שיעור הדלמינציה של מסטיק חפיסות סיגריות בקרטונים מתקפלים ירד מתחת ל-1% - אי אפשר להתעלם מארבעת גורמי המפתח הללו!

לחפיסות סיגריות יש את הפונקציות של תצוגת מותג, הגנה על מוצר ועקיבות נגד-זיופים, ודיוק התהליך ותקני האיכות שלהם גבוהים בהרבה מאלה של אריזות רגילות. כתהליך הליבה האחרון של יציקת חפיסות סיגריות, חוזק שכבת הדבק קובע ישירות את היציבות המבנית של חפיסות סיגריות בכל תהליך האחסנה, ההובלה והמכירות. על פי נתוני הסקר לשנת 2024 של הוועדה המקצועית של אריזות טבק של הפדרציה הסינית לאריזות, שיעור הגרוטאות של מוצרים מוגמרים הנגרמת על ידי בעיית הדבקת קופסאות במפעלי אריזות טבק מקומיים יגיע לממוצע של 5.7%, וכמה ארגונים קטנים ובינוניים- בגודלם יעלו על 15%, עם הפסד כלכלי ישיר שנתי של יותר מ-200 מיליון יואן.

נכון להיום, ישנן שלוש נקודות כאב עיקריות בבקרת ויסקוזה של קופסאות דבק של קופסאות סיגריות: ראשית, בחירת הדבק תלויה בניסיון, וחסרה התאמה שיטתית עם ניירות מיוחדים לחפיסות סיגריות כמו נייר רופף במים ונייר העברת אלומיניזציה; שנית, אין תקן כמותי לפרמטרים של תהליך כגון יישום דבק, מהירות ואחידות; שלישית, קביעת פרמטרי ריפוי הלחץ אינה סבירה, וכתוצאה מכך הדבק אינו חודר במלואו לסיבי הנייר. בהתבסס על כך, מאמר זה לוקח את בעיית כשל ההדבקה של קופסאות דבק של קופסאות סיגריות כנקודת המוצא, ומציע ערכת בקרת ויסקוזה ניתנת לכימות ומעשית מארבעה מימדים: בחירת דבק, אופטימיזציה של פרמטרים של תהליך הדבקה, בקרת מצב ריפוי בלחץ ובקרת איכות כל התהליך, במטרה לפתור בעיות נפוצות בתעשייה ולשפר את איכות הייצור של חפיסות סיגריות.

ניתוח של גורמי הליבה לכשל של דבק דבק חפיסות סיגריות

01/ ביצועי דבק לא מספיקים ויכולת הסתגלות לנייר

מאפייני פני השטח של הנייר הם גורם מפתח המשפיע על אפקט ההדבקה. התכונות הפיזיקליות והכימיות של הדבק הן הבסיס לאפקט ההדבקה, ויכולת הסתגלותו לא מספקת לנייר חפיסת הסיגריות היא הגורם העיקרי לכשל בדבק. תכונות פני השטח ומבנה הסיבים של ניירות שונים שונים באופן משמעותי, והדרישות לתכונות הרטבה, חדירות וריפוי של דבקים שונות לחלוטין, והתאימות של ניירות ודבקים שונים מוצגת בטבלה 1.

02/ פרמטרי תהליך ההדבקה יצאו משליטה

תהליך ההדבקה הוא החוליה המרכזית של בקרת הדבק, ואובדן השליטה בשלושת הפרמטרים של מריחת דבק, אחידות הדבק ומהירות מריחת הדבק היא סיבה חשובה לכשל בדבק.

(1) כמות הדבק המונחת אינה סבירה

כאשר כמות הדבק אינה מספקת, הדבק אינו יכול לכסות במלואו את משטח ההדבקה של הנייר, נקודות ההדבקה בין הסיבים מצטמצמות וחוזק ההדבקה מופחת באופן משמעותי. מריחת דבק מופרזת תוביל ל"הצפת דבק", תזהם את מראה חפיסת הסיגריות, וקל להפיק את הדבק העודף בעת אשפרה, אך מפחית את יציבות הדבק, ניקח לדוגמא נייר העברת לייזר בנפח 232g/m², הקשר בין כמות הדבק לחוזק הקליפה מוצג בטבלה 2.

