Znakowanie w trudnych warunkach produkcyjnych – pył, wilgoć, mycie, temperatura i stopień IP

Znakowanie w trudnych warunkach produkcyjnych wymaga czegoś więcej niż wyboru drukarki o odpowiedniej rozdzielczości i prędkości. W takich aplikacjach znakowanie przemysłowe musi uwzględniać nie tylko samo urządzenie, lecz także trwałość oznaczeń, odporność na czynniki zewnętrzne i organizację pracy całego stanowiska. Pył, wilgoć, częste mycie linii, kondensacja, wysoka lub niska temperatura, drgania i kontakt z chemią wpływają zarówno na urządzenie, jak i na jakość samego nadruku.

Dlatego przed wdrożeniem trzeba ocenić cały proces: miejsce montażu, stopień ochrony IP, warunki środowiskowe, zakres temperatur, materiał produktu, rodzaj atramentu, czujnik, enkoder, przewody, mocowania, osłony oraz sposób czyszczenia linii.

W tym poradniku pokazujemy, jak dobrać system znakowania do trudnego środowiska produkcyjnego i na co zwrócić uwagę, aby oznaczenia pozostawały czytelne, a urządzenie pracowało stabilnie.

Znakowanie w trudnych warunkach produkcyjnych – co to oznacza w praktyce?

Nie ma jednej definicji „trudnych warunków”. W praktyce może to oznaczać:

• duże zapylenie, pył mineralny, mąkę, cement lub pył drzewny;

• wysoką wilgotność;

• kondensację pary wodnej;

• regularne mycie linii wodą;

• kontakt z detergentami lub środkami chemicznymi;

• wysoką temperaturę produktu lub otoczenia;

• pracę w chłodni albo w niskiej temperaturze;

• drgania konstrukcji;

• pracę na zewnątrz lub w częściowo otwartym obiekcie;

• częste zmiany temperatury;

• brudzenie głowicy przez produkt lub proces technologiczny.

W każdym z tych przypadków trzeba rozpatrywać oddzielnie odporność urządzenia i odporność nadruku. Trwałe oznaczenia powinny zachować czytelność mimo ścierania, wilgoci, zabrudzeń i innych czynników zewnętrznych, a ich wymagania zależą od specyfiki produktów i dalszego transportu lub magazynowania. Drukarka może być dobrze chroniona przed pyłem i wodą, ale zastosowany atrament nadal może nie spełniać wymagań trwałości.

Stopień ochrony IP – co naprawdę oznacza?

Stopień ochrony IP opisuje ochronę obudowy urządzenia przed dostępem do części niebezpiecznych oraz przed wnikaniem ciał stałych i wody. Zasady klasyfikacji określa norma IEC 60529 – Degrees of protection provided by enclosures (IP Code).

W zapisie IP65 pierwsza cyfra odnosi się do ochrony przed ciałami stałymi i pyłem, a druga do ochrony przed wodą. W praktyce IP65 oznacza obudowę pyłoszczelną i chronioną przed strugami wody zgodnie z warunkami testu przewidzianymi w normie.

Ważne: stopień IP nie oznacza automatycznie, że urządzenie można myć w dowolny sposób, pod dowolnym ciśnieniem, z dowolnej odległości i dowolnym środkiem chemicznym. IP nie opisuje również odporności atramentu, czujników, przewodów, złączy, mocowań ani całego procesu znakowania.

IP54, IP65 czy IP66 – jaki stopień ochrony wybrać?

Dobór stopnia ochrony powinien wynikać z rzeczywistego środowiska pracy, a nie z założenia, że „im wyższy IP, tym lepiej”.

Przykładowo REA JET DOD 2.0 ma klasę ochrony IP65, a zakres temperatur katalogowych od –5°C do +45°C. REA JET UP również posiada klasę ochrony IP65. Z kolei REA JET SC 2.0 ma obudowę ze stali nierdzewnej i stopień ochrony IP54.

To pokazuje, że nie wszystkie drukarki przemysłowe mają taki sam poziom ochrony i dlatego warunki pracy trzeba uwzględniać już na etapie doboru urządzenia.

Znakowanie w zapyleniu

W przypadku geowłóknin i innych materiałów włóknistych pył, luźne włókna i elektrostatyka mogą dodatkowo wpływać na stabilność nadruku. Zobacz wymagania dotyczące znakowania geowłóknin zgodnie z PN-EN ISO 10320.

