Inline viszkozitásmérés keményítő ragasztóhoz hullámkarton gyártásához

A hullámkarton ipar gyorsan növekszik, több mint 4%-os CAGR-értékkel, több mint 115 millió tonnás mennyiséggel, amely 176-ben meghaladta a 2019 milliárd dollárt.

A hullámkartonból készült csomagolás környezetbarát és fenntartható. Kizárólag természetes alapanyagokat (fa cellulóz, keményítő ragasztó és 80%-ban újrahasznosított papír) tartalmaz, ezért 100 százalékban megújuló, újrahasznosítható és biológiailag lebomló. Még a hullámkarton feldolgozása és nyomtatása is környezetbarát, mert a festékek főként vízbázisúak.

A hullámkarton-ipar számos típusú dobozt gyárt, a könnyű mikrohornyoktól a nagy teherbírású, többfalú dobozokig. Az alacsony költségű, nagy teljesítményű kartondobozok sokoldalúan alkalmasak sokféle termék – köztük gépek, elektromos cikkek, gyümölcsök és zöldségek – csomagolására, valamint a tartalommal kapcsolatos tájékoztatás és reklámozás eszközei.

A hullámkarton dobozoknak többféle igényt is meg kell felelniük, de minden azzal kezdődik, hogy a hullámkartonon erős, lapos deszkát kell gyártani.

Bármennyire is fontos a papírok kiválasztása, a ragasztó és annak alkalmazása döntő fontosságú ahhoz, hogy a legjobb hullámkartont kapjuk a hullámosítógép végén. Ahhoz, hogy sokféle táblán hatékonyak legyenek, a ragasztóknak sokoldalúnak kell lenniük, miközben meg kell őrizni a minőségi kötést és a magas termelékenységet. A bélés és a közeg közötti tapadásnak erősnek kell lennie, hogy szilárdságot és párnázást biztosítson, hogy megvédje a tartalmat a külvilágtól, és lehetővé tegye a doboz integritásának megőrzését életciklusa során.

Minden keményítőragasztó a keményítő egy különleges tulajdonságán alapul: hő hatására a keményítőiszap viszkozitása rendkívül gyorsan megnövekszik, ahogy a keményítőszemcsék gélesednek. Ez a kritikus hőmérsékleten kialakuló magas viszkozitás a tapadás jelenségéhez vezet.

Mivel a megfelelő viszkozitás kulcsfontosságú a keményítő megfelelő működéséhez, viszkozitás szabályozás segíthet javítani ezeknek a ragasztóknak a konzisztenciáját és teljesítményét számos hullámkarton termékben, mint például:

• Szállítási tokok
• Hullámlemezek
• Kiskereskedelmi merchandising
• Autóipari és ipari csomagok
• Élelmiszer-csomagolás
• Termékbemutatók

Termékbemutatók (Forrás: BCI)

A papírgyártást követően a hullámkarton a második legnagyobb nem élelmiszeripari keményítő alkalmazása világszerte, ahol ragasztóként használják a fluting és a bélés között. Sok keményítőragasztó tartalmaz módosítatlan natív keményítőt, valamint olyan adalékanyagokat, mint a bórax és a marószóda. A zselatinizált keményítő nyers keményítőszuszpenziót hordoz, és megakadályozza az ülepedést. Az ilyen ragasztót átlátszatlan SteinHall ragasztónak nevezik.

Korszerű hullámkarton csomagolás gyártása | Fefco

A ragasztót felvisszük a közepes horonyvégekre, majd a másik, bélésként ismert papírkomponenst érintkezésbe hozzuk és összeragasztjuk. Ezt azután magas hőfokon szárítjuk, amitől a ragasztóban lévő, főzetlen keményítő többi része megduzzad/kocsonyásodik. Ez a zselatinizálás biztosítja a végső kötési reakciót, így a ragasztó gyors és erős ragasztóvá válik a hullámkarton gyártásához.

Fehér könyv – Hullámpapír doboz és keményítő (tuthillpump.com)

A dobozon belüli termék minősége és integritása a csomagolás stabilitásán múlik. És a doboz azon képessége, hogy megvédje a benne lévő tartalmat, gyakran a ragasztó erősségétől és megfelelő alkalmazásától függ.

