Cigarečių pakelių gumos atsisluoksniavimo greitis sulankstomose kartoninėse dėžutėse sumažėjo žemiau 1 %-negalima ignoruoti šių 4 pagrindinių veiksnių!
Cigarečių pakeliai atlieka prekės ženklo rodymo, gaminių apsaugos ir apsaugos nuo padirbinėjimo atsekamumo funkcijas, o jų apdorojimo tikslumas ir kokybės standartai yra daug aukštesni nei įprastų pakuočių. Kaip paskutinis pagrindinis cigarečių pakelių formavimo procesas, lipniojo sluoksnio stiprumas tiesiogiai lemia cigarečių pakelių struktūrinį stabilumą visame sandėliavimo, transportavimo ir pardavimo procese. Kinijos pakuočių federacijos Tabako pakavimo profesionalų komiteto 2024 m. tyrimo duomenimis, gatavų gaminių laužo procentas dėl dėžių klijavimo problemos buitinėse tabako pakavimo įmonėse sieks vidutiniškai 5,7 proc., o kai kurios mažos ir vidutinės įmonės viršys 15 proc., o metiniai tiesioginiai ekonominiai nuostoliai sieks daugiau nei 20 mln.
Šiuo metu cigarečių pakelių klijų dėžučių klampumo kontrolės srityje yra trys pagrindiniai skausmingi taškai: pirma, klijų pasirinkimas priklauso nuo patirties ir trūksta sistemingo derinimo su specialiais cigarečių pakelių popieriais, tokiais kaip vandeniui atsparus popierius ir aliuminizuotas popierius; antra, nėra kiekybinio standarto proceso parametrams, tokiems kaip klijų panaudojimas, greitis ir vienodumas; Trečia, kietėjimo slėgiu parametrų nustatymas yra nepagrįstas, todėl klijai nevisiškai prasiskverbia į popieriaus pluoštus. Remiantis tuo, šiame darbe kaip išeities tašką imama cigarečių pakelių klijų dėžių klijų gedimo problema ir siūloma kiekybiškai įvertinama ir praktiška viskozės kontrolės schema iš keturių dimensijų: klijų parinkimo, klijavimo proceso parametrų optimizavimo, kietėjimo slėgyje sąlygų kontrolės ir viso proceso kokybės kontrolės, siekiant išspręsti įprastas pramonės problemas ir pagerinti cigarečių pakelių gamybos kokybę.
Pagrindinių cigarečių pakelių klijų klijų gedimo priežasčių analizė
01/ Nepakankamas lipnumas ir popieriaus pritaikomumas
Popieriaus paviršiaus savybės yra pagrindinis veiksnys, turintis įtakos sukibimo efektui. Klijų fizinės ir cheminės savybės yra klijų poveikio pagrindas, o nepakankamas jų prisitaikymas prie cigarečių pakelio popieriaus yra pagrindinė klijų gedimo priežastis. Skirtingų popierių paviršiaus savybės ir pluošto struktūra labai skiriasi, o klijų drėgmingumo, pralaidumo ir kietėjimo charakteristikų reikalavimai yra visiškai skirtingi, o skirtingų popierių ir klijų suderinamumas parodytas 1 lentelėje.
02/ Klijavimo proceso parametrai nekontroliuojami
Klijavimo procesas yra pagrindinė klijų valdymo grandis, o trijų parametrų – klijų užtepimo, klijų vienodumo ir klijų tepimo greičio – kontrolės praradimas yra svarbi klijų gedimo priežastis.
(1) Užteptas klijų kiekis yra nepagrįstas
Kai klijų kiekis yra nepakankamas, klijai negali visiškai padengti lipniojo popieriaus paviršiaus, sumažėja sukibimo taškai tarp pluoštų, žymiai sumažėja sukibimo stiprumas. Pernelyg didelis klijų naudojimas sukels „klijų perpildymą“, užterš cigarečių pakelio išvaizdą, o klijų perteklius kietėjant lengvai formuojasi burbuliukais, tačiau sumažina sukibimo atsparumą, pavyzdžiui, 232g/m² lazerinio pernešimo popierių, ryšys tarp klijų kiekio ir lupimo stiprumo parodytas 2 lentelėje.
