Ново устройство за откриване на цигарени кутии

Понастоящем тестването на ефективността на лепилото за готови цигарени опаковки е изцяло ръчно. Процесът на тестване включва три основни стъпки: подготовка на материала, залепване на хартия и оценка на отлепване, включваща повече от десет процедури като изрязване на проба, нанасяне на лепило, пресоване, почивка, отлепване и оценка, всички от които разчитат изцяло на ръчна работа. Този традиционен метод за тестване има проблеми като неточни количества лепило, неравномерно нанасяне, неправилно подравнена хартия и недостатъчно притискане, което води до дълго време за тестване, чести повторни тестове, висока интензивност на труда, ниска ефективност и рискове за безопасността при някои отоплителни съоръжения. За да се справи с тези проблеми, Changde Jinpeng Printing Co., Ltd. (наричана по-нататък „Changde Jinpeng“) възприе подход „съвместен пробив на предприятия от индустриалната верига нагоре и надолу по веригата“. Чрез учене на-на място и иновации заедно, те успешно разработиха устройство за тестване на залепващото действие на опаковъчна хартия. Тази статия систематично обяснява основата на разработката, техническите решения, ефектите от внедряването и потенциалните приложения на това устройство, като има за цел да предостави справка за технологични иновации в тестването на качеството в индустрията.

Техническа предистория и анализ на проблема

01/ Техническа конотация на ефективността на лепилото

Ефективността на залепване се отнася до, въз основа на механизма на разрушаване на връзката, симулиране на стъпката на свързване при формирането на опаковката на цигари, където две проби се свързват и след това разрушително се отделят. Ако хартиените влакна се разкъсат от лепилото, ефективността на залепването се счита за квалифицирана. Този показател за ефективност директно отразява съвместимостта между лепилото и хартиения субстрат и е ключов параметър за осигуряване на стабилността на структурата на опаковката.

02/ Традиционни методи за изпитване и съществуващи проблеми

Понастоящем всички продукти за опаковане на кутии за цигари трябва да бъдат подложени на тест за ефективност на лепило, преди да напуснат фабриката. Процесът на тестване може да бъде разделен на три основни етапа: „подготовка на материала“, „залепване на хартия“ и „отлепване-оценка“. Специфичната процедура включва: вземете пробата за тестване от торбичката за проби → изрежете залепващата област на пробата до размер 20 mm × 50 mm → изтеглете лепило със спринцовка (както е показано на фигура 1) → капнете лепило върху определената зона → разнесете лепилото равномерно с чист капкомер → подравнете и прикрепете гърба на хартията към залепената област → натиснете с устройство за топлинно запечатване (както е показано на фигура 2) → поставете хоризонтално и оставете да престои 30 минути → ръчно отделете напълно двете свързани повърхности → визуално преценете дали хартиените влакна са повредени.

Фигура 1 Ръчно изсмукване на гел

Фигура 2 Преса за горещо запечатване

След анализ горният напълно ръчен процес на работа има следните проблеми:

(1) Ниска ефективност: Единичните тестове в лабораторията отнемат твърде много време, като целият процес отнема около 35 минути. След заявка за проверка има дълго чакане за обратна връзка, което не може да отговори на-нуждите за мониторинг на производството в реално време.

(2) Опасности за безопасността: Някои етапи на тестване включват отоплително оборудване и ръчната работа крие рискове от изгаряния и електрически опасности.

(3) Недостатъчна точност: Настоящите методи за тестване са относително груби. Контролът на количеството лепило разчита на опита на оператора и еднородността на покритието не може да бъде гарантирана, което води до ниска точност на данните от теста, което затруднява поддържането на прецизен контрол на качеството.

(4) Висок процент на повторна проверка: Целият процес се извършва ръчно и ключови стъпки (като изстъргване на лепилото, подравняване и натискане) са податливи на грешки, причиняващи неуспех на експеримента. Степента на повторна инспекция достига 50%, което не само увеличава натоварването, но и губи ресурси за тестване.

В обобщение, традиционните ръчни методи за тестване вече не са подходящи за изискванията на съвременната индустрия за цигарени опаковки за прецизен и ефективен контрол на качеството. Съществува спешна нужда от разработване на стандартизирано, автоматизирано устройство за тестване, което да елиминира фундаментално човешката намеса.

Решение и технически принципи

01/ Цели на изследването и общ подход

За да се справи с горните проблеми, нашият проектен екип си постави следната цел за развитие: да разработи устройство за тестване на производителността на лепило за опаковъчна хартия, което стандартизира и автоматизира процеса на тестване, ефективно контролира количеството и еднородността на нанесеното лепило, осигурява безопасно и здраво нагряване при пресоване и значително подобрява ефективността на тестването и надеждността на данните. Общият технически подход е да се интегрират функции като изстъргване на лепило, прехвърляне, нагряване и пресоване в едно устройство, превръщайки разпръснатите ръчни операции в непрекъснат автоматизиран процес; постигане на прецизен контрол на ключови параметри на процеса чрез прецизна механична структура; и премахване на човешкия фактор чрез стандартизирани оперативни процедури.

