Water-Based Coatings in paper converting process

กระดาษเป็นหนึ่งในผลิตภัณฑ์ที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากที่สุดของเรา ด้วยกว่าครึ่งนั้นถูกนำไปรีไซเคิล และวัตถุดิบที่เหลือส่วนใหญ่ก็มาจากแหล่งพลังงานหมุนเวียนอย่างต้นไม้ ตั้งแต่กระดาษโน้ตไปจนถึงถ้วยกระดาษ แผ่นป้าย เทปฉลาก และอีกมากมาย กระดาษเป็นวัสดุที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย ใช้ในการเขียน การพิมพ์ และบรรจุภัณฑ์ต่างๆ

กระบวนการแปลงกระดาษที่ผลิตจากโรงงานให้เป็นผลิตภัณฑ์กระดาษในรูปแบบต่างๆ คือกระบวนการแปลงกระดาษแผ่นบาง ๆ (web) ให้เป็นรูปแบบอื่น ตัวอย่างเช่นในการทำหนังสือกระดาษอาจถูกเคลือบ พิมพ์ ตัด ติดกาว และรวมกันไว้ทั้งหมดในกระบวนการต่อเนื่อง

การแปลง (Converting) นั้น บริษัทฯ ที่ผลิตกระดาษคุณภาพสูง จะต้องทำให้กระดาษเป็นแผ่นเรียบ เสมอกันทั้งหมด หากด้านบนและด้านล่างของแผ่นกระดาษมีระดับความชื้นต่างกันด้านข้างจะขยายหรือหดออกซึ่งจะทำให้ขอบกระดาษม้วนงอ และการที่ขอบการดาษม้วนงอนี้เอง จะทำให้เกิดปัญหาต่างๆ ตามมาจากการผลิต เช่น กระดาษติดในการพิมพ์ การตัดกระดาษ การม้วนบรรจุกระดาษ ที่จะทำให้การผลิตล่าช้า สินค้าเสียหาย ลดประสิทธิภาพการผลิตลงอย่างมาก ฉะนั้นการคอยตรวจสอบและควบคุมปริมาณความชื้นสำคัญมาก ในการรักษาความเรียบสม่ำเสมอของกระดาษ และยังช่วยควบคุมการเกิดปัญหาขอบกระดาษม้วนงอ

Water-Based Coatings
บทความนี้ จะขอพูดถึงเทคนิคการเคลือบกระดาษด้วยกาวน้ำ (Water-Based Coatings) เป็นการเฉพาะ ซึ่งเป็นหนึ่งในกระบวนการสำคัญในการผลิตกระดาษ (Paper Converting Process) ให้มีคุณภาพ

เรื่องการเคลือบกระดาษนั้น มีวิธีการอยู่ค่อนข้างหลากหลาย ซึ่งผู้ผลิตกระดาษแต่ละราย ก็จะใช้ส่วนผสมของกาวที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับความต้องการใช้งาน และรวมไปถึงหัวเคลือบ (coating head) ที่จะนำมาใช้ในการปล่อยกาวนี้ลงไปบนกระดาษ ก็มีตัวเลือกให้ใช้กันอยู่มากมาย เทคนิคการเคลือบก็มีตั้งแต่ การใช้ลูกกลิ้งม้วนไปบนอ่างกาว การใช้สเปรย์ที่ควบคุมปริมาณและขนาดของละอองได้ หรือการใช้ใบปัดเพื่อรีดกาวลงไปบนกระดาษให้สม่ำเสมอ ซึ่งไม่ว่าจะเป็นวิธีการเคลือบแบบใด เราก็จะดูสัดส่วนของ เนื้อกาวเหลว เทียบกับ เนื้อกาวแข็งที่ไม่ละลายน้ำ ขึ้นอยู่กับชนิดของกระดาษที่ถูกเคลือบ หลังจากนั้น กระดาษที่ถูกเคลือบแล้วก็จะถูกม้วนและส่งไปยังด้านปลายซึ่ง ก่อนที่จะม้วนเข้าแกนกระดาษเป็นขั้นตอนสุดท้าย ก็จะต้องมีการตรวจเช็คความชื้นและความหนาของชั้นกาวที่เคลือบผิวกระดาษไว้ ด้วยเทคโนโลยีอินฟาเรด NIR ซึ่งการวัดที่ ปลายม้วนหรือเราเรียกว่าฝั่งที่ผ่านการอบแห้งมาแล้วนั้นก็จะมีการวัดค่าความชื้นและ ความหนา ไปพร้อมๆกัน และควบคุมให้อยู่ในช่วง ที่ต้องการ โดยอาศัยหัววัดความชื้น และหัววัดความหนานี้เป็นตัวแสดงผล โดยใช้หน่วยทางวิศวกรรมเช่น # / ream, GSM, mils หรืออื่น ๆ เพื่อปรับค่าต่าง (process parameters) ต่างๆ ให้กระดาษที่ออกมานั้น มีความชื้น และ ความหนาของผิวเคลือบ ตามที่กำหนด