2 lentelė Klijų kiekio ir lupimo stiprumo ryšys
(2)Klijų dangos tolygumas neatitinka greičio
Klijų dangos vienodumas tiesiogiai veikia lipniojo sluoksnio įtempių pasiskirstymą. Jei ant padengto paviršiaus yra „praleistų klijų dėmių“, sukibimo stiprumas toje srityje yra lygus nuliui, todėl ši vieta yra silpna vieta, linkusi delaminuoti. Pavyzdžiui, 232 g/m² lazerinio perkėlimo popierius su 7 g/m² klijų danga, dengimo greičio įtaka proceso rodikliams parodyta 3 lentelėje.
3 lentelė Klijų dengimo greičio įtaka proceso rodikliams
03/ Slėgio ir kietėjimo sąlygos neatitinka standartų
Slėgis ir sukietėjimas po kartoninės dėžutės sulankstymo yra pagrindinis žingsnis, kad klijai suformuotų stabilų rišamąjį sluoksnį. Dėl nepakankamo slėgio arba per trumpo slėgio poveikio klijai gali nevisiškai prasiskverbti į pluoštus arba išstumti oro burbuliukus, todėl jungiamajame sluoksnyje gali susidaryti mikroskopinės tuštumos, o tai galiausiai sukelia delaminaciją.
04/ Netiesioginis aplinkos veiksnių poveikis
Gamybos aplinkos temperatūra ir drėgmė gali netiesiogiai paveikti klijų efektyvumą. per žema temperatūra (<18°C) reduces the adhesive's fluidity and slows down the curing process; too high a humidity (>65%), todėl popierius sugeria drėgmę, plečiasi pluoštas, padidėja klijų prasiskverbimo sunkumai ir pailgėja kietėjimo laikas; per žema drėgmė (<40%) causes the adhesive surface to dry quickly while the interior is not fully cured, resulting in a "false tack" phenomenon. Changes in the delamination rate of cigarette cartons under different temperature and humidity conditions are shown in Figure 1.
1 pav. Cigarečių pakelių šalinimo greičio pokyčiai esant skirtingoms temperatūros ir drėgmės sąlygoms
Cigarečių pakelio klijų dėžutės viskozės kontrolės optimizavimo schema
01/ Klijų pasirinkimo strategija, pagrįsta popieriaus savybėmis
Pagrindinis klijų parinkimo principas yra pasiekti „drėkumo prisitaikymą, pralaidumo pritaikymą ir kietėjimo charakteristikų pritaikymą“, atsižvelgiant į naudojimo aplinkos, sąnaudų ir aplinkos apsaugos reikalavimus bei kuriant mokslinę atrankos sistemą, konkreti atrankos strategija yra tokia.
(1) Tiksliai pasirinkite pagal popieriaus tipą
Skirtingų cigarečių pakelių popieriaus paviršiaus struktūra, fizinės ir cheminės savybės labai skiriasi, todėl reikia tikslingai derinti klijų tipą ir parametrus.
(1) Padengtas popierius: lygus paviršius ir tankus rašalo sluoksnis, pageidautina pasirinkti modifikuotus vandens pagrindu pagamintus klijus, kurių klampumas yra 1800–2000 mPa·s. Jame esanti paviršiaus aktyvioji medžiaga gali sumažinti kontaktinį kampą nuo 45 laipsnių iki 28 laipsnių, kad pagerintų drėkinimą; Pridėta skvarba gali prasiskverbti pro rašalo sluoksnio barjerą, padidinti įsiskverbimo gylį nuo 52 μm iki 75 μm, o sukibimo stiprumas siekia 2,65 N/cm, o tai yra žymiai didesnis nei įprastų vandens pagrindu pagamintų klijų.
(2) Lazerinis aliuminio dengimo kartonas: paviršiaus metalo danga blogai drėkina, todėl reikia pasirinkti specialius klijus vandens - pagrindu su jungiamuoju agentu, per kurį susidaro cheminė jungtis tarp metalo dangos ir klijų, siekiant sustiprinti sukibimo jėgą, kad kontaktinis kampas sumažėtų nuo 78 laipsnių iki 32 μm, o gylis padidėtų iki 6 μ8; Jei naudojami klijai, temperatūra turi būti 90–100 laipsnių, kad būtų užtikrintas dangos drėkinamasis poveikis.
