یک مشکل همیشگی در تولید و استفاده بسته های مقوایی، وارفتگی یا شکست خط تا در مرحله تا کردن مقوا است. به ویژه که این امر مشکلی فصلی است و در شرایطی که میزان رطوبت کمتر می شود با مشکلات بیشتری همراه است.
چاپ کاران و جعبه سازانی که با مقوا سروکار دارند، اغلب با محیط و تأثیر نامطلوب آن روی مقوا آشنا هستند و برای جبران رطوبت کم محیط تدابیری می اندیشد. زمانی که مقوا از محیط کنترل شده کارخانه خارج می شود، ممکن است رطوبت موجود در آن ها از بین برود و محصول نهایی را نامطمئن سازد. امروزه می توان توسط عملیات تکمیلی روی سطح لایه‌ها، مشکل بسته های مقوایی را تا حد زیادی کنترل کرد.
عوامل مؤثر بر بسته های مقوایی
سطح مقوا به منظور بهینه سازی مرحله بسته بندی و پس از چاپ، باید دارای خواص فوق العاده‌ای درزمینه‌ی چین و تاخوردگی باشد. برای هرگونه پیشرفت در بهبود عملکرد، باید تعادل بین قیمت مقوا و بهبود عملکرد آن را مدنظر داشت.
در سال های گذشته شکست خط تا به طور فزاینده‌ای تبدیل به یک مشکل پردردسر در صنعت مقوا و بسته های مقوایی شده است. شکست خط تا موجب سقوط و وارفتگی بسته های مقوایی در زمان انبار کردن یا چیدن آن ها روی یکدیگر می شود که برای مصرف کننده نهایی معضل بزرگی به شمار می‌رود.
عوامل افزایش شکست خط تا
در زمان عملیات تکمیلی، ساخت جعبه ها و بسته های مقوایی، نیروهای تغییردهنده زیادی در مرحله تا کردن و خط اندازی بر مقوا اعمال می‌شود. در مرحله خط اندازی بر روی مقوا، لایه های مقوا از بیرون کش می آید ولی از درون فشرده می شود.
وقتی که می خواهیم منطقه خط افتاده روی مقوا را تا کنیم انعطاف پذیری و قدرت کشسانی مقوا در جلوگیری از مشکل شکست خط تا بسیار مهم و ضروری است. عوامل زیادی موجب شکسته خط تا می‌شود که عبارت‌اند از:
۱- استفاده روزافزون از مقواهای بازیافتی که خاصیت کشسانی کمتری از خود نشان می دهند از یک سو و عرضه مقوا با لایه های متراکم تر و با عملکرد بالاتر، مشکل را دو چندان می کند. البته تراکم لایه ها نقش مهم تری را در این بین ایفا می کند.
۲- میزان رطوبت موجود در مقوا با خط اندازی موفق روی مقوا بدون شکست خط تا بسیار مهم است.
شکل ۱- ترک در سطح
سرعت بالا و دمای بالای مقوا، محیط خشکی را ایجاد می‌کند که مشکل شکست خط تا را زیاد می‌کند و زمانی که رطوبت موجود از مقوا بیرون می رود استفاده از فیبرهای با طول کوتاه در لایه های میانی مقواهای بازیافتی باعث بروز مشکلات خواهد شد. این‌طور به نظر می‌رسد که مقواهای مرغوب با عملکرد بالا، به دلیل تراکم بیشتر الیاف رطوبت را راحت‌تر آزاد می‌کنند.
بنا به تکنولوژی امروز در مرحله تا کردن، این‌طور به نظر می رسد که اگر کشسانی در لایه بیرونی مقوا افزایش یابد، شکست خط تا کاهش می یابد. خاصیت بالای کشسانی لایه بیرونی در مقواهای چندلایه ویژگی فوق‌العاده محسوب می شود و با تولید مقواهایی با خاصیت انعطاف پذیری و کشسانی بیشتر این امکان می رود که نگرانی شکست خط تا برطرف شود.
