牛奶盒

牛奶纸盒是不透水的纸容器，用于包装牛奶以进行零售。作为最常见的超市商品之一，几乎在每个家庭中都能找到，牛奶盒仍然是一种精密产品，按照严格的标准制造。

背景

直到最近，牛奶通常还没有零售商品。一旦从奶牛身上取出牛奶，它会在高温下迅速变质，并且容易受到污染。直到本世纪，储存牛奶的最经济、最卫生的方法是将其留在动物体内。在欧洲，镇上的奶牛饲养员会将他或她的奶牛直接带到顾客家门口，并将那里的动物挤奶到家用容器中。在一些地方，牛奶是从奶牛摊隔壁的商店出售的。在任何一种情况下，牛奶都不能安全地储存一小段时间。 1860 年至 1870 年间，欧洲开发了一种大型金属牛奶容器。称为搅拌器，带盖的金属容器可容纳约 21.12 加仑（801）牛奶。搅拌好的牛奶通过铁路从农业区运到城镇，那里对牛奶的需求很高。金属搅拌器中的牛奶也挨家挨户地分发。现在奶牛不再是由饲养员带来奶牛，而是从搅拌机中舀到一个较小的家用桶或罐中。玻璃奶瓶发明于 1884 年。这为牛奶消费者提供了便利，因为经过消毒的奶瓶可以在需要时保持密封。经过巴氏消毒（快速加热至沸点以上，然后冷却）的牛奶在几天内可以抵抗细菌污染和腐败。第二次世界大战期间，瓶装牛奶在美国和欧洲变得普遍，尽管现在很少看到玻璃容器。

第一个纸牛奶纸盒于 1933 年推出。在纸上涂蜡以使其防水。 1940 年，聚乙烯被引入作为防水材料。牛奶盒问世后，可再灌装的玻璃瓶盛行了很长时间，但到 1968 年，美国 70% 以上的牛奶包装都采用纸盒包装。

牛奶盒的制造实际上是一个两步过程，在两个不同的地点。纸箱制造商切割并打印纸箱，然后将其以“拆下”或压扁的形式运送到牛奶包装商。包装工通过成型、填充和密封纸箱来完成整个过程。

原材料

牛奶容器由涂有防水塑料（通常是聚乙烯）的纸板制成。用于制造牛奶盒纸板的木浆是软木和硬木的混合物。软木通常是一种松木，但实际使用的树木因造纸厂的位置而异。软木生产长木纤维，为纸板提供强度。硬木来自落叶树，如橡树。硬木具有较短的纤维，可提供更好的印刷表面。牛奶纸板纸浆通常由 60% 的硬木和 40% 的软木制成。

其他几种化学品用于制造牛奶盒。一种是含氧氯，可漂白木浆。每个制造商特有的其他化学品被添加到纸张中以增加强度。油墨中的化学颜料也用于印刷过程。

制造
过程

制作纸板

• 1 用于牛奶盒的重磅纸被归类为一种纸板。它通常在长网机上制造，长网机是最古老和最常见的造纸设备类型之一。该过程从木片开始。木片被加热并浸泡在化学物质中，使它们变软并将它们分解成小块木纤维。纸浆在含氧氯的浴中漂白。然后将纸浆洗涤并通过几个筛网，以去除碎屑。接下来，纸浆通过称为磨浆机的机器进料，该机器在旋转盘之间研磨木纤维。

  精制后的纸浆流入长网机的流浆箱。在流浆箱中，水和纸浆的混合物散布在一个不断移动的筛网上。水通过屏幕上的开口从下方排出，留下潮湿的木纤维垫。垫子是通过巨大的滚筒拉出来的，这些滚筒会挤出额外的水。接下来，将纸板通过蒸汽加热的滚筒进行干燥。

涂防水涂料

• 2 干燥的纸板接下来通过挤出机的滚筒。当纸板被拉过滚筒时，机器会挤出少量熔融聚乙烯。聚乙烯以薄膜形式粘附在纸板的两侧。几种等级的聚乙烯可能会在挤出机中混合，而该机器实际上是在一次通过中铺设多层薄膜。不同的层完成不同的任务，例如减少水分渗透、减少氧气渗透和帮助保留精油。当纸板通过挤出机时，它经过一个冷却辊，冷却两个表面。该纸现在具有非常光滑的防水涂层。它被卷成一个大卷，运送到印刷区。卷筒的宽度通常为 120 英寸（3.05 米），太大而无法安装到印刷和切割机上。大卷被切成较窄的卷，宽度由成品纸箱的所需尺寸决定。

打印和切割空白

• 3 印刷通常通过柔版印刷方法完成，该方法使用附着在钢壳上的橡胶印刷版。工人们将一卷聚乙烯涂层纸板装入印刷机。印刷机将牛奶盒的文字和图像印刷到纸板上。一个典型的牛奶纸盒可能印有 1 到 7 种颜色。所有颜色都通过机器一次打印。接下来，同一台机器沿着纸箱的边缘对纸板进行刻痕，盒子稍后将在那里折叠。模具降低，并冲压出纸箱。如果你从一侧切开一个空的牛奶盒，穿过底部并展开它，你可以看到切割片的形状。这种平面、刻痕和印刷的作品称为空白。高速印刷和切割设备每分钟可生产数百个坯料。

