現(xiàn)在瓦楞紙箱的制作工藝越來越精良,但是在實際生產(chǎn)中還是存在很多品質(zhì)問題。對于廣大紙箱生產(chǎn)廠家,解決紙板問題是提高紙箱成品質(zhì)量的關(guān)鍵。
“搓板狀”紙板
隨著瓦楞芯紙波紋的起伏,面紙在紙板的表面上做不平坦的蹦緊,形如“搓板”亦稱“搓板狀”紙板,它的成型原因是:
糊的粘度過大,或上糊量過多。當楞峰與面紙粘合受到壓力時,多余的漿糊被擠出而附到楞峰的兩側(cè),在楞峰的寬度上形成一個比實際所需要寬得多的涂糊區(qū)域,隨著糊液的干燥而收縮,使面紙在瓦楞峰兩側(cè)被拉下陷,形成“搓板”而在表面上露出楞痕?酥剌^高的紙,其剛性較大,可抵抗這種收縮拉力,下陷量就要少些,故在使用較薄或克重較小的面紙時,要注意減少上糊量,即要將糊轆與刮糊轆的間隙調(diào)小一些,以減少“搓板”現(xiàn)象的發(fā)生。
瓦楞輥磨損以后,其楞峰半徑增大。因而易吸收更多的粘合劑,就容易導致“搓板”現(xiàn)象的發(fā)生。
糊轆與下瓦楞輥的速度不協(xié)調(diào),因而粘合劑集中到楞肩的一側(cè),引起面紙在一側(cè)收縮。
面紙的含水率過高,在粘合劑干燥以后,引起面紙的收縮下陷。
紙板曲翹
紙板曲翹是指紙板在較大的范圍內(nèi)凸起或凹下。有一種紙板曲翹叫“正向曲翹”,又稱“向上曲翹”,即紙板向面紙一側(cè)凸起。反之是“反向曲翹”。一邊凸起,另一邊凹下,是“S型曲翹”,以紙板對角線為軸展開的彎翹為“扭曲曲翹”。彎翹軸線與瓦楞方向平行,稱“長度方向曲翹”。用曲翹的紙板作紙箱,成型不能方正,影響外觀,抗壓強度不穩(wěn)定。曲翹的紙板不易堆積,不能順利的進入印刷機,嚴重影響印刷套色效果及開槽模切的精準度。
產(chǎn)生曲翹的根本原因是紙質(zhì)收縮不均衡,由紙板各組成部分伸縮程度不同引起。紙張的含水率不同,其收縮程度也就不同。當紙板的面紙和里紙伸縮程度不同,就容易造成紙板曲翹。采用厚的和克重高的紙比起薄的和克重低的紙來,其伸縮程度相對穩(wěn)定而不易變形,故當面紙和里紙的厚薄不同或克重不同時,紙板就容易產(chǎn)生曲翹,所以在紙箱設計的配紙階段,應使面里紙克重和厚薄相當或比較接近。
在生產(chǎn)中,可以通過熱量的調(diào)節(jié)來控制紙張的收縮變形,以降低紙板的曲翹程度。造成“正向曲翹”的原因一般是里紙、單瓦楞紙?zhí)珴穸婕堖^干,故應加強里紙和單瓦楞紙的干燥,減少面紙預熱。適當?shù)牟扇∫恍┐胧,如增大單面機上瓦楞紙及里紙的預熱面積,降低熱板的溫度,適當增加車速減少熱量的傳遞,減少單面機上糊量等,就可以很大程度上避免紙張的曲翹!胺疵媲N”的原因正好相反,是由于單面瓦楞太干而面紙?zhí)珴竦木壒,可以采取相反的方法進行控制。“S型彎翹”通常由于紙的邊緣太濕,致使原紙收縮嚴重,可以通過增加原紙的預熱時間彌補;另外造成曲翹的原因是由于上下紙張克重相差太大,可以調(diào)整配紙,降低此種現(xiàn)象的出現(xiàn)!芭でN”是由于原紙的質(zhì)量不佳,各處水分分布不均勻,熱板溫度分布不均勻等造成的,對這些方面做相應的整改!伴L度方向彎翹”是因為張力不適當造成,可調(diào)整紙幅張力。
