La tasa de delaminación del chicle de las cajetillas de cigarrillos en cajas plegables ha caído por debajo del 1%.-¡Estos cuatro factores clave no se pueden ignorar!
Los paquetes de cigarrillos tienen las funciones de exhibición de marca, protección del producto y trazabilidad anti-falsificación, y la precisión de su proceso y los estándares de calidad son mucho más altos que los de los paquetes normales. Como último proceso central del moldeado de paquetes de cigarrillos, la resistencia de la capa adhesiva determina directamente la estabilidad estructural de los paquetes de cigarrillos durante todo el proceso de almacenamiento, transporte y venta. Según los datos de la encuesta de 2024 del Comité Profesional de Envases de Tabaco de la Federación de Envases de China, la tasa de desperdicio de productos terminados causada por el problema de pegar cajas en las empresas nacionales de envasado de tabaco alcanzará un promedio del 5,7 %, y algunas pequeñas y medianas-empresas superarán el 15 %, con una pérdida económica directa anual de más de 200 millones de yuanes.
En la actualidad, existen tres puntos débiles importantes en el control de la viscosa de las cajas de pegamento para paquetes de cigarrillos: en primer lugar, la selección del adhesivo depende de la experiencia y falta una combinación sistemática con papeles especiales para paquetes de cigarrillos, como el papel suelto al agua y el papel aluminizado de transferencia; en segundo lugar, no existe un estándar cuantitativo para parámetros del proceso como la aplicación de pegamento, la velocidad y la uniformidad; En tercer lugar, el ajuste de los parámetros de curado por presión no es razonable, lo que da como resultado que el adhesivo no penetre completamente en las fibras del papel. Con base en esto, este artículo toma como punto de partida el problema de la falla del adhesivo de las cajas de pegamento para paquetes de cigarrillos y propone un esquema de control de viscosa cuantificable y práctico desde cuatro dimensiones: selección de adhesivo, optimización de los parámetros del proceso de pegado, control de las condiciones de curado por presión y control de calidad de todo el proceso, con el objetivo de resolver problemas comunes en la industria y mejorar la calidad de producción de los paquetes de cigarrillos.
Análisis de las principales causas del fallo del adhesivo adhesivo para cajetillas de cigarrillos.
01/ Rendimiento adhesivo y adaptabilidad del papel insuficientes
Las propiedades de la superficie del papel son un factor clave que afecta el efecto adhesivo. Las propiedades físicas y químicas del adhesivo son la base del efecto adhesivo, y su insuficiente adaptabilidad al papel del paquete de cigarrillos es la causa principal del fallo del adhesivo. Las propiedades de la superficie y la estructura de la fibra de diferentes papeles son significativamente diferentes, y los requisitos de humectabilidad, permeabilidad y características de curado de los adhesivos son completamente diferentes, y la compatibilidad de diferentes papeles y adhesivos se muestra en la Tabla 1.
02/ Los parámetros del proceso de encolado están fuera de control
El proceso de encolado es el eslabón central del control del adhesivo, y la pérdida de control de los tres parámetros de aplicación del pegamento, uniformidad del pegamento y velocidad de aplicación del pegamento es una razón importante para la falla del adhesivo.
(1) La cantidad de pegamento aplicada no es razonable
Cuando la cantidad de pegamento es insuficiente, el adhesivo no puede cubrir completamente la superficie adhesiva del papel, los puntos de unión entre las fibras se reducen y la fuerza adhesiva se reduce significativamente. La aplicación excesiva de pegamento provocará un "desbordamiento del pegamento", contaminará la apariencia del paquete de cigarrillos y es fácil que el exceso de adhesivo produzca burbujas al curar, pero reducirá la solidez del adhesivo. Tomando como ejemplo el papel de transferencia láser de 232 g/m², la relación entre la cantidad de pegamento y la resistencia al despegado se muestra en la Tabla 2.
Tabla 2 Relación entre la cantidad de pegamento y la resistencia al pelado
(2)La uniformidad del recubrimiento de pegamento no coincide con la velocidad
La uniformidad del recubrimiento de pegamento afecta directamente la distribución de tensiones de la capa adhesiva. Si hay "puntos de pegamento perdidos" en la superficie recubierta, la fuerza de adhesión en esa área es cero, lo que la convierte en un punto débil propenso a la delaminación. Tomando como ejemplo papel de transferencia láser de 232 g/m² con una capa de pegamento de 7 g/m², el efecto de la velocidad de recubrimiento en los indicadores del proceso se muestra en la Tabla 3.
Tabla 3 Efecto de la velocidad de recubrimiento del pegamento en los indicadores del proceso
03/ Las condiciones de presurización y curado no cumplen con los estándares.