טבלה 2 הקשר בין כמות הדבק לחוזק הקליפה

(2)אחידות ציפוי הדבק אינה תואמת את המהירות



האחידות של ציפוי הדבק משפיעה ישירות על חלוקת המתח של שכבת הדבק. אם יש 'כתמי דבק שהוחמצו' על פני השטח המצופה, חוזק ההידבקות באזור זה הוא אפס, מה שהופך אותו לנקודת תורפה המועדת לדלמינציה. אם ניקח לדוגמא נייר העברת לייזר בנפח 232g/m² עם ציפוי דבק של 7g/m², השפעת מהירות הציפוי על מחווני התהליך מוצגת בטבלה 3.



טבלה 3 השפעת מהירות ציפוי הדבק על מחווני תהליך

03/ תנאי לחץ ואשפרה אינם עומדים בתקן

הפעלת לחץ ואשפרה לאחר קיפול הקרטון הם שלב מפתח עבור הדבק ליצירת שכבת מליטה יציבה. לחץ לא מספיק או זמן לחיצה קצר מדי עלול להוביל לכך שהדבק לא חודר במלואו לסיבים או להוצאת בועות אוויר, וכתוצאה מכך חללים מיקרוסקופיים בשכבת ההדבקה ובסופו של דבר לגרום לדלמינציה.

04/ השפעות עקיפות של גורמים סביבתיים

הטמפרטורה והלחות של סביבת הייצור יכולים להשפיע בעקיפין על יעילות הדבק. טמפרטורה נמוכה מדי (<18°C) reduces the adhesive's fluidity and slows down the curing process; too high a humidity (>65%) גורם לנייר לספוג לחות, התפשטות סיבים, קושי מוגבר לחדירת דבק ולזמן ריפוי ממושך; לחות נמוכה מדי (<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.

איור 1 שינויים בקצב שחרור של חבילות סיגריות בתנאי טמפרטורה ולחות שונים

ערכת אופטימיזציה לבקרת ויסקוזה של קופסת דבק של חפיסות סיגריות

01/ אסטרטגיית בחירת דבק המבוססת על מאפייני נייר

עקרון הליבה של בחירת דבק הוא השגת "הסתגלות להרטבה, הסתגלות חדירות והתאמת מאפייני ריפוי", תוך התחשבות בדרישות סביבת השימוש, העלות והגנת הסביבה, ובניית מערכת בחירה מדעית, אסטרטגיית הבחירה הספציפית היא כדלקמן.

(1) בחר במדויק בהתאם לסוג הנייר

מבנה פני השטח, התכונות הפיזיקליות והכימיות של ניירות חפיסות סיגריות שונים באופן משמעותי, ויש להתאים את סוג ופרמטרי הדבק באופן ממוקד.

(1) נייר מצופה: משטח חלק ושכבת דיו צפופה, רצוי לבחור בדבק שונה על בסיס מים- עם צמיגות של 1800~2000mPa·s. חומר השטח שהוא מכיל יכול להפחית את זווית המגע מ-45 מעלות ל-28 מעלות כדי לשפר את יכולת ההרטבה; החודר המוסף יכול לפרוץ את המחסום של שכבת הדיו, להגדיל את עומק החדירה מ-52μm ל-75μm, וחוזק ההדבקה מגיע ל-2.65N/cm, שהוא גבוה משמעותית מזה של דבקים רגילים על בסיס מים{10}.

(2) העברת קרטון ציפוי אלומיניום בלייזר: ציפוי המתכת על פני השטח מוביל להרטבה ירודה, ויש לבחור דבק מיוחד על בסיס מים המכיל חומר צימוד, שדרכו נוצר הקשר הכימי בין ציפוי המתכת והדבק כדי להגביר את כוח ההדבקה, כך שזווית המגע מצטמצמת מ-78 מעלות ל-32 מעלות μp ל-32 מעלות μm, ו-8m; אם משתמשים בדבקים, יש לשלוט בטמפרטורה של 90 ~ 100 מעלות כדי להבטיח את אפקט ההרטבה של הציפוי.

