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瓦楞纸箱粘合强度测试与粘合质量分析中存在问题的探讨
2012-11-11 22:05:08   作者:   来源:   评论:0 点击:

  瓦楞纸箱粘合强度又称剥离强度,它是反映瓦楞纸板粘合质量优劣的一个关键物理量。良好的粘合质量,可以提高瓦楞纸箱的抗压强度、边压强度、戳穿强度等物理指标。因此,粘合强度测试与粘合质量分析成为瓦楞纸箱检测的核心部分。目前这一领域在标准、方法、数据处理等方面存在一系列问题,笔者认为有必要对此加以研究、探讨、统一认识,从而保证对瓦楞纸箱质量合格与否做出正确判断。
  1.粘合强度的定义与计算
  瓦楞纸箱的粘合强度是指瓦楞纸板粘合后,面纸、里纸或芯纸与瓦楞楞峰形成的结合面所能承受的最大分离力。
  根据GB6548-86的规定,其计算如公式(1)所示:
  P=F/S (1)
  其中,P-粘合强度,N/m2;
  F-试样被全部分离所需最大力,N;
  S-试样面积,m2;一般S=2.5CM×CM
  (2.5CM尺寸线为瓦楞方向)。
  由(1)式计算而得的粘合强度值,实质上指剥开单位面积瓦楞纸板所需的分离力。
  根据GB5034-85的规定,粘合强度的计算应如(2)式所示:P’=F/(L,n) (2)
  其中,P’-粘合强度,N/M.楞;
  L-试样楞向长度,M;
  n-试样包含的瓦楞个数,楞。
  由(2)式所得粘合强度,实质上指剥开瓦楞纸板中单位长度的单条瓦楞所需的分离力。
  在实际测试中发现,剥开相同面积的同种瓦楞纸板(指楞形、粘合剂、生产工艺及用纸相同),如果楞型不同,所需的分离力F不同,这样如果按公式(1)计算,所得粘合强度值P差距较大,即对A、C、B三种楞型而言P(A)<P(C)<P(B)。之所以出现上述现象,是由于A、C、B三种楞型的同种瓦楞型纸板,瓦楞密度依次增大,试样面积S虽然相同,但所包含的瓦楞数目n依次增多,即瓦楞楞峰与面纸(或里纸或芯纸)间的结合位点逐渐增多,这样测试所需的分离力F也依次增大。通过对比发现,F与n大致成正比关系。因此,按(1)式计算,以N/m2为单位表示粘合强度,其数据缺乏可比性,对不同楞型的瓦楞纸板具有一定的不合理性。而公式(2)中,n反映了瓦楞楞型的变化,F/n消除了楞型变化给粘合强度数据带来的影响,这样计算的粘合强度对任何楞型,其数据均具可比性。因此采用N/M.楞表示粘合强度较N/m2更科学、更合理,便于我们对不同楞型瓦楞纸板的粘合强度进行比较。不同瓦楞纸板的瓦楞密度及粘合强度标准值如下所示: 楞型 瓦楞密度楞/30CM 粘合强度,N/M,楞(KG/10CM.楞) 粘合强度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.测试原理及方法
  粘合强度测试原理是将针式附件插入瓦楞纸样的楞纸和面纸(或里纸、芯纸)之间,然后对试样施加压力,使其做相对运动,致使瓦楞纸板试样完全分开。目前,用于粘合强度测试的附件有单侧附件和双侧附件两种。因此,其测试方法相应也分单侧法和双侧法。
  单侧法是将上下针式附件依次插入单层瓦楞的同侧空间,测试数据反映了此结合面的粘合强度。而双侧法是将上下针式附件插入单层瓦楞的异侧空间,测试时对同一楞层的两侧结合面同时剥离,粘合强度差的一侧与楞峰先行分离,其测试数据反映了同一楞层粘合强度差的结合面的粘合强度。比较两种测法可发现:单侧法需对瓦楞纸板的每个结合面分别剥离,比较繁琐,适宜对每个结合面的粘合强度做具体分析。而双侧法较简便,易于发现粘合强度差的结合面,但不能反映每个结合面的粘合强度,常用于分析判断整个瓦楞纸板粘合质量是否合格。
