Linee Guida alle lavorazioni cartotecniche

Linee Guida alle lavorazioni cartotecniche
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Capitolo 9
L’incollatura
9.1 - IL PROCEDIMENTO
9.2 - TIPOLOGIA DI MACCHINE
9.3 - I VARI TIPI DI ASTUCCI INCOLLABILI
9.4 - LE ATTREZZATURE
9.5 - PERIFERICHE DELLE INCOLLATRICI
9.6 - LE FASI DI LAVORAZIONE
9.7 - CONCETTI GENERALI DI IMPOSTAZIONE
9.8 - ADESIVI E SISTEMI DI APPLICAZIONE
9.9 - SISTEMI DI CONTROLLO QUALITÀ E CODIFICA
9.10 - SCARTI DI PRODUZIONE
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9.1 - L’INCOLLATURA
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9.1 - L’INCOLLATURA
Nozioni introduttive
La piega-incollatura dell’astuccio o del fustellato rappresenta una fase opzionale della
lavorazione cartotecnica; si rende, infatti, necessaria solo quando il fustellato in questione sia da
montare, a mano o in automatico. Le piegaincollatrici rappresentano, infatti, l’ultimo anello della
catena di produzione cartotecnica e permettono di produrre in linea, ad alte velocità, tutte le
tipologie di imballaggio.
Tutte le piegaincollatrici trasportano il fustellato tramite cinghie di gomma, che accompagnano il
cartone nel corso della lavorazione contribuendo a effettuare una piegatura “dolce”.
Il preincollato più diffuso e più semplice dal punto di vista strutturale è il cosiddetto astuccio “a
manica” o “tubolare”, detto anche “o-card”. È incollato nel senso della lunghezza e permette,
dunque, di raggiungere velocità di produzione elevate.
Più in generale, questo tipo di astuccio o fustellato si definisce “lineare”. La reale velocità di
produzione varia in funzione delle dimensioni del prodotto cartotecnico che si vuole ottenere e
del tipo di cartoncino adottato, oltre che dalla modalità di imballaggio finale dell’astuccio
preincollato.
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9.1 - L’INCOLLATURA
I passaggi di base
Adottando dispositivi aggiuntivi o incollatrici speciali definite “ad angolo retto”, si possono
produrre strutture più complesse di quelle lineari, come gli astucci a fondo automontante, le
scatole a 4 o 6 angoli e vari tipi di astucci di forma irregolare.
Agli effetti della macchinabilità dell’astuccio, sugli impianti automatici di confezionamento riveste
una grande importanza l’operazione di “prerottura” delle cordonature opposte a quelle della
piegatura finale, che serve a ridurne la resistenza durante la messa in volume dell’astuccio.
Le stazioni che compongono le piegaincollatrici sono le seguenti:
Uscita
Trasferimento
Piegatura
Prerottura
Mettifoglio
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9.1 - L’INCOLLATURA
Lavorazioni accessorie
L’astuccio deve essere trasportato e immagazzinato in modo che non subisca schiacciamenti o
deformazioni; per lo stesso motivo vanno scelti imballi adeguati, evitato di fare economie fuori
luogo che finirebbero per compromettere anche la qualità del lavoro svolto in precedenza.
Prima dell’operazione di incollatura, l’astuccio può subire altre lavorazioni ausiliarie. Le più
frequenti sono la finestratura a registro con film trasparenti di acetato o PVC, l’applicazione di
una fodera interna termosaldata (bag-in-box), l’applicazione di maniglie o di speciali nastrini a
strappo o, ancora, l’applicazione di seghetti di banda stagnata tipiche, per esempio, degli
astucci-dispenser delle bobinette di film estensibile per uso domestico.
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9.2 - TIPOLOGIA DI MACCHINE
Le macchine piegaincollatrici (o “piegaincolla”) più comuni sono prodotte da Bobst,
Heidelberg, Vega, Megaservice, Grassi, Panmer e Img Brouse.
Si differenziano anzitutto per il numero dei trasportatori (2 o 3) installati nella stazione di prerottura, e poi per la modalità con cui gestiscono l’operazione di spostamento delle spalle
laterali, che può essere manuale o “Matic” (automatica).
