Työteho parani yli 300 %! Uusi tupakka-askin tarkastuslaite on näin tehokas!

Helmikuussa 2025 Zhang Jianmin, puoluesihteeri ja valtion tupakkamonopolihallinnon johtaja ja China National Tobacco Corporationin pääjohtaja, painotti Hunan Tobaccossa tehdyssä tarkastuksessa, että "uudistuksia ja innovaatioita syvennetään edelleen, laadukkaaseen-kehitykseen ja modernisointiin lisätään uutta vauhtia sekä edistetään teollisia innovaatioita teknologisen innovaation avulla ja samalla jatkuvaa digitaalista kehitystä". Tämä direktiivi osoittaa tietä teknologisille innovaatioille savukepakkausteollisuudessa. "Liiman suorituskyky" on tärkeä indikaattori tupakka-askin koneen sopeutumiskyvystä, koska liimakerroksen lujuus määrittää suoraan savukepakkausten rakenteellisen vakauden varastoinnin, kuljetuksen ja myynnin aikana. Kiinan pakkausliiton tupakkapakkauskomitean vuonna 2024 tekemän tutkimuksen mukaan kotimaisten savukepakkausten keskimääräinen romuprosentti liima-ongelmista on 5,7 %, ja joidenkin pienten ja keskisuurten{7}}yritysten osuus ylittää 15 %, mikä johtaa yli 200 miljoonan yuanin vuotuiseen välittömään taloudelliseen tappioon.

Tällä hetkellä valmiiden tupakka-askien tarttuvuuden testaus on täysin manuaalista. Testausprosessissa on kolme päävaihetta: materiaalin valmistelu, paperin tarttuminen ja irrotus{1}}arviointi, joka kattaa yli kymmenen toimintoa, kuten näytteiden leikkaamisen, liiman levityksen, puristamisen, asettamisen, kuorimisen ja arvioinnin. Kaikki riippuu täysin manuaalisesta työstä. Tässä perinteisessä menetelmässä on ongelmia, kuten epätarkat liimamäärät, epätasainen levitys, väärin kohdistettu paperi ja riittämätön puristus, mikä johtaa pitkiin testausaikoihin, toistuviin kokeisiin, korkeaan työvoiman intensiteettiin ja alhaiseen tehokkuuteen. Jotkut lämmityslaitteet aiheuttavat myös turvallisuusriskejä. Näiden ongelmien ratkaisemiseksi Changde Jinpeng Printing Co., Ltd. (jäljempänä 'Changde Jinpeng') omaksui "alku- ja loppupään teollisuuden yritysten yhteisen ponnistelun" kehittämällä onnistuneesti pakkauspaperin liiman suorituskyvyn testauslaitteen paikan päällä suoritettavan -benchmarkingin ja yhteistyöinnovoinnin avulla. Tämä artikkeli selittää systemaattisesti laitteen taustaa, teknistä suunnitelmaa, toteutustuloksia ja promootioarvoa tavoitteenaan tarjota referenssi alan teknisten innovaatioiden laadun testaamiseen.

Tekninen tausta ja ongelma-analyysi

01/ Liiman suorituskyvyn tekninen merkitys

Liiman suorituskyky viittaa prosessiin, joka perustuu liiman hajoamismekanismiin, joka simuloi liiman puristusvaihetta savukepakkauksen muodostuksessa. Kaksi näytettä liimataan yhteen ja kuoritaan sitten tuhoavasti erilleen. Jos liima vetää paperikuituja erilleen, liimauskykyä pidetään laadukkaana. Tämä suoritusindikaattori heijastaa suoraan liiman ja paperialustan välistä yhteensopivuutta ja on avainparametri pakkausrakenteen vakauden varmistamisessa.

