В начале 90-х, исходя из экологических соображений, многие евро­пейские страны отказались от применения в быту стиральных порошков, содержащих фосфатные добавки, и производителям упаковки пришлось научиться качественно упаковывать новые бесфосфатные моющие средст­ва, отличающиеся повышенной гигроскопичностью. Для этого были разра­ботаны различные комбинированные материалы на основе бумаги и кар­тона [1]. Сегодня картоны с барьерными свойствами широко применяют для упаковки влажных, жирных и замороженных продуктов. Особенно востребованы следующие их характеристики: паро- и водонепроницае­мость, газонепроницаемость (по отношению к кислороду, азоту, углеки­слому газу), непроницаемость к запахам, маслостойкость и жиростойкость. Как правило, учитывать одновременное воздействие всех факторов на упа­ковку не требуется. Помимо упаковочных свойств, картоны должны обла­дать и хорошими печатно-техническими характеристиками, т. к. при изго­товлении современной упаковки предусматривается не только нанесение цветной печати, но и выполнение разнообразных отделочных операций [2].

Цель настоящей работы - сравнительный анализ характеристик не­скольких марок барьерных картонов для составления практических реко­мендаций по выбору картона, соответствующего требованиям специфика­ции на упаковку стирального порошка "Persil" для заказчика ОАО "Хен­ кель". Спецификация включает следующие показатели: масса 1 м , жест­кость, паропроницаемость картона, стойкость к истиранию и компресси­онному торцевому сжатию готовой упаковки.

Для исследования выбраны 5 марок упаковочных картонов произ­водства Германии, Швеции, Украины, России (табл. 1). Все картоны име­ют внутренний слой полиэтилена. Испытания поведены по стандартным методикам после акклиматизации образцов в течение 24 ч.

Таблица 1 - Размерные показатели исследованных картонов

На рисунке 1 для наглядности представлены результаты измерений массы 1 м2, демонстрирующие разброс этой характеристики

Рисунок 1 - Результаты измерения массы, г/м

Как видно из рисунка, наиболее однородными по массе являются картоны Complex и Multiboard Barrier, остальные имеют значительные от­клонения. Толщина картона в данном случае не нормируется, но хорошо известно, что с увеличением толщины будет увеличиваться и жесткость материала [3]. Также необходимо отметить, что для процесса печати очень важна равномерность картона по толщине, и, как показали испытания, все исследованные картоны данному требованию соответствуют.

Жесткость картона определяют в двух направлениях - продольном (MD) и поперечном (CD). Требования спецификации таковы: MD не менее 100 mNm, CD не менее 37 mNm. Особенно критичной для картонов явля­ется CD-жесткость. Полученные данные по этой характеристике представ­лены на рисунке 2.

Рисунок 2 - Жесткость картонов в поперечном направлении, mNm

Как показывают испытания, требованиям спецификации соответст­вует только Multiboard Barrier (CD = 44,7 mNm), также видно, что при ис­пытаниях он ведет себя стабильнее остальных картонов. Что касается MD-жесткости, то у всех картонов она выше нормируемого значения.

Показатель впитываемости при одностороннем смачивании (Cobb-тест) влияет на расход краски для печати тиража при испытании лицевой стороны и на барьерные свойства картона при испытании оборотной сто­роны (табл. 2) [4]. Очевидно, что картоны Cardboard и ДСП "Bukhman" потребуют увеличения расхода краски на тираж из-за повышенной впиты­вающей способности лицевой стороны.

Таблица 2 - Результаты испытаний (Cobb), г/м

Очень низкая впитывающая способность с оборота для картона Mul-tiboard Barrier объясняется его структурой: мелованный картон/ПЭ/бумага (остальные картоны имеют структуру: бумага/ПЭ/макулатурный картон), благодаря которой он может использоваться и для упаковки продуктов с повышенной влажностью. Лучшие характеристики среди оставшихся - у картона ДСП "Пролетарий".  

Т. к. цель данной упаковки - защитить содержимое, особенно важна устойчивость к пару, что обеспечивается внутренним слоем полиэтилена. Допустимая паропроницаемость по спецификации - не более 10 г/м через 24 часа [5]. Полученные данные представлены в табл. 3, из которой видно, что требованиям соответствуют только картоны Complex, Multiboard Bar­rier и ДСП "Bukhman".

Таблица 3 - Паропроницаемость (WVTR), г/м

Испытание готовой упаковки на истирание проводят для оценки ка­чества закрепления печатных красок и лака. Тест позволяет оценить ус­тойчивость поверхности изделия к механическим воздействиям при упако­вывании, транспортировке и хранении на предприятии заказчика. Изделие должно выдержать 20 циклов истирания на приборе Ink Rub Tester без зна­чительного повреждения поверхности. У картонов ДСП обеих марок было выявлено едва заметное истирание, остальные картоны выдержали испы­тание без повреждения поверхности.

Особую важность для готовой упаковки со стиральным порошком имеет тест на компрессионное торцевое сжатие в вертикальном и горизон­тальном направлении. На рисунке 3 представлены данные испытаний для вертикального сжатия ( по спецификации - не менее 300N).

Рисунок 3 - Вертикальное компрессионное сжатие, N

Как видно, требованиям спецификации удовлетворяют только карто­ны Complex и Multiboard Barrier. Испытания на горизонтальное сжатие (по спецификации - не ниже 380N) картоны не выдержали: худшие показатели у ДСП "Пролетарий" (287 N), у остальных - в пределах 330-344 N). И только Multiboard Barrier продемонстрировал жесткость выше норматив­ной - 409 N.

По совокупности результатов лучшим оказался картон Multiboard Barrier производства Fiskeby Board (Швеция). Этот картон и был рекомен­дован заказчику. Таким образом, на основании проведенных исследования при выборе марки картона для упаковки стиральных порошков необходимо принимать во внимание следующие соображения:

-   чем толще картон (при одинаковой массе 1 м ), тем выше его жест­кость и сопротивление компрессионному сжатию;

-   чем ниже впитывающая способность оборотной стороны, тем ниже паропроницаемость.  

Литература

1.  Кимпимяки Т., Сантамаки К. Барьерные дисперсные покрытия - новая возможность для упаковочной промышленности // ЦБК, 2000. № 3. С. 24-29.

2.    Груздева И.Г. Полимерные материалы и пластмассы в полиграфи­ческой технике и технологии: учебное пособие. СПб.: Изд-во «Петербург­ский институт печати», 2007. 132 с.

3.    Кирван М. Дж, Упаковка на основе бумаги и картона. СПб.: Про­фессия, 2008. 488 с.

4.    ГОСТ 12605. Бумага и картон. Метод определения поверхностной впитываемости воды при одностороннем смачивании (метод Кобба).

5. ГОСТ 21472. Материалы листовые. Гравиметрический метод оп­ределения паропроницаемости.