In generale, salvo esigenze particolari espresse in alcuni settori, gli esperti consigliano di
lavorare manualmente i fustellati che non superato il formato 100 (un consiglio che non vale
nelle aziende del mondo farmaceutico, che hanno fortemente standardizzato gli avviamenti e la
ripetibilità delle operazioni di cambio lavoro).
Viceversa, poiché sui formati superiori ridurre i tempi di cambio è più complesso, si consiglia in
genere la versione Matic.
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9.2 - TIPOLOGIA DI MACCHINE
La configurazione di base
Il livello di automazione, dunque, è essenzialmente correlato al numero di cambi che si svolgono
su una data macchina.
Normalmente la piegaincolla viene venduta già attrezzata di tutti gli accessori e, nell’operare
concreto, è difficile che un cliente scelga di acquistare la versione base, per decidere di
attrezzarla in un secondo tempo.
La velocità massima di questo tipo di attrezzatura dipende dal tipo di prodotto da realizzare. Le
nuove generazioni di piegaincolla raggiungono anche i 700 metri/lineari al minuto; in altri termini,
se si producono in linea astucci di lunghezza inferiore ai 100 mm si possono raggiungere
170-180.000 pz/ora.
Di norma questo tipo di macchina richiede due addetti. Alcune cartotecniche impiegano lo
stesso macchinista per due o anche tre macchine, ma dopo l’avviamento i due operatori
lavorano autonomamente, anche perché l’operatore che ha eseguito lo start up si occupa di
incrementare la velocità delle macchine in produzione.
Alcune piegaincollarici sono dotate di un modulo di rotazione del pezzo, che permette di
effettuare in un solo passaggio incollature altrimenti soggette ad un duplice passaggio.
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9.3 - I VARI TIPI DI ASTUCCI INCOLLABILI
A seconda del prodotto da imballare e del risalto che si desidera dare alla confezione, possono
essere utilizzati diversi tipi di confezione:
Astuccio
Scatola fondo automatico
Scatola doppia parete
Scatola fondo
automatico tipo
espositore da
banco
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9.3 - I VARI TIPI DI ASTUCCI INCOLLABILI
Scatola 4 angoli
Scatola 6 angoli
Scatola con compartimenti interni
Scatola 4 angoli
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9.3 - I VARI TIPI DI ASTUCCI INCOLLABILI
Esempio
di costruzione
in piegaincolla
di un astuccio
a fondo
automatico
Direzione di partenza
del fustellato
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9.3 - I VARI TIPI DI ASTUCCI INCOLLABILI
Esempio
di costruzione
in piegaincolla
di un astuccio
a quattro
angoli
Direzione di partenza
del fustellato
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9.3 - I VARI TIPI DI ASTUCCI INCOLLABILI
Esempio
di costruzione
in piegaincolla
di un astuccio
a sei
angoli
Direzione di partenza
del fustellato
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9.4 - LE ATTREZZATURE
Il mettifoglio - Questo attrezzo viene impiegato per alimentare la macchina con i materiali da
trattare. Si tratta di una sorta di pozzetto dove alloggia una pila di cartoni alta circa 30 cm. I
cartoni in questione, per effetto dell’attrito che si genera sulle cinghie di alimentazione, vengono
inseriti nella stazione successiva sfilandoli da sotto uno ad uno grazie a una coppia di calibri di
spessore.
La velocità del mettifoglio è inferiore a quella della piegaincollatrice; di conseguenza i fustellati,
una volta introdotti in macchina, vengono automaticamente separati e distanziati uno dall’altro.
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9.4 - LE ATTREZZATURE
Stazione di prerottura - Viene impiegata per sfibrare le cordonature allo scopo di preparare la
scatola alla confezione finale e agevolare, così, le operazioni della macchina riempitrice. Per gli
astucci in linea e le scatole a fondo automatico, vengono pre-rotte l’aletta di incollatura e la terza
piega. Per le scatole a compartimenti la prerottura serve anche a effettuare le pieghe positive e
negative addizionali che servono a separare l’interno della scatola (vengono usate, per
esempio, nel farmaceutico per realizzare contenitori di fiale o di prodotti da miscelare).
