Pomiar lepkości w linii kleju skrobiowego do produkcji tektury falistej

Przemysł tektury falistej szybko rośnie przy CAGR wynoszącym ponad 4%, przy wolumenach przekraczających 115 milionów ton o wartości przekraczającej 176 miliardów dolarów w 2019 roku.

Opakowania wykonane z tektury falistej uważane są za przyjazne dla środowiska i zrównoważone. Zawiera wyłącznie naturalne surowce (miazgę drzewną, klej skrobiowy i 80% makulaturowy papier), dzięki czemu jest w 100% odnawialny, nadaje się do recyklingu i ulega biodegradacji. Nawet proces przetwarzania i drukowania tektury falistej jest przyjazny dla środowiska, ponieważ atramenty są głównie na bazie wody.

Istnieje wiele rodzajów pudełek wytwarzanych w branży tektury falistej, od lekkich mikrofal po wytrzymałe pudła wielościenne. Niedrogie, wysokowydajne pudła kartonowe są uniwersalnym sposobem pakowania wielu różnych produktów, w tym maszyn, artykułów elektrycznych, owoców i warzyw, a także informacji i reklamy o zawartości.

Pudła z tektury falistej muszą spełniać wiele wymagań, ale wszystko zaczyna się od wyprodukowania mocnej, płaskiej tektury na tekturnicy.

Równie ważny, jak wybór papierów, jest klej i jego zastosowanie, aby uzyskać najlepszą tekturę falistą na końcu maszyny do tektury falistej. Aby być skutecznym na szerokiej gamie płyt, kleje muszą być uniwersalne przy zachowaniu wysokiej jakości klejenia i wysokiej wydajności. Przyczepność między wkładkami a podłożem musi być silna, aby zapewnić wytrzymałość i amortyzację, aby chronić zawartość przed światem zewnętrznym i umożliwić zachowanie integralności pudełka przez cały cykl życia.

Wszystkie kleje skrobiowe opierają się na specjalnej właściwości skrobi: pod wpływem ciepła szlam skrobi ulega niezwykle szybkiemu wzrostowi lepkości, ponieważ granulki skrobi ulegają żelowaniu. Ta wysoka lepkość, powstająca w krytycznej temperaturze, prowadzi do zjawiska kleistości.

Ponieważ prawidłowa lepkość ma kluczowe znaczenie dla prawidłowego funkcjonowania skrobi, kontrola lepkości może pomóc w poprawie konsystencji i wydajności tych klejów w wielu produktach z tektury falistej, takich jak:

• Skrzynie wysyłkowe
• Arkusze faliste
• Sprzedaż detaliczna
• Opakowania samochodowe i przemysłowe
• Opakowania do żywności
• Prezentacje produktów

Prezentacje produktów (źródło: BCI)

Po produkcji papieru tektura falista jest drugim co do wielkości zastosowaniem skrobi niespożywczej na świecie, gdzie jest wykorzystywana jako klej między falbanką a wykładziną. Wiele klejów skrobiowych zawiera niezmodyfikowaną skrobię natywną wraz z dodatkami, takimi jak boraks i soda kaustyczna. Żelatynizowana skrobia przenosi niegotowaną skrobię w zawiesinę i zapobiega sedymentacji. Taki klej nazywa się nieprzezroczystym klejem SteinHall.

Produkcja nowoczesnych opakowań z tektury falistej | Fefco

Klej jest nakładany na końcówki średnich rowków, po czym drugi składnik papieru, znany jako wkładka, zostaje doprowadzony do kontaktu i sklejony. Jest to następnie suszone w wysokiej temperaturze, co powoduje pęcznienie/żelatynizację reszty niegotowanej skrobi w kleju. Żelatynizacja zapewnia końcową reakcję wiązania, dzięki czemu klej jest szybkim i mocnym klejem do produkcji tektury falistej.

Biała Księga – Pudło z tektury falistej i skrobia (tuthillpump.com)

Jakość i integralność produktu wewnątrz pudełka zależy od stabilności opakowania. A zdolność pudełka do ochrony zawartości wewnątrz często zależy od wytrzymałości i prawidłowego nałożenia kleju.