以上曲翹問題也可用噴淋裝置進行改善。對于已經(jīng)生產(chǎn)出來的曲翹紙板,應立即翻壓,趁紙板剛出來時溫度高、濕度大的特性,及時正反堆疊,用木板壓住,然后推到通風處散熱4~8小時,可使紙板比較平整。
高低楞
“高楞”是指完全成型的瓦楞,即楞高達到標準要求或與瓦楞輥的齒深一致;而“低楞”是沒有完全成型的瓦楞,其楞高通常低于標準值或低于瓦楞輥的齒深。當芯紙經(jīng)過軋制并與里紙粘合定型后,高楞與低楞同時存在時,稱為“高低楞”。
低楞是影響瓦楞紙板質(zhì)量的原因之一,由于低楞處高度較小,與面紙粘合不良或未粘著,影響紙板的粘合強度,使其邊壓強度和平壓強度都下降而且由于低楞的出現(xiàn),面紙表面不平而影響外觀及印刷效果。
產(chǎn)生高低楞的原因及解決措施大致有以下幾點:
瓦楞輥不平行,兩端軸承磨損,在高速運行時瓦楞輥振動。應檢查調(diào)整瓦楞輥的平行度,調(diào)整軸承間隙或更換軸承,降低車速避開共振區(qū)。
瓦楞輥之間壓力不足,應加大壓力。
瓦楞輥齒槽中有廢紙或其它雜質(zhì),應清除雜質(zhì)。
瓦楞芯紙含水率過高或過低都會影響瓦楞成型,太濕時應加大預熱面積,太干時應增大噴霧量。
瓦楞芯紙卷筒不圓,運行時轉(zhuǎn)動不均勻,需加大張力或更換原紙。
倒楞
倒楞即瓦楞向一側(cè)傾斜,瓦楞傾斜導致紙板厚度不夠,強度下降。瓦楞紙板在加工過程中移動時受壓摩擦和拖動,因此各處的輥筒都必須平行于加工面并保持良好的潤滑,使輥筒轉(zhuǎn)動靈活以減輕摩擦。導致倒楞的具體原因及解決措施如下:
上下瓦楞輥之間和下瓦楞輥與壓力輥之間不平行或壓力過大,應檢查輥間平行度,輥間加壓要適度。
單面瓦楞紙板拉力過強。
單面瓦楞紙板上膠時,騎轆與糊轆之間的間隙太小。
瓦楞芯紙水分過高,應增加預熱面積減少噴霧量。
熱板上有雜物,需清除。
壓線爆裂
瓦楞紙板折合時,壓線處斷裂,主要原因及解決措施如下:
壓線輪的間隙太小,應調(diào)整間隙。
壓線輪不圓,需更換壓線輪。
壓線輪軸彎曲,需更換壓線輪軸。
在瓦楞紙板加工工藝中,決定瓦楞板強度的因素除了原紙本身的強度外,瓦線用淀粉粘合劑也起著至關(guān)重要的作用。隨著對瓦楞板加工工藝的認識不斷深入,瓦楞包裝企業(yè)也日漸意識到瓦線淀粉粘合劑在提高瓦線生產(chǎn)效率和瓦楞紙箱強度方面所起的重要作用。
粘合劑制備要素
瓦線淀粉粘合劑是運用一定工藝把眾多要素結(jié)合起來的結(jié)果。通過控制這一工藝,結(jié)合瓦線設備狀況、原紙?zhí)匦裕瑢Ω饕剡M行優(yōu)化組合,使調(diào)配出的粘合劑滿足瓦線生產(chǎn)要求。在進行配制前,有必要對粘合劑制備過程中各要素的作用做一番詳細介紹。
淀粉
淀粉是一種從含葉綠素植物里提取的天然碳水化合物,形態(tài)為密集的細微顆粒,是兩種碳水化合物聚合體的混合物——直鏈淀粉和支鏈淀粉。由于淀粉成本相對較低,是一種可再生的資源,而且不影響瓦楞紙板的回收利用,因此淀粉在瓦楞工業(yè)中得到廣泛應用。
