Блог » Washboarding на гофрокартоне: причины эффекта стиральной доски

Washboarding на гофрокартоне: причины эффекта стиральной доски

Washboarding на гофрокартоне чаще всего становится заметен после печати. На поверхности появляются повторяющиеся светлые и тёмные полосы, а сплошные заливки и мелкие элементы изображения выглядят неравномерно. Иногда волнистость можно увидеть и на непропечатанном листе, если посмотреть на него под боковым освещением.

Дефект связан не с одной конкретной причиной. На состояние поверхности одновременно влияют количество и равномерность нанесения клея, баланс влажности, температура, скорость гофроагрегата, состояние валов, профиль флютинга и свойства наружного лайнера. Поэтому устранять washboarding следует комплексно: проверять не только бумагу, но и весь процесс формирования гофрированного картона.

Что такое washboarding

Washboarding — это нежелательный периодический рельеф поверхности гофрокартона, при котором наружный плоский слой повторяет форму расположенных под ним гофров. В русскоязычной практике такое явление называют эффектом стиральной доски.

Чтобы понять механизм дефекта, необходимо учитывать строение гофрокартона:

лайнер — плоский наружный или внутренний слой;
флютинг — бумага, из которой формируется волнистый слой;
вершины гофры — участки флютинга, к которым приклеивается лайнер.

При нормальном производстве поверхность лайнера остаётся достаточно ровной. При washboarding участки между вершинами гофры прогибаются, поэтому на лицевой стороне становятся заметны чередующиеся возвышения и впадины. Шаг этих полос обычно соответствует шагу профиля гофры.

Дефект прежде всего ухудшает внешний вид упаковки и её пригодность для качественной печати. При выраженном washboarding может потребоваться дополнительная проверка прочности готовой коробки, однако само наличие полос ещё не означает, что гофрокартон обязательно потерял несущую способность.

Чем washboarding отличается от других дефектов

Эффект стиральной доски можно перепутать с короблением, общей волнистостью листа или повреждением гофрированного слоя.

Дефект	Как проявляется	Возможные причины
Washboarding	Лайнер повторяет периодический профиль гофры	Усадка клея, избыток влаги, неравномерное клеенанесение, свойства лайнера
Коробление	Изгибается весь лист или его края	Разница влажности и натяжения слоёв, неравномерный нагрев и сушка
Раздавленная гофра	Уменьшается высота гофрированного слоя	Чрезмерное давление, неправильная настройка валов или транспортировка
Местные складки	Появляются отдельные заломы и морщины	Нарушение натяжения бумаги, подача повреждённого полотна
Волнистый край	Деформируются преимущественно края листа	Неодинаковая влажность по ширине, хранение в нестабильном климате

При washboarding лист может оставаться геометрически ровным в целом, но его наружная поверхность приобретает повторяющийся микрорельеф. При короблении деформируется уже вся плоскость листа.

Почему возникает эффект стиральной доски

Основной механизм связан с приклеиванием лайнера к вершинам гофрированного слоя.

Крахмальный клей наносится на вершины гофров.
Флютинг соединяется с лайнером.
Под действием температуры происходит клейстеризация крахмала.
Во время сушки из клеевого слоя испаряется вода.
Высыхающий клей уменьшается в объёме и создаёт локальное стягивающее усилие.
Если лайнер недостаточно устойчив или процесс склеивания нарушен, бумага прогибается между вершинами гофры.
На поверхности появляется характерный рисунок, напоминающий стиральную доску.

Чем больше разница между участками склеивания и свободными участками лайнера, тем заметнее может быть рельеф.

Неравномерное или чрезмерное нанесение клея

Крахмальный клей хорошо сочетается с бумажными волокнами и широко применяется при производстве гофрокартона. Однако большая часть такого состава приходится на воду.

Для многих крахмальных клеёв содержание сухих веществ составляет около 30%. Отдельные составы могут достигать примерно 35%. Для сравнения, у ряда синтетических адгезивов этот показатель находится в диапазоне 40–60%, поэтому при использовании крахмального клея необходимо испарить больше воды.

В нормальном процессе клей наносится тонким и равномерным слоем преимущественно на вершины гофров. Проблемы начинаются, когда:

клея подаётся больше, чем требуется для надёжного склеивания;
толщина клеевой плёнки меняется во время работы;
клей попадает не только на вершины, но и на боковые части гофров;
количество клея различается по ширине полотна;
нанесение пульсирует из-за биения или износа валов;
параметры клея отклоняются от технологической карты.