02/ Perinteiset testausmenetelmät ja niiden ongelmat

Tällä hetkellä kaikki savukelaatikot tarvitsevat liimaustestin ennen tehtaalta lähtöä. Testausprosessi voidaan jakaa kolmeen päävaiheeseen: "materiaalin valmistelu", "paperin tarttuminen" ja "irrotusarviointi". Erityisiä toimintavaiheita ovat: ota testattava näyte näytepussista → leikkaa näytteen liima-alue 20 mm × 50 mm:n kokoiseksi → vedä liimaa ruiskulla (kuten kuvassa 1) → pudota liimaa liima-alueelle → levitä liimaa tasaisesti puhtaalla tiputtimella → kohdista paperi takaisin liimatun alueen kanssa → kohdista se kuvassa näkyvällä telineellä → 2 lämpöpuristamalla. 30 minuuttia → irrota kaksi liimattua pintaa manuaalisesti kokonaan erilleen → tarkasta silmämääräisesti, ovatko paperikuidut vaurioituneet.

Kuva 1 Manuaalinen geelin imu

Kuva 2 Kuumasaumauspuristin

Analyysin jälkeen yllä olevassa täysin manuaalisessa käyttöprosessissa on seuraavat ongelmat:

(1) Alhainen tehokkuus: Yksittäiset testit laboratoriossa kestävät liian kauan, ja koko prosessi kestää noin 35 minuuttia. Tarkastuspyynnön jälkeen palautetta on odotettava pitkään, mikä ei vastaa reaaliaikaista-tuotannon seurantaa.

(2) Turvallisuusvaarat: Jotkut testausvaiheet sisältävät lämmityslaitteita, ja manuaaliseen käyttöön liittyy riskejä, kuten palovammoja ja sähköisiä vaaroja.

(3) Riittämätön tarkkuus: Nykyiset testausmenetelmät ovat suhteellisen karkeita. Liimamäärän hallinta perustuu käyttäjän kokemukseen, eikä pinnoitteen tasaisuutta voida taata, mikä johtaa testitietojen alhaiseen tarkkuuteen, mikä vaikeuttaa hienostuneen laadunvalvonnan tukemista.

(4) Korkea uudelleentarkastusnopeus: Koko prosessi suoritetaan manuaalisesti, ja tärkeimmät vaiheet (kuten liiman kaapiminen, kohdistus ja puristus) ovat alttiita virheille, mikä aiheuttaa kokeen epäonnistumisen. Uudelleentarkastusaste on jopa 50 %, mikä ei ainoastaan ​​lisää työmäärää, vaan myös tuhlaa testausresursseja.

Yhteenvetona voidaan todeta, että perinteiset manuaaliset testausmenetelmät eivät enää sovellu nykyaikaisen savukepakkausteollisuuden vaatimuksiin tarkasta ja tehokkaasta laadunvalvonnasta. On kiireellisesti kehitettävä standardoitu, automatisoitu testauslaite ihmisten häiriöiden poistamiseksi.

Ratkaisu ja tekniset periaatteet

01/ Tutkimustavoitteet ja yleinen lähestymistapa

Edellä mainittujen ongelmien ratkaisemiseksi projektitiimimme asetti seuraavan kehitystavoitteen: kehittää pakkauspaperin liiman suorituskyvyn testauslaite, joka standardoi ja automatisoi testausprosessin, valvoo tehokkaasti levitettävän liiman määrää ja tasaisuutta, varmistaa turvallisen ja lujan kuumapuristuksen sekä parantaa merkittävästi testauksen tehokkuutta ja tietojen luotettavuutta. Yleinen tekninen lähestymistapa on integroida toimintoja, kuten liiman kaavinta, siirtoa, kuumennusta ja puristamista yhdeksi laitteeksi, jolloin hajallaan olevat manuaaliset toiminnot muunnetaan jatkuvaksi automatisoiduksi prosessiksi; saavuttaa keskeisten prosessiparametrien tarkka hallinta tarkan mekaanisen rakenteen avulla; ja eliminoida inhimilliset tekijät standardoiduilla toimintamenetelmillä.

