قياس لزوجة غراء النشا أثناء إنتاج الكرتون المموج

تشهد صناعة الورق المقوى المموج نموًا سريعًا بمعدل نمو سنوي مركب يزيد عن 4٪، حيث بلغ حجم الإنتاج أكثر من 115 مليون طن بقيمة تتجاوز 176 مليار دولار في عام 2019.

تُعتبر العبوات المصنوعة من الكرتون المضلع صديقة للبيئة ومستدامة. فهي لا تحتوي إلا على مواد خام طبيعية (لب الخشب، وغراء النشا، و80% من الورق المعاد تدويره)، وبالتالي فهي متجددة وقابلة لإعادة التدوير والتحلل الحيوي بنسبة 100%. حتى عملية تصنيع وطباعة الكرتون المضلع صديقة للبيئة لأن الأحبار المستخدمة فيها مائية في الغالب.

تُنتج صناعة الكرتون المضلع أنواعًا عديدة من الصناديق، بدءًا من الصناديق الخفيفة ذات السماكة الدقيقة وصولًا إلى الصناديق المتينة متعددة الجدران. تُعدّ صناديق الكرتون منخفضة التكلفة وعالية الأداء وسيلةً مثاليةً لتعبئة أنواع مختلفة من المنتجات، بما في ذلك الآلات والأجهزة الكهربائية والفواكه والخضراوات، فضلًا عن كونها وسيلةً لعرض المعلومات والإعلان عن محتوياتها.

يجب أن تلبي الصناديق الكرتونية المموجة متطلبات متعددة، ولكن كل شيء يبدأ بإنتاج لوح قوي ومسطح على آلة التمويج.

بقدر أهمية اختيار الورق، يُعدّ اللاصق وطريقة استخدامه عنصرين أساسيين للحصول على أفضل جودة من الكرتون المضلّع في نهاية عملية التمويج. ولضمان فعاليته على مختلف أنواع الكرتون، يجب أن يكون اللاصق متعدد الاستخدامات مع الحفاظ على جودة الربط وإنتاجية عالية. كما يجب أن يكون الالتصاق بين الطبقة الداخلية والطبقة الخارجية قويًا لتوفير المتانة والحماية اللازمة للمحتويات من العوامل الخارجية، ولضمان سلامة الصندوق طوال فترة استخدامه.

تعتمد جميع المواد اللاصقة النشوية على خاصية مميزة للنشا: فعند تعرضها للحرارة، تزداد لزوجة معلق النشا بسرعة فائقة نتيجة لتجمد حبيبات النشا. وتؤدي هذه اللزوجة العالية، التي تتشكل عند درجة حرارة حرجة، إلى ظاهرة الالتصاق.

بما أن اللزوجة الصحيحة ضرورية لأداء النشا وظيفته بشكل سليم، التحكم في اللزوجة يمكن أن يساعد ذلك في تحسين اتساق وأداء هذه المواد اللاصقة في العديد من منتجات الكرتون المموج مثل:

• حالات الشحن
• صفائح مموجة
• تجارة التجزئة
• عبوات السيارات والصناعة
• تغليف الطعام
• عرض المنتج

عروض المنتجات (المصدر: BCI)

بعد صناعة الورق، يُعدّ الكرتون المضلّع ثاني أكبر استخدام للنشا غير الغذائي عالميًا، حيث يُستخدم كمادة لاصقة بين التضليع والبطانات. تحتوي العديد من المواد اللاصقة النشوية على نشا طبيعي غير مُعدّل، بالإضافة إلى إضافات مثل البوراكس والصودا الكاوية. يحمل النشا المُجلتن معلق النشا غير المطبوخ ويمنع ترسبه. يُطلق على هذا النوع من المواد اللاصقة اسم لاصق شتاينهال المعتم.

إنتاج عبوات الكرتون المموج الحديثة | فيفكو

يُوضع اللاصق على أطراف الثقوب المتوسطة، ثم تُلامسه الطبقة الورقية الأخرى المعروفة بالبطانة وتُلصق. بعد ذلك، يُجفف اللاصق تحت حرارة عالية، مما يؤدي إلى انتفاخ/تجلتن ما تبقى من النشا غير المطبوخ في اللاصق. يوفر هذا التجلتن التفاعل النهائي للتصلب، مما يجعل اللاصق مادة لاصقة سريعة وقوية لإنتاج الكرتون المموج.

ورق أبيض – كرتون مموج ونشا (tuthillpump.com)

تعتمد جودة المنتج وسلامته داخل العلبة على متانة التغليف. كما أن قدرة العلبة على حماية محتوياتها تعتمد في كثير من الأحيان على قوة المادة اللاصقة وطريقة استخدامها الصحيحة.

