Radna efikasnost povećana za preko 300%! Novi uređaj za kontrolu pakovanja cigareta je ovako efikasan!

U februaru 2025., Zhang Jianmin, sekretar stranke i direktor državne uprave za monopol na duhan i generalni direktor Kineske nacionalne duhanske korporacije, naglasio je tokom inspekcije u Hunan Tobacco-u da 'dalje produbi reformu i inovacije, unese novi zamah u visoko-kvalitetni razvoj i modernizaciju, te promoviše kontinuirani industrijski razvoj i inovacije putem digitalne tehnologije sposobnosti.' Ova direktiva ukazuje na put za tehnološke inovacije u industriji pakovanja cigareta. 'Performanse ljepila' je važan pokazatelj prilagodljivosti mašine za pakiranje cigareta, budući da snaga ljepljivog sloja direktno određuje strukturnu stabilnost kutija cigareta tijekom skladištenja, transporta i prodaje. Prema istraživanju Komiteta za pakovanje duhana Kineske federacije za ambalažu iz 2024. godine, prosječna stopa otpada domaćih paklica cigareta zbog problema s ljepilom je 5,7%, pri čemu neka mala i srednja{7}}preduzeća premašuju 15%, što rezultira godišnjim direktnim ekonomskim gubitkom od preko 200 miliona juana.

Trenutno je testiranje ljepljivosti gotovih paklica cigareta potpuno ručno. Proces testiranja uključuje tri glavna koraka: pripremu materijala, adheziju papira i ocjenjivanje{1}}odljepljivanja, pokrivajući preko deset radnji kao što su rezanje uzoraka, nanošenje ljepila, presovanje, postavljanje, guljenje i procjena, sve u potpunosti ovisi o ručnom radu. Ova tradicionalna metoda ima probleme poput neprecizne količine ljepila, neravnomjernog nanošenja, neusklađenog papira i nedovoljnog pritiskanja, što dovodi do dugog vremena testiranja, ponovljenih ispitivanja, visokog intenziteta rada i niske efikasnosti. Neki uređaji za grijanje također predstavljaju sigurnosne rizike. Da bi se pozabavila ovim problemima, Changde Jinpeng Printing Co., Ltd. (u daljem tekstu 'Changde Jinpeng') usvojio je pristup 'zajedničkog napora preduzeća uzvodne i nizvodne industrije', uspješno razvijajući uređaj za testiranje performansi ljepila za ambalažu putem-benchmarkinga i kolaborativnih inovacija. Ovaj članak sistematski objašnjava pozadinu, tehnički plan, rezultate implementacije i promotivnu vrijednost uređaja, s ciljem da pruži referencu za testiranje kvaliteta tehnoloških inovacija u industriji.

Tehnička pozadina i analiza problema

01/ Tehničko značenje performansi lepka

Performanse ljepila se odnose na proces koji se temelji na mehanizmu kvara ljepila, simulirajući korak pritiskanja ljepila u formiranju kutije cigareta. Dva uzorka se spajaju i zatim destruktivno odvajaju. Ako se papirna vlakna razdvoje ljepilom, učinak ljepila se smatra kvalificiranim. Ovaj pokazatelj učinka direktno odražava kompatibilnost između ljepila i papirne podloge i ključni je parametar za osiguranje stabilnosti strukture pakovanja.

02/ Tradicionalne metode ispitivanja i njihovi problemi

Trenutno, sve kutije cigareta trebaju testiranje performansi ljepila prije nego što napuste tvornicu. Proces testiranja može se podijeliti u tri glavne faze: 'priprema materijala', 'prianjanje papira' i 'ocjena odljepljivanja{1}}.' Specifični koraci rada uključuju: uzimanje uzorka za testiranje iz vrećice za uzorke → izrežite ljepljivu površinu uzorka na 20 mm × 50 mm → uvucite ljepilo štrcaljkom (kao što je prikazano na slici 1) → ispustite ljepilo na ljepljivu površinu → ravnomjerno rasporedite ljepilo pomoću čiste kapaljke → poravnajte poleđinu papira sa zalijepljenom površinom → pustite da stoji vodoravno pomoću uređaja za zaptivanje, kao što je prikazano na slici 0 minuta (3 minuta) ručno odvojite dvije spojene površine u potpunosti → vizualno provjerite da li su papirna vlakna oštećena.

