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瓦楞纸板搓板状现象及粘合不良的原因

2016/6/3 0:27:53      点击:
    世界瓦楞纸板市场以每年2.8%的速度增长,预计到2010年,市场需求量将达1.25亿吨。中国加入WTO以后,包装纸板行业应主动迎接挑战。我国大部分的纸板企业市场主要在国内,从国内范围来看,纸板的需求呈自给自足的状态,将市场从国内向国外拓展已成为一个方向。在此方向下,质量是企业要抓的首要问题,纸板质量是由多方面因素造成的。如:板搓板状现象、纸板翘曲不平、抗戳穿强度不达要求等问题。有些问题较直观,有些则隐蔽复杂。因为有些问题的影响因素往往并存,互相牵制交织在一起。这就需要对有些质量问题进行理论研究。

    1  瓦楞纸板搓板状现象的研究及对策  

    瓦楞纸板是由夹芯纸、芯纸和面纸、底纸组合而成的。原纸质量的好坏,对于瓦楞纸板成型质量起着举足轻重的作用。作为纸箱生产厂不仅应选购合格的原纸,还应在生产中观察不同的生产情形,随时加以控制调节,否则仍会出现因生产控制不当导致纸板搓板状等质量问题。

    1.1  原纸含水量的影响  

    当纸板出现搓板状现象时,一般首先考虑到的是,操作工是否按要求去调节好各个关键点的主要参数。如:纸板的张力控制、单面机上蒸汽喷雾对瓦楞纸的干湿程度调节与控制等问题。而往往忽略了很重要的因素——原纸的含水率。常常以为含水率略高或略低都无大碍,只要原纸能上机生产,不致出现纸板脱胶就行了。其实不然,由于纸张的伸缩率问题在很大程度上取决于纸张本身所含水分的高低。就合格的原纸而言,瓦楞纸必须严格控制在(8±2)%之间。箱板纸控制在(9±2)%之间。过高的含水率必将使纸张纤维因过度吸入水分而膨胀伸长;而过低的含水率又不利于纸张的粘合与成型,这一点在使用低定量原纸上特别明显。    

    由于低定量的瓦楞纸板具有质轻价低的优点,在目前面临国际性纸浆行情不断上涨的今天,正备受广大纸箱生产商的倡导和推广。然而由于原纸定量偏低,纸张偏薄,给瓦楞纸板的制造带来一定难度。往往会因为生产调节不当而造成纸板表面呈搓板状或起泡。导致纸板不平整,印刷效果受影响等质量问题。

    1.2  施胶量影响    

    瓦楞纸板搓板状现象是衬纸在纸板楞峰上的物理变形,它改变了纸板紧绷、平坦的表面,形成沿着瓦楞波峰两侧的凹凸不平状。而且还伴随有起泡现象,此现象多发于定量低的原纸。究其原因,主要是粘合剂施胶量过多所致。    

    就瓦楞纸板生产而言,不论是单面机还是双面机多存在施胶量问题。对于单面机,在涂胶机构里,机械设计上施胶辊的转速略慢于瓦楞辊的转速,以确保施胶辊传带适量的粘合剂均匀地涂敷于瓦楞波峰上。在纸粘合受压时,粘合剂渗透入纸张纤维,进而固化达到粘结效果。但当粘合剂涂胶量不当导致施胶量过多时,多余的粘合剂被排挤到瓦楞波峰的两侧,造成施胶线条变宽变大。当这些过量的粘合剂经干燥后产生收缩,此收缩力将对底纸产生波向拉力。当单面机使用高定量底纸时,由于它具有足够的紧度来抵挡住这个波向拉力,从而不致使底纸收缩变形;而当使用低定量的底纸时,则由于低紧度无法抵抗波向拉力而极易引起底纸收缩变形。 
 
    同理,对于双面机,当使用低定量面纸时也会因为无法抵抗波向拉力导致面纸收缩变形,从而出现凹凸不平状,严重者甚至出现起泡现象。因此,使用低定量原纸时唯一能解决的办法是加强生产工艺的控制与调节,尽量克服因原纸定量低的缺陷而引起的质量问题。在确保纸板粘合的情况下,应尽量调匀施胶量,并提高机速,以避免因过量施胶或过热的温度对纸张纤维的伸缩产生影响。施胶量的大小,通常以楞峰上胶水线条的宽度为1~2mm为宜。具体应视面纸底纸的定量而定。

    2  瓦楞纸板粘合质量问题的研究与对策

    2.1  粘合剂问题    

    在瓦楞纸板生产线上出现瓦楞纸板粘合不良(起泡、脱胶、假粒)的现象时有发生。原因是多方面的,有原纸含水率高低问题、有生产中施胶量控制不当问题、也有粘合剂的质量问题等。而其中粘合剂的粘合机理则是首先应解决的问题。如若对粘合剂的粘合机理一知半解或知之甚少,那么当生产中出现粘合不良时,必将难于从容应对或是束手无策,或是就表面现象解决表面问题,没有抓住问题的本质,难以彻底根治。因此,笔者以粘合剂的粘合机理为重点加以阐述。 
   