Избыток клея не обязательно повышает прочность соединения. Напротив, он приносит в лист дополнительную влагу, увеличивает нагрузку на сушильную секцию и может вызвать washboarding, коробление или нестабильную геометрию гофрокартона.

Особенно важна равномерность нанесения. Даже при допустимом среднем расходе локальные перепады количества клея создают участки с разной влажностью и различной усадкой.

Влажность лайнера и флютинга

Бумага чувствительна к воде и относительной влажности воздуха. При поглощении влаги волокна набухают, а при высыхании уменьшаются в размерах. Если разные участки гофрокартона получают неодинаковое количество воды, поверхность меняется неравномерно.

На появление эффекта стиральной доски могут влиять:

повышенная исходная влажность лайнера или флютинга;
различие влажности соединяемых слоёв;
слишком большое количество воды в клее;
недостаточное испарение влаги;
неравномерный нагрев по ширине;
чрезмерное увлажнение отдельных участков;
нестабильные условия хранения бумаги;
неправильная акклиматизация сырья перед производством.

Контролировать необходимо не только среднюю влажность готового листа, но и её распределение по ширине. Лист может иметь допустимое среднее значение, но при этом содержать отдельные переувлажнённые зоны.

Скорость, температура и время сушки

При повышении скорости гофроагрегата уменьшается время нахождения материала в зоне нагрева и прижима. Если температуру, предварительный нагрев и клеенанесение не скорректировать, в листе может остаться лишняя влага.

На одностороннем гофрокартоне соединение происходит в зоне прижима между гофрирующим и прижимным валами. Здесь на клеевой шов одновременно воздействуют тепло и давление.

При приклеивании второго лайнера сформированные гофры уже нельзя подвергать чрезмерному давлению: это может уменьшить их высоту или раздавить структуру. Поэтому окончательное склеивание и удаление влаги происходят в сушильной секции с горячими плитами и контролируемым прижимом.

К появлению дефекта могут привести:

недостаточный предварительный нагрев;
чрезмерно высокая скорость линии;
недостаточное время контакта с горячими плитами;
неравномерная температура по ширине;
неправильное давление прижима;
загрязнение или износ прижимных устройств;
несоответствие режима нагрева количеству нанесённого клея.

Увеличивать температуру без проверки остальных параметров также нельзя. Чрезмерный нагрев способен пересушить отдельные слои и усилить разницу в их размерах.

Состояние клеенаносящих валов

Клеенаносящий вал переносит состав на вершины гофров, а дозирующий вал формирует требуемую толщину клеевой плёнки. Для стабильной работы важны круглость валов, одинаковый зазор, параллельность и отсутствие радиального биения.

TIR — Total Indicated Runout, или полное индикаторное биение. Показатель характеризует отклонение поверхности вращающегося вала относительно его оси. При повышенном TIR расстояние между валами периодически меняется, поэтому клей наносится то более толстым, то более тонким слоем.

Причинами нестабильного клеенанесения могут быть:

износ поверхности валов;
нарушение круглости;
погнутые цапфы;
дисбаланс;
непараллельность клеенаносящего и дозирующего валов;
неправильный зазор;
изношенные скребковые или очистные лезвия;
загрязнение поверхности;
наматывание бумаги на валы;
люфты и износ регулировочных механизмов.

Если визуально кажется, что слой клея на работающем вхолостую вале периодически пульсирует, необходимо проверить биение и состояние узла. Регулировкой подачи клея невозможно полностью компенсировать механически изношенный или деформированный вал.

Продольные и поперечные отклонения

Расположение дефекта может подсказать, какую часть оборудования следует проверять.

Периодические изменения по ходу движения полотна часто связаны с:

радиальным биением;
нарушением круглости валов;
повреждением цапф;
пульсирующим нанесением;
нестабильной подачей клея.

Различия по ширине листа могут указывать на:

непараллельность клеенаносящего и дозирующего валов;
неодинаковый зазор;
неравномерный нагрев;
различное давление прижима;
разницу влажности по ширине;
локальный износ оборудования.