تساعد حلول التحكم في لزوجة النشا على ضمان أن تتمتع كل دفعة من المادة اللاصقة بالقوام المناسب، وأن يتم تطبيقها بالكميات والمواقع الصحيحة أثناء لصق التجاويف بالبطانات. ويُستخدم مقياس لزوجة مدمج لتحسين سمك طبقة النشا والحفاظ عليه بشكل ثابت.

قد تنشأ المشاكل التالية في عملية تصنيع الكرتون إذا كنت تستخدم طرق قياس اللزوجة اليدوية أو غيرها من الأساليب التي لا تتحكم في اللزوجة بشكل كافٍ:

• لوح ناعم
• أثر غراء كثيف
• مظهر لوح الغسيل
• تموجات مائلة
• التصاق متقطع
• حواف فضفاضة
• بثور
• مكونات غير ملصقة
• رمي الكرة أو مراوغتها

قياسات اللزوجة اليدوية باستخدام كوب في أرضية الإنتاج

يعتمد إنتاج الورق المقوى المموج بشكل كبير على قوة الالتصاق، التي تُعدّ العامل الأهم في جودته. وتُحدد جودة غراء النشا في نهاية المطاف جودة الالتصاق. تُعتبر اللزوجة مقياسًا هامًا لغراء النشا، وتؤثر كمية اللزوجة بشكل مباشر على قوة التصاق الورق المقوى المموج. ولا يُمكن ضمان خصائص التصاق جيدة لغراء النشا إلا من خلال الحفاظ على لزوجة ثابتة.

مكونات وإنتاج المواد اللاصقة النشوية

عندما تتجاوز لزوجة النشا/المادة اللاصقة النطاق الأمثل، فإنها تُسبب عيوبًا وتُقلل من جودة المنتجات الوسيطة والنهائية. أما المادة اللاصقة ذات اللزوجة الكافية فتمنع تشرب الأغطية والأوراق، مما يُحسّن جودتها.

تتكون معظم وصفات غراء النشا المستخدم في مصانع الكرتون المموج من:

• نشا الذره
• البورق مسحوق أبيض متبلور
• مادة كاوية
• مياه

تُخلط هذه المكونات وتُسخّن للوصول إلى اللزوجة المطلوبة. تشمل العوامل المؤثرة على لزوجة النشا نوع النشا وجودته، وجرعة المؤكسد ومدة الأكسدة، ودرجة حرارة الأكسدة، وجرعة مُجلتن هيدروكسيد الصوديوم (NaOH)، وجرعة البوراكس، ونسبة الماء، ودرجة حرارة التخزين، ومدة التخزين، والبيئة المحيطة. مع وجود هذا الكمّ من المعايير والمكونات التي يجب ضبطها بدقة أثناء إنتاج/تركيب النشا، يُصبح من المفيد جدًا مراقبة المنتج النهائي (النشا) لضمان اتساق الدفعات.

تُعد اللزوجة مؤشراً مهماً لـ توزيع حجم الجسيماتيمكن أن تؤثر التغيرات في توزيع حجم الجسيمات على خصائص مثل الكثافة، والخواص الانسيابية، وسماكة الطبقة. ومن الخصائص المرتبطة بتوزيع حجم الجسيمات في النشا، على سبيل المثال، مرونة وقوة وسهولة استخدام الكرتون (المموج).

ينتمي غراء النشا إلى عائلة منتجات البوليمر. يحتوي النشا على نوعين من بوليمرات الجلوكوز: الأميلوز الخطي والحلزوني، والأميلوبكتين المتفرع. وتبعًا للنبات، يحتوي النشا على 20% إلى 25% أميلوز، و75% إلى 80% أميلوبكتين. ولأن جزيئات الأميلوز لا تذوب تمامًا في الماء، فإنها تُشكّل في النهاية تجمعات بلورية عبر الروابط الهيدروجينية - وهي عملية تُسمى التراجع أو الانتكاس، مما يجعل اللزوجة غير مستقرة. ويُظهر النشا سلوكًا ريولوجيًا معقدًا. ويمكن لمراقبة اللزوجة أثناء الإنتاج أن تكشف متى تفسد تركيبة النشا أو تصبح غير مناسبة للاستخدام.

يوضح الرسم البياني رقم 1 تطور لزوجة مادة لاصقة أساسها النشا بعد وضعها على أطراف المزمار وملامستها للبطانة. (المصدر: روكيت)

تتنوع أنواع المواد اللاصقة، وتشمل السوائل اللزجة والمعاجين والمواد الصلبة البلورية وغير البلورية. وتُعبأ المواد اللاصقة عادةً في خراطيش ودلاء وبراميل وحاويات وحبيبات وكتل. ومن الضروري لعملية الإنتاج ضمان تدفق مستمر للمادة اللاصقة من العبوة إلى معدات التوزيع لضمان استمرارية العمل. وتكون المواد اللاصقة المنصهرة ساخنة صلبة في درجة حرارة الغرفة، لذا تُستخرج عادةً يدويًا من الصناديق باستخدام المغرفة، ثم تُضاف إلى معدات الصهر لتوزيعها أثناء عملية الصهر.

