Tỷ lệ tách lớp của kẹo cao su bao thuốc lá trong hộp gấp đã giảm xuống dưới 1%—không thể bỏ qua 4 yếu tố chính này!

Bao thuốc lá có chức năng trưng bày thương hiệu, bảo vệ sản phẩm và chống{0}}khả năng truy xuất nguồn gốc hàng giả, đồng thời độ chính xác của quy trình cũng như tiêu chuẩn chất lượng của chúng cao hơn nhiều so với bao bì thông thường. Là quy trình cốt lõi cuối cùng của quá trình đúc bao thuốc lá, độ bền của lớp dính quyết định trực tiếp đến độ ổn định cấu trúc của bao thuốc lá trong toàn bộ quá trình nhập kho, vận chuyển và bán hàng. Theo dữ liệu khảo sát năm 2024 của Ủy ban Chuyên môn Bao bì Thuốc lá của Liên đoàn Bao bì Trung Quốc, tỷ lệ phế liệu thành phẩm do vấn đề dán hộp ở các doanh nghiệp đóng gói thuốc lá trong nước sẽ đạt trung bình 5,7%, và một số doanh nghiệp vừa và nhỏ-sẽ vượt quá 15%, với tổn thất kinh tế trực tiếp hàng năm lên tới hơn 200 triệu nhân dân tệ.

Hiện tại, có ba điểm khó khăn chính trong việc kiểm soát viscose của hộp keo bao thuốc lá: thứ nhất, việc lựa chọn chất kết dính phụ thuộc vào kinh nghiệm và thiếu sự kết hợp có hệ thống với các loại giấy đặc biệt dành cho bao thuốc lá như giấy chống thấm nước và giấy chuyển nhôm; thứ hai, không có tiêu chuẩn định lượng cho các thông số quy trình như ứng dụng keo, tốc độ và tính đồng nhất; Thứ ba, việc thiết lập các thông số xử lý áp suất không hợp lý, dẫn đến chất kết dính không thấm hoàn toàn vào sợi giấy. Trên cơ sở đó, bài viết này lấy vấn đề hư hỏng chất kết dính của hộp keo bao thuốc lá làm điểm khởi đầu và đề xuất một sơ đồ kiểm soát viscose có thể định lượng và thực tế từ bốn khía cạnh: lựa chọn chất kết dính, tối ưu hóa thông số quy trình dán, kiểm soát điều kiện xử lý áp suất và kiểm soát chất lượng toàn bộ quy trình, nhằm giải quyết các vấn đề chung trong ngành và nâng cao chất lượng sản xuất bao thuốc lá.

Phân tích nguyên nhân cốt lõi khiến keo dán bao thuốc lá bị hỏng

01/ Hiệu suất kết dính và khả năng thích ứng của giấy không đủ

Tính chất bề mặt của giấy là yếu tố chính ảnh hưởng đến hiệu quả liên kết. Các tính chất vật lý và hóa học của chất kết dính là cơ sở của tác dụng kết dính và khả năng thích ứng không đủ với giấy bao thuốc lá là nguyên nhân chính gây ra lỗi kết dính. Các đặc tính bề mặt và cấu trúc sợi của các loại giấy khác nhau là khác nhau đáng kể, và các yêu cầu về độ ẩm, độ thấm và đặc tính đóng rắn của chất kết dính là hoàn toàn khác nhau, và khả năng tương thích của các loại giấy và chất kết dính khác nhau được thể hiện trong Bảng 1.

02/ Các thông số quá trình dán nằm ngoài tầm kiểm soát

Quá trình dán keo là liên kết cốt lõi của việc kiểm soát chất kết dính, và việc mất kiểm soát ba thông số bôi keo, độ đồng đều của keo và tốc độ bôi keo là nguyên nhân quan trọng dẫn đến hỏng chất kết dính.

(1) Lượng keo bôi không hợp lý

Khi lượng keo không đủ, chất kết dính không thể bao phủ hoàn toàn bề mặt dính của giấy, điểm liên kết giữa các sợi bị giảm và độ bền bám dính giảm đáng kể. Việc bôi keo quá mức sẽ dẫn đến "tràn keo", gây ô nhiễm hình thức bên ngoài của bao thuốc lá và lượng keo dư thừa dễ tạo ra bong bóng khi đóng rắn, nhưng làm giảm độ bền của keo, lấy giấy chuyển laser 232g/m2 làm ví dụ, mối quan hệ giữa lượng keo và độ bền của lớp vỏ được thể hiện trong Bảng 2.