淀粉可以從玉米、小麥、大米、馬鈴薯、木薯、西米、豌豆、甚至香蕉等眾多植物中提取。在瓦楞紙箱行業(yè)粘合劑的制備過程中,玉米淀粉和木薯淀粉是使用最多的兩種類型。而馬鈴薯淀粉則在重型紙板領(lǐng)域占有一席之地,但近幾年來小麥淀粉的使用呈現(xiàn)明顯地增長趨勢。
小麥淀粉對溫度比玉米淀粉更敏感,這就意味著小麥淀粉的糊化溫度比玉米淀粉的更低,在瓦線上則意味著在高車速運行下也能獲得良好的粘合效果。但如果是低速運行,則容易造成粘合劑易提前糊化,產(chǎn)生紙板脫膠現(xiàn)象。不僅如此,小麥淀粉對溫度比玉米淀粉更敏感,因此燒堿硼砂的用量要減少到玉米淀粉的1/2~2/3,使用時要注意進行配方調(diào)整。馬鈴薯淀粉粘性非常好,糊化溫度極低,常用于重型瓦楞紙板的粘合。馬鈴薯淀粉顆粒大,容易產(chǎn)生沉淀,因此要不斷攪拌。
不同淀粉類型的相關(guān)特性對照表:
淀粉類型 |
穩(wěn)定性 |
黏稠度 |
糊化 |
玉米 |
很好 |
高 |
慢,糊化溫度適中 |
木薯 |
很好(比玉米淀粉穩(wěn)定) |
高 |
慢,糊化溫度適中 |
小麥 |
和玉米淀粉相比,對溫度的敏感度更高 |
高(比玉米淀粉稍。 |
慢,糊化溫度低 |
馬鈴薯 |
差 |
非常高 |
慢,糊化溫度極低 |
水
在粘合劑中,水有兩個基本作用。首先,水是粘合劑的載體,粘合劑通過載體轉(zhuǎn)移到要加工的瓦楞紙上,然后滲入瓦楞紙內(nèi)。其次,在給粘合劑帶來粘性的淀粉顆粒的膨脹過程中,水是必需的。粘合劑的固化原理正是通過吸收和蒸發(fā)作用除去粘合劑中的水份,從而最終產(chǎn)生粘合的。
一般,配制瓦線粘合劑的水要求使用潔凈的自來水,有的工廠為了節(jié)省用水成本,也使用經(jīng)過污水處理的循環(huán)水。但使用循環(huán)水配制的粘合劑,穩(wěn)定性會受到很大影響。如果在兩步法中使用,強烈建議僅限于在該工藝的第二步中使用,且一定要對循環(huán)水進行殺菌處理。一步法制漿相對來講對循環(huán)水的要求要低一些,但也一定要對循環(huán)水進行殺菌處理。
燒堿
燒堿的作用是使淀粉糊化而產(chǎn)生一定的粘性。糊化是淀粉顆粒吸收熱量并快速膨脹的過程,對確保粘合質(zhì)量及粘合強度至關(guān)重要,淀粉的粘合性能即來自糊化過程。糊化溫度主要會受糊料中加入燒堿量的影響。事實上不斷加入燒堿甚至有可能把糊化溫度降低到與周圍環(huán)境相同的溫度。在兩步法制糊工藝中,燒堿被用來糊化載糊淀粉增強其粘性。在一桶式制糊工藝中,淀粉膨脹時添加燒堿也可以增強粘性。在生產(chǎn)穩(wěn)定性較強的粘合劑過程中,燒堿還有潤濕劑的功能,有助于黏合劑滲透到原紙中。一般燒堿的添加量約為淀粉量的2-4%之間,具體視淀粉的類別而定,此外,高溫天氣燒堿添加量要比低溫天氣少,以防止糊料在漿盤和輸漿管內(nèi)糊化并堵塞輸送管道。
攪拌
在制備階段,攪拌是通過剪切力的作用來降低粘合劑的粘度以達到一個穩(wěn)定的水平,以避免粘合劑在泵到機臺及在各機臺處進行小循環(huán)時粘度急劇下降。
硼砂和硼酸