  另外在实际测试中发现:无论采用单侧法还是双侧法测试,真正被剥离开的瓦楞个数至多为n-1,即至少有一条处于试样边缘的楞峰由于只受到单方向拉力的作用,受力不平衡,所以往往不能被剥离开。
  3.粘合质量的分析与判断
  瓦楞纸板特别是双瓦楞和三瓦楞纸板,存在着不同的楞层和结合面,在其生产过程中,不同的楞层和结合面的加工工艺、条件及用纸质量往往不同。因此,其粘合质量必然存在差距。这就要求在测试时要对瓦楞纸板不同的结合面(单侧法)或不同的楞层(双侧法)分别剥离,以公式(2)计算出各个剥离层的粘合强度并加以比较,其中测试数值最低的结合面的粘合强度即代表整个瓦楞纸板的粘合强度,将其与标准值比较,即可判断瓦楞纸箱粘合强度是否达到规定要求。但是粘合强度值达到标准要求,并不代表瓦楞纸板具有良好的粘合质量,在测试时还应注意观察上胶量,涂胶宽度,粘合剂的渗透程度,瓦楞形状及纸张的拉毛状况,将上述现象与测试数据综合分析,从而正确评价粘合质量的好坏。实践证明:过高的粘合强度并不代表良好的粘合质量,因为极端高的粘合强度,往往由于上胶量大、涂胶过宽、甚至粘合剂流入楞内,造成瓦楞变形,瓦楞纸板不平整,使瓦楞纸板的耐压等指标降低。因此,良好的粘合质量不仅要求粘合强度达到规定要求,而且还要求上胶量低,受胶面积适宜,瓦楞纸板具有良好的结构。
  另外,当测试粘合强度值较低而剥离层纸张纤维分离率较高时,低的测试数据可能是反映了测试时纸的纤维结合力,并不一定意味着粘合剂质量和粘合工序生产工艺存在问题,这一点对生产企业尤为重要。
  4.目前存在的问题
  4.1,GB6548-86的制定是10年以前的工作,当时瓦楞纸箱的楞型基本为A型,而现在纸箱楞型已向A、B、C甚至E型多元化发展,因此该标准中的粘合强度计算方法和单位已不能适应纸箱检测要求。
  4.2,按GB-6548的规定:F为试样被全部分离所需的分离力,n为试样包含的楞数,而由于测试手段所限,实际测试被剥离开的楞数至多为n-1。这一点对于粘合强度值很高或明显不符合要求的情况影响不大,而对于粘合强度介于合格与不合格边缘的情况则产生了本质影响,因此笔者认为将(2)式修正为P’=F/L.(n-1)更具有科学性。
  4.3,测试时主观臆断,只做一个结合面或楞层的剥离,使测试结果缺乏全面性。
  4.4,虽注意对不同的结合面或楞层剥离,但将各剥离面的测试数据加权平均,导致最终结果缺乏科学性,实际上只能对同一剥离面的测试数据加权平均。
  4.5,由于以N/m2或kg/10m2为单位表示粘合强度便于理解,所以长期以来在生产和检测中习惯使用。但如果不注明楞型,则测试数据失去可比性。另外很多人误认为kg/10m2和kg/10m.楞为两等值单位,将以kg/10m2为单位的测试值与kg/10m.楞为单位的标准值比较,客观上降低了合格判定标准。
  4.6,混淆了粘合强度与粘合质量间的概念关系,注重对粘合强度合格与否的判断,而忽略了对剥离开的试样做深入观察,误认为粘合强度愈高,粘合质量愈好,对影响粘合质量的各种因素缺乏全面了解,不利于粘合工艺的改进和粘合质量的提高。 所以出现上述问题,关键是粘合强度的测定方法标准老化,其它相关标准不统一,因此对与粘合强度检测有关标准进行修订是十分必要的。
  结语
  在瓦楞纸箱的生产中,粘合剂、上胶量、瓦楞辊、瓦楞形状、生产工艺、用纸质量均能对粘合强度值和粘合质量产生影响,因此,我们在进行瓦楞纸箱检验时,必须保证测试方法正确,判定标准明确,在正确判断粘合强度是否合格的基础上,发现并分析各种因素对粘合质量造成的影响,以此指导瓦楞纸箱生产企业改进纸箱粘合质量,从而保证其盛装商品的安全运输。
 

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