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紙箱涂布工藝在軍品包裝和部隊后勤保障中的應用

作者:達成包裝制品(蘇州)有限公司 張惠忠   來源:華凝文化紙包裝工業網   關注:1121   時間:2015-09-08  
  瓦楞紙箱具備重量輕、可折疊、成本低、具緩沖彈性、綠色環保、規格變更容易等優點,所以被廣泛應用于各行各業。在某些西方軍事強國,瓦楞紙箱已成為武器裝備和零備件器材的包裝主角。
  
  瓦楞紙箱的弱點是抗壓承重能力有限,往往只宜裝載輕質物品,并且容易受潮,遇水后各項物理指標會急驟下降。
  
  達成包裝制品(蘇州)有限公司經過多年的研發與生產實踐,運用涂布新技術等方法有效解決了上述弊端,并擴大了功能性瓦楞紙箱的應用范圍,取得了比較滿意的成效。
  
  對瓦楞紙箱進行涂布加工,是近年來在美、日、歐興起的一項新技術。經涂布特殊處理的紙箱已被廣泛應用在軍事領域。
  
  它與造紙行業生產白卡紙時采用的刮刀式涂布是完全不同的概念。達成包裝從美國引進了一套MRC-1000自動高速涂布機,機長36m,幅寬2.8m,涂布速度250m/min,采用滾式壓入型精密涂布技術(見圖1)。
  
  圖1滾式壓入型涂布機
  
  涂布機工作的原理很簡單:先在整卷原紙的表面涂上各類特種涂料,經過幾組可調壓力的滾輪,將涂料壓入原紙的淺層表面,同時用170度高溫瞬間烘干,然后再用它復合成瓦楞紙板。表面涂層厚度可控、精確、均勻,與原紙結合牢固,可有效改變紙張表面的物理與化學性能。當下能進行涂布的品種已有幾十款,其中應用較多的如下所述。
  
  防水涂布(國家專利授權號ZL200820199496.X)
  
  在瓦楞紙箱的外表面涂刷一層防水涂料,可以抵御潮濕水氣對紙箱的侵害。
  
  現在一般紙箱廠的做法是:1.在常溫下用普通紙箱印刷機在紙板表面印刷一層防潮油墨;2.流水線在復合瓦楞紙板時加裝一個涂液槽,在紙板表面直接滾上一層“潑水劑”。它們的缺陷是:涂液(或油墨)與紙箱表面結合力很差,涂刷不均勻,厚度不能調控,局部滲漏點多,整體防水性能指標很低。
  
  而在涂布機上加工的防水層則完全不同。涂料為進口的丙烯酸類液劑,在高壓高溫下,涂料充分滲入原紙表面,形成一層堅固的化學薄膜,涂層厚度可精確控制,均勻穩定,附著力強,不會產生裂紋與滲漏點,無色無味,綠色環保,有害物質含量符合歐盟RoHS指令的規定,具有100%可回收再成漿能力。
  
  經涂布加工的瓦楞紙箱的防水性能極為優異。經國際SGS用“可勃法”權威測試,吸水性僅為2.56g/m2,是國內“查新報告”所提供的最高科技水平的4倍(見圖2)。
  
  當內裝物為含水物質或液態時(如海鮮),防水劑則應涂在紙箱的內表層。
  
  圖2防水紙盒
  
  達成包裝高檔防水紙箱的民用范圍主要為水產、冷凍、醫療器械等行業,它在軍用方面也有著廣泛的應用前景,如遠洋艦船上使用的彈藥包裝,長期存儲在山洞、坑道中的戰備物資等。
  
  防銹防硫涂布(國家專利授權號ZL201120322760.6)
  
  軍械兵器的防銹是一個大課題,常規做法是直接將防銹油、脂涂覆在金屬表面,也有采用間接防銹法的,即“氣相緩蝕劑”(VolatileCorrosionInhibitor,簡稱VCI),一般的做法是將固態VCI裝在若干透氣袋中,采用粘或掛等方式均勻固定在容器內,以抑制大氣對機件的腐蝕,但它的可靠性較差,一旦運輸途中透氣袋跌落、位移、破漏等,將造成整個防護措施的失敗。
  
  防銹涂布的做法是在瓦楞紙板合成前,先將特殊的防銹涂料,均勻涂布在里層牛皮紙上,用它加工成紙板、紙箱后,在這個相對封閉的“微環境”里,紙箱內壁上的涂料不停地釋放出VCI,阻止金屬表面發生氧化、酸堿或電化學等不良反應,避免金屬材料變質,出現銹斑、腐蝕點或產生疏松狀物質,在無人工干預的條件下,防銹有效期可達兩年(見圖3)。
  