在淀粉糊化過程中,硼砂能促進淀粉分子交聯(lián)結(jié)合,增強粘合劑的粘性,加快粘合速度。此外,硼砂與熟淀粉發(fā)生作用,可改變粘合劑的粘度,影響其流動性與滲透性。在一桶式制糊工藝的制備過程中硼酸可以使淀粉粘合劑達到所需粘性后停止膨脹。它與燒堿一起使用也可提高初粘強度和粘度穩(wěn)定性。硼砂用量一般在1%左右。
添加劑
為了改善淀粉粘合劑的粘合性能或賦予粘合劑在某方面的特殊性能,通常在配制過程中會加入一些添加劑。常用的的添加劑類型有防腐劑、防水添加劑(交聯(lián)樹脂)、增粘劑、穩(wěn)定劑等。
熟淀粉糊和膨脹的淀粉分子容易發(fā)生細菌降解。防腐劑有助于避免污染,防止糊料滋生細菌而引起粘性降低。傳統(tǒng)上常使用甲醛一類的防腐劑,但由于甲醛對人體危害較大,近些年來已逐漸被一些更環(huán)保更安全的產(chǎn)品取代。多數(shù)紙箱廠配制的粘合劑通常在兩三天內(nèi)即用完,因此,一般不使用防腐劑。
有些瓦楞紙箱在包裝后需在冷凍條件下存儲,冷凍環(huán)境凝成的水汽滲入糊線,容易導致糊線乳化而出現(xiàn)紙板開膠,這就需要粘合劑有很強的防水性能。增加糊線的防水性能,一般可通過添加交聯(lián)樹脂達成。交聯(lián)樹脂的作用在于使糊膠固化后不容易再乳化。
增粘劑一般用來提高粘合性能。粘度添加劑經(jīng)常用在生產(chǎn)特殊產(chǎn)品(七層瓦楞紙板)或粘合難度大的紙張(如施膠度高的紙張)時。一般情況下,這種添加劑可不加,除非是先前得知粘合不良的根源并確定不是機器或配方方面的問題。
穩(wěn)定劑可以用來改善粘合劑粘度下降的問題,而粘度下降多是由攪拌過度、循環(huán)使用過程中變稀或腐壞變質(zhì)造成的。使用穩(wěn)定劑后五到十分鐘內(nèi)便可恢復其粘度并在24小時內(nèi)一直保持該粘度的穩(wěn)定。穩(wěn)定劑通常在特殊而非常規(guī)的情況下使用,即在查清粘度下降的根源后使用。
淀粉粘合劑的制備工藝
淀粉粘合劑最初的配制方法是把水和淀粉直接混合,而在實際應用時這種粘合劑對本行業(yè)來說用處不大,因為這種粘合劑需要不停頓地攪拌,否則淀粉就會改變懸浮狀態(tài)而很快沉淀下來。另外,這種粘合劑的粘性差,施膠操作困難,而且糊化溫度要求太高,使設備運轉(zhuǎn)速度變慢,需要大量的熱量才能完成粘合過程。多年來,人們一直沒有停止對粘合劑配制工藝的控索,最終有兩種工藝逐漸被普遍采用。
斯坦霍爾工藝
斯坦霍爾法(Stein Hall),俗稱“兩步法”,是美國Stein Hall 公司于1934年~1936年發(fā)明的,此方法制作的淀粉粘合劑是瓦楞紙板用粘合劑中跨時代的發(fā)明。兩步法就是在制作粘合劑過程中,用兩個制作容器(或稱兩個漿糊罐),一只安裝在上方的罐(制作淀粉熟漿的)稱載體罐,另一只安裝在下方的罐(制作淀粉生漿的)稱為主體罐。
載體罐中載體部分的制作過程,是先將定量的水及淀粉混合攪拌,緩慢加入定量的燒堿溶液,攪拌足夠時間,制成粘度高的糊狀液,俗稱熟漿。
