Нанесение клея в производстве гофрокартона

17.08.2017
Нанесение клея в производстве гофрокартона фото

В последнее время приобрела особую важность хорошая запечатываемость картона. В частности, механические ограничения традиционной системы нанесения клея способствуют неравномерному и чрезмерному нанесению, что негативно влияет на запечатываемость картона. В этом случае большое значения имеют клеевые и дукторные валы. С позиции производителя дозирующих валов, мы рассматриваем клеевые и дукторные валы не только как систему нанесения, но и как очень точную дозирующую систему. С этой точки зрения, клеевые и дукторные валы имеют большой потенциал оптимизации процесса нанесения клея.

Дукторный вал

Зачастую важность дукторного вала недооценивают. В документах или при переговорах с заказчиком – клеевой вал всегда первостепенен. Однако, дукторный вал также является определяющим фактором для точного нанесения клея. Раньше, традиционные клеевые системы были оснащены хромированными валами. В общих чертах, дукторный вал вытирается ракельным ножом, который может быть сделан из различных материалов. Это автоматически приводит к полошению (образованию полос) и относительной разности высот, которые не видны, если валы хорошо приведены. Однако, разница в высотах приводит к разной толщине в клеевом слове. В результате, дозирующие характеристики вала меняются в процессе использования. При подсветке с задней стороны, разница в высотах становится отчетливо видна.

Практически, однако, валы часто заменяются в случае видимых и глубоких повреждений. Поэтому, в 1996 году мы представили керамические дукторные валы для гофро индустрии, которые имеют износостойкое хромовое покрытие предотвращающее полошение. 1 – Нанесение клея при производстве гофрокартона (Часть 1) – Apex Group of Companies Из-за возросших требований к качеству мы эксклюзивно производим керамические дукторные валы.

Преимущества керамических валов по сравнению с традиционными хромированными:

  • – Твердость поверхности HV 1450-1550
  • – Шероховатость поверхности max. RA 0.8 /RZ 6.3 с улучшенными характеристиками поверхности (поверхностное натяжение)
  • – Погрешность концентричности T.I.R. max. 10 μm
  • – Изменение формы тела вала max. 10 μm
  • – Погрешность диаметра согласно спецификаций призводителя

Керамическое покрытие может наноситься как на новые, так и на уже используемые хромированные валы. Кроме равномерного нанесения клеевого слоя данная разработка гарантирует более длительный и стабильный срок службы вала.

Клеевой вал

При детальном рассмотрении видно, что множество проблем возникает из-за клеевого вала. Например: диаметр, коррозия, механическое давление, погрешность концентричности в сцепление с дукторным валом, избыточное или неравномерное нанесение клея, проблемы с чисткой и множество других, связанных с конкретной ситуацией, такие как, например, увеличение скорости машины, встраивание гидравлического регулирования зазора, аквапланирование, проблемы с подводом воздуха, разбрызгивание, упаковка т.д.

Диаметр вала

Существует два метода восстановления клеевых валов. Например, покрытие вала удаляется до уровня самого глубокого повреждения, реструктурирована или выровнена, а затем покрыта хромом. Однако, в результате частого восстановления происходит стачивание вала (изменение размеров). Это очень важный фактор, так как различный диаметр вала автоматически влияет на дозирование. Практика показывает, что такое восстановление может приводить к проблемам с зазором, и даже с одинаковым зазором количество наносимого клея меняется в зависимости от изменения характерной скорости валов по отношению друг к другу. Кроме того, данный вид восстановления эффективен, как временная время, потому что, все равно через время придется производить новый вал. Второй вариант восстановления клеевых валов включает удаление покрытия вала по самому глубокому повреждению, восстановления диаметра медью, сталью или нержавеющей сталью до значений оригинального диаметра и только затем структуризация или выравнивание и, при необходимости, нанесение хромового покрытия. Преимуществом является то, что дозирование не изменится при замене вала.

