Уровень расслоения жевательной резинки для сигаретных пачек в складных картонных коробках упал ниже 1 %.-эти 4 ключевых фактора нельзя игнорировать!
Сигаретные пачки выполняют функции демонстрации бренда, защиты продукта и отслеживания-подделок, а их точность обработки и стандарты качества намного выше, чем у обычной упаковки. Прочность клеевого слоя, являющегося последним основным процессом формования сигаретных пачек, напрямую определяет структурную стабильность сигаретных пачек на протяжении всего процесса складирования, транспортировки и продажи. По данным опроса Профессионального комитета по упаковке табачных изделий Китайской федерации упаковки за 2024 год, уровень брака готовой продукции, вызванный проблемой склейки коробок на отечественных предприятиях по упаковке табачных изделий, достигнет в среднем 5,7%, а на некоторых малых и средних-предприятиях этот показатель превысит 15%, при этом ежегодные прямые экономические потери составят более 200 миллионов юаней.
В настоящее время существуют три основные проблемы при контроле вязкости клеевых коробок для сигаретных пачек: во-первых, выбор клея зависит от опыта, и отсутствует систематическое сопоставление со специальной бумагой для сигаретных пачек, такой как водоотталкивающая бумага и алюминизированная бумага для переноса; во-вторых, не существует количественного стандарта для параметров процесса, таких как нанесение клея, скорость и однородность; В-третьих, неразумно устанавливать параметры отверждения под давлением, в результате чего клей не полностью проникает в волокна бумаги. Основываясь на этом, в данной статье в качестве отправной точки берется проблема разрушения клея в клеевых коробках для сигаретных пачек и предлагается количественная и практичная схема контроля вискозы в четырех измерениях: выбор клея, оптимизация параметров процесса склеивания, контроль условий отверждения под давлением и контроль качества всего процесса, направленные на решение общих проблем в отрасли и улучшение качества производства сигаретных пачек.
Анализ основных причин выхода из строя клея для сигаретной пачки
01/ Недостаточная адгезионная способность и адаптируемость бумаги.
Свойства поверхности бумаги являются ключевым фактором, влияющим на эффект склеивания. Физические и химические свойства клея лежат в основе клеящего эффекта, а его недостаточная приспособляемость к бумаге для сигаретной пачки является основной причиной разрушения клея. Свойства поверхности и структура волокон разных бумаг существенно различаются, требования к смачиваемости, проницаемости и характеристикам отверждения клеев совершенно разные, а совместимость разных бумаг и клеев показана в таблице 1.
02/ Параметры процесса склеивания вышли из-под контроля
Процесс склеивания является основным звеном контроля клея, а потеря контроля над тремя параметрами нанесения клея, однородностью клея и скоростью нанесения клея, является важной причиной отказа клея.
(1) Количество нанесенного клея необоснованно.
При недостаточном количестве клея клей не может полностью покрыть клейкую поверхность бумаги, места скрепления между волокнами уменьшаются, а прочность клея значительно снижается. Чрезмерное нанесение клея приведет к «переливанию клея», испортит внешний вид сигаретной пачки, а избыток клея легко образует пузыри при отверждении, но снижает стойкость клея, на примере бумаги для лазерного переноса плотностью 232 г/м². Взаимосвязь между количеством клея и прочностью на отслаивание показана в Таблице 2.
Таблица 2. Зависимость между количеством клея и прочностью на отслаивание
(2)Однородность клеевого покрытия не соответствует скорости
Равномерность клеевого покрытия напрямую влияет на распределение напряжений клеевого слоя. Если на поверхности с покрытием есть «пропущенные пятна клея», прочность сцепления в этой области равна нулю, что делает ее слабым местом, склонным к расслоению. На примере бумаги для лазерного переноса плотностью 232 г/м² с клеевым покрытием плотностью 7 г/м² влияние скорости нанесения покрытия на показатели процесса показано в Таблице 3.
Таблица 3 Влияние скорости нанесения клея на показатели процесса
03/ Условия давления и отверждения не соответствуют стандарту
Повышение давления и отверждение после складывания коробки — ключевой этап формирования клеем стабильного связующего слоя. Недостаточное давление или слишком короткое время давления могут привести к тому, что клей не полностью проникнет в волокна или вытеснит пузырьки воздуха, что приведет к образованию микроскопических пустот в связующем слое и, в конечном итоге, к расслоению.
