Papír na výrobu vlnité lepenky

Definice pojmu vlnitá lepenka

Materiál vlnitá lepenka je používán jako balicí materiál a je následovně definován: “Vlnitá lepenka je lepenka z jedné nebo více vrstev vlnitého papíru, který je lepen mezi více vrstvami jiného papíru nebo lepenky.

Výchozí materiály pro výrobu vlnité lepenky

Základem je rozlišení mezi papíry, které se budou používat pro slepení s vlnami. Některé jsou “vlnité papíry”, jiné “krycí papíry”, nazývané také linery. Dále se rozlišuje původ vláken papíru, které jsou tvořeny z organického materiálu:

• Papíry na primární bázi vláken sestávající v zásadě z celulózových vláken. Z důvodů hospodářských a životního prostředí to bývají materiály s vyšší příměsí vláken starého papíru (zpravidla cca 35 %).
• Papíry na bázi starého papíru sestávající z vláken, která se získala z kvalitativně rozdílného starého papíru (sekundární vlákna).

Tyto rozdíly jsou důležité pro pochopení tvorby ceny, fyzikálních vlastností rozdílných druhů vlnité lepenky a možností použití hotových obalů  z  vlnité  lepenky.

Běžná obchodní označení (v kvalitativním pořadí) jsou:

Vlnité papíry

• Fluting – nebělený polobuničitý papír z listnatého dřeva s min. 65 % podílu primárních vláken.
• Wellenstoff – převážně z tříděného starého papíru.
• Šedák – papír ze směsi obvyklého starého papíru jako odpadů z tisku, šedé lepenky, lepenkových dutinek apod.

Krycí papíry

• Kraftliner – sulfátový, buničitý papír v přírodní hnědé barvě nebo s bělenou krycí vrstvou (white top) z jehličnatého dřeva s min. 80 % podílu primárních vláken.
• Testliner – většinou dvouvrstvové papíry z rozdílných vláknitých materiálů papíru, přičemž krycí vrstva může obsahovat kvalitativně vysoce hodnotný vláknitý materiál. Není určeno složení vlákniny. Proto jsou pevnostní vlastnosti definovány a rovněž garantovány.
• Šedák – papír ze směsi obvyklého sběrového papíru.

Zvlňovací stroj (ZS)

Vlnitá lepenka je vyráběna na zvlňovacím stroji (ZS), který dosahuje délky až 180 metrů. Pracovní šíře činí 1 600 až 3 350 mm. Nejvyšší výrobní rychlost je přibližně 450 m/min.

Odvíjení

Na této první pracovní části jsou připojovány role papíru. Tyto role mají průměr až 1,5 metru a šíři až 3,3 metru. Papírové role jsou do stroje vloženy silnými nakládacími rameny. Brzdící systémy se starají o to, aby rychlost odvíjení korespondovala s rychlostí výrobní linky.

Splicer

Tzv. splicer umožňuje letmou výměnu kotoučů. Pomocí spliceru dochází k lepenému spojení končícího a nového pásu papíru. Upnutý kotouč se automaticky upravuje do přesné – paralelní polohy.

Předehřívací válec

Z role přicházející papír musí být předehřátý předtím, než je použit na krycí nebo zvlněnou vrstvu vlnité lepenky. To je důležité pro to, aby bylo umožněno navazující slepení. Teplota předehřívacího válce je cca 180^oC při tlaku vodní páry asi 15 barů.

Rýhovací válce

Profil rýhovacích válců, přes které je veden předehřátý papír, určuje druh a výšku vlny. Rýhovací válce jsou vyrobeny ze speciální chrom-molybdenové oceli a jsou určeny pro tlak páry 15 barů. Jejich životnost zaručuje výrobu asi 20 – 45 miliónů běžných metrů. Nejvíce používanými profily vln jsou vlny C, B a E.

Přítlačné válce

K tomu, aby došlo k pevnému spojení hladké vrstvy papíru s papírem zvlněným je nutno vyvinout vysokou teplotu a velký tlak. Přítlačné válce jsou zevnitř zahřívány vodní párou. 

