Efektivita práce zvýšená o viac ako 300%! Nové zariadenie na kontrolu balíčkov cigariet je také efektívne!

Vo februári 2025 Zhang Jianmin, tajomník strany a riaditeľ Štátnej správy tabakového monopolu a generálny riaditeľ China National Tobacco Corporation, zdôraznil počas inšpekcie v Hunan Tobacco „ďalšie prehĺbenie reforiem a inovácií, vloženie nového impulzu do vysoko-kvalitného rozvoja a modernizácie a presadzovanie priemyselných inovácií prostredníctvom technologických inovácií za súčasného neustáleho zlepšovania digitálneho rozvoja“. Táto smernica ukazuje cestu pre technologické inovácie v priemysle balenia cigariet. „Výkon lepidla“ je dôležitým ukazovateľom prispôsobivosti stroja na balenie cigariet, pretože sila lepiacej vrstvy priamo určuje štrukturálnu stabilitu balení cigariet počas skladovania, prepravy a predaja. Podľa prieskumu Výboru pre balenie tabaku Čínskej obalovej federácie z roku 2024 je priemerná miera zošrotovania domácich balíčkov cigariet v dôsledku problémov s lepidlom 5,7 %, pričom niektoré malé a stredné-podniky presahujú 15 %, čo vedie k ročnej priamej ekonomickej strate viac ako 200 miliónov juanov.

V súčasnosti je testovanie adhéznej účinnosti hotových balení cigariet úplne manuálne. Proces testovania zahŕňa tri hlavné kroky: príprava materiálu, priľnavosť papiera a hodnotenie- odlupovania, ktoré zahŕňa viac ako desať činností, ako je rezanie vzoriek, nanášanie lepidla, lisovanie, tuhnutie, odlepovanie a hodnotenie, pričom všetky úplne závisia od ručnej práce. Táto tradičná metóda má problémy, ako sú nepresné množstvá lepidla, nerovnomerná aplikácia, nesprávne zarovnaný papier a nedostatočné lisovanie, čo vedie k dlhým časom testovania, opakovaným skúškam, vysokej náročnosti na prácu a nízkej účinnosti. Niektoré vykurovacie zariadenia predstavujú aj bezpečnostné riziká. Na vyriešenie týchto problémov spoločnosť Changde Jinpeng Printing Co., Ltd. (ďalej len „Changde Jinpeng“) prijala „spoločné úsilie podnikov v rámci dodávateľského a odberateľského odvetvia“ a úspešne vyvinula zariadenie na testovanie účinnosti lepidla na obalový papier prostredníctvom- porovnávania na mieste a spoločnej inovácie. Tento článok systematicky vysvetľuje pozadie, technický plán, výsledky implementácie a propagačnú hodnotu zariadenia s cieľom poskytnúť referenciu pre technologickú inováciu testovania kvality v tomto odvetví.

Technické pozadie a analýza problémov

01/ Technický význam výkonu lepidla

Adhezívna výkonnosť sa vzťahuje na proces založený na mechanizme zlyhania lepidla, ktorý simuluje krok stláčania lepidla pri vytváraní cigaretového balíčka. Dve vzorky sa spoja a potom sa deštruktívne oddelia. 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 ich problematika

V súčasnosti potrebujú všetky škatuľky cigariet pred opustením továrne test lepiacej účinnosti. Proces testovania možno rozdeliť do troch hlavných etáp: „príprava materiálu“, „priľnavosť papiera“ a „hodnotenie odlepenia-“. Špecifické prevádzkové kroky zahŕňajú: odoberte vzorku na testovanie z vrecka na vzorky → odrežte lepiacu plochu vzorky na 20 mm × 50 mm → natiahnite lepidlo injekčnou striekačkou (ako je znázornené na obrázku 1) → nakvapkajte lepidlo na oblasť lepidla → rovnomerne rozotrite lepidlo pomocou čistého kvapkadla → zarovnajte papier späť s nalepenou oblasťou → tepelne pritlačte pomocou tesniaceho zariadenia (ako je znázornené na obrázku 2) → nechajte ho úplne odlepiť dve vodorovne odlepené → 30 minút vizuálne odlepiť skontrolujte, či nie sú poškodené vlákna papiera.

Obrázok 1 Manuálne odsávanie gélu

Obrázok 2 Lis na tepelné tesnenie

Po analýze má vyššie uvedený plne manuálny 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 vykurovacie zariadenie a manuálna prevádzka so sebou nesie riziká, ako sú popáleniny a elektrické riziká.

(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 vopred nastaveného 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 hnacou jednotkou, ktorá zabezpečuje, že valec aplikuje lepidlo konštantnou rýchlosťou a tlakom, čím sa eliminujú problémy, ako je kolísanie rýchlosti alebo nerovnomerný tlak pri ručnom valcovaní.

(4) Mechanizmus laminovania: Používa sa počas adhezívnych testov na aplikovanie kontrolovaného tlaku a načasovania na lepený baliaci papier umiestnený v laminovacom žľabe, 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 výrobného napätia.

(4) Aplikácia lepidla: Pomocou extraktora lepidla odoberte fixné množstvo lepidla a vstreknite ho do zásobníka na bodové lepidlo modulu na prípravu vzorky lepidla.

(5) Škrabanie: Škrabka automaticky presúva prebytočné lepidlo okolo zásobníka do prepadového žľabu a vyrovnáva lepidlo, čím vytvára rovnomerne hrubú vrstvu.

(6) Prenos lepidla: Umiestnite vzorku 1 (98 mm × 42 mm) do modulu lepidla prednou stranou nahor. Spustite valčekový mechanizmus, aby sa vzorka pritlačila na vyrovnanú vrstvu lepidla konštantnou rýchlosťou a tlakom, čím sa zabezpečí rovnomerný prenos lepidla.