Зазор между валами рекомендуется проверять щупами в нескольких точках по ширине. Если оборудование требует постоянной повторной регулировки, следует искать изношенные крепления, подшипники или другие механические причины.

Как свойства лайнера влияют на washboarding

Даже при одинаковом количестве клея и одинаковых настройках оборудования разные виды бумаги могут по-разному реагировать на увлажнение и усадку клеевого слоя.

Важными характеристиками являются:

растяжимостная жёсткость;
способность поглощать воду;
стабильность размеров при изменении влажности;
плотность и структура бумаги;
многослойность;
свойства внутреннего слоя;
равномерность бумажного полотна.

Лайнер с недостаточной устойчивостью легче прогибается между вершинами гофры. При этом один только высокий граммаж не гарантирует отсутствия дефекта. Две бумаги одинаковой массы квадратного метра могут отличаться по жёсткости, структуре волокон, водопоглощению и реакции на увлажнение.

У многослойного лайнера свойства наружного и внутреннего слоёв могут различаться. Внутренний слой с подходящим водопоглощением способен лучше взаимодействовать с клеем, а более стабильный наружный слой помогает сохранить ровную поверхность.

Поэтому при повторяющемся washboarding необходимо сравнивать не только граммаж, но и комплекс характеристик бумаги.

Как washboarding влияет на печать

Для качественной флексографской печати поверхность должна быть достаточно ровной. При наличии эффекта стиральной доски печатная форма сильнее контактирует с возвышенными участками и слабее — с углублениями.

В результате могут появляться:

полосы на сплошных заливках;
неравномерная оптическая плотность;
пропуски и непропечатанные участки;
искажение мелких деталей;
нестабильная передача растровых точек;
снижение чёткости текста;
разница оттенков на соседних участках;
заметный рельеф при боковом освещении.

Иногда washboarding становится особенно заметным именно после печати. Краска и отражение света подчёркивают перепады поверхности, которые на обычном буром или белом лайнере могли быть почти незаметны.

Увеличение давления печати не всегда решает проблему. Чрезмерный натиск может деформировать гофры, увеличить растискивание краски и ухудшить качество изображения.

Как определить причину дефекта

Диагностику лучше проводить последовательно.

Наблюдение	Возможная причина	Что проверить
Полосы повторяют шаг гофры	Прогиб лайнера между вершинами	Клей, свойства лайнера, профиль флютинга
Дефект усиливается при увеличении скорости	Не хватает времени и тепла для удаления влаги	Скорость, предварительный нагрев, сушильную секцию
Волнистость различается по ширине	Неодинаковый зазор или нагрев	Параллельность валов, температуру и давление
Нанесение клея пульсирует	Биение или нарушение круглости	TIR, цапфы, подшипники и поверхность валов
Одновременно появляется коробление	Нарушен баланс влажности	Влажность слоёв, расход клея, режим сушки
Дефект возникает только с определённой бумагой	Не подходят свойства лайнера	Жёсткость, водопоглощение, многослойность
После печати полосы становятся заметнее	Печатная форма неравномерно контактирует с поверхностью	Ровность листа и настройки печатной машины

Для сравнения желательно отобрать образцы с разных участков полотна, зафиксировать скорость линии, температуру, расход клея, влажность и используемые марки бумаги. Это помогает отделить проблемы сырья от неисправностей оборудования.

Как уменьшить эффект стиральной доски

Для устранения washboarding необходимо воздействовать на причину, а не пытаться скрыть уже сформированный рельеф.

Настроить клеенанесение

Клей должен равномерно попадать на вершины гофров в минимальном количестве, достаточном для надёжного соединения. Следует проверить расход, толщину клеевой плёнки, содержание сухих веществ, вязкость и соответствие состава технологической карте.

В зарубежных технических материалах встречается пример расхода 2,5 сухого фунта на тысячу квадратных футов, или приблизительно 12,25 г/м² сухого вещества. Для такого нанесения приводится около 28,58 г/м² воды, которую необходимо испарить. Эти значения являются технологическим примером, а не универсальной нормой для любого клея и оборудования.

Восстановить баланс влажности

Необходимо сопоставить влажность лайнера, флютинга и готового гофрокартона. Дополнительно проверяют предварительный нагрев, температуру горячих плит, скорость линии и равномерность удаления воды по ширине.

