La taxa de delaminació del xiclet dels paquets de cigarrets a les caixes de cartró plegables ha baixat per sota de l'1%-aquests 4 factors clau no es poden ignorar!
Els paquets de cigarrets tenen les funcions de mostrar la marca, la protecció del producte i la traçabilitat anti-falsificació, i els seus estàndards de precisió i qualitat del procés són molt més alts que els dels envasos normals. Com a darrer procés bàsic d'emmotllament de paquets de cigarrets, la força de la capa adhesiva determina directament l'estabilitat estructural dels paquets de cigarrets en tot el procés d'emmagatzematge, transport i vendes. Segons les dades de l'enquesta de 2024 del Comitè Professional d'Embalatge de Tabac de la Federació d'Embalatge de la Xina, la taxa de ferralla de productes acabats causada pel problema d'enganxar caixes a les empreses domèstiques d'envasament de tabac arribarà a una mitjana del 5,7%, i algunes petites i mitjanes empreses superaran el 15%, amb una pèrdua econòmica directa anual de més de 200 milions de iuans.
Actualment, hi ha tres punts dolorosos principals en el control de la viscosa de les caixes de cola de paquets de cigarrets: en primer lloc, la selecció d'adhesius depèn de l'experiència, i hi ha una manca de concordança sistemàtica amb papers especials per als paquets de cigarrets com ara paper solt d'aigua i paper aluminitzat de transferència; segon, no hi ha cap estàndard quantitatiu per als paràmetres del procés com ara l'aplicació de cola, la velocitat i la uniformitat; En tercer lloc, la configuració dels paràmetres de curat a pressió no és raonable, cosa que fa que l'adhesiu no penetri completament a les fibres del paper. A partir d'això, aquest article pren com a punt de partida el problema de la fallada de l'adhesiu de les caixes de cola dels paquets de cigarrets i proposa un esquema de control de viscosa quantificable i pràctic des de quatre dimensions: selecció d'adhesius, optimització de paràmetres de procés d'encolat, control de condicions de curat a pressió i control de qualitat de tot el procés, amb l'objectiu de resoldre problemes comuns a la indústria i millorar la qualitat de producció dels paquets de cigarrets.
Anàlisi de les causes bàsiques de la fallada de l'adhesiu de la cola del paquet de cigarrets
01/ Rendiment adhesiu insuficient i adaptabilitat del paper
Les propietats superficials del paper són un factor clau que afecta l'efecte d'unió. Les propietats físiques i químiques de l'adhesiu són la base de l'efecte adhesiu, i la seva insuficient adaptabilitat al paper del paquet de cigarrets és la causa principal de la fallada de l'adhesiu. Les propietats superficials i l'estructura de la fibra dels diferents papers són significativament diferents, i els requisits de humectabilitat, permeabilitat i característiques de curat dels adhesius són completament diferents, i la compatibilitat de diferents papers i adhesius es mostra a la taula 1.
02/ Els paràmetres del procés d'encolat estan fora de control
El procés d'enganxament és l'enllaç bàsic del control de l'adhesiu, i la pèrdua de control dels tres paràmetres d'aplicació de la cola, la uniformitat de la cola i la velocitat d'aplicació de la cola és un motiu important per a la fallada de l'adhesiu.
(1) La quantitat de cola aplicada no és raonable
Quan la quantitat de cola és insuficient, l'adhesiu no pot cobrir completament la superfície adhesiva del paper, els punts d'unió entre les fibres es redueixen i la força adhesiva es redueix significativament. L'aplicació excessiva de cola provocarà un "desbordament de cola", contaminarà l'aspecte del paquet de cigarrets i l'excés d'adhesiu és fàcil de produir bombolles quan es cura, però reduirà la solidesa de l'adhesiu, prenent com a exemple un paper de transferència làser de 232 g/m², la relació entre la quantitat de cola i la força de pelat es mostra a la taula 2.
Taula 2 Relació entre la quantitat de cola i la força de pelat
(2)La uniformitat del recobriment de cola no coincideix amb la velocitat
La uniformitat del recobriment de cola afecta directament la distribució de l'estrès de la capa adhesiva. Si hi ha "taques de cola perduts" a la superfície recoberta, la força d'adhesió en aquesta zona és zero, el que la converteix en un punt feble propens a la delaminació. Prenent com a exemple un paper de transferència làser de 232 g/m² amb un recobriment de cola de 7 g/m², l'efecte de la velocitat de recobriment en els indicadors de procés es mostra a la taula 3.
