Arbetseffektiviteten ökas med över 300 %! Den nya inspektionsanordningen för cigarettpaket är så här effektiv!
För närvarande är testningen av limprestanda för färdiga cigarettförpackningar helt manuell. Testprocessen inkluderar tre huvudsteg: materialförberedelse, pappersbindning och utvärdering av -avdragning, som involverar mer än tio procedurer som provskärning, limapplicering, pressning, vila, skalning och bedömning, som alla helt bygger på manuellt arbete. Denna traditionella testmetod har problem som felaktiga limmängder, ojämn applicering, felinriktat papper och otillräcklig pressning, vilket leder till långa testtider, frekventa omtester, hög arbetsintensitet, låg effektivitet och säkerhetsrisker med viss uppvärmningsutrustning. För att lösa dessa problem antog Changde Jinpeng Printing Co., Ltd. (nedan kallat "Changde Jinpeng") ett "gemensamt genombrott av uppströms och nedströms industrikedjeföretag". Genom att lära sig på-platsen och förnya tillsammans utvecklade de framgångsrikt en enhet för att testa förpackningspappers självhäftande prestanda. Den här artikeln förklarar systematiskt utvecklingsbakgrunden, tekniska lösningar, implementeringseffekter och potentiella tillämpningar av denna enhet, i syfte att ge en referens för teknisk innovation inom kvalitetstester i branschen.
Teknisk bakgrund och problemanalys
01/ Teknisk konnotation av limprestanda
Adhesiv prestanda hänvisar till, baserat på mekanismen för bindningsbrott, simulering av bindningssteget vid bildning av cigarettförpackningar, där två prover sammanfogas och sedan dras isär destruktivt. Om pappersfibrerna dras isär av limmet anses limprestandan vara kvalificerad. Denna prestandaindikator reflekterar direkt kompatibiliteten mellan limmet och papperssubstratet och är en nyckelparameter för att säkerställa stabiliteten hos förpackningsstrukturen.
02/ Traditionella testmetoder och befintliga problem
För närvarande måste alla cigarettförpackningsprodukter genomgå självhäftande prestandatest innan de lämnar fabriken. Testprocessen kan delas in i tre huvudsteg: "materialförberedelse", "pappersbindning" och "avdragningsutvärdering." Det specifika förfarandet inkluderar: ta provet som ska testas från provpåsen → skär av det vidhäftande området på provet till en storlek på 20 mm×50 mm → dra lim med en spruta (som visas i figur 1) → släpp lim på det avsedda området → sprid ut limmet jämnt med en ren droppare → rikta in och fäst baksidan av papperet med den limmade ytan med (2) → lägg platt och låt sitta i 30 minuter → manuellt dra isär de två bundna ytorna helt → bedöm visuellt om pappersfibrerna är skadade.
Figur 1 Manuell sugning av gel
Figur 2 Varmförseglingspress
Efter analys har ovanstående helt manuella driftprocess följande problem:
(1) Låg effektivitet: Enstaka tester i laboratoriet tar för lång tid, och hela processen tar cirka 35 minuter. Efter en begäran om inspektion är det en lång väntan på feedback, vilket inte kan uppfylla produktionsövervakningsbehoven i realtid.-
(2) Säkerhetsrisker: Vissa teststeg involverar uppvärmningsutrustning, och manuell drift medför risker för brännskador och elektriska faror.
(3) Otillräcklig noggrannhet: Nuvarande testmetoder är relativt grova. Kontroll av limmängden är beroende av operatörens erfarenhet, och enhetlighet i beläggningen kan inte garanteras, vilket leder till låg precision i testdata, vilket gör det svårt att stödja förfinad kvalitetskontroll.
(4) Hög återinspektionshastighet: Hela processen utförs manuellt och nyckelsteg (som att skrapa lim, ställa in och pressa) är benägna att göra fel, vilket orsakar experimentfel. Återinspektionsfrekvensen är så hög som 50 %, vilket inte bara ökar arbetsbelastningen utan också slösar med testresurser.
Sammanfattningsvis är traditionella manuella testmetoder inte längre lämpliga för den moderna cigarettförpackningsindustrins krav på exakt och effektiv kvalitetskontroll. Det finns ett akut behov av att utveckla en standardiserad, automatiserad testanordning för att i grunden eliminera mänsklig störning.
Lösning och tekniska principer
01/ Forskningsmål och övergripande strategi
För att ta itu med ovanstående frågor har vårt projektteam satt upp följande utvecklingsmål: att utveckla en prestandatestenhet för förpackningspapperslim som standardiserar och automatiserar testprocessen, effektivt kontrollerar mängden och likformigheten av lim som appliceras, säkerställer säker och fast uppvärmd pressning och avsevärt förbättrar testningseffektiviteten och datatillförlitligheten. Det övergripande tekniska tillvägagångssättet är att integrera funktioner som limskrapning, överföring, uppvärmning och pressning i en enda enhet, vilket omvandlar spridda manuella operationer till en kontinuerlig automatiserad process; uppnå exakt kontroll av viktiga processparametrar genom en exakt mekanisk struktur; och eliminera mänskliga faktorer genom standardiserade driftsprocedurer.
