В настоящее время на российском рынке представлен широкий спектр упаковочных картонов. Подчас заказчикам бывает сложно сориентироваться в многообразии материалов. Как найти оптимальное соотношение цены и качества предлагаемых картонов? Когда затраты на упаковку оправданы, а когда можно сэкономить? Ответы на все вопросы — в статье.

Несмотря на то, что в последнее время наблюдается вытеснение упаковочных картонов полимерными материалами, в некоторых сегментах отрасли картоны по-прежнему остаются незаменимыми. Журнал «Пакет» уже неоднократно отмечал такие преимущества картонов как возможность декорирования и конструирования, небольшой вес, прочность. Картоны сравнительно недороги, а главное, универсальны. Они подходят как для продуктов питания, так и для лекарств, парфюмерно-косметических товаров, стиральных порошков, детских игр и пр.

В последнее время на отечественном рынке появилось множество фирм-поставщиков, предлагающих такой ассортимент качественных импортных картонов, что глаза разбегаются. Правда, цена материалов иногда кажется слишком высокой. Есть соблазн купить подешевле и попроще. Как же разобраться, в каком случае расходы оправданы, а когда это пустая трата совсем не лишних денег? Давайте сразу определимся, что речь в этой статье будет идти не о декоративных качествах, хотя это тоже немаловажный аспект. Сконцентрируем внимание на физических характеристиках картона, которые определяют сохранность товара при хранении и транспортировке.

Как устроен упаковочный картон?

Упаковочные картоны имеют многослойную структуру - она увеличивает толщину и жесткость* материала. Основным сырьем для их изготовления служат беленая и небеленая целлюлоза, древесная масса, макулатура. В дальнейшем речь будет идти о мелованных упаковочных картонах, типичная структура которых показана на рис. 1.

*Количественно жесткость картона характеризуется произведением модуля его упругости Е на момент инерции I. Очевидно, что при одном и том же весе 1 м2 рыхлая бумага (с меньшим объемным весом и, соответственно, большим показателем пухлости) будет иметь большую толщину, а следовательно, и больший момент инерции. Поэтому даже при некотором снижении величины модуля упругости жесткость материала повышается.

Рис. 1. Типичная структура упаковочного картона: 1 - мелованные слои (один или несколько); 2 - верхний слой (беленая целлюлоза, небеленая целлюлоза, древмасса, отбеленая макулатура); 3 - вкладыш (достаточно толстый слой из дешевого сырья: макулатура, древмасса, небеленая целлюлоза, различные отходы производства); 4 - нижний слой (один или несколько слоев качественного сырья (беленая целлюлоза, небеленая целлюлоза, древмасса, макулатура)

Общее правило, определяющее последовательность слоев таково: качество сырья улучшается сверху до вкладыша и ухудшается от вкладыша вниз.

Картоны, содержащие макулатуру, несколько дешевле, однако они, как правило, обладают меньшей жесткостью. Для увеличения жесткости, прочности и влагостойкости используется целлюлоза повышенной прочности (крафт). Качество того или иного сорта картона характеризует совокупность его потребительских свойств: печатных, жесткостных, барьерных. Важно выбрать марку картона с оптимальным сочетанием цены и перечисленных свойств. Рассмотрим группы картонов и попытаемся разобраться, чем они отличаются друг от друга.

Картоны из первичных волокон

При производстве таких материалов используются только древесная масса и целлюлоза, поэтому их часто называют чистоцеллюлозными. Им присущи высокие прочностные свойства (на раздир, прокол, продавливание и т. п.) Эти картоны целесообразно применять там, где предъявляются высокие требования к качеству печати, например, для упаковки кондитерских изделий, лекарственных препаратов, парфюмерно-косметических товаров, а также изготовления раздаточных рекламных материалов (например, карманных календарей).

Несмотря на то, что картоны из первичных волокон имеют существенные преимущества по жесткости и гладкости (даже без дополнительной обработки), у них есть один существенный недостаток - высокая цена. Поэтому, если к дизайну и прочностным характеристикам не предъявляется особых требований, использование материалов этой группы вряд ли оправдано. Скорее, они могут использоваться для упаковки товаров, которые позиционируются как дорогие и эксклюзивные, хотя, из любого правила существуют исключения.

