Nou dispositiu de detecció de paquets de cigarrets

Actualment, les proves del rendiment de l'adhesiu per als envasos de cigarrets acabats són completament manuals. El procés de prova inclou tres passos principals: preparació del material, unió del paper i avaluació-de pelar, que inclou més de deu procediments com ara el tall de mostres, l'aplicació de cola, el premsat, el repòs, el pelat i l'avaluació, que es basen totalment en el treball manual. Aquest mètode de prova tradicional té problemes com quantitats de cola inexactes, aplicació desigual, paper desalineat i premsat insuficient, cosa que condueix a temps de prova llargs, repeticions freqüents, alta intensitat laboral, baixa eficiència i riscos de seguretat amb alguns equips de calefacció. Per abordar aquests problemes, Changde Jinpeng Printing Co., Ltd. (d'ara endavant, "Changde Jinpeng") va adoptar un enfocament de "avenç conjunt per part de les empreses de la cadena industrial aigües amunt i avall". Aprenent al lloc-i innovant junts, van desenvolupar amb èxit un dispositiu per provar el rendiment adhesiu del paper d'embalatge. Aquest article explica sistemàticament els antecedents del desenvolupament, les solucions tècniques, els efectes d'implementació i les aplicacions potencials d'aquest dispositiu, amb l'objectiu de proporcionar una referència per a la innovació tecnològica en proves de qualitat a la indústria.

Antecedents tècnics i anàlisi de problemes

01/ Connotació tècnica del rendiment de l'adhesiu

El rendiment de l'adhesiu es refereix, basat en el mecanisme de fallada de l'enllaç, a simular l'etapa d'unió en la formació d'envasos de cigarrets, on dues mostres s'uneixen i després es desprenen de forma destructiva. Si la cola separa les fibres de paper, el rendiment de l'adhesiu es considera qualificat. Aquest indicador de rendiment reflecteix directament la compatibilitat entre l'adhesiu i el substrat de paper i és un paràmetre clau per garantir l'estabilitat de l'estructura de l'embalatge.

02/ Mètodes de prova tradicionals i problemes existents

Actualment, tots els productes d'embalatge de caixes de cigarrets s'han de sotmetre a proves de rendiment de l'adhesiu abans de sortir de la fàbrica. El procés de prova es pot dividir en tres etapes principals: "preparació del material", "unió de paper" i "avaluació de la pel·lícula-". El procediment específic inclou: agafar la mostra a provar de la bossa de la mostra → tallar l'àrea adhesiva de la mostra a una mida de 20 mm × 50 mm → dibuixar cola amb una xeringa (com es mostra a la figura 1) → deixar caure la cola a l'àrea designada → estendre la cola uniformement amb un comptagotes net → alinear i enganxar la part posterior del paper amb la zona enganxada → premeu el dispositiu de segellament i assegueu-lo (tal com es mostra a la figura) durant 30 minuts → separar manualment les dues superfícies unides completament → valorar visualment si les fibres del paper estan danyades.

Figura 1 Succió manual de gel

Figura 2 Premsa de segellat en calent

Després de l'anàlisi, el procés d'operació totalment manual anterior té els problemes següents:

(1) Baixa eficiència: les proves individuals al laboratori triguen massa, el procés complet triga uns 35 minuts. Després d'una sol·licitud d'inspecció, hi ha una llarga espera per rebre comentaris, que no poden satisfer les necessitats de-vigilància de la producció en temps real.

(2) Riscos de seguretat: alguns passos de prova impliquen equips de calefacció i el funcionament manual comporta riscos de cremades i perills elèctrics.

(3) Precisió insuficient: els mètodes de prova actuals són relativament durs. El control de la quantitat de cola depèn de l'experiència de l'operador i no es pot garantir la uniformitat del recobriment, la qual cosa condueix a una baixa precisió en les dades de prova, cosa que dificulta el suport d'un control de qualitat refinat.

(4) Alta taxa de reinspecció: tot el procés es realitza manualment i els passos clau (com ara raspar cola, alinear i prémer) són propensos a errors, provocant un fracàs de l'experiment. La taxa de reinspecció arriba al 50%, cosa que no només augmenta la càrrega de treball, sinó que també malbarata els recursos de proves.

En resum, els mètodes de prova manuals tradicionals ja no són adequats per als requisits de la indústria moderna dels paquets de cigarrets per a un control de qualitat precís i eficient. Hi ha una necessitat urgent de desenvolupar un dispositiu de prova estandarditzat i automatitzat per eliminar fonamentalment la interferència humana.

