瓦楞紙板翹曲原因分析與控制
發(fā)布時(shí)間：2024-05-30 點(diǎn)擊：90
瓦楞紙的生產(chǎn)過程中，往往會發(fā)生瓦楞紙板翹曲的缺陷，嚴(yán)重時(shí)會影響后續(xù)工序的正常生產(chǎn)，使報(bào)廢機(jī)率大大增加，從而造成浪費(fèi)，增加生產(chǎn)成本。為此，在瓦楞紙的生產(chǎn)過程中必須盡量避免瓦楞紙板翹曲現(xiàn)象的發(fā)生，這是減少消耗、降低成本的有效途徑。本文就瓦楞紙板翹曲原因分析與控制與同行共同探討。
瓦楞紙板翹曲現(xiàn)象的分類
按瓦楞紙板翹曲現(xiàn)象的不同(圖1)所示，大致可分為：縱向正翹曲、縱向反翹曲、橫向正翹曲、橫向反翹曲和復(fù)合型翹曲五種。
1.縱向正翹曲：如(圖a)所示，紙板沿垂直于瓦楞的方向，面紙向內(nèi)凹進(jìn)的翹曲現(xiàn)象，稱之為縱向正翹曲。這種翹曲現(xiàn)象在瓦楞紙板生產(chǎn)中發(fā)生較多。
2.縱向反翹曲：如(圖b)所示，紙板沿垂直于瓦楞的方向，面紙向外凸起的翹曲現(xiàn)象，稱之為縱向反翹曲。這種翹曲現(xiàn)象在瓦楞紙板生產(chǎn)中較少發(fā)生。
3.橫向正翹曲：如(圖c)所示，紙板沿瓦楞方向，面紙向內(nèi)凹進(jìn)的翹曲現(xiàn)象，稱之為橫向正翹曲，這種翹曲現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生在裱貼膠印面紙的瓦楞板中。
4.橫向反翹曲：如(圖d)所示，紙板沿瓦楞方向，面紙向外凸起的翹曲現(xiàn)象，稱之為橫向反翹曲，這也是瓦楞紙板生產(chǎn)過程中經(jīng)常產(chǎn)生的一種翹曲現(xiàn)象。
5.復(fù)合型翹曲：在一塊瓦楞紙板上同時(shí)具有兩種以上類型翹曲現(xiàn)象的，稱之為復(fù)合型翹曲。[next]
幾個基本概念
為便于分析和研究造成瓦楞紙板翹曲的原因和機(jī)理，必須首先明確幾個基本概念。
1.瓦楞紙板縱、橫向的定義：如(圖2)所示，平行于瓦楞紙板上瓦楞溝槽的方向，即紙卷的門幅方向，把它定義為瓦楞紙板的橫向；把與瓦楞溝槽垂直的方向定義為瓦楞紙板的縱向。
2.紙與紙板的外形尺寸隨其含水率的變化而變化：紙與紙板在烘干過程中(達(dá)到絕干以前)，其外形尺寸會隨著含水率的降低而相應(yīng)的收縮。通常情況下，其橫向的收縮量要大于縱向的收縮量，厚度方向上的收縮量在此忽略不計(jì)。
3.烘干過程中瓦楞紙板收縮的特點(diǎn)：這里以單瓦楞三層瓦楞紙板為例說明。單瓦楞三層瓦楞紙板是由單瓦楞二層片與面紙經(jīng)涂膠機(jī)涂膠后再經(jīng)過復(fù)合、粘接、烘干而成。瓦楞紙板在烘干過程中其外形尺寸的收縮具有以下特點(diǎn)：
(1)當(dāng)單瓦二層片的含水率大于面紙的含水率時(shí)，單瓦二層片的收縮量必然大于面紙的收縮量，這時(shí)因二層紙已粘接牢固，因此面紙就會受到來自單瓦二層片的從四周向中心的收縮力的作用。由于單瓦二層片的縱向收縮量會被其瓦楞波形的微量變形所補(bǔ)償，所以在此方向上就不易產(chǎn)生翹曲應(yīng)力，而單瓦二層片的橫向收縮量卻無法得到補(bǔ)償，因此在此方向上容易產(chǎn)生翹曲應(yīng)力。
(2)當(dāng)面紙的含水率大于單瓦二層片的含水率時(shí)，面紙的收縮量必然大于單瓦二層片的收縮量，同理，單瓦二層片就會受到來自面紙的從四周向中心的收縮力的作用，這時(shí)，因?yàn)閱瓮叨悠v向強(qiáng)度小故容易產(chǎn)生翹曲，而橫向強(qiáng)度大，則不容易產(chǎn)生翹曲變形。