К материалам из первичных волокон относятся и более дешевые картоны из крафт-целлюлозы. Они отличаются характерным коричневатым (кофе с молоком) цветом оборотной стороны и повышенными жесткостными и барьерными свойствами.

В нашей стране существует предубеждение, что упаковка из крафт-картонов - удел недорогих продуктов. Тем не менее, можно привести немало примеров использования их европейскими производителями для изготовления высококачественной упаковки.

Учитывая, что крафт-картоны более жесткие и устойчивые к влаге, чем макулатурные, можно было бы значительно расширить сферу их использования при изменении отношения к эстетическим свойствам «кофейного» оборота. Удачные дизайнерские решения упаковки из крафт-картона постепенно меняют мнение потребителей. Тем более, что картоны из крафт-целлюлозы обходятся производителю упаковки дешевле, а значит, появляется возможность снизить цену конечного продукта.

Еще одной сферой применения крафт-картонов может быть упаковка небольших электро- и хозяйственных товаров, для изготовления которой зачастую используется микрогофрокартон. Опыт замены микрогофрокартона на толстый и жесткий упаковочный картон оказывается вполне удачным при небольших габаритах изделия.

Картоны макулатурные

При производстве материалов этой группы наряду с целлюлозой и древмассой значительную весовую долю составляет макулатура. Это снижает стоимость картона, но приводит к уменьшению жесткости материала. При одинаковой плотности, макулатурные картоны на 20-30% менее жесткие, чем картоны из первичных волокон. Следовательно, если из-за экономических или каких-либо других соображений производителю приходится переходить на макулатурный картон, то для сохранения прочностных свойств упаковки нужно будет выбирать более плотный по сравнению с чистоцеллюлозным материал.

Как правило, макулатурные картоны используются для массового производства, где требования к снижению стоимости упаковки особенно жесткие: продукты питания (чай, кофе, пельмени), пачки для недорогих табачных изделий, коробки для стиральных порошков, лекарственных препаратов, детских игр. Следует, правда, иметь в виду, что макулатурные слои упаковочных картонов не допускаются к прямому контакту с пищевыми продуктами. Решением проблемы может служить использование дополнительной упаковки (так называемого «пакета в коробке»). При этом сохраняется требуемая жесткость конструкции, а контакт картона с продуктом исключается. Нужно лишь правильно рассчитать, что обойдется дешевле в каждом конкретном случае: использование дополнительного пакета или переход на более качественный картон.

Надо отметить, что производители не всегда предупреждают заказчика о том, что контакт картона с продуктом может быть вреден для последнего. Поэтому, тем, кто заказывает упаковочный материал в первый раз, стоит поинтересоваться его структурой и безопасностью использования для пищевого продукта.

Печатные свойства

Для изготовления красочной упаковки, как правило, используют мелованные (покрытые) картоны. Качество покрытия лицевой стороны играет важнейшую роль для полноцветной печати, в особенности, если предполагается лакирование или тиснение. В качестве показателей качества покрытия приводятся только белизна, глянец и гладкость поверхности. В остальном можно ориентироваться на общее описание вроде: «двухслойное шаберное мелование плотностью 18 г/м2», на внешний вид, либо на отзывы коллег. Для того, чтобы сориентироваться, скажем, что плотность полного (двухслойного) мелования составляет порядка 20 г/м2, а легкого — от 4 до 10 г/м2).

В большинстве случаев при внедрении в производство нового материала необходимо проведение испытаний непосредственно на упаковочном оборудовании. Это может наложить новые ограничения на выбор материала. Например, картон, обладающий улучшенными прочностными свойствами, не всегда подходит для установленной на производстве упаковочной машины. Необходимо помнить, что жесткие картоны могут быть хрупкими. Это отрицательно влияет на показатели сопротивления излому и раздиранию. Каждому предприятию необходимо экспериментальным путем установить оптимальный диапазон значимых показателей упаковочного картона*.

*Под значимыми понимаются показатели, сужающие выбор картона. Например, толщина, подходящая под конкретную печатную машину, жесткость, белизна и т. п.