Roztwory kontrolujące lepkość aplikacji skrobi pomagają zapewnić, że każda partia kleju ma odpowiednią konsystencję i jest nakładana we właściwych ilościach i pozycjach podczas przyklejania rowków do wkładek. Do optymalizacji i konsekwentnego utrzymywania prawidłowej grubości skrobi dla warstwy kleju stosowany jest wbudowany wiskozymetr.

Następujące problemy mogą pojawić się w procesie produkcji tektury, jeśli użyjesz ręcznych metod pomiaru lepkości lub innych metod, które nie kontrolują odpowiednio lepkości:

• Miękka deska
• Smuga ciężkiego kleju
• Wygląd zmywarki
• Pochylone pofałdowania
• Wypryskowana przyczepność
• Luźne krawędzie
• Blistry
• Elementy niesklejone
• Chusta lub drybling

Ręczne pomiary lepkości za pomocą kubka w hali produkcyjnej

Produkcja tektury falistej zależy w dużej mierze od przyczepności, co ma największy wpływ na jej jakość. To jakość kleju skrobiowego ostatecznie decyduje o jakości przyczepności. Lepkość jest ważnym miernikiem kleju skrobiowego, a ilość lepkości bezpośrednio wpływa na przyczepność tektury falistej. Stabilna lepkość to jedyny sposób na zapewnienie dobrych właściwości adhezyjnych kleju skrobiowego.

Komponenty i produkcja klejów skrobiowych

Gdy lepkość skrobi/kleju jest poza optymalnym zakresem, tworzy to niedoskonałości i obniża jakość produktów pośrednich i końcowych. Klej o odpowiedniej lepkości zapobiegnie impregnacji koców i papierów, poprawiając tym samym ich jakość.

Większość przepisów na klej skrobiowy do tektury falistej składa się z:

• Skrobia
• Borax
• Żrący
• Uzdatnianie wody

Te składniki są mieszane i podgrzewane, aby osiągnąć docelową lepkość. Czynniki wpływające na lepkość skrobi to rodzaj i jakość skrobi, dawkowanie utleniacza i czas utleniania, temperatura utleniania, dawkowanie żelatynizatora NaOH (wodorotlenku sodu), dawkowanie boraksu, stosunek wody oraz temperatura przechowywania, czas i środowisko. Przy tak wielu parametrach i składnikach, które można uzyskać podczas produkcji/formułowania skrobi, szybko się zwraca monitorowanie produktu końcowego (skrobia) w celu zapewnienia spójności partii.

Lepkość jest ważnym wskaźnikiem Rozkład wielkości cząstek. Zmiany w rozkładzie wielkości cząstek mogą wpływać na właściwości, takie jak gęstość, reologia i grubość warstwy. Właściwości związane z rozkładem wielkości cząstek w skrobi to na przykład elastyczność, wytrzymałość i użyteczność tektury falistej.

Klej skrobiowy należy do rodziny produktów polimerowych. W skrobi występują dwa rodzaje polimerów glukozy: liniowa i helikalna amyloza oraz rozgałęziona amylopektyna. W zależności od rośliny, skrobia zawiera od 20% do 25% amylozy i od 75% do 80% amylopektyny. Ponieważ frakcje amylozy nie są całkowicie rozpuszczalne w wodzie, ostatecznie tworzą agregaty krystaliczne poprzez wiązania wodorowe – proces zwany retrogradacją, który powoduje niestabilność lepkości. Skrobia wykazuje złożone właściwości reologiczne. Monitorowanie lepkości w trybie inline pozwala wykryć, kiedy formulacja skrobi uległa zepsuciu lub nie jest optymalna do zastosowania.

Wykres 1 ilustruje ewolucję lepkości kleju na bazie skrobi po nałożeniu go na końcówki rowków i zetknięciu się z wkładką. (Źródło: Roquette)

Istnieje wiele różnych rodzajów klejów, w tym lepkie ciecze, pasty, krystaliczne i amorficzne ciała stałe. Ponadto kleje są zazwyczaj pakowane w kartridże, wiadra, bębny, torby, pastylki i bloki. Bardzo ważne jest, aby proces produkcyjny zapewniał stały przepływ kleju z pojemnika z klejem do urządzenia dozującego, aby zapewnić jego ciągłą pracę. Kleje termotopliwe są ciałami stałymi w temperaturze pokojowej, więc zwykle są usuwane ręcznie z pudełek przez nagarnianie, a następnie dodawane do urządzeń do topienia w celu rozproszenia podczas procesu topienia.

