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【原创】拉链式纸箱的生产加工技术剖析

时间: 2024-06-08 07:41:02
作者: 新闻资讯

  伴随着互联网经济的全力发展,快递行业发展形态趋势迅猛。从国家邮政局统计多个方面数据显示,2015年全国快递业务量达到206亿件,同比增长了48%,共消耗了编织袋29.6亿条、塑料袋82.6亿个、包装箱99亿个、胶带169.5亿米。如此巨大的市场,也极大催生了波纹纸箱行业的新一轮迅速增加,尤其是一些低端瓦楞纸工厂的野蛮式增长。如何在这个增量市场中获取更大的蛋糕,成为包装生产企业最为关心的问题。拉链式纸箱介绍与分析在诸多传统平口箱和飞机盒的使用中,近年出现了一种拉链式纸箱,简称“拉链箱”。它从快递纸箱塑料包装的客户体验入手,将传统纸箱的打开方式改成了拉链式的撕开方式。这种拉链箱在打包封箱过程中无需再使用透明胶带封箱,只需用手撕开预留在纸箱上的胶带,盖上纸板摇盖,压一压,即可粘合封闭纸箱;开启的时候不需要用刀片等工具将胶带划开后开箱,只需要在预留的撕开处,直接撕拉,就可以拆开包装箱。这种客户体验就是简单、快捷,打包不需要用胶带、开箱只要一撕。具体可以借鉴图1和图2图1某款拉链箱封箱示图图2拉链箱开启示图从上述对拉链箱的特点介绍来分析,它与传统平口箱的主要不同之处在于以下三个方面:(1)纸箱结构设计:拉链箱因需要预留好粘贴双面胶带的区域,所以传统平口箱的结构就需要调整,要增加摇盖的长度,变成全叠盖的纸箱结构,或需要在这个结构基础上做调整方可。同时还需要预留一些便于撕开的缺口,如图3和图4所示:图3顶部结构图图4摇盖处模切区域图这个结构设计上预留的缺口就是完成拉链箱撕开纸箱的源头。或者可以在中间撕开区域添加撕裂胶带以保证开启过程中不断裂,但是增加撕裂胶带会影响到成本。(2)预粘贴双面胶带:拉链箱是通过预粘贴了双面胶带,撕开双面胶带的隔离纸,直接粘合就可以完成纸箱封箱。这就需要双面胶带必须有很强的粘贴效果,不会失去黏性,而造成纸箱开胶封合效果不好。因此,双面胶带与纸张表面的胶黏性就成为拉链箱的一个技术核心。(3)生产加工工艺:拉链箱的加工技术主要在于纸箱的模切工艺以及双面胶带的预粘贴。模切是纸箱最为平常的一种工艺,不存在技术难点,所以它的技术难点在于如何达成自动化的预粘贴双面胶带。因此,这也是拉链箱的另一个技术核心。生产技术剖析根据上述三个方面的区别分析不难得知,拉链箱的生产技术主要在于两个核心,一个是双面胶带与纸张的胶黏性性能,一个是双面胶带的自动化预粘贴。(1)核心一:双面胶带与纸张的胶黏性首先来剖析一下双面胶带与纸张的胶黏性性能的影响以及背后的技术应用。胶黏性能大多数表现在双面胶带背胶的材质以及纸箱的面纸性能,两者之间是相互关联的,不同的纸箱面纸材料需要配备不同的压敏性背胶,这样才可以充分保证胶黏性能。通常胶带和被粘合物体的粘合面在被破坏时,一般有四种情形,分别是:界面破坏、胶层破坏、被粘物破坏(基材破坏)和混合破坏,具体如图5所示:图5四种破坏形式第一种形式是界面破坏胶层与被粘物表面脱离,是不牢固的粘合;第二种形式是胶层破坏是胶体本身的撕裂,取决于胶层的力学强度;第三种形式是被粘物破坏是胶层基本未破坏,被粘物表层撕裂,是粘合牢固的表现;第四种形式是混合破坏是胶层和被粘物表层均被撕裂,是粘合牢固的表现。就拉链箱而言,最佳的粘合面破坏形式为第四种形式,即为混合破坏,一般在实际中出现第三种形式的破坏也可以认定为粘合牢固。第1、2中情况均认定为粘合不牢固。下图6所示即为第3种情形,图7基本可认定为第1种情形。图6第3种实物情形图图7第1种实物情形图经过上述分析,不难得知粘合合不合格取决于两个方面。一方面取决于纸张的特点与性能,另一方面取决于胶的特点与性能。下面就来分别介绍一下纸张和胶。对于波纹纸箱用面纸,最为常用的便是挂面箱板纸。挂面箱板纸的性能要求,按照国标《GB/T 13024 - 2003箱纸板》中的要求,将纸张的等级分为优等品、一等品、合格品三个级别。然而目前市面上常说的纸张等级,根据纸厂的出厂定义,又分为AAA级、AA级、A级、B级,或者一级纸、二级纸等,其中优等品可对应纸厂的AAA和AA两个等级的纸张,一等品可对应纸厂的A级纸或者一级纸、二级纸,合格品对应纸厂的B级纸。不同的造纸厂对自身产品的命名不同,但是能从一些通用的指标来判断具体是哪个等级的纸。通用的指标有定量、紧度、耐破指数、横向环压指数、吸水性等。但对于拉链箱而言,重要的两个指标就是纸张的紧度和吸水性。紧度又称表观密度,是指每立方米的纸或纸板的重量。它是由定量和厚度计算得出,单位是g/m3。它是衡量纸或者纸板组织架构紧密程度的指标,决定着纸张的透气、抗张、撕裂等性能。吸水性,通常指用Cobb法测量得出的纸张正反面的吸水能力,它是指在一定条件下,在规定的时间内,单位面积纸和纸板表面所吸收的水的质量,以g/m2表示。通过Cobb法可以对纸张的施胶高低程度做出一个判断。纸张等级高,纸张表面纤维层致密、施胶度高、表面十分光滑;另外从成本的考虑来说,纸厂正常情况下不会生产低等级而又高定量的纸张。对于胶而言,通常使用的都是压敏性胶。目前市面常见用于包装行业的压敏性胶大致上可以分为三种:乳液型、溶剂型、热熔型。其中乳液型的代表性胶是丙烯酸胶液,分别如图8、图9、图10所示

