Меню

Также о проблеме расслаивания гофрокартона, причинах его возникновения и способах устранения проблемы можно подробнее почитать в материале. 

В настоящее время производители имеют технические возможности производить высокоскоростные гофроагрегаты, однако по-прежнему существует множество переменных, влияющих на возможность достижения высоких или максимальных скоростей. На протяжении многих лет гофроагрегаты стабильно увеличивали планку максимальной скорости, но этот экспоненциальный рост постепенно снижается. Тем не менее, более мелкие машины для гофрирования, которые десять лет назад имели бы производительность 500-600 футов в минуту, вытесняются с рынка новыми более широкими машинами, работающими на максимальной скорости, приближающейся к 1200 футов в минуту. Такие высокотехнологичные машины изменили и продолжают изменять способ производства гофрированных коробок, при этом они требуют точных и контролируемых условий для достижения такой скорости.

РИСУНОК 1: Максимальная скорость гофроагрегата

По вертикали: скорость в футах в минуту. По горизонтали: года

РИСУНОК 2: Расходы на тысячу квадратных футов (MSF) VS Скорость гофроагрегата

По вертикали: Расходы на тысячу квадратных футов (MSF). По горизонтали: скорость (футов в минуту) 

При каждом постепенном увеличении рабочей скорости машины необходимо учитывать дополнительные факторы и проблемы, возникающие в связи с изменениями. Например, такие факторы как длина заказа или количество замен бумаги играют важную роль при определении, насколько будут отличаться рабочая скорость и проектируемая скорость гофроагрегата. 
   
При высоких скоростях короткие заказы также могут потребовать более быстрой настройки и более тщательного контроля нанесения клея и кондиционирования бумаги. Даже незначительные ошибки при нанесении клея могут повлиять на качество гофрокартона, что может привести к более высокому уровню отходов или браку. Время простоя также начинает играть большую роль начиная со средней скорости гофроагрегата. Надлежащее техническое обслуживание, эксплуатация и настройка оборудования, как хорошая бригада техников на гоночной трассе, имеют решающее значение для достижения ежедневных целевых показателей производительности. От производительности также зависят расходы: обслуживание оборудования, персонал, коммунальные услуги, которые влияют на себестоимость гофрокартона. 

Гофроагрегат может работать не так быстро как хотелось бы по нескольким причинам. В процессе производства на скорость влияют: температура, кондиционирование, нанесение клея, скорость контакта слоев бумаги. Также скорость может замедляться в секции сушки, на ракеле и стопоукладчике.  Однако, практически со всеми причинами замедления инженеры научились справляться. Например, инженеры изучали конструкцию парового нагрева вала с целью определить влияние скорости вращения на поток конденсата. В результате исследований были созданы новые конструкции валов и сифонов, которые позволяют избежать образования конденсата при высоких скоростях. Системы контроля натяжения были точно настроены, чтобы справляться с крутящим моментом и растяжением на более высоких скоростях без разрывов или неравномерного натяжения бумаги. Системы управления паром были усовершенствованы, чтобы обеспечить лучший контроль нагревательных плит и валов. Кроме того, конструкция и точность гофрирующих валов также были максимально улучшены для соответствия этим высоким скоростям, что снизило вибрацию, износ и количество дефектов гофрокартона. Также настройки сплайсера, регулировка ножей и вала охвата стали более эффективными, чем когда-либо. Одна из областей, которая по-прежнему оказывает огромное влияние на скорость работы гофроагрегата, и требует тщательного внимания - это приготовление и нанесение клея, и по мере увеличения скорости машин рецептура и применение клеев также должны развиваться. 

Стратегии для качественного склеивания гофрокартона на высоких скоростях 

Некоторые из факторов использования клея, которые следует учитывать при изготовлении коробок из гофрокартона, включают время склеивания и высыхания, нанесение (консистенция, стягивание, проникновение в поверхность), контроль воды (кристаллизация склеивания), общий расход клея и характеристики склеивания. Некоторыми факторами можно управлять с помощью оптимизации рецептуры, но другие требуют дополнительных стратегий оптимизации. 

