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瓦楞紙箱粘合強度測試與粘合質量分析中存在問題的探討
2012-11-11 22:05:08   作者:   來源:   評論:0 點擊:

  瓦楞紙箱粘合強度又稱剝離強度,它是反映瓦楞紙板粘合質量優劣的一個關鍵物理量。良好的粘合質量,可以提高瓦楞紙箱的抗壓強度、邊壓強度、戳穿強度等物理指標。因此,粘合強度測試與粘合質量分析成為瓦楞紙箱檢測的核心部分。目前這一領域在標準、方法、數據處理等方面存在一系列問題,筆者認為有必要對此加以研究、探討、統一認識,從而保證對瓦楞紙箱質量合格與否做出正確判斷。
  1.粘合強度的定義與計算
  瓦楞紙箱的粘合強度是指瓦楞紙板粘合后,面紙、里紙或芯紙與瓦楞楞峰形成的結合面所能承受的最大分離力。
  根據GB6548-86的規定,其計算如公式(1)所示:
  P=F/S (1)
  其中,P-粘合強度,N/m2;
  F-試樣被全部分離所需最大力,N;
  S-試樣面積,m2;一般S=2.5CM×CM
  (2.5CM尺寸線為瓦楞方向)。
  由(1)式計算而得的粘合強度值,實質上指剝開單位面積瓦楞紙板所需的分離力。
  根據GB5034-85的規定,粘合強度的計算應如(2)式所示:P’=F/(L,n) (2)
  其中,P’-粘合強度,N/M.楞;
  L-試樣楞向長度,M;
  n-試樣包含的瓦楞個數,楞。
  由(2)式所得粘合強度,實質上指剝開瓦楞紙板中單位長度的單條瓦楞所需的分離力。
  在實際測試中發現,剝開相同面積的同種瓦楞紙板(指楞形、粘合劑、生產工藝及用紙相同),如果楞型不同,所需的分離力F不同,這樣如果按公式(1)計算,所得粘合強度值P差距較大,即對A、C、B三種楞型而言P(A)<P(C)<P(B)。之所以出現上述現象,是由于A、C、B三種楞型的同種瓦楞型紙板,瓦楞密度依次增大,試樣面積S雖然相同,但所包含的瓦楞數目n依次增多,即瓦楞楞峰與面紙(或里紙或芯紙)間的結合位點逐漸增多,這樣測試所需的分離力F也依次增大。通過對比發現,F與n大致成正比關系。因此,按(1)式計算,以N/m2為單位表示粘合強度,其數據缺乏可比性,對不同楞型的瓦楞紙板具有一定的不合理性。而公式(2)中,n反映了瓦楞楞型的變化,F/n消除了楞型變化給粘合強度數據帶來的影響,這樣計算的粘合強度對任何楞型,其數據均具可比性。因此采用N/M.楞表示粘合強度較N/m2更科學、更合理,便于我們對不同楞型瓦楞紙板的粘合強度進行比較。不同瓦楞紙板的瓦楞密度及粘合強度標準值如下所示: 楞型 瓦楞密度楞/30CM 粘合強度,N/M,楞(KG/10CM.楞) 粘合強度N/m2(KG/10CM)
  A   34±2    5.88×102(6)    6.66×104(6.80)
  C   38±2    5.88×102(6)    7.45×104(7.60)
  B   50±2    5.88×102(6)    9.80×104(10.0)
  2.測試原理及方法
  粘合強度測試原理是將針式附件插入瓦楞紙樣的楞紙和面紙(或里紙、芯紙)之間,然后對試樣施加壓力,使其做相對運動,致使瓦楞紙板試樣完全分開。目前,用于粘合強度測試的附件有單側附件和雙側附件兩種。因此,其測試方法相應也分單側法和雙側法。
  單側法是將上下針式附件依次插入單層瓦楞的同側空間,測試數據反映了此結合面的粘合強度。而雙側法是將上下針式附件插入單層瓦楞的異側空間,測試時對同一楞層的兩側結合面同時剝離,粘合強度差的一側與楞峰先行分離,其測試數據反映了同一楞層粘合強度差的結合面的粘合強度。比較兩種測法可發現:單側法需對瓦楞紙板的每個結合面分別剝離,比較繁瑣,適宜對每個結合面的粘合強度做具體分析。而雙側法較簡便,易于發現粘合強度差的結合面,但不能反映每個結合面的粘合強度,常用于分析判斷整個瓦楞紙板粘合質量是否合格。
