Temat: Oznaczanie wybranych cech papierów opakowaniowych

Wprowadzenie

Papier jest to cienki, płaski materiał, wytwarzany poprzez sprasowanie włókien -

bezładnie ułożonych i poplątanych. Używane są zwykle włókna naturalne, stanowiące
komórki o kształcie wydłużonym - głównie celulozowe. Najpopularniejszym ich źródłem jest
pulpa drzewna, przygotowywana z miękkiego drewna, jak sosnowe. Inny popularny materiał
na papier to bawełna. Oprócz włókien papier składa się najczęściej z substancji klejących,
wypełniających i barwiących. Papier jest formowany w kształt arkusza lub wstęgi.

Wytwór papierniczy, z którego wykonane jest opakowanie stanowią ukształtowana w

postaci arkuszy pilśń, a także wstęgi z włókien roślinnych, odpowiednio rozdrobnionych i
nawilżonych, następnie osiadłych na sicie maszyny papierniczej i sprasowanych. W
zależności od masy wyrażonej w gramach 1 m

2

, tj. od gramatury, wyróżnia się takie

opakowania papierowe jak:
− bibułka – poniżej 25 g/m

2

,

− papier – od 30 do 165 g/m

2

,

− karton – od 180 do 320 g/m

2

oraz

− tekturę – powyżej 320 g/m

2

.

Do produkcji opakowań papierowych używane są takie wytwory papiernicze jak:

masa celulozowa, ścier masa szmaciana, masa makulaturowa. Ta ostatnia wytwarzana jest z
przetworzonych włókien roślinnych i substancji pomocniczych, takich jak kleje, do których
zalicza się kleje żywiczne, zwierzęce, kazeinę, skrobię, szkło, wodę, silikony, woski, żywice
syntetyczne, a także wypełniacze w postaci kaolin, talku, gipsu, bieli tytanowej. Do produkcji
opakowań papierowych wykorzystywane są również barwniki.

Opakowania papiernicze w przemyśle spożywczym występują zarówno, jako

opakowania jednostkowe, w postaci owinięć, toreb, pudełek i kubków kartonowych, jak
również, jako opakowania transportowe, do których zalicza się worki papierowe i tekturowe
pudła. Niewątpliwie do zalet tychże opakowań należą:
− niska cena,
− niski ciężar właściwy,
− podatność na przerób oraz
− dobre właściwości mechaniczne.
Wadami opakowań wykonanych z papieru są:
− brak odporności na działanie wody,
− duża przepuszczalność gazów oraz tłuszczów, a także
− trudność ze szczelnym łączeniem.

Jednakże wymienione wady mogą zostać wyeliminowane dzięki zabiegom

uszlachetniającym.

Wyroby papiernicze, które są przeznaczone bezpośrednio do produkcji opakowań to

przede wszystkim papiery, kartony oraz tektura. Do pierwszych zalicza się:
− papier przeznaczony do pakowania butelek,
− papiery pakowe stosowane do owinięcia bądź produkcji toreb, worków i tektury falistej,
− papiery typu pergamin, które są stosowane, jako owinięcia produktów tłustych i
wilgotnych, a także do wykładania skrzyń i beczek.

Papier pergaminowy otrzymywany jest z tłusto mielonej masy celulozowej, natomiast

papier półpergaminowy z masy mniej utłuszczonej. Duża spoistość pilśni sprawia, że papier
ten odporny jest na przenikanie wody, tłuszczów oraz powietrza.

Pergamin sztuczny uzyskiwany jest przez zanurzenie na kilka sekund gotowej taśmy

papieru (z chudej masy celulozowej bez klejów i wypełniaczy) w kwasie siarkowym.

Powoduje to spęcznienie włókien oraz wytworzenie na powierzchni papieru zwartej
nieprzepuszczalnej warstwy. Po przemyciu wodą oraz zneutralizowaniu roztworem sody,
pergamin zanurzany jest w roztworze gliceryny (10 – 12%) w celu zwiększenia jego
elastyczności. W odróżnieniu do papieru pergaminowego, pergamin sztuczny jest bardziej
wytrzymały mechanicznie i znacznie mniej przepuszczalny.

Papiery uszlachetnione, do których zalicza się papiery powlekane polietylenem bądź

kopolimerami winylowymi, a także laminaty papieru z folią aluminiową i polietylenem,
przeznaczone są do pakowania produktów wilgotnych, higroskopijnych oraz wrażliwych na
światło.

