Inline měření viskozity škrobového lepidla pro výrobu vlnité lepenky

Průmysl vlnité lepenky rychle roste s CAGR o více než 4 % s objemy více než 115 milionů tun v hodnotě přesahující 176 miliard USD v roce 2019.

Obaly vyrobené z vlnité lepenky jsou považovány za ekologické a udržitelné. Obsahuje pouze přírodní suroviny (dřevěnou buničinu, škrobové lepidlo a z 80 % recyklovaný papír), a proto je 100% obnovitelné, recyklovatelné a biologicky rozložitelné. I proces zpracování a tisku vlnité lepenky je šetrný k životnímu prostředí, protože inkousty jsou převážně na vodní bázi.

Existuje mnoho typů krabic vyrobených v průmyslu vlnité lepenky, od lehkých mikrovláknových krabic až po vysoce odolné vícestěnné krabice. Nízkonákladové, vysoce výkonné kartonové krabice jsou všestranným prostředkem pro balení mnoha různých typů produktů, včetně strojů, elektrotechnického zboží, ovoce a zeleniny, a také prostředkem pro poskytování informací a reklamy o obsahu.

Krabice z vlnité lepenky musí splňovat několik požadavků, ale vše začíná výrobou pevné ploché lepenky na vlnitém stroji.

Stejně důležitý jako výběr papírů je lepidlo a jeho aplikace rozhodující pro získání nejlepší vlnité lepenky na konci zvlňovacího stroje. Aby byla lepidla účinná na široké škále desek, musí být univerzální při zachování kvality lepení a vysoké produktivity. Přilnavost mezi vložkami a médiem musí být silná, aby poskytovala pevnost a odpružení, aby chránila obsah před vnějším světem a umožnila krabici zachovat si integritu během svého životního cyklu.

Všechna škrobová lepidla jsou založena na speciální vlastnosti škrobu: když je škrobová kaše vystavena teplu, dochází k extrémně rychlému nárůstu viskozity, protože škrobové granule gelují. Tato vysoká viskozita, vyvinutá při kritické teplotě, vede k jevu lepivosti.

Protože správná viskozita je zásadní pro správné fungování škrobu, kontrola viskozity může pomoci zlepšit konzistenci a výkon těchto lepidel v mnoha výrobcích z vlnité lepenky, jako jsou:

• Přepravní pouzdra
• Vlnité plechy
• Maloobchodní merchandising
• Automobilové a průmyslové obaly
• Balení potravin
• Prezentace produktů

Prezentace produktů (zdroj: BCI)

Po výrobě papíru je vlnitá lepenka celosvětově druhou největší aplikací nepotravinářských škrobů, kde se používá jako lepidlo mezi drážkováním a vložkou. Mnoho škrobových lepidel obsahuje nemodifikovaný nativní škrob spolu s přísadami, jako je borax a louh sodný. Želatinovaný škrob nese nevařenou škrobovou kaši a zabraňuje sedimentaci. Takové lepidlo se nazývá neprůhledné lepidlo SteinHall.

Výroba moderních obalů z vlnité lepenky | Fefco

Lepidlo se nanese na hroty se středními drážkami, načež se druhá papírová složka známá jako vložka přivede do kontaktu a slepí. To se pak suší za vysokého tepla, což způsobí, že zbytek neuvařeného škrobu v lepidle nabobtná/želatinuje. Tato želatinizace poskytuje konečnou tuhnoucí reakci, díky níž je lepidlo rychlé a silné lepidlo pro výrobu vlnité lepenky.

Bílá kniha – vlnitá krabice a škrob (tuthillpump.com)

Kvalita a celistvost produktu uvnitř krabice závisí na stabilitě obalu. A schopnost krabice chránit obsah uvnitř často závisí na síle a správné aplikaci lepidla.