Slika 1 Ručno usisavanje gela

Slika 2 Presa za toplinsko zaptivanje

Nakon analize, gore navedeni potpuno ručni rad ima sljedeće probleme:

(1) Niska efikasnost: pojedinačni testovi u laboratoriji traju predugo, dok cijeli proces traje oko 35 minuta. Nakon zahtjeva za inspekciju, dugo se čeka na povratne informacije, što ne može zadovoljiti-potrebe praćenja proizvodnje u stvarnom vremenu.

(2) Sigurnosne opasnosti: Neki koraci testiranja uključuju opremu za grijanje, a ručni rad nosi rizike poput opekotina i električnih opasnosti.

(3) Nedovoljna tačnost: Trenutne metode ispitivanja su relativno grube. Kontrola količine ljepila se oslanja na iskustvo operatera, a uniformnost premaza se ne može garantirati, što dovodi do niske preciznosti u podacima testa, što otežava podršku prefinjene kontrole kvaliteta.

(4) Visoka stopa ponovne inspekcije: cijeli proces se izvodi ručno, a ključni koraci (poput struganja ljepila, poravnanja i pritiskanja) su skloni greškama, uzrokujući neuspjeh eksperimenta. Stopa ponovne inspekcije je čak 50%, što ne samo da povećava opterećenje, već i gubi resurse za testiranje.

Ukratko, tradicionalne metode ručnog testiranja više nisu prikladne za zahtjeve moderne industrije paklica cigareta za preciznom i efikasnom kontrolom kvaliteta. Postoji hitna potreba za razvojem standardizovanog, automatizovanog uređaja za testiranje kako bi se u osnovi eliminisala ljudska smetnja.

Rješenje i tehnički principi

01/ Ciljevi istraživanja i sveukupni pristup

Kako bi riješio gore navedene probleme, naš projektni tim je postavio sljedeći razvojni cilj: razviti uređaj za testiranje performansi ljepila za ambalažu koji standardizira i automatizira proces testiranja, učinkovito kontrolira količinu i ujednačenost nanesenog ljepila, osigurava sigurno i čvrsto zagrijano presovanje i značajno poboljšava efikasnost testiranja i pouzdanost podataka. Cjelokupni tehnički pristup je integracija funkcija kao što su struganje ljepila, prijenos, grijanje i presovanje u jedan uređaj, pretvarajući razbacane ručne operacije u kontinuirani automatizirani proces; postići preciznu kontrolu ključnih parametara procesa kroz preciznu mehaničku strukturu; i eliminisati ljudske faktore kroz standardizovane operativne procedure.

02/ Projekt konstrukcije uređaja

Razvijeni uređaj za ispitivanje performansi ljepila za ambalažni papir pripada području tehnologije lijepljenja ambalaže i uglavnom uključuje tri funkcionalna modula, kao što je prikazano na slici 3.

Slika 3 Uređaj za testiranje performansi ljepila za pakiranje (lijevo: šematski dijagram, desno: pravi uređaj)

(1) Baza: Služi kao noseća platforma za cijeli uređaj, integrirajući instalaciju mehanizma za struganje, mehanizma za kotrljanje i mehanizma za laminiranje. Osigurava da je prostorno pozicioniranje svakog funkcionalnog modula precizno koordinirano, omogućavajući kontinuirane procese testiranja.

(2) Mehanizam za struganje: Koristi se za struganje viška ljepila iz korita četke za ljepilo u korito za prelivanje i izravnavanje ljepila. Ovaj mehanizam ima precizan uređaj za podešavanje razmaka strugača za kontrolu debljine sloja ljepila unutar unaprijed postavljenog raspona, osiguravajući ujednačenu i konzistentnu debljinu.

(3) Mehanizam za valjanje: Koristi se za pritiskanje papira za pakovanje na sloj ljepila nakon struganja, prenoseći ljepilo na papir. Mehanizmom upravlja pogonska jedinica koja osigurava da valjak nanosi ljepilo konstantnom brzinom i pritiskom, eliminirajući probleme poput fluktuacije brzine ili neravnomjernog pritiska od ručnog valjanja.

(4) Mehanizam laminiranja: Koristi se tokom testova ljepljenja za primjenu kontroliranog pritiska i vremena na zalijepljeni ambalažni papir postavljen u korito za laminiranje, simulirajući proces laminacije u stvarnoj štampi i proizvodnji ambalaže. Ovaj mehanizam uključuje električni modul za grijanje za preciznu kontrolu temperature i vremena presovanja.