Kašírovací a sušící zařízení

Na vrcholy vln nanesené lepidlo je zahříváno teplotou papíru. Lepidla musí být optimální množství, aby rychle ztuhlo a zajistilo pevné spojení s krycí vrstvou. K tomuto procesu dochází v kašírovacím zařízení. Zde tedy vzniká dvouvrstvá vlnitá lepenka. Spojením dvouvrstvé vlnité lepenky s třetí hladkou vrstvou vzniká třívrstvá vlnitá lepenka.

Řezání a drážkování

Podle požadovaného typu a rozměru obalu je pás vlnité lepenky podélně rozřezán na různě široké pásy a jsou podle potřeby rýhovány. Přesné rýhování je velmi důležité pro další zpracování přířezů. K řezání a rýhování se používají různé profily talířových nožů a rýhovacích nástrojů. Rýhování je prováděno vždy napříč směru vln.

Příčné řezání

Po operaci podélného rýhování a řezaní nastupuje operace příčného rozdělení pásu vlnité lepenky. Příčné řezání je provedeno elektronicky řízenými horními a dolními noži na principu střihu nůžkami. Po této operaci jsou tabule šupinovitě odkládány na pomalu se pohybující dopravníkový pás.

Odkládání a paletizace

Při odebírání jsou na míru řezané tabule vlnité lepenky automaticky stohovány na válečkový dopravník. Jednotlivé stohy vlnité lepenky vždy odpovídají konkrétní zakázce. Válečkovým dopravníkem a vysokozdvižnými vozíky jsou poté palety s vlnitou lepenkou přepravovány k dalšímu zpracování.

Standardní druhy vlnitých lepenek

Fyzikální vlastnosti rozdílných druhů vlnité lepenky jsou přesně určeny. Tyto vlastnosti jsou většinou výrobci uvedeny v jakostních listech. Podle toho co je baleno, jak je skladováno (stohováno), jaké jsou klimatické podmínky apod., je použita určitá kvalita vlnité lepenky se zcela specifickými vlastnostmi.

Vlnitá lepenka je v zásadě rozdělena podle dvou kritérií:

• podle výšky vlny/profilu
• podle složení  suroviny/materiálu

Klopové krabice

Klopové krabice jsou konstrukčně nejjednodušší typ obalů z vlnité lepenky. Používají se hlavně jako transportní obaly a velmi často jsou bez potisku. Jsou vyráběny buď na zařízení – slotru nebo na casemaker strojích.

Výroba klopových krabic na slotru předpokládá, že jsou archy vlnité lepenky řezány kolmo ke směru vlny přesně podle rozměrů. Protože je slotr většinou vybaven jedním nebo více tiskovými zařízeními, je procházející arch ihned také potištěn. Všechny tyto postupy probíhají v tomto zařízení rotujícím způsobem. Archy vlnité lepenky opouštějí slotr v plochém stavu. Jsou uloženy na palety a dopraveny dle dalšího zpracování k lepení, šití nebo páskování (taping).

Výroba klopových krabic na zařízeních typu casemaker probíhá jiným způsobem. Tabule ze zvlňovacího stroje jsou dodávány do in-line zařízení, na kterých se vyrábí hotové obaly, jejichž objem představuje největší část produkce obalů z vlnitých lepenek. Na těchto zařízeních jsou prováděny následující pracovní postupy:

Podávání – tisk – rýhování – vysekávání – lepení – počítání – vázání a stohování

Tvarový výsek

Krabice s tvarovým výsekem slouží hlavně pro prodejní obaly (Shelf Ready Packaging, obaly pro balení zeleniny a ovoce, zásobníky pro jogurty a podobné produkty).

Tabule vlnité lepenky pro tento způsob výroby krabic jsou bez výjimky nerýhovány a nařezány na brutto rozměr. To znamená, že po výseku z tabule vzniká dokola přiměřený pruh odpadu. Tvarování obalu je prováděno na vysekávacím stroji, který pracuje se zaměnitelnými zařízeními – výsekovými formami.

Lepení, šití, taping

Jedním ze závěrečných výrobních procesů je lepení, které se realizuje na speciálních linkách – lepičkách. Tato zařízení mohou být celkem jednoduchá – jednobodové lepičky, nebo velmi složité automaty – vícebodové lepičky.