造成瓦楞紙板翹曲的原因
1.含水率差異的影響：實(shí)踐證明瓦楞紙板各復(fù)合對象之間含水率的差異是造成瓦楞紙板翹曲的主要原因。
(1)如果單瓦二層片的含水率大于面紙的含水率，那么它們在粘接烘干過程中，單瓦二層片的收縮量一定大于面紙的收縮量，這時(shí)受瓦楞紙板收縮特點(diǎn)的制約，成型后的紙板便出現(xiàn)了橫向反翹曲的現(xiàn)象。當(dāng)單瓦二層片的含水率過大時(shí)，還會有縱橫向反翹曲同時(shí)出現(xiàn)，即復(fù)合型翹曲的現(xiàn)象產(chǎn)生。
(2)如果面紙的含水率大于單瓦二層片的含水率，那么它們在粘接烘干過程中，面紙的收縮量一定大于單瓦二層片的收縮量，同樣因受到瓦楞紙板收縮量特點(diǎn)的制約，成型后的紙板便出現(xiàn)了縱向正翹曲的現(xiàn)象。
2.涂膠量的影響：生產(chǎn)瓦楞紙板時(shí)，由單面機(jī)送來的單瓦二層片都必須經(jīng)涂膠機(jī)在其楞尖上均勻涂膠，然后與面紙復(fù)合。這時(shí)，如果涂膠量太大，那么膠糊中的水分就會迅速被單瓦二層片的楞尖和面紙吸收并潤脹，這樣面紙側(cè)的含水率就會大大高于里紙側(cè)的含水率(假設(shè)涂膠前的含水率是一致的)，那么在烘干的過程中面紙側(cè)的收縮量就會大于里紙側(cè)的收縮量，因此成型后的瓦楞紙板就會出現(xiàn)橫向正翹曲的現(xiàn)象，這種翹曲尤其容易發(fā)生在裱貼膠印面紙的瓦楞紙板中。
3.生產(chǎn)速度的影響：經(jīng)涂膠復(fù)合后的瓦楞紙板，還必須通過烘道來加熱，使膠糊糊化，紙板粘接，然后烘干。而實(shí)際上在烘道的垂直方向上的溫度分布是不均勻的，呈向上遞減的狀態(tài)。如(圖3)所示。
[next]
因此，瓦楞紙板在烘干過程中，其橫斷面上的干燥速度同樣也存在著一個梯度。如果生產(chǎn)車速過慢，而烘道溫度又未作相應(yīng)降低，那么生產(chǎn)出來的瓦楞紙板其面紙側(cè)的含水率就會低于里紙側(cè)的含水率，紙板就會出現(xiàn)縱向正翹曲的現(xiàn)象。嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)斐杉埌灏l(fā)脆、開膠而報(bào)廢。
導(dǎo)致瓦楞紙板翹曲的原因很多，除上所述，紙張抗水性的差異、生產(chǎn)過程中面紙的張力不適宜、天橋上單瓦二層片堆積量過多等，也都會造成瓦楞紙板的翹曲。但無論是什么原因，歸根結(jié)底最主要的還是由于組成瓦楞紙板的各復(fù)合對象之間的含水率不同而造成的。因此，恰當(dāng)?shù)乜刂坪猛呃慵埌甯鲝?fù)合對象的含水率是控制翹曲的關(guān)鍵。
瓦楞紙板翹曲的控制
有研究表明，當(dāng)組成瓦楞紙板的各層紙張?jiān)谶M(jìn)入烘道時(shí)，它們之間的含水率相差大于2.5%~3%時(shí)，就難以避免紙板的翹曲。這就意味著3%含水率的差異是瓦楞紙板產(chǎn)生翹曲的臨界點(diǎn)。因此在生產(chǎn)中，應(yīng)當(dāng)注意控制好各層紙張和單瓦二層片之間的含水率，把它們之間的含水率的差異控制在3%以內(nèi)。
1.了解原紙的含水率：瓦楞紙板生產(chǎn)線的操作人員在使用紙卷時(shí)，應(yīng)預(yù)先了解它們的含水率狀態(tài)，從而盡量把含水率大致相近的紙卷搭配在一起使用，這樣可有效地避免因摸索調(diào)整時(shí)間過長而產(chǎn)生大量的廢片。
