В поиске равновесия

С одной стороны, это будет довольно стандартная презентация, где я расскажу о температуре, влажности, натяжении бумаги и о том, как лучше всего контролировать эти показатели. Моя презентация разделена на две части.

Первая – можно сказать, стандартная, затронет традиционные способы мышления относительно настройки производственных процессов.

Вторая часть – не то чтобы кардинально новый взгляд на производство, но тем не менее я надеюсь, что вы сможете найти в ней определенные новые мысли и способы. Эта часть больше нацелена в будущее, где процессы автоматизации будут приобретать все большее значение.

Сначала я хотел бы рассказать о компании Mondi, в которой я работаю. Mondi – это одна из ведущих мировых груп компаний, занимающаяся производством бумаги и упаковки на основе бумаги, в которой работают около 26 тыс. человек в более чем 30 странах. Группа компаний сотрудничает с тысячами местных и мировых брендов, использующих бумагу, где это возможно, и пластмассу, когда это полезно.

Картонная продукция Mondi разделена на 4 группы: Appearance, Kraft, Semi Chem и Recycled. В изделиях линейки Appearance одинаково важную роль играют такие свойства, как отличный внешний вид и прочность. Благодаря им мы удовлетворяем потребности как клиентов, так и конечных пользователей в высококачественных сортах бумаги с яркой поверхностью.

Бумаги, входящие в широкий ассортимент линейки Kraft, отличаются высокой прочностью, обеспечивают отличные рабочие показатели легких коробов и имеют превосходные печатные свойства.

Влагостойкие, прочные и легкие флютинги из линейки Semi Chem идеально подходят для изготовления первоклассной упаковки для пищевых продуктов.

Линейка Recycled включает продукты, представляющие собой экологичную и экономичную альтернативу для многих видов гофроящиков. Так, ECO7 в Свеце, Польша, является одной из первых машин для производства легковесного картона из макулатуры в Центральной Европе.

Также, рассказывая о Mondi, я бы хотел сказать пару слов и о себе. Люди пишут книги, и я не исключение. В соавторстве с несколькими моими коллегами мы написали и издали книгу под названием: «От волокна до гофрокартона. Взаимосвязь между бумагой и гофрокартоном». Это техническая книга, доступная на четырех языках: польском, испанском, английском и русском.

Это презентация о простых вещах, а именно о температуре, влажности и натяжении бумаги. О том, какими должны быть эти параметры, чтобы гофроагрегат производил ровный гофрокартон. По сути, в теории все это не так уж и сложно и может быть озвучено парой предложений. Для производства ровного гофрокартона нам необходимо обеспечить одинаковый уровень влажности на всех слоях гофрокартона, учитывая впитываемость, граммаж и натяжение бумаги на гофроагрегате.

Давайте начнем с температуры. По моему мнению, тепловизионная камера – это отличный инструмент, который помогает производителям проводить аудит, проверять и контролировать температуру на гофроагрегате. Ведь в инфракрасных условиях все объекты с температурой выше абсолютного нуля излучают тепло – чем выше температура, тем выше излучение. Изображение с тепловизионной камеры позволяет нам видеть больше, гораздо больше, чем видно невооруженным глазом. Даже если у вас установлены температурные сенсоры и датчики, тепловизионная камера не будет лишней, поскольку позволяет более четко и ясно видеть картину производства. 

Когда много лет назад я приобретал свою первую тепловизионную камеру, она обошлась мне в $25 тыс. Сейчас она может идти в комплекте с приложением для Android или IOS и стоить $300–400. При помощи этого вы уже сможете сделать простой и достаточно хороший термовизуальный аудит. Таким образом, камера, ПО, опыт и знания, которые позволят вам делать правильные заключения из полученных данных, способны обеспечить отличный результат в этом аспекте работы. Благодаря термовизуальному аудиту производитель может добиться оптимизации расхода клея, расхода пара; улучшения прочности клеевого соединения, качества картона, производительности гофроагрегата; снижения количества отходов и брака.

Тут стоит отметить, что фотографии должны быть сделаны в самых важных местах гофроагрегата, когда его работа стабильна. Вы и сами знаете об этих местах, потому что у вас там и так установлены датчики температуры. На рис. 1 я отметил места, где можно делать термовизуальные фотографии при производстве гофрокартона профилей Е и В. Также хорошо проверять температуру сушильных плит на сушильном столе. И в конце – краткие итоги об измерении температурных уровней. О чем важно помнить? Выделю несколько моментов:

■    В любой точке гофропресса температура не должна превышать 100°С.
■    Поддерживайте температуру двухслойного полотна с обеих сторон (лайнер и флютинг) как можно более приближенно друг к другу на его пути к накопительному мосту.
■    Сохраняйте температурный каскад перед сушильным столом (самая высокая температура – сверху, самая низкая – на внешнем лайнере).
■    Перед заходом полотна на сушильные плиты задайте правильные настройки температуры отдельных слоев картона и давления пара в секциях нагрева – поддерживайте диапазон температур готового гофрокартона после сушильного стола в диапазоне 10–15°С для 2-слойного гофрокартона и 15–25°С – для 3-слойного.
■    Кривая сушки должна идти от самого низкого давления вначале до самого высокого в последнеей секции.
■    Старайтесь не устанавливать одинаковое давление вдоль всего сушильного стола. Такой вид сушки менее эффективен.

