De nombreuses usines considèrent encore la cellulose microfibrillée et nanofibrillée (MFC/NFC) comme utile, mais difficile à traiter de manière constante.
La faible teneur en solides, la rhéologie complexe, la charge de séchage et la variabilité transversale (CD), en particulier sur les machines plus larges, restent des défis courants. Cependant, grâce à une approche d'application et à une configuration d'équipement appropriées, les usines parviennent de plus en plus à obtenir des performances stables et reproductibles à l'échelle de la production. Les cinq stratégies suivantes reflètent des pratiques qui se sont avérées efficaces dans toute une série d'applications.
1) Adaptez la méthode d'application à la rhéologie MFC/NFC et tirez parti de l'air
Les méthodes de revêtement conventionnelles ont du mal à traiter les suspensions à faible teneur en solides et à haute viscosité. L'application monocouche ne permet souvent pas d'atteindre les poids de revêtement souhaités, et les viscosités comprises entre 14 000 et 20 000 cP avec environ 2 % de solides limitent les options disponibles pour les extrémités humides et sèches. Les techniques de pulvérisation assistée par air offrent une solution plus pratique en permettant de cisailler et de répartir plus uniformément le matériau gélatineux.
Grâce au contrôle indépendant du débit de liquide, de l'air du ventilateur et de l'air de pulvérisation, les opérateurs peuvent régler la vitesse de la feuille, la couverture CD et la taille des gouttelettes sans avoir à se demander si leur réglage est précis.
Figure 1 : Spraying Systems Co. Buse d'atomisation à air VX70
Conseil pratique : commencez avec une pression de liquide faible (~5 psi), un débit d'air modéré (~5 psi) et un débit d'air de pulvérisation plus élevé (~10 psi) afin d'obtenir un jet stable avant d'ajuster le poids du revêtement. Cette approche a permis d'obtenir une couverture uniforme à 2 % de solides et a été utilisée avec succès jusqu'à environ 35 % de solides lors d'essais.
2) Uniformité des CD d'ingénierie : ne laissez rien au hazard
La variation du CD est l'un des moyens les plus rapides de générer des déchets et des temps d'arrêt. L'utilisation de chapeaux d'air réglables, de multiples combinaisons de buses/chapeaux d'air et d'angles de jet définis permet aux opérateurs de régler le chevauchement et l'espacement en fonction des objectifs de grammage à la vitesse réelle de la ligne. Des caractéristiques telles que les aiguilles de nettoyage et les chapeaux anti-barbe contribuent à maintenir la stabilité du motif en réduisant l'accumulation et le colmatage pendant les longues séries.
Figure 2 : Logiciel SprayScan VOA calculant la pulvérisation de 3 % de MFC avec 70 % de fines
Conseil pratique: considérez la configuration du CD comme un processus défini :
- Réglez d'abord la hauteur de pulvérisation et la distance.
- Sélectionnez l'angle et le chevauchement du ventilateur en fonction de la couverture requise en largeur.
- Utilisez un calculateur de poids de revêtement (vitesse, solides, chevauchement, nombre de buses, angle, hauteur) pour prérégler la tête avant les essais.
3) Utilisez la pression du liquide pour contrôler le poids du revêtement — Réservez l'air pour la qualité du motif
Augmenter la quantité d'air d'atomisation pour obtenir des poids de revêtement plus élevés entraîne souvent de la brume, une dérive de pulvérisation ou un entretien supplémentaire. Une approche plus stable consiste à utiliser la pression du liquide comme principal moyen de contrôle du poids du revêtement, tout en conservant de faibles débits d'air dédiés à la qualité de l'atomisation, à la forme et à la largeur du ventilateur. Les systèmes à dosage indépendant facilitent cette séparation et contribuent à maintenir des conditions d'application constantes.
Figure 3 : Modèle de pulvérisation par atomisation à l'air
Figure 4 : Contrôleur de pulvérisation AutoJet 1750+ avec commandes pour le liquide, l'air de pulvérisation et l'air de ventilation
4) Vérifiez la qualité de la pulvérisation à l'aide de l'imagerie laser avant de lancer la production.
Se fier uniquement au jugement visuel peut s'avérer coûteux à grande échelle. Les outils d'imagerie laser à feuille tels que SpraySCAN mPT permettent aux opérateurs de capturer la taille, la forme et la distribution des motifs en temps réel. Cela crée un lien reproductible entre les paramètres du laboratoire et les performances de l'usine, ce qui réduit le temps d'essai et améliore la préparation aux changements de qualité.
Figure 5 : SprayScan mPT Mobile Patternator pour vérifier l'uniformité et la couverture
Conseil pratique : conservez une bibliothèque de référence contenant des images de pulvérisation « acceptables » et « inacceptables » et associez-les aux points de consigne correspondants. Intégrez-les dans les contrôles de préparation à l'exécution pour chacune de vos formulations MFC/NFC.
5) Priorité à la maintenabilité : changements rapides, recirculation et fonctionnement previsible
Les technologies MFC/NFC finiront par remettre en question tout système qui n'est pas conçu pour faciliter la maintenance. Les fixations à dégagement rapide permettent de changer rapidement les buses, tandis que les ports de recirculation aident à maintenir le mouvement du matériau et à réduire la sédimentation ou le colmatage. Les tolérances de fabrication strictes et les dispositifs anti-barbe permettent d'allonger les durées de fonctionnement et de réduire les interruptions. Ces choix de conception incrémentiels améliorent collectivement la fiabilité et réduisent les défauts liés au revêtement.
Figure 6 : Coupe transversale d'une buse d'atomisation d'air de la série VX
À propos des auteurs
Bernard Pyzdrowski et Brian Moran sont les Ingénieurs de projet pour les industries de la pâte à papier et papier chez Spraying Systems Co.
A propos de Spraying Systems
Spraying Systems Co. est le premier fabricant mondial de buses de pulvérisation. Chaque jour, nos experts locaux en technologie de pulvérisation aident les clients à optimiser leurs opérations et à créer des pratiques de fabrication plus durables. Avec des dizaines de milliers de produits standard, nous avons probablement la buse qui convient à votre application - et nous expédions la plupart des produits standard en une journée. Si vous avez besoin d'un produit ou d'un matériau spécial, contactez-nous ! Nous développons des centaines de buses, d'injecteurs et de rampes de pulvérisation sur mesure chaque année. Nos ressources d'ingénierie et de fabrication peuvent vous aider à résoudre vos défis les plus difficiles en matière de technologie de pulvérisation.