Вязкость, липкость и текстура 

Вязкость и липкость можно контролировать с помощью нескольких вещей. Вязкость можно отрегулировать в соответствии с условиями работы машины и способом производства бумаги, регулируя количество сухого вещества в крахмале, уровень буры, температуру варки, а также используя добавки, улучшающие характеристики склеивания. На липкость и текстуру (волокнистость, пленкообразование) можно также влиять, регулируя соотношение буры и каустической соды, модификаторов реологии, также влиять на липкость и структуру можно через регулирование вязкости. Следует соблюдать осторожность при регулировке текстуры, так как это также может повлиять на растекание клея во время нанесения или привести к плохому схватыванию клея или слабым связям.  

Следует отметить важный факт: более высокое содержание твердых веществ не обязательно означает более высокую вязкость, поскольку и высокое содержание твердых веществ, и высокая вязкость могут происходить параллельно. Более высокое содержание твердых веществ может использоваться при работе с высокоскоростными машинами, поскольку это еще одно средство контроля влажности при производстве гофрокартона. 

Расход и хранение клея 

Системы для хранения клея на заводах со временем стали меньше, поскольку они были оптимизированы для производства свежего клея по требованию, что ограничивало количество клея, которое необходимо хранить на складе. Хотя это значительно улучшило качество клея (чем свежее, тем лучше), в некоторых случаях это повлияло на подачу клея на машины, которые были модернизированы для более высоких скоростей. В частности, смесители меньшего размера, например, на 100 галлонов, а иногда и на 200 галлонов, могут иметь проблемы с поддержанием постоянной скорости производства. 

Для изготовления партий клея требуется время, а такие факторы, как скорость добавления воды и крахмала, время нагревания и перемещение на хранение, трудно изменить. Составление рецептуры клея для максимального увеличения объема клея в каждой партии может привести к постепенному увеличению доступного клея на складах. Определенным преимуществом для оптимального повышения доступности клея является сокращение его нанесения. Однако сокращение количества наносимого клея должно осуществляться одновременно с поддержанием качества склеивания и, как правило, включает оптимизацию свойств клея, в частности, липкости, вязкости и пленкообразования. 

Второе возможное преимущество связано с увеличением содержания твердых частиц клея в сочетании с сокращением количества наносимых материалов. Подняв содержание твердых частиц клея с 26% до 30% и одновременно уменьшив нанесение примерно с 10 до 8 единиц, общий расход сухого клея на машине можно поддерживать постоянным. При правильном составе клей может иметь те же характеристики вязкости, но общий объем клея уменьшается (это означает, что на производстве требуется меньше партий в день). В качестве дополнительного бонуса к гофрокартону добавляется меньше воды из клея, что снижает нагрузку на сушильную часть для удаления этой воды. 

РИСУНОК 3: Расход, фунты на тысячу кубических футов

По вертикали: фунты на тысячу кубических футов. По горизонтали: содержание твердых частиц (синий - 12 тысяч; оранжевый - 10 тысяч; горчичный - 8 тысяч)

Составление рецептуры с более высоким содержанием твердых веществ также в значительной степени зависит от надлежащего кондиционирования и контроля температуры как лайнера, так и флютинга, а также секции нагревательной плиты. Меньше воды означает, что машине требуется меньше тепла, и слишком много тепла может привести к кристаллизации клея, а не к надлежащей клейстеризации. Кристаллизованный клей на гофрокартоне будет хорошо выглядеть при снятии с машины, но после отверждения он превратится в хрупкую «молнию», которая легко трескается и ломается при сгибании гофрокартона. Хорошим и простым тестом для определения количества тепла, является осмотр гофрокартона, как только он остынет, выйдя из машины. Сгибайте и ломайте гофрокартон, особенно по краям, где в случае с перегревом проблемы с качеством особенно видны, и ищите пересушенную и растрескивающуюся/ломкую часть гофрокартона. Если флютинг выглядит высохшим, более чем вероятно, что клеевой шов тоже высох, и гофрокартон может стать бракованным после хранения. 

В дополнение к правильному рецепту клея и контролю температуры машины могут быть добавлены эксплуатационные добавки для защиты и улучшения клеев в этих сложных условиях. Было показано, что твердые вещества с более высоким содержанием термически обработанных материалов улучшают водоудерживающую способность клеев, защищая их от высоких температур, испаряющих влагу слишком быстро. 
   
