Taśma inspirowana naturą
6 gru 2016 15:00

Firma 3M obchodzi w tym roku 25-lecie swojej obecności w Polsce i jednocześnie 15-lecie zakładów 3M we Wrocławiu. Przez te wszystkie lata dostarczała swoim klientom tysiące niezawodnych produktów dla niemal każdej branży. Obecnie firma 3M w Polsce oferuje produkty z zakresu: przemysłu, ochrony zdrowia, produktów konsumenckich, bezpieczeństwa i grafiki, a nawet elektroenergetyki i telekomunikacji. Każdego roku prezentowane są na rynku setki nowych produktów opracowanych w laboratoriach firmy 3M. Działalność badawczo-rozwojowa i wprowadzanie nowych rozwiązań jest dla 3M priorytetem, dlatego na ten cel przeznacza się aż 6 proc. światowej sprzedaży. Wysiłek naukowców owocuje powstaniem nowych technologii, które znajdują zastosowanie w postaci innowacyjnych produktów wykorzystywanych przez miliony ludzi na całym świecie. Produkty 3M można spotkać zarówno w życiu codziennym, jak i w wyspecjalizowanych zakładach produkcyjnych. Dynamicznie rozwijającym się ośrodkiem naukowo-badawczym jest polski dział R&D zlokalizowany we Wrocławiu, przy największym centrum produkcyjnym 3M w Europie. Polscy naukowcy działają w kilku obszarach: wspierają produkcję, zajmują się modyfikacjami produktów na rynki lokalne, ale również pracują nad zupełnie nowymi rozwiązaniami. Historia taśmy 3M 7387 rozpoczęła się w 2014 r. wraz z projektem Gekon. W tej enigmatycznej nazwie zawarta była cała esencja tego produktu – taśmy do łączenia wstęgi w locie, która miała znaleźć zastosowanie w łączeniu wstęg zrobionych z materiałów o niskiej energii powierzchniowej. Charakterystyczną cechą gekonów nadrzewnych jest zdolność przylegania do różnorodnych powierzchni. Na spodniej części ich spłaszczonych palców znajdują się włoskowate przylgi, które umożliwiają im poruszanie się po ścianach, szybach, a nawet sufitach. Taka miała być taśma 3M 7387 – niezawodna, szybka i przylegająca do najbardziej wymagających powierzchni. Projekt Gekon został powierzony naukowcom z działu badań i rozwoju 3M we Wrocławiu, doświadczonych w pracy nad taśmami serii 935x i 935xR, które służą do łączenia wstęg papieru locie w drukarniach i papierniach. Zostały one wdrożone wiele lat temu i są dobrze znane na rynku. Fabryka we Wrocławiu jest jedną z najnowocześniejszych placówek zajmujących się produkcją taśm SLFS (z ang. Straight Line Flying Splice). Zaawansowane technologicznie maszyny pozwalają produkować taśmy z najwyższą starannością i zapewnieniem najwyższych standardów jakościowych oraz wysokim poziomem powtarzalności. Dysponując odpowiednim zapleczem technologicznym i kadrą inżynierską, wrocławski oddział 3M rozpoczął działania nad stworzeniem nowego produktu. Liderem projektu została dr Elżbieta Młodzianowska, która miała już doświadczenie w pracy z produktami dla drukarń i papierni. Taśma, nad którą zespół rozpoczął pracę, miała łączyć dwie wstęgi polimeru (polipropylen, polietylen, poliester) przy prędkościach rzędu 350 m/min i większych, zachowując odporność na siły ścinające, które występują na drukowanej wstędze. Istotną kwestią był też wysoki próg temperaturowy stosowania produktu, ze względu na fakt stosowania farb termoutwardzalnych przez drukarnie. Krytycznym parametrem dla takiej taśmy przy wysokich prędkościach był tzw. parametr „tack”, który charakteryzuje lepkość taśmy, czyli szybkość zaczepienia w materiale klejonym. Przy wysokich prędkościach drukowania taśma ma tylko ułamek sekundy, aby skleić kolejną wstęgę. Zadanie, którego podjęli się wrocławscy inżynierowie, nie było proste. Materiały o niskiej energii powierzchniowej są bowiem z natury trudne w klejeniu. Ta charakterystyka sprawia, że na rynku jest mało klejów, które są w stanie łączyć tego typu struktury w sposób efektywny. Największym wyzwaniem było w związku z tym dobranie odpowiedniego materiału adhezyjnego. Testowanych było kilkanaście możliwych rodzajów klejów, które potencjalnie były w stanie spełniać oczekiwania klienta. Opracowując koncepcję, zespół skupiał się na technologiach produkcji dostępnych we Wrocławiu, za pomocą których jest możliwe wykonanie taśmy wielowarstwowej. Prace objęły przetestowanie kilkunastu