Наша компания принципиально отрицает концепцию нанесения медного покрытия, так как это мягкий состав приводит к сокращению срока службы. Вместо меди мы используем специально разработанный метод нанесения сплава стали AST, при котором оригинальный диаметр валов восстанавливается при помощи стали или нержавеющей стали. Качество покрытия и срок службы вала, восстановленного данным методом, сравнимы с показателями нового вала. Более того, этот метод восстановления может использоваться как угодно часто, так как он не нарушает структуру тела вала.

Клеевые валы из нержавеющей стали

Возросшие требования к качеству и развитие структур покрытия (линейное моделирование) привели к необходимости производства клеевых валов из нержавеющей стали. Причины этого можно увидеть на следующих рисунках: хромированный вал, отработав 9 месяцев, был снят заказчиком и направлен производителю для инспекции, с комментарием, что хромирование вала было сделано не надлежащим образом. В комментариях было сказано, что поверхность не была повреждена механически и структура ячеек визуально хорошо сохранилась, но хромовое покрытие было плохо нанесено, так как на вале появились следы коррозии.

На первый взгляд, так может показаться, но при дальнейшем рассмотрении поверхности вала видно, что оптические следы по ходу печати т следы в форме параллельных линий видны невооруженным взглядом. А следы коррозии на других участках. Более точные измерения проведенные при помощи микроскопа показали ширину полотна как в оригинальном образце (96 μm) с одной стороны, и ширину полотна от 160 до 200 μm в местах, где появились первые следы коррозии. О чем это говорит? Рисунок ниже демонстрирует сравнение структуры вала. После применения на вал было нанесено никелевое покрытие прм. 15 μm и хром 25 μm. Это дает ширину полотна 96 μm и глубину ячейки 95 μm на новом валу. На участках с большой нагрузкой глубина ячейки всего 69 μm и ширина полотна 200 μm.

Это означает, что поверхность подвергается сильной механической нагрузке на данных участках и на них отсутствует достаточная защита от коррозии. На фотографиях видно, что видна открытая структура с остатками хромового/никелевого покрытия. При таких условиях, образование коррозия считается нормальным. В данном случае, нормальное механическое давление на поверхность приводит к быстрому износу вала из-за появления коррозии. В местах появления коррозии изменяются характеристики поверхности, что влияет на качество нанесения клея. Из-за разницы в диаметрах гофровалов увеличивается износ и загрязнения остатками засохшего клея, края вала, область, которая подвергается наименьшему давлению.

Керамические клеевые валы

Так как клеевые валы подвергаются постоянному механическому воздействию возникает вопрос: почему для клеевых валов не рекомендуется керамическое покрытие, которое отличается износостойкостью и применяется для дукторных валов? Для большинства гофровалов используются такие поверхностные материалы как хромовое или керамическое покрытие вольфрама. По нашему мнению, эти материалы или даже более твердые, которые используются для гофоровалов не подходят для клеевых валов потому, что в случае повреждения стоимость нового клеевого вала значительно меньше по сравнению со стоимостью гофровала. Стоимость комплекта гофровалов говорит сама за себя по сравнению со стоимостью восстановления клеевого вала.

Погрешность концентричности

Для получения ровного дозирования, более высокие значения T.I.R. (Total Indicated Runout) могут быть достигнуты путем уменьшения зазора. Здесь заложен большой потенциал для оптимизации, особенно для существующих машин, ною в какой-то мере, и для новых машин. Проведя входную инспекцию более чем 270 клеевых пар за последний год, мы определили среднюю погрешность концентричности 0.03 мм относительно гнезда подшипника. Если 2 вала используются с точностью T.I.R. (Total Indicated Runout) 3 сотых миллиметра, это означает, со значением установки в десятую миллиметра и максимальным отклонением валов к зазору, зазор варьируется до 1.6 десятых миллиметра. Увеличение зазора на 60 % автоматически отразиться на нанесенном слое клея. Для наименьших колебаний клеевого слоя, в данном случае важно иметь больший зазор независимо от необходимого количества клея. Погрешность концентричности для керамического дозирующего валика в пределах 10 μm. Валы из нержавеющей стали стандартно имеют погрешность концентричности менее 20 μm. Погрешность клеевого вала в пределах 10 μm технически возможна, однако влечет за собой значительное увеличение стоимости. Так как подшипники вала и их погрешность должны быть приняты во внимание, эти расчеты также относительны.