2.充分利用好預(yù)熱缸：在瓦楞紙板生產(chǎn)線中都設(shè)置有預(yù)熱烘缸，當(dāng)卷紙的含水率差異過大時(shí)，就必須用預(yù)熱缸來調(diào)節(jié)，使進(jìn)入烘道時(shí)的各層紙板和紙張的含水率差異小于3%。
3.正確掌握涂膠量：要生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的瓦楞紙板，正確掌握涂膠量也是關(guān)鍵之一。涂膠量過大則紙板發(fā)軟，強(qiáng)度差，會翹曲；涂膠量過小則粘合不牢，易脫膠，起泡。
通常當(dāng)車速較快時(shí)，涂膠量應(yīng)相應(yīng)減小；車速較慢時(shí)，涂膠量就應(yīng)適當(dāng)加大。當(dāng)使用抗水性較好的紙張時(shí)，涂膠量應(yīng)相應(yīng)加大，反之應(yīng)相應(yīng)減小。因此，在生產(chǎn)過程中，涂膠機(jī)的涂膠量應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)情況的變化而作相應(yīng)的調(diào)整，調(diào)整的原則是：在保證粘合強(qiáng)度合格的前提下，涂膠量宜少不宜多。
4.正確堆碼：因?yàn)橥呃慵埌瀹a(chǎn)生翹曲的原因是多方面的，往往單純工藝調(diào)節(jié)難以完全控制翹曲現(xiàn)象的發(fā)生，因此，應(yīng)要求堆碼工序必須將剛生產(chǎn)出來的瓦楞紙板按每10片一摞，正反疊放堆積，上面再用重物壓平，直至瓦楞紙板的溫、濕度和室內(nèi)溫、濕度基本保持一致。這樣可有效地避免瓦楞紙板翹曲現(xiàn)象的產(chǎn)生。
雖然造成瓦楞紙板翹曲的原因是復(fù)雜的，影響因素很多，但是只要認(rèn)真對待，精心操作，瓦楞紙板的翹曲還是可以控制的。
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瓦楞紙板翹曲現(xiàn)象的分類
按瓦楞紙板翹曲現(xiàn)象的不同(圖1)所示，大致可分為：縱向正翹曲、縱向反翹曲、橫向正翹曲、橫向反翹曲和復(fù)合型翹曲五種。
1.縱向正翹曲：如(圖a)所示，紙板沿垂直于瓦楞的方向，面紙向內(nèi)凹進(jìn)的翹曲現(xiàn)象，稱之為縱向正翹曲。這種翹曲現(xiàn)象在瓦楞紙板生產(chǎn)中發(fā)生較多。
2.縱向反翹曲：如(圖b)所示，紙板沿垂直于瓦楞的方向，面紙向外凸起的翹曲現(xiàn)象，稱之為縱向反翹曲。這種翹曲現(xiàn)象在瓦楞紙板生產(chǎn)中較少發(fā)生。
3.橫向正翹曲：如(圖c)所示，紙板沿瓦楞方向，面紙向內(nèi)凹進(jìn)的翹曲現(xiàn)象，稱之為橫向正翹曲，這種翹曲現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生在裱貼膠印面紙的瓦楞板中。
4.橫向反翹曲：如(圖d)所示，紙板沿瓦楞方向，面紙向外凸起的翹曲現(xiàn)象，稱之為橫向反翹曲，這也是瓦楞紙板生產(chǎn)過程中經(jīng)常產(chǎn)生的一種翹曲現(xiàn)象。
5.復(fù)合型翹曲：在一塊瓦楞紙板上同時(shí)具有兩種以上類型翹曲現(xiàn)象的，稱之為復(fù)合型翹曲。[next]
幾個基本概念
為便于分析和研究造成瓦楞紙板翹曲的原因和機(jī)理，必須首先明確幾個基本概念。