К сожалению, нет общепринятой классификации, позволяющей по маркировке однозначно установить структуру импортного картона, вид и качество его покрытия. Отечественные коробочные картоны классифицируются согласно ГОСТ 7933-75 (подробнее о нем см. комментарий редакции ниже). Поскольку большинство качественных картонов завозится из-за рубежа, выбор материала неопытным поставщиком и товаропроизводителем связан с трудностями правильного понимания маркировки.

Наиболее распространенные названия для мелованных картонов:

• в немецком языке Geschtrichener Duplex (GD) или Geschtrichener Triplex (GT) Karton - для макулатурных и Geschtrichener Chromokarton (GC) - для картонов из первичных волокон;
• в английском языке наиболее употребимое название - Coated Folding Boxboard (FBB), которое часто употребляется в более узком значении для картонов из первичных волокон. Макулатурные картоны иногда называют Coated Folding Boxboard, иногда Whitelined Chipboard (WLC).

Например, на российском рынке большинство макулатурных картонов имеют маркировку GD 2, а картоны из первичных волокон - GC 2.

Помимо качества мелованного покрытия, при производстве коробок существенны высечные свойства картонов. Стандартных измеряемых показателей этих свойств нет, поэтому приходится проверять их опытным путем. Общие соображения здесь таковы:

• лучше ведут себя при высечке и биговке картоны из первичных волокон;
• чем выше пухлость картона, тем лучше он высекается и бигуется.

Жесткостные свойства

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 устройства измеряют момент силы, необходимый для изгиба образца материала на заданный угол (150 или 50). Общепризнано, что устройство L & W позволяет обеспечить большую точность и объективность измерения соответствующей характеристики. Определяющим стандартом в этом случае является DIN 53121.

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. Зависимости жесткости от плотности для каждой группы картонов показаны на рис. 2.

Рис. 2. Классификация картонов по группам жесткости (основывается на сравнении характеристик известных сортов макулатурных картонов: Нева, Multiboard Offset, Baltika, GD-Lux, Uniboard-S, Boxer, Graphopack, Printa, Astra Color, Multicolor Mirabell)

Жесткость картона определяется его толщиной и упругими свойствами сырья, причем толщина влияет на жесткость нелинейно. Под жесткостью материалов обычно понимается их сопротивляемость деформациям, возникающим под воздействием внешних сил и нагрузок. Это определение, принятое в курсе сопротивления материалов, полностью применимо к листу бумаги или картона, а также изделиям из них.

Факторы, повышающие жесткость:

• увеличение веса, а следовательно, толщины;
• увеличение объемного веса картона, не содержащего в композиции минеральных наполнителей (без снижения толщины);
• проклейка связующими веществами;
• преобладание в бумажной композиции длинноволокнистой целлюлозы;
• высокая степень помола бумажной массы.

Факторы, понижающие жесткость:

• противоположные перечисленным;
• каландрирование.

Пухлость зависит от композиции бумажной массы, используемой для изготовления бумаги или картона. Значительное количество волокон предварительно высушенной или замороженной целлюлозы способствует получению пухлой бумаги. Коротковолокнистые 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 табл. 1 приведены характерные значения толщины и пухлости выделенных выше групп картонов для плотностей 300 и 400 г/м2 (напомним, что пухлость (см3/г) = толщина (мкм)/ плотность (г/м2).

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	390	1,6	480	1,60	570	1,63

Таблица 1.

Подробнее о размерностях читайте в комментарии редакции ниже. На графиках (рис. 3) приведены зависимости жесткости от плотности для картонов из первичных волокон.

Рис. 3. Зависимость жесткости от плотности для картонов из первичных волокон

Связь между пухлостью материала и его жесткостью при этом 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 табл. 2.

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

Таблица 2.

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 (табл. 3, 3а) показывает, что эта характеристика для большинства картонов достаточно стабильна по всему диапазону выпускаемых плотностей и, следовательно, может служить характеристикой данного сорта. Например, пухлость для картона Boxer меняется от 1,56 до 1,65 (на 5,76%) при изменении плотности от 250 до 500 г/м2 (на 100%). Для картона Uniboard-S пухлость меняется от 1,26 до 1,35 (7,1%) при изменении плотности от 230 до 600 г/м2 (160%).

