چسب نشاسته چیست و کاربرد چسب نشاسته در صنعت کارتن سازی چیست ؟

نشاسته کربوهیدرات طبیعی است و در گیاهانی که حاوی کلروفيل هستند بصورت دانه های ریز و متراکم خصوصا در غلات مثل ذرت و گندم یافت می شود . نشاسته را همچنین می توان از منابعی نظیر سیب زمینی و تاپیوگا نیز استخراج کرد. نشاسته و چسب نشاسته در بسته بندی ( کارتن سازی و ساخت انواع مقوا و چاپ و تولید کارتن) نقش بسزایی ایفا می کند . در ادامه شما را بیشتر با چسب نشاسته و کاربرد های آن آشنا خواهیم کرد .

نشاسته به دلایل ذیل مورد استفاده مطلوبی در بسیاری از صنایع، همچون چسب سازی است :

• ماده ارزان قیمتی است .
• قابلیت تخریب پذیری بیولوژیکی دارد .
• از منابع تجدید شونده به دست می آید .

ژلاتینی شدن (Gelatinization)

 اگر حرارت زیاد بالا باشد فرایند ژلاتینی شدن ( یا به اختصار ژله شدن) به تاخیر می افتد و ممکن است مشکل پیوند بین کاغذها بوجود آمده و سرعت خط تولید کاهش یابد همچنین اگر حرارت خیلی کم باشد ژله شدن پیش از موعود رخ می دهد که سبب تشکیل پیوند بسیار ضعیف خواهد شد .

خصوصیات فرایند کروگیت (Properties of corrogation)

چسب مناسب برای کروگیتهای با سرعت بالا چسبی است که در سرعتهای بالا پایدار بوده و نقطه ژله ای شدن پایین و بافت مناسب داشته باشد این چسب دارای سرعت تولید بالا، مصرف کم انرژی و کاربرد مناسب با ضایعات کم خواهد داشت.

 پایه و اساس چسب ( Basics of Adhesives)

• ویسکوزیته
• مواد جامد
• PHO
• نقطه ژله ای شدن

ویسکوزیته (Viscosity)

ویسکوزیته یک ماده را می توان مقاومت به جریان پذیری آن تعریف کرد.

– این خاصیت را می توان بوسیله ford cup شماره ۴ یا Hallstein یا ویسکوزیمتر اندازه گیری کرده

 – بدلیل ارتباط زیاد دما و ویسکوزیته زمانی که ویسکوزیته اندازه گیری می شود باید شرایط دمایی هم ثبت گردد .

مقادير جامد (Solid Content )

محدوده نرمال مواد جامل تر چسب نشانه بر اساس تجاري ۱۸ تا %۳۰ است و بر اساس جامدات باید در حدود ۱۶ تا ۲۶ باشد.

دمای ژله ای شدن (Gel Teri preture)

 دمایی است که دانه های نشاسته شروع به واکشیده شدن (تورم Swelling ) می نماید که غلیظ تر شدن آنها بوضوح قابل مشاهده است.

مقادیر دمای ژله ای شدن (Gel point) بین ۳ تا ۶۳ درجه سانتی گراد است، که این شما را می توان بوسیله حرارت دادن یک نمونه از چسب نشاسته ساخته شده تا زمانی که شروع به واکشیدن و غليظ شدن مي نمايد. اندازه گیری کرد. دمایی که به این صورت مشخص می شود دمای ژله ای شلين يا (Gel point ) نام دارد

دمای ذخیره سازی و گردش چسب در سیستم

• این مورد می تواند در سیستم تولیدی تحت کنترل قرار گیرد اما اغلب چشم پوشی می شود
• کیفیت پیوند مناسب زمانی به دست می آید که این دما به اندازه کافی تحت کنترل قرار گیرد
•  حرارت ذخیره سازی چسب، فرمولاسیون چپ مورد استفاده و نقله ژلاتینی شدن آن بسیار مهم می باشد.

فرایند تشکیل پیوند

• چسب خوری
• نفوذ چسب
• ژله ای شدن
• پیوند موقتی و نهایی

چسب خوری (Glue Application)

• تا اولین مرحله تشکیل پیوند آغشته شدن چسب به نوک قله فلوتها (flute tip) است .
• چسب خوری بستگی به یکنواختی فیلم چسب و ضخامت فیلم حاصله دارد . از چسب باید به مقدار لازم و کافی به نوک قله های فلوت آغشته شود.
• کیفیت و شرایط چسب خوری فلوتها باید در تمامی سرعتهای کنگره ساز ثابت و پایدار باقی بماند.
• بهبود و یکنواختی در بافت چسب سبب افزایش کیفیت آن و عدم یکنواختی بافت آن سبب کاهش چسبندگی می شود

نفوذ چسب (Glue Penetration)

 نفوذ چسب برای دستیابی به یک پیوند مناسب و خوب بسیار مهم و حساس است که چسب به درجه کافی در کاغذ نفوذ کند . نفوذ بیش از حد نسبت به نفوذ کم شرایط بسیار نامطلوبتری را بوجود می آورد.

عواملی که نفوذ چسب را تحت تاثیر قرار می دهند عبارتند از: :

• PH چسب
• رطوبت کاغذ
• تخلخل کاغذ (Porosity)

نفوذ چسب می تواند تحت تاثیر مواد شیمیایی مورد استفاده در حین تهیه و ساخت چسب نیز قرار گیرد . ساده ترین روش کنترل نفوذ چسب بوسیله پیش آماده سازی (Preconditioning) در ماشین است.