04/ Косвенное воздействие факторов окружающей среды
Температура и влажность производственной среды могут косвенно влиять на эффективность клея. Слишком низкая температура(<18°C) reduces the adhesive's fluidity and slows down the curing process; too high a humidity (>65%) приводит к впитыванию влаги бумагой, расширению волокон, затруднению проникновения клея и увеличению времени отверждения; слишком низкая влажность(<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.
Рис.1 Изменение скорости дегумирования сигаретных пачек при различных условиях температуры и влажности
Схема оптимизации контроля вязкости клеевой коробки сигаретной пачки
01/ Стратегия выбора клея на основе свойств бумаги
Основным принципом выбора клея является достижение «адаптации по смачиваемости, адаптации по проницаемости и адаптации характеристик отверждения», принимая во внимание требования среды использования, стоимости и защиты окружающей среды, а также создавая научную систему выбора, конкретная стратегия выбора заключается в следующем.
(1) Точно выбирайте в соответствии с типом бумаги.
Структура поверхности, физические и химические свойства бумаги для различных сигаретных пачек существенно различаются, поэтому тип и параметры клея необходимо целенаправленно подбирать.
(1) Бумага с покрытием: гладкая поверхность и плотный красочный слой. Предпочтительно использовать модифицированный клей на водной-основе с вязкостью 1800–2000 мПа·с. Содержащееся в нем поверхностно-активное вещество может уменьшить угол контакта с 45 до 28 градусов для улучшения смачиваемости; Добавленный пенетрант может преодолевать барьер слоя краски, увеличивать глубину проникновения с 52 мкм до 75 мкм, а прочность сцепления достигает 2,65 Н/см, что значительно выше, чем у обычных клеев на водной -основе.
(2) Картон с лазерным алюминиевым покрытием: поверхностное металлическое покрытие приводит к плохой смачиваемости, поэтому следует выбрать специальный клей на водной основе-, содержащий связующий агент, благодаря которому образуется химическая связь между металлическим покрытием и клеем для увеличения силы сцепления, так что угол контакта уменьшается с 78 градусов до 32 градусов, а глубина проникновения увеличивается до 68 мкм; Если используются клеи, температуру следует контролировать на уровне 90–100 градусов, чтобы обеспечить смачивающий эффект покрытия.
(3) Водонепроницаемая бумага: рыхлые волокна, легко впитывают влагу, предпочтительный выбор клея с температурой плавления 120 ~ 130 градусов, скорость отверждения быстрая, можно избежать поглощения влаги и деформации бумаги, глубина проникновения может достигать более 48 мкм, а прочность клея больше или равна 3,0 Н/см. Экспериментальные данные показали, что прочность клея при 160 градусах составила 3,2 Н/см, что намного выше, чем у 2,1 Н/см при 140 градусах.
(4) Гофрированная подкладка сигаретной пачки: выбрана пористая структура, большая толщина, клей с высокой проницаемостью, а скорость отверждения контролируется на уровне 3–5 с, чтобы гарантировать, что клеевой слой полностью проникнет в гофрированный зазор и образует стабильную связующую структуру.
(2) Комбинированное использование выбора адаптации к окружающей среде
Во время хранения и транспортировки сигаретных пачек они могут подвергаться воздействию окружающей среды с высокой температурой и высокой влажностью, поэтому клей должен обладать соответствующей устойчивостью к атмосферным воздействиям.
(1) Районы с высокой температурой и высокой влажностью на юге: выберите влагостойкий -модифицированный клей на водной- основе и добавьте ингибиторы плесени, чтобы обеспечить степень сохранения прочности клея более или равную 90 % при влажности 80 % и температуре 35 градусов, чтобы избежать отслаивания, вызванного водопоглощением и размягчением клеевого слоя.
(2) Сухие и -зоны с низкой-температурой на севере: выбирайте низко-кристаллические клеи, оптимизируйте конструкцию молекулярной структуры, избегайте хрупкости и растрескивания клеевого слоя при низкой температуре и поддерживайте прочность клея на уровне -10 градусов при степени выше или равной 85 %, чтобы обеспечить структурную стабильность в низкотемпературной среде.