A keményítőfelhordás viszkozitás-szabályozó megoldásai segítenek abban, hogy minden ragasztóanyag-adag megfelelő konzisztenciát kapjon, és a hornyok bélésekhez való ragasztása során a megfelelő mennyiségben és pozícióban kerüljön felhordásra. Egy soros viszkozimétert használnak a ragasztóréteg megfelelő keményítővastagságának optimalizálására és következetes fenntartására.

A következő problémák merülhetnek fel a karton gyártási folyamatában, ha kézi viszkozitásmérési módszereket vagy más olyan megközelítéseket alkalmaz, amelyek nem szabályozzák megfelelően a viszkozitást:

• Puha tábla
• Erős ragasztócsík
• Mosódeszka megjelenése
• Ferde hullámok
• Foltos tapadás
• Laza élek
• hólyagok
• Nem ragasztott alkatrészek
• Parittyázás vagy csöpögés

Kézi viszkozitásmérés egy csészével a gyártópadlóban

A hullámkarton gyártása nagymértékben függ a tapadástól, ami a legjobban befolyásolja a minőségét. A keményítő ragasztó minősége végső soron meghatározza a tapadás minőségét. A viszkozitás a keményítőragasztó fontos mérőszáma, és a viszkozitás mértéke közvetlenül befolyásolja a hullámlemezek tapadását. A stabil viszkozitás az egyetlen módja a keményítőragasztó jó tapadási tulajdonságainak biztosításának.

Keményítő ragasztók komponensei és gyártása

Ha a keményítő/ragasztó viszkozitása az optimális tartományon kívül esik, az tökéletlenségeket okoz, és rontja a köztes és végtermékek minőségét. A megfelelő viszkozitású ragasztó megakadályozza a takarók és papírok impregnálását, ezáltal javítja azok minőségét.

A hullámosított növények keményítőragasztójának legtöbb receptje a következőkből áll:

• Keményítő
• Bórax
• Maró
• Víz

Ezeket az összetevőket összekeverik és melegítik, hogy elérjék a cél viszkozitást. A keményítő viszkozitását befolyásoló tényezők a keményítő típusa és minősége, az oxidálószer adagolása és az oxidációs idő, az oxidációs hőmérséklet, a zselatinizáló NaOH (nátrium-hidroxid) adagolása, a bórax adagolása, a vízarány és a tárolási hőmérséklet, az idő és a környezet. Mivel a keményítő gyártása/formálása során annyi paramétert és összetevőt kell beállítani, gyorsan megtérül a végtermék (keményítő) monitorozása a tétel konzisztenciájának biztosítása érdekében.

A viszkozitás fontos mutatója a részecskeméret-eloszlása. A részecskeméret-eloszlás változásai hatással lehetnek az olyan tulajdonságokra, mint a sűrűség, reológia és rétegvastagság. A keményítő részecskeméret-eloszlásával kapcsolatos tulajdonságok például a a (hullám-) karton rugalmassága, szilárdsága és használhatósága.

A keményítő ragasztó a polimer termékcsaládba tartozik. A keményítőben kétféle glükózpolimer található: lineáris és helikális amilóz és elágazó láncú amilopektin. A növénytől függően a keményítő 20-25% amilózt és 75-80% amilopektint tartalmaz. Mivel az amilóz frakciók nem igazán oldódnak vízben, végül hidrogénkötéssel kristályos aggregátumokat képeznek – ezt a folyamatot retrogradációnak vagy visszaesésnek nevezik, ami instabillá teszi a viszkozitást. Komplex reológiai viselkedést mutat. A beépített viszkozitás-ellenőrzés képes észlelni, ha a keményítőkészítmény megromlott vagy nem optimális az alkalmazáshoz.

Az 1. grafikon a keményítőalapú ragasztó viszkozitásának alakulását szemlélteti, miután felvitték a horonycsúcsokra és érintkezésbe hozták a béléssel. (Forrás: Roquette)

Számos különböző típusú ragasztó létezik, beleértve a viszkózus folyadékokat, pasztákat, kristályos és amorf szilárd anyagokat. Ezenkívül a ragasztókat jellemzően patronokba, vödrökbe, dobokba, hordókba, pelletekbe és tömbökbe csomagolják. A gyártási folyamat szempontjából kritikus fontosságú, hogy a ragasztó egyenletes áramlása a ragasztótartályból az adagolóberendezésbe, hogy az folyamatosan működjön. A melegen olvadó ragasztók szobahőmérsékleten szilárd halmazállapotúak, ezért általában kézzel eltávolítják őket a dobozokból, kanalazással, majd hozzáadják az olvasztóberendezéshez, hogy az olvasztási folyamat során szétoszlatják.

Ha nem ellenőrzik gondosan, a kézi kezelés többletfeladatokat ró a kezelőkre, a kezelés során fennáll a szennyeződés veszélye, és nyitva hagyja a kiömlések vagy akár a folyamatleállás lehetőségét. A forró olvadékok egyenletes felhasználása minimalizálja a ragasztó hőtörténetét is, ami maximális teljesítményt és minőséget tesz lehetővé a gyártási folyamatban.

A ragasztóanyag szállítását automatizáló megoldások egyre népszerűbbek, ahogy egyre több gyártó ismeri fel az előnyöket és a gyors megtérülést, többek között:

1. Hatékonyság: Az automatizált berendezések rendkívül precíz jellege biztosítja, hogy a megfelelő mennyiségű ragasztóanyag kerüljön szállításra a folyamat igényeinek megfelelően.
2. Megbízhatóság: Az automata adagolók biztosítják a megfelelő ragasztó egyenletes áramlását a gyártósoron, függetlenül a váltási mintáktól, az állásidőtől és a gyártási sebességtől. Az eredendően zárt rendszer emellett elkerüli a szennyeződéseket, csökkenti a pazarlást és minimalizálja a berendezések karbantartását.
3. Biztonság: Az automatikus adagolórendszerek használatával és a forró olvadékragasztók kézi kezelésének kiküszöbölésével csökkentheti a magas hőmérsékletű anyagoknak és berendezéseknek való esetleges kitettséget.
4. Csökkentett működési költségek: Kevesebb kezelői idő kell a ragasztótartályok felügyeletére és feltöltésére, kisebb a hiba vagy leállás esélye.
5. Digitalizáció: A berendezésfigyelő érzékelők további folyamatadatokat biztosítanak, amelyek lehetővé teszik az optimalizálást és a problémák azonosítását a hatékonyság növelése érdekében.

Az automatizált, soron belüli viszkozitásmérés és -szabályozás kulcsfontosságú a viszkozitás szabályozásához a gyártási folyamat során, valamint annak biztosításához, hogy a kritikus jellemzők teljes mértékben megfeleljenek a követelményeknek több tétel esetében anélkül, hogy offline mérési módszerekre és mintavételi technikákra kellene hagyatkozni. Rheonics a következő megoldásokat kínálja a folyamatvezérléshez és -optimalizáláshoz,

Viszkozitás- és sűrűségmérők

1. Sorban Viszkozitás mérések: Rheonics" SRV Aa széles tartományú, soros viszkozitásmérő eszköz, amely képes a viszkozitás változásainak észlelésére bármely folyamatfolyamban valós időben.
2. Sorban Viszkozitás és sűrűség mérések: Rheonics" SRD egy soros szimultán sűrűség- és viszkozitásmérő eszköz. Ha a sűrűségmérés fontos a műveletei során, akkor az SRD a legjobb érzékelő az Ön igényeinek kielégítésére, az SRV-hez hasonló működési képességekkel és a pontos sűrűségmérésekkel együtt.

Integrált, kulcsrakész minőség vezetés

Rheonics integrált kulcsrakész megoldást kínál a minőségirányításhoz, amely a következőkből áll:

1. Sorban Viszkozitás mérések: RheonicsSRV - széles tartományú, in-line viszkozitásmérő készülék beépített folyadék hőmérséklet-méréssel
2. Rheonics Folyamatmonitor: haladó prediktív nyomkövető vezérlő a folyamatfeltételek valós idejű variációinak figyelemmel kísérése és ellenőrzése
3. Rheonics RheoPulse ahol automatikus dosing: 4. szintű autonóm rendszer, amely nem enged kompromisszumot a meghatározott viszkozitási határokkal, és automatikusan aktiválja a by-pass szelepeket vagy szivattyúkat a keverék komponenseinek adaptív adagolásához