Nella lavorazione di scatole a 4 e 6 angoli la prerottura viene gestita come prima stazione di
ribaltamento dei lembi posteriori (è utile ricordare che si tratta di una stazione lunga circa 3 m).
Stazione di piegatura - Permette di piegare definitivamente la scatola affinché passi sotto il
tappeto di uscita. Come le stazioni della piegaincollatrice è costituita da due coppie di
longheroni inferiori e superiori, con cuscinetti a sfera su cui appoggiano le cinghie di
trascinamento. Di norma, la prima piegatura avviene a sinistra e la chiusura definitiva avviene
successivamente a destra; fanno eccezione le scatole a doppia parete e a 4 o 6 angoli, che
vengono piegate in contemporanea a sinistra e a destra. Questa stazione è lunga circa 4 m.
Stazione di trasferimento - Prepara gli astucci incollati per il trasferimento alla stazione di
pressatura e quindi all’uscita. Se la macchina installa un lettore di codici, o un dispositivo per il
controllo dell’incollaggio, gli astucci difettosi possono essere scartati automaticamente in questa
stazione.
Gli astucci vengono contati e composti in lotti, separati fra di loro da singoli astucci in posizione
sfalsata. In questo modo si agevola un prelievo manuale rapido ed efficiente a fine linea.
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9.4 - LE ATTREZZATURE
Il tappeto di uscita - Si tratta, in realtà, di 2 tappeti - superiore e inferiore - dove le scatole
transitano a velocità ridotta. La bassa velocità fa sì che le scatole si sovrappongano le une sulle
altre a squama di pesce per poter essere facilmente prelevate all’uscita dei nastri. In questa
fase si effettua anche la pressione della squama per far asciugare l’adesivo usato per
l’incollaggio.
A seconda del tipo di macchina la lunghezza del tappeto di uscita è compresa tra 5 e 7 m. La
lunghezza complessiva di una piegaincollatrice varia fra i 12 e 20 m.
Astuccio
Scatola a fondo automatico
Scatola a 4 angoli
Scatola a 6 angoli
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9.5 - PERIFERICHE DELLE INCOLLATRICI
Il mettifoglio preliminare - Alcuni fornitori di piegancollatrici offrono attrezzature periferiche atte
a ottimizzare il rendimento della macchina soprattutto alle alte velocità.
A questo scopo, fra l’altro, sono stati messi a punto dei dispositivi per l’introduzione ad alta pila
dei fustellati. Normalmente, infatti, la pila di carico è alta circa 30 cm, ma con questi dispositivi si
arriva a caricare una pila di 80/90 cm, permettendo così all’operatore di dedicare più tempo ad
altre operazioni, piuttosto che all’aumento della velocità di produzione.
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9.5 - PERIFERICHE DELLE INCOLLATRICI
Il raccoglitore di uscita - Un apposito dispositivo per la raccolta delle scatole permette di
inscatolare in modo automatico o semiautomatico i contenitori formati, prelevandoli dal tappeto
di uscita. Entrambe le versioni sono d’ausilio all’aumento della produttività.
La raccolta manuale su tappeto di uscita permette di lavorare con cadenze non superiori ai
50.000 pezzi/ora mentre con un sistema di raccolta automatico la velocità può raggiungere i
200.000 pezzi/ora.
Raccoglitore automatico
Raccoglitore semiautomatico
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9.5 - PERIFERICHE DELLE INCOLLATRICI
Le fascettatrici - Queste attrezzature permettono di effettuare la suddivisione in pacchi delle
scatole che escono dalla piegaincollatrice.
I pacchi vengono fascettati con una reggia di polietilene, avvolta attorno al singolo fardello e
quindi incollata tramite termolsadatura.
I pacchi così composti vengono prelevati dagli operatori e inseriti in contenitori di grandi
dimensioni per essere spediti ai centri di confezionamento.
