基于木質(zhì)環(huán)保型吸管材料應(yīng)用和制造的研究

（邵陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南邵陽市，422000）馬禎

由于對塑料吸管的禁用，市場上引進了木制吸管成為其替代制品，木質(zhì)吸管制造的過程通常是：首先將所購原紙先加以分切，通常為將600mm尺寸的卷筒紙再分切為14.5-15mm紙條卷筒式，加工好的紙條卷筒式經(jīng)涂黏合膠后由制管機螺線纏繞，形成吸管。木質(zhì)或塑料吸管通常采取三層構(gòu)造，分別使用定性為60g/m的紙當(dāng)作面紙，定性為1200g/m2的紙為芯紙與底紙，其芯紙在生產(chǎn)時二面涂抹黏合膠用于黏合面紙、底紙。

在木制塑料吸管加工過程中，其木質(zhì)表面需要具備相應(yīng)的挺性和干、濕硬度，以滿足制管機對木質(zhì)吸管加工的需求；要具備適當(dāng)?shù)谋砻嫫交裕赃_到分切機對卷筒木材部分切出紙條的水平；在具備一定耐水分侵蝕特性的同時，紙面上還要具備一定吸附黏合膠的功能，也需要有相應(yīng)的干燥速度，而木質(zhì)表面對黏合膠的干燥速度直接反映了木制塑料吸管生產(chǎn)過程的工作效率和成品率。因此木制塑料吸管用的木質(zhì)紙面上對黏合膠干燥速度，往往成為了判斷該產(chǎn)品好壞的關(guān)鍵性能。為設(shè)計制造生產(chǎn)120g/m木質(zhì)吸管的木材，針對該制品的使用條件與性能等特點開展了有關(guān)研究，確定了產(chǎn)品開發(fā)的關(guān)鍵因素并相應(yīng)實施了研究，成功研制出滿足需求的制品，使該制品得到了推廣應(yīng)用。

1 關(guān)鍵因素的分析確認

木質(zhì)吸管用木制品對黏合膠水的干燥速度是木質(zhì)對黏合膠水分子擴散、滲入快慢以及吸取量多少等結(jié)合情況的結(jié)論，而身為由植物玻璃纖維所構(gòu)成的木制品，纖維自身也具備親液特性，并且由于木質(zhì)構(gòu)造為一種多孔性的體系，在木材纖維內(nèi)部和木材纖維間還存在一些縫隙，從而產(chǎn)生了毛細管效應(yīng)。因此木質(zhì)自身是可以達到對黏合膠水（在此將黏合膠水視為廣義的液態(tài)）干燥速度要求的。但由于木質(zhì)成為吸管用木制品要與各種飲料等液態(tài)物質(zhì)直接接觸，并要抑制飲料液態(tài)物質(zhì)的蔓延、滲漏與吸入，因此需要對木質(zhì)進行施膠處理以使木質(zhì)產(chǎn)生抗液力。也就是說，120g/m木質(zhì)吸管的木材既要具備抗液體滲透性，同樣又要做到具備相應(yīng)的黏合膠水與干燥速率，因此二者需要相互有矛盾性。而怎樣在研發(fā)制造過程中解決好二者之間的平衡點，才能確保同步達到二者需求，與該商品所需要的高挺度、低干濕強度、平滑度等相對比，在研發(fā)制造過程時較難解決與掌控，因此也成為該商品是否研發(fā)完成的關(guān)鍵因素。

2 確立評價方法和標(biāo)準(zhǔn)