03/ Standardizovani proces testiranja

Na osnovu razvijenog uređaja uspostavljen je sljedeći standardizirani proces ispitivanja:

(1) Uzorkovanje: Najmanje 5 listova treba uzorkovati po seriji. Uzorci trebaju biti ravni, neoštećeni, bez lijepljenja i ispunjavati zahtjeve veličine od najmanje 300 mm × 300 mm. Svaki uzorak treba da pokazuje smjer zrna papira i prednju/zadnju stranu i da bude zatvoren u vrećici.

(2) Kondicioniranje temperature i vlage: Uzorke treba kondicionirati pod uvjetima navedenim u GB/T 10739 kako bi se eliminirali utjecaji okoline na rezultate.

(3) Rezanje uzorka: Izrežite uzorke na uzorak 1 (98 mm × 42 mm) i uzorak 2 (98 mm × 50 mm), osiguravajući da je duga strana (98 mm) paralelna sa smjerom zrna radi usklađenosti sa smjerom proizvodnog naprezanja.

(4) Nanošenje ljepila: Koristite ekstraktor ljepila da uzmite fiksnu količinu ljepila i ubrizgate je u spremnik ljepila na modulu za pripremu uzoraka ljepila.

(5) Struganje: Strugač automatski pomiče višak ljepila oko spremnika s tačkama u preljevno korito i izravnava ljepilo, formirajući ravnomjerno debeo sloj.

(6) Prijenos ljepila: Postavite uzorak 1 (98 mm × 42 mm) u ljepljivi modul s prednjom stranom prema gore. Pokrenite mehanizam valjka da pritisnete uzorak na izravnani sloj ljepila konstantnom brzinom i pritiskom, osiguravajući ravnomjeran prijenos ljepila.

(7) Laminacija: Uklonite uzorak 1 sa ljepilom i stavite ga u otvor modula električnog grijanja funkcije laminacije, sa zalijepljenom stranom okrenutom prema gore, poravnato sa prednjom stranom uzorka 2. Podesite temperaturu modula električnog grijanja i pokrenite uređaj vruće{3}}pritiskom da zajedno pritisnete uzorak 1 i uzorak 2.

(8) Instalacija uzorka: Uzmite laminirani uzorak iz uređaja za lijepljenje, stavite jedan kraj Uzorka 2 u fiksni prorez na testeru za ljuštenje, a drugi kraj Uzorka 1 stegnite fiksatorom za vuču.

(9) Test ljuštenja: Kao što je prikazano na slici 4, koristite ugao ljuštenja od 150 stepeni i brzinu testiranja od 600 mm/s sa vučnim uređajem. Zabilježite krivu sile ljuštenja i odredite način kvara (kvar papirnih vlakana ili kvar sučelja ljepila).

Slika 4 Test ljuštenja pakovanja cigareta

04/ Ključni tehnološki proboj

Ovaj uređaj je postigao tehnološki napredak u sljedeća tri područja:

(1) Integrirani dizajn: Integracijom tri glavna funkcionalna modula-struganje ljepila, valjanje i laminiranje-u jednu osnovu, standardizira cijeli proces u eksperimentima performansi ljepila, uključujući nanošenje ljepila, izravnavanje sloja ljepila, prijenos ljepila i laminiranje, eliminiranje grešaka između koraka.

(2) Precizna kontrola parametara: mehanizam za struganje osigurava da je sloj ljepila ujednačen u debljini (greška manja ili jednaka 0,01 mm); mehanizam za valjanje, koji pokreće servo sistem, kontroliše valjke da prenose lepak konstantnom brzinom i pritiskom, sa preciznošću brzine od ±0,1mm/s i preciznošću pritiska od ±0,5N; Mehanizam za laminiranje može precizno podesiti pritisak laminiranja (±1N), temperaturu (±1 stepen) i vrijeme (±0,1s), precizno simulirajući stvarne uslove proizvodnje.

(3) Standardizirani rad: Sve operacije se postavljaju putem ljudskog-mašinskog interfejsa, i nakon pokretanja jednog-klika, cijeli proces se automatski završava. Ovo u potpunosti eliminiše nedostatke uzrokovane ručnim radom, kao što su neprecizna količina ljepila, neravnomjerno nanošenje, neusklađen papir ili nedovoljno pritiskanje, osiguravajući ponovljivost i uporedivost rezultata ispitivanja. Poređenje procesa prije{5}}i-nakon testiranja prikazano je na slici 5.