02/ Enhetens strukturkonstruktion
Den utvecklade enheten för testning av förpackningspapperslim tillhör området för förpackningsbindningsteknik och innehåller huvudsakligen tre funktionella moduler, som visas i figur 3.
Figur 3 Förpackningspapperslim prestandatestenhet (vänster: schematiskt diagram, höger: verklig enhet)
(1) Bas: Fungerar som stödplattform för hela enheten och integrerar installationen av skrapmekanismen, rullmekanismen och lamineringsmekanismen. Det säkerställer att den rumsliga positioneringen av varje funktionsmodul är exakt koordinerad, vilket möjliggör kontinuerliga testprocesser.
(2) Skrapmekanism: Används för att skrapa överflödigt lim från limborsttråget in i bräddtråget och jämna ut limmet. Denna mekanism har en exakt justering av skrapgapet för att kontrollera limskiktets tjocklek inom ett förinställt område, vilket säkerställer enhetlig och konsekvent tjocklek.
(3) Rullmekanism: Används för att pressa förpackningspapperet på limskiktet efter skrapning, för att överföra limet till papperet. Mekanismen styrs av en drivenhet som säkerställer att välten tillämpar konstant hastighet och tryck, vilket eliminerar hastighetsfluktuationer och ojämnt tryck orsakat av manuell rullning.
(4) Lamineringsmekanism: Används i adhesivtester för att applicera kontrollerat lamineringstryck och tid på papperet som har limmats och överförts till lamineringstråget, vilket simulerar lamineringsprocessen i faktisk tryck- och förpackningsproduktion. Denna mekanism inkluderar en elektrisk värmemodul för att exakt styra presstemperatur och tid.
03/ Standardiserad testprocess
Baserat på den utvecklade enheten upprättades följande standardiserade testprocess:
(1) Provtagning: Minst 5 ark bör provtas per sats. Proverna ska vara plana, oskadade, fria från att klibba och uppfylla storlekskravet på minst 300 mm × 300 mm. Varje prov ska ange pappersfibrernas riktning och fram-/baksidorna och förseglas i en påse.
(2) Temperatur- och fuktighetskonditionering: Proverna bör konditioneras under de förhållanden som specificeras i GB/T 10739 för att eliminera miljöpåverkan på resultaten.
(3) Provskärning: Skär proverna i prov 1 (98 mm × 42 mm) och prov 2 (98 mm × 50 mm), och se till att långsidan (98 mm) är parallell med kornriktningen för överensstämmelse med kraftriktningen under faktisk produktion.
(4) Liminjektion: Använd en limdispenser för att dra upp en uppmätt mängd testlim och injicera det i dot limreservoaren på limappliceringsmodulen.
(5) Limskrapning: Skraparen skrapar automatiskt överflödigt lim runt prickbehållaren in i bräddtråget och jämnar ut det och bildar ett enhetligt limskikt.
(6) Limapplicering: Placera prov 1 (98 mm × 42 mm) i limappliceringsmodulen med papperets framsida uppåt. Starta rullmekanismen för att pressa provet på det utjämnade limskiktet med konstant hastighet och tryck, vilket säkerställer jämn limöverföring.
(7) Vidhäftning: Ta bort det limmade provet 1 och placera det i den elektriska värmemodulens skåra på limningsmodulen, med limsidan uppåt, i linje med framsidan av prov 2. Ställ in temperaturen på den elektriska värmemodulen och starta varmpressen- för att trycka ihop prov 1 och prov 2.
(8) Provinstallation: Ta det bundna provet från limappliceringsanordningen. Sätt in ena änden av prov 2 i det fasta spåret på skalprovaren och klämma fast den andra änden av prov 1 med dragfixturen.
(9) Avdragningstest: Som visas i figur 4, använd en 150 graders avdragningsvinkel och en testhastighet på 600 mm/s med dragfixturen. Registrera avdragningskraftskurvan och bestäm felläget (pappersfiberfel eller limskiktsgränssnittsfel).
Figur 4 Cigarettförpackningsfläckningstest
04/ Nyckelteknologiska genombrott
Denna enhet har uppnått tekniska genombrott inom följande tre områden:
(1) Integrerad design: Genom att integrera de tre huvudfunktionella modulerna-limskrapning, rullning och laminering-till en enda bas, standardiserar den hela processen i adhesiva prestandaexperiment, inklusive applicering av lim, utjämning av limskiktet, överföring av lim och laminering, vilket eliminerar fel mellan stegen.
(2) Exakt parameterkontroll: Skrapmekanismen säkerställer att limskiktet är enhetligt i tjocklek (fel mindre än eller lika med 0,01 mm); rullmekanismen, som drivs av ett servosystem, styr rullarna för att överföra limmet med konstant hastighet och tryck, med hastighetsnoggrannhet på ±0,1 mm/s och trycknoggrannhet på ±0,5N; lamineringsmekanismen kan justera lamineringstrycket (±1N), temperaturen (±1 grad) och tiden (±0,1s), exakt simulera faktiska produktionsförhållanden.
