Inline mjerenje viskoznosti škrobnog ljepila za proizvodnju valovitog kartona

Industrija valovitog kartona brzo raste uz CAGR od više od 4% s količinama od više od 115 milijuna tona u vrijednosti većoj od 176 milijardi dolara u 2019.

Ambalaža izrađena od valovitog kartona smatra se ekološki prihvatljivom i održivom. Sadrži samo prirodne sirovine (drvenu celulozu, škrobno ljepilo i 80% recikliranog papira) te je stoga 100 posto obnovljiv, recikliran i biorazgradiv. Čak je i proces obrade i tiska valovitog kartona ekološki prihvatljiv jer su boje uglavnom na bazi vode.

Postoje mnoge vrste kutija koje proizvodi industrija valovitog sloja, u rasponu od laganih mikro-kanela do teških kutija s više stijenki. Jeftine kartonske kutije visokih performansi svestrano su sredstvo za pakiranje raznih vrsta proizvoda, uključujući strojeve, električnu robu, voće i povrće, kao i sredstvo za pružanje informacija i oglašavanja o sadržaju.

Kutije od valovite ploče moraju zadovoljiti višestruke zahtjeve, ali sve počinje izradom jake, ravne ploče na valovitu.

Koliko god bio važan izbor papira, ljepilo i njegova primjena ključni su za dobivanje najbolje valovite ploče na kraju stroja za valovanje. Kako bi bila učinkovita na širokom rasponu ploča, ljepila moraju biti raznovrsna, a istovremeno održavati kvalitetno lijepljenje i visoku produktivnost. Adhezija između obloge i medija mora biti jaka kako bi se osigurala čvrstoća i amortizacija kako bi se sadržaj zaštitio od vanjskog svijeta i omogućio da kutija održi integritet tijekom životnog ciklusa.

Sva škrobna ljepila temelje se na posebnom svojstvu škroba: kada je podvrgnuta toplini, škrobna kaša podliježe izuzetno brzom porastu viskoznosti kako se škrobne granule geliraju. Ova visoka viskoznost, razvijena na kritičnoj temperaturi, dovodi do fenomena ljepljivosti.

Kako je ispravna viskoznost ključna za pravilno funkcioniranje škroba, kontrola viskoziteta može pomoći u poboljšanju konzistencije i učinkovitosti ovih ljepila u mnogim proizvodima od valovitog kartona kao što su:

• Koferi za dostavu
• Valoviti listovi
• Maloprodajna trgovina
• Automobilska i industrijska pakiranja
• Pakiranje hrane
• Vitrine proizvoda

Vitrine proizvoda (Izvor: BCI)

Nakon proizvodnje papira, valoviti karton je druga najveća primjena neprehrambenog škroba u svijetu, gdje se koristi kao ljepilo između žljebova i obloga. Mnoga škrobna ljepila sadrže nemodificirani prirodni škrob, zajedno s aditivima kao što su boraks i kaustična soda. Želatinizirani škrob nosi nekuhanu škrobnu kašu i sprječava taloženje. Takvo ljepilo naziva se neprozirno SteinHall ljepilo.

Proizvodnja moderne valovite ambalaže | Fefco

Ljepilo se nanosi na srednje vrhove žljebova, nakon čega se druga komponenta papira poznata kao obloga dovodi u kontakt i lijepi. To se zatim suši na visokoj toplini, što uzrokuje bubrenje/želatiniziranje ostatka nekuhanog škroba u ljepilu. Ova želatinizacija osigurava konačnu reakciju stvrdnjavanja čineći ljepilo brzim i jakim ljepilom za proizvodnju valovitog kartona.

Bijeli papir – valovita kutija i škrob (tuthillpump.com)

Kvaliteta i integritet proizvoda unutar kutije ovisi o stabilnosti pakiranja. A sposobnost kutije da zaštiti sadržaj u njoj često ovisi o čvrstoći i pravilnom nanošenju ljepila.

