Medición de la viscosidad en línea de la cola de almidón para la producción de cartón ondulado

La industria del cartón ondulado está creciendo rápidamente a una tasa compuesta anual de más del 4% con volúmenes de más de 115 millones de toneladas valoradas en más de $ 176 mil millones en 2019.

Los envases de cartón ondulado se consideran ecológicos y sostenibles. Contiene solo materias primas naturales (pulpa de madera, pegamento de almidón y 80% de papel reciclado) y, por lo tanto, es 100% renovable, reciclable y biodegradable. Incluso el proceso de procesamiento e impresión de cartón ondulado es respetuoso con el medio ambiente porque las tintas son principalmente a base de agua.

Por importante que sea la elección de los papeles, el adhesivo y su aplicación son cruciales para obtener el mejor cartón ondulado al final de la máquina onduladora. Para ser eficaces en una amplia variedad de tablas, las colas deben ser versátiles y, al mismo tiempo, mantener una unión de calidad y una alta productividad. La adherencia entre los revestimientos y el medio debe ser fuerte para proporcionar resistencia y amortiguación para proteger el contenido del mundo exterior y permitir que la caja mantenga la integridad a lo largo de su ciclo de vida.

Todos los adhesivos de almidón se basan en una propiedad especial del almidón: cuando se somete a calor, la suspensión de almidón experimenta un aumento extremadamente rápido de viscosidad a medida que los gránulos de almidón se gelifican. Esta alta viscosidad, desarrollada a una temperatura crítica, conduce al fenómeno de la pegajosidad.

Dado que la viscosidad correcta es crucial para el buen funcionamiento del almidón, control de viscosidad puede ayudar a mejorar la consistencia y el desempeño de estos adhesivos en muchos productos de cartón corrugado.

¿Cuál es la necesidad de control de procesos en la producción de cartón ondulado?

Después de la producción de papel, el cartón ondulado es la segunda aplicación más importante de almidones no alimentarios a nivel mundial, donde se utiliza como adhesivo entre el acanalado y los revestimientos. Muchas colas de almidón contienen almidón nativo sin modificar, junto con aditivos como bórax y sosa cáustica. El almidón gelatinizado transporta una suspensión de almidón crudo y evita la sedimentación. Este tipo de pegamento se denomina adhesivo SteinHall opaco.

El pegamento se aplica en las puntas de las ranuras medianas, después de lo cual el otro componente de papel conocido como revestimiento se pone en contacto y se adhiere. Esto luego se seca a fuego alto, lo que hace que el resto del almidón crudo en el pegamento se hinche / gelatinice. Esta gelatinización proporciona la reacción de fraguado final, lo que convierte al pegamento en un adhesivo rápido y fuerte para la producción de cartón ondulado.

La calidad e integridad del producto dentro de la caja depende de la estabilidad del empaque. Y la capacidad de una caja para proteger el contenido del interior depende a menudo de la fuerza y ​​la aplicación adecuada del adhesivo.

Las soluciones de control de viscosidad para la aplicación de almidón ayudan a garantizar que cada lote de adhesivo tenga la consistencia adecuada y que se aplique en las cantidades y posiciones correctas durante el pegado de las ranuras a los revestimientos. Se usa un viscosímetro en línea para optimizar y mantener consistentemente el grosor de almidón correcto para la capa adhesiva.

Los siguientes problemas pueden surgir en su proceso de fabricación de cartón si utiliza métodos manuales de medición de viscosidad u otros enfoques que no controlan la viscosidad de manera adecuada:

• Tablero suave
• Rayo de pegamento pesado
• Aspecto de la tabla de lavar
• Corrugaciones inclinadas
• Adherencia irregular
• Bordes sueltos
• Las ampollas
• Componentes despegados
• Eslingar o regatear

Importancia del monitoreo y control de viscosidad y densidad para asegurar una adhesión de almidón de alta calidad

La producción de cartón ondulado depende en gran medida de la adherencia, que tiene el mayor impacto en su calidad. Es la calidad del pegamento de almidón lo que determina en última instancia la calidad de la adhesión. La viscosidad es una métrica importante del pegamento de almidón y la cantidad de viscosidad afecta directamente la adhesión de los cartones corrugados. La viscosidad estable es la única forma de garantizar buenas propiedades de adhesión del pegamento de almidón.

Componentes y producción de adhesivos de almidón.

