纸品粘接中微波作用工艺参数与粘接效果的研究

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目前广泛应用于纸板粘合工艺的粘合剂是淀粉类粘合剂,但淀粉粘合剂的水分含量往往能够达到60%~70%,导致成型后的纸板水分含量普遍都很高,既影响干燥速率的提高,也不利于纸板的高速机械化生产线。传统的纸板粘合干燥生产线主要运用热风烘干设施,该设施结构比较复杂,同时能量消耗也较高。微波干燥作为一种新型的环保干燥技术,拥有加热速度快且均匀、能耗消耗低、能够实现厂房的清洁生产、易于实现产品质量的提高和自动化操作等优点,因此微波在干燥的诸多领域愈来愈受到关注。本课题主要研究了将微波技术代替热风干燥进行瓦楞纸板和涂布白纸板单搭接粘合试样的生产制作工艺参数,分析了多个因素对施胶、贴合、干燥后的纸板综合性质的影响规律,同时也对微波干燥淀粉粘合纸品的相关工艺参数进行了优化试验,结果表明微波干燥能够生产出较优质的纸制品,同时还能较大幅度的降低能耗。本课题首先选择单因素试验和正交试验设计对微波干燥瓦楞纸板的工艺参数进行优化试验,得出每个因素对瓦楞纸板边压强度的影响的主次顺序依次是:A>B>C,即微波功率>干燥时间>施胶量,其中较优的组合是A2B1C1。各因素对瓦楞纸板粘合强度影响的主次顺序依次是:A>C>B,即微波功率>施胶量>干燥时间,其中较优的组合是A2B1C2。由于不同的施胶量对粘合强度的影响比对边压强度的影响更大,所以最佳组合确定为A2B1C2,即微波功率600W,干燥时间50s,施胶量55g/m2,此条件下的边压强度为7618N/m,粘合强度为864N/m。选择中心组合实验设计方法,同时结合数据处理与分析软件Design-Expert和响应面分析方法,对微波干燥涂布白纸板单搭接试样的工艺参数进行优化研究,得出每个因素对涂布白纸板单搭接试样剪切强度的显著性影响顺序,由大到小依次为微波功率>干燥时间>粘合面积,进而得到简化后的模拟回归方程是:Y=4.041+0.209*A+0.196*B-0.238*C-0.627*A*A-0.781*B*B-0.383*C*C。经过对响应面与等高线图的综合分析,进而明确了回归模型的极大值点,得到微波干燥涂布白纸板单搭接试样的最佳条件是:干燥时间245.28s,粘合面积60.88mm2,微波功率208.8W,此时涂布白纸板的剪切强度为4.04MPa。考虑到实际的使用情况,将每个因素的条件取整,从而确定涂布白纸板单搭接试样最佳的微波干燥制作工艺是:干燥时间245s,粘合面积61mm2,微波功率210W。最后,对自然干燥、微波干燥、热风干燥和微波/热风干燥四种干燥方法获得的纸板性能和能耗进行了比较和分析。结果显示:纸板经过微波干燥和微波/热风干燥后的综合品质优于自然干燥和热风干燥得到的纸板,且消耗的能量大幅度降低。
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