Rješenja za kontrolu viskoznosti pri nanošenju škroba pomažu osigurati da svaka serija ljepila ima odgovarajuću konzistenciju i da se nanosi u pravim količinama i na odgovarajućim položajima tijekom lijepljenja žljebova na obloge. Inline viskozimetar se koristi za optimizaciju i dosljedno održavanje točne debljine škroba za sloj ljepila.

Sljedeći problemi mogu se pojaviti u vašem procesu proizvodnje kartona ako koristite metode ručnog mjerenja viskoznosti ili druge pristupe koji ne kontroliraju viskoznost na odgovarajući način:

• Mekana ploča
• Traka teškog ljepila
• Izgled perilice
• Naslonjeni valovi
• Mrljasto prianjanje
• Labavi rubovi
• mjehurići
• Nezalijepljene komponente
• Slinging ili dribling

Ručno mjerenje viskoznosti pomoću čašice u proizvodnom podu

Proizvodnja valovitog kartona uvelike ovisi o adheziji, koja ima najveći utjecaj na njegovu kvalitetu. Kvaliteta škrobnog ljepila u konačnici određuje kvalitetu prianjanja. Viskoznost je važan pokazatelj škrobnog ljepila, a količina viskoznosti izravno utječe na prianjanje valovitih ploča. Stabilna viskoznost je jedini način da se osigura dobra svojstva prianjanja škrobnog ljepila.

Komponente i proizvodnja škrobnih ljepila

Kada je viskoznost škroba/ljepila izvan optimalnog raspona, to stvara nesavršenosti i smanjuje kvalitetu međuproizvoda i krajnjih proizvoda. Ljepilo dovoljnog viskoziteta spriječit će impregniranje deka i papira, čime će se poboljšati njihova kvaliteta.

Većina recepata za škrobno ljepilo za valovite biljke sastoji se od:

• Škrob
• boraks
• jedak
• Vodotporne igračke

Ovi sastojci se miješaju i zagrijavaju kako bi se postigla ciljna viskoznost. Čimbenici koji utječu na viskoznost škroba su vrsta i kvaliteta škroba, doza oksidansa i vrijeme oksidacije, temperatura oksidacije, doza želatinizirajućeg NaOH (natrijevog hidroksida), doza boraksa, omjer vode i temperatura skladištenja, vrijeme i okoliš. S toliko mnogo parametara i sastojaka koji se trebaju ispravno postići tijekom proizvodnje/formulacije škroba, brzo se isplati pratiti krajnji proizvod (škrob) kako bi se osigurala konzistentnost serije.

Viskoznost je važan pokazatelj raspodjela veličine čestica. Promjene u raspodjeli veličine čestica mogu utjecati na svojstva kao što su gustoća, reologija i debljina sloja. Svojstva povezana s raspodjelom veličine čestica u škrobu su, na primjer, fleksibilnost, čvrstoća i upotrebljivost (valovitog) kartona.

Škrobno ljepilo pripada obitelji polimernih proizvoda. U škrobu postoje dvije vrste polimera glukoze: linearna i spiralna amiloza i razgranati amilopektin. Ovisno o biljci, škrob sadrži 20% do 25% amiloze i 75% do 80% amilopektina. Budući da frakcije amiloze nisu doista topljive u vodi, one na kraju stvaraju kristalne agregate vodikovim vezama – proces koji se naziva retrogradacija ili nazadovanje, što čini viskoznost nestabilnom. Pokazuje složeno reološko ponašanje. Inline viskoznost monitoring može uhvatiti kada se formulacija škroba pokvari ili nije optimalna za primjenu.

Grafikon 1 ilustrira razvoj viskoziteta ljepila na bazi škroba nakon što je naneseno na vrhove žljebova i dovedeno u kontakt s oblogom. (Izvor: Roquette)

Postoji mnogo različitih vrsta ljepila, uključujući viskozne tekućine, paste, kristalne i amorfne krute tvari. Nadalje, ljepila se obično pakiraju u patrone, kante, bubnjeve, torbe, pelete i blokove. Za proizvodni proces ključno je imati stalan protok ljepila iz spremnika za ljepilo u opremu za doziranje kako bi se održao kontinuirani rad. Ljepila za vruće taljenje su krute tvari na sobnoj temperaturi, pa se obično ručno uklanjaju iz kutija grabanjem, a zatim se dodaju u opremu za taljenje kako bi se raspršile tijekom procesa taljenja.