Проверить валы

Контролируют:

круглость;
радиальное биение;
параллельность;
зазор;
состояние цапф и подшипников;
поверхность валов;
скребковые и очистные лезвия;
наличие загрязнений и следов наматывания бумаги.

В одной из отраслевых технических рекомендаций восстановление вала предлагается рассматривать при отклонении круглости около ±0,127 мм. Проверку проводят в нескольких точках с интервалом примерно 60 см. Однако окончательные допуски следует брать из документации конкретного оборудования.

Если требуется восстановление, клеенаносящий и дозирующий валы желательно проверять и обрабатывать как согласованную пару.

Подобрать подходящий лайнер

При выборе бумаги учитывают не только граммаж, но и растяжимостную жёсткость, водопоглощение, стабильность размеров и многослойную структуру. Полезно провести сравнительный прогон нескольких материалов при одинаковых параметрах линии.

Обучить операторов

Оператор должен понимать связь между клеенанесением, влажностью, скоростью, температурой и состоянием поверхности. Попытка постоянно компенсировать изношенные детали ручной регулировкой приводит к нестабильному результату.

Чек-лист профилактики

Чтобы снизить вероятность washboarding, рекомендуется:

Контролировать влажность входящего лайнера и флютинга.
Хранить бумагу в стабильных условиях и давать ей время на акклиматизацию.
Проверять содержание сухих веществ и вязкость клея.
Не увеличивать подачу клея без технологического обоснования.
Следить за равномерностью клеевой плёнки по ширине.
Проверять параллельность и зазор валов.
Контролировать TIR и круглость.
Регулярно менять изношенные очистные и скребковые элементы.
Не допускать наматывания бумаги на валы.
Сопоставлять скорость линии с возможностями нагрева и сушки.
Контролировать температуру по всей ширине горячих плит.
Вести журнал настроек, измерений и обнаруженных дефектов.
Сравнивать результат при использовании разных лайнеров.
Проверять качество листа до и после печати.
Обучать операторов диагностике продольных и поперечных отклонений.

Частые вопросы

Является ли washboarding производственным браком?

Это дефект поверхности гофрокартона. Допустимость зависит от требований к упаковке, глубины рельефа, качества печати и назначения изделия. Для транспортной коробки без сложной графики слабый эффект может быть некритичен. Для потребительской упаковки с полноцветной печатью даже небольшая волнистость способна заметно ухудшить внешний вид.

Можно ли убрать washboarding на готовом листе?

Надёжно устранить выраженный рельеф после формирования гофрокартона сложно. Основные меры должны приниматься во время производства: настройка клеенанесения, выравнивание влажности, обслуживание валов и выбор подходящей бумаги.

Чем больше клея, тем прочнее соединение?

Нет. После достижения необходимой прочности дополнительный клей может увеличить влажность, усложнить сушку и привести к короблению или эффекту стиральной доски. Важно не максимальное, а точное и равномерное нанесение.

Поможет ли лайнер большего граммажа?

Не обязательно. Более тяжёлый лайнер иногда меньше прогибается, но результат зависит также от растяжимостной жёсткости, водопоглощения, многослойности и стабильности размеров. Сравнивать бумагу только по граммажу недостаточно.

Почему дефект особенно заметен после печати?

Печатная форма неодинаково контактирует с возвышениями и углублениями. Краска распределяется неравномерно, а сплошная заливка и боковое освещение визуально подчёркивают профиль гофры.

Washboarding и коробление — одно и то же?

Нет. При washboarding наружный лайнер периодически прогибается между вершинами гофры. При короблении изгибается весь лист, отдельный край или значительная часть заготовки. Эти дефекты могут иметь общие причины и возникать одновременно, но проявляются по-разному.

Наша продукция:

Заключение

Washboarding на гофрокартоне появляется, когда наружный лайнер начинает повторять профиль флютинга. Наиболее распространённые причины — неравномерное или чрезмерное нанесение крахмального клея, избыток влаги, недостаточная сушка, высокая скорость линии, биение и непараллельность валов, а также неподходящие свойства бумаги.

Устранение эффекта стиральной доски начинается с последовательной диагностики. Необходимо проверить клей, влажность, температуру, скорость, состояние клеенаносящего узла и характеристики лайнера. Стабильная плоская поверхность получается не за счёт одной регулировки, а благодаря согласованной работе сырья, клеевой системы, сушильной секции и обслуженного оборудования.