Wpływ Wilgotności Surowca i Powietrza na Jakość Produktów
- Szczegóły
Wilgotność względna powietrza to kluczowy czynnik w praktycznie każdej branży procesie produkcyjnym, od produkcji żywności, przez obróbkę drewna, po przemysł chemiczny. Ale pomiędzy kontrolowanymi warunkami produkcyjnymi a obniżeniem jakości produktu jest bardzo cienka granica. W jaki sposób wilgotność powietrza ma na to wpływ?
Higroskopijność a Jakość Produktów
Przy niskiej wilgotności powietrza produkty o właściwościach higroskopijnych będą się kurczyć, wysychać lub psuć, co spowoduje spadek ich jakości, utratę właściwości mechanicznych, mniejszą trwałość i wagę, co za tym idzie wartość sprzedażową. Surowce, takie jak drewno, włókno celulozowe (np. papier) i wiele produktów spożywczych, są higroskopijne. Oznacza to, że będą pochłaniać wilgoć z otoczenia i oddawać ją. Jeżeli otaczające je powietrze będzie bardziej suche, materiał higroskopijny straci wilgoć. Jeżeli wilgotność względna powietrza jest zbyt niska, drewno jako materiał higroskopijny - zacznie intensywnie tracić wilgoć.
O materiale zrównoważonym z otaczającą go atmosferą mówi się, że osiągnął stan wilgotności równowagowej (EMC). Taki materiał, jeżeli będzie przechowywany prawidłowo, razem z otaczającym go powietrzem osiągnie wilgotność względną w stanie równowagi (ERH), co będzie oznaczało stabilny stan. Wilgotność względna w stanie równowagi: materiał w stanie równowagi higroskopijnej nie będzie tracił ani pochłaniał wilgoci z otoczenia. W stanie równowagi materiał higroskopijny nie traci ani nie pochłania wilgoci - pozostaje stabilny, nie zmienia wagi ani kształtu.
Wpływ Wilgotności na Drewno
Drewno wychodzące z tartaku może zawierać do 30% wody. Zawartość wilgoci w kawałku drewna to suma ilości wody (lub wilgoci) zawartej w tym kawałku drewna. Wilgoć w drewnie to wolna woda (woda znajdująca się w szczelinach drewna) lub związana woda (woda międzykomórkowa). Odpowiednia ilość wilgoci zwiększa wytrzymałość drewna. Dobrze wysezonowane drewno osiągnęło punkt równowagi, w którym naturalna higroskopijność drewna jest pod kontrolą, dzięki czemu zachowuje ono swój kształt. Co więcej, sezonowane drewno jest znacznie mniej podatne na degradację z powodu grzybów lub insektów. Innymi słowy - jest biologicznie stabilne. Paczenie, pękanie i niekontrolowane zmiany wymiarów mogą sprawić, że produkt wykonany z drewna stanie się bezwartościowy. Taki produkt będzie spisany na straty.
Jeżeli drewno jest przechowywane w warunkach stałej wilgotności względnej (w.w.), osiągnie stan wilgotności równowagowej (EMC). To jeden z głównych powodów, dla których przemysł drzewny często wykorzystuje systemy nawilżania powietrza - aby utrzymać poziom wilgotności powietrza odpowiedni dla sezonowania i przechowywania wyrobów z drewna.
Przeczytaj także: Poradnik: walka z wilgocią w mieszkaniu
Wilgotność a Produkcja Pelletu
Pellet, jako jedno z najpopularniejszych paliw ekologicznych, musi spełniać określone normy jakości, aby zapewnić wysoką wydajność spalania oraz bezproblemowe użytkowanie w kotłach i piecach. Jednym z kluczowych czynników wpływających na jego właściwości jest wilgotność surowca używanego do jego produkcji. Zbyt wysoka lub zbyt niska wilgotność może prowadzić do poważnych problemów zarówno na etapie produkcji, jak i podczas spalania.
Aby pellet był efektywnym paliwem, jego wilgotność powinna mieścić się w zakresie 6-10%. Wilgotność ma kluczowy wpływ na ilość energii uzyskiwanej podczas spalania. Aby zapewnić wysoką jakość i efektywność spalania, warto regularnie sprawdzać wilgotność pelletu. Wilgotność pelletu to jeden z najważniejszych czynników wpływających na jego jakość, wydajność i przechowywanie. Aby zapewnić efektywność spalania i długą żywotność urządzeń grzewczych, warto wybierać pellet o wilgotności w granicach 6-10% i przechowywać go w odpowiednich warunkach.