(3) נייר רופף במים: סיבים רופפים, קל לספוג לחות, בחירה מועדפת של דבק עם נקודת התכה של 120 ~ 130 מעלות, מהירות הריפוי שלו מהירה, יכול למנוע ספיגת לחות ועיוות של הנייר, עומק החדירה יכול להגיע ליותר מ-48 מיקרומטר, וחוזק הדבק גדול מ-0.3 ס"מ ל-3. הנתונים הניסויים הראו כי חוזק ההדבקה של הדבק ב-160 מעלות היה 3.2N/cm, שהיה גבוה בהרבה מזה של 2.1N/cm ב-140 מעלות.

(4) בטנה של חפיסת סיגריות גלי: נבחר מבנה נקבובי, עובי גדול, דבק חדירות גבוה, ומהירות הריפוי נשלטת ב-3 ~ 5 שניות כדי להבטיח ששכבת הדבק חודרת במלואה לתוך הרווח הגלי ויוצרת מבנה מליטה יציב.

(2) שימוש משולב בבחירת התאמה לסביבה

במהלך האחסון והשינוע של חפיסות סיגריות, הוא עשוי להתמודד עם טמפרטורה גבוהה ולחות גבוהה, והדבק צריך להיות בעל עמידות מתאימה למזג האוויר.

(1) אזורי טמפרטורה גבוהה ולחות גבוהה בדרום: בחר דבק על בסיס מים- עמיד עמיד במים- והוסף מעכבי טחב כדי להבטיח ששיעור החזקת חוזק הדבק יהיה גדול מ-90% או שווה ל-90% בתנאי לחות של 80% וטמפרטורה של 35 מעלות ספיגה של מים, על מנת למנוע ספיגת מים ורכים. שכבת דבק.

(2) אזורים יבשים ונמוכים בטמפרטורה-בצפון: בחרו בדבקים גבישיים-נמוכים, ייעלו את עיצוב המבנה המולקולרי, הימנע משבריריות וסדקים של שכבת הדבק בטמפרטורה נמוכה, ושמור על חוזק הדבק ב--10 מעלות בטמפרטורה גבוהה או שווה ל-85% בסביבה הנמוכה כדי להבטיח יציבות מבנה.

(3) חפיסות סיגריות שצריכות לעבור למינציה בטמפרטורה גבוהה: בחרו דבק עמיד בטמפרטורה גבוהה-(עמידות בטמפרטורה גדולה מ-120 מעלות או שווה ל-120 מעלות) כדי למנוע את הריכוך והכשל של שכבת הדבק הנגרמים מתהליך הלמינציה, ולהבטיח יציבות-לטווח ארוך של ביצועי הדבק.

(3) איזון עלות והגנה על הסביבה

בהנחה של עמידה בדרישות האיכות, הקימו מערכת הערכה כפולה של "ביצועי עלות והגנת הסביבה":

(1) בקרת אינדקס הגנת הסביבה: תכולת ה-VOC של דבקים מבוססי מים- צריכה להיות פחות או שווה ל-50g/L, התואם ל-GB 38508-2020 "מגבלות תכולת תרכובות אורגניות נדיפות של חומרי ניקוי"; מוצרים נטולי הלוגן ודל עישון עדיפים עבור דבקים כדי למנוע גזים רעילים הנוצרים במהלך תהליך הייצור ולהבטיח את בטיחות סביבת העבודה.

(2) אופטימיזציה מקיפה של עלויות: למרות שמחיר היחידה של דבקים מותאמים מיוחדים גבוה בכ-15% מזה של מוצרים קונבנציונליים, זה יכול להפחית משמעותית את קצב ההסבה ולהפחית את הפסדי העיבוד החוזר. היישום המעשי של ארגון מראה כי לאחר שימוש בדבקים מיוחדים על בסיס מים-, עלות הייצור המקיפה מופחתת ב-8%, ומשיגה מצב של win-win של איכות ויעילות.

