Nové zariadenie na detekciu balíčkov cigariet

V súčasnosti je testovanie adhéznych vlastností hotových obalov cigariet úplne manuálne. Proces testovania zahŕňa tri hlavné kroky: príprava materiálu, lepenie papiera a hodnotenie odlupovania-, ktoré zahŕňa viac ako desať postupov, ako je rezanie vzorky, nanášanie lepidla, lisovanie, odkladanie, odlupovanie a hodnotenie, pričom všetky sú založené výlučne na ručnej práci. Táto tradičná testovacia metóda má problémy, ako sú nepresné množstvá lepidla, nerovnomerná aplikácia, nesprávne zarovnaný papier a nedostatočné lisovanie, čo vedie k dlhým testovacím časom, častým opakovaným testom, vysokej náročnosti práce, nízkej účinnosti a bezpečnostným rizikám pri niektorých vykurovacích zariadeniach. Na vyriešenie týchto problémov prijala spoločnosť Changde Jinpeng Printing Co., Ltd. (ďalej len „Changde Jinpeng“) prístup „spoločného prelomu podnikmi v dodávateľskom a odberateľskom reťazci“. Učením sa na mieste-a spoločnými inováciami úspešne vyvinuli zariadenie na testovanie priľnavosti baliaceho papiera. Tento článok systematicky vysvetľuje vývojové pozadie, technické riešenia, implementačné efekty a potenciálne aplikácie tohto zariadenia s cieľom poskytnúť referenciu pre technologické inovácie v testovaní kvality v priemysle.

Technické pozadie a analýza problémov

01/ Technická konotácia výkonu lepidla

Adhézna výkonnosť sa na základe mechanizmu zlyhania väzby vzťahuje na simuláciu kroku lepenia pri vytváraní obalu cigariet, kde sú dve vzorky spojené a potom deštruktívne odlúpnuté. Ak sú papierové vlákna odtrhnuté lepidlom, lepiaca schopnosť sa považuje za kvalifikovanú. Tento indikátor výkonu priamo odráža kompatibilitu medzi lepidlom a papierovým substrátom a je kľúčovým parametrom na zabezpečenie stability štruktúry obalu.

02/ Tradičné metódy testovania a existujúce problémy

V súčasnosti musia všetky výrobky na balenie škatúľ cigariet pred opustením továrne prejsť testom adhéznej účinnosti. Proces testovania možno rozdeliť do troch hlavných etáp: „príprava materiálu“, „lepenie papiera“ a „hodnotenie odlupovania“. Špecifický postup zahŕňa: odoberte vzorku, ktorá sa má testovať z vrecka na vzorky → odrežte lepiacu oblasť vzorky na veľkosť 20 mm × 50 mm → natiahnite lepidlo injekčnou striekačkou (ako je znázornené na obrázku 1) → nakvapkajte lepidlo na určené miesto → rovnomerne rozotrite lepidlo čistým kvapkadlom → zarovnajte a pripevnite zadnú stranu papiera k lepenej ploche → pritlačte pomocou tepelného spojovacieho zariadenia (ako je znázornené na obrázku 2) → prilepte ručne na 3 minúty a nechajte odsadnúť od seba 0 minút. povrchov úplne → vizuálne posúdiť, či sú vlákna papiera poškodené.

Obrázok 1 Manuálne odsávanie gélu

Obrázok 2 Lis na zváranie za horúca

Po analýze má vyššie uvedený plne manuálny prevádzkový proces nasledujúce problémy:

(1) Nízka účinnosť: Jednotlivé testy v laboratóriu trvajú príliš dlho, pričom celý proces trvá približne 35 minút. Po požiadaní o kontrolu nasleduje dlhé čakanie na spätnú väzbu, ktorá nemôže splniť-potreby monitorovania výroby v reálnom čase.

(2) Bezpečnostné riziká: Niektoré kroky testovania zahŕňajú vyhrievacie zariadenie a ručná prevádzka so sebou nesie riziko popálenín a elektrických rizík.

(3) Nedostatočná presnosť: Súčasné testovacie metódy sú pomerne hrubé. Kontrola množstva lepidla závisí od skúseností operátora a nemožno zaručiť jednotnosť náteru, čo vedie k nízkej presnosti testovacích údajov, čo sťažuje podporu prepracovanej kontroly kvality.

