Rivoluzione in tema di qualità di cordonatura costante

La qualità deve poter essere misurata: tutto ciò che è misurabile può anche essere migliorato

„Quando ci si occupa della qualità e della ricerca, le caratteristiche soggettive riguardanti la qualità sono un incubo. Da decenni mi occupo di come poter migliorare il processo di cordonatura perché è attraverso la cordonatura che si determina in modo decisivo la funzionalità di tutti gli imballaggi.“

Per migliorare il processo ovviamente bisogna innanzitutto accertarsi dello status quo, compito che si è dimostrato estremamente arduo. La qualità di cordonatura nel processo produttivo è sempre stata subordinata alla percezione soggettiva degli addetti alla fustellatrice. I test di qualità venivano effettuati poi nel laboratorio qualità con l’ausilio di strumenti sensibili per misurare la resistenza alla flessione. Nella maggior parte dei casi, tuttavia, ci si basava sulla qualità del cartone e il profilo di cordonatura entrava in gioco solo in casi molto rari.

Osserviamo innanzitutto il procedimento di cordonatura. Nel processo viene creata una pressione di scoppio mediante un filetto di cordonatura e una matrice. In tal modo si ottiene una separazione controllata degli strati del cartone che riduce in modo mirato la stabilità consentendo di piegare il cartone in una posizione precisa. Non voglio dilungarmi qui su quali materiali sono processati sul lato esterno e quali sul lato interno. Dipende dal materiale e dalla forma che si desidera conferire all’imballaggio finito. Nella carta e nel cartone abbiamo quindi una chiara differenza nella deformazione rispetto ai materiali solidi come il metallo o la plastica. Carta e cartone sono costituiti da più strati di fibre composite che nel processo di cordonatura vengono separate in modo mirato. Come per tutte le produzioni industriali l’obiettivo dichiarato è effettuare le verifiche il prima possibile dopo il processo produttivo, perché solo così si possono evitare costosi scarti di materiali e valore aggiunto.

Non è nemmeno sufficiente fare affidamento sulle percezioni sensitive e ottiche degli addetti nella verifica della qualità successiva alla produzione. Verificare un profilo di cordonatura a occhio nudo o la qualità di piegatura a mano non è certamente una verifica di qualità riproducibile. Qui non si mette certo in dubbio l’esperienza degli addetti alle fustellatrici, ma è certo che non ci sono norme e valori di misurazione per l’esperienza.

È utile ai fini della sicurezza nella produzione che gli addetti alle fustellatrici possano disporre di uno strumento di misura che fornisca valori esatti e riproducibili. Nelle serie di misurazioni da noi effettuate abbiamo rilevato il rapporto tra il rilievo del profilo di cordonatura e la resistenza alla flessione. Abbiamo sottoposto i campioni ad una doppia prova. Con i moderni strumenti di misura ottici, quali ad es. CITO CREASY, è possibile rilevare la misura di prossimità del rilievo del profilo di cordonatura.

Lorentzen & Wettre

Ciò consente di sottoporre poi campioni identici ad un’analisi esatta della resistenza alla flessione. Per i nostri test abbiamo utilizzato uno strumento di misura della ditta Lorentzen & Wettre che abbiamo a disposizione nel nostro Laboratorio Qualità. Siamo riusciti a dimostrare un rapporto univoco tra il profilo di cordonatura e la resistenza alla flessione. In tal modo è possibile stabilire tolleranze di qualità oggettive per qualsiasi materiale e di conseguenza la qualità di cordonatura diventa misurabile.