إذا لم تتم مراقبة المناولة اليدوية بعناية، فإنها تُضيف أعباءً إضافية على المشغلين، وتُعرّضهم لخطر التلوث أثناء المناولة، وتُزيد من احتمالية الانسكابات أو حتى توقف العملية. كما أن الاستهلاك المنتظم للمواد اللاصقة المنصهرة يقلل من تعرضها للحرارة، مما يُتيح أعلى مستويات الأداء والجودة في عملية الإنتاج.

تكتسب الحلول التي تعمل على أتمتة توصيل المواد اللاصقة شعبية متزايدة مع إدراك المزيد من المصنّعين للفوائد والعائد السريع على الاستثمار، بما في ذلك:

1. كفاءة: تضمن الطبيعة عالية الدقة للمعدات الآلية توصيل الكمية المناسبة من المادة اللاصقة لتلبية متطلبات العملية.
2. الموثوقية: تضمن وحدات التغذية الآلية تدفقًا ثابتًا للمادة اللاصقة المناسبة إلى خط الإنتاج، بغض النظر عن أنماط الورديات أو فترات التوقف أو سرعات الإنتاج. كما يساهم النظام المغلق بطبيعته في تجنب الملوثات، وتقليل الهدر، والحد من صيانة المعدات.
3. السلامة: باستخدام أنظمة التغذية الآلية، والتخلص من التعامل اليدوي مع المواد اللاصقة الذائبة الساخنة، فإنك تقلل من التعرض المحتمل للمواد والمعدات ذات درجات الحرارة العالية.
4. انخفاض تكاليف التشغيل: تقليل الوقت الذي يقضيه المشغل في مراقبة وتعبئة خزانات المواد اللاصقة مع تقليل احتمالية حدوث أخطاء أو توقف عن العمل.
5. الرقمنة: توفر أجهزة استشعار مراقبة المعدات بيانات إضافية عن العملية مما يتيح التحسين وتحديد المشكلات لتحسين الكفاءة.

يُعد قياس اللزوجة والتحكم الآلي في خط الإنتاج أمرًا بالغ الأهمية للتحكم في اللزوجة أثناء عملية التصنيع وضمان توافق الخصائص الحرجة تمامًا مع المتطلبات عبر دفعات متعددة، دون الحاجة إلى الاعتماد على طرق القياس غير المتصلة بالإنترنت وتقنيات أخذ العينات. Rheonics تقدم الحلول التالية للتحكم في العمليات وتحسينها،

أجهزة قياس اللزوجة والكثافة

1. في النسق لزوجة قياسات: Rheonics' SRV هو جهاز قياس لزوجة واسع النطاق ومدمج في خط الإنتاج، قادر على اكتشاف تغيرات اللزوجة داخل أي تيار عملية في الوقت الفعلي.
2. في النسق اللزوجة والكثافة قياسات: Rheonics' SRD هو جهاز قياس متزامن للكثافة واللزوجة. إذا كان قياس الكثافة مهمًا لعملياتك، فإن جهاز SRD هو أفضل مستشعر يلبي احتياجاتك، إذ يتمتع بقدرات تشغيلية مماثلة لجهاز SRV بالإضافة إلى دقة قياسات الكثافة.

متكامل وجاهز للتنفيذ جودة إدارة

Rheonics يقدم حلاً متكاملاً جاهزاً للاستخدام لإدارة الجودة يتكون من:

1. في النسق لزوجة قياسات: RheonicsSRV – جهاز قياس لزوجة واسع النطاق ومدمج لقياس درجة حرارة السائل
2. Rheonics مراقبة عملية: متقدم وحدة تحكم التتبع التنبؤية لمراقبة والتحكم في تغيرات ظروف العملية في الوقت الفعلي
3. Rheonics ريوبولس مع أوتوماتيكي dالجرذنظام مستقل من المستوى الرابع يضمن عدم التنازل عن حدود اللزوجة المحددة، ويقوم تلقائيًا بتفعيل صمامات أو مضخات جانبية لضبط جرعات مكونات الخليط بشكل تكيفي.