(3) Сигаретные пачки, которые необходимо ламинировать при высокой температуре: выберите клей, устойчивый к высоким-температурам (термостойкость выше или равна 120 градусам), чтобы предотвратить размягчение и разрушение клеевого слоя, вызванное процессом ламинирования, и обеспечить долгосрочную-стабильность клеящих свойств.
(3) Баланс затрат и защиты окружающей среды
Исходя из требований к качеству, установите двойную систему оценки «экономической эффективности и защиты окружающей среды»:
(1) Контроль индекса защиты окружающей среды: содержание ЛОС в клеях на водной-основе должно быть не более 50 г/л, что соответствует стандарту GB 38508-2020 «Пределы содержания летучих органических соединений в чистящих средствах»; В качестве клеев предпочтительны-продукты, не содержащие галогенов и с низким содержанием дыма, чтобы избежать появления токсичных газов, образующихся в процессе производства, и обеспечить безопасность рабочей среды.
(2) Комплексная оптимизация затрат: хотя цена за единицу специальных модифицированных клеев примерно на 15% выше, чем у обычных продуктов, это может значительно снизить скорость удаления смолы и уменьшить потери на доработку. Практическое применение на предприятии показывает, что после использования специальных модифицированных клеев на водной-основе совокупная себестоимость продукции снижается на 8%, обеспечивая беспроигрышную-ситуацию качества и эффективности.
02/ Количественная оптимизация процесса склеивания
(1) Определите оптимальный интервал нанесения клея.
Точные стандарты объема склеивания сформулированы для различных видов бумаги, а «критическое нанесение клея» (минимальное количество клея, наносимое, когда прочность на отслаивание начинает стабилизироваться) и «оптимальное количество клея» для каждой бумаги определяются посредством экспериментов.
(1) Бумага с покрытием: критическая плотность склеивания составляет 5 г/м², оптимальный диапазон — 5–7 г/м². В этом диапазоне клей может полностью покрывать поверхность клея, образовывать равномерный слой клея, прочность на отслаивание стабильна на уровне 2,4–2,65 Н/см, а скорость перелива контролируется ниже 0,5%.
(2) Трансферный алюминизированный картон: критическое количество склеивания 6 г/м², оптимальный диапазон 6–8 г/м². Экспериментальные данные показали, что, когда количество клея в бумаге составляло 3~6 г/м², прочность на отслаивание увеличивалась линейно с увеличением нанесения клея от 1,2 Н/см до 2,5 Н/см. Прочность на отслаивание в диапазоне 6–8 г/м² имела тенденцию быть стабильной и составляла 2,5–2,65 Н/см. После превышения 8 г/м² прочность на отслаивание немного снизилась, а степень растекания значительно увеличилась – с 0,5% до 8%.
(3) Водонепроницаемая бумага: критическое количество клея составляет 5 г/м², а оптимальный диапазон составляет 5–7 г/м², что позволяет гарантировать, что прочность клея превышает или равна 3,0 Н/см, и в то же время позволяет избежать загрязнения резины переливом.
В ходе производственного процесса количество клея точно контролируется путем регулировки зазора клеящего валика (точность ± 0,01 мм), оснащенного онлайн-детектором количества клея, данными мониторинга и обратной связи в реальном времени, а также автоматической сигнализацией, когда отклонение превышает ±0,5 г/м², чтобы гарантировать, что количество клея всегда находится в оптимальном диапазоне.
(2) Оптимизируйте скорость и однородность склеивания.
Скорость и однородность нанесения напрямую влияют на смачивание и проникновение клея на поверхность бумаги, поэтому требуется точный контроль посредством согласования процесса и оптимизации оборудования.
(1) Согласование скорости нанесения клея: в зависимости от типа клея формулируется стандарт скорости, скорость нанесения клея на водной- основе контролируется на уровне 50–70 м/мин, а скорость нанесения клея контролируется на уровне 60–80 м/мин, чтобы обеспечить достаточное время смачивания клея на поверхности бумаги (больше или равное 0,5 с). Данные полевых испытаний показывают, что когда скорость склеивания клея на водной- основе увеличивается с 60 м/мин до 90 м/мин, квалифицированная степень однородности склеивания снижается с 98 % до 75 %, а скорость удаления склеивания увеличивается с 1,2 % до 5,8 %, что подтверждает важность согласования скорости.