(7) Laminovanie: Odstráňte vzorku 1 s lepidlom a umiestnite ju do otvoru pre modul elektrického vyhrievania funkcie laminácie tak, aby prilepená strana smerovala nahor, zarovnaná s prednou stranou vzorky 2. Nastavte teplotu elektrického vykurovacieho modulu a spustite horúce-lisovacie zariadenie, aby sa vzorka 1 a vzorka 2 stlačili dohromady.

(8) Inštalácia vzorky: Zoberte laminovanú vzorku z adhezívneho zariadenia, vložte jeden koniec vzorky 2 do pevnej štrbiny testera 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 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 eliminujú chyby spôsobené manuálnou obsluhou, ako je nepresné množstvo lepidla, nerovnomerné nanesenie, nesprávne zarovnaný papier alebo nedostatočné zalisovanie, čím je zabezpečená opakovateľnosť a porovnateľnosť výsledkov testu. Porovnanie procesu pred-a{6}}po testovaní je znázornené na obrázku 5.

Obrázok 5 Porovnanie detekčného procesu pred a po zlepšení

Technické efekty a analýza údajov

01/ Analýza zvyšovania účinnosti

Po viacerých počítačových{0}}overeniach a skutočných testoch dosiahlo toto zariadenie výrazné zlepšenie účinnosti detekcie. Celkový čas na jednu detekciu sa znížil z 2057 sekúnd pri použití tradičných manuálnych metód na 442 sekúnd, čo predstavuje 365,38 % zvýšenie efektivity práce. Miera úspešnosti celého procesu zisťovania dosiahla 100 % a miera opakovaných{7}}kontrol klesla z 50 % na 0, čím sa výrazne znížila pracovná náročnosť operátorov.

02/ Presnosť a spoľahlivosť detekcie

Spätná väzba od zákazníkov: "Dizajn tohto zariadenia je vedecký a rozumný, ľahko ovládateľný, vysoko presný a stabilný. Účinne prekonáva oneskorenia a odchýlky údajov zistené pri predchádzajúcich metódach manuálneho testovania a poskytuje silnú technickú podporu na zlepšenie našej kontroly nad lepivosťou baliaceho papiera."

03/ Vylepšenia bezpečnosti

Tradičné manuálne testovanie používa vykurovacie zariadenia, ako sú tepelné tesnenia, ktoré predstavujú riziko popálenín a elektrických rizík. Toto zariadenie integruje vykurovací modul do uzavretej kompozitnej konštrukcie pomocou tepelnej izolácie a automatickej regulácie teploty. Obsluha sa nemusí dotýkať dielov s vysokou teplotou-, čím sa úplne eliminuje riziko popálenín.

Sociálne výhody a hodnota aplikácie

01/ Priame ekonomické výhody

Predpovedaním adhéznosti papiera vopred toto zariadenie účinne znižuje odpad a prepracovanie pri výrobe obalov. Odhaduje sa, že pri širokom použití v celom odvetví by sa miera zošrotovania hotových balení cigariet v dôsledku problémov s lepidlom mohla znížiť z priemerných 5,7 % na menej ako 2 %. Zlepšená účinnosť detekcie zároveň môže ušetriť značné náklady na prácu, čím sa znížia náklady na prácu na detekciu približne o 80 %.

02/ Technologické vedenie

Štandardizovaná prevádzka tohto zariadenia môže merať adhézny výkon rôznych typov lepidiel a efektívne preosievať formulácie vhodné pre papier na balenie cigariet, atramenty a procesy poťahovania. Tým sa skracuje cyklus výskumu a vývoja na výber lepidla a zlepšenie receptúry, pričom sa presne riešia praktické problémy pri výrobe balíčkov cigariet, ako je delaminácia, odlupovanie, pretečenie lepidla a lepenie, a zavádza sa systém hodnotenia kompatibility medzi lepidlom a papierom na balenie cigariet.

03/ Synergia priemyselných reťazcov

Projekt prijíma spoločný prístup naprieč odberateľským a horným smerom priemyselného reťazca, pričom integruje technické, talentové a vybavenie zdrojov výskumu a vývoja lepidiel, tlače balíčkov cigariet a odberateľských podnikov na výrobu obalov cigariet. Tým sa prelomia informačné a technologické bariéry medzi jednotlivými prepojeniami, čím sa vytvorí úplný-reťazec systému technickej optimalizácie od surovín až po hotové výrobky, čím sa podporí priemysel balenia cigariet smerom k vyššej efektívnosti, presnosti a inteligencii a zvýši sa základná konkurencieschopnosť odvetvia.

04/ Príspevok k priemyselnej štandardizácii

Tento projekt úspešne vyvinul prvé zariadenie v Číne na testovanie adhéznych vlastností baliaceho papiera, čím dosiahol prvenstvo v tomto odvetví. Na splnenie jednotných technických špecifikácií požadovaných rôznymi spoločnosťami a testovacími inštitúciami projektový tím štandardizoval výsledky výskumu, podporoval technický pokrok a zlepšovanie kvality skladacích kartónov a surovín (papier) v obalovom a tlačiarenskom priemysle a zlepšoval koordináciu zdrojov a inovačné schopnosti v podnikoch na dodávateľskom a odberateľskom trhu.

V budúcnosti bude výskumný tím pokračovať v optimalizácii inteligencie zariadenia, vo vývoji automatického vyhodnocovacieho systému založeného na strojovom videní, dosahujúc plne bezobslužnú detekciu adhézneho výkonu, a zároveň skúmať aplikácie zariadenia na testovanie adhezívnych vlastností iných obalových materiálov (ako sú plasty a kovová fólia), čím viac prispeje k inováciám v technológii testovania kvality obalov.