  图8丙烯酸胶液图9溶剂胶液图10热熔胶体乳液型主要特征是环保无毒,成本低,固含量高,应用广泛,但是它的缺点在于能耗高、不耐水,不耐温。溶剂型主要的特点是润湿性好,初粘力大,干燥速度快,耐水性好。热熔型是近期逐渐火热起来的类型。具有热熔及压敏双重性能,在熔融状态下涂布,冷却后施轻压就可以快速粘合。衡量压敏胶性能的通用指标有初粘力、剥离力、持粘力、耐温性能等。物体和压敏胶粘带粘性面之间以微小压力发生短暂接触时,胶粘带对物体的粘附作用称为初粘性。人类对于压敏胶初粘性能的基本印象和测量是当人们将拇指或者手指与热熔压敏胶粘剂轻轻接触并迅速拉开所感觉到的粘接力,即手感粘性。初粘力好,则粘合完成后最初的一段时间越不易弹开,这一段时间,胶体和被粘物表面互相浸润和渗透,为后续的持续粘连固化打下基础。剥离力是指用180°剥离方法施加应力,使压敏胶粘带对被粘材料粘接处产生特定的破裂速率所需的力,能够理解为一个物体对另一个表面能的附着力,剥离力越大,物体越难以从另一个物体的表面分离。持粘力是把贴有胶粘试样的试验板垂直吊挂在试验架上,下端悬挂规定重量(1000g±10g)的砝码,用一段时间后试样粘脱的位移量,或试样完全脱离的时间来表征胶粘试样抵抗拉脱的能力。目前全球热熔胶的年增长率约为8%,中国是35%,其中热熔压敏胶的年增长率为50%左右。乳液型略有增长,溶剂型压敏胶以每年3%的速度递减。就拉链箱来说,使用热熔压敏胶是较好的选择。热熔压敏胶,其主要组成成分是:热可塑性橡胶、增粘树脂、增塑剂和抗氧化剂。热可塑性橡胶具有极高的内聚强度,机械性能及粘合性,目前用到的有SBS(苯乙烯—丁二烯—苯乙烯嵌段共聚物)、SIS(异戊二烯取代丁二烯的嵌段苯乙烯聚合物)、SEBS(氢化苯乙烯—丁二烯—苯乙烯嵌段共聚物)、SEPS(氢化苯乙烯—异戊二烯—苯乙烯嵌段共聚物)。SBS粘度高但耐老化能力会比较低,SIS比SBS的耐老化能力好,粘着力强,SEBS有较好的耐温性能和良好的耐老化性能,SEPS有良好的耐温性能和极好的低温性能。SEBS是SBS的改性延伸产品,而SEPS是SIS的改性延伸产品。SBS价格较低、但性能一般;SEBS和SEPS性能好,但价格较高;SIS是几种热可塑性橡胶中价格适中、性能适中,属于性价比最高的一种,也是目前热熔压敏胶大量使用的基础材料,主要有SIS-1113p、SIS-193b和SIS-1163三种型号。增粘树脂用来改善胶体的润湿性、粘合力、初粘力及韧性、降低粘稠度,常用的有石油树脂(氢化及未氢化C5、C9、C5/C9、苯乙烯树脂)和天然树脂(松香酯等)两大类,使用加氢C5(RL-100、Su-525)和芳烃改性C5(RA-4100)作为增粘树脂的压敏胶剥离力较高。增塑剂可用来降低胶体的熔融粘度,改善胶体的润湿性和涂布性,增加初粘力,同时能增加耐寒性。抗氧化剂用来防止胶液在高温下制备和熔融涂布时的氧化和降解,延长常规使用的寿命。在压敏胶制作中必须加入以抗氧剂为主体的防老剂,加入防老剂的压敏胶剥离强度比未加防老剂的提高30%左右,防老剂的品种很多,常用的有N-二丁基硫化氨苯甲酸锌(BZ)和乙基苯基二硫代氨基甲酸锌(PX),颜色浅且不易氧化,用量一般为热塑性弹性体的1%~2%。影响热熔压敏胶性能的重要的因素可以归纳为热可塑性橡胶配比、增粘树脂及其配比、增塑剂的含量等,影响初粘的重要的条件是增塑剂含量和增粘树脂,次要因素是热可塑性橡胶配比;影响剥离力的重要的条件是增粘树脂,次要因素是热可塑性橡胶和增塑剂的含量。市面常用的配比是SIS 30~35%,C5树脂15~25%,其他树脂30~35%,4010环烷油10~15%,抗氧化剂1~2%,具体比例可根据实际使用情况和环境进行调配。所以要保证胶黏性,对于胶黏固含量的绝对数量值是一定的,胶水中胶黏固含量比例越高,对于胶黏性而言浪费越大,反之

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