Wilgotność a Podłogi Drewniane
Podłogi drewniane są jednym z najbardziej naturalnych materiałów wykańczających. Charakteryzują się naturalnym pięknym wyglądem, ciepłem w dotyku, mogą być łatwo poddane recyclingowi. Drzewo odrasta, a to oznacza, że surowiec używany do produkcji parkietów jest „odnawialny”. Jako surowiec naturalny drewno pochłania i oddaj wilgoć z otoczenia (powietrza, posadzki). Producenci produkując podłogi drewniane dążą do wilgotności drewna na poziomie ok. Wynika to z tzw. równowagi higroskopijnej: wilgotność powietrza/temperatura powietrza/wilgotność drewna. Jest to wilgotność, jaką drewno osiągnie w dłuższym czasie przy temperaturze powietrza ok. 20°C i wilgotności powietrza ok. 55%. Oznacza to, że przez większą część roku podłoga drewniana będzie miała w naszym klimacie wilgotność ok.
Pierwszym z nich jest zima i sezon grzewczy. Gdy przychodzą mrozy podkręcamy ogrzewanie. Temperatura rośnie, zarazem spada wilgotność powietrza do 20-40%. Gdy wilgotność podłogi drewnianej spada, drewno kurczy się, dochodzi do naprężeń, powstają szczeliny, może dojść do „łódkowania” tj. Drugim krytycznym momentem jest wilgotne lato lub jesień. Wówczas wilgotność potrafi wzrosnąć do 80-90%. Podłoga drewniana „rośnie w wymiarach, pęcznieje”. Najbardziej podatne są podłogi z litego drewna oraz wielkogabarytowe (np. o szerokościach powyżej 20cm). Wilgotność drewna będzie stale dopasowywać się do warunków panujących w otoczeniu, tj. Jest to reakcja drewna na zmieniającą się wilgotność.
Wpływ Wilgotności na Papier i Przemysł Poligraficzny
Dyskusja dotycząca wpływu warunków klimatycznych w czasie magazynowania i transportu wyrobów papierniczych, a także procesów poligraficznych sięga początków przemysłu papierniczego. Pokolenia ekspertów pracowały nad określeniem optymalnych warunków klimatycznych w procesach przemysłu papierniczego, zwracając szczególną uwagę na konieczność monitorowania i kontrolowania temperatury oraz wilgotności. Pomimo wielu lat doświadczenia, nie wszystkie związki zostały zbadane, a niektóre zachodzące w tych procesach zależności nadal pozostają tajemnicą. Procesy drukowania i wykończeniowe wymagają nieustannego monitorowania warunków klimatycznych. Podczas drukowania istnieje możliwość zajścia niepożądanych błędów drukarskich, takich jak dublowanie punktów, przesunięcia lub zmarszczenia.
Przeczytaj także: Wakacje w Bodrum
We współczesnych zakładach produkcyjnych, papier przeznaczony do arkuszowego druku offsetowego jest przygotowywany przy wilgotności względnej 50% ± 5% lub 40% ± 5% w przypadku druku offsetowego rolowego. W celu utrzymania optymalnych właściwości papieru, potrzebnych do jego dalszej obróbki, jest on owijany specjalnym materiałem, chroniącym przed zmianami warunków.
Włókna roślinne są podstawowym surowcem do produkcji papieru, ze względu na swoja strukturę są one jednak wrażliwe na wilgoć. Zdolność papieru do wymiany wilgoci zależy w dużej mierze od rodzaju surowców wykorzystywanych do jego produkcji oraz do sposobu ich przygotowania. Wypełniacze mineralne, takie jak węglan wapnia i kaolin nie pełnią istotnej roli w wymianie wilgoci.
W zależności od rodzaju papieru, poziom wilgotności może znacząco wpływać na jego właściwości. W zależności od względnej wilgotności powietrza, włóka roślinne zawarte w papierze wchłaniają lub wydzielają wilgoć, powodując ich puchnięcie lub kurczenie się. Takie zmiany w kształcie występują znacznie silniej w średnicy włókna, rzadziej na ich długości.