Questo è stato solo un primo passo perché l’obiettivo è avvicinarsi ancora di più al processo. Abbiamo quindi rivolto la nostra attenzione all’analisi del rapporto tra il grado di usura dei canali di cordonatura e il rilievo del profilo di cordonatura. Anche qui finora ci si era affidati a metodi poco scientifici. Anche i canali di cordonatura venivano misurati con lenti di misura o in casi ancora più estremi con il calibro. Un tale metodo non regge il confronto con una verifica attraverso l’analisi al microscopio. Tuttavia non è nemmeno praticabile posizionare un microscopio ottico regolabile accanto ad ogni fustellatrice. Era quindi necessario sviluppare uno strumento di misura portatile e resistente che consentisse di effettuare misurazioni ottiche sicure dei canali di cordonatura in fase di produzione. Indipendentemente che i canali si trovassero su strisce di cordonatura, matrici di cordonatura o piastre complete per la cordonatura in acciaio. Tutti i materiali finora impiegati, infatti, sono soggetti ad un unico processo di usura. Con il nostro simulatore di fustellatura siamo stati in grado di effettuare diverse centinaia di migliaia di fustellature e verificare il grado di consumo delle contromatrici.

I test sono stati effettuati con una Serviboard GD2 300 g/m² RenoDiMedici e cordonatori 23,4 × 0,71 mm, utilizzando strisce di cordonatura, matrici Pertinax e piastre d’acciaio con canali 0,4 × 1,3 mm nel verso delle fibre e 0,4 × 1,4 mm nel verso opposto alle fibre.

Sia nelle strisce di cordonatura sia nelle lastre Pertinax è stato rilevato un consumo dei bordi di cordonatura fino a 150.000 fustellature, mentre la piastra in acciaio non ha mostrato nessun consumo misurabile dei bordi di cordonatura.

Nel caso delle strisce di cordonatura e delle lastre Pertinax ciò ha comportato un allargamento del profilo di cordonatura e quindi un lento peggioramento della separazione degli strati. I valori sulla Lorentzen & Wettre rientravano all’interno del range di tolleranza anche nel caso delle strisce di cordonatura utilizzate.

Il test è stato ripetuto sul campo presso un cliente. A tal fine sono stati processati 130.000 fogli su una fustellatrice automatica di un fabbricante svizzero con parametri utensili e contromatrice identici a quelli del test effettuato sulla fustellatrice di simulazione. La misurazione del profilo di cordonatura e del consumo dei canali ha restituito valori che si discostano solo minimamente da quelli del test di laboratorio.

Lo scostamento nella larghezza del profilo di cordonatura è stato dell’ordine di 0,01 a 0,03 mm. Nel caso di scostamenti così minimi si può supporre che i risultati siano comparabili. Per giungere al range limite della relativa matrice, l’analisi è stata ampliata a 1,1 milioni di fustellature. Nel caso delle strisce di cordonatura il punto critico è stato raggiunto a 168.000 tirature, per le lastre Pertinax i parametri di qualità sono stati raggiunti a 313.000 fustellature e anche nella piastra d’acciaio erano rilevabili tracce di consumo unilaterale nella direzione di trazione; da 623.000 fustellature si è osservato che anche nel caso della matrice in acciaio il profilo di cordonatura presentava chiari rilievi asimmetrici.

Per corroborare il risultato del test sono state fatte altre prove con diversi materiali. È emerso con chiarezza che non è fattibile fare un’affermazione generale sulla durata dei canali di cordonatura. Materiali diversi portano a notevoli divergenze nello sviluppo del profilo di cordonatura nell’arco dell’intero processo di fustellatura. Fino a qui i risultati dei test possono essere considerati come una mera analisi scientifica che ha provato come un’affermazione sulla durata generale dei canali di cordonatura non sia veritiera. Che utilità ha una tale constatazione per l’industria del cartone e del cartone ondulato? Almeno è stato possibile stabilire parametri di qualità misurabili e la sostituzione dei canali di cordonatura non avviene più in base all’impressione soggettiva del singolo.