Kartony jedno i kilkuwarstwowe mają zastosowanie w produkcji kubeczków i

pudełek. W kartonach wielowarstwowych, środkowe warstwy wytwarzane są z gorszej klasy
materiał niż warstwy zewnętrzne, które stykają się z produktem spożywczym lub mogą być
zadrukowane. Z kolei opakowania, które przeznaczone są do produktów wilgotnych, tłustych
oraz mrożonek, wykonywane są z kartonu parafinowanego bądź powlekanego polietylenem.

W przypadku pudeł do ich produkcji stosowana jest tektura lita lub falista, czyli taka,

która powstaje przez sklejanie na przemian płaskich i pofałdowanych warstw kartonu lub
papieru. Właściwość tektury falistej przede wszystkim zależą od surowca, z którego są
wykonane, liczby warstw, a także wielkości i kształtu fali. Fale wysokie, mające powyżej 4
mm, nadają tekturze sztywność, wytrzymałość na przebicie oraz właściwości amortyzujące.
Natomiast fale niskie zwiększają wytrzymałość materiału na zginanie.

W ocenie opakowań papierowych brana jest przede wszystkim prawidłowość jego

wykonania, czyli konstrukcja, wymiary i pojemność, a także, jakość materiału oraz
wytrzymałość gotowego produktu.

Papierowe worki oraz tekturowe pudła, które przeznaczone są do transportu, muszą

charakteryzować się odpowiednią wytrzymałością oraz odpornością na czynniki
atmosferyczne. W przypadku opakowań, które bezpośrednio stykają się z produktem
spożywczym, powinny spełniać wymagania higieniczne, czyli nie mogą wpływać na smak i
zapach produktu, zawierać trujących barwników lub być powlekane szkodliwymi dla zdrowia
substancjami. Istotnym jest również, aby farby stosowane do nadruków nie przechodziły do
produktu. Papiery stosowane do pakowania artykułów wilgotnych i tłustych muszą w małym
stopniu przepuszczać parę wodną, powietrze i tłuszcze. Zawartość metali w tych papierach
nie może przekraczać poziomu określonego normami, czyli 10 mg ołowiu, 15 mg miedzi i
120 mg żelaza na 1 kg sztucznego pergaminu.

Zalety opakowań papierowych:

-

mała masa właściwa

-

podatność do przerobu maszynowego

-

dobre właściwości mechaniczne

-

niska cena

Gramatura papieru jest to waga jednego metra kwadratowego papieru wyrażona w

gramach. Na podstawie gramatury można - z granicą błędu, który wynosi 20% - określić
grubość papieru. Odpowiednio - papier o gramaturze 100g/m2 ma grubość 0,1 mm.
Ze względu na gramaturę wytworów papierniczych rozróżnia się dwie grupy główne:
papier – wytwór o gramaturze do 250 g/m

2

, w tym, bibułka o gramaturze 28 g/m

2

,

Podział szczegółowy wytworów papierniczych obejmuje szeroki zakres, przy którym

stosowane są różne kryteria:
odmiany – skład surowcowy,
typy – technologia wykonania lub szczególne wskaźniki użytkowe,
powierzchnia – sposób wykończenia powierzchni,
barwa – zabarwienie,
postać – forma handlowa,

gatunki – wskaźniki użytkowe, wady dopuszczalne.

1. Papiery pakowe:
siarczanowy (Natron, Kraft) klasa 3 najmocniejszy mocne torby
siarczynowy (Jawa, Sulfit) klasa 3, 4, 5 torby spożywcze, farmaceutyczne, nie toksyczny
celulozowo makulaturowy (Manilla) klasa 6, 7, 8, 9, torby dla asortymentów przemysłowych
makulaturowy (Szrenc) klasa 10, nie może być stosowany do produktów spożywczych

2. Papiery typu pergaminów - nie odporne na wysokie temperatury
-papier pergaminowy klasa 3 np. wykładziny do bębnów, owinięcia produktów tłustych
-pergamin sztuczny szczelne nie przepuszczają zapachów
-papiery pakowe pergaminowe szczelne nie przepuszczają zapachów

3. Papiery uszlachetniane:
-papiery parafinowe (chroni przed nasiąkaniem , tłuszcze)
-papiery zabezpieczające przed korozją (powlekane lotne inhibitory korozji)
-papiery bitumowane (asfaltowane) (wewnętrzne części worków)
-papiery sylikonowe (do produktów spożywczych)
-papiery powlekane polietylenem (stosowane do toreb)
-papiery powlekane dyspersjami wodnymi tworzyw sztucznych (nie przepuszczają pary
wodnej i gazów)