Taula 3 Efecte de la velocitat del recobriment de cola sobre els indicadors de procés
03/ Condicions de pressurització i curat no a l'alçada dels estàndards
La pressurització i el curat després de plegar el cartró és un pas clau perquè l'adhesiu formi una capa d'unió estable. Una pressió insuficient o un temps de pressurització massa curt pot fer que l'adhesiu no penetri completament a les fibres o expulsi bombolles d'aire, donant lloc a buits microscòpics a la capa d'unió i, finalment, provocar una delaminació.
04/ Efectes indirectes dels factors ambientals
La temperatura i la humitat de l'entorn de producció poden afectar indirectament l'eficàcia de l'adhesiu. Temperatura massa baixa (<18°C) reduces the adhesive's fluidity and slows down the curing process; too high a humidity (>El 65%) fa que el paper absorbeixi la humitat, l'expansió de la fibra, una major dificultat per a la penetració de l'adhesiu i un temps de curat prolongat; humitat massa baixa (<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.
Fig.1 Canvis en la velocitat de desgomat dels paquets de cigarrets en diferents condicions de temperatura i humitat
Esquema d'optimització per al control de viscosa de la caixa de cola del paquet de cigarrets
01/ Estratègia de selecció d'adhesius en funció de les propietats del paper
El principi bàsic de la selecció d'adhesius és aconseguir "l'adaptació a la humectabilitat, l'adaptació a la permeabilitat i l'adaptació a les característiques de curat", mentre es tenen en compte els requisits de l'entorn d'ús, el cost i la protecció del medi ambient, i es construeix un sistema de selecció científica, l'estratègia de selecció específica és la següent.
(1) Seleccioneu amb precisió segons el tipus de paper
L'estructura superficial, les propietats físiques i químiques dels diferents papers de paquets de cigarrets són significativament diferents i el tipus i els paràmetres de l'adhesiu s'han de fer coincidir de manera específica.
(1) Paper recobert: superfície llisa i capa de tinta densa, preferiblement escolliu un adhesiu modificat a base d'aigua- amb una viscositat de 1800 ~ 2000 mPa·s. El tensioactiu que conté pot reduir l'angle de contacte de 45 graus a 28 graus per millorar la humectabilitat; El penetrant afegit pot trencar la barrera de la capa de tinta, augmentar la profunditat de penetració de 52 μm a 75 μm i la força adhesiva arriba als 2,65 N/cm, que és significativament superior a la dels adhesius convencionals a base d'aigua.
(2) Transferència de cartró làser d'alumini: el recobriment metàl·lic de la superfície condueix a una mala humectabilitat, i s'ha de seleccionar un adhesiu especial a base d'aigua que contingui un agent d'acoblament, mitjançant el qual es forma l'enllaç químic entre el recobriment metàl·lic i l'adhesiu per millorar la força d'unió, de manera que l'angle de contacte es redueix de 78 graus a 32 μm de profunditat i augmenta la penetració a 38 μm; Si s'utilitzen adhesius, la temperatura s'ha de controlar entre 90 i 100 graus per garantir l'efecte humectant del recobriment.
(3) Paper solt d'aigua: fibres soltes, fàcil d'absorbir la humitat, elecció preferent d'adhesiu amb un punt de fusió de 120 ~ 130 graus, la seva velocitat de curat és ràpida, pot evitar l'absorció d'humitat i la deformació del paper, la profunditat de penetració pot arribar a més de 48 μm i la força adhesiva és superior a 3 o 0 N/cm. Les dades experimentals van mostrar que la força adhesiva de l'adhesiu a 160 graus era de 3,2 N/cm, que era molt superior a la de 2,1 N/cm a 140 graus.
(4) Revestiment del paquet de cigarrets corrugats: es selecciona una estructura porosa, un gran gruix, un adhesiu d'alta permeabilitat i la velocitat de curat es controla a 3 ~ 5 s per garantir que la capa adhesiva penetri completament a l'espai corrugat i formi una estructura d'unió estable.
(2) Ús combinat de la selecció d'adaptació al medi
Durant l'emmagatzematge i el transport dels paquets de cigarrets, pot enfrontar-se a ambients d'alta temperatura i alta humitat, i l'adhesiu ha de tenir la corresponent resistència a la intempèrie.
(1) Zones d'alta temperatura i humitat alta al sud: seleccioneu un adhesiu a base d'aigua modificada-resistent a la humitat i afegiu inhibidors de floridura per assegurar-vos que la taxa de retenció de la força adhesiva sigui superior o igual al 90% en condicions d'humitat del 80% i temperatura de 35 graus, per evitar l'absorció de l'adhesiu i l'absorció d'aigua.