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9.6 - LE FASI DI LAVORAZIONE
Sequenza delle operazioni
L’avviamento
Utilizzo dei pezzi singoli fustellati e separati
Disattrezzaggio del lavoro precedente e preparazione della macchina
Valutazione del sistema migliore per affrontare la nuova lavorazione
Sistemazione formato del fustellato e controllo passaggio del fustellato
Posizionamento dei gruppi di colla a freddo ed eventuali hot melt
Controllo pieghe e parallelismo pezzi singoli, controllo di tenuta delle parti incollate
Visto di incollatura
Tiratura
Inscatolatura definitiva pezzi singoli (o momentanea se devono subire altre lavorazioni)
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9.6 - LE FASI DI LAVORAZIONE
L’incollatura
Lo schema precedente visualizza i vari step della fase di incollatura.
La prima analisi viene eseguita dal capomacchina, per verificare se i gruppi colla necessari a
realizzare un determinato packaging sono sufficienti. Quindi, dopo aver ultimato il lavoro
precedente, si “disattrezza” il relativo avviamento e si imposta il nuovo.
A questo scopo è necessario stabilire il tipo di incollatura da adottare: in questa particolare
lavorazione, l’esperienza e l’inventiva del macchinista o del capo reparto sono determinanti.
A questo punto si attrezza il formato, si sistemano i gruppi colla - vinilica e/o hot melt - e si
esegue il primo passaggio della lavorazione.
Un’attenzione particolare va dedicata a valutare se il parallelismo del pezzo è perfetto, se non vi
sia alcun problema di fish tailing (coda di pesce) e se non si siano generati graffi evidenti o
strisciature.
All’avvio del lavoro si effettuano tutte le lavorazioni su un numero limitato di pezzi e si verifica la
correttezza di tutte le impostazioni, comprese quelle relative all’inscatolamento finale.
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9.7 - CONCETTI GENERALI DI IMPOSTAZIONE
La direzione di marcia
Per indicare la direzione di marcia del fustellato, di norma si fa riferimento al mettifoglio (feeder).
In particolare, si indica con la sigla OS il lato operatore e con OOS il lato opposto.
Lato opposto operatore
Lato operatore
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9.7 - CONCETTI GENERALI DI IMPOSTAZIONE
Il mettifoglio (feeder)
Entra in gioco nella fase di immissione dei
fustellati. Questi vengono impilati e poi
separati in modo che vengano avviati alla
lavorazione a uno a uno, con un intervallo di
tempo prestabilito.
Il raddrizzatore
È costituito da due elementi: una sezione
interna per i fustellati in pila e una sezione che
ne regola il preciso allineamento.
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9.7 - CONCETTI GENERALI DI IMPOSTAZIONE
Prerottura (prebreakers)
Effettua la prerottura a 180°della prima e
terza piega, e la relativa riapertura.
Piega combinata (combifolder)
Un sistema di rotazione delle pieghe permette
di piegare i flap semplici e complessi.
Moduli 4 angoli
Negli astucci a 4 e 6 angoli, effettuano la piega
anteriore e posteriore in fase del corpo
centrale, nonché la piega anteriore e
posteriore in fase delle alette di incollatura.
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9.7 - CONCETTI GENERALI DI IMPOSTAZIONE
La rotazione del pezzo
Effettua la rotazione del fustellato di 90°o
180°con l’ausilio di una serie di rulli a velocità
variabile.
Piegatori (folders)
Questi utensili piegano di 180°la seconda e la
quarta piega.
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9.7 - CONCETTI GENERALI DI IMPOSTAZIONE
Pressaggio, acceleratore e trasferimento
Dopo la pressatura della seconda e quarta
piega, gli astucci vengono depositati su un
tappeto a velocità variabile, accatastati a lisca
di pesce e fatti avanzare.
Il tappeto di uscita
Riceve gli astucci pressati, dopo la sosta
necessaria a far essiccare l’adesivo.
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9.7 - CONCETTI GENERALI DI IMPOSTAZIONE
Le caratteristiche del cartone teso
Peso - Il peso del cartone si esprime in
grammi per metro quadrato. Il termine carta è
utilizzato per materiali con peso inferiore ai
250 g/m2; quelli di peso superiore sono
chiamati cartone.