(3) Vandens birus popierius: laisvi pluoštai, lengvai sugeriantys drėgmę, pirmenybė teikiama klijams, kurių lydymosi temperatūra yra 120–130 laipsnių, jo kietėjimo greitis yra greitas, galima išvengti drėgmės sugėrimo ir popieriaus deformacijos, įsiskverbimo gylis gali siekti daugiau nei 48 μm, o klijų stiprumas yra didesnis arba lygus 3. Eksperimentiniai duomenys parodė, kad klijų sukibimo stipris 160 laipsnių kampu buvo 3,2 N/cm, o tai buvo daug didesnis nei 2,1 N/cm 140 laipsnių kampu.
(4) Gofruotas cigarečių pakelio pamušalas: parenkama porėtos struktūros, didelio storio, didelio pralaidumo klijai, o kietėjimo greitis reguliuojamas 3–5 s, siekiant užtikrinti, kad klijų sluoksnis visiškai įsiskverbtų į gofruotą tarpą ir sudarytų stabilią sukibimo struktūrą.
(2) Aplinkos pritaikymo atrankos naudojimas kartu
Laikant ir transportuojant cigarečių pakelius, jie gali susidurti su aukšta temperatūra ir dideliu drėgnumu, o klijai turi turėti atitinkamą atsparumą oro sąlygoms.
(1) Aukštos temperatūros ir didelės drėgmės sritys pietuose: pasirinkite drėgmei -atsparius modifikuotus vandens- klijus ir pridėkite miltligės inhibitorių, kad užtikrintumėte, jog sukibimo stiprumo išlaikymo koeficientas būtų didesnis arba lygus 90%, esant 80% drėgnumui ir 35 laipsnių temperatūrai, kad būtų išvengta vandens susilpnėjimo, atsirandančio dėl susikaupusio sluoksnio.
(2) Sausos ir žemos temperatūros{1}}sritys šiaurėje: rinkitės žemos-kristalinės masės klijus, optimizuokite molekulinės struktūros dizainą, išvengkite lipniojo sluoksnio trapumo ir įtrūkimų žemoje temperatūroje ir išlaikykite -10 laipsnių sukibimo stiprumą, esant aukštesnei arba lygiai 85 % struktūrinei temperatūrai žemoje temperatūroje.
(3) Cigarečių pakuotės, kurias reikia laminuoti aukštoje temperatūroje: pasirinkite aukštai -temperatūrai atsparius klijus (atsparumas temperatūrai, didesnis nei arba lygus 120 laipsnių), kad išvengtumėte klijų sluoksnio minkštėjimo ir gedimo dėl laminavimo proceso ir užtikrintumėte ilgalaikį klijų stabilumą.
(3) Subalansuokite išlaidas ir aplinkos apsaugą
Remiantis prielaida, kad būtų laikomasi kokybės reikalavimų, sukurti dvigubą „kaštų efektyvumo ir aplinkos apsaugos“ vertinimo sistemą:
(1) Aplinkos apsaugos indekso kontrolė: LOJ kiekis vandens -pagrindiniuose klijuose turi būti mažesnis arba lygus 50 g/l, o tai atitinka GB 38508-2020 „Lakiųjų organinių junginių kiekio valymo priemonėse ribos“; Siekiant išvengti gamybos proceso metu susidarančių toksiškų dujų ir užtikrinti darbo aplinkos saugą, klijams pirmenybė teikiama behalogeniniams ir mažai dūmų turintiems produktams.
(2) Išsamus sąnaudų optimizavimas: nors specialių modifikuotų klijų vieneto kaina yra maždaug 15 % didesnė nei įprastų gaminių, tai gali žymiai sumažinti dervos pašalinimo greitį ir sumažinti perdirbimo nuostolius. Praktinis įmonės pritaikymas rodo, kad panaudojus specialius modifikuotus vandens -pagrindo klijus, visapusiškos gamybos sąnaudos sumažėja 8 proc., todėl kokybė ir efektyvumas yra abipusiai naudingas.