1.瓦楞紙板縱、橫向的定義：如(圖2)所示，平行于瓦楞紙板上瓦楞溝槽的方向，即紙卷的門幅方向，把它定義為瓦楞紙板的橫向；把與瓦楞溝槽垂直的方向定義為瓦楞紙板的縱向。
2.紙與紙板的外形尺寸隨其含水率的變化而變化：紙與紙板在烘干過程中(達(dá)到絕干以前)，其外形尺寸會隨著含水率的降低而相應(yīng)的收縮。通常情況下，其橫向的收縮量要大于縱向的收縮量，厚度方向上的收縮量在此忽略不計(jì)。
3.烘干過程中瓦楞紙板收縮的特點(diǎn)：這里以單瓦楞三層瓦楞紙板為例說明。單瓦楞三層瓦楞紙板是由單瓦楞二層片與面紙經(jīng)涂膠機(jī)涂膠后再經(jīng)過復(fù)合、粘接、烘干而成。瓦楞紙板在烘干過程中其外形尺寸的收縮具有以下特點(diǎn)：
(1)當(dāng)單瓦二層片的含水率大于面紙的含水率時(shí)，單瓦二層片的收縮量必然大于面紙的收縮量，這時(shí)因二層紙已粘接牢固，因此面紙就會受到來自單瓦二層片的從四周向中心的收縮力的作用。由于單瓦二層片的縱向收縮量會被其瓦楞波形的微量變形所補(bǔ)償，所以在此方向上就不易產(chǎn)生翹曲應(yīng)力，而單瓦二層片的橫向收縮量卻無法得到補(bǔ)償，因此在此方向上容易產(chǎn)生翹曲應(yīng)力。
(2)當(dāng)面紙的含水率大于單瓦二層片的含水率時(shí)，面紙的收縮量必然大于單瓦二層片的收縮量，同理，單瓦二層片就會受到來自面紙的從四周向中心的收縮力的作用，這時(shí)，因?yàn)閱瓮叨悠v向強(qiáng)度小故容易產(chǎn)生翹曲，而橫向強(qiáng)度大，則不容易產(chǎn)生翹曲變形。
造成瓦楞紙板翹曲的原因
1.含水率差異的影響：實(shí)踐證明瓦楞紙板各復(fù)合對象之間含水率的差異是造成瓦楞紙板翹曲的主要原因。
(1)如果單瓦二層片的含水率大于面紙的含水率，那么它們在粘接烘干過程中，單瓦二層片的收縮量一定大于面紙的收縮量，這時(shí)受瓦楞紙板收縮特點(diǎn)的制約，成型后的紙板便出現(xiàn)了橫向反翹曲的現(xiàn)象。當(dāng)單瓦二層片的含水率過大時(shí)，還會有縱橫向反翹曲同時(shí)出現(xiàn)，即復(fù)合型翹曲的現(xiàn)象產(chǎn)生。
(2)如果面紙的含水率大于單瓦二層片的含水率，那么它們在粘接烘干過程中，面紙的收縮量一定大于單瓦二層片的收縮量，同樣因受到瓦楞紙板收縮量特點(diǎn)的制約，成型后的紙板便出現(xiàn)了縱向正翹曲的現(xiàn)象。
2.涂膠量的影響：生產(chǎn)瓦楞紙板時(shí)，由單面機(jī)送來的單瓦二層片都必須經(jīng)涂膠機(jī)在其楞尖上均勻涂膠，然后與面紙復(fù)合。這時(shí)，如果涂膠量太大，那么膠糊中的水分就會迅速被單瓦二層片的楞尖和面紙吸收并潤脹，這樣面紙側(cè)的含水率就會大大高于里紙側(cè)的含水率(假設(shè)涂膠前的含水率是一致的)，那么在烘干的過程中面紙側(cè)的收縮量就會大于里紙側(cè)的收縮量，因此成型后的瓦楞紙板就會出現(xiàn)橫向正翹曲的現(xiàn)象，這種翹曲尤其容易發(fā)生在裱貼膠印面紙的瓦楞紙板中。
3.生產(chǎn)速度的影響：經(jīng)涂膠復(fù)合后的瓦楞紙板，還必須通過烘道來加熱，使膠糊糊化，紙板粘接，然后烘干。而實(shí)際上在烘道的垂直方向上的溫度分布是不均勻的，呈向上遞減的狀態(tài)。如(圖3)所示。
[next]