Cuando la viscosidad del almidón / adhesivo está fuera del rango óptimo, crea imperfecciones y reduce la calidad de los productos intermedios y finales. Un adhesivo con suficiente viscosidad evitará que se impregnen mantas y papeles, mejorando así su calidad.

La mayoría de las recetas de pegamento de almidón para plantas de cartón ondulado se mezclan y calientan para lograr una viscosidad objetivo. Los factores que afectan la viscosidad del almidón son el tipo y la calidad del almidón, la dosis de oxidante y el tiempo de oxidación, la temperatura de oxidación, la dosis de gelatinizador NaOH (hidróxido de sodio), la dosis de bórax, la proporción del agua y la temperatura de almacenamiento, el tiempo y el medio ambiente. Con tantos parámetros y componentes que se deben corregir durante la producción / formulación del almidón, resulta rentable controlar rápidamente el producto final (almidón) para garantizar la consistencia del lote.

La viscosidad es un indicador importante de la distribución de tamaño de partícula. Los cambios en la distribución del tamaño de las partículas pueden afectar propiedades como la densidad, la reología y el espesor de la capa. Las propiedades relacionadas con la distribución del tamaño de partícula en el almidón son, por ejemplo, la flexibilidad, resistencia y facilidad de uso del cartón (ondulado).

El pegamento de almidón pertenece a la familia de productos poliméricos. Hay dos tipos de polímeros de glucosa en el almidón: amilosa lineal y helicoidal y amilopectina ramificada. Dependiendo de la planta, el almidón contiene de 20% a 25% de amilosa y de 75% a 80% de amilopectina. Dado que las fracciones de amilosa no son realmente solubles en agua, eventualmente forman agregados cristalinos por enlaces de hidrógeno, un proceso llamado retrogradación o retroceso, que hace que la viscosidad sea inestable. Presenta un comportamiento reológico complejo. El control de la viscosidad en línea puede detectarse cuando la formulación de almidón se ha echado a perder o no es óptima para la aplicación.

¿Por qué automatizar la inspección del material entrante y la aplicación de adhesivos, colas, pastas y termofusibles?

Hay muchos tipos diferentes de adhesivos, incluidos líquidos viscosos, pastas, sólidos cristalinos y amorfos. Además, los adhesivos se envasan típicamente en cartuchos, cubos, tambores, bolsas, gránulos y bloques. Es fundamental para un proceso de producción tener un flujo constante de adhesivo desde el contenedor de adhesivo hacia el equipo de dispensación para mantenerlo funcionando continuamente. Los adhesivos termofusibles son sólidos a temperatura ambiente, por lo que generalmente se retiran manualmente de las cajas con una pala y luego se agregan al equipo de fusión para que se dispersen durante el proceso de fusión.

Si no se monitorea cuidadosamente, la manipulación manual crea tareas adicionales para los operadores, corre el riesgo de contaminación durante la manipulación y deja abierta la posibilidad de derrames o incluso tiempo de inactividad del proceso. Un consumo constante de termofusibles también minimiza el historial de calor del adhesivo, lo que permite el máximo rendimiento y calidad en el proceso de producción.

Beneficios de la automatización de la viscosidad en el proceso de ondulado

Las soluciones que automatizan la entrega de adhesivo están ganando popularidad a medida que más fabricantes se dan cuenta de los beneficios y el rápido retorno de la inversión, que incluyen:

1. Eficiencia: La naturaleza altamente precisa de los equipos automatizados garantiza que se entregue la cantidad correcta de adhesivo para satisfacer la demanda del proceso.
2. Fiabilidad: Los alimentadores automatizados garantizan un flujo constante del adhesivo correcto a la línea de producción, independientemente de los patrones de cambio, el tiempo de inactividad y las velocidades de producción. Un sistema inherentemente cerrado también evita contaminantes, reduce el desperdicio y minimiza el mantenimiento del equipo.
3. Seguridad: Mediante el uso de sistemas de alimentación automática y la eliminación de la manipulación manual de adhesivos termofusibles, reduce la posible exposición a materiales y equipos de alta temperatura.
4. Disminución de los costos operativos: Menos tiempo del operador dedicado a monitorear y llenar los tanques de adhesivo con menos posibilidades de errores o tiempo de inactividad.
5. Digitalización: Los sensores de monitoreo de equipos proporcionan datos de proceso adicionales que permiten la optimización y la identificación de problemas para mejorar la eficiencia.