Bảng 2 Mối quan hệ giữa lượng keo và độ bền bong tróc

(2)Độ đồng đều của lớp phủ keo không phù hợp với tốc độ



Tính đồng nhất của lớp phủ keo ảnh hưởng trực tiếp đến sự phân bố ứng suất của lớp dính. Nếu có những “điểm keo bị bỏ sót” trên bề mặt được phủ, cường độ bám dính ở khu vực đó bằng 0, khiến nó trở thành điểm yếu dễ bị bong tróc. Lấy giấy chuyển laser 232g/m2 có lớp phủ keo 7g/m2 làm ví dụ, ảnh hưởng của tốc độ phủ đến các chỉ số quá trình được thể hiện trong Bảng 3.



Bảng 3 Ảnh hưởng của tốc độ phủ keo đến các chỉ số quy trình

03/ Điều kiện áp suất và bảo dưỡng không đạt tiêu chuẩn

Tạo áp và đóng rắn sau khi gấp thùng carton là bước quan trọng để keo tạo thành lớp liên kết ổn định. Áp suất không đủ hoặc thời gian điều áp quá ngắn có thể dẫn đến chất kết dính không thẩm thấu hoàn toàn vào sợi hoặc đẩy bọt khí ra ngoài, dẫn đến các khoảng trống cực nhỏ trong lớp liên kết và cuối cùng gây ra sự phân tách.

04/ Tác động gián tiếp của yếu tố môi trường

Nhiệt độ và độ ẩm của môi trường sản xuất có thể ảnh hưởng gián tiếp đến hiệu quả của chất kết dính. Nhiệt độ quá thấp (<18°C) reduces the adhesive's fluidity and slows down the curing process; too high a humidity (>65%) khiến giấy hút ẩm, giãn nở sợi, tăng độ khó thẩm thấu của chất kết dính và thời gian lưu hóa kéo dài; độ ẩm quá thấp (<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.

Hình 1 Những thay đổi về tốc độ khử keo của bao thuốc lá trong các điều kiện nhiệt độ và độ ẩm khác nhau

Sơ đồ tối ưu kiểm soát viscose hộp keo bao thuốc lá

01/ Chiến lược lựa chọn chất kết dính dựa trên đặc tính của giấy

Nguyên tắc cốt lõi của việc lựa chọn chất kết dính là đạt được "sự thích ứng với độ ẩm, tính thấm và sự thích ứng với đặc tính bảo dưỡng", đồng thời tính đến các yêu cầu của môi trường sử dụng, chi phí và bảo vệ môi trường, đồng thời xây dựng hệ thống lựa chọn khoa học, chiến lược lựa chọn cụ thể như sau.

(1) Lựa chọn chính xác theo loại giấy

Cấu trúc bề mặt, tính chất vật lý và hóa học của các loại giấy bao thuốc lá khác nhau khác nhau đáng kể, đồng thời loại và thông số của chất kết dính cần phải phù hợp theo mục tiêu.

(1) Giấy tráng: bề mặt nhẵn và lớp mực dày đặc, tốt nhất nên chọn chất kết dính gốc nước{1}}đã biến tính có độ nhớt 1800~2000mPa·s. Chất hoạt động bề mặt có trong nó có thể giảm góc tiếp xúc từ 45 độ xuống 28 độ để cải thiện khả năng thấm ướt; Chất thẩm thấu được bổ sung có thể vượt qua rào cản của lớp mực, tăng độ sâu thâm nhập từ 52μm lên 75μm và độ bền bám dính đạt 2,65N/cm, cao hơn đáng kể so với các loại keo dán gốc nước thông thường.

(2) Chuyển các tông mạ nhôm bằng laser: lớp phủ bề mặt kim loại dẫn đến khả năng thấm ướt kém và nên chọn chất kết dính gốc nước-đặc biệt có chứa tác nhân liên kết, qua đó hình thành liên kết hóa học giữa lớp phủ kim loại và chất kết dính để tăng cường lực liên kết, nhờ đó góc tiếp xúc giảm từ 78 độ xuống 32 độ và độ sâu thâm nhập tăng lên 68μm; Nếu sử dụng chất kết dính, nhiệt độ phải được kiểm soát ở mức 90 ~ 100 độ để đảm bảo hiệu quả làm ướt của lớp phủ.