Dla różnych typów papieru, zmiany wymiarów mogą sięgać zakresu 0.1 - 0.3% w kierunku ruchu maszyny oraz 0.3-0.7% w kierunku poprzecznym. Zmiana wartości wilgotności o 10% może spowodować zmiany wymiarów nawet o 0.1 - 0.2% w kierunku poprzecznym, zatem dla arkusza o szerokości 100 cm, różnice wymiarów mogą wynosić od 1mm do 2 mm. Jest to wartość, która może znacząco wpłynąć na jakość wydruku.
Kolejnym problem, który może wystąpić w procesach produkcji lub obróbki papieru jest „sklejanie się” arkuszy papieru ze sobą. W większości przypadków spowodowane jest to naładowaniem statycznym, wytworzonym głównie przez tarcie - bezpośrednim kontakcie między materiałami.
Przeczytaj także: Poradnik pomiaru wilgotności
Obecnie, instalacje nawilżające są wykorzystywane praktycznie na każdym etapie przetwarzania papieru. Zwłaszcza zimą, gdy wilgotność względna powietrza spada do niskich poziomów, instalacje nawilżające pomagają stworzyć optymalne warunki dla procesów drukarskich oraz magazynowania papieru.
Wilgotność a Produkcja Mebli
Podczas procesu produkcyjnego, niezależnie, czy mówimy o produkcji mebli, stolarki otworowej czy tapicerki, pojawiają się określone problemy. Część z nich wynika z błędów ludzkich, część z umaszynowienia, jeszcze inne z nieodpowiedniej jakości surowca. Dochodzi do tego czynnik ludzki. Są to oczywiście problemy, które każdy producent zna i stara się rozwiązać jak najlepiej.
Bardzo często podczas pracy spotykam się z problemami z klejeniem, okleinowaniem, lakierowaniem czy wreszcie zmianą parametrów surowca. Jedną z przyczyn problemów, chociaż oczywiście nie jedyną, jest nieodpowiednia wilgotność powietrza podczas procesu produkcyjnego. Przyczyną ważną, a często lekceważoną.
W produkcji mebli tapicerowanych, chociaż nie tylko, używa się klejów poliuretanowych. Jak wiadomo, kleje te, aby wiązały z odpowiednią mocą, potrzebują określonych warunków wilgotnościowych. Mówiąc w uproszczeniu, klej poliuretanowy, aby związał, czerpie wilgoć z otoczenia. Przy zbyt niskiej wilgotności nie osiągniemy odpowiednich parametrów klejenia.
Innym, poważnym problemem w produkcji mebli tapicerowanych, ale też w produkcji materacy i pianek, jest ryzyko zapłonu, którego przyczyną są wyładowania elektrostatyczne. Jak do tej pory nie wymyślono bardziej skutecznego sposobu na redukcję wyładowań elektrostatycznych niż system nawilżania powietrza. W suchej atmosferze ładunki elektryczne przemieszczają się bez przeszkód. Podniesienie wilgotności powietrza do 55% powoduje ustanie tego typu zjawisk.
Każdy, kto stosuje okleinowanie w produkcji drzewnej, wie, jakim problemem jest przesuszona okleina. Jak wiadomo, jeśli okleina ma zbyt niską wilgotność, staje się łamliwa i krucha, powstaje wiele odpadów i błędów związanych z tym procesem. Producenci starają się radzić sobie z tym negatywnym zjawiskiem, zwilżając okleinę bądź w sytuacjach skrajnych, polewając posadzkę wodą. Nie jest to niczym innym jak próbą podniesienia wilgotności. To samo zjawisko zachodzi zresztą w magazynowaniu fornirów.
Jedną z dziedzin produkcji, w której bardzo ważną rolę odgrywa odpowiednia wilgotność, jest proces lakierowania. Obecnie, w związku z wymogiem ochrony środowiska oraz regulacjami unijnymi, coraz powszechniej stosuje się lakiery wodne. Prawdziwą zmorą lakierników jest tzw. pomarańczowa skórka. W zasadzie jedyną przyczyną, wykluczając nieodpowiednie materiały, jest niewystarczająca wilgotność powietrza. Podczas lakierowania następuje bardzo intensywne parowanie rozpuszczalnika (w tym przypadku wody), powodując występowanie napięcia powierzchniowego. Im bardziej intensywne parowanie, tym większe ryzyko wystąpienia błędów, w tym pomarańczowej skórki. W zbyt niskiej wilgotności lakier nie ma szansy rozlać się po powierzchni.