02/ Структурно проектиране на устройството

Разработеното устройство за тестване на ефективността на лепило за опаковъчна хартия принадлежи към областта на технологията за залепване на опаковки и включва главно три функционални модула, както е показано на фигура 3.

Фигура 3 Устройство за тестване на ефективността на лепило за опаковъчна хартия (вляво: схематична диаграма, вдясно: реално устройство)

(1) Основа: Служи като поддържаща платформа за цялото устройство, като интегрира инсталирането на механизма за изстъргване, механизма за търкаляне и механизма за ламиниране. Той гарантира, че пространственото позициониране на всеки функционален модул е ​​прецизно координирано, което позволява непрекъснати процеси на тестване.

(2) Механизъм за изстъргване: Използва се за изстъргване на излишното лепило от коритото на четката за лепило в коритото за преливане и изравняване на лепилото. Този механизъм разполага с прецизно устройство за регулиране на междината на скрепера за контролиране на дебелината на слоя лепило в рамките на предварително зададен диапазон, осигурявайки еднаква и постоянна дебелина.

(3) Механизъм за търкаляне: Използва се за притискане на опаковъчната хартия върху слоя лепило след изстъргване, прехвърляне на лепилото върху хартията. Механизмът се управлява от задвижващо устройство, което гарантира, че ролката прилага постоянна скорост и натиск, елиминирайки колебанията в скоростта и неравномерния натиск, причинени от ръчно търкаляне.

(4) Механизъм за ламиниране: Използва се при тестове за ламиниране за прилагане на контролиран натиск и време за ламиниране върху хартията, която е била залепена и прехвърлена към коритото за ламиниране, като симулира процеса на ламиниране в действителното производство на печат и опаковки. Този механизъм включва електрически нагревателен модул за прецизен контрол на температурата и времето на пресоване.

03/ Стандартизиран процес на тестване

Въз основа на разработеното устройство е установен следният стандартизиран процес на тестване:

(1) Вземане на проби: Трябва да се вземат проби от поне 5 листа на партида. Пробите трябва да са плоски, без повреди, без залепване и да отговарят на изискванията за размер от поне 300 mm × 300 mm. Всяка проба трябва да показва посоката на зърното на хартията и предната/задната страна и да бъде запечатана в торба.

(2) Кондициониране на температура и влажност: Пробите трябва да бъдат кондиционирани при условията, посочени в GB/T 10739, за да се елиминират влиянията на околната среда върху резултатите.

(3) Рязане на пробата: Нарежете пробите на Проба 1 (98 mm × 42 mm) и Проба 2 (98 mm × 50 mm), като се уверите, че дългата страна (98 mm) е успоредна на посоката на зърното за съгласуваност с посоката на силата по време на действителното производство.

(4) Инжектиране на лепило: Използвайте дозатор за лепило, за да изтеглите измерено количество тестово лепило и да го инжектирате в резервоара за точково лепило на модула за нанасяне на лепило.

(5) Остъргване на лепило: Скреперът автоматично изстъргва излишното лепило около резервоара за точки в преливния улей и го изравнява, образувайки равномерен слой лепило.

(6) Нанасяне на лепило: Поставете проба 1 (98 mm × 42 mm) в модула за нанасяне на лепило с лицевата страна на хартията нагоре. Стартирайте подвижния механизъм, за да притиснете пробата върху изравнения слой лепило при постоянна скорост и натиск, осигурявайки равномерно пренасяне на лепилото.

(7) Адхезия: Отстранете залепената проба 1 и я поставете в жлеба на модула за електрическо нагряване на модула за свързване, страната с лепилото нагоре, подравнена с предната страна на проба 2. Задайте температурата на модула за електрическо нагряване и стартирайте устройството за горещо-пресоване, за да притиснете проба 1 и проба 2 заедно.

(8) Инсталиране на проба: Вземете залепената проба от устройството за нанасяне на лепило. Поставете единия край на проба 2 във фиксирания слот на тестера за обелване и затегнете другия край на проба 1 с приспособлението за теглене.

(9) Тест за отлепване: Както е показано на фигура 4, използвайте ъгъл на отлепване от 150 градуса и скорост на изпитване от 600 mm/s с приспособлението за теглене. Запишете кривата на силата на отлепване и определете режима на повреда (повреда на хартиените влакна или повреда на интерфейса на лепилния слой).

Фигура 4 Тест за отлепване на цигарена кутия

04/ Ключови технологични пробиви

Това устройство е постигнало технологичен пробив в следните три области:

(1) Интегриран дизайн: Чрез интегриране на трите основни функционални модула-остъргване, валцуване и ламиниране-в една единствена основа, той стандартизира целия процес в експерименти с ефективността на лепилото, включително нанасяне на лепило, изравняване на лепилния слой, прехвърляне на лепило и ламиниране, елиминирайки грешките между стъпките.