(3) Giấy rời nước: sợi lỏng, dễ hấp thụ độ ẩm, ưu tiên lựa chọn chất kết dính có nhiệt độ nóng chảy 120 ~ 130 độ, tốc độ lưu hóa nhanh, có thể tránh sự hấp thụ độ ẩm và biến dạng của giấy, độ sâu thâm nhập có thể đạt hơn 48μm và cường độ bám dính Lớn hơn hoặc bằng 3,0N / cm. Dữ liệu thực nghiệm cho thấy cường độ bám dính của chất kết dính ở 160 độ là 3,2N/cm, cao hơn nhiều so với 2,1N/cm ở 140 độ.

(4) Lớp lót bao thuốc lá dạng sóng: chọn cấu trúc xốp, độ dày lớn, chất kết dính có độ thẩm thấu cao và tốc độ lưu hóa được kiểm soát ở mức 3 ~ 5 giây để đảm bảo lớp dính thấm hoàn toàn vào khe hở và tạo thành cấu trúc liên kết ổn định.

(2) Sử dụng kết hợp lựa chọn thích ứng với môi trường

Trong quá trình bảo quản và vận chuyển bao thuốc lá, bao thuốc lá có thể phải đối mặt với môi trường có nhiệt độ và độ ẩm cao, chất kết dính cần phải có khả năng chống chịu thời tiết tương ứng.

(1) Các khu vực có nhiệt độ cao và độ ẩm cao ở phía nam: chọn chất kết dính gốc nước-chống ẩm và thêm chất ức chế nấm mốc để đảm bảo rằng tỷ lệ duy trì độ bền của chất kết dính Lớn hơn hoặc bằng 90% trong điều kiện độ ẩm 80% và nhiệt độ 35 độ, để tránh hiện tượng khử keo do hấp thụ nước và làm mềm lớp keo.

(2) Các khu vực có nhiệt độ-khô và thấp ở phía bắc: chọn chất kết dính có-tinh thể thấp, tối ưu hóa thiết kế cấu trúc phân tử, tránh tình trạng giòn và nứt của lớp keo ở nhiệt độ thấp và duy trì độ bám dính ở mức -10 độ ở mức Lớn hơn hoặc bằng 85% để đảm bảo độ ổn định cấu trúc trong môi trường nhiệt độ thấp.

(3) Bao thuốc lá cần được ép nhiều lớp ở nhiệt độ cao: chọn chất kết dính chịu nhiệt độ-cao (khả năng chịu nhiệt độ Lớn hơn hoặc bằng 120 độ ) để ngăn lớp dính bị mềm và hỏng do quá trình cán và đảm bảo tính ổn định lâu dài-của hiệu suất kết dính.

(3) Cân bằng chi phí và bảo vệ môi trường

Trên cơ sở đáp ứng yêu cầu chất lượng, thiết lập hệ thống đánh giá kép “hiệu quả chi phí và bảo vệ môi trường”:

(1) Kiểm soát chỉ số bảo vệ môi trường: hàm lượng VOC trong chất kết dính gốc nước{1}}cần phải nhỏ hơn hoặc bằng 50g/L, tuân thủ GB 38508-2020 "Giới hạn hàm lượng hợp chất hữu cơ dễ bay hơi của chất tẩy rửa"; Các sản phẩm ít khói và không chứa halogen được ưu tiên sử dụng làm chất kết dính để tránh khí độc sinh ra trong quá trình sản xuất và đảm bảo an toàn cho môi trường làm việc.

(2) Tối ưu hóa chi phí toàn diện: Mặc dù đơn giá của chất kết dính biến tính đặc biệt cao hơn khoảng 15% so với các sản phẩm thông thường, nhưng nó có thể làm giảm đáng kể tốc độ khử keo và giảm tổn thất khi làm lại. Ứng dụng thực tế của một doanh nghiệp cho thấy rằng sau khi sử dụng chất kết dính gốc nước-được cải tiến đặc biệt, chi phí sản xuất toàn diện giảm 8%, đạt được tình thế đôi bên cùng có lợi về chất lượng và hiệu quả.

02/ Tối ưu hóa về mặt định lượng quá trình dán

(1) Xác định khoảng thời gian bôi keo tối ưu

Tiêu chuẩn về khối lượng keo chính xác được xây dựng cho các loại giấy khác nhau và "lượng keo quan trọng" (lượng keo tối thiểu được sử dụng khi độ bền của lớp vỏ bắt đầu ổn định) và "lượng keo tối ưu" của mỗi loại giấy được xác định thông qua các thí nghiệm.