02/ Laitteen rakennesuunnittelu

Kehitetty pakkauspaperin liiman suorituskyvyn testauslaite kuuluu pakkaussidontatekniikan alaan ja sisältää pääasiassa kolme toiminnallista moduulia, kuten kuvasta 3 näkyy.

Kuva 3 Pakkauspaperin liiman suorituskyvyn testauslaite (vasemmalla: kaavio, oikealla: todellinen laite)

(1) Pohja: Toimii koko laitteen tukialustana, joka yhdistää kaavinmekanismin, vierintämekanismin ja laminointimekanismin asennuksen. Se varmistaa, että kunkin toiminnallisen moduulin paikkasijainti on tarkasti koordinoitu, mikä mahdollistaa jatkuvat testausprosessit.

(2) Kaavintamekanismi: Käytetään ylimääräisen liiman raapimiseen liimaharjakaukalosta ylivuotokaukaloon ja liiman tasoittamiseen. Tässä mekanismissa on tarkka kaavinvälin säätölaite liimakerroksen paksuuden säätämiseksi esiasetetun alueen sisällä varmistaen tasaisen ja tasaisen paksuuden.

(3) Rullausmekanismi: Käytetään pakkauspaperin painamiseen liimakerrokseen kaapimisen jälkeen, jolloin liima siirretään paperille. Mekanismia ohjaa käyttöyksikkö, joka varmistaa, että tela levittää liimaa tasaisella nopeudella ja paineella, mikä eliminoi ongelmat, kuten nopeuden vaihtelut tai epätasaiset paineet manuaalisesta rullauksesta.

(4) Laminointimekanismi: Käytetään liimatestien aikana ohjatun paineen ja ajoituksen kohdistamiseen laminointikaukaloon sijoitetun liimatun pakkauspaperin päälle, simuloiden laminointiprosessia varsinaisessa paino- ja pakkaustuotannossa. Tämä mekanismi sisältää sähköisen lämmitysmoduulin, joka ohjaa tarkasti puristuslämpötilaa ja -aikaa.

03/ Standardoitu testausprosessi

Kehitetyn laitteen perusteella luotiin seuraava standardoitu testausprosessi:

(1) Näytteenotto: Vähintään 5 arkista tulee ottaa näyte erää kohden. Näytteiden tulee olla litteitä, vahingoittumattomia, tarttumattomia ja täytettävä vähintään 300 mm × 300 mm kokovaatimus. Jokaisen näytteen tulee osoittaa paperin syysuunnan ja etu-/takapuolen, ja se on suljettava pussiin.

(2) Lämpötila- ja kosteuskäsittely: Näytteet tulee käsitellä GB/T 10739:ssä määritellyissä olosuhteissa tuloksiin kohdistuvien ympäristövaikutusten eliminoimiseksi.

(3) Näytteen leikkaaminen: Leikkaa näytteet näytteeksi 1 (98 mm × 42 mm) ja näytteeksi 2 (98 mm × 50 mm) varmistaen, että pitkä sivu (98 mm) on yhdensuuntainen raesuuntaan nähden, jotta se on johdonmukainen tuotannon jännityssuunnan kanssa.

(4) Liiman levitys: Ota liimanpoistajalla kiinteä määrä liimaa ja ruiskuta se liimanäytteen valmistusmoduulin pisteliimasäiliöön.

(5) Kaavinta: Kaavin siirtää automaattisesti ylimääräisen liiman pistesäiliön ympärillä ylivuotokaukaloon ja tasoittaa liiman muodostaen tasaisen paksun kerroksen.

(6) Liiman siirto: Aseta näyte 1 (98 mm × 42 mm) liimamoduuliin etupuoli ylöspäin. Käynnistä rullamekanismi, jotta näyte painetaan tasaiselle liimakerrokselle tasaisella nopeudella ja paineella varmistaen tasaisen liiman siirtymisen.