Ako se ne pažljivo nadzire, ručno rukovanje stvara dodatne zadatke za operatere, dovodi do opasnosti od kontaminacije tijekom rukovanja i ostavlja otvorenom mogućnost izlijevanja ili čak zastoja u procesu. Stalna potrošnja vruće taline također smanjuje toplinsku povijest ljepila, što omogućuje maksimalnu učinkovitost i kvalitetu u procesu proizvodnje.

Rješenja koja automatiziraju isporuku ljepila postaju sve popularnija jer sve više proizvođača shvaća prednosti i brzi povrat ulaganja, uključujući:

1. Učinkovitost: Visoko precizna priroda automatizirane opreme osigurava isporuku prave količine ljepila koja odgovara zahtjevima procesa.
2. Pouzdanost: Automatizirani dodaci osiguravaju dosljedan protok ispravnog ljepila na proizvodnu liniju, neovisno o obrascima smjena, zastojima, brzinama proizvodnje. Inherentno zatvoreni sustav također izbjegava onečišćenja, smanjuje otpad i minimizira održavanje opreme.
3. Sigurnost: Korištenjem sustava automatskog dodavanja i eliminiranjem ručnog rukovanja vrućim ljepilom, smanjujete potencijalnu izloženost visokotemperaturnim materijalima i opremi.
4. Smanjeni operativni troškovi: Manje utrošenog vremena operateraoring i punjenje spremnika ljepila uz manje šanse za pogreške ili zastoje.
5. Digitalizacija: Oprema monitoring senzori pružaju dodatne procesne podatke koji omogućuju optimizaciju i identifikaciju problema radi poboljšanja učinkovitosti.

Automatizirano in-line mjerenje i kontrola viskoznosti ključni su za kontrolu viskoznosti tijekom proizvodnog procesa i osiguravanje da su kritične karakteristike u potpunosti u skladu sa zahtjevima u više serija, bez oslanjanja na offline metode mjerenja i tehnike uzimanja uzoraka. Rheonics nudi sljedeća rješenja za kontrolu i optimizaciju procesa,

Mjerači viskoznosti i gustoće

1. U redu Viskoznost mjerenja: Rheonics' SRV je široki raspon, linijski uređaj za mjerenje viskoznosti, sposoban u stvarnom vremenu otkriti promjene viskoznosti unutar bilo kojeg procesnog toka.
2. U redu Viskoznost i gustoća mjerenja: Rheonics' SRD je linijski instrument za simultano mjerenje gustoće i viskoznosti. Ako je mjerenje gustoće važno za vaše poslovanje, SRD je najbolji senzor koji udovoljava vašim potrebama, s operativnim mogućnostima sličnim SRV, uz precizna mjerenja gustoće.

Integrirano, ključ u ruke kvalitet upravljanje

Rheonics nudi integrirano rješenje ključ u ruke za upravljanje kvalitetom koje se sastoji od:

1. U redu Viskoznost mjerenja: Rheonics' SRV - široki raspon, linijski uređaj za mjerenje viskoznosti s ugrađenim mjerenjem temperature fluida
2. Rheonics Process Monitor: napredni kontroler prediktivnog praćenja za praćenje i kontrolu u stvarnom vremenu varijacija procesnih uvjeta
3. Rheonics RheoPulse s automatski dosing: Autonomni sustav razine 4 koji ne osigurava kompromis s postavljenim granicama viskoznosti i automatski aktivira by-pass ventile ili pumpe za prilagodljivo doziranje komponenata smjese

SRV senzor smješten je u liniji tako da kontinuirano mjeri viskoznost (i gustoću u slučaju SRD). Upozorenja se mogu konfigurirati da obavijeste operatora o potrebnim radnjama ili se cijeli postupak upravljanja može u potpunosti automatizirati RPTC (Rheonics Kontrolor predviđanja praćenja). Korištenje SRV-a u liniji proizvodnog procesa rezultira poboljšanom produktivnošću, profitnim maržama i postiže regulatornu usklađenost. Rheonics senzori imaju kompaktan oblik za jednostavnu OEM i naknadnu instalaciju. Ne zahtijevaju nikakvo održavanje ili ponovne konfiguracije. Senzori nude točne, ponovljive rezultate bez obzira kako i gdje su montirani, bez potrebe za posebnim komorama, gumenim brtvama ili mehaničkom zaštitom. Ne koriste potrošni materijal i ne zahtijevaju ponovnu kalibraciju, SRV i SRD su iznimno jednostavni za rukovanje što rezultira iznimno niskim radnim troškovima tijekom cijelog životnog vijeka.