Типы существующих клеевых валов

В общем, существует два типа поверхностей клеевых валов для производства гофрокартона. Первый, наиболее часто используемый тип — гравированный, второй тип — со структурированной поверхностью (также называемый «с пескоструйной обработкой» или «матированный»).

Структурированная (пескоструйная обработка) поверхность и гравированная поверхность

Структурированные или пескоструйно обработанные хромированные валы менее долговечны и менее затратны в производстве. Структурированные валы имеют значительно меньшый, но трудно определимый краскоперенос по сравнению с гравированными валами со стандартной гравировкой от 7 до 10 лин/см, где краскоперенос намного больше и четко определен

Разработка более мелких ячеек гравировки

Так как при стандартной гравировке переносится большее количество клея, чем необходимо для хорошего склеивания — несмотря на механически возможный наименьший зазор — постоянно встает вопрос об использовании структурированных валов, при всех известных недостатках, так как эти валы переносят меньшее количество клея.

Чтобы сделать возможным применение валов с гравированной поверхностью и при этом наносить необходимое количество клея, ячейки при гравировке делаются более мелкие. Постоянные разработки новых видов гравировки для универсального применения и для увеличения преимуществ.

Большинство стандартных гравировок имеют линиатуру от 7 до 10 лин/см. При традиционной гравировке в 8 лин/см, тем не менее поверхность имеет более 8 ячеек, расположенных последовательно одна за другой, на сантиметр. Длина ячейки составляет 1.2 мм, глубина 0.35 мм и объем примерно 120 см32. Этот объем соответствует слою клея толщиной 0.12 мм. Гравировка 8 линий на сантиметр.

Соотношение линиатуры 8 лин/см к F-профилю

Линиатура 50 лин/см и объемом 35 см32 дает ячейка шириной 0.18 мм и глубиной всего 0.05 мм. Следующий рисунок демонстрирует соотношение того же F-профиля и меньшей линиатуры.

Зная, что к объему ячейки необходимо прибавить как минимум 30 %, чтобы получить реальную толщину клеевого слоя, увеличение всего на 0.012 мм приводит к другой ситуации. Если мы аналогично сравним стандартную гравировку 8 лин/см с гравировкой 50 лин/см снижение толщины клеевого слоя составит примерно 18 %, толщина слоя 0.1 мм.

Вывод: Мелкая линиатура приводит к потенциальному снижению нанесения клея на 10 — 20 % с неизменным зазором! К тому же, мелкая линиатура улучшает качество и снижает стоимость печати, например, время высыхания (экономия энергии), большая скорость машины без дополнительной сушки, и лучшую запечатываемость гофрокартона.

Гофроагертаг / ламинатор

Дозирующая ситуация совершенно различна для гофроагрегата и ламинатора. Для гофроагрегата промежуток между нанесением клея и склеиванием очень короткий. К тому же, лучшее склеивание может достигаться увеличением давлением, то есть, небольшое количество клея не влияет на силу склеивания. Там где ранее применялись валы с гравировкой 7 – 10 л/см, сейчас используются следующие комбинации [30 л/см, об. 60 см32 (A, B, C профиль] или [50 л/см, об. 35 см32 (E, F, микро профиль].

Гофроагрегат

Для ламинатора промежуток времени между нанесением клея и склеиванием относительно большой. В данном случае проходит больше времени для высыхания и проникновения клея в бумагу. Давление для склеивания для ламинатора меньше, чем в гофроагрегате. То есть,для ламинатора требуется большее количество клея. Таким образом, первый шаг — это изменение линиатуры с 7 – 10 л/см, которые использовались ранее, с объемом 120 – 130 см32, на линиатуру 15 л/см с объемом 85 – 90 см32 (в сочетании с линиатурой 30 или 50 для гофроагрегата).

Гофроагрегат для изготовления 3-х слойного картона.