Az SRV érzékelő egy sorban helyezkedik el, így folyamatosan méri a viszkozitást (és SRD esetén a sűrűséget). A riasztások úgy konfigurálhatók, hogy értesítsék az üzemeltetőt a szükséges lépésekről, vagy a teljes kezelési folyamat teljesen automatizálható RPTC (Rheonics Prediktív nyomkövető vezérlő). Ha SRV-t használunk egy gyártási folyamatban, akkor javul a termelékenység, a haszonkulcsok és a szabályozásnak való megfelelés érhető el. Rheonics Az érzékelők kompakt kialakításúak az egyszerű OEM- és utólagos telepítéshez. Nem igényelnek karbantartást vagy újrakonfigurálást. Az érzékelők pontos, megismételhető eredményeket biztosítanak, függetlenül attól, hogy hogyan és hol vannak felszerelve, anélkül, hogy szükség lenne speciális kamrákra, gumitömítésekre vagy mechanikai védelemre. Kellékanyagok nélkül, és nem igényel újrakalibrálást, az SRV és az SRD rendkívül könnyen kezelhető, ami rendkívül alacsony élettartamú üzemeltetési költségeket eredményez.

A folyamatkörnyezet kialakítása után általában kevés erőfeszítésre van szükség a rendszerek integritásának konzisztenciájának fenntartásához – a kezelők bízhatnak a szigorú ellenőrzésben Rheonics gyártási minőségirányítási megoldás.

Kiváló érzékelő kialakítás és technológia

Kifinomult, szabadalmaztatott elektronika ezeknek az érzékelőknek az agya. Az SRV és az SRD ipari szabványos folyamatcsatlakozásokkal, például ¾” NPT, DIN 11851, karima és Tri-clamp lehetővé teszi a kezelők számára, hogy a folyamatsorukban meglévő hőmérséklet-érzékelőt SRV/SRD-re cseréljék, amely rendkívül értékes és hasznosítható folyamatfolyadék-információkat, például viszkozitást ad a hőmérséklet pontos mérése mellett a beépített Pt1000 segítségével (DIN EN 60751 AA, A, B osztály elérhető) .

Az igényeknek megfelelő elektronika

Az érzékelőelektronika adó-házban és kisméretű tényezővel ellátott DIN sínre szerelhető állapotban is könnyen integrálható a folyamatokba és a gépek belső szekrényeibe.

Könnyen integrálható

Az érzékelő elektronikában alkalmazott több analóg és digitális kommunikációs módszer egyszerűvé teszi az ipari PLC-hez és a vezérlőrendszerekhez történő csatlakoztatást.

Analóg és digitális kommunikációs lehetőségek

Opcionális digitális kommunikációs lehetőségek

Rheonics gyújtószikramentes érzékelőket kínál, amelyek ATEX és IECEx tanúsítvánnyal rendelkeznek veszélyes környezetben való használatra. Ezek az érzékelők megfelelnek a robbanásveszélyes környezetben történő használatra szánt berendezések és védelmi rendszerek tervezésére és kivitelezésére vonatkozó alapvető egészségügyi és biztonsági követelményeknek.

A gyújtószikramentes és robbanásbiztos tanúsítványok Rheonics lehetővé teszi egy meglévő érzékelő testreszabását is, lehetővé téve ügyfeleink számára, hogy elkerüljék az alternatíva azonosításával és tesztelésével kapcsolatos időt és költségeket. Egyedi érzékelők biztosíthatók olyan alkalmazásokhoz, amelyek egy egységet igényelnek akár több ezer egységig; hetek és hónapok átfutási idejével.

Rheonics SRV & SRD mind ATEX, mind IECEx tanúsítvánnyal rendelkeznek.

Az érzékelőt közvetlenül telepítse a folyamatfolyamba valós idejű viszkozitás és sűrűség mérések elvégzéséhez. Nincs szükség megkerülő vezetékre: az érzékelő sorba merülhet; az áramlási sebesség és a rezgések nem befolyásolják a mérési stabilitást és pontosságot. Optimalizálja a keverési teljesítményt a folyadék ismételt, egymást követő és következetes tesztjeivel.

Rheonics SRV és RPS Laminálógépbe telepített vezérlő

Rheonics innovatív folyadékérzékelő és felügyeleti rendszereket tervez, gyárt és forgalmaz. Precíziós gyártás Svájcban, RheonicsA soros viszkoziméterek és sűrűségmérők az alkalmazás által megkívánt érzékenységgel és megbízhatósággal rendelkeznek, amely a zord működési környezetben való túléléshez szükséges. Stabil eredmény – még kedvezőtlen áramlási körülmények között is. Nincs hatása a nyomásesésnek vagy az áramlási sebességnek. Ugyanilyen jól alkalmazható a laboratóriumi minőségellenőrző mérésekre is. A teljes tartományban történő méréshez nincs szükség alkatrész vagy paraméter megváltoztatására.