Nakon što se uspostavi okruženje procesa, obično je potrebno malo truda da se održi dosljednost integriteta sustava – operateri se mogu osloniti na čvrstu kontrolu s Rheonics rješenje za upravljanje kvalitetom proizvodnje.

Vrhunski dizajn i tehnologija senzora

Sofisticirana, patentirana elektronika je mozak ovih senzora. SRV i SRD dostupni su s industrijskim standardnim procesnim priključcima kao što su ¾” NPT, DIN 11851, prirubnica i Tri-clamp omogućujući operaterima zamjenu postojećeg temperaturnog senzora u njihovoj procesnoj liniji sa SRV/SRD dajući vrlo vrijedne i djelotvorne informacije o procesnoj tekućini poput viskoznosti osim točnog mjerenja temperature pomoću ugrađenog Pt1000 (dostupan DIN EN 60751 klase AA, A, B) .

Elektronika izgrađena kako bi odgovarala vašim potrebama

Dostupna u kućištu odašiljača i nosaču DIN šine malog oblika, senzorska elektronika omogućuje jednostavnu integraciju u procesne vodove i unutar ormara opreme strojeva.

Lako se integrira

Višestruka analogna i digitalna komunikacijska metoda implementirana u senzorsku elektroniku čini povezivanje s industrijskim PLC i upravljačkim sustavima jednostavno i jednostavno.

Opcije analogne i digitalne komunikacije

Opcije digitalne komunikacije

Rheonics nudi intrinzično sigurne senzore certificirane od strane ATEX i IECEx za upotrebu u opasnim okruženjima. Ovi senzori udovoljavaju osnovnim zdravstvenim i sigurnosnim zahtjevima koji se odnose na dizajn i konstrukciju opreme i zaštitnih sustava namijenjenih za korištenje u potencijalno eksplozivnim atmosferama.

Certifikati o svojstvenoj sigurnosti i otpornosti na eksploziju koje posjeduje Rheonics također omogućuje prilagodbu postojećeg senzora, omogućujući našim klijentima da izbjegnu vrijeme i troškove povezane s identificiranjem i testiranjem alternative. Prilagođeni senzori mogu se osigurati za aplikacije koje zahtijevaju jednu jedinicu do tisuće jedinica; s rokovima isporuke od tjedana u odnosu na mjesece.

Rheonics SRV & SRD su certificirani ATEX i IECEx.

Izravno instalirajte senzor u procesni tok kako biste u stvarnom vremenu mjerili viskoznost i gustoću. Nije potrebna obilazna linija: senzor se može uroniti u liniju; brzina protoka i vibracije ne utječu na stabilnost i točnost mjerenja. Optimizirajte izvedbu miješanja pružajući ponovljene, uzastopne i dosljedne testove na tekućini.

Rheonics SRV i RPS kontroler Postavljen u prešu za laminiranje

Rheonics dizajnira, proizvodi i prodaje inovativne senzore tekućine i monitororing sustava. Precizno proizvedeno u Švicarskoj, Rheonics' In-line viskozimetri i mjerači gustoće imaju osjetljivost koju zahtijeva primjena i pouzdanost potrebnu za preživljavanje u teškim radnim okruženjima. Stabilni rezultati – čak i pod nepovoljnim uvjetima protoka. Nema učinka pada tlaka ili protoka. Jednako je prikladan za mjerenja kontrole kvalitete u laboratoriju. Nema potrebe mijenjati bilo koju komponentu ili parametar za mjerenje u cijelom rasponu.