(1) Giấy tráng: lượng keo quan trọng là 5g/m2 và phạm vi tối ưu là 5 ~ 7g/m2. Trong phạm vi này, chất kết dính có thể bao phủ hoàn toàn bề mặt chất kết dính, tạo thành một lớp keo đồng nhất, độ bền bong tróc ổn định ở mức 2,4 ~ 2,65N/cm và tốc độ tràn được kiểm soát dưới 0,5%.

(2) Chuyển bìa cứng tráng nhôm: lượng keo tối thiểu 6g/m2, phạm vi tối ưu 6~8g/m2. Dữ liệu thực nghiệm cho thấy khi lượng keo của giấy là 3~6g/m2, độ bền bong tróc tăng tuyến tính khi tăng lượng keo, từ 1,2N/cm lên 2,5N/cm. Cường độ bong tróc trong khoảng 6~8g/m2 có xu hướng ổn định, trong khoảng 2,5~2,65N/cm. Sau khi vượt quá 8 g/m2, độ bền bong tróc giảm nhẹ và tốc độ tràn tăng đáng kể, từ 0,5% lên 8%.

(3) Giấy rời nước: lượng keo quan trọng là 5g/m2 và phạm vi tối ưu là 5 ~ 7g/m2, có thể đảm bảo cường độ bám dính lớn hơn hoặc bằng 3,0N/cm, đồng thời tránh ô nhiễm tràn cao su.

Trong quá trình sản xuất, lượng keo được kiểm soát chính xác bằng cách điều chỉnh khe hở của con lăn dán (độ chính xác ± 0,01 mm), được trang bị bộ phát hiện lượng keo trực tuyến, dữ liệu phản hồi và giám sát theo thời gian thực-, đồng thời tự động cảnh báo khi độ lệch vượt quá ±0,5g/m2 để đảm bảo lượng keo luôn ở mức tối ưu.

(2) Tối ưu hóa tốc độ dán và độ đồng đều

Tốc độ ứng dụng và tính đồng nhất ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu ứng làm ướt và thẩm thấu của chất kết dính trên bề mặt giấy và cần phải kiểm soát chính xác thông qua việc kết hợp quy trình và tối ưu hóa thiết bị.

(1) Tốc độ ứng dụng keo phù hợp: Tùy theo loại chất kết dính, tiêu chuẩn tốc độ được xây dựng và tốc độ ứng dụng chất kết dính gốc nước được kiểm soát ở mức 50~70m/phút và tốc độ ứng dụng chất kết dính được kiểm soát ở mức 60~80m/phút để đảm bảo rằng chất kết dính có đủ thời gian làm ướt trên bề mặt giấy (Lớn hơn hoặc bằng 0,5 giây). Dữ liệu thử nghiệm hiện trường cho thấy rằng khi tốc độ dán của chất kết dính gốc nước-tăng từ 60m/phút lên 90m/phút, tỷ lệ keo đồng nhất đủ tiêu chuẩn giảm từ 98% xuống 75% và tốc độ khử keo tăng từ 1,2% lên 5,8%, điều này xác minh tầm quan trọng của việc khớp tốc độ.

(2) Tối ưu hóa con lăn dán: Áp dụng công nghệ dán con lăn anilox, chọn số lượng mắt lưới theo loại giấy, cải thiện lượng keo và độ thấm, đảm bảo không bị rò rỉ hoặc tích tụ trên bề mặt dán.

(3) Vệ sinh và bảo trì: Xây dựng chu trình vệ sinh nghiêm ngặt cho con lăn dán và vệ sinh kỹ lưỡng sau mỗi ca sản xuất để tránh sự hình thành khô của lớp keo ảnh hưởng đến hiệu quả dán sau này. Sau khi làm sạch, các mẫu tiêu chuẩn được sử dụng để xác minh tính đồng nhất của keo và tỷ lệ đạt Lớn hơn hoặc bằng 98% trước khi bắt đầu sản xuất, đảm bảo tính ổn định của quy trình từ mức độ bảo trì thiết bị.

03/ Tiêu chuẩn hóa quy trình đóng rắn áp lực

Xử lý bằng áp suất là một bước quan trọng trong việc hình thành lớp kết dính ổn định bằng chất kết dính và cần thiết lập hệ thống-tiêu chuẩn ba chiều về "áp suất-thời gian-nhiệt độ", đồng thời tối ưu hóa môi trường xử lý để đảm bảo chất lượng liên kết.