02/ אופטימיזציה כמותית של תהליך ההדבקה

(1) קבע את מרווח מריחת הדבק האופטימלי

סטנדרטים מדויקים של נפח הדבקה מנוסחים עבור ניירות שונים, ו"הדבקת דבק קריטי" (כמות הדבק המינימלית המיושמת כאשר חוזק הקליפה מתחיל להתייצב) ו"כמות הדבק האופטימלית" של כל נייר נקבעים באמצעות ניסויים.

(1) נייר מצופה: כמות ההדבקה הקריטית היא 5g/m², והטווח האופטימלי הוא 5~7g/m². בטווח זה, הדבק יכול לכסות את משטח הדבק במלואו, ליצור שכבת דבק אחידה, חוזק הקילוף יציב ב-2.4~2.65N/cm, וקצב ההצפה נשלט מתחת ל-0.5%.

(2) העברת קרטון אלומיניזציה: כמות הדבקה קריטית 6g/m², טווח אופטימלי 6~8g/m². נתונים ניסיוניים הראו שכאשר כמות הדבק של הנייר הייתה 3~6g/m², חוזק הקליפה גדל באופן ליניארי עם הגדלת יישום הדבק, מ-1.2N/cm ל-2.5N/cm. חוזק הקילוף בטווח של 6~8g/m² נטה להיות יציב, בין 2.5~2.65N/cm. לאחר חריגה מ-8 גרם/מ"ר, חוזק הקליפה ירד מעט וקצב ההצפה עלה משמעותית, מ-0.5% ל-8%.

(3) נייר רופף במים: כמות הדבק הקריטית היא 5g/m², והטווח האופטימלי הוא 5~7g/m², מה שיכול להבטיח כי חוזק ההדבקה גדול או שווה ל-3.0N/cm, ובו זמנית להימנע מזיהום גומי.

במהלך תהליך הייצור, כמות הדבק נשלטת במדויק על ידי התאמת הרווח של רולר ההדבקה (דיוק ± 0.01 מ"מ), מצוידת בגלאי כמות דבק מקוון,-נתוני ניטור ופידבק בזמן אמת, ומזהירה אוטומטית כאשר הסטייה עולה על ±0.5g/m² כדי להבטיח שכמות הדבק תהיה תמיד בטווח האופטימלי.

(2) ייעל את מהירות ההדבקה והאחידות

מהירות היישום והאחידות משפיעות ישירות על השפעת ההרטבה והחדירה של הדבק על פני הנייר, ונדרשת בקרה מדויקת באמצעות התאמת תהליכים ואופטימיזציה של הציוד.

(1) התאמת מהירות מריחת הדבק: בהתאם לסוג הדבק, תקן המהירות מנוסח, ומהירות מריחת הדבק על בסיס מים נשלטת ב-50~70 מ'/דקה, ומהירות מריחת הדבק נשלטת ב-60~80 מ'/דקה כדי להבטיח שלדבק יש זמן הרטבה מספיק גדול מ-0. או על פני הנייר. נתוני הבדיקה בשטח מראים שכאשר מהירות ההדבקה של דבק על בסיס מים- מוגברת מ-60 מ'/דקה ל-90 מ'/דקה, שיעור אחידות ההדבקה המותאם יורד מ-98% ל-75%, וקצב ההדבקה עולה מ-1.2% ל-5.8%, מה שמאמת את חשיבות התאמת המהירות.

(2) אופטימיזציה של גלילי הדבקה: אמצו טכנולוגיית הדבקת רולר אנילוקס, בחרו את מספר הרשתות לפי סוג הנייר, שפר את כמות הדבק והחדירות, וודא שאין נזילות או הצטברות על המשטח המודבק.

(3) ניקוי ותחזוקה: נסח מחזור ניקוי קפדני עבור רולר ההדבקה, ונקה אותו היטב לאחר כל העברת ייצור כדי למנוע מהיווצרות יבשה של שכבת הדבק להשפיע על אפקט ההדבקה שלאחר מכן. לאחר הניקוי, נעשה שימוש בדגימות סטנדרטיות לאימות אחידות ההדבקה, ושיעור המעבר גדול מ- או שווה ל-98% לפני תחילת הייצור, מה שמבטיח את יציבות התהליך מרמת תחזוקת הציוד.