Soluciones de Rheonics para el control de calidad y la garantía del pegamento de almidón en envases

La medición y el control automatizados de la viscosidad en línea son cruciales para controlar la viscosidad durante el proceso de fabricación y garantizar que las características críticas cumplan plenamente con los requisitos en varios lotes, sin tener que depender de métodos de medición fuera de línea y técnicas de toma de muestras. Rheonics ofrece las siguientes soluciones para el control y la optimización de procesos,

Medidores de viscosidad y densidad

1. En línea Viscosidad mediciones: Rheonics SRV es un dispositivo de medición de viscosidad en línea de amplio rango capaz de detectar cambios de viscosidad dentro de cualquier flujo de proceso en tiempo real.
2. En línea Viscosidad y Densidad mediciones: Rheonics SRD es un instrumento de medición de densidad y viscosidad simultánea en línea. Si la medición de la densidad es importante para sus operaciones, SRD es el mejor sensor para satisfacer sus necesidades, con capacidades operativas similares a las del SRV junto con mediciones de densidad precisas.

Integrado, llave en mano calidad de esterilización

Rheonics ofrece una solución integral llave en mano para la gestión de la calidad compuesta por:

1. En línea Viscosidad mediciones: SRV de Rheonics – un dispositivo de medición de viscosidad en línea de amplio rango con medición de temperatura de fluido incorporada
2. Monitor de procesos reónicos: un avanzado controlador de seguimiento predictivo para monitorear y controlar en tiempo real las variaciones de las condiciones del proceso
3. Rheonics RheoPulso con automáticamente dosear: Un sistema autónomo de nivel 4 que garantiza que no se comprometa con los límites de viscosidad establecidos y activa automáticamente válvulas de derivación o bombas para dosificar de forma adaptativa los componentes de la mezcla.

El sensor SRV está ubicado en línea, por lo que mide continuamente la viscosidad (y la densidad en el caso de SRD). Las alertas se pueden configurar para notificar al operador de la acción necesaria o todo el proceso de gestión se puede automatizar completamente con RPTC (Controlador de seguimiento predictivo Rheonics). El uso de un SRV en una línea de proceso de fabricación da como resultado una productividad mejorada, márgenes de ganancia y logra el cumplimiento normativo. Los sensores Rheonics tienen un factor de forma compacto para una instalación simple de OEM y modernización. No requieren mantenimiento ni reconfiguraciones. Los sensores ofrecen resultados precisos y repetibles sin importar cómo o dónde se monten, sin necesidad de cámaras especiales, sellos de goma o protección mecánica. Al no usar consumibles y no requieren recalibración, SRV y SRD son extremadamente fáciles de operar, lo que resulta en costos de operación de por vida extremadamente bajos.

Una vez que se establece el entorno del proceso, generalmente se requiere poco esfuerzo para mantener la coherencia de la integridad de los sistemas; los operadores pueden confiar en el control estricto con la solución de gestión de calidad de producción de Rheonics.

La ventaja de Rheonics

Factor de forma compacto, sin partes móviles y no requiere mantenimiento

El SRV y el SRD de Rheonics tienen un factor de forma muy pequeño para la instalación sencilla de OEM y modificaciones. Permiten una fácil integración en cualquier flujo de proceso. Son fáciles de limpiar y no requieren mantenimiento ni reconfiguraciones. Tienen una huella pequeña que permite la instalación en línea en cualquier línea de proceso, evitando cualquier espacio adicional o requisito de adaptador.

Alta estabilidad e insensible a las condiciones de montaje: cualquier configuración posible

Rheonics SRV y SRD utilizan un resonador coaxial patentado único, en el que dos extremos de los sensores giran en direcciones opuestas, cancelando los pares de reacción en su montaje y, por lo tanto, haciéndolos completamente insensibles a las condiciones de montaje y los caudales. El elemento sensor se asienta directamente en el fluido, sin requisitos especiales de carcasa o jaula protectora.

Lecturas instantáneas precisas sobre la calidad de la producción: descripción general completa del sistema y control predictivo

El software de Rheonics es potente, intuitivo y cómodo de usar. El fluido del proceso en tiempo real se puede monitorear en el IPC integrado o en una computadora externa. Varios sensores distribuidos por la planta se gestionan desde un único panel. Ningún efecto de la pulsación de presión del bombeo sobre el funcionamiento del sensor o la precisión de la medición. Sin efecto de vibración.