(4) Vysoká miera opakovanej kontroly: Celý proces sa vykonáva manuálne a kľúčové kroky (ako zoškrabanie lepidla, zarovnanie a lisovanie) sú náchylné na chyby, ktoré spôsobujú zlyhanie experimentu. Miera opakovanej kontroly je až 50 %, čo nielen zvyšuje pracovné zaťaženie, ale aj plytvá zdrojmi na testovanie.

Stručne povedané, tradičné metódy manuálneho testovania už nie sú vhodné pre požiadavky moderného priemyslu balíčkov cigariet na presnú a efektívnu kontrolu kvality. Existuje naliehavá potreba vyvinúť štandardizované, automatizované testovacie zariadenie na zásadné eliminovanie ľudského zásahu.

Riešenie a technické princípy

01/ Ciele výskumu a celkový prístup

Na vyriešenie vyššie uvedených problémov si náš projektový tím stanovil nasledujúci vývojový cieľ: vyvinúť zariadenie na testovanie účinnosti lepidla na obalový papier, ktoré štandardizuje a automatizuje proces testovania, efektívne kontroluje množstvo a rovnomernosť naneseného lepidla, zaisťuje bezpečné a pevné lisovanie za tepla a výrazne zlepšuje účinnosť testovania a spoľahlivosť údajov. Celkovým technickým prístupom je integrácia funkcií, ako je zoškrabovanie lepidla, prenos, zahrievanie a lisovanie do jedného zariadenia, čím sa premieňajú rozptýlené manuálne operácie na nepretržitý automatizovaný proces; dosiahnuť presnú kontrolu kľúčových parametrov procesu prostredníctvom presnej mechanickej štruktúry; a eliminovať ľudský faktor prostredníctvom štandardizovaných prevádzkových postupov.

02/ Konštrukčný návrh zariadenia

Vyvinuté zariadenie na testovanie adhezíva na obalový papier patrí do oblasti technológie lepenia obalov a obsahuje hlavne tri funkčné moduly, ako je znázornené na obrázku 3.

Obrázok 3 Zariadenie na testovanie účinnosti lepidla na baliaci papier (vľavo: schematický diagram, vpravo: skutočné zariadenie)

(1) Základňa: Slúži ako nosná platforma pre celé zariadenie, integruje inštaláciu škrabacieho mechanizmu, rolovacieho mechanizmu a laminovacieho mechanizmu. Zaisťuje, že priestorové umiestnenie každého funkčného modulu je presne koordinované, čo umožňuje nepretržité testovacie procesy.

(2) Stierací mechanizmus: Používa sa na zoškrabanie prebytočného lepidla z žliabku kefky na lepidlo do prepadového žľabu a vyrovnanie lepidla. Tento mechanizmus obsahuje presné zariadenie na nastavenie medzery stierača na kontrolu hrúbky vrstvy lepidla v rámci prednastaveného rozsahu, čím sa zabezpečí rovnomerná a konzistentná hrúbka.

(3) Valcovací mechanizmus: Používa sa na pritlačenie baliaceho papiera na vrstvu lepidla po zoškrabaní, prenos lepidla na papier. Mechanizmus je riadený pohonnou jednotkou, ktorá zabezpečuje, že valec aplikuje konštantnú rýchlosť a tlak, čím sa eliminuje kolísanie rýchlosti a nerovnomerný tlak spôsobený ručným valcovaním.

(4) Mechanizmus laminácie: Používa sa pri testoch lepidla na aplikovanie kontrolovaného laminovacieho tlaku a času na papier, ktorý bol nalepený a prenesený do laminovacieho žľabu, čím sa simuluje proces laminovania v skutočnej tlači a výrobe obalov. Tento mechanizmus obsahuje elektrický vykurovací modul na presné riadenie lisovacej teploty a času.

03/ Štandardizovaný testovací proces

Na základe vyvinutého zariadenia bol stanovený nasledujúci štandardizovaný testovací proces:

(1) Odber vzoriek: Na každú dávku by sa malo odobrať aspoň 5 hárkov. Vzorky by mali byť ploché, nepoškodené, bez lepenia a mali by spĺňať požiadavku na veľkosť aspoň 300 mm × 300 mm. Každá vzorka by mala uvádzať smer zrna papiera a prednú/zadnú stranu a mala by byť zapečatená vo vrecku.

(2) Úprava teploty a vlhkosti: Vzorky by sa mali kondicionovať za podmienok špecifikovaných v GB/T 10739, aby sa eliminovali vplyvy prostredia na výsledky.