يقع مستشعر SRV في خط الإنتاج، لذا فهو يقيس اللزوجة (والكثافة في حالة SRD) باستمرار. يمكن ضبط التنبيهات لإخطار المشغل بالإجراء اللازم، أو يمكن أتمتة عملية الإدارة بالكامل. RPTC (Rheonics وحدة التحكم في التتبع التنبؤييؤدي استخدام صمام إعادة تدوير الغاز في خط إنتاج التصنيع إلى تحسين الإنتاجية وهوامش الربح وتحقيق الامتثال التنظيمي. Rheonics تتميز هذه الحساسات بحجمها الصغير الذي يسهل تركيبها من قِبل الشركات المصنعة الأصلية أو عند تحديث الأنظمة القائمة. وهي لا تتطلب أي صيانة أو إعادة تهيئة. توفر هذه الحساسات نتائج دقيقة وقابلة للتكرار بغض النظر عن طريقة أو مكان تركيبها، دون الحاجة إلى حجرات خاصة أو أختام مطاطية أو حماية ميكانيكية. وبفضل عدم استخدامها لأي مواد استهلاكية وعدم حاجتها إلى إعادة معايرة، فإن حساسات SRV وSRD سهلة التشغيل للغاية، مما يؤدي إلى انخفاض تكاليف التشغيل على المدى الطويل بشكل كبير.

بمجرد تهيئة بيئة العملية، لا يتطلب الأمر عادةً سوى القليل من الجهد للحفاظ على سلامة الأنظمة وتناسقها - إذ يمكن للمشغلين الاعتماد على التحكم الدقيق مع Rheonics حلول إدارة جودة الإنتاج.

تصميم وتقنية استشعار فائقة

تُعدّ الإلكترونيات المتطورة الحاصلة على براءة اختراع بمثابة عقل هذه المستشعرات. يتوفر كل من SRV وSRD بوصلات عملية قياسية في الصناعة مثل ¾ بوصة NPT وDIN 11851 والشفة. Tri-clamp يسمح للمشغلين باستبدال مستشعر درجة الحرارة الحالي في خط المعالجة الخاص بهم بـ SRV/SRD مما يوفر معلومات قيمة وقابلة للتنفيذ للغاية عن سائل المعالجة مثل اللزوجة بالإضافة إلى قياس دقيق لدرجة الحرارة باستخدام Pt1000 المدمج (DIN EN 60751 الفئة AA، A، B متوفرة).

أجهزة إلكترونية مصممة لتناسب احتياجاتك

تتوفر إلكترونيات المستشعر في كل من غلاف جهاز الإرسال وحامل سكة DIN صغير الحجم، مما يتيح سهولة دمجها في خطوط الإنتاج وداخل خزائن معدات الآلات.

من السهل دمج

إن استخدام طرق اتصال تناظرية ورقمية متعددة في إلكترونيات المستشعرات يجعل الاتصال بأنظمة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة الصناعية وأنظمة التحكم أمرًا بسيطًا وسهلاً.

خيارات الاتصال التناظري والرقمي

خيارات الاتصال الرقمي الاختيارية

Rheonics تُقدّم الشركة أجهزة استشعار آمنة بطبيعتها، حاصلة على شهادات ATEX وIECEx، للاستخدام في البيئات الخطرة. وتتوافق هذه الأجهزة مع متطلبات الصحة والسلامة الأساسية المتعلقة بتصميم وبناء المعدات وأنظمة الحماية المُخصصة للاستخدام في الأجواء القابلة للانفجار.

الشهادات التي تحملها جهاتٌ تتمتع بالأمان الجوهري ومقاومة الانفجار Rheonics كما يتيح ذلك تخصيص المستشعرات الموجودة، مما يوفر على عملائنا الوقت والتكاليف المرتبطة بتحديد واختبار بديل. ويمكن توفير مستشعرات مخصصة للتطبيقات التي تتطلب وحدة واحدة أو آلاف الوحدات، مع فترات تسليم تتراوح بين أسابيع وأشهر.

Rheonics SRV & SRD كلاهما حاصل على شهادة ATEX و IECEx.

قم بتثبيت المستشعر مباشرةً في مسار العملية لإجراء قياسات فورية للزوجة والكثافة. لا حاجة لخط جانبي: يمكن غمر المستشعر مباشرةً في المسار؛ ولا يؤثر معدل التدفق أو الاهتزازات على استقرار القياس ودقته. حسّن أداء الخلط من خلال إجراء اختبارات متكررة ومتتالية ومتسقة على السائل.

Rheonics مركبة الاستطلاع السطحي و RPS وحدة تحكم مثبتة في مكبس التغليف

Rheonics تصمم وتصنع وتسوق أنظمة استشعار ومراقبة السوائل المبتكرة. مصنعة بدقة في سويسرا. Rheonicsتتميز مقاييس اللزوجة ومقاييس الكثافة المدمجة بالحساسية المطلوبة للتطبيق والموثوقية اللازمة للعمل في بيئات قاسية. نتائج ثابتة حتى في ظل ظروف التدفق المعاكسة، دون أي تأثير لانخفاض الضغط أو معدل التدفق. وهي مناسبة تمامًا لقياسات مراقبة الجودة في المختبر، دون الحاجة إلى تغيير أي مكون أو معيار للقياس عبر النطاق الكامل.