02/ Klijavimo proceso kiekybinis optimizavimas
(1) Nustatykite optimalų klijų naudojimo intervalą
Skirtingiems popieriams yra suformuluoti tikslūs klijavimo tūrio standartai, o „kritinis klijų užtepimas“ (minimalus klijų kiekis, užtepamas, kai pradeda stabilizuotis lupimo stiprumas) ir „optimalus klijų kiekis“ kiekvienam popieriui nustatomi eksperimentais.
(1) Dengtas popierius: kritinis klijavimo kiekis yra 5 g/m², o optimalus diapazonas yra 5–7 g/m². Šiame diapazone klijai gali visiškai padengti klijų paviršių, sudaryti vienodą lipnią sluoksnį, nusilupimo stiprumas yra stabilus 2,4–2,65 N / cm, o perpildymo greitis kontroliuojamas žemiau 0,5%.
(2) Aliuminizuotas kartonas: kritinis klijavimo kiekis 6g/m², optimalus diapazonas 6-8g/m². Eksperimentiniai duomenys parodė, kad kai popieriaus klijų kiekis buvo 3–6 g/m², sluoksnio stiprumas didėjo tiesiškai didėjant klijų kiekiui nuo 1,2 N/cm iki 2,5 N/cm. Nulupimo stiprumas 6–8 g/m² diapazone buvo stabilus, 2,5–2,65 N/cm. Viršijus 8 g/m², lupimo stiprumas šiek tiek sumažėjo, o perpildymo greitis žymiai padidėjo – nuo 0,5% iki 8%.
(3) Vandens purus popierius: kritinis klijų kiekis yra 5 g/m², o optimalus diapazonas yra 5–7 g/m², o tai gali užtikrinti, kad sukibimo stiprumas yra didesnis arba lygus 3,0 N/cm, ir tuo pat metu išvengti gumos perpildymo.
Gamybos proceso metu klijų kiekis tiksliai kontroliuojamas reguliuojant klijavimo volelio tarpą (tikslumas ± 0,01 mm), aprūpintas internetiniu klijų kiekio detektoriumi, stebėjimo ir grįžtamojo ryšio duomenimis realiuoju laiku bei automatiškai perspėjantis, kai nuokrypis viršija ±0,5 g/m², kad klijų kiekis visada būtų optimaliame diapazone.
(2) Optimizuokite klijavimo greitį ir vienodumą
Naudojimo greitis ir vienodumas tiesiogiai veikia klijų drėkinimo ir įsiskverbimo į popieriaus paviršių poveikį, todėl reikalingas tikslus valdymas derinant procesą ir optimizuojant įrangą.
(1) Klijų tepimo greičio suderinimas: atsižvelgiant į klijų tipą, greičio standartas yra suformuluotas, o vandens pagrindo klijų užtepimo greitis reguliuojamas 50–70 m/min., o klijų tepimo greitis reguliuojamas 60–80 m/min., siekiant užtikrinti, kad klijai pakankamai sudrėktų popieriaus paviršiuje arba būtų lygūs (0..5s). Lauko bandymo duomenys rodo, kad padidinus klijų klijavimo greitį nuo 60 m/min iki 90 m/min, kvalifikuotas klijavimo vienodumo greitis sumažėja nuo 98 % iki 75 %, o deguonies pašalinimo greitis padidėja nuo 1,2 % iki 5,8 %, o tai patvirtina greičio atitikimo svarbą.
(2) Klijavimo ritinėlių optimizavimas: pritaikykite anilokso ritinėlių klijavimo technologiją, pasirinkite tinklelių skaičių pagal popieriaus tipą, pagerinkite klijų kiekį ir pralaidumą ir įsitikinkite, kad klijuojamo paviršiaus nėra nuotėkio ar kaupimosi.
(3) Valymas ir priežiūra: suformuluokite griežtą klijavimo volelio valymo ciklą ir kruopščiai jį išvalykite po kiekvienos gamybos pamainos, kad sausas klijų sluoksnio susidarymas nepakenktų tolesniam klijavimo efektui. Po valymo naudojami standartiniai pavyzdžiai, kuriais patikrinamas klijavimo vienodumas ir praėjimo greitis Didesnis arba lygus 98% prieš pradedant gamybą, užtikrinant proceso stabilumą nuo įrangos priežiūros lygio.
