Medición de la humedad y los recubrimientos de láminas de papel

El papel es uno de nuestros productos más respetuosos con el medio ambiente, ya que 1/3 se recicla y la mayor parte de la materia prima restante proviene de un recurso renovable: los árboles. Desde papel para notas hasta vasos de papel, rótulos, cintas, etiquetas y más, el papel es el material de envoltura, escritura, impresión y embalaje más utilizado en el mundo.

La conversión de papel es el proceso que transforma el papel producido en la fábrica en productos manufacturados utilizables. La conversión consiste en procesar (convertir) una lámina delgada y continua de un material (tela) para darle otra forma. Por ejemplo: para hacer un libro, el papel se puede recubrir, imprimir, cortar, pegar y encuadernar en un proceso continuo.

Las empresas transformadoras que producen papel de alta calidad deben lograr hojas planas y niveladas. Si la parte superior e inferior de una hoja de papel tienen diferentes niveles de humedad, los lados se expanden o contraen, lo que produce una curvatura en los bordes. El rizado provoca entonces fallos de funcionamiento (atascos) en las operaciones posteriores de impresión, corte y empaquetado, lo que retrasa la producción, aumenta el desperdicio y reduce la eficiencia. Durante todo este proceso, es fundamental supervisar y controlar el contenido de humedad para mantener la planitud y eliminar la curvatura de los bordes.

El proceso de conversión de papel

Rehidratantes

El papel puede ganar o perder humedad en función de la humedad ambiental durante el transporte o el almacenamiento. Muchos convertidores también miden el material de papel entrante antes de aplicar el revestimiento del papel. Los niveles de humedad correctos garantizan que el revestimiento se aplique correctamente al sustrato del papel, y es posible corregir los niveles de humedad para optimizar el proceso de conversión. Los rehidratantes se pueden usar si la humedad del papel es demasiado baja, y se pueden enrollar, vaporizar, pulverizar o aplicar otra técnica. Los rehidratantes en rollo se pueden optimizar ajustando la velocidad del aplicador, el espacio y la inclinación del aplicador. Los rehidratantes con vapor se ajustan aumentando el volumen de vapor aplicado al papel. Los rehidratantes de disco se pueden ajustar según el volumen de agua o la velocidad de rotación del disco. Los rehidratantes en aerosol se controlan según el volumen de agua o la cantidad de microaerosoles aplicados por segundo. Independientemente de la técnica que se utilice, un paso clave del proceso es controlar y medir los niveles de humedad.

Control de secadoras

Los secadores son cilindros calentados que eliminan la humedad y pueden ser de convección, radiantes, infrarrojos u otra técnica. La humedad del papel se puede controlar ajustando la velocidad de la banda a medida que pasa por la secadora o ajustando la temperatura de la secadora. Por lo general, el ajuste de la velocidad de la lámina es el método preferido, ya que el control de la temperatura de la secadora puede tardar más en responder.

Revestimientos a base de agua

Los convertidores emplean diferentes aplicadores para recubrimientos a base de agua según sus necesidades. Estos aplicadores pueden ser en rollo, en aerosol, con cuchillas, por inmersión, con cuchillas neumáticas y con otras técnicas. Estos recubrimientos tendrán una relación líquido/sólido fija según el producto. El recubrimiento húmedo a base de agua se puede medir en función de la absorción de humedad en la región del infrarrojo cercano (NIR) del espectro de luz. Esta medición proporcionará la cantidad de revestimiento seco depositado en el papel después del secado, y las mediciones se tomarán en unidades técnicas como el número /resma, el GSM, la milésimas de pulgada u otras.

Parámetros de calidad y puntos de medición

Process Sensors Corporation (PSC) Sensores NIR y Sistemas de perfiles web Guardian Cross Direction se puede usar para controlar el proceso de conversión, incluida la caracterización de la materia prima entrante, las estaciones de rehumectación, el recubrimiento o el secado, lo que en última instancia reduce los costos y optimiza la eficiencia del proceso. El papel es a base de celulosa y es higroscópico (absorbe la humedad). La humedad del papel suele oscilar entre el 3 y el 6% de humedad en su estado final, según la humedad ambiental. Agregar o eliminar humedad en el proceso de conversión es costoso, por lo que cuanto más precisas sean las mediciones y los controles, mayor será la eficiencia. La medición y el control del grosor del espesor de la capa en el papel reducen el desperdicio y mejoran la uniformidad del recubrimiento.

Para lograr lo último en monitoreo de procesos, el sistema Guardian Cross Direction Web Profile System proporciona un perfil web dividido en zonas transversales (CD) y una tendencia en la dirección de la máquina para el funcionamiento del sistema. El perfil del CD codificado por colores muestra visualmente el producto según las especificaciones en forma de zonas verdes, las alertas en amarillo y las alarmas en rojo. Suele estar conectado a una pila de luces codificada por colores con un indicador para avisar a los operadores cuando el producto está en estado de alarma. Machine Direction Trends permite diagnosticar y corregir las zonas problemáticas.

En una instalación fija, los sensores de humedad PSC independientes suelen montarse en el centro de la web o en serie a la izquierda, la derecha y el centro de la web. Esto tiene un gran valor para el conversor, pero deja algunas áreas de la web sin supervisión, lo que podría ocasionar problemas no detectados en el futuro.

Valor y calidad

La implementación de los sensores de humedad en línea PSC y el sistema de perfilado web Guardian para la medición de la humedad acelera la puesta en marcha, aumenta la producción, reduce el desperdicio y permite archivar los datos por rollo o ciclo de producción para su trazabilidad. El archivado de datos mediante Ethernet permite asociar los lotes de producción a modificaciones en las operaciones de la unidad, la configuración, los operadores o los turnos de trabajo, con fines de control de calidad.

Sin un sistema de medición en línea, se debe iniciar la línea, recolectar una muestra y enviarla al laboratorio de la fábrica para su análisis, y luego se pueden realizar los ajustes del sistema. Este proceso manual se repite luego hasta que la línea funcione de manera eficiente. Con un sistema en línea, este proceso se realiza en tiempo real, lo que resulta en una mayor eficiencia y ahorros de costos.