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探讨卷包上机适应性与卷烟包装摩擦系数的关联性
摘要：面对卷烟厂提速增效,对烟用包装盒的上机适应性要求越来越高。所以烟包印刷行业需要将印刷品的摩擦系数控制在一定的范围内,建立卷烟包装摩擦系数指标的控制标准,提高卷烟包装的生产效率。
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卷烟包装摩擦系数是烟用包装盒上机适应性的重要技术指标,而烟包所用材料和印刷工艺对印刷品摩擦系数都存在较大的影响。纸张的背面处理不同,油墨的种类不同,印刷工艺不同,都会影响卷烟包装的摩擦系数。如果摩擦阻力较大,就会影响到包烟时包装通道的不畅,降低卷烟包装的生产效率。
面对卷烟厂提速增效,对烟用包装盒的上机适应性要求越来越高。所以烟包印刷行业需要将印刷品的摩擦系数控制在一定的范围内,建立卷烟包装摩擦系数指标的控制标准,提高卷烟包装的生产效率。
1.卷烟包装摩擦系数测量方法研究
1.1摩擦系数原理
摩擦系数是指两表面间的摩擦力和作用在其表面上的垂直力之比值。依运动的性质,它可分为动摩擦系数μk和静摩擦系数μs。当一个物体在另一个物体表面上由静止到滑动时,其静摩擦系数最大。如图1所示。
摩擦系数原理:将两个试样表面平放在一起,在一定的接触压力下,使两表面相对移动,记录所需的力。力的第一个峰值为静摩擦力Fs。两试样相对移动10cm内的力的平均值(不包括静摩擦力)为动摩擦力Fk。则静摩擦系数μs和动摩擦系数μk的计算公式如下:
μs=Fs/Fp;μk=Fk/Fp
式中,Fp:法向力;Fk:动摩擦力。
由此可知,摩擦系数与物体的压力有关,与物体的表面粗糙度有关,与物体的面积大小无关。
1.2摩擦系数检测方法
1)检测仪器
摩擦系数检测仪(美国THWING-ALBERT,型号:FP-2255)
待测印刷品尺寸:250×100㎜(钢带上使用),60×100㎜(模块上使用)。
模块重量:200g±2g。
图1摩擦系数位移图示
2)检测方法
将被检测产品裁切成250×100㎜,60×100㎜,确保裁切下的产品(60×100㎜)整面为印刷面。将尺寸为250×100㎜的待检测品固定在检测仪的钢带上,250㎜方向为模块通过方向;将60×100㎜的待检测品,紧贴模块的泡沫块,夹好夹具。将模块的一端置于拉钩上,模块与拉钩之间不得受力。启动摩擦系数检测仪,待模块复原后,记录检测仪上的检测数据。(检测数据应为μs>μk)
1.3卷烟在包装过程中产生摩擦系数的分析
卷烟包装的包烟过程,是一叠纸张中最底部的一张纸离开整体后,在包烟通道中运行到包烟装置中进行包烟的过程。最底部的一张包装纸离开整体时产生的摩擦力为静摩擦力,它是卷烟包装静摩擦系数的大小决定的,静摩擦系数越大,离开整体所需要的力就越大,反之则小。当包装纸在输送通道中运行时,产生动摩擦力,其大小是由包装纸的动摩擦系数大小决定的,所以动摩擦系数的大小直接影响到包装纸在通道中运行的稳定性。
图2软包盒片摩擦区域
图3硬包盒片摩擦区域
图4条盒摩擦区域
如有卷烟厂在生产过程中,卷烟包装条盒在设备中出现堵纸问题,将该包装纸重新选择水性上光油上光后再次上机,包烟通畅,无堵纸问题,经测量其摩擦系数明显降低,数据见表1。
表1补印水光摩擦系数对比
根据以上数据可以看出,原产品使用的光油在印刷后,印刷面与印刷面,以及印刷面与纸张背面的摩擦系数明显偏大,经上光后,摩擦系数均有所下降,由此可以得出,增加印刷面的平滑度,可以降低卷烟包装纸的摩擦系数。
1.4卷烟包装摩擦系数测量方法的研究
1)卷烟包装纸摩擦面的确定
通过包装纸在卷包机上的走纸方式,最底部的一张包装纸在分离时,是印刷面与反面进行摩擦,此时产生的是静摩擦,纸张在卷包通道中运行时,产生的是动摩擦。
为确定摩擦系数检测的摩擦面,通过将包装纸检测面进行三种方式的检测:正-正,反-反,正-反。数据如表2。
通过数据可以看出,表面使用水光、折光的产品,正面对正面摩擦系数偏小,使用裂变,哑光的产品,摩擦系数偏大,所以印刷面与印刷面(正-正)摩擦,与表面使用的油墨有关。反面对反面的摩擦系数,其动摩擦系数与静摩擦系数数据非常接近,证明两个摩擦面的粗糙度非常均匀,所以背面与背面(反-反)摩擦,与使用的纸张有关。正面对反面的摩擦,包装纸印刷面与纸张背面(正-反)进行摩擦能充分全面反映包装纸的摩擦系数,同时与包装纸在卷包机上分离运行的方式是吻合的。所以摩擦面应确定为包装纸的印刷面与包装纸的背面进行摩擦。