Pył może wpływać na elektronikę, wentylację, optykę, czujniki oraz samą powierzchnię produktu. W przemyśle drzewnym, budowlanym, cementowym i spożywczym pył bywa jednym z głównych czynników ryzyka.

Przy dużym zapyleniu warto sprawdzić:

• stopień ochrony obudowy;

• czy urządzenie wykorzystuje wentylatory zasysające powietrze z hali;

• czy złącza i przewody są odpowiednio zabezpieczone;

• czy głowica jest narażona na osadzanie pyłu;

• czy czujnik produktu zachowuje stabilną detekcję;

• czy enkoder i jego element pomiarowy nie zostaną zanieczyszczone;

• jak często trzeba wykonywać czyszczenie.

Przy druku atramentowym pył na powierzchni produktu może również pogorszyć przyczepność nadruku. W takim przypadku problem nie wynika z urządzenia, lecz z warstwy oddzielającej atrament od właściwego podłoża.

Wilgoć i kondensacja – dwa różne problemy

Wysoka wilgotność powietrza nie jest tym samym co bezpośredni kontakt z wodą. Szczególnie problematyczna może być kondensacja, gdy zimny produkt trafia do cieplejszego pomieszczenia albo gdy temperatura urządzenia spada poniżej punktu rosy.

Wilgoć może wpływać na:

• elektronikę i złącza;

• czujniki;

• powierzchnię produktu;

• czas schnięcia atramentu;

• przyczepność nadruku;

• czytelność kodów;

• elementy mechaniczne i mocowania.

Jeżeli produkt jest mokry lub pokryty kondensatem, przed wdrożeniem trzeba wykonać próbę technologiczną na rzeczywistym materiale. Atrament działający dobrze na suchej powierzchni może zachowywać się inaczej na powierzchni wilgotnej.

Mycie linii produkcyjnej – gdzie kończy się znaczenie IP?

W branży spożywczej, napojowej, farmaceutycznej i części procesów chemicznych linie są regularnie myte. W takich aplikacjach często pojawia się pytanie: czy drukarkę można zostawić na linii podczas mycia?

Odpowiedź zależy od konkretnego urządzenia, stopnia IP oraz procedury mycia. Trzeba znać:

• ciśnienie wody;

• kierunek strumienia;

• temperaturę wody;

• rodzaj detergentu;

• czas ekspozycji;

• częstotliwość mycia;

• odległość dyszy od urządzenia.

Stopień IP sam w sobie nie jest zgodą na dowolne mycie. Przy intensywnych procedurach sanitarnych można rozważyć dodatkowe osłony, odsunięcie części elektroniki od strefy mokrej albo takie umieszczenie sterownika, aby podczas mycia nie był narażony na bezpośredni strumień.

W aplikacjach spożywczych warto dodatkowo uwzględnić specyfikę znakowania produktów spożywczych.

Wysoka temperatura produktu i otoczenia

Wysoka temperatura może wpływać zarówno na elektronikę, jak i na zachowanie atramentu. Gorące powierzchnie pojawiają się między innymi po procesach formowania, obróbki cieplnej, pasteryzacji lub bezpośrednio po produkcji opakowania.

Przed wdrożeniem trzeba sprawdzić:

• maksymalną temperaturę otoczenia dopuszczoną przez producenta urządzenia;

• temperaturę samego produktu;

• odległość głowicy od źródła ciepła;

• czy promieniowanie cieplne nie nagrzewa obudowy;

• czas schnięcia i zachowanie atramentu;

• odporność gotowego nadruku po schłodzeniu;

• stabilność czujników i przewodów.

Nie należy zakładać, że dopuszczalna temperatura otoczenia urządzenia oznacza automatycznie dopuszczalną temperaturę powierzchni produktu. Są to dwa różne parametry.

Znakowanie w niskiej temperaturze i chłodniach

Niska temperatura może wpływać na lepkość atramentu, szybkość parowania, pracę elektroniki, elastyczność przewodów oraz kondensację po przejściu produktu do cieplejszej strefy.

W przypadku pracy w chłodni trzeba sprawdzić:

• minimalną temperaturę pracy urządzenia;

• minimalną temperaturę atramentu i materiałów eksploatacyjnych;

• czy urządzenie pozostaje stale w chłodni, czy jest okresowo przenoszone;

• ryzyko kondensacji;

• czas stabilizacji po zmianie temperatury;

• warunki magazynowania atramentu.

Jeżeli linia pracuje sezonowo lub w szerokim zakresie temperatur, test powinien obejmować więcej niż jeden punkt pracy.