4. Formy konstrukcyjne opakowań papierowych
• Torby
-torby płaskie brak uformowanego dna
- torby fałdowe – brak uformowanego dna boki zagięte do środka
-torby krzyżowe – dno uformowane w kształcie sześciokąta torba do ryżu
-torby klockowe- dno uformowane w kształcie rombu, kwadratu boki zagięte do środka
-torby specjalne

• Owinięcia
-bezpośrednie – owinięcie masła chleba
-zewnętrzne – mamy pudełko i ono jest owinięte
-wewnętrzne - np. cukierki mają dwa papierki

• Pudełka
-otwarte – przemysł lekki np. koszule
-klapkowe – np. do pakowania makaronu, proszków do prania
-szufladkowe – wyciągane szufladki np. kredki czekoladki
-wieczkowe – do pakowania butów

• Worki papierowe
-otwarte klejone
-otwarte szyte
-wentylowe klejone
-wentylowe szyte

• Pudła tekturowe
-klapowe z klapami zew. stykającymi się
-klapowe z klapami zew. nakładającymi się

-jednowieczkowe z wieczkiem zachodzącym na siebie
-jednowieczkowe z wieczkiem zachodzącym całkowicie
-dwuwieczkowe z wieczkami stykającymi się

tektura – wytwór o gramaturze powyżej 250 g/m

2

(w przypadkach niektórych tektur stosuje

się podział według grubości).

5. Pergaminy i papiery pergaminowe

Papiery pakowe typu pergaminów są to wyroby papiernicze dość mocne, mniej lub

bardziej przezroczyste, które stosuje się jako owinięcia produktów tłustych i wilgotnych, np.
masła i twarogów. Do tych wyrobów zalicza się:

· pergamin sztuczny, zwany dawniej kwasowym lub roślinnym,

· papier pakowy pergaminowy,

· papier pakowy półpergaminowy.

Pergamin sztuczny.
W czasie produkcji gotowa taśma papieru z czystej, bielonej celulozy, bez dodatków

klejów i wypełniaczy poddawana jest kilkusekundowej kąpieli w kwasie siarkowym, w
wyniku której następuje spęcznienie włókien i powierzchniowa hydroliza celulozy.
Wytworzony amyloid wypełnia pory spilśnionej masy, tworząc na powierzchni zwartą,
nieprzepuszczalną warstewkę. Po starannym wypłukaniu i wysuszeniu powstaje wytwór
częściowo przezroczysty, o ścisłej strukturze, nie przepuszczający wody i tłuszczów.
Pergamin sztuczny wyrabiany jest w gramaturze: 40, 50, 63 i 80 g/m

2

, przy czym im wyższa

gramatura, tym większa jego odporność na przenikanie wody i tłuszczów. Ma powierzchnię
matową i naturalną białą barwę. Znajduje zastosowanie do owinięć, a także do wyrobu
torebek i wkładów do opakowań kartonowych oraz laminatów. Jest mało odporny na wyższe
temperatury, które powodują jego kruchość. Zagniecenia, fałdy lub zmarszczki na
powierzchni pergaminu sztucznego powodują, że tłuszcz i wilgoć łatwo przenikają na drugą
stronę.

Papier pakowy pergaminowy.
Produkowany jest z drobno zmielonej masy celulozowej siarczanowej lub

siarczynowej, bielonej lub niezielonej. Nie jest poddawany kąpieli w kwasie siarkowym.
Wyrabiany jest w gramaturach: 40, 50 i 63 g/m

2

, a jego powierzchnia jest matowa lub

satynowana, o barwie białej lub innej (papier pergaminowy barwiony). Jest nieco mniej
wytrzymały mechanicznie i bardziej przesiąkliwy dla tłuszczów aniżeli pergamin sztuczny.
Używany jest do bezpośredniego pakowania artykułów spożywczych w formie owinięć lub
wykładzin do opakowań kombinowanych, do produkcji papieru śniadaniowego oraz jako
przekładki w innych opakowaniach. Stanowi bardzo dobry materiał do wyrobu papierów
uszlachetnionych przez parafinowanie, lakierowanie lub laminowanie.

Papier pakowy półpergaminowy.
Wyrabiany jest podobnie, jak papier pakowy pergaminowy, ale z masy nieco mniej

zmielonej. Jest mniej odporny na przesiąkanie tłuszczów i wilgoci oraz mniej odporny na
bodźce mechaniczne niż pergamin sztuczny lub papier pergaminowy. Stosowany jest do
krótkotrwałego pakowania produktów spożywczych, nie wymagających pełnej ochrony przed
wilgocią. Wyrabiany jest w gramaturze od 40 do 63 g/m

2

, o powierzchni matowej i naturalnej

barwie białokremowej.