Сначала, мелкая гравировка делалась также как и стандартная под углом 45o. Однако, на сегодняшний день угол гравировки 60o. Такой угол гравировки имеет преимущества в расположении и геометрии ячеек. При одинаковой гравировке, прим. на 17% больше ячеек работают, чем при угле гравировки 45o. Так расстояние между ячейками абсолютно одинаковое происходит более равномерное нанесение клея.

Форма ячейки с углом 45o и 60o.

Форма ячейки «купол» с углом гравировки 60o имеет преимущества при механическом воздействии над формой «усеченной пирамиды» с углом 45o. Ячейка с углом гравировки 60o дольше сохраняет постоянную ширину (см. рисунок выше), благодаря более крутым краям верхней части, и краскоперенос остается постоянным. С другой стороны, при «усеченной пирамиде» геометрия полотна быстро увеличивается с увеличением механического давления, в результате чего поверхностные характеристики вала также быстро изменяются, изменяя характеристики нанесение клеевого слоя.

Более мелкая гравировка с углом 60o успешно используется для улучшения специализированного нанесения клея. Кроме того, наша компания имеет разработки в сфере оптимизации структуры поверхности (гравировка) для создания универсального клеенаносящего вала, который объединит в себе все вышеуказанные преимущества мелкой гравировки (меньший объем) с дополнительными параметрами для решения различных проблем.

Новые разработки

В рамках новых разработок, Apex создала позитивную-обратную гравировку для нанесения клеевого слоя для гофрокартона. В отличие от стандартной закрытой структуры ячейки, структура позитивной ячейки открытая. Обратная гравировка относится к квази инверсии (позитивной) традиционной гравировки: как было указано выше, чаша ячейки имеет основное значение в данном типе гравировки. Полотно представляет собой сеть каналов.

Позитивная-обратная гравировка с углом 45o

Основным преимуществом обратной гравировки, кроме слоя клея в зазоре является минимальное количество клея, переносимое на поверхность вала.

Закрытые ячейки переносят воздух в клей, что может приводить к проблемам циркуляции воздуха в системе. Это проблема решается использованием позитивной гравировки, так как воздух свободно проходит по каналам и выходит.

Увеличение скорости машины приводит к увеличению клеевого слоя в зазоре из-за встроенного гидравлического давления и проблемы аквапланирования. Существует проблема, неравномерности клеевого слоя в центре и по краям. Позитивная гравировка может значительно снизить или минимизировать встроенное гидравлическое давление. Результат — постоянное количество клея не зависимо от скорости машины. Мыть вал с такой гравировкой легче, чем с закрытым типом ячеек. Опыт работы на валах с подобной гравировкой показывает, что благодаря прямым каналам 45o при обратном типе гравировки, дозирующие характеристики в зазоре меняются в зависимости от вязкости. базируясь на этом, Apex принял решение делать более сложную положительную-обратную гравировку 60o так, как она объединяет все преимущества открытой структуры ячейки и угол 60o.

Сравнение позитивной-обратной гравировки 45o и 60o

По сравнению с традиционной гравировкой, позитивная-обратная гравировка 60o захватывает большее количество клея, что обеспечивает высокую проводимость клея, даже при увеличении зазора. Этот новый тип гравировки находится в стадии тестирования на различных машинах и с различным клеями. Результаты тестирования многообещающие.

Ожидаемые преимущества следующие: отсутствие давления в зазоре, что обеспечивает равномерное нанесение клея независимо от скорости машины и рабочей ширины, не захватывается воздух, меньше или полностью отсутствует разбрызгивание, улучшение переноса клея с поверхности вала, легкая очистка вала и уменьшение загрязнения, меньше влияние механического давления на дозирование клея, уменьшение расхода клея, универсальное использование, как для гофроагрегатов, так и для других машин для нанесения клея.

Компания производит все стандартные гравировки для всех материалов. Однако, позитивно-обратная гравировка разработана на основе комбинации высококачественных материалов: нержавеющей стали для клеевого вала и специальное полированное керамическое покрытие для дукторного вала. Наша конечная цель — достичь относительной точности при нанесении клея при производстве картона, сравнимой с точностью при запечатывании гофрокартона.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *