающее оборудование, представленное мельницами. С помощью сортировочных машин происходит сортировка по фракциям или просеивание сахара. Процесс производства прессованного сахара менее трудоемок, при этом сахар-рафинад по себестоимости более дорогостоящ, а это значит, что предприятие получает больший процент прибыли при меньшем коэффициенте производственных затрат.
Рис.4 - Сахар
Сахар сохраняет свои, исходные свойства только при надежной защите от воздействия внешних условий при хранении, транспортировании и реализаций в торговле, что должно обеспечиваться прежде всего его упаковкой.
Лучше всего справляется с этой задачей упаковка из картона. По этой причины многие известные компании, как белорусские, так и международные, используют именно ее для хранения своих товаров.
Преимущества картонной упаковки:
- Универсальность.
- Экологичность.
Упаковка из картона безопасна как для человека, так и для окружающей среды. Она не выделяет вредных веществ ни в процессе эксплуатации, ни во время производства. А утилизация и переработка картона не представляет никакой сложности.
- Прочность.
Упаковка из картона надежно защищает помещенный в нее товар от деформации. Поэтому она подходит для хранения сахара.
- Небольшой вес.
Упаковка из картона
не приводит к ощутимому
- Широкие возможности для оформления.
На картонной упаковке можно напечатать любой текст и любое изображение. А современные технологии позволяют украшать ее с помощью различных средств: ламинации, фольгирования, УФ-лака и т.д. Все это улучшает внешний вид упаковки и делает ее привлекательной для потребителя.
Картонная упаковка для сахара может быть разной:
- гофрированный картон, такие коробки максимально удобны для транспортировок;
- упаковочный тонкий картон – этот вариант оптимален для создания потребительских коробок для сахара-рафинада.
Процесс фасовки и упаковки сахара становится одним из важнейших процессов, осуществляемых на упаковочно-фасовочном оборудовании.
Полностью автоматизированная производственная линия состоит из:
- прессовочного оборудования;
нагревателей и охладителей;
участка изготовления пустых коробок;
фасовочного аппарата;
отдела склеивания наполненных коробок с сахаром, аппарат закрытия крышки.
Рис.5 – Упаковочно-фасовочное оборудование
При фасовке сахара-рафинада в пачки и коробки применяют бумагу марок А-1, А-П, Б-1 для упаковывания пищевых продуктов на автоматах по ГОСТ 7247, бумагу для автоматической упаковки, картон для потребительской тары по ГОСТ 7933 или другие равноценные по показателям качества марки бумаги и картона для пищевых продуктов, разрешенные к применению органами здравоохранения.
Оборудование для фасовки и упаковки сахара в пачки:
Рис.6 – Автоматический Картонер FABRIMA (3000 коробок в час)
Маркировка сахара должна включать:
• наименование продукта;
• наименование, местонахождение (адрес) изготовителя, упаковщика, экспортера, импортера, наименование страны и места происхождения;
• массу нетто;
• товарный знак изготовителя (при наличии);
• пищевую ценность;
• содержание углеводов;
• условия хранения;
• обозначение нормативного или технического документа, в ее соответствии с которым изготовлен и может быть идентифицирован продукт;
• информацию о сертификации.
- Качество производимой тары. Основные дефекты, возникающие при изготовлении картонной тары и упаковки, рекомендации по их устранению
Картонные коробки самый распространенный и доступный вид упаковки продукции. Но изготовление коробок только на первый взгляд кажется простым.
Производство коробок – процесс многоуровневый, и на каждом этапе могут проявиться дефекты изделия. Даже самая первая ступень уже очень важна. При производстве продукции неизбежно возникновение дефектов, что обуславливается различными факторами. Обратимся к процессу изготовления упаковки из картона.
На этапе разработки упаковки осуществляется выбор материала (конкретной марки и других характеристик картона), определение формы и габаритных размеров упаковки, цветового решения, разработка текста и изображений и разработка конструкции упаковки, куда входят выбор клеевых соединений, замковых затворов, конструкций дна, крышки и т. д.
Оптимальное соотношение основных размеров коробок должно обеспечивать их хорошую устойчивость как при транспортировке и хранении, так на витрине и стеллажах магазина. Коробки с товаром не должны падать, иначе теряется благоприятное впечатление при покупке.
В процессе производства может произойти надрыв картона по линии биговки, что объясняется избыточным неравномерным давлением, износом или неправильной регулировкой биговальных роликов, пластин и др. В этом случае необходимо немедленно отрегулировать биговальные ролики и пластины. Также следует отслеживать постоянно их износ и, если необходимо, производить своевременную замену. Постоянный контроль технологического процесса, в частности, отслежки равномерности рабочего давления, практически устраняет возможность надрыва картона по линии биговки.
Следующим дефектом является уже отсутствие линий биговки и поверхностные царапины, причиной возникновения которых является изгибание штанцформ (и как следствие выпадание режущих и биговальных ножей). Для устранения этого недостатка производителю необходимо обеспечить жесткую конструкцию рамы, на которой установлены валы привода столов, абсолютно одинаковой толщины транспортерных ремней.
Нарушение размеров или формы может возникать вследствие ошибки в чертеже на изготовление штампа или несоблюдения указаний чертежа. Устранением данного дефекта является исправление рабочих чертежей штампа, их доводка или переделка.
В ходе производства картонной упаковки часто возникают заусенцы на поверхности среза, что объясняется слишком большим или неравномерным зазором между пуансоном и матрицей, также возможно вследствие затупления режущих кромок.
Следующим дефектом поверхности среза является наличие неровностей на нем, что объясняется недостаточными зазорами. Дефект устраняется путем изменения зазоров на требуемых шлифованием пуансона или увеличением контурного окна матрицы.
Заклинивание штампуемой полосы объясняется недостаточным зазором в проходе после ножей. Исправить данный дефект можно, увеличив зазор шлифованием направляющих поверхностей линеек.
Еще одним серьезным дефектом является перекос. Этот недостаток возникает на стадии конструирования и изготовления оборудования, или при неправильной эксплуатации пресса. Например, применение вырубного штампа, на котором не сбалансирована нагрузка хотя бы по одной из осей, а также наличие посторонних предметов (загрязнений) на поверхности тигеля, заключной рамы. Все эти недостатки устраняются путем правильной эксплуатации пресса, путем исправления рабочих частей штампа, их доводка или переналадка.
Оптимизация системы контроля качества на всех стадиях производства картонной коробки позволяет обеспечить отличное качество продукции, соблюдать кратчайшие сроки изготовления упаковки.
- Технологическое оборудование и оснастка для изготовления тары из картона
Существует два вида производства складных коробок и ящиков:
- без фальцовки и склеивания;
- с фальцовкой и склеиванием.
Способ производства складных коробок с фальцовкой и склеиванием был рассмотрен в пункте 2.