Комментарий редакции - Российский ГОСТ на упаковочный картон

Согласно ГОСТ 7933-75 «Картон коробочный» установлены требования, предъявляемые к картону для изготовления потребительской тары.

Марка картона	Применяемость
Хром-эрзац М - мелованный по покровному слою из беленой целлюлозы МНО - мелованный по небеленой основе; НМ - немелованный с покровным слоем из беленой целлюлозы; А - с покровным слоем из беленой целлюлозы	Для изготовления потребительской тары; с многокрасочной печатью глубоким и высоким способами; с одно- и многокрасочной печатью типоофсетным способом
Б - с покровным слоем из небеленой целлюлозы; В - с ненормируемым составом по волокну	Для изготовления потребительской тары без печати
Г - из макулатуры и других волокнистых полуфабрикатов	Для изготовления картонных навивных барабанов, склееного картона и промышленных нужд

Примечание: картон марок В и Г не предназначен для упаковывания пищевых продуктов.

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 перивичных волокон при почти одинаковой продольной жесткости поперечная может отличаться почти в 1,5 раза в зависимости от сорта картона. Какая из характеристик MD или CD (или их комбинация) «правильнее» характеризует «потребительскую» жесткость?

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 соотношение 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.

Комментарий редакции - Размерности

Тем, кто впервые сталкивается с необходимостью выбора упаковочного картона, следует иметь в виду, что размерности, применяемые в этой отрасли, несколько отличаются от общепринятых и известных всем из курса физики.

• Так, под плотностью понимается размерность г/м2, хотя в привычном понимании плотность измеряется как единица массы на единицу объема.
• Для определения же физической плотности используется понятие объемный вес, который как раз имеет размерность г/см3.
• Неоднократно упомянутая нами пухлость — величина, обратная объемному весу, и размерность ее см3/г.

Плотность	Жесткие		Средние
	жесткость	пухлость	жесткость	пухлость	эквивалентная плотность	отношение эквив. пл-ей
230	10,50	1,54	6,90	1,32	265	1,15
240	12,25	1,55	7,84	1,33	276	1,15
250	14,00	1,56	8,78	1,33	288	1,15
260	15,88	1,57	9,88	1,33	301	1,16
270	17,76	1,58	11,25	1,34	310	1,15
280	19,55	1,58	12,90	1,35	319	1,14
290	21,50	1,59	14,30	1,35	333	1,15
300	23,70	1,60	15,70	1,36	341	1,14
310	25,90	1,61	17,76	1,36	352	1,14
320	28,03	1,61	19,81	1,37	361	1,13
330	30,25	1,62	21,70	1,37	372	1,13
340	32,53	1,63	23,62	1,37	382	1,12
350	34,80	1,63	25,55	1,36	391	1,12
360	37,56	1,63	27,71	1,37	404	1,12
370	40,32	1,63	29,87	1,37	415	1,12
380	43,26	1,63	32,03	1,38	426	1,12
390	46,38	1,63	34,32	1,38	437	1,12
400	49,50	1,64	36,60	1,38	447	1,12

Таблица 3.

Плотность	Жесткие		Мягкие
	жесткость	пухлость	жесткость	пухлость	эквивалентная плотность	отношение эквив. пл-ей
230	10,50	1,54	5,91	1,21	275	1,20
240	12,25	1,55	7,04	1,22	291	1,21
250	14,00	1,56	8,17	1,23	307	1,23
260	15,88	1,57	9,07	1,23	321	1,23
270	17,76	1,58	9,97	1,24	334	1,24
280	19,55	1,58	10,87	1,24	346	1,24
290	21,50	1,59	12,08	1,25	358	1,23
300	23,70	1,60	13,28	1,26	370	1,23
310	25,90	1,61	14,49	1,26	382	1,23
320	28,03	1,61	15,66	1,26	395	1,23
330	30,25	1,62	17,14	1,26	407	1,23
340	32,53	1,63	18,62	1,27	419	1,23
350	34,80	1,63	20,10	1,27	431	1,23
360	37,56	1,63	21,84	1,27	444	1,23
370	40,32	1,63	23,62	1,27	457	1,24

Таблица 3а.

Надеемся, что данные нами пояснения не запутали Вас еще больше.


Михаил Козлов, Центральная Бумажная Компания