(7) Laminointi: Poista näyte 1 liimalla ja aseta se laminointitoiminnon sähkölämmitysmoduulin aukkoon liimattu puoli ylöspäin, kohdakkain näytteen 2 etupuolen kanssa. Aseta sähkölämmitysmoduulin lämpötila ja käynnistä kuumapuristuslaite ja paina näytettä 1 ja näytettä 2 yhdessä.

(8) Näytteen asennus: Ota laminoitu näyte kiinnityslaitteesta, aseta näytteen 2 toinen pää kuoriutumistestin kiinteään aukkoon ja kiinnitä näytteen 1 toinen pää vetokiinnittimellä.

(9) Kuorimistesti: Käytä 150 asteen kuoriutumiskulmaa ja 600 mm/s testausnopeutta, kuten kuvassa 4 on esitetty, vetolaitteen kanssa. Tallenna irrotusvoimakäyrä ja määritä vikatila (paperikuituvirhe tai liimarajapinnan vika).

Kuva 4 Tupakkapakkauksen kuoriutumistesti

04/ Tärkeimmät teknologian läpimurrot

Tämä laite on saavuttanut teknologisia läpimurtoja seuraavilla kolmella alueella:

(1) Integroitu suunnittelu: Integroimalla kolme pääasiallista toiminnallista moduulia-liiman kaavinta, rullaamalla ja laminoimalla-yhdeksi alustaksi se standardoi koko prosessin liiman suorituskykykokeissa, mukaan lukien liiman levittäminen, liimakerroksen tasoitus, liiman siirto ja laminointi, eliminoimalla virheet vaiheiden välillä.

(2) Tarkka parametrien hallinta: Kaavintamekanismi varmistaa, että liimakerroksen paksuus on tasainen (virhe pienempi tai yhtä suuri kuin 0,01 mm); servojärjestelmän käyttämä vierintämekanismi ohjaa rullia siirtämään liimaa tasaisella nopeudella ja paineella nopeuden tarkkuudella ±0,1 mm/s ja paineen tarkkuudella ±0,5 N; laminointimekanismi voi säätää tarkasti laminointipainetta (±1N), lämpötilaa (±1 astetta) ja aikaa (±0,1s), simuloiden tarkasti todellisia tuotantoolosuhteita.

(3) Standardoitu toiminta: Kaikki toiminnot määritetään ihmisen-konerajapinnan kautta, ja yhden-napsautuksen aloituksen jälkeen koko prosessi suoritetaan automaattisesti. Tämä eliminoi täysin manuaalisen käytön aiheuttamat viat, kuten epätarkan liiman määrän, epätasaisen levityksen, väärin kohdistetun paperin tai riittämättömän puristuksen, mikä varmistaa testitulosten toistettavuuden ja vertailukelpoisuuden. Ennen{5}}ja-testauksen jälkeen -prosessien vertailu näkyy kuvassa 5.

Kuva 5 Havaintoprosessin vertailu ennen ja jälkeen parantamisen

Tekniset vaikutukset ja tietojen analyysi

01/ Tehokkuuden parantamisanalyysi

Useiden tietokonepohjaisten{0}}tarkistusten ja todellisten testien jälkeen tämä laite on saavuttanut huomattavia parannuksia havaitsemistehokkuudessa. Yhden havainnon kokonaisaika lyheni 2057 sekunnista perinteisillä manuaalisilla menetelmillä 442 sekuntiin, mikä merkitsee 365,38 %:n lisäystä työn tehokkuudessa. Koko havaitsemisprosessin onnistumisprosentti saavutti 100 %, ja uudelleen{7}tarkastusaste putosi 50 %:sta nollaan, mikä vähensi huomattavasti käyttäjien työvoimaa.

02/ Tunnistuksen tarkkuus ja luotettavuus

Asiakaspalaute: "Tämän laitteen suunnittelu on tieteellinen ja kohtuullinen, helppokäyttöinen, erittäin tarkka ja vakaa. Se voittaa tehokkaasti aikaisemmissa manuaalisissa testausmenetelmissä havaitut viiveet ja datapoikkeamat ja tarjoaa vahvan teknisen tuen, jotta voimme parantaa pakkauspaperin liimalaatua."