主體罐中主體部分的制作包括兩個部分。首先,將定量的水、淀粉及硼砂混合攪拌足夠時間;然后,將載體罐中的熟漿緩慢注入主體罐中,繼續(xù)攪拌至合適粘度為止。
斯坦霍爾粘合劑工藝中,主要部分即載體部分可以使未煮熟的淀粉懸浮在糊液中,增加其粘性,存留水分以利于主體淀粉的糊化,影響其與紙張的粘性或吸附性,有助于增加初粘強度。載體部分在淀粉粘合劑中的比例通常在15%~20%之間。主體淀粉的作用在于使楞尖上的粘合劑受熱加壓后糊化,使粘度迅速增加,最終形成粘合。
斯坦霍爾粘合劑工藝現(xiàn)有多種形式,包括“整體混合法”及各淀粉粘合劑生產(chǎn)商依業(yè)內(nèi)不同用途生產(chǎn)的專用粘合劑。
一桶式工藝
一桶式粘合劑只有一種狀態(tài),即部分膨脹的淀粉顆粒,可使混合物有足夠的粘度,防止沉淀。一桶式粘合劑的制備過程如下:
1. 準備好一桶燒堿溶液,按3%~5%比例稀釋;
2. 在混合桶內(nèi)把淀粉和水按一定比例混合并攪拌均勻;
3. 倒入燒堿溶液于混合桶內(nèi)使淀粉顆粒膨脹;
4. 當達到所需粘性時,加入硼砂來增強初粘強度及剪切的穩(wěn)定性;
5. 加入防腐劑延長粘合劑的保質(zhì)期;
6. 通過攪拌的剪切力作用把混合物粘度降低到所需水平。
一桶式工藝在歐美應用比較廣泛,尤其備受許多大型紙箱廠家的青睞。一桶式工藝的優(yōu)點在于可制出高固含量低粘度的粘合劑,適合高速瓦線以及重型紙板的需求。
影響粘合劑質(zhì)量的因素
淀粉粘合劑粘合過程中幾大影響因素如下:
固含量
固含量是指粘合劑中干物質(zhì)的含量占粘合劑總量的比例。一般淀粉粘合劑固體含量高,水份相對減少,并且較少上膠量即可保證紙板的粘合,因此可以使紙板粘合速度加快,保證高速下產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定。此外,高固含量的粘合劑,紙板在加工過程中水份變化較小,因而可以減輕紙板翹曲現(xiàn)象。特別是高速寬幅瓦楞紙板機,有的車速達200m/min以上,粘合劑固含量一定要高。與傳統(tǒng)的瓦楞紙板粘合時所用粘合劑相比,微瓦紙板粘合時所用粘合劑的固含量較高,有時高達33%~34%。有試驗表明,固含量高達40%的粘合劑用于粘合微瓦紙板,效果也是非常好的。
但并非所有的瓦楞板加工工藝都適用高固含量的粘合劑,有些紙板線速度在60m/min以下,且瓦楞紙滲透性很強,粘合劑中的水分很容易被紙張吸收,所余水分不足以使淀粉顆粒完全糊化,容易造成粘合不良。還有些精度不夠的瓦線設備,如果上膠量太薄,就會導致紙板局部上不到膠而產(chǎn)生粘合不良。
粘度
簡單說來,一種物質(zhì)的粘度可定義為其對流動的抗拒性。這種特性可用粘度杯(斯坦霍爾杯與涂4#最為常用)來測定。斯坦霍爾粘度杯為金屬杯,杯上的提手可保證杯子在測試時處于垂直狀態(tài),底部有鉆有精度極高的流出孔。測試時先把粘度杯沉入糊料中裝滿,然后把粘度杯提出置于糊料液面之上,當杯中糊料的位置達到第一條交叉線時開始用秒表計時,到第二條交叉線出現(xiàn)時停止計時。兩條交叉線之間的糊料容量為10立方厘米,10立方厘米的糊料從杯中流出的時間就是糊料的粘度。通常斯坦霍爾杯測出的粘度值范圍在30~80 秒之間。有些自動制糊系統(tǒng)還配有粘度測試裝置。