La presurización y el curado después de doblar la caja son un paso clave para que el adhesivo forme una capa de unión estable. Una presión insuficiente o un tiempo de presurización demasiado corto pueden hacer que el adhesivo no penetre completamente en las fibras o expulse burbujas de aire, lo que genera huecos microscópicos en la capa de unión y, en última instancia, provoca la delaminación.
04/ Efectos indirectos de factores ambientales
La temperatura y la humedad del entorno de producción pueden afectar indirectamente la eficacia del adhesivo. Una temperatura demasiado baja (<18°C) reduces the adhesive's fluidity and slows down the curing process; too high a humidity (>65%) hace que el papel absorba la humedad, la expansión de la fibra, una mayor dificultad para la penetración del adhesivo y un tiempo de curado prolongado; humedad demasiado baja (<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 Cambios en la tasa de desgomado de paquetes de cigarrillos en diferentes condiciones de temperatura y humedad
Esquema de optimización para el control de la viscosa de la caja de pegamento de paquetes de cigarrillos.
01/ Estrategia de selección de adhesivos en función de las propiedades del papel
El principio básico de la selección de adhesivos es lograr "adaptación de la humectabilidad, adaptación de la permeabilidad y adaptación de las características de curado", teniendo en cuenta los requisitos del entorno de uso, el costo y la protección del medio ambiente, y construyendo un sistema de selección científico, la estrategia de selección específica es la siguiente.
(1) Seleccione con precisión según el tipo de papel
La estructura de la superficie y las propiedades físicas y químicas de los diferentes papeles para paquetes de cigarrillos son significativamente diferentes, y el tipo y los parámetros del adhesivo deben adaptarse de manera específica.
(1) Papel estucado: superficie lisa y capa de tinta densa, preferiblemente elija adhesivo modificado a base de agua-con una viscosidad de 1800~2000mPa·s. El tensioactivo que contiene puede reducir el ángulo de contacto de 45 grados a 28 grados para mejorar la humectabilidad; El penetrante agregado puede atravesar la barrera de la capa de tinta, aumentar la profundidad de penetración de 52 μm a 75 μm y la fuerza adhesiva alcanza 2,65 N/cm, que es significativamente mayor que la de los adhesivos convencionales a base de agua.
(2) Transferencia de cartón enchapado en aluminio con láser: el recubrimiento metálico de la superficie conduce a una mala humectabilidad, y se debe seleccionar un adhesivo especial a base de agua-que contenga un agente de acoplamiento, a través del cual se forma la unión química entre el recubrimiento metálico y el adhesivo para mejorar la fuerza de unión, de modo que el ángulo de contacto se reduzca de 78 grados a 32 grados y la profundidad de penetración aumente a 68 μm; Si se utilizan adhesivos, la temperatura debe controlarse entre 90 y 100 grados para garantizar el efecto humectante del recubrimiento.
(3) Papel suelto al agua: fibras sueltas, fácil de absorber la humedad, elección preferencial de adhesivo con un punto de fusión de 120 ~ 130 grados, su velocidad de curado es rápida, puede evitar la absorción de humedad y la deformación del papel, la profundidad de penetración puede alcanzar más de 48 μm y la fuerza adhesiva es mayor o igual a 3,0 N/cm. Los datos experimentales mostraron que la fuerza adhesiva del adhesivo a 160 grados fue de 3,2 N/cm, que fue mucho mayor que la de 2,1 N/cm a 140 grados.
(4) Revestimiento de paquete de cigarrillos corrugado: se selecciona estructura porosa, gran espesor, adhesivo de alta permeabilidad y la velocidad de curado se controla en 3 ~ 5 s para garantizar que la capa adhesiva penetre completamente en el espacio corrugado y forme una estructura de unión estable.
(2) Uso combinado de la selección de adaptación al entorno.
Durante el almacenamiento y transporte de paquetes de cigarrillos, es posible que se enfrenten a ambientes de alta temperatura y humedad, y el adhesivo debe tener la correspondiente resistencia a la intemperie.
(1) Áreas de alta temperatura y humedad en el sur: seleccione adhesivo a base de agua-modificado-resistente a la humedad y agregue inhibidores de moho para garantizar que la tasa de retención de la fuerza adhesiva sea mayor o igual al 90% en condiciones de humedad del 80% y temperatura de 35 grados, para evitar el desgomado causado por la absorción de agua y el ablandamiento de la capa adhesiva.
(2) Áreas secas y de baja-temperatura en el norte: elija adhesivos de baja-cristalina, optimice el diseño de la estructura molecular, evite la fragilidad y el agrietamiento de la capa adhesiva a baja temperatura y mantenga la resistencia del adhesivo a -10 grados a mayor o igual al 85% para garantizar la estabilidad estructural en el ambiente de baja temperatura.
