tisQ.R supera i limiti: controllo mirato della zona di pressione nelle macchine tissue

di: Frank Kretschmer, Product Manager, SchäferRolls GmbH & Co. KG

Con l’aumento costante dei costi energetici, il processo di asciugatura – in particolare nella zona dei cilindri aspiranti e di pressione sui cilindri Yankee – si trova sempre più sotto i riflettori. I produttori di carta tissue si trovano a dover soddisfare una richiesta crescente di uso più efficiente delle risorse e di riduzione dei costi produttivi, senza compromettere la qualità del prodotto.

La pressione per aumentare le prestazioni delle macchine, unitamente al desiderio di soddisfare gli standard qualitativi richiesti dai clienti, spinge continuamente all’ottimizzazione del processo produttivo della carta tissue.

La scelta dei rivestimenti per i cilindri gioca un ruolo decisivo nel processo produttivo, poiché influisce direttamente sulle

prestazioni di disidratazione, sulla stabilità di funzionamento degli impianti, nonché sulla morbidezza e sul volume del prodotto tissue. In un periodo caratterizzato da crescenti pressioni sui costi e sulle prestazioni, è più importante che mai scegliere il rivestimento più adatto – uno che soddisfi al meglio le esigenze specifiche dell’impianto e dell’operatore.

Posizione del cilindro pressore, una vera sfida

L’asciugatura del velo di carta tissue tramite cilindro Yankee riscaldato e cappa ad aria calda è un processo ad altissimo consumo energetico. Considerando il costante aumento dei costi energetici, si cerca in tutti i modi di ridurre il consumo migliorando la disidratazione meccanica. Un aumento del contenuto secco dopo la fase di pressatura ha un impatto diretto sulla riduzione dei costi energetici e sull’aumento dell’efficienza complessiva dell’impianto durante la produzione di carta tissue.

I cilindri aspiranti e di pressione devono disidratare il velo in modo quanto più efficiente e delicato possibile. Tuttavia, i rivestimenti dei cilindri operano in condizioni molto difficili, in particolare a causa dell’estremo rapporto diametro/lunghezza del cilindro Yankee e delle deformazioni dinamiche causate dalla pressione del vapore, dalla temperatura e dai carichi lineari.

I piccoli diametri dei cilindri e le alte velocità operative delle moderne macchine tissue generano alti carichi lineari e frequenze di contatto elevate. Di conseguenza, i rivestimenti sono sottoposti a carichi termodinamici estremi.

Rispetto ai cilindri aspiranti, i cilindri pressori sopportano carichi sensibilmente maggiori. Poiché nei cilindri pressori per tissue non è previsto un flusso d’acqua per la regolazione della temperatura, si genera un aumento dell’autoriscaldamento del rivestimento a causa delle elevate frequenze di contatto e dell’attrito interno, il che può portare rapidamente a fenomeni di fatica del materiale in assenza di raffreddamento.

WEPA supera i limiti con il rivestimento tisQ.R

La WEPA Hygieneprodukte GmbH fu fondata inizialmente come azienda commerciale “Westfälische Papierfabrik” ad Arnsberg, in Germania, nel 1948. Nel 1953 l’azienda si trasformò in impianto produttivo e dal 1958 il Gruppo WEPA ha avuto successo a livello internazionale nel suo core business della produzione di carta tissue. Attualmente il gruppo opera con 22 macchine continue e oltre 90 linee di trasformazione per prodotti tissue piegati e in rotoli in Germania, Francia, Italia, Polonia, Paesi Bassi e Regno Unito, con una quota di mercato dell’8% circa (25% in Germania).

Presso lo stabilimento WEPA di Marsberg-Giershagen sono in funzione quattro macchine continue per la produzione di carta igienica e carta da cucina. La PM7 produce carta igienica ed è dotata di cilindro aspirante e pressore monolucido.

• Range grammatura: 15 – 20 g/m².
• Velocità operativa: 1630 – 2000 m/min.
• Larghezza operativa: 2.710 mm.

In passato, presso WEPA si sono riscontrati limiti inaccettabili nella posizione del cilindro pressore del monolucido, dovuti all’aumento delle vibrazioni, con effetti negativi sulla qualità del prodotto e una riduzione degli intervalli di funzionamento. Poiché il sistema di raffreddamento del cilindro pressore non era dotato di sifone, non era possibile regolare il contenuto d’acqua nel cilindro. Il cliente sospettava un impatto negativo dovuto all’impossibilità di definire con precisione le condizioni operative.

Per ottimizzare le prestazioni in questa posizione, SchäferRolls è stata incaricata di soddisfare i seguenti requisiti per il rivestimento del cilindro:

• Il rivestimento deve poter funzionare senza raffreddamento, per garantire condizioni operative definibili.
• Durata operativa prevista: 1 anno.
• Vmax: 2000 m/min.

Soluzione proposta

Il materiale tisQ.R, ottimizzato per l’uso in posizione di cilindro pressore, presenta un fattore di perdita tan delta molto basso (bassa isteresi), indicativo dell’eccellente elasticità e del ridotto accumulo di calore nel rivestimento (Immagine 1).

Questa proprietà consente l’utilizzo senza la necessità di un sistema di raffreddamento interno ad alto consumo energetico. Il sistema speciale di ancoraggio al metallo garantisce un’elevata affidabilità del fissaggio del rivestimento al nucleo.

Una struttura multistrato specifica per l’applicazione assicura la trasmissione dei carichi anche sotto forti sollecitazioni dinamiche. Eccellenti proprietà di resistenza all’usura e stabilità della durezza assicurano lunghi intervalli di esercizio e condizioni operative stabili.

Prime esperienze pratiche con tisQ.R sulla PM7

Al primo avviamento, nel gennaio 2018, il cilindro è stato utilizzato senza raffreddamento, riducendo il peso operativo del cilindro di una tonnellata. La messa in funzione della macchina è avvenuta con i seguenti parametri:

• Grammatura: 18 g/m².
• Velocità iniziale: 1500 m/min (a causa della sostituzione del feltro).
• Nessuna vibrazione.

Dopo aver raggiunto le prestazioni complete di disidratazione del feltro, la velocità della macchina è stata aumentata fino a 2000 m/min, anche per la produzione continuativa di carta tissue da 16 g/m².

Il livello di vibrazioni è rimasto molto basso durante l’intero periodo di funzionamento, senza alcun impatto negativo sulla qualità del prodotto né sull’efficienza della macchina (Immagine 2).

Il cilindro è stato sostituito come da programma nel novembre 2018 dopo un periodo operativo di 10 mesi. Sulla base dei dati di rettifica, il materiale ha confermato le eccellenti proprietà di resistenza all’usura – cioè un’usura molto ridotta:

• Diametro alla consegna: 957 mm
• Diametro dopo rettifica: 956 mm

Uwe Bigge, Responsabile Tecnico WEPA Marsberg-Giershagen, conferma il successo dell’applicazione: “Dopo 10 mesi di funzionamento, abbiamo rimosso il cilindro pressore come previsto. Il cilindro non ha mostrato alcun problema durante tutto il periodo di esercizio.”

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