Saint-Gobain pienentää kipsilevyjen hiilijalanjälkeä
Kipsilevyjen valmistus edellyttää tarkkaa kosteuden hallintaa, joten tarkat lämpötila- ja kosteusmittaukset kuivatusprosessin aikana ovat välttämättömiä. Prosessiolosuhteet kuitenkin muuttuvat merkittävästi jo lyhyessäkin ajassa, mikä voi aiheuttaa haasteita monille markkinoilla oleville antureille. Etsiessään tapoja parantaa tämän prosessin tehokkuutta ja kestävyyttä ranskalaisen Saint-Gobainin insinöörit ovat tehneet tiivistä yhteistyötä Vaisalan kanssa tavoitteenaan kehittää valvontaratkaisuja, jotka auttavat optimoimaan kipsilevyn laadun, parantamaan tehokkuutta, säästämään energiaa ja edistämään ympäristövastuullisuutta.
Taustaa
Monissa teollisissa prosesseissa on kuivausvaihe, joka on usein prosessin eniten energiaa käyttävä osa. Kuivauksen tarkka valvonta ja ohjaus voivat tarjota merkittäviä kehitysmahdollisuuksia.
Kipsilevyllä on ollut valtaisa vaikutus maailmanlaajuiseen rakennusalaan siitä lähtien, kun se kehitettiin 1900-luvun alussa. Kipsilevy on kevyt ja helposti asennettava, ja sillä on erinomainen kosteuden-, palon- ja homeenkestävyys sekä hyvät eristysominaisuudet. Ei siis olekaan ihme, että se on noussut toiseksi yleisimmin käytetyksi sisäseinien ja ‑kattojen rakennusmateriaaliksi heti betonin jälkeen.
Saint-Gobain on maailman johtava kevyeen ja kestävään rakentamiseen keskittynyt yritys. Sillä on noin 161 000 työntekijää ja yli 1 100 tuotantolaitosta eri puolilla maailmaa. Saint-Gobain osallistuu useisiin globaaleihin kestävän kehityksen aloitteisiin ja on sitoutunut saavuttamaan nettonollapäästöt viimeistään vuonna 2050. Yhtiön ydintavoitteena on ”tehdä maailmasta parempi koti”.
Saint-Gobainin kipsibrändien kehitys sai alkunsa British Plaster Boardin yritysostosta vuonna 2005. Nykyään yhtiö panostaa erityisesti kipsilevyjen valmistusprosessin kehittämiseen voidakseen parantaa tuotteiden laatua ja pienentää niiden hiilijalanjälkeä.
Saint-Gobain ohjaa kuivausprosessin aikana kolmea parametria: lämpötilaa, ilmavirtausta ja ilmankosteutta. Näiden parametrien tarkka hallinta perustuu kuitenkin kuivaimien sisällä olevasta ilmasta tehtyihin tarkkoihin mittauksiin.
Mittaushaaste
Kipsilevy valmistetaan kaatamalla kipsimassa kartongille, kuivaamalla massa ja lisäämällä toinen kartonkikerros sen päälle eräänlaiseksi kerrosvoileipärakenteeksi. Kipsi kovetetaan ja leikataan sitten levyiksi, jotka viedään kuivatusuunien läpi oikean kosteuspitoisuuden saavuttamiseksi. Koko prosessi voi olla ohi tunnissa. Sen aikana tuote voi prosessin mukaan altistua jopa +300 °C:n lämpötiloille, ja ilman kosteuspitoisuus vaihtelee huomattavasti. ”Nämä olosuhteet muodostavat merkittävän haasteen antureille”, selittää Saint-Gobainin kuivatusprosessitiimin johtaja Jérôme Cantonnet. ”Alkuvaiheessa kokeilimme useita eri kosteus- ja lämpötila-anturitoimittajia ja havaitsimme, että heidän tuotteensa eivät olleet riittävän tarkkoja.”
Saint-Gobain oli yksi kipsilevyjen kuivauksen aikaisten kastepistemittausten edelläkävijöistä. Yhtiö valitsi kastepisteanturit, koska ne mittaavat ilmassa olevan kosteuden absoluuttista määrää – ilmankosteus vaihtelee lämpötilan mukaan, joten se ei ole ideaalinen mittausparametri. Markkinoilla ei ole muita samanlaisia kastepisteantureita, jotka kestävät korkeita lämpötiloja aina +350 °C:een asti. Siksi Saint-Gobain aloitti vuoden 2010 paikkeilla Vaisalan kanssa yhteistyön kastepisteanturien mukauttamiseksi kipsilevyjen tuotannon erityistarpeisiin.
Saint-Gobainille on ratkaisevan tärkeää voida arvioida mittausten luotettavuutta seuraamalla anturin diagnostiikkatietoja. Vaisala kehitti siksi DMP6 ‑kastepiste-, lämpötila- ja kosteusmittapäästään erityisen kokoonpanon, joka tuottaa nämä parametrit.