Ręczna obsługa, jeśli nie jest dokładnie monitorowana, stwarza dodatkowe zadania dla operatorów, stwarza ryzyko zanieczyszczenia podczas obsługi i pozostawia możliwość rozlania lub nawet przestoju procesu. Stałe zużycie kleju topliwego minimalizuje również historię cieplną kleju, co zapewnia maksymalną wydajność i jakość w procesie produkcyjnym.

Rozwiązania automatyzujące dostarczanie kleju zyskują na popularności, ponieważ coraz więcej producentów zdaje sobie sprawę z korzyści i szybkiego zwrotu z inwestycji, w tym:

1. Wydajność: Wysoce precyzyjny charakter zautomatyzowanego sprzętu zapewnia dostarczanie odpowiedniej ilości kleju, aby dopasować się do wymagań procesu.
2. Niezawodność: Zautomatyzowane podajniki zapewniają stały przepływ prawidłowego kleju do linii produkcyjnej, niezależnie od schematów zmian, przestojów i prędkości produkcji. Z natury zamknięty system pozwala również uniknąć zanieczyszczeń, zmniejsza ilość odpadów i minimalizuje konserwację sprzętu.
3. Bezpieczeństwo: Używając systemów automatycznego podawania i eliminując ręczną obsługę klejów topliwych, zmniejszasz potencjalną ekspozycję na materiały i sprzęt o wysokiej temperaturze.
4. Zmniejszone koszty operacyjne: Operatorzy poświęcają mniej czasu na monitorowanie i napełnianie zbiorników z klejem, co zmniejsza ryzyko wystąpienia błędów lub przestojów.
5. Digitalizacja: Czujniki monitorujące urządzenia dostarczają dodatkowych danych procesowych, umożliwiając optymalizację i identyfikację problemów w celu zwiększenia efektywności.

Zautomatyzowany pomiar i kontrola lepkości na linii ma kluczowe znaczenie dla kontrolowania lepkości podczas procesu produkcyjnego i zapewnienia pełnej zgodności krytycznych parametrów z wymaganiami dla wielu partii, bez konieczności polegania na metodach pomiaru offline i technikach pobierania próbek. Rheonics oferuje następujące rozwiązania w zakresie kontroli i optymalizacji procesów,

Mierniki lepkości i gęstości

1. In-line Lepkość pomiary: Rheonics" SRV to szerokozakresowe urządzenie do pomiaru lepkości w linii, zdolne do wykrywania zmian lepkości w dowolnym strumieniu procesowym w czasie rzeczywistym.
2. In-line Lepkość i gęstość pomiary: Rheonics" SRD jest przyrządem do jednoczesnego pomiaru gęstości i lepkości w linii. Jeśli pomiar gęstości jest ważny dla twoich operacji, SRD jest najlepszym czujnikiem spełniającym twoje potrzeby, z możliwościami operacyjnymi podobnymi do SRV oraz dokładnymi pomiarami gęstości.

Zintegrowane, gotowe pod klucz jakość i konserwacjami

Rheonics oferuje zintegrowane rozwiązanie „pod klucz” do zarządzania jakością, składające się z:

1. In-line Lepkość pomiary: Rheonics'SRV - szerokozakresowy, wbudowany miernik lepkości z wbudowanym pomiarem temperatury płynu
2. Rheonics Monitor procesu: zaawansowany predykcyjny kontroler śledzenia do monitorowania i kontrolowania zmian warunków procesu w czasie rzeczywistym
3. Rheonics RheoPulse , , , , , , , , , , , , ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, , w automatyczny dOsing: Autonomiczny system poziomu 4, który zapewnia brak kompromisów z ustalonymi limitami lepkości i automatycznie aktywuje zawory obejściowe lub pompy w celu adaptacyjnego dozowania składników mieszanki

Czujnik SRV jest umieszczony w linii, więc stale mierzy lepkość (i gęstość w przypadku SRD). Alerty można skonfigurować tak, aby powiadamiały operatora o niezbędnych działaniach lub cały proces zarządzania można w pełni zautomatyzować RPTC (Rheonics Predykcyjny kontroler śledzenia). Zastosowanie SRV w linii technologicznej produkcyjnej skutkuje poprawą produktywności, marży zysku i osiągnięciem zgodności z przepisami. Rheonics czujniki mają kompaktową obudowę, co ułatwia instalację OEM i modernizację. Nie wymagają konserwacji ani ponownej konfiguracji. Czujniki zapewniają dokładne, powtarzalne wyniki niezależnie od sposobu i miejsca montażu, bez konieczności stosowania specjalnych komór, uszczelek gumowych lub zabezpieczeń mechanicznych. Nie wykorzystujące materiałów eksploatacyjnych i nie wymagające ponownej kalibracji, SRV i SRD są niezwykle łatwe w obsłudze, co skutkuje wyjątkowo niskimi kosztami eksploatacji w całym okresie użytkowania.