برخلاف مقوا که در اثر نیروهای زیاد تغییر حالت می دهد و وا می رود، ویژگی پلاستیسیته، زمان تغییر شکل یک مقوا تحت استرس یا فشار را افزایش می دهد. انرژی مصرف شده از زمان پدید آمدن شکست اولیه تا مرحله شکافت کامل و درست به ویژگی شکست خط تا مربوط می شود.
به طور کلی میزان بیشتر تغییر حالت و خمش به کم کردن نیروهای مخالف در سطح بیرونی لایه و کاهش میل به شکست خط تا می‌انجامد.
آزمایش‌های میکروسکوپی نشان داده است که مقواهایی که خاصیت پلاستیته کمتری از خود نشان می دهند، ترک هایی در حد میکروسکوپی در سطح آن ها ظاهر می شود که در نهایت تحت نیروهای تا کننده، به ترک و شکاف های بزرگ تری در حد ماکرو، می انجامد. (تصویر شماره ۲)
شکل ۲- ترک های میکروسکپی که در سطوح آهار زده بعد از خشک کردن
نمایان شده است.
تأثیر افزودنی های سطح
در مقواهای ترکیبی حداکثر نیروهایی که موجب خمش و تغییر حالت می شوند به دو عامل استحکام کششی و برشی که منجر به افزایش اتصالات لایه ای و استحکام مقوا می شود بستگی دارد.
به این خاطر گمان می رود که هر گونه استفاده از مواد افزودنی استحکام بخش و محکم کننده، تمایل لایه های مقوا را به شکست خط تا در مرحله تا کردن افزایش می دهد. افزودن آهار به لایی مقوا در استحکام چسبندگی و خشکی و شقی مقوا نقش دارد و ویژگی کشانی و پلاستیکی را کاهش می‌دهد.
آهار زدن همچنین در مرحله خشک کردن موجب ایجاد ترک های میکروسکوپی می شود. عملیات تکمیلی دیگر بر روی سطح مانند اضافه کردن افزودنی های آهار، متشکل از کوپلیمر های مصنوعی نظیر استارین آکریلات می تواند استفاده شود. ولی علی رغم خاصیت آب گریزی تأثیر ناچیزی بر بهبود ویژگی پلاستیسیته مقوا می گذارد.
هر دوی این ها تمایل شکست خط تا را در محصول تسریع می کنند و به طور کامل واضح است که هیچ یک از این افزودنی ها، هیچ گونه تأثیری در کاهش مشکل شکست خط تا ندارد.
شکل ۳- برطرف شدن ترک های میکروسکوپی بعد از عملیات تکمیلی
شکل ۴ – بدون عملیات تکمیلی
شکل ۵- بدون عملیات تکمیلی
اقدامات جدید تکمیلی بر روی سطح
عملیات BIM SU که بر اساس تکنولوژی رزین‌های ترموپلاستیک شکل‌گرفته است، می‌تواند بدون کم‌کردن قابل‌توجه سایر خواص مانند استحکام و مقاومت موجب کاهش شکست خط تا شود. از این تکنولوژی مؤثر که بر روی سطح صورت می‌گیرد می‌توان همراه با آهار یا سایر افزودنی‌ها جهت انجام اموری بهره برد.
این موارد عبارت اند از ایجاد تغییر فیزیکی مقوا به منظور انعطاف پذیری فیبرها، برطرف کردن هر گونه احتمال ایجاد ترک های میکروسکوپی در سطح مقوا، بر طرف کردن ترک های بزرگ تر در حین عملیات خط اندازی و تا کردن، تأمین و حفظ آب گریزی در حد مطلوب (قابل اندازه گیری با روش کاپ یا زاویه تماس) (تصویر شماره ۳)
روش بررسی
تکنولوژی BIM SU، وضع فیزیکی رول را در مرحله خشک کردن عوض می کند. نوعی طیف سنجی جرمی موسوم به TOF-SIMS روش بسیار مناسبی برای خواص شیمیایی سطح و به‌ویژه جذب سطحی فیبر محسوب می شود.
