Le taux de délaminage de la gomme des paquets de cigarettes dans les cartons pliants est tombé en dessous de 1 %-ces 4 facteurs clés ne peuvent être ignorés !
Les paquets de cigarettes remplissent les fonctions d'affichage de la marque, de protection des produits et de traçabilité anti-contrefaçon, et la précision de leurs processus et leurs normes de qualité sont bien supérieures à celles des emballages ordinaires. En tant que dernier processus essentiel du moulage des paquets de cigarettes, la résistance de la couche adhésive détermine directement la stabilité structurelle des paquets de cigarettes dans l'ensemble du processus d'entreposage, de transport et de vente. Selon les données de l'enquête 2024 du Comité professionnel de l'emballage du tabac de la Fédération chinoise de l'emballage, le taux de rebut des produits finis causé par le problème du collage des boîtes dans les entreprises nationales d'emballage du tabac atteindra une moyenne de 5,7 %, et certaines petites et moyennes entreprises-dépasseront 15 %, avec une perte économique directe annuelle de plus de 200 millions de yuans.
À l'heure actuelle, il existe trois problèmes majeurs dans le contrôle de la viscose des boîtes de colle pour paquets de cigarettes : premièrement, le choix de l'adhésif dépend de l'expérience, et il y a un manque de correspondance systématique avec des papiers spéciaux pour paquets de cigarettes tels que le papier en vrac et le papier aluminisé par transfert ; deuxièmement, il n’existe aucune norme quantitative pour les paramètres du processus tels que l’application de la colle, la vitesse et l’uniformité ; Troisièmement, le réglage des paramètres de durcissement sous pression est déraisonnable, ce qui fait que l'adhésif ne pénètre pas complètement dans les fibres du papier. Sur cette base, cet article prend comme point de départ le problème de la défaillance de l'adhésif des boîtes de colle pour paquets de cigarettes et propose un schéma de contrôle quantifiable et pratique de la viscose à partir de quatre dimensions : sélection de l'adhésif, optimisation des paramètres du processus de collage, contrôle des conditions de durcissement sous pression et contrôle qualité de l'ensemble du processus, visant à résoudre les problèmes courants dans l'industrie et à améliorer la qualité de production des paquets de cigarettes.
Analyse des principales causes de défaillance de l'adhésif pour paquets de cigarettes
01/ Performance adhésive et adaptabilité du papier insuffisantes
Les propriétés de surface du papier sont un facteur clé affectant l’effet de liaison. Les propriétés physiques et chimiques de l'adhésif sont à la base de l'effet adhésif, et son adaptabilité insuffisante au papier du paquet de cigarettes est la principale cause de défaillance de l'adhésif. Les propriétés de surface et la structure des fibres des différents papiers sont très différentes, et les exigences en matière de mouillabilité, de perméabilité et de caractéristiques de durcissement des adhésifs sont complètement différentes, et la compatibilité des différents papiers et adhésifs est présentée dans le tableau 1.
02/ Les paramètres du processus de collage sont hors de contrôle
Le processus de collage est le maillon central du contrôle de l'adhésif, et la perte de contrôle des trois paramètres d'application de la colle, d'uniformité de la colle et de vitesse d'application de la colle est une raison importante de l'échec de l'adhésif.
(1) La quantité de colle appliquée est déraisonnable
Lorsque la quantité de colle est insuffisante, l'adhésif ne peut pas recouvrir entièrement la surface adhésive du papier, les points de liaison entre les fibres sont réduits et la force d'adhérence est considérablement réduite. Une application excessive de colle entraînera un « débordement de colle », polluera l'apparence du paquet de cigarettes et l'excès d'adhésif produira facilement des bulles lors du durcissement, mais réduira la solidité de l'adhésif, en prenant comme exemple du papier de transfert laser de 232 g/m², la relation entre la quantité de colle et la résistance au pelage est présentée dans le tableau 2.
Tableau 2 Relation entre la quantité de colle et la résistance au pelage
(2)L'uniformité du revêtement de colle ne correspond pas à la vitesse
L'uniformité du revêtement de colle affecte directement la répartition des contraintes de la couche adhésive. S'il y a des « points de colle manqués » sur la surface enduite, la force d'adhérence dans cette zone est nulle, ce qui en fait un point faible sujet au délaminage. En prenant comme exemple du papier transfert laser de 232 g/m² avec une couche de colle de 7 g/m², l'effet de la vitesse de revêtement sur les indicateurs de processus est présenté dans le tableau 3.