Jednobodové lepicí stroje jsou kompaktní poloautomatické jednotky. Jejich funkcí je lepení přířezů pojidly s tuhnutím za studena nebo tepla. Často jsou tyto stroje vybaveny také sešívací a lepicí jednotkou.

Vícebodové lepení je složitější technologický proces, kdy jsou automaty vybaveny rozšířenými lepicími a přehýbacími systémy. Tyto systémy pak umožňují aplikovat lepidlo na jedno, dvě, tři, čtyři i více míst najednou. Složené obaly jsou následně přesunuty do tlakové jednotky, v níž prochází pod přítlačným pásem k fixaci lepených spojů.

V případě rozměrných obalů z vícevrstvých lepenek se používá další spojovací technologie – šití. Jedná se o obdobu klasického šicího stroje, kdy jsou jednotlivé části krabice spojovány ocelovými sponami, které jsou vysekávány z odvíjejícího se drátu. Těmto zařízením říkáme šičky a jsou buď jednoduché, nebo dvouhlavé.
Šičky mohou být v některých případech nahrazeny lepením speciální páskou, tzv. taping. V tomto případě jsou spojované hrany krabice opatřeny lepicí páskou, která části krabice pevně spojí. Taping se využívá především tam, kde není šití ocelovými sponami vhodné, případně z bezpečnostních nebo hygienických důvodů nepřípustné.

Testování vlnité lepenky

V průběhu dopravy, skladování a prodeje je obal z vlnité lepenky vystaven působení různých sil a vlivů. Aby byl obal spolehlivý ve smyslu ochrany baleného zboží, je třeba, aby vlnitá lepenka splňovala požadované parametry – odolnost, pevnost, zatížitelnost a další. Proto byla vyvinuta řada testů, kterými se jednotlivé parametry měří a podle jejich výsledků je možno správně vybrat ten materiál, který je pro dané zboží optimální.

K výrobkům citlivým na tlak patří ty, které jsou citlivé na působení vnějších sil. Sem patří obaly na mléko, prachové zboží, plody a zeleninu. Jiný druh vlnité lepenky vyžadují zboží rozbitná jako je sklo, keramika, citlivé přístroje apod. a jiný zase těžké zboží, které má malý koeficient tření a je volně zabaleno, jako jsou konzervy, kuličková ložiska, granule apod. Z tohoto stručného výčtu je jasné, že je již na začátku přípravy obalu velmi důležité vědět, jaké zboží bude baleno, jak bude ve skladech uloženo, přepravováno apod. A tomu nutně odpovídá výběr správného druhu vlnité lepenky s potřebnými pevnostními parametry. Je třeba si také uvědomit, že správný nebo chybný výběr materiálu má velký dopad nejen na výslednou kvalitu obalu, ale také na jeho cenu.

Nejdůležitější parametry vlnité lepenky

Pevnost hran v tlaku (hodnota BCT a ECT)

Stohovatelnost neboli odolnost proti stlačení – BCT (Box Compression Test) se testuje na uzavřeném, prázdném obalu, který je nejprve aklimatizován a umístěn mezi dvě kovové desky. Poté je krabice zatížena tlakem desky tak dlouho, dokud se nezbortí. Výsledná hodnota určuje pevnost a stabilitu obalu ve stohu.

Vzpěrová pevnost na hranu – ECT (Edge Crush Test) je definována jako maximální síla na délkovou jednotku, které může odolat zkušební proužek vlnité lepenky, je-li zatížen kolmo ve směru vln. Hodnota ECT má rozhodující význam, protože pomocí ní se určuje schopnost stohování.

Pevnost při ohybu (TPB, [Ncm])

Three-point-bending je testovací metoda, která zjišťuje pevnost lepenky při ohybu. Její hodnota závisí na třech zásadních veličinách: pevnosti papíru v tahu, pevnosti papíru v tlaku a výšce vlny. Oproti tomu u ECT jde pouze o pevnost papíru v tlaku, vlna nehraje téměř žádnou roli. I proto je TPB metoda přesnější v predikci BCT výsledného obalu (cca 97 % vs. cca 76 % u ECT). Tato metoda mnohem lépe simuluje realitu, kdy se stěny obalů při zatížení nejprve prohýbají a pak teprve kolabují.