La produzione della carta è un processo articolato e dinamico con innumerevoli variabili e aggiustamenti nell’ impianto produttivo. Elevando il livello di automazione e il monitoraggio dell’impianto è possibile aumentare l’efficienza dell’intero processo. Tra tutti I parametri, il monitoraggio della carica degli impasti – carica colloidale e potenziale zeta della fibra – e di tutto il wet-end è estremamente importante.
di Sandra Vogt, Emtec Electronic GmbH
Situazioni di carica non correttamente gestita possono portare a perdite in termini di qualità del prodotto, fluttuazioni del processo, maggiore consumo di ausiliari. Un controllo costante è particolarmente utile nel caso si usino additivi chimici differenti che richiedono condizioni operative ben precise per assicurare una costanza di risultato. Conoscendo costantemente la carica del Sistema è possibile ottimizzare I dosaggi di tutto il wet-end e mantenere costantemente il processo sotto Controllo.
Gli strumenti analitici utili a reperire queste informazioni sono -ad esempio- il CAS touch! Charge Analysing System e l’FPA touch! Fiber Potential Analyzer.
Questi dispositivi sono già utilizzati in laboratorio e sono ben noti nell’ambito dell’industria cartaria. Oltre all’utilizzo consolidato di questa tecnica, entrambi questi apparecchi offrono una particolare immediatezza d’uso ed efficacia. In particolar modo i tecnici fornitori di ausiliari apprezzano la loro portabilità e l’essere pronti all’uso senza alcuna installazione. Tuttavia, col crescente ruolo che l’automazione e la digitalizzazione stanno assumendo nella produzione di carta, come d’altronde anche negli altri settori industriali, le misure automatiche che consentono rilevazioni continue e puntuali dei valori di processo sono diventate sempre più importanti al fine di raggiungere obiettivi di sostenibilità ed efficienza produttiva. Tali misurazioni in linea offrono allo stesso tempo diversi vantaggi, primo fra tutti la disponibilità di risultati in tempo reale, senza necessità di effettuare campionamenti manualmente, il che consente un’azione tempestiva di correzione che in quanto tempestiva può anche essere di entità limitata e garantisce il mantenimento della qualità del prodotto entro le specifiche desiderate. Inoltre, questi dati rilevati, oltre ad essere inviati a DCS possono essere resi disponibili su cloud, sia per ragioni di controllo di qualità distribuito, sia per controlli funzionali e manutentivi effettuabili anche da remoto, senza la necessità di trovarsi in situ.
Uno di questi dispositivi da linea è l’FPO Fiber Potential Analyzer Online di Emtec. L’apparecchio misura il potenziale zeta delle fibre direttamente ed automaticamente sui circuiti di macchina. Effettua campionamento, misura e pulizia, richiede una manutenzione minima e può essere installata in vari punti dell’impianto, anche due punti di campionamento in sequenza, prima e dopo l’aggiunta di un additivo, ad esempio. L’FPO può fare fino a sei misure per ora, a seconda delle necessità del processo.
Il principio di misura dell’apparecchio da linea è il medesimo di quello da laboratorio, entrambi determinano il potenziale zeta di fibre in sospensione nei circuiti del wet-end, potenziale che viene calcolato mediante l’equazione di Helmholtz- Smoluchowski.
I dati, che includono potenziale zeta della fibra, potenziale di streaming, conducibilità, pH e temperatura, sono trasferiti al controllo di processo (es. DCS) ove è possibile osservare immediatamente I cambiamenti derivanti dalla situazione chimica della linea. Questo rende l’apparecchio estremamente utile per l’ottimizzazione del processo ed il controllo nonché il miglioramento della qualità del prodotto.
Per ottimizzare l’utilizzo di additivi chimici nel processo pur mantenendo la qualità costante, l’FPO Fiber Potential Analyzer Online aiuta a determinare il quantitativo adatto di additivi per residui anionici, sizing, resistenza a secco ed umido, sbiancanti ottici, ammorbidenti e coloranti. In aggiunta, la conoscenza del potenziale zeta è di aiuto in diverse situazioni: è fondamentale per ottimizzare la ritenzione dei fini, dei filler, dei coloranti e delle resine; per una collatura ottimale, per la neutralizzazione dei residui anionici e gestione di numerose situazioni quali inserimento di fogliacci patinati, operazioni nel circuito acque, e tante altre situazioni ove l’apparecchio fornisce i dati necessari al fine di stabilizzare il processo
Un caso ove l’apparecchio mostra I suoi vantaggi è una cartiera che produca in alternanza diversi tipi di carta.
Entrambi I tipi di carta base devono raggiungere specifiche di prodotto assai differenti.
Cambiare il tipo di produzione da un prodotto ad un altro, ad esempio da carta igienica a carta per cucina richiede sia il cambio del tipo di impasto (es. tipo di fibra) ma anche del tipo di additivazioni. Il cambio degli additivi richiede un sapiente dosaggio in modo da rendere l’aggiunta efficace. Per fare ciò è necessario conoscere il potenziale zeta della fibra nell’impasto, in modo da conoscere la capacità ricettiva agli additivi, che altrimenti andrebbero sprecati restando nel circuito acque e causando problemi di macchinabilità e perturbazioni dei circuiti acque, molto difficili da risolvere alla cieca, senza conoscere i valori di carica presenti nel circuito.
L’FPO di Emtec, misura il potenziale zeta direttamente in linea e fornisce dati in tempo reale che aiutano a raggiungere gli obiettivi richiesti nel minor tempo possibile poiché la misura diretta della carica su fibra consente di rilevare con precisione se la qualità dell’additivazione è soddisfacente, prevedendo con largo anticipo, e quindi meno sprechi, i risultati meccanici di laboratorio che restano necessari, ma solo confermativi e non più predittivi. Questo accorcia il ciclo di controllo, accorcia i tempi, fa risparmiare denaro in additivi, in energia e migliora la produttività.
L’ FPO è un sistema in linea che produce dati in tempo reale, aiuta l’industria verso la digitalizzazione e l’automazione del processo produttivo della carta. L’apparecchio opera in conformità con le specifiche di Industria 4.0, lavorando in maniera completamente automatica, affidabile ed accurata, con una richiesta di manutenzione ridotta al minimo. I dati sono resi disponibili sia a DCS che su cloud da cui sono consultabili sia centralmente a livello di gruppo per fini statistici e corporate, sia per troubleshooting, consentendo un intervento tecnico od una consulenza della casa madre in tempi ridottissimi, anche in periodi di mobilità difficile o limitata. Il sistema ha anche automatismi possibili configurabili per azioni automatiche in reazione ad eventi (es. additivazioni automatiche in caso di fuori specifica).
La Commissione Europea ha già indicato che Industria 4.0 deve condurre ad aziende interconnesse digitalmente, con scambio di dati al fine di ottimizzare processi ed efficienza logistica, ripensandone il ruolo rispetto alla società ed all’ambiente. In questa prospettiva, è stato esteso il concetto in Industria 5.0 che si focalizza su industrie più al servizio del pianeta e dell’uomo, con esplicito riferimento al “costo energetico” e alla “crescita economica”. Seguendo questa indicazione, diversi paesi europei hanno introdotto programmi a supporto economico per il rinnovamento dei processi industriali, in particolar modo quelli energivori, incentivando il risparmio energetico, il riciclo, la riduzione del consumo di risorse. L’Uso dell’FPO va pienamente in questa direzione. offrendo ottimizzazione di processo, che porta a massimizzare la produttività, ridurre sprechi ed energia.