Tableau 3 Effet de la vitesse de revêtement de colle sur les indicateurs de processus
03/ Conditions de pressurisation et de durcissement non conformes aux normes
La pressurisation et le durcissement après le pliage du carton sont une étape clé pour que l'adhésif forme une couche de liaison stable. Une pression insuffisante ou un temps de pressurisation trop court peut empêcher l'adhésif de pénétrer complètement dans les fibres ou d'expulser des bulles d'air, ce qui entraîne des vides microscopiques dans la couche de liaison et provoque finalement un délaminage.
04/ Effets indirects des facteurs environnementaux
La température et l'humidité de l'environnement de production peuvent indirectement affecter l'efficacité de l'adhésif. Une température trop basse (<18°C) reduces the adhesive's fluidity and slows down the curing process; too high a humidity (>65 %) entraîne une absorption de l'humidité par le papier, une expansion des fibres, une difficulté accrue de pénétration de l'adhésif et un temps de durcissement prolongé ; une humidité trop faible (<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 Modifications du taux de dégommage des paquets de cigarettes dans différentes conditions de température et d'humidité
Schéma d'optimisation pour le contrôle de la viscose d'une boîte de colle pour paquets de cigarettes
01/ Stratégie de sélection des adhésifs basée sur les propriétés du papier
Le principe de base de la sélection des adhésifs est d'obtenir « une adaptation de la mouillabilité, une adaptation de la perméabilité et une adaptation des caractéristiques de durcissement », tout en tenant compte des exigences de l'environnement d'utilisation, du coût et de la protection de l'environnement, et en construisant un système de sélection scientifique, la stratégie de sélection spécifique est la suivante.
(1) Sélectionnez avec précision en fonction du type de papier
La structure de surface, les propriétés physiques et chimiques des différents papiers pour paquets de cigarettes sont très différentes, et le type et les paramètres de l'adhésif doivent être adaptés de manière ciblée.
(1) Papier couché : surface lisse et couche d'encre dense, choisissez de préférence un adhésif à base d'eau modifié-avec une viscosité de 1 800 à 2 000 mPa·s. Le tensioactif qu'il contient peut réduire l'angle de contact de 45 degrés à 28 degrés pour améliorer la mouillabilité ; Le pénétrant ajouté peut briser la barrière de la couche d'encre, augmenter la profondeur de pénétration de 52 μm à 75 μm et la force d'adhérence atteint 2,65 N/cm, ce qui est nettement supérieur à celui des adhésifs conventionnels à base d'eau.
(2) Transfert de carton de placage d'aluminium au laser : le revêtement métallique de surface entraîne une mauvaise mouillabilité, et un adhésif spécial à base d'eau - contenant un agent de couplage doit être sélectionné, à travers lequel la liaison chimique entre le revêtement métallique et l'adhésif est formée pour améliorer la force de liaison, de sorte que l'angle de contact soit réduit de 78 degrés à 32 degrés et que la profondeur de pénétration soit augmentée à 68 μm ; Si des adhésifs sont utilisés, la température doit être contrôlée entre 90 et 100 degrés pour garantir l'effet mouillant du revêtement.
(3) Papier en vrac à l'eau : fibres lâches, faciles à absorber l'humidité, choix préférentiel d'adhésif avec un point de fusion de 120 ~ 130 degrés, sa vitesse de durcissement est rapide, peut éviter l'absorption d'humidité et la déformation du papier, la profondeur de pénétration peut atteindre plus de 48 μm et la force d'adhérence est supérieure ou égale à 3,0 N/cm. Les données expérimentales ont montré que la force d'adhérence de l'adhésif à 160 degrés était de 3,2 N/cm, ce qui était bien supérieur à celle de 2,1 N/cm à 140 degrés.
(4) Doublure ondulée d'un paquet de cigarettes : une structure poreuse, une grande épaisseur et un adhésif à haute perméabilité sont sélectionnés et la vitesse de durcissement est contrôlée à 3 ~ 5 s pour garantir que la couche adhésive pénètre complètement dans l'espace ondulé et forme une structure de liaison stable.
(2) Utilisation combinée de la sélection d'adaptation à l'environnement
Pendant le stockage et le transport des paquets de cigarettes, ils peuvent être confrontés à des environnements à haute température et à forte humidité, et l'adhésif doit avoir une résistance aux intempéries correspondante.
(1) Zones à haute température et à forte humidité dans le sud : sélectionnez un adhésif à base d'eau modifié résistant à l'humidité-résistant à l'eau-et ajoutez des inhibiteurs de moisissure pour garantir que le taux de rétention de la force adhésive est supérieur ou égal à 90 % dans des conditions d'humidité de 80 % et de température de 35 degrés, afin d'éviter le dégommage causé par l'absorption d'eau et le ramollissement de la couche adhésive.
(2) Zones sèches et à basse température dans le nord : choisissez des adhésifs à faible -cristallins, optimisez la conception de la structure moléculaire, évitez la fragilité et la fissuration de la couche adhésive à basse température et maintenez la force d'adhérence à -10 degrés à une température supérieure ou égale à 85 % pour garantir la stabilité structurelle dans l'environnement à basse température.