Mediciones en línea, no se necesita una línea de derivación

Instale directamente el sensor en su flujo de proceso para realizar mediciones de viscosidad (y densidad) en tiempo real. No se requiere una línea de derivación: el sensor puede sumergirse en línea; El caudal y las vibraciones no afectan la estabilidad y precisión de la medición.

Instalación sencilla y sin necesidad de reconfiguraciones / recalibraciones: cero mantenimiento / tiempos de inactividad

En el caso poco probable de que un sensor se dañe, reemplace los sensores sin reemplazar ni reprogramar la electrónica. Reemplazos directos tanto para el sensor como para la electrónica sin actualizaciones de firmware ni cambios de calibración. Fácil montaje. Disponible con conexiones de proceso estándar y personalizadas como NPT, Tri-Clamp, DIN 11851, Flange, Varinline y otras conexiones sanitarias e higiénicas. Sin cámaras especiales. Se quita fácilmente para su limpieza o inspección. SRV también está disponible con DIN11851 y conexión de triple abrazadera para un fácil montaje y desmontaje. Las sondas SRV están selladas herméticamente para limpieza en el lugar (CIP) y admiten el lavado a alta presión con conectores IP69K M12.

Bajo consumo de energía

Fuente de alimentación de 24 V CC con consumo de corriente inferior a 0.1 A durante el funcionamiento normal.

Tiempo de respuesta rápido y viscosidad compensada por temperatura

La electrónica ultrarrápida y robusta, combinada con modelos computacionales integrales, hace que los dispositivos Rheonics sean uno de los más rápidos, versátiles y precisos de la industria. SRV y SRD brindan mediciones precisas de viscosidad (y densidad para SRD) en tiempo real cada segundo y no se ven afectados por variaciones de caudal.

Amplias capacidades operativas

Los instrumentos de Rheonics están diseñados para realizar mediciones en las condiciones más desafiantes. SRV está disponible con la gama operativa más amplia del mercado para viscosímetros de proceso en línea:

• Rango de presión hasta 5000 psi
• Rango de temperatura desde -40 hasta 200 ° C
• Rango de viscosidad: 0.5 cP hasta 50,000 cP (y superior)

SRD: instrumento único, función triple - Viscosidad, temperatura y densidad

El SRD de Rheonics es un producto único que reemplaza tres instrumentos diferentes para mediciones de viscosidad, densidad y temperatura. Elimina la dificultad de ubicar tres instrumentos diferentes y ofrece mediciones extremadamente precisas y repetibles en las condiciones más duras.

Diseño y tecnología de sensores superiores.

La electrónica sofisticada y patentada es el cerebro de estos sensores. SRV y SRD están disponibles con conexiones de proceso estándar de la industria como ¾ ”NPT, DIN 11851, Brida y Tri-clamp, lo que permite a los operadores reemplazar un sensor de temperatura existente en su línea de proceso con SRV / SRD, lo que brinda información de fluidos de proceso altamente valiosa y procesable, como la viscosidad, una medición precisa de la temperatura utilizando un Pt1000 incorporado (DIN EN 60751 Clase AA, A, B disponible).

Electrónica construida para satisfacer sus necesidades.

Disponible tanto en una carcasa de transmisor como en un montaje en riel DIN de factor de forma pequeño, la electrónica del sensor permite una fácil integración en las líneas de proceso y dentro de los gabinetes de equipos de las máquinas.

Fácil de integrar

Múltiples métodos de comunicación analógica y digital implementados en la electrónica del sensor hacen que la conexión a PLC industriales y sistemas de control sea sencilla y sencilla.

Cumplimiento de ATEX e IECEx

Rheonics ofrece sensores intrínsecamente seguros certificados por ATEX e IECEx para su uso en entornos peligrosos. Estos sensores cumplen con los requisitos esenciales de salud y seguridad relacionados con el diseño y la construcción de equipos y sistemas de protección destinados a utilizarse en atmósferas potencialmente explosivas.

Las certificaciones intrínsecamente seguras y a prueba de explosiones de Rheonics también permiten la personalización de un sensor existente, lo que permite a nuestros clientes evitar el tiempo y los costos asociados con la identificación y prueba de una alternativa. Se pueden proporcionar sensores personalizados para aplicaciones que requieren una unidad hasta miles de unidades; con plazos de entrega de semanas versus meses.

Rheonics SRV & SRD están certificados por ATEX e IECEx.

Selección de instrumentos Rheonics

Medidor de densidad de proceso en línea y viscosímetro

SRDCotiza ahora

Viscosímetro de proceso en línea de amplio rango

SRVCotiza ahora