Итак, мы поговорили о температуре, а теперь перейдем к влажности (рис. 2 – влажность бумаги во время процесса производства). Как вы можете убедиться на себе, для человеческого организма плоха как чрезмерная гидратация, так и обезвоживание. То же можно сказать и о процессе производства бумаги. Мы, как производители бумаги, имеем все основания говорить, что бумага рождается в воде. И это правда, поскольку в самом начале в общем потоке 99% воды и лишь 1% волокна. Из табл. 1 вы можете увидеть оптимальный уровень влажности на основе рекомендаций CEPI. Абсолютное содержание влаги в бумаге важно, но основные проблемы при работе возникают из-за неравномерного профиля влажности.

Мы часто сравниваем БДМ и гофро-агрегаты. Так вот, стоит отметить, что в основном на бумагоделательных машинах уровень влаги хорошо контролируется, поскольку они в большинстве своем очень хорошо оснащены разнообразными сканерами, системами регуляции, клапанами и пр. Основываясь на своем опыте, могу сказать, что большинство проблем с влажностью гофрокартона, возникающих при его переработке на гофроагрегате, идут не от БДМ. Основные проблемы с нестабильностью уровня влажности возникают в период, когда бумага сходит с БДМ, и до того момента, когда ее заправляют для последующего производства в гофроагрегат. То есть при транспортировке, хранении на складах и т. д. Ведь слегка пересушенная бумага, хранящаяся при относительной высокой влажности, может впитывать воду и компенсировать избыточную сухость. Те же опасения распространяются и на сам гофрокартон.

Также последние 20 лет я часто повторяю, что важно помнить, что влажность гофрокартона на гофроагрегате состоит из влажности каждого из слоев, будь их 2, 3, 5 или 7. На рис. 3 вы можете увидеть, что средний уровень влажности равняется 7%, однако важно помнить и учитывать, что там есть три слоя с разным уровнем. Сушка картона производится только с той стороны, где картон соприкасается с нагревательной плитой, и пересушивание всегда возникает больше с этой стороны, нежели с внутренней. Поэтому важно знать уровень влаги с разных сторон. Чтобы получить корректное представление о влажности гофрокартона, нам необходимо учитывать следующее:

■    Общий уровень влажности гофрокартона, представляющий собой совокупную влажность его отдельных слоев.
■    Колебания уровня влажности, возникающие в результате воздействия технологических переменных и отсутствия измерений и мониторинга в онлайн-режиме.
■    Разницу влажности плоских слоев картона, которая либо влияет на формирование прогибания и скручивания готовых листов гофрокартона, либо окажет влияние позже, в зависимости от конкретных видов продукции и условий хранения.

Два года назад мы начали использовать прибор, позволяющий нам измерять влагу свежепроизведенного гофрокартона с внешней и внутренней сторон, со стороны гофропресса и со стороны сушильного стола. Имея такую информацию, можно легко определить общий уровень влажности, поскольку у нас есть данные о разнице в уровне влажности лайнера и общем уровне. Эта разница может варьироваться от 0,5–1,0% до 3–4%. Согласно полученной нами за время проведенных измерений информации мы сделали вывод, что чем больше разница между этими двумя уровнями, тем сложнее получить ровный гофрокартон после стабилизации.

Я хочу отметить, что даже если уровни влажности лайнеров отличаются друг от друга максимум на 2–3%, современные гофроагрегаты можно отрегулировать для получения ровного гофрокартона. Влажность после гофроагрегата должна быть примерно на том же уровне, что и влажность лайнеров до гофрирования – 8%. Влага, которая испарилась при нагревании, должна возвращаться после пропарки и склеивания. Если снизу слишком много воды и клея, внешний лайнер создаст нисходящее натяжение после испарения воды из клеевых линий при хранении.

Итак, мы, как производители, знаем многое. Например:

■    мы знаем, сколько клея мы наносим, и мы можем контролировать процесс его нанесения;
■    мы знаем типы бумаг и их вес;
■    мы можем измерять температуры онлайн и контролировать их;
■    мы можем измерить влажность онлайн;
■    мы знаем уровень натяжения бумаг и можем его контролировать.

Так почему же гофрокартон не всегда получается ровным? Возможно, мы просто иногда все слишком усложняем и нам нужны более простые подходы? Может быть, стоит использовать одинаковое количество влаги/воды на м2 для каждого слоя производимого гофрокартона в зависимости от сорта бумаги, ее граммажа и натяжения? Что же, скажу несколько слов и о натяжении.

Как мы все знаем, бумага – гибкий материал, но под воздействием нагрузки она может постоянно удлиняться (рис. 4). Но, исходя из моего опыта, могу сказать, что операторы часто не учитывают сорт бумаги, ее граммаж и пр., а просто стараются натянуть ее по максимуму для размотки бумаги в гофроагрегат. Но мы должны учитывать, что чем больший процент первичного волокна, тем бумага гибче. Чем меньше граммаж, тем менее бумага эластична. Также известно, что удлинение бумаги зависит от направления, в котором бумага растягивается. В табл. 2 показан диапазон растяжимости различных сортов и видов бумаг в машинном и поперечном направлениях.

На нашем производстве мы делаем аудит натяжения по гофроагрегату. У нас установлены датчики, фиксирующие натяжение. Потом мы делаем таблички с видом и граммажем бумаги, а после обработки полученных данных и анализа конечного результата можем делать выводы о необходимом уровне натяжения для тех или иных бумаг.

Таким образом, я хочу сказать, что для производства ровного гофрокартона нам необходимо поддерживать одинаковый уровень влажности во всех слоях. Я полностью убежден, что правильно отрегулированные клеевые зазоры, в зависимости от места нанесения клея, консистенции, профиля гофры, типа и граммажа бумаги, а также пропорционально настроенного натяжения бумаги, позволяют улучшить ровность гофрокартона.