Ефективността на работата се повишава с над 300%! Новото устройство за проверка на пакети цигари е толкова ефективно!
През февруари 2025 г. Джан Джиенмин, партиен секретар и директор на Администрацията за държавен тютюнев монопол и генерален мениджър на China National Tobacco Corporation, подчерта по време на инспекция в Hunan Tobacco „по-нататъшно задълбочаване на реформите и иновациите, вкарване на нов импулс във високо-качествено развитие и модернизация и насърчаване на индустриалните иновации чрез технологични иновации, като същевременно непрекъснато подобрява възможностите за цифрово развитие“. Тази директива посочва пътя за технологични иновации в индустрията за опаковане на цигари. „Ефективността на залепването“ е важен индикатор за адаптивността на машината за опаковки цигари, тъй като силата на лепилния слой директно определя структурната стабилност на опаковките цигари по време на съхранение, транспортиране и продажба. Според проучване от 2024 г. на Комитета за опаковане на тютюневи изделия към Китайската федерация по опаковане, средният процент на скрап на домашни цигарени опаковки поради проблеми с лепилото е 5,7%, като някои малки и средни-предприятия надвишават 15%, което води до годишна пряка икономическа загуба от над 200 милиона юана.
Понастоящем тестването на ефективността на залепването на готовите цигарени опаковки е изцяло ръчно. Процесът на тестване включва три основни стъпки: подготовка на материала, адхезия на хартията и оценка на отлепване, обхващащи над десет действия като изрязване на проби, нанасяне на лепило, пресоване, фиксиране, отлепване и оценка, всички зависими изцяло от ръчна работа. Този традиционен метод има проблеми като неточни количества лепило, неравномерно нанасяне, неправилно подравнена хартия и недостатъчно пресоване, което води до дълго време за тестване, повтарящи се опити, висока интензивност на труда и ниска ефективност. Някои отоплителни съоръжения също представляват риск за безопасността. За да се справи с тези проблеми, Changde Jinpeng Printing Co., Ltd. (наричана по-нататък „Changde Jinpeng“) възприе подхода на „съвместни усилия на предприятия нагоре и надолу по веригата“, като успешно разработи устройство за тестване на ефективността на лепило за опаковъчна хартия чрез-сравнителен анализ на място и съвместна иновация. Тази статия систематично обяснява фона, техническия план, резултатите от внедряването и промоционалната стойност на устройството, като има за цел да предостави справка за тестване на качеството на технологичните иновации в индустрията.
Техническа предистория и анализ на проблема
01/ Техническо значение на адхезивното действие
Ефективността на лепилото се отнася до процеса, базиран на механизма за разрушаване на лепилото, симулиращ етапа на натискане на лепилото при формирането на цигарена опаковка. Две проби се свързват заедно 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 техните проблеми
Понастоящем всички цигарени кутии се нуждаят от тестване на ефективността на лепилото, преди да напуснат фабриката. Процесът на тестване може да бъде разделен на три основни етапа: „подготовка на материала“, „залепване на хартия“ и „оценка на отлепване“. Специфичните оперативни стъпки включват: вземете пробата за тестване от торбичката за проби → изрежете залепващата област на пробата до 20mm × 50mm → изтеглете лепило със спринцовка (както е показано на Фигура 1) → капнете лепилото върху залепващата област → разнесете лепилото равномерно с помощта на чист капкомер → подравнете хартията обратно със залепената зона → топлинна преса с помощта на запечатващо устройство (както е показано на Фигура 2) → оставете да престои хоризонтално за 30 минути → ръчно отлепете двете свързани повърхности напълно една от друга → визуално проверете дали хартиените влакна не са повредени.
Фигура 1 Ръчно изсмукване на гел
Фигура 2 Преса за топлинно 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 носи рискове като 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 валякът нанася лепило с постоянна скорост и натиск, елиминирайки проблеми като колебания в скоростта или неравномерен натиск от ръчно валцуване.
(4) Механизъм за ламиниране: Използва се по време на тестове за лепило за прилагане на контролиран натиск и синхронизиране върху залепената опаковъчна хартия, поставена в коритото за ламиниране, симулиращ 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 съответствие с посоката на производственото напрежение.
(4) Нанасяне на лепило: Използвайте екстрактор за лепило, за да вземете фиксирано количество лепило и да го инжектирате в резервоара за точково лепило на модула за подготовка на лепилната проба.
(5) Остъргване: Скреперът автоматично премества излишното лепило около резервоара за точки в преливния улей и изравнява лепилото, образувайки равномерно дебел слой.
(6) Прехвърляне на лепило: Поставете проба 1 (98 mm × 42 mm) в адхезивния модул с лицевата страна нагоре. Стартирайте ролковия механизъм, за да притиснете пробата върху изравнения слой лепило при постоянна скорост и натиск, като осигурите равномерно пренасяне на лепилото.