Slika 5 Poređenje procesa detekcije prije i poslije poboljšanja

Tehnički efekti i analiza podataka

01/ Analiza poboljšanja efikasnosti

Nakon višestrukih kompjuterskih{0}}verifikacija i stvarnih testova, ovaj uređaj je postigao značajna poboljšanja u efikasnosti detekcije. Ukupno vrijeme za jednu detekciju smanjeno je sa 2057 sekundi korištenjem tradicionalnih ručnih metoda na 442 sekunde, što predstavlja povećanje radne efikasnosti za 365,38%. Stopa uspješnosti cjelokupnog procesa otkrivanja dostigla je 100%, a stopa ponovne inspekcije pala je sa 50% na 0, što je značajno smanjilo intenzitet rada operatera.

02/ Preciznost i pouzdanost detekcije

Povratne informacije kupaca: "Dizajn ovog uređaja je naučan i razuman, jednostavan za rukovanje, vrlo precizan i stabilan. On efektivno prevazilazi kašnjenja i odstupanja podataka pronađena u prethodnim metodama ručnog testiranja, pružajući snažnu tehničku podršku za poboljšanje naše kontrole nad kvalitetom ljepila papira za pakovanje."

03/ Sigurnosna poboljšanja

Tradicionalno ručno testiranje koristi opremu za grijanje kao što su toplinski zaptivači, koji predstavljaju rizik od opekotina i električnih opasnosti. Ovaj uređaj integriše modul grijanja u zatvorenu kompozitnu strukturu, koristeći toplinsku izolaciju i automatsku kontrolu temperature. Rukovaoci ne moraju dodirivati ​​dijelove na visokoj{2}}temperaturi, čime se u potpunosti eliminira rizik od opekotina.

Društvene beneficije i vrijednost aplikacije

01/ Direktne ekonomske koristi

Predviđanjem učinka lepljenja papira unapred, ovaj uređaj efikasno smanjuje otpad i preradu u proizvodnji ambalaže. Procjenjuje se da bi se, ako se široko primjenjuje u cijeloj industriji, stopa otpada od gotovih paklica cigareta zbog problema s lijepljenjem mogla smanjiti sa prosječnih 5,7% na ispod 2%. U isto vrijeme, poboljšana efikasnost detekcije može uštedjeti značajne troškove rada, smanjujući troškove rada po detekciji za oko 80%.

02/ Tehnološko liderstvo

Standardizirani rad ovog uređaja može mjeriti performanse ljepila različitih tipova ljepila i efikasno sita formulacija pogodnih za papir za pakovanje cigareta, mastila i procese premaza. Ovo skraćuje ciklus istraživanja i razvoja za odabir ljepila i poboljšanje formule, precizno rješavajući praktične probleme u proizvodnji kutija cigareta kao što su raslojavanje, ljuštenje, prelijevanje ljepila i lijepljenje, te uspostavlja sistem procjene kompatibilnosti između ljepila i papira za pakiranje cigareta.

03/ Sinergija industrijskog lanca

Projekat usvaja zajednički pristup uzvodno i nizvodno od industrijskog lanca, integrirajući tehničke, talente i resurse opreme za uzvodno istraživanje i razvoj ljepila, srednju štampu pakovanja cigareta i nizvodno proizvodnju ambalaže za cigarete. Ovo razbija informacijske i tehnološke barijere između svake karike, formirajući kompletan-lanac sistema tehničke optimizacije od sirovina do gotovih proizvoda, promovišući industriju pakovanja cigareta prema većoj efikasnosti, preciznosti i inteligenciji, i povećavajući osnovnu konkurentnost industrije.

04/ Doprinos industrijskoj standardizaciji

Ovaj projekt uspješno je razvio prvi kineski uređaj za testiranje adhezivnih učinaka ambalažnog papira, postigavši ​​prvi u industriji. Kako bi ispunio objedinjene tehničke specifikacije koje zahtijevaju različite kompanije i institucije za testiranje, projektni tim je standardizirao rezultate istraživanja, promovirajući tehnički napredak i poboljšanje kvaliteta sklopivih kartona i sirovina (papira) u industriji ambalaže i štampe, te poboljšavajući koordinaciju resursa i mogućnosti inovacija u uzvodnim i nizvodnim preduzećima.

U budućnosti, istraživački tim će nastaviti da optimizuje inteligenciju uređaja, razvijajući sistem za automatsku evaluaciju zasnovanu na mašinskom vidu, postižući potpuno bespilotno otkrivanje performansi lepka, dok će istraživati ​​primene uređaja za testiranje adhezivnih svojstava drugih materijala za pakovanje (kao što su plastična i metalna folija), dajući veći doprinos inovacijama u tehnologiji testiranja kvaliteta ambalaže.