(2) Zones seques i de baixa -temperatura al nord: trieu adhesius cristal·lins de baix-, optimitzeu el disseny de l'estructura molecular, eviteu la fragilitat i l'esquerda de la capa adhesiva a baixa temperatura i mantingueu la força adhesiva a -10 graus a més o menys al 85% per garantir l'estabilitat estructural a baixa temperatura en l'entorn.
(3) Paquets de cigarrets que s'han de laminar a alta temperatura: trieu un adhesiu -resistent a alta temperatura (resistència a la temperatura superior o igual a 120 graus) per evitar el suavització i la fallada de la capa adhesiva causada pel procés de laminació i garantir l'estabilitat a llarg termini del rendiment de l'adhesiu.
(3) Equilibri el cost i la protecció del medi ambient
A partir de la premissa de complir els requisits de qualitat, establir un sistema d'avaluació dual de "acompliment de costos i protecció del medi ambient":
(1) Control de l'índex de protecció del medi ambient: el contingut de COV dels adhesius basats en aigua-ha de ser inferior o igual a 50 g/L, que compleix amb la norma GB 38508-2020 "Límits de contingut de compostos orgànics volàtils dels agents de neteja"; Els adhesius prefereixen els productes lliures-d'halògens i de baix fum per evitar els gasos tòxics generats durant el procés de producció i garantir la seguretat de l'entorn de treball.
(2) Optimització integral de costos: tot i que el preu unitari dels adhesius especials modificats és aproximadament un 15% superior al dels productes convencionals, pot reduir significativament la taxa de desgomat i reduir les pèrdues de reelaboració. L'aplicació pràctica d'una empresa demostra que després de l'ús d'adhesius especials modificats a base d'aigua-, el cost de producció integral es redueix en un 8%, aconseguint una situació guanyadora-de qualitat i eficiència.
02/ Optimització quantitativa del procés d'encolat
(1) Determineu l'interval òptim d'aplicació de cola
Es formulen estàndards de volum d'enganxament precisos per a diferents papers i es determinen a través d'experiments l'"aplicació de cola crítica" (la quantitat mínima de cola aplicada quan la força de pelat comença a estabilitzar-se) i la "quantitat òptima de cola" de cada paper.
(1) Paper recobert: la quantitat d'enganxament crítica és de 5 g/m² i el rang òptim és de 5 ~ 7 g/m². En aquest rang, l'adhesiu pot cobrir completament la superfície adhesiva, formar una capa adhesiva uniforme, la força de pelat és estable a 2,4 ~ 2,65 N/cm i la velocitat de desbordament es controla per sota del 0,5%.
(2) Transferència de cartró aluminitzat: quantitat d'enganxament crítica 6g/m², rang òptim 6~8g/m². Les dades experimentals van mostrar que quan la quantitat de cola del paper era de 3 ~ 6 g/m², la força de pelat augmentava linealment amb l'augment de l'aplicació de cola, d'1,2 N/cm a 2,5 N/cm. La força de pelat en el rang de 6 ~ 8 g/m² va tendir a ser estable, entre 2,5 ~ 2,65 N/cm. Després de superar els 8 g/m², la força de pelat va disminuir lleugerament i la velocitat de desbordament va augmentar significativament, del 0,5% al 8%.
(3) Paper solt d'aigua: la quantitat crítica de cola és de 5 g/m² i el rang òptim és de 5 ~ 7 g/m², cosa que pot garantir que la força adhesiva sigui superior o igual a 3,0 N/cm i, alhora, evitar la contaminació del desbordament del cautxú.
Durant el procés de producció, la quantitat de cola es controla amb precisió ajustant la bretxa del corró d'enganxament (precisió ± 0,01 mm), equipat amb un detector de quantitat de cola en línia, monitorització en temps real i dades de retroalimentació, i alarma automàticament quan la desviació supera ± 0,5 g/m² per assegurar-se que la quantitat de cola sempre està en el rang òptim.
(2) Optimitzar la velocitat i la uniformitat d'enganxament
La velocitat i la uniformitat de l'aplicació afecten directament l'efecte de humectació i penetració de l'adhesiu a la superfície del paper, i es requereix un control precís mitjançant la combinació de processos i l'optimització de l'equip.
(1) Coincidència de la velocitat d'aplicació de la cola: segons el tipus d'adhesiu, es formula l'estàndard de velocitat i la velocitat d'aplicació de l'adhesiu basat en aigua es controla a 50 ~ 70 m/min, i la velocitat d'aplicació de l'adhesiu es controla a 60 ~ 80 m/min per garantir que l'adhesiu tingui un temps d'humitat suficient a la superfície del paper (més o igual a 0). Les dades de la prova de camp mostren que quan la velocitat d'enganxament de l'adhesiu a base d'aigua augmenta de 60 m/min a 90 m/min, la taxa qualificada d'uniformitat d'enganxament disminueix del 98% al 75% i la taxa de desgomat augmenta de l'1,2% al 5,8%, la qual cosa verifica la importància de la coincidència de velocitat.
