Kartonkirullan kostutuslaitteiston suunnittelu

Abstract

Kartonkia käytetään laajalta osin pakkaamiseen ja tärkeimpinä markkinaetuina pidetään painettavuutta ja kierrätettävyyttä muihin pakkausmateriaaleihin nähden. Kartonkipakkauksista saadaan tukevia ja esteettisen näköisiä. Liian kuivan materiaalin jalostus saattaa kuitenkin aiheuttaa esimerkiksi kartongin murtumisen tai repeytymisen, jolloin pakkaus ei suojaa tuotetta oikein. Kartonkia kostutetaan, jotta sen muokkautuvuusominaisuuden parantuvat jalostusprosessiin ja saadaan pakkaus, joka toimii oikein.

Tämän kandidaatintyön tavoitteena oli suunnitella 3D-mallinnettava kartongin kostutuslaitteisto pienimuotoiseen jalostukseen ja kostutuslaite tuli suunnitella niin, että se oli mahdollista laittaa osaksi valmista linjaa, joka toimii sykäyksittäin. Työhön kuuluu myös kirjallisuuskatsaus, jossa selvitettiin yleiset paperi- ja kartonkimateriaalin kostutusmenetelmät sekä niiden toimintaperiaatteet. Tämän lisäksi tutkittiin ja esiteltiin, millaisia kostutuslaitteita löytyy teollisuudesta.

Suunnittelussa apuna käytettiin perinteisiä koneensuunnittelun menetelmiä, joilla mahdollistettiin järjestelmällinen suunnittelu. Eri kostutusmenetelmiä vertailtiin ja päädyttiin telakostutukseen. Osatoimintojen ideoinnista valikoitui parhain kokonaisuus, jota jatkokehitettiin lopulliseen versioon.

Lopputuloksena saatiin 3D-mallinnettu telakostutuslaitteisto ja sen valmistuspiirustukset, sekä alustavat komponenttivalinnat. Suunniteltu kostutuslaite saatiin pysymään osatoiminnoiltaan yksinkertaisena.

Paperboard is widely used as packaging material and printability and recyclability are considered as being the most important marketing advantages compared to other packaging materials. Paperboard packages can be made sturdy and aesthetic-looking. However, moisture plays an important role in forming 3D shapes, because processing too dry material may for example cause breaking or rupturing of paperboard. In that case, the package is not able to protect the product properly. Paperboard is moistened to improve its properties for 3D forming to obtain a package that works correctly.

The goal of this bachelor’s thesis was to design a 3D-modeled moistening unit for small paperboard processing. The moistening system had to be designed in such way that it was possible to add it to an already existing processing line. This research also includes literature review. Aim of the literature review was to explore common moistening methods and their operating principles. In addition, a few moistening systems that are used in industry are presented.

In the designing part of this thesis, traditional mechanical engineering design methods were used to make sure that systematic design was possible. Different moistening methods were compared which resulted in choosing a roll-based moistening method as one being used. Different sub-functions were considered which led to finding the best combination for this case. The best combination of sub-functions was further developed.

As results of this research, a 3D-modeled roll-based paperboard moistening system was designed, drawings for manufacturing were made and initial choices of components were picked.