ژلاتینی شدن (Gelatinization)

ژله ای شدن، واکشیده شدن سریع گرانولهای نشاسته ای است که آب جذب کرده اند، ژلاتینی شدن در شکل گیری یک پیوند و چسبندگی خوب و مقاومت لایه های بهم چسبیده (PAT ) بسیار مهم است. (PAT: Pin Adhesive Test)

نقطه ژله ای شدن (Gel point) را می توان توسط تغییر در نشاسته و اضافه کردن سود کاستیک تنظیم کرد.

پیوند موقتی و نهایی (Green Bond and Final Bond )

پیوند موقتی در طی ژله ای شدن چسب تشکیل می شود اما در این مرحله پیوند و چسبندگی لایه ها تکمیل نبوده و ورق مقوا در این فاز نباید تحت تاثیر فشار و یا کشش قرار گیرد چون چسبندگی کامل نشده و لایه ها از هم باز می شوند در این حالت باید اجازه داد تا کاملا پیوند تشکیل شده و خشک شود

مشکلات تشکیل پیوند (Bonding Problems)

• پیوند ضعیف (Zip Bond)
• پیوند کریستالی (Crystallize Bond)
• پیوند ناقص (White Bond)

پیوند ضعیف (Zip Bond)

 عدم نفود کافی چسب به دلیل نداشتن ویسکوزیته و شرایط مطلوب جهت جریان باربری مناسب سبب بوجود آمدن پیوند ضعیف می شود نفوذ ناکافی چسب سبب می شود الیاف کاغذ توسط چسب نشاسته با هم پیوند تشکیل نداده و ورق مقوای نا مطلوبی حاصل گردد . دلايل آن بشرح ذیل است :

• گرم شدن بیش از حد کاغذ که سبب ژله شدن چسب قبل از نفوذ در کاغذ می شود ( Over Heating)
• فرمولاسیون نامناسب چسب (ویسکوزیته و نقطه ژله ای شدن )
• عدم وجود جب مناسب جهت نفوذ به کاغذها

پیوند ناقص (White Bond)

 

ظاهر خطوط چسب نشاسته زمانی که ورق مقوا از هم جدا می شود نشانگر این پیوند است تا این مشکل از کامل نشدن فرایند ژلاتینی شدن نشاسته بوجود می اید

آب موجود در چسب که سبب نفوذ نشاسته در چسب و تکمیل فرایند ژلاتینی شدن گرانولهای نشاسته و پیوند کاغذها بهم می شود به میزان کافی در دسترس نمی باشد که دلايل آن بشرح ذیل است

• انتقال کم حرارت
• ویسکوزیته کم چب در حین انتقال
• رطوبت اضافی در کاغذ

پیوند کریستالی ( Crystallized Bonds)

• نتیجه مقاومت کم پیوند حاصل شده، حیایدار شدن ورق یا کریستالی شدن پیوند جسب است که دلیل آن عدم وجود تماس کافی کاغذ و نوک فلوتها می باشد
• ظاهر براق خط چسب و مشکلات مربوط به آن فقط به قسمت دیل فیسر ارتباط دارد.

کنترل رطوبت در ورق و مقوا

رطوبت ورق ۲ لای مقوا باید در حدود کمتر از %۶ باشد تا حداقل زمان لازم جهت پیوند مناسب که ۳۰ دقیقه است فراهم گردد.

مقدار چسب بکار رفته در ورق مقوا برای گراماژ بیش از ۲۰۰gsm باید ۵۰ – ۶۰ gr/m2 و گراماژ کمتر از ۱۵۰ gsm باید ۴۰-۳۰ gr/m2 باشد.

مقدار مواد جامد و ویسکوزیته

 برای گراماژهای پایین تر از ۱۴۰ gsm  مقدار مواد جامد بین ۲۰ تا ۲۵ درصد و ویسکوزیته ۲۵-۲۸ ثانیه

 برای گراماژ های بالاتر از ۲۰۰ gsm مقدار مواد جامد بین ۲۵ تا ۲۸ و ویسکوزیته ۳۰-۳۲ ثانیه

مواد افزودنی چسب نشاسته

• به منظور افزایش کیفیت ورقی مقوا و برخی مقاومتها نظير PAT ECT و BCT مواد شیمیایی خاصی در حین مراحل تهیه چسب به آن اضافه می شود.
• این مواد به کنترل رطوبت در ورق و بهبود پیوند کمک می کنند.
• همچنین مواد افزودنی می توانند در تولید ورتهای مقاوم به نفوذ آب و ضد آب کمک کنند.

نتایج آزمایشات

اضافه کردن مواد شیمیایی به چسب و مقایسه آن با چسب معمولی مقاومت به چسبندگی لایه های مقوا (PAT) در دو ورق مشابه افزایش یافته به ترتیبی که نتیجه PAT ورق ساخته شده با چسب معمولی ۱۰۰ و چسب دارای مواد شیمیایی ۱۲۸ شد. این آزمایش ۲۸ درصد افزایش مقاومت لایه ها را با کمک افزودن مواد شیمیایی نشان می دهد.

مواد افزودنی چسب به کنترل رطوبت کمک می کنند. همچنین این مواد به عدم جذب رطوبت جوی در خط چب و در حین انبار کردن ورق ها کمک می کند . در ضمن مواد افزودنی مقاومت به ترکیدگی ورق مقوا را ۸ تا ۱۰ بهبود می بخشد.

برای کنترل قارچها و باکتریهای نامناسبی که در مکان های مورد استفاده چسب نشاسته رشد می کنند، باید مواد مناسبی بکار برده شود همچنین شستشوی مداوم و تمیز کرد تانکهای ذخیره چسب و خطوط انتقال نیز ضروری به نظر می رسد.