(3) Paquetes de cigarrillos que deben laminarse a alta temperatura: elija un adhesivo resistente a altas-temperaturas (resistencia a temperaturas mayores o iguales a 120 grados) para evitar el ablandamiento y la falla de la capa adhesiva causada por el proceso de laminación, y garantizar la estabilidad a largo plazo-del rendimiento del adhesivo.
(3) Equilibrio de costos y protección del medio ambiente
Bajo la premisa de cumplir con los requisitos de calidad, establecer un sistema de evaluación dual de "rendimiento de costos y protección ambiental":
(1) Control del índice de protección ambiental: el contenido de COV de los adhesivos a base de agua-debe ser inferior o igual a 50 g/l, lo que cumple con GB 38508-2020 "Límites de contenido de compuestos orgánicos volátiles de agentes de limpieza"; Se prefieren los productos libres de halógenos-y con bajo contenido de humo como adhesivos para evitar gases tóxicos generados durante el proceso de producción y garantizar la seguridad del entorno de trabajo.
(2) Optimización integral de costos: aunque el precio unitario de los adhesivos especiales modificados es aproximadamente un 15% más alto que el de los productos convencionales, puede reducir significativamente la tasa de desgomado y reducir las pérdidas de retrabajo. La aplicación práctica de una empresa muestra que después del uso de adhesivos especiales modificados a base de agua-, el costo integral de producción se reduce en un 8%, logrando una situación de calidad y eficiencia en la que todos ganan-.
02/ Optimización cuantitativa del proceso de encolado
(1) Determine el intervalo óptimo de aplicación del pegamento
Se formulan estándares precisos de volumen de pegado para diferentes papeles, y la "aplicación crítica de pegamento" (la cantidad mínima de pegamento aplicada cuando la resistencia al despegado comienza a estabilizarse) y la "cantidad óptima de pegamento" de cada papel se determinan mediante experimentos.
(1) Papel estucado: la cantidad crítica de pegado es de 5 g/m² y el rango óptimo es de 5~7 g/m². En este rango, el adhesivo puede cubrir completamente la superficie adhesiva, formar una capa adhesiva uniforme, la resistencia al pelado es estable entre 2,4 y 2,65 N/cm y la tasa de desbordamiento se controla por debajo del 0,5 %.
(2) Transferir cartón aluminizado: cantidad crítica de pegado 6 g/m², rango óptimo 6~8 g/m². Los datos experimentales mostraron que cuando la cantidad de pegamento del papel era de 3~6 g/m², la resistencia al pelado aumentaba linealmente con el aumento de la aplicación de pegamento, de 1,2 N/cm a 2,5 N/cm. La resistencia al pelado en el rango de 6~8 g/m² tendía a ser estable, entre 2,5~2,65 N/cm. Después de superar los 8 g/m², la resistencia al pelado disminuyó ligeramente y la tasa de desbordamiento aumentó significativamente, del 0,5% al 8%.
(3) Papel suelto al agua: la cantidad crítica de pegamento es 5 g/m² y el rango óptimo es 5~7 g/m², lo que puede garantizar que la fuerza adhesiva sea mayor o igual a 3,0 N/cm y al mismo tiempo evitar la contaminación por desbordamiento del caucho.
Durante el proceso de producción, la cantidad de pegamento se controla con precisión ajustando la separación del rodillo de encolado (precisión ± 0,01 mm), equipado con un detector de cantidad de pegamento en línea, monitoreo y retroalimentación en tiempo real-datos, y alarma automática cuando la desviación excede ±0,5 g/m² para garantizar que la cantidad de pegamento esté siempre en el rango óptimo.
(2) Optimizar la velocidad y uniformidad del pegado.
La velocidad y uniformidad de la aplicación afectan directamente el efecto de humectación y penetración del adhesivo en la superficie del papel, y se requiere un control preciso mediante la adaptación del proceso y la optimización del equipo.
(1) Coincidencia de velocidad de aplicación del pegamento: según el tipo de adhesivo, se formula el estándar de velocidad y la velocidad de aplicación del adhesivo a base de agua-se controla a 50 ~ 70 m/min, y la velocidad de aplicación del adhesivo se controla a 60 ~ 80 m/min para garantizar que el adhesivo tenga suficiente tiempo de humectación en la superficie del papel (mayor o igual a 0,5 s). Los datos de las pruebas de campo muestran que cuando la velocidad de pegado del adhesivo-a base de agua aumenta de 60 m/min a 90 m/min, la tasa calificada de uniformidad de pegado disminuye del 98 % al 75 % y la tasa de desgomado aumenta del 1,2 % al 5,8 %, lo que verifica la importancia de igualar la velocidad.
