Cartón

Thick paper-based material

Tablero de fibra corrugado de cartón

El cartón es un material a base de papel grueso . Si bien no existe una diferenciación rígida entre papel y cartón, el cartón es generalmente más grueso (generalmente más de 0,30 mm, 0,012 pulgadas o 12 puntos ) que el papel y tiene ciertos atributos superiores como la capacidad de plegado y la rigidez. Según las normas ISO , el cartón es un papel con un gramaje superior a 250 g / m ² , pero existen excepciones. ^{[1] El} cartón puede ser de una o varias capas.

El cartón se puede cortar y moldear fácilmente, es liviano y, debido a que es fuerte, se usa en el empaque . Otro uso final es la impresión gráfica de alta calidad, como portadas de libros y revistas o postales. El cartón también se utiliza en bellas artes para la creación de esculturas.

A veces se lo conoce como cartón , que es un término genérico que se usa para referirse a cualquier cartón pesado a base de pulpa de papel , sin embargo, este uso está desaprobado en las industrias del papel, la impresión y el empaque, ya que no describe adecuadamente cada tipo de producto.

Historia

En 1817, se produjo la primera caja de cartón en Inglaterra . Las cajas de cartón plegables surgieron por primera vez alrededor de la década de 1860 y se enviaron planas para ahorrar espacio, listas para ser instaladas por los clientes cuando las necesitaran. El troquelado mecánico y el plegado de espacios en blanco se desarrolló en 1879. En 1911 se construyó el primer molino de sulfato kraft en Florida . En 1915 se patentó el cartón de leche con tapa a dos aguas y en 1935 se observó la primera planta lechera que los usaba. El cartón para hornear se introdujo en 1974. ^[2]

Terminología y clasificación

Paquete de cigarrillos a prueba de aplastamiento hecho de cartón plegable

La terminología y las clasificaciones del cartón no siempre son uniformes. Las diferencias ocurren según la industria específica, el lugar y la elección personal. En general, a menudo se utilizan los siguientes: ^{[3] [4]}

• Cartón o cartón: cartón para cajas de cartón plegables y cajas de montaje rígidas
  • Cartón para cajas plegable (FBB): un grado de flexión que se puede marcar y doblar sin fracturarse
  • Tablero aglomerado : un tablero reciclado de baja calidad
    • Tablero de partículas revestido de blanco (WLC): un tablero de partículas blanco, a menudo recubierto de arcilla
  • Cartón kraft : un resistente cartón de fibra virgen que se utiliza a menudo para transportadores de bebidas. A menudo recubierto de arcilla para imprimir
  • Cartón laminado: un laminado de cartones y otros materiales, por ejemplo, cartón para envasado de líquidos.
  • Tablero sólido blanqueado (SBB) o sulfato sólido blanqueado (SBS): tablero blanco limpio utilizado para alimentos, etc. El sulfato se refiere al proceso kraft
  • Cartón sólido sin blanquear (SUB): cartón fabricado con pulpa química sin blanquear
• Cartón para contenedores : un tipo de cartón fabricado para la producción de cartón ondulado.
  • Medio corrugado: la parte interna acanalada del tablero de fibra corrugado
  • Linerboard: un cartón rígido resistente para uno o ambos lados de las cajas de cartón ondulado. Es la cubierta plana sobre el medio ondulado.
• Otro
  • Cartón de encuadernación : cartón que se utiliza en la encuadernación para hacer tapas duras.

Producción

Ver también: Máquina de papel

Fábrica de cartón Metsä Board Tako cerca de Tammerkoski en Tampere , Finlandia

El material fibroso se convierte en pulpa y se blanquea para crear una o más capas de cartón, que se pueden recubrir opcionalmente para una mejor superficie y / o apariencia mejorada. El cartón de pasta se produce en máquinas de despulpado que pueden manejar gramajes más altos y varias capas.

Materias primas

El material fibroso mencionado anteriormente puede provenir de fuentes frescas (vírgenes) (por ejemplo, madera) o de papel de desecho reciclado . Alrededor del 90% del papel virgen se fabrica a partir de pulpa de madera . ^[5] En la actualidad, los envases de cartón en general, y especialmente los productos de fuentes sostenibles certificadas , están recibiendo nueva atención, ya que los fabricantes que se ocupan de cuestiones medioambientales, sanitarias y normativas buscan recursos renovables para satisfacer la creciente demanda. Ahora es obligatorio en muchos países que los envases de papel se fabriquen total o parcialmente a partir de material reciclado .

