Análise do comportamento de marmorização de cartão revestido usando modelagem matemática em redes neurais

Abstract

Resumo: A produção de papel cartão envolve a utilização de camadas de fibras na sua estrutura e eventualmente, camadas de revestimento. A produção de cartão pela empresa Klabin em Telêmaco Borba, especificamente na máquina MP-9 produz cartões com três camadas, a partir de fibras virgens obtidas pelo processo kraft e polpa de alto rendimento. Aplicam-se ainda, mais tripla camada de revestimento, que proporciona excelentes características de impressão para os processos de offset, flexografia e rotogravura. Uma das propriedades utilizadas para avaliar a qualidade de impressão é a marmorização (mottling) que descreve o aspecto marmorizado da superfície do cartão. Esta propriedade, quando fora dos parâmetros determinados, afeta a qualidade final da embalagem impressa, dando aspecto desagradável de envelhecido ou de que fora armazenada em lugar inapropriado. Sendo assim, cartões com este problema são transformados em produto não conforme, podendo ser refugados durante a produção ou classificados como produto de menor valor agregado ou rechaçados pelos clientes gerando reclamações à custa de indenização. A marmorização foi determinada utilizando o método Mottling STFI e é caracterizado pelo coeficiente de variação da reflectância ou simplesmente desvio padrão já definido pela metodologia do equipamento. O foco principal deste estudo tem como objetivo determinar através de modelagem matemática os parâmetros de processo que mais influenciam a propriedade marmorização. O conhecimento destes parâmetros proporciona condições aos operadores para, com maior segurança, atuar em máquina, reduzindo as variações desta propriedade e mantendo seus valores dentro dos limites especificados. O modelo de marmorização foi desenvolvido a partir de dados históricos de 6 meses de operação da máquina. Estes dados compreendem análises de laboratório de amostras do cartão produzido, bem como inúmeras variáveis de processo, tais como vazão de pigmento, composição da camada meio, temperatura das capotas de secagem e variáveis medidas pelos "frames" como gramatura. Os resultados indicaram que a marmorização é influenciada pela temperatura das capotas secadoras de revestimento.

Abstract: The production of paperboard covers the use of fiber in its structure and eventually coating layers. The production of paperboard by Klabin in Telêmaco Borba, specifically in the paper machine PM-9 produces boards with three layers from fiber obtained by kraft process pulp and high yield pulp, plus triple-layer coating that offers excellent printing characteristics for off- set, flexography and gravure. One of the properties used to evaluate the print quality is mottling that describes the appearance of the marbled surface of the board. This property if out of the parameters of quality affects the final quality of the printed packaging, giving unpleasant appearance of older or that it had been stored at inappropriate place. Boards with this problem must be declassified, losing production or value and can generate customer complaints at expensive compensation. The mottling in this study was determined by the method Mottling STFI and is given by the coefficient of variation of reflectance or simply standard deviation already defined by the equipment. The main focus of this study aims to determine by mathematical modeling process parameters that influence the property mottling. The knowledge of these parameters provides conditions for the operators, with better security, acting on the machine, reducing the variations of this property and keeping their values within the specified limits. The model of mottling was developed from historical data of 6 months of machine operation. These data include laboratory analysis of samples of board produced, as well as numerous process variables such as flow of pigment, composition of the middle layer, temperature of drying and variables measured by the "frames" such as weight. The results indicated that mottling is influenced by the temperature of the dryer after coating process.