(3) Rezanie vzorky: Narežte vzorky na vzorku 1 (98 mm × 42 mm) a vzorku 2 (98 mm × 50 mm), pričom sa uistite, že dlhá strana (98 mm) je rovnobežná so smerom zrna, aby bola konzistentná so smerom sily počas skutočnej výroby.

(4) Vstrekovanie lepidla: Pomocou dávkovača lepidla natiahnite odmerané množstvo testovacieho lepidla a vstreknite ho do zásobníka na bodové lepidlo modulu na nanášanie lepidla.

(5) Škrabanie lepidla: Škrabka automaticky zoškrabuje prebytočné lepidlo okolo zásobníka do prepadového žľabu a vyrovnáva ho, čím vytvára jednotnú vrstvu lepidla.

(6) Aplikácia lepidla: Vzorku 1 (98 mm × 42 mm) vložte do modulu na nanášanie lepidla tak, aby predná strana papiera smerovala nahor. Spustite rolovací mechanizmus a pritlačte vzorku na vyrovnanú vrstvu lepidla konštantnou rýchlosťou a tlakom, čím sa zabezpečí rovnomerný prenos lepidla.

(7) Priľnavosť: Odstráňte prilepenú vzorku 1 a umiestnite ju do drážky modulu elektrického ohrevu v lepiacom module, lepiacou stranou nahor, zarovnanou s prednou stranou vzorky 2. Nastavte teplotu elektrického vykurovacieho modulu a spustite zariadenie na lisovanie za horúca-, aby ste stlačili vzorku 1 a vzorku 2 k sebe.

(8) Inštalácia vzorky: Zoberte pripojenú vzorku zo zariadenia na nanášanie lepidla. Vložte jeden koniec vzorky 2 do pevnej štrbiny testeru odlupovania a druhý koniec vzorky 1 upnite pomocou trakčného prípravku.

(9) Test odtrhnutia: Ako je znázornené na obrázku 4, použite uhol odlepenia 150 stupňov a testovaciu rýchlosť 600 mm/s s trakčným prípravkom. Zaznamenajte krivku odlupovacej sily a určte spôsob zlyhania (porucha papierových vlákien alebo porucha rozhrania vrstvy lepidla).

Obrázok 4 Test odlupovania cigaretového obalu

04/ Kľúčové technologické prelomy

Toto zariadenie dosiahlo technologické prelomy v nasledujúcich troch oblastiach:

(1) Integrovaný dizajn: Integráciou troch hlavných funkčných modulov-zoškrabovanie lepidla, valcovanie a laminovanie- do jednej základne štandardizuje celý proces pri experimentoch s výkonom lepidla vrátane nanášania lepidla, vyrovnávania vrstvy lepidla, prenášania lepidla a laminovania, čím sa eliminujú chyby medzi jednotlivými krokmi.

(2) Presná kontrola parametrov: Stierací mechanizmus zabezpečuje rovnomernú hrúbku vrstvy lepidla (chyba menšia alebo rovná 0,01 mm); rolovací mechanizmus poháňaný servosystémom ovláda valčeky tak, aby prenášali lepidlo konštantnou rýchlosťou a tlakom, s presnosťou rýchlosti ±0,1 mm/sa presnosťou tlaku ±0,5N; laminovací mechanizmus dokáže presne nastaviť tlak laminovania (±1N), teplotu (±1 stupeň) a čas (±0,1s), čím presne simuluje skutočné výrobné podmienky.

(3) Štandardizovaná prevádzka: Všetky operácie sa nastavujú prostredníctvom rozhrania človek-stroj a po spustení jedného-kliknutia sa celý proces dokončí automaticky. Tým sa úplne odstránia chyby spôsobené ručnou obsluhou, ako je nepresné množstvo lepidla, nerovnomerné nanesenie, nesprávne zarovnaný papier alebo nedostatočné zalisovanie, čím sa zabezpečí opakovateľnosť a porovnateľnosť výsledkov testu. Porovnanie procesu pred-a{6}}po testovaní je znázornené na obrázku 5.

Obrázok 5 Porovnanie kontrolných procesov pred a po zlepšení



Technická efektívnosť a analýza údajov



01/ Analýza zlepšenia efektívnosti



Po viacerých praktických{0}}kontrolách a praktických testoch dosiahlo zariadenie výrazné zlepšenie účinnosti kontroly. Celkový čas kontroly na jeden priechod sa skrátil z 2057 sekúnd pri tradičných manuálnych metódach na 442 sekúnd, čím sa zvýšila efektivita práce o 365,38 %. Miera úspešnosti celého procesu kontroly dosiahla 100 % a miera opakovaných kontrol klesla z 50 % na 0, čím sa výrazne znížila pracovná náročnosť testovacieho personálu.