因此，瓦楞紙板在烘干過程中，其橫斷面上的干燥速度同樣也存在著一個梯度。如果生產(chǎn)車速過慢，而烘道溫度又未作相應(yīng)降低，那么生產(chǎn)出來的瓦楞紙板其面紙側(cè)的含水率就會低于里紙側(cè)的含水率，紙板就會出現(xiàn)縱向正翹曲的現(xiàn)象。嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)斐杉埌灏l(fā)脆、開膠而報(bào)廢。
導(dǎo)致瓦楞紙板翹曲的原因很多，除上所述，紙張抗水性的差異、生產(chǎn)過程中面紙的張力不適宜、天橋上單瓦二層片堆積量過多等，也都會造成瓦楞紙板的翹曲。但無論是什么原因，歸根結(jié)底最主要的還是由于組成瓦楞紙板的各復(fù)合對象之間的含水率不同而造成的。因此，恰當(dāng)?shù)乜刂坪猛呃慵埌甯鲝?fù)合對象的含水率是控制翹曲的關(guān)鍵。
瓦楞紙板翹曲的控制
有研究表明，當(dāng)組成瓦楞紙板的各層紙張?jiān)谶M(jìn)入烘道時(shí)，它們之間的含水率相差大于2.5%~3%時(shí)，就難以避免紙板的翹曲。這就意味著3%含水率的差異是瓦楞紙板產(chǎn)生翹曲的臨界點(diǎn)。因此在生產(chǎn)中，應(yīng)當(dāng)注意控制好各層紙張和單瓦二層片之間的含水率，把它們之間的含水率的差異控制在3%以內(nèi)。
1.了解原紙的含水率：瓦楞紙板生產(chǎn)線的操作人員在使用紙卷時(shí)，應(yīng)預(yù)先了解它們的含水率狀態(tài)，從而盡量把含水率大致相近的紙卷搭配在一起使用，這樣可有效地避免因摸索調(diào)整時(shí)間過長而產(chǎn)生大量的廢片。
2.充分利用好預(yù)熱缸：在瓦楞紙板生產(chǎn)線中都設(shè)置有預(yù)熱烘缸，當(dāng)卷紙的含水率差異過大時(shí)，就必須用預(yù)熱缸來調(diào)節(jié)，使進(jìn)入烘道時(shí)的各層紙板和紙張的含水率差異小于3%。
3.正確掌握涂膠量：要生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的瓦楞紙板，正確掌握涂膠量也是關(guān)鍵之一。涂膠量過大則紙板發(fā)軟，強(qiáng)度差，會翹曲；涂膠量過小則粘合不牢，易脫膠，起泡。
通常當(dāng)車速較快時(shí)，涂膠量應(yīng)相應(yīng)減小；車速較慢時(shí)，涂膠量就應(yīng)適當(dāng)加大。當(dāng)使用抗水性較好的紙張時(shí)，涂膠量應(yīng)相應(yīng)加大，反之應(yīng)相應(yīng)減小。因此，在生產(chǎn)過程中，涂膠機(jī)的涂膠量應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)情況的變化而作相應(yīng)的調(diào)整，調(diào)整的原則是：在保證粘合強(qiáng)度合格的前提下，涂膠量宜少不宜多。
4.正確堆碼：因?yàn)橥呃慵埌瀹a(chǎn)生翹曲的原因是多方面的，往往單純工藝調(diào)節(jié)難以完全控制翹曲現(xiàn)象的發(fā)生，因此，應(yīng)要求堆碼工序必須將剛生產(chǎn)出來的瓦楞紙板按每10片一摞，正反疊放堆積，上面再用重物壓平，直至瓦楞紙板的溫、濕度和室內(nèi)溫、濕度基本保持一致。這樣可有效地避免瓦楞紙板翹曲現(xiàn)象的產(chǎn)生。
雖然造成瓦楞紙板翹曲的原因是復(fù)雜的，影響因素很多，但是只要認(rèn)真對待，精心操作，瓦楞紙板的翹曲還是可以控制的。
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