2)卷烟包装纸摩擦区域的确定
软包盒片摩擦区域如图2,硬包包装纸取样区域如图3、图4所示(图中红色区域)。
表2三种不同摩擦面摩擦系数对比
1.5小结
1)摩擦系数与物体的压力有关,与物体的表面粗糙度有关,与物体的面积大小无关。
图5不同油墨摩擦系数（μs）折线图
图6不同油墨摩擦系数（μk）折线图
2)减小摩擦系数的方式:
a.用滚动摩擦代替滑动摩擦;b.减小压力;c.降低物体接触面粗糙程度。
3)检测卷烟包装的摩擦系数时,应将卷烟包装的印刷面对卷烟包装的背面进行检测。
2.印刷材料、印刷工艺对卷烟包装摩擦系数影响的研究
2.1印刷材料的结构
卷烟包装纸使用的材料主要有:油墨(含光油)、纸张、电化铝。根据卷烟包装产生摩擦的分析,影响摩擦系数的主要是卷烟包装纸表面使用的油墨和底纸的粗糙程度。
2.2印刷材料对卷烟包装纸摩擦系数的影响
我们对不同品牌的卷烟包装纸进行摩擦系数的测量,见表3。
通过摩擦系数的检测结果可以看出,不同品牌卷烟包装纸的摩擦系数有一定的差异,根据表面使用的油墨,摩擦系数由小到大排列顺序为:水光类、折光类、砂油类、哑光类、雪花类、裂变类。如图5、图6。
通过折线图可以看出:
1)裂变类产品的摩擦系数波动较大,在白卡纸上的摩擦系数相对较低,在铜版纸上的静摩擦系数较高。
2)砂油类产品的波动很大,其主要原因为该产品使用的纸张厂家不同,由于不同厂家使用的背涂不同,导致纸张粗糙度不同。
所以,印刷材料中纸张和油墨对摩擦系数的影响最大。
2.3不同印刷工艺对摩擦系数的影响
通过印刷材料对摩擦系数的研究,其中裂变产品的摩擦系数相对最高,同时由于纸张的不同其摩擦系数波动很大。
由于裂变产品表面是裂变花型,凹凸不平,所以表面较粗糙,摩擦系数也相对较高。为了保障烟包在卷包机上的运行通畅,针对裂变产品,通过上光的方式调整表面的摩擦系数,摩擦系数结果如表4。
表3不同品牌卷烟包装纸摩擦系数
表4相同产品不同生产工艺摩擦系数的变化
由表中数据可以看出,在裂变产品上进行上光处理后,降低了卷烟包装纸表面的粗糙度,大幅降低了摩擦系数。
所以生产工艺对卷烟包装纸的摩擦系数的影响是很大的,相同的印刷材料使用不同的印刷工艺,最终的摩擦系数是不同的。
2.4小结
1)影响卷烟包装纸摩擦系数的主要印刷材料是纸张、油墨。
2)印刷工艺对卷烟包装印刷纸的摩擦系数的大小起决定性的作用。
3)通过上水光的工艺方式,可以适当降低卷烟包装纸的摩擦系数。
3.卷烟包装纸摩擦系数检测方法和控制标准的建立
为了提升卷烟包装纸在卷包机上的适应性,提升卷烟包装的生产效率,必须建立卷烟包装纸摩擦系数的控制标准,并在生产过程中控制摩擦系数,以保障卷烟包装纸包装的稳定性。
3.1摩擦系数检测方法
检测方法同1.2
检测材料取样位置要求,如图2、图3、图4。
3.2摩擦系数控制流程
为了更准确的测量卷烟包装纸的摩擦系数,卷烟包装纸的摩擦系数的检测应在产品模切前或裁切前进行,同时可以防止产品在模切后摩擦系数过大,导致无法采取补救措施。
3.3摩擦系数控制标准
为了保障卷烟包装纸在卷包机上的稳定性,根据以上研究,卷烟包装纸条与盒的摩擦系数控制标准为:静摩擦系数μs≤0.40,动摩擦系数μk≤0.35。
4.总结
1)摩擦系数与烟包的压力有关,与烟包的表面粗糙度有关,与烟包的面积大小无关。
2)减小摩擦系数的方式:降低烟包接触面粗糙程度。
3)检测卷烟包装纸的摩擦系数时,需在模切或裁切前取样,应将包装纸的印刷面与背面进行检测。
4)影响卷烟包装纸摩擦系数的主要印刷材料是纸张、油墨。
5)印刷工艺对卷烟包装印刷纸的摩擦系数的大小起决定性的作用。
6)通过调整印刷工艺(上水光)的方式,可以适当降低卷烟包装纸的摩擦系数。
柳长红,刘冬,陈静,祝婷,万蛟.卷烟包装摩擦系数对卷包上机适应性的影响[J].中国包装,2020,40(09):13-17.
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期刊名称：烟草科技
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2020-09-19
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