如何構(gòu)建商品的評估系統(tǒng)、選用好評估方式和準(zhǔn)則，往往是順利開發(fā)商品的基礎(chǔ)所在。木質(zhì)吸管用木材上述關(guān)鍵因素與木質(zhì)施膠量以及木質(zhì)本身的構(gòu)造（主要是孔隙率）相關(guān)，因而需要測定木質(zhì)的施膠量以及木質(zhì)的多孔性。按照現(xiàn)有條件，木制品的多孔性可用透氣程度間接表征，并通過肖伯爾式透氣量儀進行測量。而測定木制品施膠程度的方式主要有以下幾種，在設(shè)計之初就選定了使用滲透法施膠度和卡伯值來用作對該商品的施膠程度評估方式，并使用滲透法施膠度和卡伯值來綜合評價該商品抗拒液體滲入功能，以及對黏合膠水地穿透吸附力量。

穿透法施膠度和卡伯值選擇以多少為限制標(biāo)準(zhǔn)，能否達到該產(chǎn)品要求，以透氣度限制標(biāo)準(zhǔn)什么為宜，并且檢驗產(chǎn)品透氣程度和穿透法施膠度、卡伯值之間是不是有相互關(guān)系，為此在產(chǎn)品研制試抄的步驟中作了探討。在研制之初因為缺少對客戶紙樣的采樣測試分析，于是根據(jù)商品的功用和特點從已有商品中選取相似商品作為研究藍本，并采用購買的快餐店或市售雀巢咖啡進行了木材抗液體侵蝕形式測試，經(jīng)確認后以已有的120g/m白牛皮紙為基準(zhǔn)進行研究，并確定試抄工藝和標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)四次試生產(chǎn)，對透氣率和施膠率的數(shù)值進行了分析匯總后，其有關(guān)數(shù)值如表1所示。

表1 試生產(chǎn)的相關(guān)數(shù)據(jù)

結(jié)合前四次試生產(chǎn)企業(yè)的試驗效果，用戶普遍反映第四次試驗生產(chǎn)結(jié)果不錯，可以充分滿足用戶需求，而第三次試驗生產(chǎn)也同樣可以使用。為此確定了以下后繼的批量投產(chǎn)控制指標(biāo)：將滲透法施膠量限制在80～130s，即Cobb值（60s）溫度控制在20～25g/m二，透水量限制在大于300mL/min。同時也證明了透氣度和滲透法施膠程度之間的互相關(guān)系，呈現(xiàn)負相關(guān)性。

3 工藝和生產(chǎn)控制

對木制品施膠量也有一定影響，因此在使用區(qū)域內(nèi)隨著濕強劑用量的提高，木制品抗液體滲透性提高，對濕強劑用量也須平衡管理。在同時符合濕強度和卡伯值國家標(biāo)準(zhǔn)的前提下，須降低劑量。在產(chǎn)品運行上檢測和調(diào)節(jié)質(zhì)量，對紙機的上網(wǎng)含量控制調(diào)節(jié)，從原來0.8%以下的含量調(diào)節(jié)至0.7%以下。在網(wǎng)部傳動負載允許的條件下，提高了網(wǎng)部真空吸水盒的真空度。對施膠劑與濕強劑的應(yīng)用數(shù)量實行控制調(diào)節(jié)，為提高測量泵的調(diào)節(jié)效率，將施膠劑由原溶液用量上改為再稀釋一倍采用，將濕強劑則在原有溶液的稀釋數(shù)量上再稀釋一倍予以采用。對表面施膠含量實行調(diào)節(jié)，將表面施膠含量從15%調(diào)節(jié)到9%。

4 結(jié)語

在新產(chǎn)品開發(fā)生產(chǎn)過程中針對產(chǎn)品的主要應(yīng)用領(lǐng)域和特點，必須及時識別出制約產(chǎn)品使用的關(guān)鍵所在，正確把握關(guān)鍵點，并選取對生產(chǎn)應(yīng)用起重要作用的在制造中最難掌握的產(chǎn)品特性要求作為關(guān)鍵性參數(shù)，并在此基礎(chǔ)上制定測試手段和制定適當(dāng)?shù)臋z測要求，并對技術(shù)條件和產(chǎn)品特點進行合理調(diào)控，往往是新產(chǎn)品得以研制成功的關(guān)鍵所在。