一种防止纸箱爆裂的自动增湿功能装置设计

陈海滨，成永祥

（1.江苏省海门中等专业学校，海门 226100；2. 南通传人印务包装有限公司，海门 226100）

0 引言

在纸箱制造业中，防止纸箱槽口破裂是所有业者都遇到的难题，而且到目前还没有很好的解决办法，常规的解决方案是：1）降低瓦楞芯纸的定量，以减小纸箱边压平压值，相对增加面里纸的抗拉强度；2）增强面里纸定量，以增加面里纸的撕裂度；3）在开槽压线处涂布水份，一方面是增加面里纸的韧性，即提高撕裂度；另一方面增加瓦楞水份以降低瓦楞对面里纸的反作用力，从而达到抗爆裂效果，解析如下：

方案1）明显是以牺牲纸箱强度为代价的作法，对于有一定边压抗压要求的纸箱很不实用，质量成本会大量增加。方案2）明显增加了生产成本，在激烈竞争的市场上明显处于不利位置。方案3）人工涮水是个劳民伤财的工艺方案，效率低，效果较难控制，但本身材料成本控制尚可。综上三种方案，我们选择了方案3）作为研究方案和课题的突破口，也就是一旦解决效率、效果问题，所有问题也就迎刃而解。

效率问题：也就是用人工涮水速度慢，重复性高，劳动强度大，而且是非增益性劳动。针对这一点我们考虑用自动化代替人工，为减少重复的无效劳动，我们考虑在印刷开槽工序上加装喷水雾装置，在正常生产的基础上不增加无效劳动，解决了效率问题。效果问题：业内人士都明白，纸张的含水率低于6%时会出现脆裂，业内称之谓爆裂，但当水份超过20%时，纸张会出现溶解，耐破也会直线下降，在受到外力时更容易出现断裂，我们称之谓溶裂。当水份控制在10%～12%，是纸张纤维抗拉强度最强时，因此合适的含水率是工艺成败的关键。我们根据印刷机的切线速度选择了适合的喷嘴，在单位时间内达到适合的水份，以期达到合适的含水率的情况下促成最大的抗裂效果。

实践证明，我们确实达到了较为理想的效果，也就是说解决了效率和效果的问题，并达到了降本增效的目的，现就设置智能喷水装置作设计原理说明。

1 设计要求

1）在印刷机运作时才能喷水，停滞时不能出水。

2）在纸箱开槽部位不能喷水，以免侵蚀机件。

3）喷水装置不能出现滴漏。

4）喷水装置所喷水必须呈雾状，易吸收。

5）喷水宽度必须控制在3cm带宽以内。

2 设计原理

我们以印刷机走纸线速度作为光电信号输入源，以纸箱接舌口为信号输入转换点，确保水雾喷洒位置的准确率，同时采用光电对纸箱运行进行侦测，确保在停机状态下的水雾中止。

为确保整个装置的安全性能，所有控制系统及运行控制器件均采用24V安全电压。

印刷机运行转速为60r/min±10，线速度为99m/min±16，按照纸板初始含水率为7%±2，要达到最佳含水率12%±2，我们选用了0.5mm口径喷水雾装置，选用压力大于0.2Mpa，这可以随意选用水源，一般常规自来水为0.25Mpa以上，可减少使用增压装置，市供水完全满足设备运行要求，喷嘴供水量为122.5ml/min～222.5ml/min，平均出水量150ml/min，一般施胶纸张的纤维的孔隙率很合适雾状的小分子水份的进入，单位时间内渗透率高，据我们测定其渗透率为150g/m2.min，正好符合速印速干的要求，含水率也达到规定的12%±2%的要求。水阀开关选用的是电磁阀芯开关，其关闭性能较好，确保在停机状态下，开槽口部位无水份滴漏，以避免机器的腐锈。

3 安装

我们对所有的水墨印刷机进行了考察，每台机基本配置都会有开槽组，有开槽组就必定有导纸杆和压纸杆，我们只需把装置固定在压纸杆上，每组开槽刀对应安装一组喷水装置，切角处安装光电侦测探头，电器控制部位可全部进入印刷机电器箱，方便易行。

4 运作及控制原理

1）开机准备，打开印刷机电源开关，和市供自来水阀门，打开装置联控水电开关，装置现处待机状态。

2）机器开始运作，这时1V1、1B1两个光电开始侦测到纸板的移动，只有待开槽部位通过后1B1才能发出指令，击发R1、R2、R3喷雾，当1B1侦测到再次进入开槽部位，则指令关闭供水源。

3）当进入两张纸板空档时，装置进入待机状态，当1V1侦测到走纸时，1B1开启开槽口侦测，重复上述2的动作，如此循环。

4）在设计控制开关时，我们尽量考虑与印刷机联锁联动，减少复杂的操控动作。

5 本装置设计特点和优缺点

1）本装置结构简单，安装方便，不需要另外设置支架，占用空间小，成本低。

图1 运作及控制原理图

2）能节省大量的劳动力成本，且大大提高了效率，效率能提高近80%，劳动力成本每天最少千元。

3）减少了质量投诉和原材料成本的上升，按原先的报废率最少减损20%，再加上材料成本节约10%，经济价值巨大。

4）适用于所有含水率在6%±2的纸板的使用。

5）喷雾器是采用多孔快换型，因此拆、装、换非常方便。

6）不足点：市供水不加过滤或用自吸泵供水，可能会有一定杂质或腐蚀矿物质，容易引起堵孔，须每班核查。

6 结论

本设计可以说填补了纸箱制造行业内的一个空白，我们看到过大面积喷水、不停顿喷水的工艺手段，它对纸箱的制造质量下降、机器的锈蚀保护、生产环境的恶化起到了一定的催化作用。本设计基本扭转了这种不良的局面。

本设计最大的好处是节约了成本，节省了大量的人工，提升了生产效率，总效益的提升超过了30%，大大提高了产品的市场竞争力。

本设计结构简易，易于推广和应用，装置已投入运行，起到了明显的效果，工艺水平和盈利水平得到了明显的提高。