تکنولوژی حساس سطح با نمونه گیری عمقی یک الی دو نانومتر، اطلاعات عناصر و طیف‌سنجی مولکولی را فراهم می آورد که این کار توسط بمباران کردن سطح مورد نظر با شعاع یون های اولیه و بررسی و تحلیل یون های برگشتی از سطح صورت می گیرد.
این آزمایش در شرایط خلأ بسیار شدید صورت می گیرد. بررسی مقواهایی که در آن از تکنولوژی BIM SU استفاده شده بود، نشان می دهد که محصول آن‌چنان به حد مطلوبی نائل شده است که می تواند بهترین خواص سطح مقوا را تضمین کند.
تأثیرات عملکرد
با استفاده از این تکنولوژی جدید و تولید مقواهایی با خاصیت پلاستیکی و تغییر حالت ارتجاعی بیشتر می توان تا حد زیادی مشکل شکست خط تا را بر طرف ساخت. قابلیت انعطاف پذیری و تغییر حالت مقوا در زمان وارد آمدن نیروها، می‌تواند از هرگونه خسارت ازجمله شکست خط تا جلوگیری کند. با کاهش خشکی و شقی در عملیات تکمیلی سطح که بر پایه آهارزنی صورت می گیرد، خواص مقوا مانند دوام خط تا و انعطاف پذیری آن بالا می رود.
انجام این عملیات که سبب بهبود در پایداری ابعادی نیز می‌شود تأثیرات منفی تغییرات محیطی مانند انبساط در اثر جلب رطوبت محیط یا موجی شدن در مقواهای ترکیبی را به حداقل می‌رساند. افزودن مواد تکمیلی تا مقدار دو کیلوگرم در هر تن منجر به بهبود چشمگیر در دوام خط تا و حذف رطوبت باقیمانده می شود. (نتایج استفاده از BIM SU در شکل شماره چهارم نمایش داده‌شده است)
ویژگی های مکانیکی دیگر مانند انعطاف پذیری نیز بدون تأثیر منفی در سایر خواص استحکامی بهینه می شود.
مطالعه موردی این آزمایش در کارخانه کاغذسازی واقع در اروپای مرکزی انجام گرفت و جزئیات این آزمایش عبارت اند از سرعت ماشین m/min ۱۳۰۰ با تولید t/a 300000 و آهار متشکل از نشاسته و BIMSU 6118 به همراه عملیات تکمیلی kg/t2 از BIMSU 6118.
دستاوردها:
خواص بهتر سطح مقوا، برطرف کردن ترک های میکروسکوپی، دوام بهتر خط تا خواص کشسانی بهتر، حفظ خواص جذب کاغذ در حد مطلوب.
فواید:
کاهش تمایل به شکست خط تا سهولت حرکت مقوا در ماشین های تکمیلی و بسته بندی، چاپ پذیری بهتر.
مقواهای ترکیبی به این روش همچنین خواص جالبی نظیرش صافی، چسب زنی و برش راحت تر بدون مخدوش شدن زوایا یا و لبه‌ها و چاپ پذیری بهتری را از خودشان نشان می دهند.
بیشتر بخوانید: بررسی مشکلات بازار کاغذ تحریر و مقوا
نتیجه گیری
امروزه عملیات تکمیلی سطح مقوا در مرحله آهارزنی که باعث بهبود خواص سطحی مقوا می شود، می تواند میل به شکست خط تا را در سطح مقوا حین عملیات پس از چاپ کاهش دهد.
تکنولوژی BIM SU شامل مجموعه ای از محاسن است که با کاهش معضل قدیمی خشکی کاغذ در رطوبت کم محیط، این مشکل را برطرف می کند. این تکنولوژی همچنین خواص مطلوب و مورد نیاز برای عملیات تکمیلی و پس از چاپ را علی رغم نوسانات منفی و مخرب محیطی در انبار، محفوظ نگه می دارد.