(2) Optimización de los rodillos de encolado: adopte la tecnología de encolado con rodillos anilox, seleccione la cantidad de malla según el tipo de papel, mejore la cantidad de pegamento y la permeabilidad y asegúrese de que no haya fugas ni acumulación en la superficie pegada.
(3) Limpieza y mantenimiento: Formule un ciclo de limpieza estricto para el rodillo de encolado y límpielo a fondo después de cada turno de producción para evitar que la formación seca de la capa de pegamento afecte el efecto de encolado posterior. Después de la limpieza, se utilizan muestras estándar para verificar la uniformidad del encolado y la tasa de paso mayor o igual al 98% antes de iniciar la producción, asegurando la estabilidad del proceso desde el nivel de mantenimiento del equipo.
03/ Estandarización del proceso de curado por presión
El curado a presión es un paso clave en la formación de una capa adhesiva estable mediante adhesivos, y es necesario establecer un-sistema estándar tridimensional de "presión-tiempo-temperatura", optimizando al mismo tiempo el entorno de curado para garantizar la calidad de la unión.
(1) Estandarización de los parámetros de presurización
Con base en datos de verificación de laboratorio, se formula un estándar general para el proceso de presurización del pegamento para paquetes de cigarrillos, que se ajusta de manera flexible según el grosor del papel.
(1) Presión: El rango de presión estándar es 0,4~0,6MPa, el límite superior (0,5~0,6MPa) para papel grueso (como el revestimiento de papel corrugado) y el límite inferior (0,4~0,5MPa) para papel fino (como el papel aluminizado de transferencia) para garantizar que el adhesivo penetre completamente en la fibra. Los experimentos muestran que cuando la presión aumenta de 0,3 MPa a 0,5 MPa, la resistencia al corte aumenta de 4,1 N/mm² a 5,2 N/mm² y el efecto de mejora es significativo.
(2) Tiempo de presurización: adhesivo-a base de agua presurizado durante 3 ~ 5 s, adhesivo presurizado durante 2 ~ 3 s, y el requisito principal es un tiempo de presurización mayor o igual a 3 s. Los datos muestran que a una presión de 0,5 MPa, cuando el tiempo de presurización aumenta de 1 s a 3 s, la resistencia al corte salta de 2,1 N/mm² a 5,2 N/mm², un aumento del 147,6 %. El crecimiento de la resistencia al corte se desaceleró en el rango de 3 a 5 s, lo que indica que 3 s podrían satisfacer las necesidades básicas de curado.
③ Temperatura de prensado: los adhesivos-a base de agua se prensan a temperatura ambiente, con la temperatura de prensado del adhesivo controlada entre 40 y 50 grados. El calentamiento moderado acelera el proceso de curado y mejora la eficiencia de la unión.
Se instalan temporizadores y sensores de presión de alta-precisión en la línea de producción para monitorear el proceso de prensado de cada caja en tiempo real-, garantizando que los parámetros cumplan con los estándares y evitando la delaminación causada por un prensado inadecuado.
(2) Control del entorno de curado
Los paquetes de cigarrillos pegados se colocan en una habitación con temperatura- y humedad-controlada (temperatura entre 20 y 25 grados, humedad entre 50% y 60%) para su curado. El tiempo de curado no debe ser inferior a 24 horas para adhesivos a base de agua-o 12 horas para otros adhesivos. Después del curado, la fuerza adhesiva se prueba en muestras y solo los paquetes calificados pueden pasar al siguiente proceso. Los estándares de prueba son: resistencia al pelado del papel estucado y del papel metalizado transfer-mayor o igual a 2,5 N/cm, resistencia al pelado del papel-libre de madera mayor o igual a 3,0 N/cm y resistencia al corte mayor o igual a 5,0 N/mm².
El control del pegamento para el plegado de paquetes de cigarrillos es un proceso sistemático que involucra la selección de materia prima, la optimización de los parámetros del proceso, el control ambiental y la inspección de calidad. Su núcleo radica en lograr una coincidencia precisa del "proceso de -papel adhesivo-". Se ha verificado industrialmente que la estrategia de selección de adhesivos basada en las características del papel, los parámetros cuantificados del proceso de encolado, las condiciones estandarizadas de prensado y curado y el sistema completo de control de calidad del proceso-propuesto en este documento reduce de manera efectiva las tasas de delaminación de los paquetes de cigarrillos a menos del 1%, mejorando significativamente la estabilidad de la calidad del producto.