(2) Оптимизация склеивающих валиков: примените технологию склеивания анилоксовых валиков, выберите количество ячеек в соответствии с типом бумаги, улучшите количество клея и его проницаемость, а также убедитесь, что на склеенной поверхности нет утечек или скоплений.
(3) Очистка и техническое обслуживание: разработайте строгий цикл очистки клеевого валика и тщательно очищайте его после каждой производственной смены, чтобы сухое образование слоя клея не влияло на последующий эффект склеивания. После очистки перед началом производства используются стандартные образцы для проверки однородности склеивания и степени прохождения более или равной 98%, что обеспечивает стабильность процесса с уровня обслуживания оборудования.
03/ Стандартизация процесса вулканизации под давлением
Отверждение под давлением является ключевым этапом в формировании стабильного клеевого слоя с помощью клеев, поэтому необходимо установить трехмерную стандартную систему «давление-время-температуру», одновременно оптимизируя среду отверждения для обеспечения качества склеивания.
(1) Стандартизация параметров герметизации
На основе данных лабораторных проверок сформулирован общий стандарт процесса герметизации клея для сигаретных пачек, который гибко настраивается в зависимости от толщины бумаги.
(1) Давление: стандартный диапазон давления составляет 0,4–0,6 МПа, верхний предел (0,5–0,6 МПа) для толстой бумаги (например, гофрированной бумажной подкладки) и нижний предел (0,4–0,5 МПа) для тонкой бумаги (например, алюминизированной бумаги), чтобы гарантировать полное проникновение клея в волокно. Эксперименты показывают, что при увеличении давления с 0,3 МПа до 0,5 МПа прочность на сдвиг увеличивается с 4,1 Н/мм² до 5,2 Н/мм², и эффект улучшения является значительным.
(2) Время нагнетания: клей на водной- основе находится под давлением в течение 3–5 с, клей находится под давлением в течение 2–3 с, основное требование — время нагнетания, превышающее или равное 3 с. Данные показывают, что при давлении 0,5 МПа, когда время повышения давления увеличивается с 1 с до 3 с, прочность на сдвиг подскакивает с 2,1 Н/мм² до 5,2 Н/мм², увеличение на 147,6%. Рост прочности на сдвиг замедлился в диапазоне 3–5 с, что указывает на то, что 3 с могут удовлетворить основные потребности в отверждении.
③ Температура прессования: клеи на водной-основе прессуются при комнатной температуре, при этом температура прессования клея контролируется в пределах 40–50 градусов. Умеренный нагрев ускоряет процесс отверждения и повышает эффективность склеивания.
На производственной линии установлены высокоточные-датчики давления и таймеры, позволяющие отслеживать процесс прессования каждой коробки в режиме реального-времени, гарантируя соответствие параметров стандартам и предотвращая расслоение, вызванное неправильным прессованием.
(2) Контроль окружающей среды отверждения
Склеенные сигаретные пачки помещают в помещение с контролируемой температурой- и влажностью-(температура 20–25 градусов, влажность 50–60 %) для отверждения. Время отверждения должно составлять не менее 24 часов для клеев на водной-основе или 12 часов для других клеев. После отверждения прочность сцепления проверяется на образцах, и только квалифицированные упаковки могут приступить к следующему процессу. Стандартами испытаний являются: прочность на отслаивание мелованной бумаги и трансферной-металлизированной бумаги более или равна 2,5 Н/см, прочность на отслаивание бумаги-без древесины более или равна 3,0 Н/см и прочность на сдвиг более или равна 5,0 Н/мм².
Контроль клея при складывании сигаретных пачек — это систематический процесс, включающий выбор сырья, оптимизацию параметров процесса, контроль окружающей среды и проверку качества. Его суть заключается в достижении точного соответствия «процессу наклеивания-бумаги-». Стратегия выбора клея, основанная на характеристиках бумаги, количественных параметрах процесса склеивания, стандартизированных условиях прессования и отверждения, а также системе полного-контроля качества процесса, предложенная в этой статье, была проверена в промышленном масштабе и позволяет эффективно снизить степень расслоения сигаретной пачки до уровня ниже 1 %, что значительно повышает стабильность качества продукции.