Po ustaleniu środowiska procesowego zwykle nie potrzeba wiele wysiłku, aby utrzymać spójność integralności systemów – operatorzy mogą polegać na ścisłej kontroli dzięki Rheonics rozwiązanie do zarządzania jakością produkcji.

Doskonała konstrukcja i technologia czujnika

Mózgiem tych czujników jest wyrafinowana, opatentowana elektronika. SRV i SRD są dostępne ze standardowymi przyłączami procesowymi, takimi jak ¾” NPT, DIN 11851, kołnierzowe i Tri-clamp umożliwiając operatorom wymianę istniejącego czujnika temperatury w linii technologicznej na SRV/SRD, dostarczając bardzo cennych i przydatnych informacji o płynie procesowym, takich jak lepkość, oprócz dokładnego pomiaru temperatury za pomocą wbudowanego czujnika Pt1000 (dostępna klasa AA, A, B DIN EN 60751) .

Elektronika zbudowana tak, aby pasowała do Twoich potrzeb

Dostępna zarówno w obudowie przetwornika, jak i małej obudowie do montażu na szynie DIN, elektronika czujnika umożliwia łatwą integrację z liniami procesowymi i wewnątrz szaf maszynowych.

Łatwa integracja

Wiele analogowych i cyfrowych metod komunikacji zaimplementowanych w elektronice czujnika sprawia, że ​​podłączenie do przemysłowych sterowników PLC i systemów sterowania jest proste i proste.

Opcje komunikacji analogowej i cyfrowej

Opcjonalne opcje komunikacji cyfrowej

Rheonics oferuje czujniki iskrobezpieczne z certyfikatami ATEX i IECEx do stosowania w środowiskach niebezpiecznych. Czujniki te spełniają zasadnicze wymagania bezpieczeństwa i higieny pracy związane z projektowaniem i konstrukcją urządzeń i systemów ochronnych przeznaczonych do stosowania w przestrzeniach zagrożonych wybuchem.

Posiadane przez firmę certyfikaty iskrobezpieczności i przeciwwybuchowości Rheonics pozwala także na dostosowanie istniejącego czujnika, pozwalając naszym klientom uniknąć czasu i kosztów związanych z identyfikacją i testowaniem alternatywy. Można dostarczyć czujniki niestandardowe do zastosowań wymagających od jednej jednostki do tysięcy jednostek; z czasem realizacji wynoszącym tygodnie zamiast miesięcy.

Rheonics SRV & SRD posiadają zarówno certyfikat ATEX, jak i IECEx.

Zainstaluj czujnik bezpośrednio w strumieniu procesowym, aby wykonywać pomiary lepkości i gęstości w czasie rzeczywistym. Nie jest wymagana linia obejściowa: czujnik można zanurzyć w linii; natężenie przepływu i wibracje nie wpływają na stabilność i dokładność pomiaru. Zoptymalizuj wydajność mieszania, zapewniając powtarzalne, kolejne i spójne testy płynu.

Rheonics SRV i RPS Kontroler zainstalowany w prasie laminującej

Rheonics Projektuje, produkuje i wprowadza na rynek innowacyjne systemy pomiaru i monitorowania płynów. Precyzyjne wykonanie w Szwajcarii. RheonicsWiskozymetry i gęstościomierze in-line charakteryzują się czułością wymaganą w danym zastosowaniu i niezawodnością niezbędną do przetrwania w trudnych warunkach operacyjnych. Stabilne wyniki – nawet w niekorzystnych warunkach przepływu. Brak wpływu spadku ciśnienia lub natężenia przepływu. Równie dobrze nadaje się do pomiarów kontroli jakości w laboratorium. Nie ma potrzeby zmiany żadnego komponentu ani parametru, aby mierzyć w pełnym zakresie.