粘合劑的配制與粘合控制是瓦楞紙板生產中重要的環節之一,對如何取得最佳粘合強度、生產效率和經濟效益至關重要。筆者對所在單位的紙板廢品的統計表明,80%左右的廢品都直接或間接地與粘結失效有關。本文試從粘結理論入手,對影響粘合各參數予以探討,以期達到最佳的粘合效果。
淀粉粘合劑有許多種配方,但都有四個基本組成部分:淀粉、水、荷化堿(NAOH)、硼砂,也大都采用雙槽法配制。各組分的功能如下:
淀粉
湖化淀粉 一種稀淀粉分散體,充當載體,懸浮與輸送顆粒,控制水分和粘合劑對紙頁的滲透,有助于濕態結合強度的形成。用量約占淀粉總量的17%。
生淀粉 為直徑10—25μm的不溶性顆粒,加熱到一定的凝膠溫度即吸收水分膨脹至凝膠化。
水
形成流動液體,作為淀粉溶液的分散劑,為凝膠提供水分。
硼砂
1.與載體淀粉相互作用,有助保持劑中水分,有助于溶粉顆粒的均一凝膠化;2.增加粘牢性,提高粘合劑粘度穩定性;3.在加入NaOH時起緩沖作用,避免破壞淀粉;4.與淀粉凝膠生成網狀絡合聚合物,生成高粘度,從而有助于結合力的形成。用量約占淀粉用量的1.2—1.8%,不能加入過多,否則會增加內聚強度,使粘合劑變得與橡膠一樣。
荷化堿(NaOH)
1.是一種強堿,在溶液中與淀粉羥基結合破壞氫鏈,降低淀粉凝膠化溫度,使之維持在63—66℃之間;2.有助于粘合劑對濕紙表面的潤濕,使粘合劑和紙有痕好的接觸并滲透到紙頁中。若凝膠化溫度過高,勢必消耗更多的熱量才能使之凝膠化;過低,則在使用前已部分凝膠,影響上膠系統工作與粘結質量。
過氧化氫 尿素
過氧化氫充當漂白劑,氧化改性劑,增加流動性。尿素使粘合劑塑性增強,并取得一定防水效果。
熱固樹脂
在高溫下固化成膠粘劑中的粒狀結構物質,使紙板物理強度大幅提升,為瓦楞紙板的低克重高強度提供了可能。
在討論粘結失效前,必須指出的是,粘合劑在不同工段的粘結過程不盡相同,所以,不同工段對粘結的控制有所不同。
在單面機上,瓦楞頂部的粘合劑與面紙在高壓下結合,同時發生滲透,其厚度一般不會超過紙張厚度的1/4。紙板從兩瓦楞輥壓區出來后,淀粉可能還未完全凝膠化,凝膠化過程靠紙板輸送架橋的余熱完成。在雙面機上,一方面預熱器不能過分預熱面板,否則會使淀粉過早地凝膠化;另一方面,粘合劑的固化采用加熱的方法,熱盤(干燥部)的溫度通常在180°左右,用緊壓在自由旋轉托布輥上的帆布的移動來控制溫度(對于采用浮動式熱板技術的貼面裝置,通過高速熱板數量控制溫度)。在單面機上,瓦楞成形采用高壓加熱方式;在貼面機上,為保護瓦楞不受損壞,是不可施以高壓的。
粘結失效的因素有很多,歸納起來主要有以下幾個方面:粘合劑的配比配制;熱施加量;原紙性能;機械失效等。而幾乎所有這些因素又都和作業速度有關。
筆者根據常見失效的原因與控制予以分類,需要指出的是,單面機有無導爪、貼面機加熱方式不一樣等,都需要操作根據實際情況予以分別調整。
粘合劑粘度:1.一定粘度下,高硼砂含量將阻止載體淀粉膠體的釋水,過多的硼砂常導致大面積粘合劑失效。2.粘合劑粘度過高則傾向于阻止粘合劑中水分釋出,同時也使粘合劑對紙板潤濕程度減小。3.粘合劑太稀薄,造成水分很快脫離粘合劑,使生淀粉嚴重缺水;或在粘合劑上有玻璃狀外觀,這是因為粘合劑在與面板接觸時,幾乎完全進入瓦紙?刂拼胧1.控制好水比;2.硼砂含量須嚴格掌握。
粘合劑施加量:1.太少粘合不牢;2.太多造成浪費,且降低了車速,增加了波狀條紋與翹曲的發生。控制措施:調節施膠輥間隙
凝膠化溫度:主要對NaOH量進行調節;過低易在上膠系統固化,引起上膠不暢;過高產生白膠粘線、松邊,使瓦楞紙機車速降低?刂拼胧簻夭畲蟮募竟潙{整NaOH用量,以適應不同的環境溫度;應嚴格臨近瓦楞輥溫度并調整適宜的車速。
原紙預熱:在一定范圍內,紙愈熱吸收粘合劑效果越好。1.面紙被充分預熱時,粘合劑與面紙尚未充分接觸便已烘干,或者與面紙產生一種表面的粘合;2.面紙加熱不足可能產生過度滲透,導致生淀粉凝膠化時無充足的水分,未膠化的生淀粉殘留在粘合線上,出現白道子。控制措施:監控預熱器溫度,保證面紙預熱充分,A、B楞面紙比貼面預熱程度高些為宜。
瓦楞原紙水分含量:1.較濕的瓦楞原紙吸收水分與淀粉載體比干瓦楞原紙容易得多;2.粘合區,引起各種形式的翹曲;3.原紙水分過高,抗張強度下降,易引起斷裂停機,若停機稍久,熱盤至冷卻區的紙板受熱過度,導致紙在高溫下的收縮,產生嚴重的翹曲變形、脫膠,造成該段產品基本上是廢品;4.原紙水分過低,導致粘合劑在滲透前便已固化,造成假粘合。控制措施:經驗表明,水分含量在9—12%為宜,水分含量過高應減慢車速,升高瓦線溫度;水分含量過低則應打開預調節器,噴蒸氣調節水分。
機械調節:1.指狀齒有凝膠化淀粉,淀粉從施膠輥上一擦而過形成干條紋;2.指狀齒離瓦楞太近,妨礙了芯層與施膠輥的調整;3.施膠輥、勻膠輥上有紙屑等粘著物,導致根本涂不上膠;4.施膠輥與瓦楞輥間隙過大,造成粘合劑涂不到瓦楞楞頂。控制措施:1.保持各輥面清潔;2.調整好勻膠輥與瓦楞輥間的間隙;3.調整好導紙片與瓦楞輥間隙。
溫度及壓力輥調節:1.瓦線溫度不足,導致糊化不夠;2.單面機上壓力輥的壓力過高,則瓦楞易被破壞;過低,則粘合劑不能有效滲透與接觸?刂拼胧和呔溫度應保證在170℃以上,高速瓦線應在180℃左右,相應蒸氣壓力為:10—13kg/cm2。
應當指出的是,某些粘結失效可能與多方面因素有關,操作者應盡量排除各種不利因素,以期生產出高質瓦楞紙板。