Las materias primas incluyen:

• Madera dura : C. 0,05 pulgadas (1,3 mm) de longitud, por ejemplo, abedul que tiene fibras cortas. Generalmente es más difícil trabajar con él; sin embargo, proporciona mayor resistencia a la tracción, pero menor desgarro y otras propiedades de resistencia. Aunque sus fibras no son tan largas y fuertes como las de la madera blanda, hacen un producto más rígido definido por algunas pruebas de rigidez. Las fibras de madera dura llenan mejor la hoja y, por lo tanto, hacen un papel más suave, más opaco y mejor para imprimir. La madera dura es un excelente medio para ondular.
• Madera blanda : C. 0,13 pulgadas (3,3 mm) de longitud, por ejemplo, pino y abeto, que suelen tener fibras largas y fabrican cartón superior en servicios donde la resistencia es importante. La madera blanda es un excelente tablero de revestimiento.
• Recycled: Used paper is collected and sorted and usually mixed with virgin fibres in order to make new material. This is necessary as the recycled fibre often loses strength when reused; the added virgin fibres enhance strength. Mixed waste paper is not usually deinked (skipping the deinking stage) for paperboard manufacture and hence the pulp may contain traces of inks, adhesives, and other residues which together give it a grey colour. Products made of recycled board usually have a less predictable composition and poorer functional properties than virgin fibre-based boards.^[6]Se han asociado riesgos para la salud con el uso de material reciclado en contacto directo con alimentos. Los estudios suizos han demostrado que el material reciclado puede contener porciones significativas de aceite mineral, que pueden migrar a los alimentos envasados. ^{[7] Se encontraron} niveles de aceite mineral de hasta 19,4 mg / kg en el arroz envasado en cartón reciclado. ^[8]

• Otros : También es posible utilizar las fibras de Bagazo de Caña de Azúcar , Paja , Cáñamo , Algodón , Lino , Kenaf , Abacá y otros productos vegetales.

Pulping

Artículo principal: Pulpa (papel)

Dos métodos principales para extraer fibras de sus fuentes son:

• La pulpa química utiliza soluciones químicas para convertir la madera en pulpa, con un rendimiento de alrededor del 30% menos que la pulpa mecánica; sin embargo, la pulpa fabricada mediante el proceso kraft tiene una resistencia superior
• La pulpa termomecánica es un proceso de dos etapas que da como resultado un rendimiento muy alto de fibras de madera a expensas de la resistencia.

Blanqueamiento

Artículo principal: Blanqueo de pulpa de madera

La pulpa utilizada en la fabricación de cartón se puede blanquear para disminuir el color y aumentar la pureza. La pulpa de fibra virgen es naturalmente de color marrón, debido a la presencia de lignina . El cartón reciclado puede contener trazas de tintas , agentes adhesivos y otros residuos que lo tiñen de gris. Aunque el blanqueo no es necesario para todos los usos finales, es vital para muchos propósitos gráficos y de empaque. Existen varios métodos de blanqueo , que se utilizan de acuerdo con una serie de factores, por ejemplo, el grado de cambio de color requerido, los productos químicos elegidos y el método de tratamiento. Hay tres categorías de métodos de blanqueamiento :

• Bleaching by delignification using chlorine gas, which is a method that has been largely replaced by procedures which are gentler to the environment such as the use of oxygen as a replacement for the chlorine gas.
• Bleaching by oxidation using chemicals such as chlorine dioxide, hydrogen peroxide or sodium hypochlorite.
• Bleaching by reduction using chemicals such as sodium bisulphite.^[6]

Plies

(1) single-ply vs. (2) multi-ply

Multi-ply paperboard generally has higher creasing and folding performance than single-ply as a result of layering different types of pulp into a single product. In cases where the same kind of pulp is being used in several layers, each separate layer is treated and shaped individually in order to create the highest possible quality.^[6]

Coating

In order to improve whiteness, smoothness and gloss of paperboard, one or more layers of coating is applied. Coated paper is usually made up of:

• a pigment, which could be china clay, calcium carbonate or titanium dioxide, usually a combination of two
• an adhesive or binder as styrene-butadiene emulsions or starches and water.

Additional components could be OBA (optical brightening agents).^[9]

Grades

The DIN Standard 19303 "Paperboard - Terms and grades" (Publication date : 2005-09) defines different grades of paperboard based on the surface treatment (first letter), the main furnish (second letter) and the colour (non-D grade) or bulk (D grade only) (numbering).

First letter (surface treatment)	Second letter (main furnish)	Number
A = cast-coated G = pigment coated U = uncoated	Z = bleached virgin chemical pulp C = virgin mechanical pulp N = unbleached virgin chemical pulp T = recycled/secondary fibre with white, cream or brown reverse D = recycled/secondary fibre with grey back	All except D grades: white reverse side cream reverse side brown reverse side D grades only: bulk ≥ 1.45 cm2/g 1.3 cm2/g < bulk < 1.45 cm2/g bulk ≤ 1.3 cm2/g

Example: GC1 would be a "pigment coated", "virgin mechanical pulp" board with a "white reverse side". Often the used paperboard type would be FBB, which was coated on both sides.

Common terms

Basis Weight (US): Is the weight in 1,000 square feet (93 m²) of paperboard.

Brightness: Brightness is a technical term that is defined as the amount of blue-white light that a paper reflects.^[10] This property is very subjective and individual to each buyer and end use, as skin colour and food are better reproduced on ‘warm’ (yellow) whites and not blue whites.