Drgania i niestabilny montaż

Trudne warunki to nie tylko pył i woda. Drgania konstrukcji mogą powodować:

• zmianę odległości głowicy od produktu;

• przesunięcie położenia nadruku;

• niestabilną detekcję czujnika;

• poślizg enkodera;

• poluzowanie mocowań;

• pogorszenie jakości kodu 2D.

Dlatego mocowanie głowicy powinno być sztywne i dopasowane do konstrukcji linii. W razie potrzeby sterownik może znajdować się w innym miejscu niż głowica, a prowadzenie przewodów powinno ograniczać ich naprężenia podczas pracy.

Elementy montażowe, czujniki i enkodery są częścią kompletnego stanowiska; przykładowe rozwiązania znajdują się w sekcji akcesoria do drukarek przemysłowych.

Chemia, oleje i detergenty

W zakładach chemicznych, automotive i metalowych nadruk może mieć kontakt z olejem, smarem, alkoholem, detergentem lub inną substancją. W takich aplikacjach trzeba oddzielić dwa zagadnienia:

1. czy urządzenie jest odporne na środowisko,

2. czy sam nadruk jest odporny na daną chemię.

Dobór atramentu powinien wynikać z próby wykonanej na rzeczywistym produkcie i zdefiniowanego testu odporności. Nie wystarczy informacja „atrament permanentny”. Trzeba określić, na jaki środek, w jakim stężeniu, przez jaki czas i przy jakiej temperaturze nadruk ma być odporny.

W przypadku takich aplikacji warto również przeanalizować specyfikę znakowania w branży chemicznej.

Stopień IP drukarki to nie stopień IP całego stanowiska

To jeden z najważniejszych punktów przy projektowaniu instalacji. Nawet jeśli główne urządzenie ma IP65, stanowisko może zawierać elementy o niższym stopniu ochrony:

• czujnik produktu;

• enkoder;

• złącza;

• zasilacz;

• switch sieciowy;

• panel HMI;

• szafkę elektryczną;

• przewody;

• gniazda serwisowe.

Dlatego przy odbiorze systemu trzeba oceniać kompletne stanowisko, a nie tylko tabliczkę znamionową drukarki.

Jak dobrać drukarki przemysłowe i technologię do trudnych warunków?

Nie każda aplikacja wymaga tej samej technologii. CIJ, DOD, Piezo, TIJ, etykietowanie i znakowanie laserowe mają różne zastosowania, dlatego wybór powinien zależeć od materiału, rodzaju oznaczenia, wymaganej trwałości, prędkości produkcji i środowiska pracy.

Przy tworzywach sztucznych, metalu, szkle, kartonach i opakowaniach zbiorczych warunki powierzchni mogą być równie ważne jak parametry drukarki. Znakowanie opakowań i produktów należy więc oceniać razem z procesem transportu, mycia, pakowania i dystrybucji.

Dopiero po zebraniu tych informacji można zdecydować, czy potrzebna jest drukarka o wyższym IP, dodatkowa osłona, inna lokalizacja sterownika, specjalne mocowanie, odpowiedni atrament lub inna technologia znakowania. W przypadku wymagań dotyczących pełnej identyfikowalności trzeba także sprawdzić kody kreskowe, QR lub Data Matrix oraz możliwość integracji z systemem nadrzędnym.

Typowe zastosowania znakowania w trudnych warunkach

Takie wymagania pojawiają się między innymi przy znakowaniu opakowań i produktów w branży spożywczej, chemicznej, budowlanej, drzewnej, metalowej i logistycznej. Dotyczy to zarówno opakowań jednostkowych, jak i opakowań zbiorczych, pojemników, komponentów oraz palet.

W zależności od aplikacji stosuje się drukarki przemysłowe CIJ, DOD, Piezo, TIJ, etykietowanie albo znakowanie laserowe. Różne materiały i warunki powierzchni wymagają różnych atramentów lub parametrów procesu. Wysoka rozdzielczość, wysoka prędkość czy szeroka gama atramentów nie zastępują jednak testu odporności w rzeczywistym środowisku.

Jeżeli oznaczenia są elementem identyfikacji i traceability, szczególnie istotne jest zachowanie czytelności kodów kreskowych, QR i Data Matrix przez cały wymagany okres eksploatacji lub dystrybucji.

Próba na rzeczywistej linii ma kluczowe znaczenie

W trudnych warunkach produkcyjnych test na stole nie zawsze jest wystarczający. Szybkie drukowanie przy wysokiej prędkości linii, wilgoci, pyle lub zmianach temperatury może ujawnić problemy niewidoczne w warunkach laboratoryjnych. REA może wykonać próby na produktach klienta, a w odpowiednich aplikacjach również prezentację i test urządzenia bezpośrednio na linii produkcyjnej.