03/ סטנדרטיזציה של תהליך אשפרה בלחץ

אשפרה בלחץ היא שלב מרכזי ביצירת שכבת דבק יציבה על ידי דבקים, ויש צורך בהקמת מערכת תלת-ת ממדית של "לחץ-זמן-טמפרטורת", תוך אופטימיזציה של סביבת הריפוי כדי להבטיח את איכות ההדבקה.

(1) תקינה של פרמטרי לחץ

בהתבסס על נתוני אימות מעבדה, גובש תקן כללי לתהליך הלחץ של דבק חפיסות סיגריות, והוא מותאם בצורה גמישה בהתאם לעובי הנייר.

(1) לחץ: טווח הלחץ הסטנדרטי הוא 0.4~0.6MPa, הגבול העליון (0.5~0.6MPa) לנייר עבה (כגון רירית נייר גלי) והגבול התחתון (0.4~0.5MPa) לנייר דק (כגון נייר אלומיניזציה העברה) כדי להבטיח שהדבק חודר במלואו לסיבים. ניסויים מראים שכאשר הלחץ מוגבר מ-0.3MPa ל-0.5MPa, חוזק הגזירה עולה מ-4.1N/mm² ל-5.2N/mm², והשפעת השיפור היא משמעותית.

(2) זמן לחץ: דבק על בסיס מים- בלחץ למשך 3~5 שניות, דבק בלחץ למשך 2~3 שניות, ודרישת הליבה היא זמן לחץ גדול או שווה ל-3 שניות. הנתונים מראים כי בלחץ של 0.5MPa, כאשר זמן הלחץ עולה מ-1 שניות ל-3 שניות, חוזק הגזירה קופץ מ-2.1N/mm² ל-5.2N/mm², עלייה של 147.6%. צמיחת חוזק הגזירה הואטה בטווח של 3~5s, מה שמצביע על כך ש-3s יכולים לענות על צרכי הריפוי הבסיסיים.

③ טמפרטורת לחיצה: דבקים על בסיס מים- נלחצים בטמפרטורת החדר, כאשר טמפרטורת לחיצת הדבק נשלטת בין 40-50 מעלות. חימום מתון מאיץ את תהליך הריפוי ומשפר את יעילות ההדבקה.

חיישני לחץ וטיימרים בדיוק-גבוהים מותקנים בקו הייצור כדי לנטר את תהליך הלחיצה של כל קרטון בזמן אמת-, להבטיח שהפרמטרים עומדים בתקנים ומניעת דלמינציה הנגרמת על ידי לחיצה לא נכונה.

(2) בקרת סביבת ריפוי

חפיסות הסיגריות המודבקות ממוקמות בחדר מבוקר טמפרטורה- ולחות- (טמפרטורה 20-25 מעלות, לחות 50%-60%) לצורך ריפוי. זמן הריפוי צריך להיות לא פחות מ-24 שעות עבור דבקים על בסיס מים- או 12 שעות עבור דבקים אחרים. לאחר הריפוי, חוזק הדבק נבדק על דגימות, ורק חבילות מוסמכות יכולות להמשיך לתהליך הבא. תקני הבדיקה הם: חוזק קילוף נייר מצופה-העברה- גדול מ-2.5 N/cm או שווה ל-2.5 N/cm, חוזק קליפה של נייר חופשי מעץ- גדול או שווה ל-3.0 N/cm, וחוזק גזירה גדול או שווה ל-5.0 N/mm².

בקרת דבק לקיפול חפיסות סיגריות היא תהליך שיטתי הכולל בחירת חומר גלם, אופטימיזציה של פרמטרי תהליך, בקרת איכות הסביבה ובדיקת איכות. הליבה שלו טמונה בהשגת התאמה מדויקת של "תהליך-נייר דביק-". אסטרטגיית בחירת הדבק המבוססת על מאפייני נייר, פרמטרים מכומתיים של תהליך הדבקה, תנאי לחיצה ואשפרה סטנדרטיים, ומערכת בקרת איכות תהליך מלאה- המוצעת במאמר זה אומתו תעשייתית כדי להפחית ביעילות את שיעורי הדלמינציה של חפיסות סיגריות מתחת ל-1%, מה שמשפר משמעותית את יציבות איכות המוצר.