Direzione della fibra - Per stampare e
fustellare è necessario conoscere la direzione
della fibra del cartone. In fase di impostazione,
infatti, si orienta il foglio in direzione macchina:
in questo modo la fustellatrice lavora
incrociando il senso delle fibre del fustellato
che saranno, dunque, perpendicolari alla
direzione di lavoro della macchina. Questo
principio è valido per qualsiasi macchina
cartotecnica, con particolare riguardo, fra le
altre, alla fase di piegatura. La sola eccezione
riguarda la produzione di buste.
Direzione
di lavoro
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9.7 - CONCETTI GENERALI DI IMPOSTAZIONE
Umidità del cartone
L’umidità del cartone si esprime in percentuale, come rapporto fra il peso dell’acqua contenuta e
il peso totale del materiale. Le fibre del cartone sono lunghe circa 3 o 4 mm e hanno un diametro
di 0,04-0,05 mm; quando sono sature di acqua il diametro aumenta di circa il 30%, mentre la
lunghezza resta praticamente inalterata. In conseguenza di ciò, se una pila di fogli con un tasso
di umidità standard è depositata in un luogo particolarmente umido, i fogli si allungheranno in
senso trasversale alle fibre. Per evitare problemi causati da questo fenomeno, i fogli devono
dunque essere immagazzinati in locali condizionati a una temperatura approssimativa di 23 °C.
Caratteristiche del cartone ondulato
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9.8 - ADESIVI E SISTEMI DI APPLICAZIONE
Adesivi e sistemi di applicazione
Nella confezione dei fustellati si possono impiegare due tipi di adesivo, erogato in due modi
diversi.
L’adesivo vinilico è una dispersione acquosa contenente delle resine speciali che incollano
quando l’acqua evapora. È il tipo di colla più utilizzato in cartotecnica perché facile da utilizzare,
da pulire ed economico. Per contro, richiede del tempo per l’asciugatura; in media sono
sufficienti circa trenta secondi di pressatura sotto il tappeto di raccolta affinché l’adesivo penetri
nelle fibre del cartone e l’acqua evapori.
L’adesivo hot-melt è una colla termoplastica che fonde a temperatura elevata - fra i 120 e i
200 °C a seconda del tipo - e viene lavorata allo stato fuso. L’incollaggio avviene tramite il
raffreddamento e la solidificazione dell’hot-melt al di sotto della temperatura di rammollimento.
Grazie a questo rapido processo si ottengono incollaggi entro pochi secondi. Gli incollaggi hotmelt sono resistenti all’acqua e, a seconda del tipo, anche al gelo e alle alte temperature.
Spalmando l’hot-melt su un lato solo è possibile una riattivazione ed un incollaggio tramite
termosaldatura in un secondo tempo. Per contro l’elevato costo di questo prodotto non
giustifica l’impiego in cartotecnica a meno che non sia necessaria una tenuta istantanea.
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9.8 - ADESIVI E SISTEMI DI APPLICAZIONE
Metodi di applicazione della colla
A disco - Ideale per la spalmatura di adesivo vinilico sulle alette di astucci e di scatole a fondo
automatico. La colla viene prelevata da un disco che, passando attraverso una racla dosatrice,
applica una traccia uniforme di adesivo sulla superficie da incollare.
A spruzzo - La quasi totalità degli adesivi hot-melt viene applicata a spruzzo: un fusore scioglie
l’adesivo ad alta temperatura, una pompa lo aspira e lo convoglia in speciali tubi riscaldati, le
pistole di applicazione, anch’esse riscaldate, spruzzano l’hot-melt sul supporto da incollare.
Per l’adesivo vinilico, il principio di applicazione a
spruzzo è identico; l’unica differenza deriva dal fatto
che questo tipo di colla si trova già allo stato liquido
e non ha, dunque, bisogno di essere riscaldata: la
pompa pesca direttamente nel secchiello contenente
la colla.