Jak często mówią doświadczeni stolarze, drewno jest materiałem żywym. Co za tym idzie, jego parametry zmieniają się w zależności od warunków, w jakich jest przechowywane i obrabiane. Widać wyraźnie, jak zmienia się wilgotność drewna wraz ze spadkiem (bądź wzrostem) wilgotności powietrza. Zakładając, że drewno, opuszczając suszarnię, posiada około 6% wilgotności, następuje spadek wilgotności drewna, gdy wilgotność w hali produkcyjnej wynosi 20%.
Każdy doskonale wie, co dzieje się z drewnem, gdy jest za suche. Powstają pęknięcia, płyty deskowe mają tendencję do paczenia się. Dobrym przykładem jest jedna z czołowych firm meblarskich przerabiająca około 100 palet z płytą deskową dziennie. Dopóki nie zamontowali urządzeń nawilżających, z każdej palety jedna lub dwie górne płyty nie nadawały się do dalszej obróbki. Oczywiście ze względu na wypaczenie, czyli tzw. łódkę. Dodatkowym problemem w obróbce drewna jest niestabilność wymiarów zmieniających się wraz ze zmianą wilgotności i parametrów.
Wilgotność a Przechowywanie Ziarna w Silosach
Silosy metalowe czy betonowe są nieodzownym wyposażeniem magazynów w produkcji roślinnej. Powszechne jest budowanie nowych magazynów zbożowych lub rozbudowa istniejących z wykorzystaniem silosów metalowych połączonych w układy bateryjne. Konstrukcje silosów zapewniają aktywne przewietrzanie surowca w trakcie magazynowania. Czas trwania dosuszania ziarna przez wietrzenie, przy wymuszonym przepływie powietrza zależy nie tylko od wilgotności względnej powietrza i jego temperatury. Wilgotność względna powietrza oraz jego temperatura zależy między innymi od warunków atmosferycznych, pory roku, dnia, nasłonecznienia.
Aktualnie proces chłodzenia przeprowadza się dla ziarna suchego o odpowiedniej wilgotności przechowalniczej jako dodatkowa ochrona przed postaniem i rozwojem grzybów i działaniem owadów. Chłodzenie redukuje oddychanie zboża i przesuwa zimną porę roku na okres letni.
Utrzymanie Wilgotności w Magazynach
W coraz większej liczbie magazynów utrzymuje się określony stopień wilgotności i temperaturę poprzez zastosowanie systemów nawilżających, osuszających, grzewczych i chłodzących. Dzięki niej w magazynie przez cały rok panują jednakowe warunki, gdyż nie dochodzi w nim do wahań wilgotności i temperatury powietrza bez względu na to, jakie warunki atmosferyczne panują na zewnątrz budynku. W nowoczesnych powierzchniach magazynowych można zatem składować więcej różnych towarów przez dłuższy czas.
Utrzymanie stałej wilgotności w magazynie zależy id nowoczesnych systemów, w których skład wchodzą urządzenia grzewcze, klimatyzatory, nawilżacze przemysłowe, a także liczne czujniki, które regulują działanie systemu. Utrzymanie optymalnej wilgotności w magazynie zależy zatem rozbudowanej instalacji, która w zależności od potrzeb może utrzymywać jednakowe warunki w całej powierzchni magazynowej lub w określonych jej częściach.
Stała wilgotność powietrza w magazynie ma kluczowe znaczenie w wielu branżach. Zbyt wysoka lub za niska wilgotność może uniemożliwiać składowanie niektórych towarów, zwiększać ryzyko pożarowe lub przyczyniać się do rozwoju groźnych drobnoustrojów (np. pleśni). Urządzenia grzewcze i klimatyzatory usuwają nadmiar wilgoci z powietrza np. w deszczowe dni. Dzięki nim osusza się powietrze, które dostaje się do magazynu podczas otwierania bramy wyjazdowej dla samochodów dostawczych. Z kolei nawilżacze przemysłowe zapobiegają nadmiernemu wysuszeniu powietrza. Podnoszą jego wilgotność w okresie grzewczym oraz w okresie upałów, by zapewnić optymalne warunki przechowywania towarów i pracy dla magazynierów.