Tyypillisesti kipsilevytehdas tarvitsee neljä DMP6-anturia: kolme kuivatusuunien jatkuvaan seurantaan ja yhden kalibrointiin sekä varamittapääksi.
Vaisalan kastepisteanturien edut
Vaisala DMP6 ratkaisee monia ongelmia, jotka nousivat esiin varhaisissa muiden toimittajien kosteusantureilla tehdyissä kokeissa. Tämä on ensisijaisesti Vaisalan DRYCAP®-teknologian ansiota.
DRYCAP-teknologia yhdistää kapasitiivisen ohutkalvopolymeerianturin ja automaattisen kalibrointitoiminnon. Anturin ohutkalvopolymeeri absorboi tai vapauttaa vesihöyryä ympäröivän kosteuden lisääntyessä tai vähentyessä. Tämä aiheuttaa kapasitanssin muutoksen, joka muunnetaan kosteuslukemaksi. Kastepiste lasketaan kosteuslukeman sekä kapasitiiviseen polymeerianturiin liitetyn lämpötila-anturin lukeman pohjalta.
DRYCAP-antureiden etuina ovat niiden materiaalien tuottama kondensaationkestävyys sekä lisälämmitystoiminto, joka nopeuttaa anturin kuivumista kondensoivassa ympäristössä. Lisäksi DRYCAP on immuuni hiukkaskontaminaatiolle, öljypitoisille höyryille ja useimmille kemikaaleille. Jos anturi pääsee kastumaan, se kuivuu nopeasti, jolloin sen nopea vasteaika palautuu. Matalan kosteuden olosuhteissa anturi kalibroituu automaattisesti varmistaakseen tarkat, luotettavat ja vakaat mittaukset.
”Vaisalan DMP6 osoittautui erittäin toimivaksi ratkaisuksi”, Jérôme kertoo. ”Se pystyy säilyttämään tarkkuutensa laajalla lämpötila-alueella, ja sillä on vähäinen ryömintä ja erittäin vähäiset huoltotarpeet. Se mittaa suoraan uunin sisällä, joten näytelinjaa ei tarvita, ja vasteaika on hyvin lyhyt”, hän lisää.
Energiatehokkuus on keskeinen syy tarpeelle mitata kuivatusuunien sisällä oleva kosteus mahdollisimman tarkasti. Jérôme antaa esimerkin: ”Pieni lasku kastepisteen tarkkuudessa, vaikkapa ±2 °C, voi heikentää energiatehokkuutta jopa 10 prosentilla. Tällä on valtava merkitys ottaen huomioon, että Pariisin tehtaamme tehonkulutus on yli 30 MW.”
Kipsilevytehtaiden lämmitysuunit toimivat yleensä maakaasulla ja sähköpuhaltimilla. Tarkka valvonta ja säätö tarkoittaa, että uuneja ei tarvitse käyttää täydellä teholla, vaan niiden energiatehokkuus voidaan optimoida sopivilla hallintatoimilla. Lisäksi Saint-Gobain on hiilijalanjäljen pienentämistavoitteidensa mukaisesti jo täysin sähköistänyt kaksi tehdastaan.
Katse tulevaisuuteen
Vaisalan ja Saint-Gobainin pitkäaikainen yhteistyö on johtanut mittausratkaisuun, joka vastaa kipsilevyjen valmistuksen erityistarpeisiin. Saint-Gobain on ottanut sen käyttöön, ja noudattamalla anturien käytön parhaita käytäntöjä yhtiö on onnistunut edistämään energiatehokkuutta tuotantolaitoksissaan eri puolilla maailmaa.
”Tämä on hyvä esimerkki siitä, miten etsimme jatkuvasti ratkaisuja ympäristöhaasteisiin”, Jérôme Cantonnet selittää.
Vaisalan Juhani Lehto sanoo: ”Tämä yhteistyösuhde Saint-Gobainin kanssa on meille arvokas. Ei vain siksi, että se on mahdollistanut tuotteidemme kehittämisen entisestään, vaan myös siksi, että Saint-Gobain ja Vaisala jakavat yhteiset kestävän kehityksen tavoitteet. Ydintavoitteemme ”Taking every measure for the planet” tarkoittaa, että pyrimme tekemään kaikkemme planeettamme hyväksi, joten on hienoa voida auttaa Saint-Gobainia matkalla kohti hiilineutraaliutta.”
Pääkuva: Vaisalan Indigo520-lähetin ja DMP6-kastepistemittapää, joita käytetään kipsilevyjen kuivatusuunien kosteuden valvonnassa.
Kuvat: Saint-Gobain
Lisätietoja