Para o manuseio e transferência de cola de amido de milho, a PSG® oferece duas soluções robustas: Bombas Pneumáticas Wilden® e Bombas de Engrenagem Interna.
Introdução
Historicamente, a amplitude e profundidade da experiência de compra de uma pessoa eram definidas por uma combinação de lojas físicas facilmente acessíveis, juntamente com catálogos que chegavam pelo correio. Isso mudou drasticamente de 20 a 30 anos atrás, quando os computadores começaram a se tornar aparelhos padrão na maioria dos lares e empresas. Pouco depois, smartphones habilitados para a web encontraram seu caminho para quase todos os bolsos. Essas inovações revolucionárias transformaram o mundo inteiro em um departamento local, supermercado ou farmácia. Necessitando apenas de uma conexão confiável com a Internet, os consumidores agora têm acesso aos produtos e serviços de qualquer empresa ao toque de alguns botões.
A capacidade aumentada de fazer compras de um desktop ou telefone acabou ganhando um nome: comércio eletrônico ou, como é mais comumente conhecido agora, eCommerce. Se o e-commerce já era popular antes, a pandemia global de COVID-19 acelerou-o em 2020. Com muitos negócios físicos fechados e as pessoas que os frequentavam confinadas em suas residências por ordens de permanência em casa, as compras de e-commerce dispararam, a ponto de ser raro o dia agora que um pacote pedido online não chegue à porta de alguém.
O que todas essas entregas têm em comum – seja elas contendo tachinhas ou brincos de diamante, vinho francês ou produtos farmacêuticos – é que os itens chegam em algum tipo de embalagem, mais comumente uma caixa de papelão ondulado. Na verdade, as caixas de papelão ondulado são reconhecidas hoje como o material de embalagem mais utilizado no mundo.
Esse status é refletido no fato de que, de acordo com várias empresas de pesquisa de mercado, o mercado global de caixas de papelão ondulado tinha um valor de cerca de $67,5 bilhões em 2021, com expectativas de que esse valor cresça para entre $80,8 e $82,8 bilhões até 2028 (o que representa uma taxa de crescimento anual composta de 3,5%).
Isso também significa que os fabricantes de caixas de papelão ondulado precisarão aumentar suas capacidades de produção para acompanhar a crescente demanda. Como todos os processos de fabricação, o processo para caixas de papelão ondulado é uma operação precisa, com etapas específicas que precisam ser executadas sem erros todas as vezes. Bombas industriais desempenham um papel de destaque em uma dessas etapas de fabricação – a transferência de cola de amido de milho que mantém as folhas de papelão juntas em uma caixa ondulada – e este documento técnico ilustrará como as bombas pneumáticas de duplo diafragma e as bombas de engrenagem interna podem ser a melhor opção para uso nessa aplicação crítica.
O Desafio
Ironicamente, enquanto a demanda por caixas de papelão ondulado explodiu devido a uma série de avanços tecnológicos na encomenda de produtos, as raízes do processo de fabricação dessas caixas remontam à era menos tecnológica dos anos 1880. Foi quando um químico sueco chamado Carl F. Dahl desenvolveu um método que transformava a madeira bruta dos troncos de árvores cortadas, como os pinheiros de crescimento rápido, em polpa de madeira consistindo principalmente de fibras de celulose, que são o componente fundamental de um pedaço de papel. Ele chamou sua invenção de processo “kraft”, com a palavra “kraft” significando “força” em alemão, o que reconhece a força do papel produzido através do processo kraft.
No processo kraft, pedaços de madeira são tratados com uma mistura de água quente, sulfeto de sódio (também conhecido como “licor branco”) e hidróxido de sódio para decompor a celulose (o principal componente estrutural da parede celular das plantas verdes), hemicelulose e lignina (polímeros orgânicos que suportam os tecidos das plantas) na madeira. Esse tratamento transforma os pedaços de madeira em polpa de madeira macia e flexível, que então está pronta para ser transformada em papel.
Uma vez produzido o papel kraft, ele é enviado para a planta de corrugação, onde será transformado em uma caixa de papelão ondulado acabada. Na realidade, apenas alguns materiais e etapas de produção são necessários para completar o processo de fabricação. Como mencionado, um dos mais críticos é a aplicação da cola às várias folhas de papelão que são usadas para construir a caixa.
A maioria das grandes plantas de corrugação possui uma instalação única para a fabricação de caixas: a “cozinha de amido”. É na cozinha de amido que a cola para caixas de papelão ondulado é criada em um processo que envolve a mistura de amido de milho, alguns produtos químicos e água fervente, resultando na formação de um líquido espesso e pastoso. Os benefícios de usar adesivos à base de amido na construção de caixas de papelão ondulado são muitos: boa aderência a papéis à base de madeira, fácil disponibilidade, aplicação fácil, barato, resistente ao calor, cura lenta, não tóxico e insolúvel quando usado com gorduras e óleos.
Como uma grande quantidade de amido de milho é necessária em uma planta de corrugação, ele é tipicamente enviado na forma de pó seco para a planta via vagão ferroviário. Na planta, ele é armazenado em silos antes de ser transferido para os vasos de mistura onde a cola é produzida. É ao concluir o processo de produção de cola de amido de milho que as bombas industriais entram em cena.
Especificamente, as bombas são usadas para transferir a cola acabada para a máquina de corrugar, de onde ela será espalhada sobre as camadas de meio corrugado que serão prensadas juntas para formar a folha de papelão ondulado acabada e, eventualmente, a caixa de transporte ou armazenamento de papelão.