Wykonanie ćwiczenia

1.

Oznaczenie gramatury papieru

Gramaturę próbki (G) w gramach na metr kwadratowy należy obliczyć ze wzoru:

,

10000

x

s

M

G

=

gdzie :

M – masa próbki [g],

s- powierzchnia rzeczywista badanej próbki [cm

2

]

Próbka powinna mieć wymiary przynajmniej 400 cm

2

.

2.

Oznaczenie bieli papieru

Oznaczenie należy wykonać zgodnie z instrukcją obsługi urządzenia do oznaczania bieli

3.

Oznaczenie wilgotności papieru

Oznaczenie należy wykonać zgodnie z instrukcją obsługi urządzenia do oznaczania
wilgotności papieru

4.

Sprawdzenie trwałości klejenia toreb.

Oznaczenie to polega na zbadaniu, czy miejsce klejenia jest trwałe i ciągłe. Miejsce klejenia
bada się ręcznie na podatność na odrywanie. Sklejenie jest dobre, jeżeli po odrywaniu
stwierdzi się, że sklejenie jest ciągłe oraz jeśli przy odrywaniu miejsca sklejenia nastąpi
uszkodzenie surowca torby na co najmniej 70% długości sklejenia.

5.

Badanie toreb papierowych na podatność na uszkodzenia przy swobodnym

spadku.

Torby do badań napełnia się produktem wzorcowym lub towarem właściwym. Torbę należy
napełnić produktem i skleić taśmą klejącą. Wysokość spadku powinna wynosić 100 mm.
Spadki dokonuje się kolejno jeden po drugim, aż do uszkodzenia opakowania. Podać ilość
spadków, po których nastąpiło uszkodzenie. Podać opis uszkodzenia.

6.

Oznaczenie przenikania tłuszczu i dziurkowatości pergaminu

Oznaczanie przenikania tłuszczu przez pergamin przeprowadzić na przykładzie przenikania
alkoholowego roztworu fuksyny. W tym celu próbkę pergaminu o wymiarach 10x10 cm
umocować na białym papierze. Dwukrotnie wzdłuż i wszerz zwilżyć powierzchnię pergaminu
tamponem z waty nasyconym alkoholowym roztworem fuksyny. Pergamin pozostawić do
wyschnięcia. Przenikanie tłuszczu ocenić na podstawie jasno-czerownych plamek
pojawiających się na odwrotnej stronie próbki, ale nie dających odbicia na podłożu.
Dziurkowatość papieru określić na podstawie liczby plamek powstałych na podłożu. Wyniki
wyrazić liczbą plamek na 1 m2 powierzchni pergaminu.

7.

Oznaczenie zanieczyszczeń żelazem i miedzią

Próbkę pergaminu o wymiarach 10x10 cm2 zanurzyć w naczyniu szklanym zawierającym 4%
roztwór kwasu azotowego. Po 5 min wyjąć pergamin szczypcami plastykowymi, umieścić na
płytce szklanej i suszyć 10 min w suszarce o temp. 65 - 70°C. Wysuszoną próbkę zanurzyć w
naczyniu szklanym zawierającym 5% roztwór żelazocyjanku potasowego, a następnie
umieścić na płytce szklanej. Po 5 min policzyć liczbę plamek niebieskich (żelazo) i
czerwonobrunatnych (miedź) po obydwu stronach pergaminu. Wyniki wyrazić liczbą plamek

na 1 m2 powierzchni pergaminu. Pergamin sztuczny nie powinien zawierać więcej niż 46
plamek żelaza i 16 plamek miedzi.

8.

Odróżnienie pergaminu sztucznego od papierów pergaminowych

Badaną próbkę poddać następującym próbom:
- gotować kilka minut w zlewce zawierającej 3% roztwór zasady sodowej,
- zanurzyć w zlewce zawierającej wrzącą wodę.
Stwierdzić, czy próbka rozpada się podczas gotowania w roztworze zasady sodowej oraz czy
wykazuje obniżoną wytrzymałość na przedarcie po zanurzeniu we wrzącej wodzie. Pergamin
sztuczny, w przeciwieństwie do papieru pergaminowego, nie rozpada się podczas gotowania
w roztworze zasady sodowej i nie wykazuje wytrzymałości na przedarcie po zanurzeniu we
wrzącej wodzie.