Nella sostanza il risultato è stato tuttavia insoddisfacente. In tempi di elevati requisiti in termini di qualità nel settore dell’industria del packaging è necessario fornire una qualità costante anche negli imballaggi. Infatti, anche se la cordonatura si è mossa all’interno di parametri di qualità accettabili in termini di resistenza alla flessione, era necessario ottenere una qualità di cordonatura costante con la matrice di cordonatura. Finora abbiamo dovuto vivere tutti con un lento peggioramento della separazione degli strati e della resistenza alla flessione: una condizione non accettabile per chi si occupa del tema da 35 anni. Con l’aiuto della tecnologia video ad alta velocità abbiamo quindi scomposto il processo di cordonatura in step più piccoli possibili per scoprire come funziona. Questa tecnologia ci ha consentito di rendere visibili i dettagli della cordonatura sulla fustellatrice automatica.

È apparso chiaro che il processo di fustellatura porta automaticamente ad una deformazione dei canali utilizzati. Impiegando materiali appositamente più duri si può rallentare il processo di usura, ma non eliminarlo.

Con l’analisi video è emerso un ulteriore fenomeno: più duro è il materiale con cui sono realizzati i canali di cordonatura più è difficile controllare il processo produttivo. Nel caso dell’acciaio non c’è praticamente più nessun effetto di ritorno elastico. Il prensile deve praticamente estrarre il materiale dal canale di cordonatura. Di conseguenza l’effetto di lavorare senza canali di cordonatura rialzati sulla piastra di fustellatura viene annullato al massimo. Anche l’impiego di piastre complete per la cordonatura comporta un sovraccarico dei punti d’arresto e quindi lo strappo del foglio. Man mano che le analisi procedevano diventava sempre più chiaro che una certa flessibilità dei canali di cordonatura è utile al processo di fustellatura. Per ottenere un risultato ottimale bisognava quindi trovare un compromesso tra la durata e il flusso della produzione.

L’obiettivo dichiarato era sviluppare un nuovo canale di cordonatura che garantisse sempre parametri costanti in un lasso di tempo il più possibile lungo. Idealmente il materiale da fustellare - carta, cartone o cartone ondulato - dovrebbe trovare sempre la stessa situazione di partenza in ogni singola fustellatura ovvero un canale di cordonatura che ritorni automaticamente nella posizione di partenza.

È già da qualche tempo che stiamo sperimentando in-house nuove combinazioni di materiali. Ciò è stato reso possibile dal fatto che il materiale vergine per i nostri canali di cordonatura viene prodotto da noi stessi. Sono state quindi testate centinaia di combinazioni di materiali e alla fine del 2015 siamo giunti ad un risultato: i canali di cordonatura realizzati con una combinazione di materiali a più strati uniti tra loro in modo inseparabile. Una base solida con uno strato esterno più flessibile.

Questi nuovi canali di cordonatura sono stati quindi testati nello stesso modo descritto sopra e il risultato stupefacente è stato che fino ad una tiratura di circa 425.000 fustellature non sono state più rilevate differenze nel profilo e nel canale di cordonatura: dalla prima fustellatura alla numero 425.000 esattamente la stessa qualità di cordonatura. Nel test sul campo è stato dimostrato che questo nuovo materiale ha come effetto secondario un flusso di materiale molto migliore sulle fustellatrici automatiche, fattore indicante un ulteriore aumento dell’efficienza nella produzione.

CITO ULTIMATE

Una qualità di cordonatura costante e misurabile in un lasso di tempo estremamente lungo può davvero essere definito come rivoluzione nel nostro settore. Le 425.000 fustellature nel materiale di test descritto costituiscono un limite finora mai raggiunto per questo nuovo materiale e altri test intensi sul campo sono ancora in atto. Jürgen Mariën, CEO di CITO alla domanda di quando i nuovi prodotti arriveranno sul mercato: “offriremo i nuovi prodotti pronti per la produzione in serie ancora prima della drupa - come prodotto aggiuntivo sotto il nome di ULTIMATE.

Autore: Jürgen Mariën, CEO di CITO‑SYSTEM GmbH, Schwaig/Germania, che si occupa del tema della “cordonatura perfetta” da 35 anni.

CITO ULTIMATE