RU175017U1

RU175017U1 - Картон гофрированный с повышенной жесткостью

Info

Publication number: RU175017U1
Application number: RU2016129447U
Authority: RU
Inventors: Антон Юрьевич Демин
Original assignee: Антон Юрьевич Демин
Priority date: 2016-07-18
Filing date: 2016-07-18
Publication date: 2017-11-15

Abstract

Полезная модель относится к целлюлозно-бумажной промышленности, а именно к изготовлению трехслойного гофрированного картона и тары из него. Гофрированный картон содержит в структуре плоских слоев полимерные термопластичные микросферы. Задачей полезной модели является повышение эксплуатационных свойств гофрированного картона. Эта задача обеспечена техническим решением, направленным на придание гофрированному картону повышенной жесткости, путем введения в плоские слои лайнера термопластичных микросфер. Микросферы введены в картон для плоских слоев таким образом, что характеристики его поверхностных слоев остались неизменными. Гофрированный картон с повышенной жесткостью состоит двух плоских слоев картона, наполненных полимерными микросферами, и одного внутреннего гофрированного слоя бумаги. Плоские слои картона и гофрированная бумага скреплены между собой крахмальным клеем. Такой гофрированный картон имеет повышенную прочность на изгиб. Тара, изготовленная из него, обладает повышенными прочностными характеристиками.

Description

Преимущественной областью использования полезной модели является целюлозно-бумажная промышленность, изготовление гофрированого картона и упаковки из него.

На сегодняшний день ящики из гофрированного картона являются самым распространенным видом упаковки. Основными материалами для изготовления гофрированного картона являются картон для плоских слоев - лайнер и бумага для гофрирования - флютинг.

Применяемые в отрасли при оценке качества гофрированного картона механические характеристики - сопротивление продавливанию и сопротивление торцевому сжатию ЕСТ - не воспроизводят весь комплекс реально воздействующих сил при затаривании, складировании и транспортировке гофроящиков. К примеру: при испытаниях гофрокартона на торцевое сжатие ЕСТ, гофрокартон складывается «гармошкой», а в реальном гофроящике деформируется на изгиб. Это изображено на фиг. 1. То есть, механизм разрушения гофроящиков в штабелях и при испытаниях ЕСТ - различен.

На жесткость гофрированного картона и гофротары большое влияние оказывают толщина и жесткость материала лайнера и флютинга. Способность к ящиков к штабелированнию возрастают с ростом толщины жесткости и модуля упругости гофрированого картона. Гофрокартон в отношении жесткости на изгиб имеет анизотропную структуру, т.е жесткость при изгибе в машинном направлении D_md и поперечном направлении D_cd отличаются друг от друга. На фиг. 2 представлена структура гофрокартона с указанием машинного и поперечного направления.

Прочность гофрокороба следует рассчитывать по полной формуле Макки, так как она учитывает жесткость картона на изгиб:

BCT=2.028·ECT^0.746{V(D_md·D_cd) }^0.254·Z^0.492,

где

ВСТ - сопротивление короба на сжатие;

ЕСТ - сопротивление гофрокартона на торцевое сжатие;

V(D_md·D_cd) - среднегеометрическая жесткость при изгибе в поперечном и машинном направлении;

Z - периметр гофрокороба.

На жесткость гофрированого картона при изгибе влияют жесткость на изгиб слоев лайнера, качество флютинга и склейки. Жесткость при изгибе D_md в основном зависит от жесткости при изгибе лайнеров. D_cd жесткость при изгибе определяется главным образом жесткостью волнистой конструкции образуемой флютингом. Увеличение жесткости на изгиб плоских слоев лайнера будет влиять на жесткость гофрокартона в машинном направлении D_md и соответственно на прочностные характеристики гофрокороба ВСТ.

В настоящее время гофропроизводства для повышения жесткости гофрокартона к изгибу D_md, как правило увеличивают плотность слоев гофрокартона г/м², либо усиливают проклейку, что ведет к дополнительному расходу целюлозно-бумажной массы, химикатов, энергозатратам, увеличивает вес и стоимости гофрокороба.

Из уровня техники известен патент RU 235840, где описан листовой волокнистый материал для изготовления преимущественно гофрированного картона, содержащий макулатуру и полуфабрикат высокого выхода, отличающийся тем, что в качестве полуфабриката высокого выхода используют хвойную целлюлозу с выходом целлюлозного волокна 60-65% со степенью делигнификации 75-95 единиц Каппа, полученную путем Mg бисульфитной варки хвойной древесной щепы при начальной рН варочного раствора 4,5-5,0 с выдерживанием в течение 1 ч при температуре заварки, при 140°С и при температуре собственно варки, обработкой полученной целлюлозы 10%-ным раствором Mg(ОН)₂ и последующим размолом в две ступени до степени помола 13-15° ШР, компоненты используют со степенью помола 45-55° ШР при следующем соотношении, мас. %:

Данный метод требует специальной подготовки бумажной массы и соблюдения техпроцесса. К тому же он не раскрыто значение жесткости материала в производстве гофрокартона и тары из него. Патент RU 235840 относится к внутреннему слою гофрокартона - флютингу.

Также из уровня техники известен картон для плоских слоев и тара из него патент RU 2233929, где технический результат достигается тем, что картон для плоских слоев подвергают проклейке термомеханической древесной массой. За счет этого картон приобретает повышенные механические характеристики. Тару выполняют с использованием вышеописанного картона для плоских слоев. Данный метод является сложным в реализации и требует сильного изменения в техническом процессе изготовления картона для плоских слоев.