  圖3防繡紙箱
  
  這種防銹涂料在常溫下即具有很強的揮發性,通過升華,短時間內就可充滿容器的每個角落與縫隙,對形狀復雜的機件(如槍械上的深孔、深槽等)的防銹效果尤為顯著,因為氣體是“無孔不入”的。
  
  常用鐵基(黑色金屬)的防銹涂料,主要成分是聚合物,當緩蝕基團傳遞到金屬表面后,會形成一個氣體保護層,在達到相對飽和時,VCI的釋放速度會自行放慢,以此來延長防腐蝕的時間,因此它的防銹效果與傳統方式相比,更安全,更經濟。
  
  隨著電子工業的飛速發展,很多以銀基、銅基為主體的精密元器件或觸點的防硫,也提到了緊迫的議事日程。我們只要知道這些有色金屬或合金的主要成分,就可選用相對應的涂料牌號,同樣用這個方法就可以達成防腐目的。
  
  氣相防銹緩蝕源(即紙箱內壁),到被防護零件所有表面的最佳距離應≤200mm,因為當距離較遠時,VCI的有效濃度就會減弱。因此對某些形狀不規則的機件,在設計紙箱時,往往還須添加必要的紙質防銹附件,如隔檔、插片、套管、墊板等。
  
  用涂布方式進行氣相防銹防硫的新技術,在外軍中已得到廣泛使用,無論是出口的輕武器包裝還是軍用器材的倉儲都有使用。
  
  防劃傷涂布(國家專利授權號ZL200920142566.2)
  
  航空航天領域有很多精密零部件(有的呈鏡面),當它們在包裝箱內進行動態運輸時,零件與紙箱壁會發生反復摩擦、撞擊等相對運動,零件表面極易被劃傷而造成廢品。
  
  在紙箱內壁涂上一層“防劃傷涂料”,該涂料內含粒徑0.1~10µm的高硬度粒子。如機件較小,需要用插片分隔時(見圖4),箱內的隔片則需兩面都涂,涂布量一般為15g/m2(單面)。
  
  圖4分隔插片
  
  防劃傷涂布層不但具有較高的耐磨擦特性,而且能將原紙表面原有的凹坑、空隙等缺陷填充補平,使紙張表面由粗糙變得光滑,并且涂層本身還能產生一定的黏性,內裝物與這層黏性涂層發生相對運動時產生的阻力,學術上稱為“動力學阻尼”,它與速度的平方成正比,這種黏性阻尼,可使運動能量衰減,大大減輕了零件被劃傷的可能性。
  
  防劃傷涂布后,必須進行嚴格測試,由于這是項新技術,所以國內沒有這方面的標準,一般都采用美國標準“ASTMD5264”,并須在專用的“耐磨測試儀”(進口)上進行測試。涂布紙試樣尺寸為3×6英尺,摩擦對(副)為通用硬質工程塑料,摩擦頭重2磅,摩擦速度42圈/分鐘,摩擦次數≥300圈,摩擦系數μ=0.19,只有在試樣表面無任何劃傷痕跡時,方算合格(見圖5)。
  
  圖5進口測試儀
  
  防油涂布(國家專利授權號201520196480.3)
  
  當紙箱內裝載的機械零件或軍用裝備的表面涂有防銹油脂時,它們往往會滲透出來,污染到紙箱的表面(見圖6),油漬處除了易粘連灰塵等贓物外,更致命的是,滲油處的瓦楞紙板粘結強度會大大下降,甚至使瓦楞與面紙、里紙互相剝離,造成整個紙箱功能的失效。資料顯示,外軍一般使用“防油紙箱”來解決。
  
  圖6防銹油滲透到紙箱表面
  
  多年來,達成包裝一直為很多汽車零部件廠生產民用的“防油紙箱”,積累了一定的經驗:在紙箱的內層涂布一層“防油涂料”,可有效避免上述缺陷,紙箱的拒油性能可達三年左右。
  
  “防油涂料”有一定的針對性,如果對象不是防銹油而是其它的變壓器油、機油、食用油等,涂料的牌號會有所不同,涂布的厚度、涂布工藝條件也會有差異。
  
  保鮮涂布
  
  給在邊遠地區進行國防施工的人員和遠洋艦船上的官兵供應新鮮蔬菜是后勤保障的一個難點。眼下社會上各種保鮮技術層出不窮,下面將從不同的視角介紹一種低成本的涂布紙箱保鮮技術。
  
  紙箱內層的保鮮涂料,是用物理與化學相結合的方式對蔬菜進行抑菌保鮮,能使內裝物保持最低水平的有氧呼吸,并鎖住水分的蒸騰,再配合低溫箱保存,即可取得較好的保鮮效果(見圖7)。
  