Roztoky pro řízení viskozity při aplikaci škrobu pomáhají zajistit, aby každá šarže lepidla měla správnou konzistenci a aby byla aplikována ve správných množstvích a polohách během lepení drážek na vložky. Inline viskozimetr se používá k optimalizaci a důslednému udržování správné tloušťky škrobu pro vrstvu lepidla.

Pokud používáte ruční metody měření viskozity nebo jiné přístupy, které neřídí viskozitu adekvátně, mohou ve vašem procesu výroby lepenky nastat následující problémy:

• Měkká deska
• Pruh silného lepidla
• Vzhled vodící desky
• Šikmé zvlnění
• Skvrnitá přilnavost
• Volné okraje
• Blistry
• Neslepené komponenty
• Smykování nebo driblování

Ruční měření viskozity pomocí kelímku ve výrobní podlaze

Výroba vlnité lepenky velmi závisí na adhezi, která má největší vliv na její kvalitu. Je to kvalita škrobového lepidla, která nakonec určuje kvalitu přilnavosti. Viskozita je důležitou metrikou škrobového lepidla a množství viskozity přímo ovlivňuje přilnavost vlnitých desek. Stabilní viskozita je jediný způsob, jak zajistit dobré adhezní vlastnosti škrobového lepidla.

Komponenty a výroba škrobových lepidel

Když je viskozita škrobu/lepidla mimo optimální rozsah, vytváří nedokonalosti a snižuje kvalitu meziproduktů a konečných produktů. Lepidlo s dostatečnou viskozitou zabrání impregnaci přikrývek a papírů a tím zlepší jejich kvalitu.

Většina receptů na škrobové lepidlo pro vlnité rostliny se skládá z:

• Škrob
• borax
• Kaustický
• voda

Tyto složky se smíchají a zahřejí, aby se dosáhlo cílové viskozity. Faktory ovlivňující viskozitu škrobu jsou druh a kvalita škrobu, dávkování oxidantu a doba oxidace, oxidační teplota, dávkování želatinizéru NaOH (hydrooxid sodný), dávkování boraxu, poměr vody a skladovací teplota, čas a prostředí. S tolika parametry a složkami, které je třeba během výroby/formulování škrobu správně nastavit, se rychle vyplatí sledovat konečný produkt (škrob), aby byla zajištěna konzistence šarže.

Viskozita je důležitým ukazatelem Distribuce velikosti částic. Změny v distribuci velikosti částic mohou ovlivnit vlastnosti, jako je hustota, reologie a tloušťka vrstvy. Vlastnosti související s distribucí velikosti částic ve škrobu jsou např pružnost, pevnost a použitelnost (vlnité) lepenky.

Škrobové lepidlo patří do rodiny polymerních produktů. Ve škrobu existují dva typy glukózových polymerů: lineární a helikální amylóza a rozvětvený amylopektin. V závislosti na rostlině obsahuje škrob 20 % až 25 % amylózy a 75 % až 80 % amylopektinu. Vzhledem k tomu, že amylózové frakce nejsou ve vodě zcela rozpustné, nakonec vytvářejí krystalické agregáty vodíkovými vazbami – proces nazývaný retrogradace neboli setback, což činí viskozitu nestabilní. Vykazuje složité reologické chování. Monitorování viskozity přímo v škrobu dokáže odhalit, kdy je složení škrobu poškozené nebo není optimální pro aplikaci.

Graf 1 znázorňuje vývoj viskozity lepidla na bázi škrobu poté, co bylo naneseno na hroty žlábků a přivedeno do kontaktu s vložkou. (Zdroj: Roquette)

Existuje mnoho různých typů lepidel, včetně viskózních kapalin, past, krystalických a amorfních pevných látek. Kromě toho jsou lepidla typicky balena v kazetách, vědrech, bubnech, přepravkách, peletách a blocích. Pro výrobní proces je kritické, aby měl stálý tok lepidla z nádoby na lepidlo do dávkovacího zařízení, aby se udrželo nepřetržitě v chodu. Tavná lepidla jsou pevné látky při pokojové teplotě, takže se obvykle ručně odebírají z krabic nabíráním a poté se přidávají do tavného zařízení, aby se během procesu tavení rozptýlily.