(1) Tiêu chuẩn hóa các thông số điều áp

Dựa trên dữ liệu xác minh trong phòng thí nghiệm, một tiêu chuẩn chung cho quy trình điều áp keo dán bao thuốc lá được xây dựng và được điều chỉnh linh hoạt theo độ dày của giấy.

(1) Áp suất: Phạm vi áp suất tiêu chuẩn là 0,4 ~ 0,6MPa, giới hạn trên (0,5 ~ 0,6MPa) đối với giấy dày (chẳng hạn như lớp lót giấy gợn sóng) và giới hạn dưới (0,4 ~ 0,5MPa) đối với giấy mỏng (chẳng hạn như giấy tráng nhôm chuyển) để đảm bảo rằng chất kết dính thấm hoàn toàn vào sợi. Thí nghiệm cho thấy khi áp suất tăng từ 0,3MPa lên 0,5MPa thì cường độ cắt tăng từ 4,1N/mm2 lên 5,2N/mm2 và hiệu quả cải thiện là đáng kể.

(2) Thời gian điều áp: chất kết dính gốc nước-được điều áp trong 3~5 giây, chất kết dính được điều áp trong 2~3 giây và yêu cầu cốt lõi là thời gian điều áp Lớn hơn hoặc bằng 3 giây. Số liệu cho thấy ở áp suất 0,5MPa, khi thời gian điều áp tăng từ 1 giây lên 3 giây, cường độ cắt tăng từ 2,1N/mm2 lên 5,2N/mm2, tăng 147,6%. Sự tăng trưởng cường độ cắt chậm lại trong khoảng 3 ~ 5 giây, cho thấy rằng 3 giây có thể đáp ứng nhu cầu bảo dưỡng cơ bản.

③ Nhiệt độ ép: Chất kết dính gốc nước được ép ở nhiệt độ phòng, với nhiệt độ ép chất kết dính được kiểm soát trong khoảng 40–50 độ. Gia nhiệt vừa phải sẽ đẩy nhanh quá trình đóng rắn và cải thiện hiệu quả liên kết.

Các cảm biến áp suất-có độ chính xác cao và bộ hẹn giờ được lắp đặt trên dây chuyền sản xuất để giám sát quá trình ép từng thùng carton trong thời gian-thực, đảm bảo các thông số đáp ứng tiêu chuẩn và ngăn ngừa sự tách lớp do ép không đúng cách.

(2) Kiểm soát môi trường bảo dưỡng

Các gói thuốc lá đã dán keo được đặt trong phòng được kiểm soát nhiệt độ- và độ ẩm-(nhiệt độ 20–25 độ , độ ẩm 50%–60%) để sấy khô. Thời gian bảo dưỡng không được ít hơn 24 giờ đối với chất kết dính gốc nước-hoặc 12 giờ đối với chất kết dính khác. Sau khi đóng rắn, độ bền bám dính sẽ được kiểm tra trên các mẫu và chỉ những gói đủ tiêu chuẩn mới có thể tiến hành quy trình tiếp theo. Các tiêu chuẩn thử nghiệm là: giấy tráng và chuyển-độ bền vỏ giấy kim loại Lớn hơn hoặc bằng 2,5 N/cm, độ bền vỏ giấy-không có gỗ Lớn hơn hoặc bằng 3,0 N/cm và độ bền cắt Lớn hơn hoặc bằng 5,0 N/mm².

Kiểm soát keo để gấp bao thuốc lá là một quy trình có hệ thống bao gồm lựa chọn nguyên liệu thô, tối ưu hóa thông số quy trình, kiểm soát môi trường và kiểm tra chất lượng. Cốt lõi của nó nằm ở việc đạt được sự kết hợp chính xác của "quy trình-giấy{2}}keo". Chiến lược lựa chọn chất kết dính dựa trên các đặc tính của giấy, các thông số quy trình dán đã được định lượng, các điều kiện ép và xử lý được tiêu chuẩn hóa cũng như hệ thống kiểm soát chất lượng toàn bộ-quy trình được đề xuất trong bài viết này đã được xác minh về mặt công nghiệp để giảm tỷ lệ tách lớp của bao thuốc lá xuống dưới 1% một cách hiệu quả, cải thiện đáng kể độ ổn định của chất lượng sản phẩm.