(3) Paquets de cigarettes qui doivent être plastifiés à haute température : choisissez un adhésif résistant aux températures élevées (résistance à la température supérieure ou égale à 120 degrés) pour éviter le ramollissement et la défaillance de la couche adhésive provoqués par le processus de laminage et assurer la stabilité à long terme des performances de l'adhésif.
(3) Équilibrer les coûts et la protection de l'environnement
Dans le but de répondre aux exigences de qualité, établir un double système d'évaluation « coût-performance et protection de l'environnement » :
(1) Contrôle de l'indice de protection de l'environnement : la teneur en COV des adhésifs à base d'eau-doit être inférieure ou égale à 50 g/L, ce qui est conforme à la norme GB 38508-2020 « Limites de teneur en composés organiques volatils des agents de nettoyage » ; Les produits sans halogène-et à faible dégagement de fumée sont préférés pour les adhésifs afin d'éviter les gaz toxiques générés pendant le processus de production et de garantir la sécurité de l'environnement de travail.
(2) Optimisation globale des coûts : bien que le prix unitaire des adhésifs spéciaux modifiés soit environ 15 % plus élevé que celui des produits conventionnels, il peut réduire considérablement le taux de dégommage et réduire les pertes de retouche. L'application pratique d'une entreprise montre qu'après l'utilisation d'adhésifs spéciaux modifiés à base d'eau-, le coût de production global est réduit de 8 %, obtenant ainsi une situation gagnant-gagnant en termes de qualité et d'efficacité.
02/ Optimisation quantitative du processus de collage
(1) Déterminer l'intervalle optimal d'application de la colle
Des normes précises de volume de collage sont formulées pour différents papiers, et « l'application critique de colle » (la quantité minimale de colle appliquée lorsque la résistance au pelage commence à se stabiliser) et la « quantité optimale de colle » de chaque papier sont déterminées par des expériences.
(1) Papier couché : la quantité critique de collage est de 5 g/m² et la plage optimale est de 5 à 7 g/m². Dans cette plage, l'adhésif peut recouvrir entièrement la surface adhésive, former une couche adhésive uniforme, la résistance au pelage est stable entre 2,4 et 2,65 N/cm et le taux de débordement est contrôlé en dessous de 0,5 %.
(2) Transfert de carton aluminisé : quantité de collage critique 6 g/m², plage optimale 6~8g/m². Les données expérimentales ont montré que lorsque la quantité de colle du papier était de 3 à 6 g/m², la résistance au pelage augmentait linéairement avec l'augmentation de l'application de colle, de 1,2 N/cm à 2,5 N/cm. La résistance au pelage comprise entre 6 et 8 g/m² avait tendance à être stable, entre 2,5 et 2,65 N/cm. Après avoir dépassé 8 g/m², la résistance au pelage diminue légèrement et le taux de débordement augmente significativement, passant de 0,5 % à 8 %.
(3) Papier en vrac à l'eau : la quantité critique de colle est de 5 g/m² et la plage optimale est de 5 à 7 g/m², ce qui peut garantir que la force d'adhérence est supérieure ou égale à 3,0 N/cm, et en même temps éviter la pollution par débordement de caoutchouc.
Pendant le processus de production, la quantité de colle est contrôlée avec précision en ajustant l'écart du rouleau de collage (précision ± 0,01 mm), équipé d'un détecteur de quantité de colle en ligne, d'une surveillance en temps réel et de données de retour, et d'une alarme automatique lorsque l'écart dépasse ± 0,5 g/m² pour garantir que la quantité de colle est toujours dans la plage optimale.
(2) Optimiser la vitesse et l'uniformité du collage
La vitesse et l'uniformité de l'application affectent directement l'effet de mouillage et de pénétration de l'adhésif sur la surface du papier, et un contrôle précis est requis grâce à l'adaptation des processus et à l'optimisation des équipements.
(1) Correspondance de la vitesse d'application de la colle : selon le type d'adhésif, la norme de vitesse est formulée et la vitesse d'application de l'adhésif à base d'eau-est contrôlée à 50~70 m/min, et la vitesse d'application de l'adhésif est contrôlée à 60~80 m/min pour garantir que l'adhésif a un temps de mouillage suffisant sur la surface du papier (supérieur ou égal à 0,5 s). Les données des tests sur le terrain montrent que lorsque la vitesse de collage de l'adhésif à base d'eau-est augmentée de 60 m/min à 90 m/min, le taux d'uniformité de collage qualifié diminue de 98 % à 75 % et le taux de dégommage augmente de 1,2 % à 5,8 %, ce qui vérifie l'importance de l'adaptation de la vitesse.