Podczas takiego testu można sprawdzić:

• rzeczywistą jakość nadruku;

• wpływ pyłu lub wilgoci;

• pracę przy docelowej temperaturze;

• pozycję głowicy;

• dobór czujnika i enkodera;

• stabilność mocowania;

• miejsce dla sterownika;

• dostęp serwisowy;

• zachowanie systemu podczas czyszczenia i przezbrojenia.

Jeżeli warunki na linii są niestandardowe, taka próba pozwala ograniczyć ryzyko doboru urządzenia tylko na podstawie katalogu.

Serwis i czyszczenie w trudnych warunkach

Trudne środowisko zwykle zwiększa znaczenie regularnego czyszczenia i kontroli elementów instalacji. Warto ustalić:

• częstotliwość czyszczenia głowicy;

• sposób czyszczenia obudowy;

• kontrolę przewodów i złączy;

• kontrolę czujników;

• kontrolę mocowań;

• przeglądy enkodera;

• zapisywanie zmian konfiguracji;

• częstotliwość przeglądów serwisowych.

W przypadku rozbudowanych instalacji warto uzgodnić zakres obsługi z serwisem drukarek przemysłowych REA jeszcze przed uruchomieniem produkcji.

Najczęstsze błędy przy znakowaniu przemysłowym w trudnych warunkach

• Dobór urządzenia wyłącznie na podstawie stopnia IP. Pomija temperaturę, chemię, drgania i trwałość nadruku.

• Założenie, że IP65 oznacza dowolne mycie. Warunki testu IP nie są tym samym co rzeczywista procedura sanitarna.

• Pominięcie czujnika i enkodera. Elementy pomocnicze również muszą być dopasowane do środowiska.

• Brak analizy kondensacji. Woda może pojawiać się mimo braku bezpośredniego mycia.

• Test na suchej próbce zamiast na rzeczywistym produkcie. Wynik może być niemiarodajny.

• Brak analizy dostępu serwisowego. Osłona może chronić urządzenie, ale utrudniać codzienną obsługę.

• Pomijanie temperatury powierzchni produktu. Jest czymś innym niż temperatura otoczenia urządzenia.

Najczęściej zadawane pytania

Czy IP65 oznacza, że drukarkę można myć myjką ciśnieniową?

Nie należy tego zakładać. IP65 opisuje ochronę obudowy w określonych warunkach testowych. Procedura mycia linii może wykorzystywać inne ciśnienie, temperaturę, odległość i środki chemiczne, dlatego trzeba ją porównać z dokumentacją urządzenia.

Czy drukarka IP54 może pracować w zapyleniu?

Może, jeżeli warunki mieszczą się w wymaganiach producenta i zostanie prawidłowo dobrane miejsce montażu. Intensywne zapylenie wymaga jednak osobnej analizy obudowy, wentylacji, głowicy, czujników i częstotliwości czyszczenia.

Czy wysoka wilgotność wpływa na sam nadruk?

Tak. Wilgotność i kondensacja mogą wpływać na stan powierzchni, przyczepność i czas schnięcia atramentu. Dlatego test powinien być wykonany w warunkach możliwie zbliżonych do rzeczywistych.

Czy stopień IP obejmuje czujnik i enkoder?

Nie automatycznie. Każdy element stanowiska ma własne parametry środowiskowe i stopień ochrony. Trzeba sprawdzić cały system.

Czy można przenieść sterownik poza strefę mycia?

W wielu aplikacjach jest to możliwe i może ograniczyć ekspozycję elektroniki na wodę lub chemię. Wymaga jednak sprawdzenia długości przewodów, sposobu montażu i konkretnej konfiguracji urządzenia.

Jak sprawdzić, czy urządzenie będzie działało w moich warunkach?

Najlepiej zebrać parametry środowiska i wykonać test na rzeczywistym produkcie. Przy trudnych aplikacjach warto również przeprowadzić próbę na linii produkcyjnej.

Masz trudne warunki na linii produkcyjnej?

Prześlij do REA zdjęcia stanowiska, opis procesu, temperaturę, informacje o zapyleniu, wilgoci i sposobie mycia. Na tej podstawie można dobrać technologię, urządzenie, stopień ochrony, atrament, czujnik, enkoder oraz sposób montażu.

Umów konsultację dotyczącą znakowania w trudnych warunkach produkcyjnych.