  另外在實際測試中發現:無論采用單側法還是雙側法測試,真正被剝離開的瓦楞個數至多為n-1,即至少有一條處于試樣邊緣的楞峰由于只受到單方向拉力的作用,受力不平衡,所以往往不能被剝離開。
  3.粘合質量的分析與判斷
  瓦楞紙板特別是雙瓦楞和三瓦楞紙板,存在著不同的楞層和結合面,在其生產過程中,不同的楞層和結合面的加工工藝、條件及用紙質量往往不同。因此,其粘合質量必然存在差距。這就要求在測試時要對瓦楞紙板不同的結合面(單側法)或不同的楞層(雙側法)分別剝離,以公式(2)計算出各個剝離層的粘合強度并加以比較,其中測試數值最低的結合面的粘合強度即代表整個瓦楞紙板的粘合強度,將其與標準值比較,即可判斷瓦楞紙箱粘合強度是否達到規定要求。但是粘合強度值達到標準要求,并不代表瓦楞紙板具有良好的粘合質量,在測試時還應注意觀察上膠量,涂膠寬度,粘合劑的滲透程度,瓦楞形狀及紙張的拉毛狀況,將上述現象與測試數據綜合分析,從而正確評價粘合質量的好壞。實踐證明:過高的粘合強度并不代表良好的粘合質量,因為極端高的粘合強度,往往由于上膠量大、涂膠過寬、甚至粘合劑流入楞內,造成瓦楞變形,瓦楞紙板不平整,使瓦楞紙板的耐壓等指標降低。因此,良好的粘合質量不僅要求粘合強度達到規定要求,而且還要求上膠量低,受膠面積適宜,瓦楞紙板具有良好的結構。
  另外,當測試粘合強度值較低而剝離層紙張纖維分離率較高時,低的測試數據可能是反映了測試時紙的纖維結合力,并不一定意味著粘合劑質量和粘合工序生產工藝存在問題,這一點對生產企業尤為重要。
  4.目前存在的問題
  4.1,GB6548-86的制定是10年以前的工作,當時瓦楞紙箱的楞型基本為A型,而現在紙箱楞型已向A、B、C甚至E型多元化發展,因此該標準中的粘合強度計算方法和單位已不能適應紙箱檢測要求。
  4.2,按GB-6548的規定:F為試樣被全部分離所需的分離力,n為試樣包含的楞數,而由于測試手段所限,實際測試被剝離開的楞數至多為n-1。這一點對于粘合強度值很高或明顯不符合要求的情況影響不大,而對于粘合強度介于合格與不合格邊緣的情況則產生了本質影響,因此筆者認為將(2)式修正為P’=F/L.(n-1)更具有科學性。
  4.3,測試時主觀臆斷,只做一個結合面或楞層的剝離,使測試結果缺乏全面性。
  4.4,雖注意對不同的結合面或楞層剝離,但將各剝離面的測試數據加權平均,導致最終結果缺乏科學性,實際上只能對同一剝離面的測試數據加權平均。
  4.5,由于以N/m2或kg/10m2為單位表示粘合強度便于理解,所以長期以來在生產和檢測中習慣使用。但如果不注明楞型,則測試數據失去可比性。另外很多人誤認為kg/10m2和kg/10m.楞為兩等值單位,將以kg/10m2為單位的測試值與kg/10m.楞為單位的標準值比較,客觀上降低了合格判定標準。
  4.6,混淆了粘合強度與粘合質量間的概念關系,注重對粘合強度合格與否的判斷,而忽略了對剝離開的試樣做深入觀察,誤認為粘合強度愈高,粘合質量愈好,對影響粘合質量的各種因素缺乏全面了解,不利于粘合工藝的改進和粘合質量的提高。 所以出現上述問題,關鍵是粘合強度的測定方法標準老化,其它相關標準不統一,因此對與粘合強度檢測有關標準進行修訂是十分必要的。
  結語
  在瓦楞紙箱的生產中,粘合劑、上膠量、瓦楞輥、瓦楞形狀、生產工藝、用紙質量均能對粘合強度值和粘合質量產生影響,因此,我們在進行瓦楞紙箱檢驗時,必須保證測試方法正確,判定標準明確,在正確判斷粘合強度是否合格的基礎上,發現并分析各種因素對粘合質量造成的影響,以此指導瓦楞紙箱生產企業改進紙箱粘合質量,從而保證其盛裝商品的安全運輸。
 

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