03/ Kietėjimo slėgiu proceso standartizavimas
Kietinimas slėgiu yra pagrindinis žingsnis formuojant stabilų klijų sluoksnį klijais, todėl būtina sukurti trijų{0}}standartinę „slėgio-laiko-temperatūros sistemą“, kartu optimizuojant kietėjimo aplinką, kad būtų užtikrinta sukibimo kokybė.
(1) Slėgio parametrų standartizavimas
Remiantis laboratorinės patikros duomenimis, suformuluotas bendras cigarečių pakelių klijų slėgimo proceso standartas, kuris lanksčiai koreguojamas pagal popieriaus storį.
(1) Slėgis: standartinis slėgio diapazonas yra 0,4–0,6 MPa, viršutinė riba (0,5–0,6 MPa) storam popieriui (pvz., gofruoto popieriaus pamušalas) ir apatinė riba (0,4–0,5 MPa) plonam popieriui (pvz., aliuminizuotam popieriui), siekiant užtikrinti, kad klijai visiškai įsiskverbtų į pluoštą. Eksperimentai rodo, kad padidinus slėgį nuo 0,3 MPa iki 0,5 MPa, šlyties stipris padidėja nuo 4,1 N/mm² iki 5,2 N/mm², o pagerinimo efektas yra reikšmingas.
(2) Slėgio laikas: klijai vandens -pagrindo slėgyje veikia 3–5 s, klijai – 2–3 s, o pagrindinis reikalavimas yra slėgimo laikas, didesnis arba lygus 3 s. Duomenys rodo, kad esant 0,5 MPa slėgiui, kai slėgio laikas pailgėja nuo 1 s iki 3 s, šlyties stipris šokinėja nuo 2,1 N/mm² iki 5,2 N/mm², o tai padidėja 147,6%. Šlyties stiprumo augimas sulėtėjo nuo 3 iki 5 s, o tai rodo, kad 3 s gali patenkinti pagrindinius kietėjimo poreikius.
③ Presavimo temperatūra: vandens -pagrindo klijai spaudžiami kambario temperatūroje, o klijų presavimo temperatūra reguliuojama 40–50 laipsnių. Vidutinis kaitinimas pagreitina kietėjimo procesą ir pagerina sukibimo efektyvumą.
Gamybos linijoje yra sumontuoti didelio-tikslumo slėgio jutikliai ir laikmačiai, kad būtų galima stebėti kiekvienos dėžutės presavimo procesą realiuoju laiku-, užtikrinant, kad parametrai atitiktų standartus ir užkertant kelią delaminacijai dėl netinkamo presavimo.
(2) Kietėjimo aplinkos kontrolė
Suklijuoti cigarečių pakeliai dedami į temperatūros{0}} ir drėgmės-kontroliuojamą patalpą (temperatūra 20–25 laipsniai, drėgmė 50–60 %). Vandens pagrindu pagamintų klijų kietėjimo laikas turi būti ne trumpesnis kaip 24 val., o kitų klijų – 12 valandų. Po sukietėjimo bandomas sukibimo stiprumas ir tik kvalifikuotos pakuotės gali pereiti prie kito proceso. Bandymų standartai yra šie: dengto popieriaus ir metalizuoto popieriaus lupimo stiprumas didesnis nei 2,5 N/cm arba lygus, medienos{14}laisvo popieriaus atsparumas yra didesnis nei 3,0 N/cm arba šlyties stiprumas, didesnis arba lygus 5,0 N/mm².
Cigarečių pakelių lankstymo klijų kontrolė yra sistemingas procesas, apimantis žaliavų parinkimą, proceso parametrų optimizavimą, aplinkos kontrolę ir kokybės tikrinimą. Jo esmė – pasiekti tikslų „klijavimo{1}}popieriaus-proceso suderinimą“. Klijų parinkimo strategija, pagrįsta popieriaus charakteristikomis, kiekybiniais klijavimo proceso parametrais, standartizuotomis presavimo ir kietėjimo sąlygomis bei visa -proceso kokybės kontrolės sistema, pasiūlyta šiame darbe, buvo pramoniniu požiūriu patikrinta, siekiant veiksmingai sumažinti cigarečių pakelių atsisluoksniavimą iki mažesnio nei 1 %, o tai žymiai pagerina produkto kokybės stabilumą.