O desafio neste processo que a bomba deve superar é encontrado no fato de que a cola de amido de milho pode ser difícil de bombear devido à sua natureza adesiva, juntamente com sua alta viscosidade. Além de ser pegajosa e espessa, qualquer cola de amido de milho líquida que permaneça no interior da bomba quando não estiver operando endurecerá. Nesse caso, essa cola endurecida pode causar desgaste prematuro que afetará adversamente a capacidade das vedações mecânicas/faces e buchas da bomba de operar adequadamente. Ainda pior, quando as vedações e buchas falham, a bomba estará propensa a vazamentos, o que não só resulta em perda de produto, cujo custo não pode ser recuperado, mas aumenta preocupações de segurança, bem como a bem como a necessidade de procedimentos de limpeza dispendiosos.
Se uma bomba apresentar falhas nas vedações ou buchas que possam levar a vazamentos, a escolha para o operador da instalação se resume a se as vedações devem ser simplesmente substituídas ou se a bomba deve ser descartada e trocada por um novo modelo. Substituir as vedações pode ser fácil se houver estoque de peças sobressalentes na planta, mas uma bomba que tenha danos adicionais que amortecem o desempenho pode precisar de mão de obra extensiva e custos de reparo para retornar ao seu nível de desempenho esperado. Neste caso, a melhor opção pode ser comprar uma nova bomba, embora isso possa levar a períodos mais longos de inatividade, o que compromete a capacidade do fabricante de cumprir cronogramas de produção rigorosos. Em ambas as situações, também pode haver falta de mão de obra qualificada disponível para realizar reparos ou instalação, o que prolongará o tempo de inatividade.
Portanto, é imperativo que o operador da planta de corrugação identifique e implante uma tecnologia de bombeamento que tenha sido projetada para enfrentar e superar os diversos desafios sempre presentes no manuseio da cola de amido de milho.
A Solução
A Wilden®, cujo fundador, Jim Wilden, inventou o princípio de bombeamento pneumático de duplo diafragma há mais de 65 anos, oferece bombas pneumáticas com abraçadeiras ou aparafusadas em tamanhos de saída de 1-1/2″, 2″ e 3″ (38, 51 e 65 mm). As Bombas Pneumáticas de Metal com abraçadeiras da Wilden apresentam o design original de Jim Wilden, o que permite que elas sejam facilmente instaladas e mantidas utilizando apenas uma ferramenta. A Bomba Pneumática de Metal aparafusada da Wilden possui um design de caminho de fluxo aprimorado que pode produzir taxas de fluxo até 34% maiores que as dos modelos concorrentes, ao mesmo tempo em que oferece a máxima contenção do produto. Para ambos os modelos, aparafusados ou com abraçadeiras (PS4, PS8 e PS15 para abraçadeiras; PS420/PS430, PS820/PS830 e PS1520/PS1530 para aparafusados), a Wilden recomenda um caminho úmido de ferro dúctil ao manusear cola de amido de milho, embora modelos de alumínio e aço inoxidável também estejam disponíveis.
Operacionalmente, todas as bombas da Wilden, seja aparafusadas ou com abraçadeiras, são portáteis, autoescorvantes, capazes de funcionar a seco e não possuem selos mecânicos, o que reduz a chance de ocorrerem vazamentos e resulta em uma melhor contenção do produto. Além disso, elas são fáceis de operar, instalar e manter. As bombas também podem ser equipadas com o revolucionário Sistema de Distribuição de Ar Pro-Flo® SHIFT (ADS) da Wilden. O design inovador, porém simples, do Pro-Flo SHIFT ADS apresenta um carretel de controle de ar que otimiza automaticamente e elimina o excesso de carga na câmara de ar sem redução na taxa de fluxo. Essa redução no consumo de ar ajuda as bombas Pro-Flo SHIFT a alcançar uma redução de até 60% no consumo de ar enquanto produzem taxas de fluxo até 34% maiores em comparação com outros modelos de bombas AODD. Em termos de diafragmas, a Wilden sugere seu Diafragma de Pistão Integral Chem-Fuse (IPD). Os diafragmas Chem-Fuse, disponíveis em Wil-Flex™ (Santoprene®), são capazes de entregar taxas de fluxo 100% maiores e capacidades de elevação de sucção quando comparados com diafragmas laminados de PTFE. O design IPD elimina um ponto de vazamento notório no pistão externo de diafragmas tradicionais. Essa eliminação da abrasão do pistão externo e das áreas de retenção de produto resulta em uma vida flexível mais longa e maior contenção do produto.
Conclusão
Uma caixa de papelão ondulado sem cola de amido de milho não passa de um monte de folhas de papelão, tornando o adesivo uma peça indispensável do processo de fabricação de caixas de papelão ondulado. Contudo, as propriedades adesivas da cola, juntamente com sua alta viscosidade, tornam sua transferência um desafio que exige um tipo específico de tecnologia de bombeamento. Como se verifica, a PSG oferece uma solução confiável, segura e eficiente: as Bombas Pneumáticas da Wilden. Essa tecnologia fornece os atributos de design e operacionais que as tornam ideais para uso com cola de amido de milho na fabricação de caixas de papelão ondulado, com todos os sinais indicando que o mercado — e as oportunidades resultantes — só continuará a expandir nos próximos anos.