(2) Optimització dels rodets d'enganxament: Adopteu la tecnologia d'enganxament de rodets anilox, seleccioneu el nombre de malla segons el tipus de paper, milloreu la quantitat de cola i la permeabilitat i assegureu-vos que no hi hagi fuites ni acumulacions a la superfície enganxada.
(3) Neteja i manteniment: formuleu un cicle de neteja estricte per al corró d'enganxament i netegeu-lo a fons després de cada torn de producció per evitar que la formació seca de la capa de cola afecti l'efecte d'enganxament posterior. Després de la neteja, s'utilitzen mostres estàndard per verificar la uniformitat de l'enganxament i la taxa de passada superior o igual al 98% abans d'iniciar la producció, assegurant l'estabilitat del procés des del nivell de manteniment de l'equip.
03/ Normalització del procés de curat a pressió
El curat per pressió és un pas clau en la formació d'una capa adhesiva estable mitjançant adhesius, i és necessari establir un sistema estàndard tridimensional de "pressió-temps-temperatura", alhora que optimitza l'entorn de curat per garantir la qualitat de l'enllaç.
(1) Estandardització dels paràmetres de pressurització
A partir de les dades de verificació de laboratori, es formula un estàndard general per al procés de pressurització de la cola del paquet de cigarrets i s'ajusta de manera flexible segons el gruix del paper.
(1) Pressió: el rang de pressió estàndard és de 0,4 ~ 0,6 MPa, el límit superior (0,5 ~ 0,6 MPa) per a paper gruixut (com el folre de paper ondulat) i el límit inferior (0,4 ~ 0,5 MPa) per a paper prim (com el paper aluminitzat de transferència) per garantir que l'adhesiu penetri completament a la fibra. Els experiments mostren que quan la pressió augmenta de 0,3 MPa a 0,5 MPa, la resistència al tall augmenta de 4,1 N/mm² a 5,2 N/mm² i l'efecte de millora és significatiu.
(2) Temps de pressurització: adhesiu basat en aigua-a pressió durant 3 ~ 5 s, adhesiu a pressió durant 2 ~ 3 s, i el requisit bàsic és un temps de pressurització superior o igual a 3 s. Les dades mostren que a una pressió de 0,5 MPa, quan el temps de pressurització augmenta d'1 s a 3 s, la resistència a tall salta de 2,1 N/mm² a 5,2 N/mm², un augment del 147,6%. El creixement de la força de cisalla es va alentir en el rang de 3 ~ 5 segons, cosa que indica que 3s podrien satisfer les necessitats bàsiques de curat.
③ Temperatura de premsat: els adhesius basats en aigua-es pressionen a temperatura ambient, amb la temperatura de premsat de l'adhesiu controlada entre 40 i 50 graus. L'escalfament moderat accelera el procés de curat i millora l'eficiència d'unió.
S'instal·len sensors i temporitzadors de pressió d'alta-precisió a la línia de producció per controlar el procés de premsat de cada cartró en temps real-, garantint que els paràmetres compleixin els estàndards i evitant la delaminació causada per un premsat inadequat.
(2) Control de l'entorn de curació
Els paquets de cigarrets enganxats es col·loquen en una habitació- i humitat-controlada (temperatura 20-25 graus, humitat 50%-60%) per a la curació. El temps de curat no hauria de ser inferior a 24 hores per als adhesius a base d'aigua-o de 12 hores per a altres adhesius. Després del curat, es prova la força adhesiva en mostres i només els paquets qualificats poden passar al següent procés. Els estàndards de prova són: paper recobert i transferència-Resistència a la pela del paper metal·litzat superior o igual a 2,5 N/cm, resistència a la peladura del paper lliure de fusta-Més gran o igual a 3,0 N/cm i resistència al tall superior o igual a 5,0 N/mm².
El control de la cola per al plegat del paquet de cigarrets és un procés sistemàtic que implica la selecció de matèries primeres, l'optimització dels paràmetres del procés, el control ambiental i la inspecció de qualitat. El seu nucli radica en aconseguir una concordança precisa del "procés-paper-adhesiu". L'estratègia de selecció d'adhesius basada en les característiques del paper, els paràmetres quantificats del procés d'encolat, les condicions de premsat i curat estandarditzats i el sistema de control de qualitat del procés complet-proposat en aquest document s'ha verificat industrialment per reduir eficaçment les taxes de delaminació dels paquets de cigarrets per sota de l'1%, millorant significativament l'estabilitat de la qualitat del producte.