Pokud není pečlivě sledována, vytváří ruční manipulace další úkoly pro operátory, riskuje kontaminaci během manipulace a ponechává otevřenou možnost rozlití nebo dokonce prostoje procesu. Stálá spotřeba taveniny také minimalizuje tepelnou historii lepidla, což umožňuje maximální výkon a kvalitu ve výrobním procesu.

Řešení, která automatizují dodávku lepidla, získávají na popularitě, protože si stále více výrobců uvědomuje výhody a rychlou návratnost investic, včetně:

1. Účinnost: Vysoce přesná povaha automatizovaného zařízení zajišťuje dodání správného množství lepidla, které odpovídá požadavkům procesu.
2. Spolehlivost: Automatizované podavače zajišťují konzistentní tok správného lepidla na výrobní linku, nezávisle na vzorcích směn, prostojích a rychlosti výroby. Inherentně uzavřený systém také zabraňuje kontaminaci, snižuje množství odpadu a minimalizuje údržbu zařízení.
3. Bezpečnost: Použitím systémů automatického podávání a odstraněním ruční manipulace s tavnými lepidly snížíte potenciální vystavení vysokoteplotním materiálům a zařízením.
4. Snížené provozní náklady: Méně času stráveného obsluhou sledováním a plněním nádrží s lepidlem s menší pravděpodobností chyb nebo prostojů.
5. Digitalizace: Senzory pro monitorování zařízení poskytují další procesní data, která umožňují optimalizaci a identifikaci problémů pro zvýšení efektivity.

Automatizované in-line měření a řízení viskozity je zásadní pro řízení viskozity během výrobního procesu a pro zajištění toho, aby kritické charakteristiky byly v plném souladu s požadavky napříč více šaržemi, aniž byste se museli spoléhat na offline metody měření a techniky odběru vzorků. Rheonics nabízí následující řešení pro řízení a optimalizaci procesů,

Měřiče viskozity a hustoty

1. V souladu Viskozita Měření: Rheonics" SRV is a is a wide range, in-line viskozity measurement device schopný detekovat změny viskozity v jakémkoli proudu procesu v reálném čase.
2. V souladu Viskozita a hustota Měření: Rheonics" SRD je in-line nástroj pro současné měření hustoty a viskozity. Pokud je měření hustoty pro vaše operace důležité, SRD je nejlepší senzor vyhovující vašim potřebám, s provozními schopnostmi podobnými SRV spolu s přesným měřením hustoty.

Integrovaný, na klíč kvalita řízení

Rheonics nabízí integrované řešení řízení kvality na klíč vyrobené z:

1. V souladu Viskozita Měření: RheonicsSRV - široký rozsah, in-line zařízení pro měření viskozity s vestavěným měřením teploty kapaliny
2. Rheonics Monitorovací proces: pokročilý řadič prediktivního sledování sledovat a řídit variace procesních podmínek v reálném čase
3. Rheonics RheoPulse s automatický dosing: Autonomní systém úrovně 4, který nezajišťuje žádný kompromis s nastavenými limity viskozity a automaticky aktivuje obtokové ventily nebo čerpadla pro adaptivní dávkování složek směsi

Senzor SRV je umístěn v řadě, takže nepřetržitě měří viskozitu (a hustotu v případě SRD). Výstrahy lze konfigurovat tak, aby upozorňovaly operátora na nezbytnou akci, nebo lze celý proces správy plně automatizovat pomocí RPTC (Rheonics Predictive Tracking Controller). Použití SRV ve výrobní lince vede ke zlepšení produktivity, ziskových marží a dosažení souladu s předpisy. Rheonics snímače mají kompaktní tvar pro jednoduchou OEM a dodatečnou instalaci. Nevyžadují žádnou údržbu nebo přestavby. Senzory nabízejí přesné, opakovatelné výsledky bez ohledu na to, jak a kde jsou namontovány, bez potřeby speciálních komor, pryžových těsnění nebo mechanické ochrany. Bez použití spotřebního materiálu a bez nutnosti rekalibrace se SRV a SRD extrémně snadno obsluhují, což má za následek extrémně nízké provozní náklady po celou dobu životnosti.