Наиболее близким из уровня техники известен патент RU 2401355, в котором описывается многослойный картон. Картон содержит по меньшей мере два слоя: первый слой, изготовленный из сырьевого материала, обладающего высокой плотностью и высоким модулем упругости; и второй слой для обеспечения картона объемностью, в котором второй слой содержит химико-термомеханическую пульпу (СМТР) из древесины лиственных пород, целлюлозу и/или СМТР из хвойной древесины при заданном соотношении компонентов. Для повышения жесткости химико-термомеханическую массу помещают во внутренний слой. Плотность внутреннего слоя ниже плотности внешних слоев за счет чего достигается жесткость на изгиб при увеличении толщины. Данный картон предназначен для ламинирования и изготовления упаковки из однослойного картона. В этом патенте не описано применение данного картона в производстве гофрированного картона и тары из него.

Задачей настоящего изобретения является повышение жесткости гофрированного картона без изменения плотности квадратного метра, без специальной подготовки бумажной массы для изготовления плоских слоев и введения специальных проклеивающих реагентов и смол.

Ниже настоящая полезная модель описана более подробно со ссылками на сопровождаемые чертежи.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 изображено проверка торцевого сжатия ЕСТ и реальные замятия гофроящика в штабеле;

на фиг. 2 схематично изображено направление осей жесткости гофрокартона в машинном и поперечном направлении;

на фиг. 3 изображен картон без микросфер и картон, содержащий 2% микросфер;

на фиг. 4 приведена зависимость жесткости картона лайнера от содержания микросфер;

на фиг. 5 показана зависимость увеличения толщины картона от содержания микросфер;

на фиг. 6 - структура гофрокартона с повышенной жесткостью;

на фиг. 7 - структура плоского слоя с микросферами, где h - толщина картона лайнера, t - толщина поверхностного слоя лайнера;

на фиг. 8 - структура гофрированого картона, где h - толщина гофрированного картона, t - толщина картона лайнера.

Новый технический результат достигается тем, что в середину картона лайнера при его производстве вводятся полимерные термопластичные микросферы 0,2-5% от абсолютно сухой массы картона лайнера, методом вспрыска либо полива одного из слоев картона лайнера при двухсеточной картоноделательной машине, либо введением целлюлозно-бумажную массу среднего слоя при многосеточной машине. В сушильных цилиндрах картоноделательной машины микросферы расширяются в 40-60 раз до абсолютной плотности 17-25 кг/м³, увеличивая толщину внутреннего слоя картона лайнера. Жесткость картона лайнера при изгибе представляет собой кубическую функцию плотности и модуля упругости. Чтобы полностью реализовать эффект увеличения коэффициента жесткости, микросферы, следует добавлять в средний слой картона лайнера таким образом, чтобы это не повлияло на характеристики прочности и плотности поверхностных слоев. На фиг. 3 слева показан картон без содержания микросфер, справа содержащий 2% микросфер.

На фиг. 4 приведена приблизительная зависимость жесткости картона при изгибе от содержания термопластичных микросфер на сухой вес

На фиг. 5 приведена зависимость увеличения толщины картона от содержания микросфер.

Новым техническим решением увеличения жесткости гофрированного картона является использование плоских слоев лайнера содержащим в среднем слое полимерные термопластичные микросферы. Гофрокартон повышенной прочности будет иметь структуру, изображенную на фиг. 6.

К расчету жесткости на изгиб плоского слоя, наполненного микросферами, применима теория для расчета сэндвич панелей, согласно которой, чертеж на фиг. 7:

где

D_MD,CD - жесткость картона лайнера;

E_MD,CD - модуль упругости верхнего/нижнего слоя картона лайнера;

t - толщина верхнего/нижнего слоя лайнера;

h - толщина всего лайнера.

Для гофрированного картона применима та же теория сэндвич панелей, чертеж на фиг. 8:

где

D_MD,CD - жесткость гофрированного картона;

E_MD,CD - модуль упругости картона лайнера;

t - толщина лайнера;

h - толщина гофрированного картона.

Также известно, что приблизительно жесткость при изгибе, пропорциональна торцевому сжатию гофрокартона ЕСТ:

V(D_md·D_cd)≅ECT·h², откуда ЕСТ≅(V(D_md·D_cd))/h²,

где

h - толщина гофрированого картона.

Обращаясь к вышеописанной, в данной полезной модели полной формуле Макки, можно сделать вывод: жесткость гофрированного картона на изгиб влияет на прочность гофроящика ВСТ. Прочность гофрокартона и тары из него достигнута увеличением жесткости на изгиб картона лайнера за счет введения в средний слой лайнера термопластичных микросфер, что приводит к увеличению жесткости на изгиб самого гофрированного картона.

Claims

1. Гофрированный картон повышенной жесткости состоит из двух плоских слоев картона лайнера и одного внутреннего слоя гофрированной бумаги флютига, соединенные крахмальным клеем, при этом плоские слои картона лайнера содержат полимерные термопластичные микросферы.

2. Гофрированный картон по п. 1 отличается тем, что содержание микросфер в плоском слое лайнера 0,2-5% в расчете на сухой вес.

3. Гофрированный картон по п. 1 отличается тем, что полимерные микросферы находятся в среднем слое картона лайнера.

4. Гофрированный картон по п. 1 отличается тем, что микросферы введены таким образом, что характеристики поверхностных слоев картона лайнера остались неизменными.

5. Гофрированный картон по п. 1 отличается тем, что имеет, по меньшей мере, один плоский слой картона лайнера, содержащий термопластичные микросферы.