Wilgotność powietrza w magazynie wpływa zarówno na towary składowane luzem, jak i zapakowane w opakowania tekturowe i papierowe. W przypadku opakowań z tektury dotyczy to opakowań zbiorczych i jednostkowych, które powstają ze standardowej tektury falistej niepokrytej żadną warstwą ochronną. Niska wilgotność powietrza sprawia, że towary są narażone na powstawanie ładunków elektrostatycznych. Są to ładunki, które mogą przyczyniać się m.in. do uszkodzeń układów elektronicznych. Ponadto nadmiernie wysuszone powietrze zwiększa ryzyko pożaru i utrudnia jego ugaszenie.
Nadmiernie wysoka wilgotność powietrza ma z kolei niekorzystny wpływ na towary i surowce o właściwościach higroskopijnych. Leki, chemia gospodarcza, bądź sypkie materiały budowlane wchłaniają wodę z powietrza, dlatego gdy jest jej za dużo, zaczynają się zbrylać. Zbrylone produkty i surowce często nie nadają się do dalszego wykorzystania, dlatego konieczna jest ich ochrona przed składowanie w pomieszczeniach o za wysokiej wilgotności.
Ponadto wilgotne powietrze powoduje uszkodzenia kartonów i papierowych toreb, gdyż celuloza wykorzystywana do ich produkcji wchłania wodę. Wilgotne opakowania zniekształcają się i nie zapewniają optymalnej ochrony dla znajdujących się w nich produktów.
Systemy Kontroli Wilgotności
Prawidłowy poziom wilgotności powietrza w hali produkcyjnej można utrzymać na kilka sposobów. Jednym z nich jest stosowanie systemów nawilżania i osuszania powietrza. System nawilżający stale monitoruje wilgotność w wybranych pomieszczeniach i w razie potrzeby ją zwiększa. Z kolei system osuszający może obejmować urządzenia wchodzące w skład klimatyzacji. Instalacja klimatyzacyjna, która schładza powietrze, jednocześnie usuwa z niego nadmiar wilgoci, co przekłada się podniesienie komfortu pracy w danym zakładzie. Do utrzymania prawidłowego poziomu wilgotności w halach produkcyjnych służą również systemy grzewcze.
O utrzymaniu optymalnej wilgotności i temperatury na hali oraz w magazynie powinno się myśleć już na etapie projektowania budynku przedsiębiorstwa produkcyjnego.
Nasze doświadczenie obejmuje pracę z szerokime spektrum surowców i produktów higroskopijnych, od drewna po żywność. Najczęściej zaczynamy od oceny zakładu, w ramach której analizujemy rozplanowanie uwarunkowań konkretnego obiektu produkcyjnego, wymagania surowców oraz gotowych produktów, a także istniejące na terenie zakładu instalacje wentylacyjne i źródła ciepła. Utrzymanie odpowiedniej wilgotności powietrza na hali produkcyjnej oraz w magazynie w dużym stopniu wpływa na proces produkcji. Bez zachowania optymalnych warunków do pracy i wytwarzania towarów, zakład produkcyjny nie może funkcjonować.
Wilgotność powietrza w hali produkcyjnej wpływa zarówno na surowce, jak i maszyny oraz gotowe produkty. W dużej mierze to od niej zależy jakość materiałów wykorzystywanych do produkcji i stan techniczny maszyn. Jeśli wilgotność względna powietrza jest zbyt wysoka, wiele maszyn i narzędzi zaczyna rdzewieć. Postępująca korozja skraca ich żywotność i uniemożliwia ich długą eksploatację bez ponoszenia dużych kosztów napraw i konserwacji. W przypadku surowców wilgoć wpływa na ich sypkość i lepkość. Surowce sypkie zwykle mają właściwości higroskopijne, dlatego wchłaniają wilgoć z powietrza.
Zbyt niska wilgotność powietrza na hali produkcyjnej ma z kolei negatywny wpływ na żywotność urządzeń. Suche powietrze zwiększa ryzyko pojawiania się licznych wyładowań elektrostatycznych, które mają niekorzystny wpływ na różne maszyny. Są szczególnie niebezpieczne dla elektroniki i podzespołów w elementach sterujących maszyn.
Kolejnym ważnym aspektem związanym z wilgotnością powietrza w zakładzie produkcyjnym jest komfort pracy. Jeśli proces produkcji nie wymusza silnego osuszania powietrza lub utrzymywania wysokiego poziomu wilgotności, powinno się zwrócić uwagę na zdrowie i samopoczucie pracowników.
tags: #wilgotność #surowca #a #wilgotność #powietrza #wpływ