  圖7出口鮮花與蔬果用紙盒
  
  有關資料介紹,某國海軍采用這種技術,使很難保存的“生菜”的保鮮期達1~2個月,其他非葉類蔬菜的保鮮期長達一年。
  
  日本在這方面的技術也比較領先,他們在紙箱內涂上一層可釋放出遠紅外線的陶瓷涂料,它能放射出14µm遠紅外線,給予蔬果中的水分子以振動并使之活化,從而防御微生物的侵蝕,并能防止氧氣的散失,大大延長了保鮮時間。
  
  其他功能性涂布
  
  與軍品包裝和部隊保障有關的涂布應用技術還有:
  
  防靜電涂布
  
  軍用電子設備是現代信息戰爭的核心裝備。常規防靜電紙箱,一般都是在印刷機上給紙箱表面印一層防靜電油墨,所能達到的電阻率指標較低,油墨與紙張的結合力差,質量也不穩定。但通過涂布機加工,紙箱內的防護能力可提高幾個數量級,能有效防止因摩擦、撞擊、接觸、分離等產生靜電積聚而放電,使高端軍用電子產品如制導、瞄準、預警等系統免受靜電的傷害。
  
  抗鹽霧涂布
  
  無論是水下潛艇、水面艦船或是岸炮部隊,都會面臨鹽霧腐蝕金屬物件的問題。假如在紙箱的表面涂布一層含有機鈦的“抗鹽霧涂料”,就能使內裝的軍械或零備件有效防止鹽霧中的氯離子與金屬發生的電化學反應。該涂料曾在海底電纜上作過超長時間的試驗,具有優異的表現。
  
  防霉抗菌涂布
  
  用于戰備目的的軍用被裝,一般都需要長期儲存。當紙箱外表面防水涂布解決后,箱內如何防霉抗菌則是另一個大問題。我們在紙箱內層涂布“3-碘-2-丙炔基丁基氨基甲酸酯”(IPBC)和緩釋型防霉劑復配的環保涂料,它不含重金屬,廣譜抗菌,在環境中能很快降解,不會引起皮膚刺激過敏,有效期長達兩年以上。
  
  防塵涂布
  
  紙箱內壁上的防塵涂料,能將空氣中漂浮的極細微塵埃,吸附在內壁上,使紙箱內腔近似真空狀,特別適合高精密零件,如航空活塞類備品的長期儲運。
  
  阻燃涂布
  
  一般常用紙箱都是易燃的,這在戰場上或在有明火的環境中,都是一個大忌。
  
  在紙張正反表面涂上15~18g/m2的阻燃涂料后,紙箱就具備了良好的防火性能,當它接觸明火后,紙箱只會短時間冒煙、碳化而不會燃燒,而且煙霧很快就會自動熄滅。
  
  防滑涂布
  
  當紙箱內裝機件的重心是不對稱的或偏移的,或者倉儲時堆碼過高,為了防止失穩倒伏,可在紙箱表面涂布防滑涂料。筆者公司在民用啤酒箱的堆碼中取得過很好的應用實效。
  
  具有特種功能的涂布紙箱品種還有很多,比如:抗磨損、抗電磁、防偽、防粘、防污、耐熱、防菌、防霉、防紅外線等。
  
  當需要紙箱擔當多種防護功能時,可用15~30mm寬的條狀間隔涂布不同涂料的方法來解決,如圖8即為“防硫+防靜電”的雙重涂布。
  
  圖8防硫+防靜電雙重涂布
  
  涂布技術的核心是涂料,國內雖然也有生產涂料,但品種較少,質量尚欠穩定,所以我們主要從歐美進口。
  
  由于涂布工藝簡單,質量可靠,應用面廣,價格低廉,一般每平方米紙箱僅增加幾毛錢成本,既可接受一卷紙的小訂單,更適宜于大批量的工業化連續生產,涂層不含重金屬、有害物質與微生物,因此也可以用作與食品、藥品直接接觸的內包裝,不失為特種功能紙箱設計時的優先選項。
  
  結論
  
  現代戰爭從某種意義上說,就是打后勤,后勤保障能力影響與制約著戰爭的進程和結局。我國軍用包裝的水平與歐美軍事強國相比,還有較大的差距。
  
  軍用裝備是具有特定用途的物資,除了軍隊平時訓練外,大量的均處于長期儲存狀態,以便在戰時能迅速啟用,因此要求包裝物必須具備高可靠性、長壽命、多功能等特點。
  
  在民用項目中已成熟應用的瓦楞包裝新技術,都可以移植到軍品包裝和部隊的后勤保障中,為中國的“強軍夢”貢獻一份力量。
  
  
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