粘合劑的粘度對上膠均勻度及粘合劑對原紙的滲透都有重大影響,粘度合適的粘合劑有利于保證上膠量的足量和均勻,也有利于粘合劑對原紙的滲透,從而直接影響到車速、紙板粘合、平整度及硬度。一般坑機的粘度應在30-40S(涂4#杯測量)之間,糊機的粘度應在45-65S之間。
糊化溫度
糊化溫度被認為是淀粉顆粒開始膨脹時的溫度,此時糊膠會出現(xiàn)明顯變稠現(xiàn)象。糊化溫度值通常在54℃~64℃之間,它可以通過加熱糊膠樣品直至出現(xiàn)變稠而測出。測試時溫度不斷上升,到糊料變稠時停頓,此時的溫度便可被認為是糊化溫度。若糊化溫度太高則糊化反應會延后發(fā)生,粘合難度就會加大,這樣就必須減慢車速。若糊化溫度太低,糊膠會提前膨脹,也會影響紙板黏合。且容易造成糊料在糊膠桶、糊膠盤或傳送系統(tǒng)內(nèi)糊化,從而對生產(chǎn)造成極大困擾。
粘合劑的技術(shù)指標
根據(jù)實踐經(jīng)驗,在此給出瓦線粘合劑的技術(shù)指標,以供同行參考。
設備 性能指標 |
單面機 |
雙面機 |
備注 |
粘度(涂4#杯·秒) |
30——40 |
45——55 |
在機臺處所測的粘度 |
pH值 |
8——12 |
8——12 |
/ |
糊化溫度(℃) |
55——68 |
52——65 |
可根據(jù)氣溫作調(diào)整,熱天糊化溫度宜高,冷天糊化溫度宜低 |
儲存期(天) |
5天以上 |
6 天以上 |
如果粘合劑儲存期不過超過三天,可不用添加防腐劑 |
配制粘合劑時常見問題及解決方案
要查出黏合劑的任何問題,一個重要方法是測出其固含量、粘度及糊化溫度,并比照其與正確參數(shù)的差異。下表列出淀粉黏合劑形成過程中常見問題的可能原因和改善方法。
常見問題 |
可能的原因 |
處理方法 |
糊化溫度太高 |
燒堿量少 |
增加燒堿 |
糊化溫度太低 |
燒堿量多 |
減少燒堿 |
粘度偏高 |
淀粉量多 燒堿量多 硼砂量多 蒸氣量少 溫度低 水量添加少 |
減少載糊淀粉 減少燒堿到減少硼砂 檢查溫度及蒸氣量 檢查溫度及蒸氣量 檢查溫度及蒸氣量 增加水的比例 |
粘度偏低 |
淀粉量少 燒堿量少 硼砂量少 蒸氣量多 溫度高 水量添加多 稀釋后攪拌過度 微生物破壞 |
增加載糊淀粉 增加燒堿用量 增加硼砂用量 檢查溫度及蒸氣量 檢查溫度及蒸氣量 減少水的比例 檢查泵的磨損情況 檢查防腐處理情況,必要時進行處理 |
糊料粘性差 |
淀粉質(zhì)量不穩(wěn)定 燒堿量少 載糊淀粉比例偏少 粉的比例偏少 |
換用質(zhì)量穩(wěn)定的淀粉 增加燒堿用量 增加載糊淀粉所占的比例 增加淀粉用量 加入增粘劑 加入交聯(lián)樹脂 |
糊料防水性差 |
糊料固含量偏低 糊料粘度粘稠度偏低 未加入交聯(lián)樹脂 |
增加粘合劑的固含量 提高粘合劑的粘稠度 加粘合劑中加入交聯(lián)樹脂 |
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