02/ Presnosť a spoľahlivosť detekcie



Hodnotenie zákazníka: "Toto zariadenie je vedecky a primerane navrhnuté, ľahko sa ovláda, je vysoko presné a vysoko stabilné. Účinne prekonáva problémy, ako je oneskorenie detekcie a skreslenie údajov, ktoré sa vyskytovali pri predchádzajúcich metódach manuálnej kontroly, čím poskytuje silnú technickú podporu pre naše úsilie o posilnenie kontroly kvality lepidla na baliaci papier."



03/ Vylepšenia zabezpečenia



Tradičné manuálne testovanie používa tepelné tesnenia a iné vykurovacie zariadenia s popálením a rizikom elektrickej bezpečnosti. Toto zariadenie integruje vykurovací modul do uzavretého kompozitného mechanizmu s tepelnou izoláciou a automatickou reguláciou teploty, takže operátori sa nemusia dotýkať vysokoteplotných{1}} komponentov, čím sa úplne eliminuje riziko popálenín.



Sociálne výhody a aplikačná hodnota



01/ Priame ekonomické výhody



Toto zariadenie môže účinne znížiť mieru šrotu a straty pri prepracovaní pri výrobe obalov tým, že vopred predvída efekty lepenia papiera. Podľa odhadov, ak sa toto zariadenie propaguje v celom odvetví, miera šrotu hotových výrobkov spôsobená problémami s lepidlom v spoločnostiach zaoberajúcich sa balením sa môže znížiť z priemerných 5,7 % na menej ako 2 %. Zlepšená účinnosť inšpekcie môže zároveň ušetriť značné množstvo nákladov na prácu, čím sa znížia náklady na prácu na inšpekciu o približne 80 %.



02/ Úloha technologického vedenia



Štandardizovaná prevádzka tohto zariadenia môže merať lepiaci výkon rôznych typov lepidiel, efektívne vyberať a prispôsobovať formulácie lepidla pre špecializovaný papier na balenie cigariet, atrament a laminovacie procesy, skrátiť cyklus výskumu a vývoja na výber lepidla a zlepšovanie receptúry, presne riešiť praktické problémy, ako je odlepovanie, deformovanie, pretečenie lepidla a priľnavosť pri výrobe cigaretových balení, a zaviesť systém hodnotenia kompatibility lepidla a cigaretového papiera.



03/ Synergia priemyselného reťazca



Projekt prijíma spoločný výskumný model v rámci celého priemyselného reťazca, ktorý integruje výskum a vývoj lepidiel, tlač a výrobu balíčkov cigariet v strednom smere a nadväzujúcich výrobcov obalov cigariet s technickými, talentovanými a zariadeniami. Odstraňuje informačné a technické bariéry v každej fáze, vytvára úplný-reťazcový systém technickej optimalizácie od surovín až po hotové produkty, čím vedie celý priemysel balíčkov cigariet k vyššej účinnosti, presnosti a inteligencii a zvyšuje základnú konkurencieschopnosť odvetvia.



04/ Príspevok k priemyselnej štandardizácii



Tento projekt úspešne vyvinul prvé zariadenie na testovanie adhéznych vlastností baliaceho papiera v krajine, čím dosiahol prvenstvo v tomto odvetví. Na splnenie jednotných technických špecifikácií požadovaných rôznymi podnikmi a testovacími inštitúciami v rámci odvetvia projektový tím štandardizoval výsledky výskumu, podporoval technické objavy a zlepšenia kvality v skladaných kartónoch a surovinách a pomocných materiáloch (papier) v obalovom a tlačiarenskom priemysle a zlepšil koordinované prideľovanie a inovačné schopnosti podnikov na začiatku a nadol.



V budúcnosti bude výskumný tím pokračovať v optimalizácii úrovne inteligencie zariadenia, vo vývoji systému automatického úsudku na základe strojového videnia, dosiahnutí úplnej bezobslužnej prevádzky testovania adhéznej účinnosti a skúmaní rozšírenia aplikácie zariadenia na iné obalové materiály (ako sú plasty a kovové fólie) na testovanie adhéznej výkonnosti, čím viac prispeje k technologickým inováciám v oblasti kontroly kvality v obalovom priemysle.