Jakmile je vytvořeno procesní prostředí, je obvykle potřeba jen malé úsilí k udržení konzistence integrity systémů – operátoři se mohou spolehnout na přísnou kontrolu s Rheonics řešení řízení kvality výroby.

Špičkový design a technologie senzorů

Mozkem těchto senzorů je sofistikovaná patentovaná elektronika. SRV a SRD jsou k dispozici s průmyslovými standardními procesními připojeními, jako je ¾” NPT, DIN 11851, příruba a Tri-clamp umožňuje operátorům nahradit stávající teplotní senzor ve své procesní lince za SRV/SRD poskytující kromě přesného měření teploty kromě přesného měření teploty také informace o procesních tekutinách, jako je viskozita, vysoce hodnotné a použitelné informace o procesních tekutinách pomocí vestavěného Pt1000 (k dispozici DIN EN 60751 třída AA, A, B) .

Elektronika postavená podle vašich potřeb

Elektronika snímače, která je k dispozici jak v krytu převodníku, tak i v malém provedení na DIN lištu, umožňuje snadnou integraci do procesních linek a do vnitřních skříní strojů.

Snadná integrace

Mnoho analogových a digitálních komunikačních metod implementovaných v senzorové elektronice umožňuje snadné a snadné připojení k průmyslovým PLC a řídicím systémům.

Možnosti analogové a digitální komunikace

Volitelné možnosti digitální komunikace

Rheonics nabízí jiskrově bezpečné senzory certifikované podle ATEX a IECEx pro použití v nebezpečném prostředí. Tyto senzory splňují základní zdravotní a bezpečnostní požadavky týkající se návrhu a konstrukce zařízení a ochranných systémů určených pro použití v prostředí s nebezpečím výbuchu.

Vlastní certifikace pro jiskrovou bezpečnost a odolnost proti výbuchu Rheonics také umožňuje přizpůsobení stávajícího senzoru, což našim zákazníkům umožňuje vyhnout se času a nákladům spojeným s identifikací a testováním alternativy. Vlastní senzory mohou být poskytnuty pro aplikace, které vyžadují jednu jednotku až tisíce jednotek; s dodacími lhůtami týdny versus měsíce.

Rheonics SRV & SRD jsou certifikovány ATEX i IECEx.

Přímo nainstalujte snímač do proudu procesu a proveďte měření viskozity a hustoty v reálném čase. Není zapotřebí obtokové vedení: senzor lze ponořit do potrubí; průtok a vibrace neovlivňují stabilitu a přesnost měření. Optimalizujte výkon míchání prováděním opakovaných, po sobě jdoucích a konzistentních testů kapaliny.

Rheonics SRV a RPS Řídicí jednotka nasazená v laminovacím lisu

Rheonics navrhuje, vyrábí a prodává inovativní systémy pro snímání a monitorování tekutin. Přesná výroba ve Švýcarsku, RheonicsIn-line viskozimetry a hustoměry mají citlivost požadovanou aplikací a spolehlivost potřebnou k přežití v drsném provozním prostředí. Stabilní výsledky – i za nepříznivých podmínek proudění. Žádný vliv poklesu tlaku nebo průtoku. Stejně dobře se hodí pro měření kontroly kvality v laboratoři. Pro měření v celém rozsahu není třeba měnit žádnou součást nebo parametr.