Si adotta questa tecnica per applicare le tracce di
colla superiori sulle scatole a fondo automatico, a
doppia parete, a quattro e sei angoli e a
compartimenti.
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9.9 - SISTEMI DI CONTROLLO QUALITÀ E CODIFICA
I macchinari di ultima generazione
raggiungono velocità elevatissime. Le
piegaincollatrici, in particolare, permettono di
confezionare fino a 200.000 scatole/ora. A
queste velocità è praticamente impossibile
qualsiasi tipo di controllo, visivo o a campione,
da parte dell’operatore.
Dunque, dato che la piegaincolla è l’ultima
macchina prima della confezione finale degli
astucci in unità di vendita e successiva
palettizzazione, sono state progettate e
costruite delle attrezzature che permettono di
verificare la corretta realizzazione di ogni
singola scatola e di confrontarla con il
campione di riferimento. Di conseguenza, ogni
scatola non conforme sarà automaticamente
espulsa prima della fase di confezione.
Alla slide successiva elenchiamo i controlli che
questi dispositivi permettono di effettuare.
lettore di
tracce
superiori
lettore di
codici
espulsore
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9.9 - SISTEMI DI CONTROLLO QUALITÀ E CODIFICA
Controllo presenza colla per le tracce superiori e inferiori delle scatole - È necessario per evitare
che scatole prive di colla, oppure incollate troppo o troppo poco, entrino nella linea di confezionamento e
la blocchino. Si consideri, infatti, che un arresto della confezionatrice a valle della linea porta in breve a
un arresto della produzione tout court, perché i polmoni di accumulo hanno un’autonomia di pochi minuti.
Per evitare il danno conseguente, il fornitore di astucci utilizza un rilevatore di colla.
Controllo del codice - Sull’aletta di incollatura degli astucci vengono stampati dei codici a barre di
diverso colore (gli stessi colori impiegati per la stampa) e larghezza (di norma si usano codici da quattro
a otto barre) con una triplice la funzione:
1) Verifica la presenza di tutti i colori stampati, il loro registro, e la loro intensità trasferendo ogni colore in
una scala di grigi. La relativa attrezzatura non registra il colore bensì il contrasto tra il colore e il fondo del
cartone: non si tratta, dunque, di un densitometro, ma di un utile rilevatore di errori di stampa.
2) Monitora il registro di taglio della fustellatrice. In pratica, si misura la distanza tra il bordo dell’astuccio e
il primo codice: se c’è una differenza, questa viene codificata come errore di taglio e l’astuccio viene
espulso.
3) Evidenzia l’eventuale presenza di astucci non conformi nel lotto di produzione. Immaginiamo, per
esempio che sullo stesso bancale si trovino più confezioni uguali ma contenenti medicinali di dosaggio
diverso: per evitare pericolosi frammischiamenti, ad ogni dosaggio viene fatta corrispondere una codifica
ad hoc, identificata dal lettore di codici che determina anche l’espulsione dell’eventuale astuccio non
conforme.
Controllo presenza finestra - Consente di verificare che la finestra sia correttamente applicata al
fustellato e, in caso contrario, di espellere l’astuccio. Si evita così la fuoriuscita del prodotto durante il
riempimento della scatola e il conseguente arresto della linea di confezionamento.
Controllo antiframmischiamento per controllo di presenza dei colori - E’ un controllo imposto in
ambito farmaceutico, in quanto la pericolosità tipica del settore in caso di errore è molto elevata.
Controllo presenza film - E’ un controllo del settore dei packaging finestrati.
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9.10 - SCARTI DI PRODUZIONE
I valori di tolleranza
Per lavori cartotecnici di media difficoltà, in fase di incollatura la quantità tollerata di scarti è
riportata nella tabella seguente:
Quantità in produzione
Scarti
Avviamento
1 punto colla
100 pezzi
2 punti colla
150 pezzi
3 punti colla
200 pezzi
4 punti colla e oltre
300 pezzi
Produzione
Fino a 1.000 pezzi
5%
Da 1.001 e 10.000 pezzi
3%
Da 10.001 e 100.000 pezzi
1%
Oltre 100.001 pezzi
0,3%
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