03/ Turvallisuuden parannukset

Perinteisessä manuaalisessa testauksessa käytetään lämmityslaitteita, kuten kuumasaumausaineita, jotka aiheuttavat palovammoja ja sähkövaaroja. Tämä laite integroi lämmitysmoduulin suljettuun komposiittirakenteeseen käyttämällä lämmöneristystä ja automaattista lämpötilan säätöä. Käyttäjien ei tarvitse koskea korkeisiin-lämpötiloihin, mikä eliminoi palovammojen vaaran.

Sosiaaliset edut ja sovellusarvo

01/ Suorat taloudelliset edut

Ennakoimalla paperin tarttumiskyvyn tämä laite vähentää tehokkaasti pakkaustuotannon hukkaa ja uudelleenkäsittelyä. On arvioitu, että jos sitä sovellettaisiin laajasti koko teollisuudessa, valmiiden savukepakkausten liima-asioista johtuva romutusaste voitaisiin vähentää keskimäärin 5,7 prosentista alle 2 prosenttiin. Samaan aikaan parannettu tunnistustehokkuus voi säästää huomattavia työvoimakustannuksia, mikä vähentää työvoimakustannuksia havaintokohtaisesti noin 80 %.

02/ Teknologinen johtajuus

Tämän laitteen standardoidulla toiminnalla voidaan mitata erityyppisten liimojen tartuntakykyä ja seuloa tehokkaasti tupakkapakkausten paperille, musteille ja päällystysprosesseille sopivia formulaatioita. Tämä lyhentää liiman valinnan ja kaavan parantamisen T&K-sykliä ja ratkaisee tarkasti savukepakkausten tuotannon käytännön ongelmia, kuten delaminaatiota, kuoriutumista, liiman ylivuotoa ja tarttumista, ja luo yhteensopivuuden arviointijärjestelmän liiman ja savukepakkauksen paperin välille.

03/ Toimialaketjun synergia

Projekti omaksuu yhteisen lähestymistavan teollisuuden ketjun alku- ja loppupäässä yhdistämällä tuotantoketjun alkupään liimatutkimuksen ja tuotekehityksen, savukepakkausten tulostuksen ja savukepakkausten tuotantoyritysten tekniset, lahjakkuudet ja laiteresurssit. Tämä murtaa tieto- ja teknologiaesteet kunkin linkin välillä muodostaen täydellisen-ketjun teknisen optimointijärjestelmän raaka-aineista valmiisiin tuotteisiin, edistää savukkeiden pakkausteollisuutta kohti parempaa tehokkuutta, tarkkuutta ja älykkyyttä sekä parantaa alan ydinkilpailukykyä.

04/ Teollisuuden standardointi

Tässä projektissa kehitettiin onnistuneesti Kiinan ensimmäinen laite pakkauspaperin tarttuvuuden testaamiseen, mikä saavutti alan ensimmäisenä. Täyttääkseen eri yritysten ja testauslaitosten vaatimat yhtenäiset tekniset eritelmät projektitiimi standardoi tutkimustulokset edistämällä pakkaus- ja painoteollisuuden taittopakkausten ja raaka-aineiden (paperin) teknistä kehitystä ja laadun parantamista sekä tehostamalla resurssien koordinointia ja innovaatiokykyä alku- ja loppupään yrityksissä.

Jatkossa tutkimusryhmä jatkaa laitteen älykkyyden optimointia kehittämällä konenäköön perustuvan automaattisen arviointijärjestelmän, jolla saavutetaan täysin miehittämätön liimausominaisuuksien havaitseminen, samalla kun tutkitaan laitteen sovelluksia muiden pakkausmateriaalien (kuten muovin ja metallifolion) tartuntaominaisuuksien testaamiseen, mikä edistää pakkausten laadun testausteknologian innovaatioita.