(7) Ламиниране: Отстранете Проба 1 с лепило и я поставете в слота на модула за електрическо нагряване на функцията за ламиниране, със залепената страна нагоре, подравнена с предната страна на Проба 2. Задайте температурата на модула за електрическо нагряване и стартирайте устройството за горещо{3}}пресоване, за да пресовате Проба 1 и Проба 2 заедно.
(8) Инсталиране на пробата: Вземете ламинираната проба от залепващото устройство, поставете единия край на проба 2 във фиксирания слот на тестера за отлепване 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 лепилото).
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 процеса на откриване преди и след подобрение
Технически ефекти и анализ на данни
01/ Анализ на подобряване на ефективността
След множество компютърни -проверки и действителни тестове, това устройство постигна значителни подобрения в ефективността на откриване. Общото време за едно откриване намаля от 2057 секунди при използване на традиционни ръчни методи до 442 секунди, което представлява 365,38% увеличение на работната ефективност. Процентът на успеваемост на целия процес на откриване достигна 100%, а процентът на повторна -инспекция спадна от 50% на 0, което значително намали интензивността на труда на операторите.
02/ Точност и надеждност на откриването
Обратна връзка с клиентите: "Дизайнът на това устройство е научен и разумен, лесен за работа, изключително прецизен и стабилен. То ефективно преодолява закъсненията и отклоненията в данните, открити при предишни ръчни методи за тестване, осигурявайки силна техническа поддръжка за подобряване на нашия контрол върху качеството на лепило на опаковъчната хартия."
03/ Подобрения в безопасността
Традиционното ръчно тестване използва отоплително оборудване като топлинно залепване, което крие рискове от изгаряния и електрически опасности. Това устройство интегрира нагревателния модул в затворена композитна структура, използвайки топлоизолация и автоматичен контрол на температурата. Операторите не трябва да докосват части с висока-температура, което напълно елиминира риска от изгаряния.
Социални ползи и стойност на приложението
01/ Преки икономически ползи
Чрез предсказване на ефективността на залепването на хартията предварително, това устройство ефективно намалява отпадъците и преработката при производството на опаковки. Изчислено е, че ако се приложи широко в индустрията, процентът на скрап на готовите цигарени опаковки поради проблеми с лепилото може да бъде намален от средно 5,7% до под 2%. В същото време подобрената ефективност на откриване може да спести значителни разходи за труд, намалявайки разходите за труд за откриване с около 80%.
02/ Технологично лидерство
Стандартизираната работа на това устройство може да измерва ефективността на залепване на различни видове лепило и ефективно да пресява състави, подходящи за хартия за цигарени опаковки, мастила и процеси на покритие. Това съкращава цикъла на научноизследователска и развойна дейност за избор на лепило и подобряване на формулата, точно адресиране на практически проблеми при производството на цигарени опаковки, като разслояване, отлепване, преливане на лепило и залепване, и установява система за оценка на съвместимостта между лепило и хартия за цигарени опаковки.
03/ Синергия на индустриалната верига
Проектът възприема съвместен подход нагоре и надолу по веригата на индустрията, като интегрира техническите ресурси, талантите и оборудването на R&D за лепило нагоре по веригата, печат на цигарени опаковки по средата и предприятия за производство на цигарени опаковки надолу по веригата. Това разрушава информационните и технологични бариери между всяка връзка, образувайки цялостна-система за техническа оптимизация на веригата от суровини до готови продукти, насърчавайки индустрията за опаковане на цигари към по-голяма ефективност, прецизност и интелигентност и повишавайки основната конкурентоспособност на индустрията.
04/ Принос към индустриалната стандартизация
Този проект успешно разработи първото устройство в Китай за тестване на ефективността на залепване на опаковъчна хартия, постигайки първо в индустрията. За да отговори на унифицираните технически спецификации, изисквани от различни компании и тестващи институции, екипът на проекта стандартизира резултатите от изследванията, насърчавайки техническия напредък и подобряването на качеството на сгъваемите картонени опаковки и суровини (хартия) в опаковъчната и печатарската индустрия и подобрявайки координацията на ресурсите и възможностите за иновации в предприятията нагоре и надолу по веригата.
В бъдеще изследователският екип ще продължи да оптимизира интелигентността на устройството, като разработва система за автоматична оценка, базирана на машинно зрение, постигайки напълно безпилотно откриване на ефективността на лепилото, като същевременно изследва приложенията на устройството за тестване на свойствата на лепило на други опаковъчни материали (като пластмаса и метално фолио), давайки по-голям принос към иновациите в технологията за тестване на качеството на опаковките.