密封空白

• 纸箱厂的 4 名工人接下来将坯料装入封口机。机器将扁平坯料横向折叠，形成重叠的侧缝。然后将接缝加热并挤压在一起。加热的聚乙烯粘合和接缝牢固且不漏水，无需任何额外的胶水。每分钟数以千计的坯料通过封口机。这是纸箱制造商的最后一步。其余的过程在乳品厂完成。密封和折叠的坯料装入瓦楞纸箱，然后发货。

成型及封底

• 5 家乳制品厂使用专业机械将坯料转变成开口容器。工人首先将坯料装入通向成型机的斜槽中。坯料通过吸力拉到称为成型心轴的机械臂上。成型心轴沿刻痕线将纸箱打开，并与两个底部折板重叠。心轴像转轮上的辐条一样排列。由于纸箱上 专门的机械将牛奶纸盒坯变成敞开的容器。首先，将坯料装入通向成型机的斜槽中。通过吸力将坯料拉到称为成型心轴的机械臂上，纸箱沿其刻痕线被打开，并与两个底部盖板重叠。当心轴上的纸箱到达轮子的顶部时，纸箱的底部被压在热板上，热板下降并密封底部接缝。心轴到达轮子的顶部，纸箱的底部被压在一个热板上，热板下降并密封底部接缝。随着轮子继续旋转，底部密封的纸箱向下移动，并通过吸力从成型芯轴上拉下并放置在传送带上。

填充和顶封

• 6 传送带将纸箱移至灌装区。牛奶从乳制品储存区通过管道下降到灌装机。预先称量好的牛奶填充纸箱上方的腔室。然后牛奶通过喷嘴进入纸盒。装满的纸箱沿传送带传送到顶封机。顶部封口机下降到纸箱上，并沿着预先划好的线将顶部挤压在一起。传统牛奶盒的形状称为山墙顶。顶部封口机形成山墙，并将顶部接缝加热并压在一起。与所有其他接缝一样，聚乙烯与自身粘合，不需要额外的胶水。

标记日期

• 7 所有牛奶纸盒的顶部都必须印有日期，表明牛奶可以保持新鲜的时间。在沿着传送带的下一站，填充、密封的纸箱通过一台冲压机，沿着纸箱的顶部边缘印上日期。在一家大型牛奶加工厂，从折叠坯料到日期密封成品的整个操作需要花费 只需几秒钟。盖上日期后，成品牛奶盒从传送带上移开，并自动或手动包装到包装箱中，以运往市场。

质量控制

制造商在制造过程的每一步都进行质量检查。必须检查纸浆以确保其颜色和密度正确，并具有所需的纤维特性。由于纸浆是长短纤维的混合物，来自软木和硬木树，批次可能会根据所用树木的种类和比例而有所不同。由于不同的原因，纸板必须通过多次质量检查。美国联邦药物管理局 (FDA) 要求牛奶纸盒符合严格的卫生和安全标准。例如，FDA 必须批准添加到纸板中的任何化学品，并且制造商必须能够证明它符合其监管要求。纸板的宽度、厚度和纤维混合由连接在造纸机上的仪器持续监测，同时检查纸板是否存在污染物。在乳制品或牛奶加工厂，纸箱的成型和灌装是按照严格的卫生和安全标准进行的。

副产品/废物

牛奶盒的制造过程非常高效，而且浪费很少。然而，大多数用过的纸箱都被扔进了垃圾桶，最终被扔进了垃圾填埋场。但是，如果存在适当的回收设施，则可以回收它们。牛奶纸盒回收商从学校和医院等大型用户那里收集空纸盒。然后回收商将纸箱切碎，对其进行消毒，然后将碎片捆扎成捆。纸浆厂从回收商处购买纸包。在工厂里，聚乙烯涂层与纸分离，并被塑料制造商过滤以重新使用。撕碎的纸盒再加工成纸浆，可用于制造高级印刷纸和书写纸。

未来

多年来，牛奶纸盒的制造并没有发生太大的变化，因为该过程已经高度精简和高效。对传统山墙纸箱的一种越来越流行的修改是增加塑料倒嘴，但这只需要对制造过程进行微小的改动。随着美国牛奶消费量的下降，未来的变化可能会出现在纸箱的图形设计中，因为乳制品会更加激烈地争夺客户。由于山墙纸箱的制造成本效益非常高，因此包装商正在寻找可以在其中出售的其他产品。然而，牛奶盒的聚乙烯涂层并不适用于所有液体。例如，葡萄酒和机油与牛奶的特性不同，因此需要不同的防水屏障。化学家和设计工程师目前正在研究新的塑料涂层，以便牛奶以外的其他液体可以使用纸盒。