(2) Прецизен контрол на параметрите: Механизмът за изстъргване гарантира, че адхезивният слой е еднакъв по дебелина (грешка по-малка или равна на 0,01 mm); подвижният механизъм, задвижван от серво система, контролира ролките за прехвърляне на лепилото при постоянна скорост и натиск, с точност на скоростта от ±0.1 mm/s и точност на натиск от ±0.5N; механизмът за ламиниране може прецизно да регулира налягането на ламиниране (±1N), температурата (±1 градус) и времето (±0,1s), симулирайки точно действителните производствени условия.

(3) Стандартизирана работа: Всички операции се задават чрез интерфейс човек-машина и след стартиране с едно-щракване целият процес завършва автоматично. Това напълно елиминира дефекти, причинени от ръчна работа, като неточно количество лепило, неравномерно нанасяне, неподравнена хартия или недостатъчно притискане, гарантирайки повторяемостта и сравнимостта на резултатите от теста. Сравнението на процеса на тестване преди{5}}и-след е показано на фигура 5.

Фигура 5 Сравнение на процесите на инспекция преди и след подобрение



Техническа ефективност и анализ на данни



01/ Анализ за подобряване на ефективността



След множество{0}}ръчни проверки и практически тестове, устройството постигна значителни подобрения в ефективността на проверката. Общото време за проверка на преминаване е намалено от 2057 секунди при традиционните ръчни методи на 442 секунди, повишавайки ефективността на работа с 365,38%. Степента на успеваемост за целия процес на инспекция достигна 100%, а степента на повторна-инспекция е спаднала от 50% на 0, което значително намалява интензивността на труда на персонала, извършващ тестване.



02/ Точност и надеждност на детекцията



Оценка на клиента: "Това устройство е научно и разумно проектирано, лесно за работа, много прецизно и много стабилно. То ефективно преодолява проблеми като забавяне на откриването и пристрастност на данните, открити в предишни методи за ръчна проверка, осигурявайки силна техническа подкрепа за нашите усилия да засилим контрола на качеството на лепилото за опаковъчна хартия."



03/ Подобрения в сигурността



Традиционното ръчно тестване използва топлинно запечатване и друго отоплително оборудване с рискове от изгаряния и електрическа безопасност. Това устройство интегрира нагревателния модул в затворен композитен механизъм, включващ топлоизолационна защита и автоматичен контрол на температурата, така че операторите не трябва да докосват компоненти с висока-температура, като напълно елиминират риска от изгаряния.



Социални ползи и стойност на приложението



01/ Преки икономически ползи



Това устройство може ефективно да намали скоростта на скрап и загубите при преработване при производството на опаковки, като прогнозира предварително ефектите от свързването на хартията. Според оценките, ако това устройство се популяризира в индустрията, процентът на бракувани продукти, причинени от проблеми с лепилата в компаниите за опаковане на опаковки, може да бъде намален от средно 5,7% до под 2%. В същото време подобрената ефективност на инспекцията може да спести значително количество разходи за труд, намалявайки разходите за труд за инспекция с около 80%.



02/ Технологична лидерска роля



Стандартизираната работа на това устройство може да измерва ефективността на свързване на различни типове лепило, ефективно да избира и адаптира съставите на лепилото за специализирана хартия за цигарени опаковки, мастило и процеси на ламиниране, да съкращава цикъла на научноизследователска и развойна дейност за избор на лепило и подобряване на състава, да решава прецизно практически проблеми като отлепване, изкривяване, преливане на лепило и адхезия при производството на цигарени опаковки и да създаде система за оценка на съвместимостта на лепило и хартия за цигарени опаковки.



03/ Синергия на индустриалната верига



Проектът възприема съвместен изследователски модел в цялата индустриална верига, интегрирайки научноизследователска и развойна дейност на лепило нагоре, печат и производство на опаковки за цигари в средата на веригата и производители на опаковки за цигари надолу по веригата с технически, талантливи и оборудване ресурси. Той премахва информационните и техническите бариери на всеки етап, образувайки цялостна-система за техническа оптимизация на веригата от суровини до готови продукти, движейки цялата индустрия на цигарените опаковки към по-голяма ефективност, прецизност и интелигентност и повишавайки основната конкурентоспособност на индустрията.



04/ Принос към индустриалната стандартизация



Този проект успешно разработи първото в страната устройство за тестване на ефективността на лепило за опаковъчна хартия, постигайки първо в индустрията. За да отговори на унифицираните технически спецификации, изисквани от различни предприятия и тестващи институции в рамките на индустрията, екипът на проекта стандартизира резултатите от изследванията, насърчи техническите пробиви и подобренията на качеството на сгъваемите картонени опаковки и суровините и спомагателните материали (хартия) в опаковъчната и печатарската индустрия и подобри координираното разпределение и иновационните възможности на предприятията нагоре и надолу по веригата.



В бъдеще изследователският екип ще продължи да оптимизира нивото на интелигентност на устройството, да разработва автоматична система за преценка, базирана на машинно зрение, да постигне напълно безпилотна работа при тестване на ефективността на лепилото и да проучи разширяването на приложението на устройството към други опаковъчни материали (като пластмаси и метални фолиа) за тестване на ефективността на адхезия, като има по-голям принос към технологичните иновации в проверката на качеството в опаковъчната индустрия.