(2) Optimisation des rouleaux de collage : Adoptez la technologie de collage des rouleaux anilox, sélectionnez le nombre de mailles en fonction du type de papier, améliorez la quantité de colle et la perméabilité et assurez-vous qu'il n'y a pas de fuite ou d'accumulation sur la surface collée.
(3) Nettoyage et entretien : Formulez un cycle de nettoyage strict pour le rouleau de collage et nettoyez-le soigneusement après chaque changement de production pour éviter que la formation sèche de la couche de colle n'affecte l'effet de collage ultérieur. Après nettoyage, des éprouvettes standards sont utilisées pour vérifier l'uniformité du collage, et le taux de réussite supérieur ou égal à 98% avant de démarrer la production, garantissant la stabilité du processus dès le niveau de maintenance des équipements.
03/ Standardisation du procédé de durcissement sous pression
Le durcissement sous pression est une étape clé dans la formation d'une couche adhésive stable par les adhésifs, et il est nécessaire d'établir un système standard tridimensionnel de "pression-temps-température", tout en optimisant l'environnement de durcissement pour garantir la qualité du collage.
(1) Standardisation des paramètres de pressurisation
Sur la base des données de vérification en laboratoire, une norme générale pour le processus de pressurisation de la colle pour paquets de cigarettes est formulée et elle est ajustée de manière flexible en fonction de l'épaisseur du papier.
(1) Pression : La plage de pression standard est de 0,4 à 0,6 MPa, la limite supérieure (0,5 à 0,6 MPa) pour le papier épais (tel que le papier ondulé) et la limite inférieure (0,4 à 0,5 MPa) pour le papier fin (tel que le papier aluminisé par transfert) pour garantir que l'adhésif pénètre complètement dans la fibre. Les expériences montrent que lorsque la pression passe de 0,3 MPa à 0,5 MPa, la résistance au cisaillement augmente de 4,1 N/mm² à 5,2 N/mm² et l'effet d'amélioration est significatif.
(2) Temps de pressurisation : adhésif à base d'eau-pressurisé pendant 3 à 5 s, adhésif sous pression pendant 2 à 3 s, et l'exigence principale est un temps de pressurisation supérieur ou égal à 3 s. Les données montrent qu'à une pression de 0,5 MPa, lorsque le temps de pressurisation augmente de 1 s à 3 s, la résistance au cisaillement passe de 2,1 N/mm² à 5,2 N/mm², soit une augmentation de 147,6 %. La croissance de la résistance au cisaillement a ralenti entre 3 et 5 secondes, ce qui indique que 3 secondes pourraient répondre aux besoins de base en matière de durcissement.
③ Température de pressage : les adhésifs à base d'eau-sont pressés à température ambiante, la température de pressage de l'adhésif étant contrôlée entre 40 et 50 degrés. Un chauffage modéré accélère le processus de durcissement et améliore l’efficacité de la liaison.
Des capteurs de pression et des minuteries de haute-précision sont installés sur la ligne de production pour surveiller le processus de pressage de chaque carton en temps réel-, garantissant ainsi que les paramètres répondent aux normes et empêchant le délaminage causé par un pressage incorrect.
(2) Contrôle de l'environnement de durcissement
Les paquets de cigarettes collés sont placés dans une pièce à température- et à humidité-contrôlées (température de 20 à 25 degrés, humidité de 50 % à 60 %) pour le durcissement. Le temps de durcissement ne doit pas être inférieur à 24 heures pour les adhésifs à base d'eau- ou à 12 heures pour les autres adhésifs. Après durcissement, la force adhésive est testée sur des échantillons et seuls les packs qualifiés peuvent passer au processus suivant. Les normes de test sont : résistance au pelage du papier couché et du papier métallisé de transfert - supérieure ou égale à 2,5 N/cm, résistance au pelage du papier sans bois - supérieure ou égale à 3,0 N/cm et résistance au cisaillement supérieure ou égale à 5,0 N/mm².
Le contrôle de la colle pour le pliage des paquets de cigarettes est un processus systématique impliquant la sélection des matières premières, l'optimisation des paramètres du processus, le contrôle environnemental et l'inspection de la qualité. Son cœur réside dans l'obtention d'une correspondance précise du "processus de papier adhésif-papier-". La stratégie de sélection d'adhésif basée sur les caractéristiques du papier, les paramètres quantifiés du processus de collage, les conditions de pressage et de durcissement standardisées et le système complet de contrôle de la qualité du processus proposé dans cet article ont été vérifiées industriellement pour réduire efficacement les taux de délaminage des paquets de cigarettes à moins de 1 %, améliorant ainsi considérablement la stabilité de la qualité du produit.