Крахмалы-носители используются в клеях с высоким усилием на сдвиг для улучшения водоудерживающих свойств, особенно на легких сортах бумаги, которые трудно поддаются кондиционированию. Формирование пленки является важнейшим элементом, определяющим когезивность клея и то, насколько последовательно его можно наносить на канавки. Поскольку объем нанесенного клея сокращается, линии склеивания следует контролировать с помощью окрашивания йодом, чтобы гарантировать равномерное нанесение клея по всему полотну бумаги. В противном случае могут возникнуть такие проблемы, как расслоение и образование пузырей, что снизит качество гофрокартона. Добавки, например, полимерная смола или смола с высокими эксплуатационными характеристиками, которые смешиваются с крахмалом в клее, обеспечивают улучшенную текстуру и консистенцию, необходимые для более легкого нанесения клея при изготовлении гофрокартона различных сортов. 

Скорость машины при нанесении клея 

При более высоких скоростях машины время, отведенное на склеивание, значительно сокращается. Воздействие температуры также может снижаться по мере уменьшения времени контакта между бумагой и нагретыми валами. К счастью, новые машины и более плотная бумага могут адаптироваться к работе при более низких температурах, особенно при уменьшении количества клея. Но в любом случае время контакта в прижимном вале или ремнях на одностороннем гофроагрегате и в секции горячей плиты уменьшается по мере увеличения скорости работы машины. 

В результате клей должен схватываться быстрее, чтобы избежать неполного склеивания (белые линии клея). Ранее стратегия заключалась в том, чтобы снизить температуру гелеобразования клея с помощью более высокой щелочности, однако исследование Шаепе, Ватанабе и Нанко «Исследование механизмов склеивания на Double-Backer» показало, что время гелеобразования клея завершается в течение нескольких секунд независимо от температуры клея или температуры горячей плиты, и что обезвоживание клея играет более важную роль в формировании прочности соединения и, следовательно, значительно влияет на время соединения. Это еще раз указывает на преимущество увеличения твердых частиц клея для увеличения скорости склеивания. Увеличение количества щелочи в клеях при одновременном снижении температуры гелеобразования также улучшает «вхождение» щелочи в бумагу, улучшая сцепление и проникновение в поверхность бумаги. Однако из-за влияния низких температур гелеобразования на набухание и вязкость крахмала при хранении необходимо соблюдать осторожность, чтобы сбалансировать температуру гелеобразования с максимальной температурой клея при циркуляции в системе. Это правило также относится к любым "горячим точкам" в трубах или корытах для клея, которые могут спровоцировать химическую реакцию, и в результате клей набухнет раньше времени. 

Также необходимо контролировать консистенцию необработанного крахмала, поскольку требования к параметрам клея ужесточаются для высокоскоростных машин. Натуральный  крахмал, используемый в клеях, представляет собой немодифицированный крахмальный продукт, некоторые характеристики, такие как естественная вязкость, уровень поглощения щелочи и естественная температура гелеобразования, будут различаться в зависимости от региона произрастания и вегетационного периода растений.

Это может повлиять на различие в свойствах крахмала из разных партий поставок, а также на стабильность клея при хранении. Также следует быть особенно внимательным при взаимодействии с клеями с низкой температурой гелеобразования и с высоким сухим остатком. Несмотря на то, что существуют различные методы этих измерений, важно, чтобы поставщик крахмала регулярно предоставлял партии товара и производил контрольные анализы материалов поставок. Кроме того, поставщик крахмала должен предоставлять спецификации для своего продукта, которые будут обеспечивать стабильные характеристики клея в момент его использования покупателем.  

РИСУНОК 5: Формирование и структура слоя клея

Слева - плохое пленкообразование, справа - хорошее пленкообразование

Слева - пробелы в структуре пленки, справа - хорошая структура пленки

Часто неочевидной, но сложной проблемой высокоскоростных машин является влияние скорости прохождения клеенаносящего вала через клеевые ванны. На максимальной скорости машины ячейки клеенаносящего вала могут взбивать клей, что приводит к образованию пены. А пена в свою очередь может повлиять как на качество нанесение клея на флютинг, а также, что еще более серьезно, повлиять на индикаторы уровня клея, в результате чего машина перекроет поток клея в клеевые ванны. В данном случае ситуация может осложняться жесткостью воды, что еще больше способствует пенообразованию. В этих случаях пеногасители могут быть добавлены к клеям для контроля избыточного пенообразования.

ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА: 

1. Шепе, Ватанабэ и Нанко. Исследование механизмов склеивания на Double-backer, TAPPI Corrugating International, 3–15 апреля 2004 г.