(3) Standardiserad drift: Alla operationer ställs in via ett mänskligt-maskingränssnitt och efter ett-klickstart slutförs hela processen automatiskt. Detta eliminerar helt defekter orsakade av manuell drift, såsom felaktig limmängd, ojämn applicering, felinriktat papper eller otillräcklig pressning, vilket säkerställer repeterbarhet och jämförbarhet av testresultaten. Jämförelsen av processen före-och-efter testning visas i figur 5.
Figur 5 Jämförelse av inspektionsprocesser före och efter förbättring
Teknisk effektivitet och dataanalys
01/ Effektivitetsförbättringsanalys
Efter flera valideringar och praktiska tester-har enheten uppnått betydande förbättringar i inspektionseffektiviteten. Den totala inspektionstiden per pass har reducerats från 2057 sekunder i traditionella manuella metoder till 442 sekunder, vilket ökar arbetseffektiviteten med 365,38 %. Framgångsfrekvensen för hela inspektionsprocessen har nått 100 %, och ombesiktningsgraden har sjunkit från 50 % till 0, vilket kraftigt minskar arbetsintensiteten för testpersonalen.
02/ Detektionsnoggrannhet och tillförlitlighet
Kundutvärdering: "Denna enhet är vetenskapligt och rimligt utformad, lätt att använda, mycket exakt och mycket stabil. Den övervinner effektivt problem som detektionsfördröjning och databias som hittats i tidigare manuella inspektionsmetoder, vilket ger starkt tekniskt stöd för våra ansträngningar att stärka kvalitetskontrollen av förpackningspapperslim."
03/ Säkerhetsförbättringar
Traditionell manuell testning använder värmeförseglare och annan uppvärmningsutrustning med brännskador och elektriska säkerhetsrisker. Den här enheten integrerar värmemodulen i en sluten kompositmekanism, med värmeisoleringsskydd och automatisk temperaturkontroll, så att operatörer inte behöver röra komponenter med hög- temperatur, vilket helt eliminerar risken för brännskador.
Sociala förmåner och ansökningsvärde
01/ Direkta ekonomiska fördelar
Den här enheten kan effektivt minska mängden skrot- och omarbetningsförluster i förpackningsproduktion genom att förutsäga pappersbindningseffekter i förväg. Enligt uppskattningar, om denna enhet marknadsförs i hela branschen, kan andelen skrot av färdiga produkter som orsakas av problem med lim i förpackningsförpackningsföretag minskas från i genomsnitt 5,7 % till under 2 %. Samtidigt kan förbättrad inspektionseffektivitet spara en betydande mängd arbetskostnader, vilket minskar arbetskostnaderna per inspektion med cirka 80 %.
02/ Teknologisk ledarroll
Den standardiserade driften av denna enhet kan mäta limningsprestanda för olika typer av lim, effektivt välja ut och anpassa limformuleringar för specialiserade cigarettförpackningspapper, bläck och lamineringsprocesser, förkorta FoU-cykeln för limval och formuleringsförbättring, exakt lösa praktiska problem såsom avstickning, skevning, limspill och vidhäftning i cigarettförpackningens produktion och cigarettförpackningsvärde, packa papper.
03/ Industrikedjesynergi
Projektet antar en gemensam forskningsmodell över hela industrikedjan, som integrerar uppströms lim FoU, mittströmstryck och produktion av cigarettförpackningar och cigarettförpackningstillverkare i efterföljande led med tekniska, talang och utrustningsresurser. Den bryter ned information och tekniska barriärer i varje steg, och bildar ett fullständigt-tekniskt optimeringssystem från råvaror till färdiga produkter, vilket driver den övergripande cigarettförpackningsindustrin mot större effektivitet, precision och intelligens, och stärker branschens kärnkonkurrenskraft.
04/ Bidrag till industristandardisering
Detta projekt utvecklade framgångsrikt landets första anordning för att testa prestanda för förpackningspapperslim, vilket uppnådde en branschförst. För att möta de enhetliga tekniska specifikationer som krävs av olika företag och testinstitutioner inom branschen, standardiserade projektgruppen forskningsresultaten, främjade tekniska genombrott och kvalitetsförbättringar i vikkartonger och rå- och hjälpmaterial (papper) inom förpacknings- och tryckeriindustrin, och förbättrade den samordnade allokerings- och innovationsförmågan hos uppströms- och nedströmsföretag.
I framtiden kommer forskargruppen att fortsätta att optimera enhetens intelligensnivå, utveckla ett automatiskt bedömningssystem baserat på maskinseende, uppnå helt obemannad drift av limprestandatestning och utforska att utöka enhetens tillämpning till andra förpackningsmaterial (såsom plast och metallfolier) för testning av vidhäftningsprestanda, vilket ger större bidrag till förpackningsindustrins kvalitetsinnovation inom inspektionstekniska innovationer.