Grammage: The grammage of the paperboard is assessed in accordance ISO 536.^[11]Grammage expresses mass per unit area and is measured in g/m².^[10]

PH: Surface pH is measured on a water extract and is on a scale of 0–14. 0 is acidic, 7 is neutral and 14 is alkaline.^[12]

Stiffness: Stiffness is one of the most important properties of paperboard as it affects the ability of cartons to run smoothly through the machine that erects, fills and closes them. Stiffness also gives strength and reduces the propensity of a carton to bulge under the weight of settling flowable contents such as cereals.

Although most paper strength properties increase with increasing sheet density, stiffness does not. A rule of thumb is that stiffness is proportional to the 1.6 power of sheet caliper.

The species of fiber used has an effect on stiffness, other things being equal. Northern softwood species impart superior stiffness compared to southern softwoods.

Other factors which affect board stiffness include coatings and moisture content.^[10]

Smoothness: Smoothness is particularly important when being used for printing, the smoother the paperboard, the better the image quality, because of better ink coverage. Smoothness is measured using air leak methods – the greater the rate of air leakage, at a specific air pressure, from under a cylindrical knife placed on the surface, the rougher the surface.^[10]

Caliper/Thickness: In the United States caliper is usually expressed in thousandths of an inch (0.001”) or points, where a sheet of paperboard with a thickness of 0.024” would be 24 points. In Europe it is often sold in g/m², however the thickness of the board is measured in micron (μm).

Paperboard also tends to be referred to with thickness rather than weight.^[9]

Whiteness: It refers ideally to the equal presence of all colours, because a truly white sheet will reflect all wavelengths of visible light equally.^[10]

Paperboard industry

The paperboard sector is mainly looked at in conjunction with the paper industry. The Paper & Paperboard market size (2007) had a value of US$630.9 billion and a volume of 320.3 million metric tons.^[5] Of that market 40.1% is European. About 50% of all produced paper is used for packaging, followed by printing and writing.^[5] According to ProCarton, the consumption of paper and paperboard seem to correlate with economic trends (GDP).^[13][14] Sales of carton in Europe sum up to around 8 billion Euros worth. Over 1,100 printers produce 5.4 million tonnes of cartonboard yearly. Cartons make up one third of paper and board packaging and 15% of all packaging. A bit more than half (54%) of the European carton is produced using recovered fibre or waste paper. The paper and paperboard industry is quite energy and capital intensive. Just a coated board machine itself can cost around 90 - 120 million Euros^[15](about 125 - US$166 million in 11/2011). Economies of scale apply, because of which a few large players often dominate the market place. E.g. in North America the top 5 producers have a market share of 85%.

See also

• Coated paper
• Fiberboard
• Papermaking
• Slip sheet
• Homasote

References

1. Robertson, Gordon L. (2005). Food Packaging - Principle and Practice (2nd Ed.). p. 111. ISBN 978-0-8493-3775-8.
2. Paperboard Packaging Alliance. "Paperboard Packaging" (PDF). Archived from the original (PDF) on November 21, 2008. Retrieved 2009-07-18.
3. ASTM D996
4. Soroka, W. Illustrated Glossary of Packaging Terminology (Second ed.). Institute of Packaging Professionals.
5. Datamonitor (June 2008). "Global Paper and Paperboard - Industry Profile".
6. Iggesund Paperboard AB (2008). "Paperboard the Iggesund Way": 10.
7. Federal Institute for Risk Assessment (Germany). "Migration of mineral oil from packaging materials to foodstuffs (BfR Opinion No. 008/2010 of 2009-12-09)" (PDF). Retrieved 2010-04-21.
8. Bundesinstitut für Risikobewertung. "Übergänge von Mineralöl aus Verpackungsmaterialien auf Lebensmittel" (PDF). Retrieved 2010-04-21.
9. Kirwan, Mark J. (1998). Paper and paperboard packaging technology. London: Blackwell Publishing. ISBN 978-1-4051-6845-8.
10. Twede, Diana; Selke, Susan E. M. (2004). "Cartons, Crates and Corrugated Board: Handbook of Paper and Wood Packaging Technology". Lancaster, PA: DasTech Publications.
11. ISO: International Organisation for Standardisation (1995). "Paper and board -- Determination of grammage". Retrieved 2009-07-18.
12. Iggesund Paperboard (2008). "Product Catalogue: General Technical Information". Archived from the original on July 13, 2011. Retrieved 2009-07-18.
13. Dr. Peter Ince (1999–2000). "Paper, Paperboard and Woodpulp – Production, Consumption and Trade ECE/FAO Forest Products Annual Market Review" (PDF). Archived from the original (PDF) on June 5, 2011. Retrieved 2009-07-18.
14. ProCarton (2009). "The Carton Packaging Fact File: Cartons, Industry and the Environment" (PDF). Retrieved 2009-07-20.
15. Metso Corporation’s press release (2011). "Metso to supply coated board line to International Paper & Sun Cartonboard in China". Archived from the original on 2011-10-13. Retrieved 2011-11-04.

Further reading

• Brody, A. L., and Marsh, K, S., Encyclopedia of Packaging Technology, John Wiley & Sons, 1997, ISBN 0-471-06397-5
• Soroka, W., Fundamentals of Packaging Technology, IoPP, 2002, ISBN 1-930268-25-4

External links

• TAPPI—Technical Association of the Pulp and Paper Industry