konstrukcji kleju w laboratorium R&D we Wrocławiu w celu wytypowania optymalnych parametrów taśmy. Po tych próbach zostało stwierdzone jednoznacznie, że konieczne jest opracowanie nowej receptury kleju. Niecały rok od rozpoczęcia projektu do zespołu dołączył dr Michał Szulmanowicz, który wspólnie z dr Elżbietą Młodzianowską rozpoczął prace nad materiałem adhezyjnym do zastosowania w taśmie. Po kilku miesiącach prac oraz współpracy z innymi oddziałami 3M została opracowana nowa receptura kleju odpowiadającego za łączenie wstęgi. Testy w laboratorium wykazały wysoki potencjał nowego kleju w aplikacjach LSE. Istotną kwestią było też dobranie odpowiedniej formy taśmy. Zespół zastosował konstrukcję papierową z unikalnym wzorem elipsy wewnątrz warstwy rozszczepialnej. Tego typu rozwiązanie pozwoliło na wyeliminowanie już na początku dwóch podstawowych problemów. Zastosowanie wzoru elipsy jest znanym i opatentowanym przez firmę 3M sposobem na zmniejszanie naprężenia wstęg w momencie ich łączenia, co zmniejsza ryzyko zerwania ciągłości wstęgi. Takie rozwiązanie jednocześnie eliminuje problem związany z osadzaniem się na cylindrach drukujących włókien powstających w wyniku rozszczepienia taśmy, a co za tym idzie – czasochłonnym czyszczeniem maszyn. Kolejnym krokiem było wyprodukowanie na linii produkcyjnej prototypu, który byłby w pełni funkcjonalny i gotowy do testowania na liniach u klienta. Testy produkcyjne w fabryce zakończyły się sukcesem i w efekcie prac w styczniu 2016 roku powstał pierwszy prototyp Gekona. Produkcja rolek prototypowych w zakładzie produkcyjnym obejmowała proces powlekania wstęg papieru klejami, a następnie konwertowanie taśm SLFS. Wszystkie etapy produkcji – od mieszania kleju do powstania gotowego produktu – odbywały się we Wrocławiu. Testowanie nowej taśmy u klientów było jednym z najważniejszych punktów projektu. Tutaj nieocenioną pomocą okazało się wsparcie inżynierów ds. aplikacji, którzy zajmują się wdrażaniem rozwiązań produktowych u klienta. Testy prototypów przeprowadzono w kilku drukarniach na terenie całego kraju. Obejmowały one łączenie materiałów o różnych grubościach i wykonanych z różnych surowców, np. PP z PE. Obecność inżynierów R&D dawała gwarancję, że testy zostały przeprowadzone prawidłowo, a jednocześnie byli oni w stanie reagować, gdy operator potrzebował wsparcia przy aplikacji. Taśmy SLFS firmy 3M są niezawodne i proste w użyciu, jednakże to właśnie prawidłowa aplikacja jest najważniejszym warunkiem ich skutecznego działania. Firma 3M przykłada dużą wagę do szkolenia swoich partnerów biznesowych, aby zapewnić maksymalne zadowolenie z produktów. Miesiące testów w laboratorium i setki prób zaowocowały produktem, który spełnił wysokie wymagania partnerów biznesowych. Taśmy były testowane na różnych maszynach z udziałem różnych operatorów. Dobrane zostały materiały o możliwie najtrudniejszym stopniu przerobu w celu poddania taśmy jak najbardziej wymagającym testom i spełnienia rygorystycznych wymagań. Testowane taśmy miały się sprawdzić przy prędkościach od 150 do 450 m/min, które to zadanie zostało w pełni wykonane. Testy przeprowadzono także na terenie Europy Środkowo-Wschodniej i Środkowej, m.in. w Rosji, Turcji, Serbii, Czechach i Słowacji. Raporty otrzymane w wyniku tych testów wskazywały jednoznacznie, że taśma spełnia oczekiwania nawet najbardziej wymagających klientów, wskutek czego została podjęta decyzja o komercjalizacji produktu. Obecnie taśma 3M 7387 znajduje zastosowanie w łączeniu różnorodnych materiałów polimerowych. Najczęściej jest wykorzystywana przy produkcji opakowań dla przemysłu spożywczego. Technologia druku obejmuje druk fleksograficzny, rotograwiurowy, ale także prace wykończeniowe: laminację, przewijanie i konfekcję. Taśma sprawdza się w aplikacjach na materiałach od polietylenu, przez polipropyleny, po poliestry, niezależnie od ich aktywacji, przygotowania powierzchni czy też użytego systemu koronowania. Na testach łączono materiały technicznie nieprzygotowane do takiego systemu z wynikiem pozytywnym przy zachowaniu prędkości dochodzących do 450 m/min. Opracowano na podstawie materiałów firmy 3M

cript>