Water-based Adhesive Thickness

Water-based or dispersion coatings emerged in the 1980’s and came to dominate the industry in the ‘90s thereafter.water-based adhesive thickness

Previously, solvent-based coatings offered superior performance characteristics in the manufacturing of tags, tapes and labels. As the regulatory costs of using solvents grew in the 70’s and 80’s, development of water-based adhesive products intensified. Now water-based solutions meet 80% or more of application needs.

Coatings are often named for the solids being deposited such as acrylic or latex. The formulation may also include performance additives and pigments.

Summary of Process

During the application process, water-based adhesives of a particular coating formulation are applied to a substrate then the water is dried off causing the organic solids to form a bond with the substrate. The coating can be applied via roll, air knife, doctor blade, disk or other technique. The drying will typically be air flow or infrared, leaving the coating deposition on the substrate.

Implementation of a Process Sensors Corporation Guardian Web Profiling System or NIR Smart Sensor for water-based adhesive measurement provides instant coating thickness measurement which speeds start up, increases production output, reduces scrap and allows for data archiving by roll or production run for traceability.

Quality Parameters and Measuring Points

Water-based coat weight can be precisely measured with NIR sensors.NIR sensor for measurement of water-based adhesive thickness

The Guardian and Guardian-HD NIR Web Profiling Systems from Process Sensors provide a zoned, cross-direction, web coating profile and machine direction trend measurements. The color-coded web profile visually displays in-spec product as green zones, alerts in yellow and alarms in red. This is often connected to a color-coded stack light alarm with annunciator to alert the operator when the product is out of specification or trending out of specification. Machine direction trends allow troublesome zones to be diagnosed and corrected.

Fixed NIR Smart Sensors from Process Sensors can also be used to monitor and control adhesive coat weight. Fixed sensors are typically mounted in the center of the web or in series on the left, right and center of the web. This arrangement allows for control of the coating process but it does not monitor the entire width of the web. If a steam valve or disk rotation falters and it’s not in scanning window of a fixed transmitter, it will not be detected. Similarly, if dirt or specks of coating attach to the roll in places where the web isn’t being monitored, streaking may result.

Guardian systems and NIR Smart Sensors are usually mounted on the wet end at an angle of 15-20⁰ from perpendicular at a distance of 6-16” from the web. The system is calibrated in engineering units such as GSM (grams per square meter) or mils thickness based on the liquid to solids ratio of the coating.

Alternatively, the systems may be mounted on the dry end and measure the solid deposition. The installation location choice is based on available space and process control scheme. Process Sensors Application Specialists are ready to discuss your best application solutions.

Value and Quality

Without an on-line measurement system, the line must be started, a sample collected and sent to the factory laboratory for analysis, then system adjustments can be done. This manual process is then repeated until the line is running efficiently. With an on-line system this process is done in real-time resulting in increased efficiency and cost savings. Throughout the coating process, an NIR sensor immediately identifies out-of-spec product to minimize the over-application of expensive raw materials and reduce scrap.

Data archiving via Ethernet allows production lots to be associated with modifications to unit operations, setups, operators or work shifts, for quality control purposes.

ทั้งนี้ทั้งนั้น ไม่ว่าจะใช้เทคนิคใดในการเคลือบผิวกระดาษ ขั้นตอนสำคัญในกระบวนการคือการตรวจสอบและวัดระดับความชื้น ท่านสามารถหาข้อมูลเกี่ยวกับการเคลือบผิวกระดาษด้วยกาวน้ำ (Water-Based Coatings) นี้ ได้จากทีมงานเทคนิคของทาซาเทคตามช่องทางติดต่อด้านล่างนี้

Phone : 02-030-5852 | Email : sales@tasatec.com | Line : tasatec© 2022 Tasatec.com. All Rights Reserved.


contact-us-tasatec