    虽然粘合剂在瓦楞纸板的制造成本中所占的比例微乎其微,但其却对瓦楞纸板的质量起着举足轻重的作用。所以,关于粘合剂的制作配方与质量控制,成为国内外专家长期研究的课题。
    
    粘合剂种类很多。如淀粉系列粘合剂、聚乙烯醇等。目前,大多数厂家都使用淀粉系列粘合剂。淀粉粘合剂比较其它粘合剂,有下列优点:1)粘着力强,容易渗透到纸质中产生粘着力;2)初粘度好;3)易贮存;4)粘好的纸板纸箱外观坚挺平整,不易跑楞,不易吸潮。然而在生产中,淀粉粘合剂也存在着反应时间长,氧化深度不易控制,质量不够稳定,反应过程比较复杂等不容忽视的缺点,此外,大部分厂家在生产淀粉粘合剂时机械套用工业氧化淀粉的反应条件,不能有效地控制和调整粘合剂的配方、工艺与氧化深度,不仅浪费了原材料,延长了反应时间,而且粘合剂的质量得不到控制,影响了瓦楞纸板的各种性能。因此在使用时,只须加入水和络合剂,就可得预氧化淀粉粘合剂,用于瓦楞纸板的粘合。  
  
    实际上,即使在同一条生产线上,单面机和双面机所使用的淀粉胶也有所不同。就瓦楞纸板的粘合而言,粘结机理是决定粘合剂配方的前提;而就粘合剂的质量而言,黏度和凝胶点则是衡量质量的两项重要指标。

    2.2  芯纸与面纸的粘合机理   
 
    瓦楞芯纸与面纸的粘合主要是淀粉粘合剂的凝聚粘合,同时辅以渗透粘合和表面粘合。胶料渗透纸内表面及瓦楞芯纸表面,进入纸板的纤维间隙里引起渗透粘合。同时,面纸和瓦楞芯纸与粘合剂表面形成有粘合剂间的粘合,即形成表面粘合。渗透到纸板的粘合剂同纸板表面的粘合剂间形成一个集合,这种粘合本身分子间的粘合称为凝聚粘合。3种粘合将面纸与芯纸紧密粘合。  

    瓦楞纸板粘合成型的每一步均与粘合剂的粘接机理有着直接关系。淀粉的性质是由于淀粉分子中含有易于发生化学反应的羟基,所以淀粉能与许多物质发生化学反应。淀粉分子中,相邻链节上的羟基之间能形成氢键,从而增加了淀粉团粒在溶液中的稳定性。淀粉在使用过程中,通常总是先破坏团粒结构导致团粒润胀。使淀粉分子水合和溶解,总的来说,称之为淀粉的糊化过程。其粘合的全过程是在足够的热度和湿度的芯纸上完成的。涂敷于楞峰上的粘合剂逐渐浸润,扩散并渗透入纸张纤维结构中。此时生淀粉将会迅速凝胶熟化并在高温作用下蒸发掉水分,最后达到完全固化。当上述粘接机理瓦楞纸板的5个粘合步骤相同步时,将获最佳粘结效果。若粘合剂凝胶过快,将会造成因胶水扩散、渗透不够而集结在纸板的表面并凝结成晶状,造成纸板假粘;如粘合剂凝胶过慢,将会出现胶水大量地扩散并渗透到楞峰施胶线两侧而呈现白色线条状,此时生淀粉因无法熟化而丧失粘性,致使纸板粘合欠佳。 
   
    由此可见,寻找粘合剂凝胶点将是解决纸板粘合效果的关键所在。由于单面机和双面机的机构差异,决定粘合剂配方应有所不同。通常情况下,单面机应选择黏度低、凝胶点较高的配方;而双面机则应选择黏度较高、凝胶点较低的配方,以满足纸板粘合成型的需要。理由如下:在单面机上,由于其独特的施胶机构决定其粘合过程是在高温、高速的状态下粘合成型的,在一瞬间内需要完成涂胶—渗透—相接—粘接—定型这样5个粘合成型步骤。这就要求单面机粘合剂应是低黏度和高凝胶点,以利于胶水在极短的时间内渗透并粘合。在双面机上,时间较长,且涂胶机构为冷态施胶,因此双面机粘合过程是在常温状态下完成粘合成型。这就要求双面机粘合剂应是较高黏度、较低凝胶点,以利于缓慢扩散、凝胶与粘接。正常情况下,单、双面机粘合剂质量问题要求见表1。    
 
    表中数据并非一成不变。因为在生产过程中,机器所提供的蒸汽压力和生产速度以及原纸含水率等都在不断变化,所以要有针对性的及时加以调整,以满足粘合成型的各步骤需要,达到最佳粘合效果。

    3  结  语    

    综上所述,解决瓦楞纸板搓板状及粘接不良问题,不仅需对纸板的粘接、成型原理有较深入的认识,还需对纸板生产设备的运作特性有较深入的研究,从而达到以最佳的工艺方案实现最理想的产品质量,使纸板生产线高速、高效、高质量的运作起来。