Solució i principis tècnics

01/ Objectius de recerca i enfocament global

Per abordar els problemes anteriors, el nostre equip de projecte va establir el següent objectiu de desenvolupament: desenvolupar un dispositiu de prova de rendiment d'adhesius de paper d'embalatge que estandarditzi i automatitzi el procés de prova, controli eficaçment la quantitat i la uniformitat de la cola aplicada, garanteixi un premsat escalfat segur i ferm i millori significativament l'eficiència de les proves i la fiabilitat de les dades. L'enfocament tècnic global consisteix a integrar funcions com ara el raspat de cola, la transferència, l'escalfament i el premsat en un únic dispositiu, convertint les operacions manuals disperses en un procés automatitzat continu; aconseguir un control precís dels paràmetres clau del procés mitjançant una estructura mecànica precisa; i eliminar els factors humans mitjançant procediments operatius estandarditzats.

02/ Disseny estructural del dispositiu

El dispositiu de prova de rendiment adhesiu de paper d'embalatge desenvolupat pertany al camp de la tecnologia d'unió d'envasos i inclou principalment tres mòduls funcionals, tal com es mostra a la figura 3.

Figura 3 Dispositiu de prova de rendiment de l'adhesiu de paper d'embalatge (esquerra: diagrama esquemàtic, dreta: dispositiu real)

(1) Base: serveix com a plataforma de suport per a tot el dispositiu, integrant la instal·lació del mecanisme de raspat, el mecanisme de rodament i el mecanisme de laminació. Assegura que el posicionament espacial de cada mòdul funcional està coordinat amb precisió, permetent processos de prova continus.

(2) Mecanisme de raspat: s'utilitza per raspar l'excés de cola de l'abeurador del raspall de cola a l'abeurador de desbordament i anivellar la cola. Aquest mecanisme inclou un dispositiu d'ajust precís de la bretxa del rascador per controlar el gruix de la capa de cola dins d'un rang preestablert, garantint un gruix uniforme i consistent.

(3) Mecanisme de rodament: s'utilitza per prémer el paper d'embalatge a la capa de cola després de raspar, transferint la cola al paper. El mecanisme està controlat per una unitat d'accionament que assegura que el corró aplica velocitat i pressió constants, eliminant les fluctuacions de velocitat i la pressió desigual causades pel rodatge manual.

(4) Mecanisme de laminació: s'utilitza en proves d'adhesiu per aplicar una pressió i un temps de laminació controlats al paper que s'ha enganxat i transferit a l'abeurador de laminació, simulant el procés de laminació en la producció real d'impressió i embalatge. Aquest mecanisme inclou un mòdul de calefacció elèctrica per controlar amb precisió la temperatura i el temps de premsat.

03/ Procés d'assaig estandarditzat

A partir del dispositiu desenvolupat, es va establir el següent procés de prova estandarditzat:

(1) Mostreig: s'han de mostrejar almenys 5 fulls per lot. Les mostres han de ser planes, sense danys, sense enganxar-se i complir el requisit de mida d'almenys 300 mm × 300 mm. Cada mostra ha d'indicar la direcció del gra de paper i els costats frontals i posteriors, i estar segellada en una bossa.

(2) Condicionament de temperatura i humitat: les mostres s'han de condicionar en les condicions especificades a GB/T 10739 per eliminar les influències ambientals en els resultats.

(3) Tall de mostra: talleu les mostres a la mostra 1 (98 mm × 42 mm) i la mostra 2 (98 mm × 50 mm), assegurant-vos que el costat llarg (98 mm) sigui paral·lel a la direcció del gra per a la coherència amb la direcció de la força durant la producció real.

(4) Injecció de cola: utilitzeu un dispensador de cola per extreure una quantitat mesurada de cola de prova i injecteu-la al dipòsit de cola de punts del mòdul d'aplicació de cola.

(5) Raspat de cola: el rascador raspa automàticament l'excés de cola al voltant del dipòsit de punts a l'abeurador de desbordament i l'anivella, formant una capa de cola uniforme.

(6) Aplicació de cola: col·loqueu la mostra 1 (98 mm × 42 mm) al mòdul d'aplicació de cola amb la part frontal del paper cap amunt. Inicieu el mecanisme de rodament per pressionar la mostra sobre la capa de cola anivellada a velocitat i pressió constants, assegurant una transferència uniforme de cola.

(7) Adhesió: traieu la mostra 1 enganxada i col·loqueu-la a la ranura del mòdul d'escalfament elèctric del mòdul d'unió, el costat de la cola cap amunt, alineada amb la part frontal de la mostra 2. Establiu la temperatura del mòdul de calefacció elèctrica i engegueu el dispositiu de premsa calenta- per prémer la mostra 1 i la mostra 2 junts.

(8) Instal·lació de la mostra: agafeu la mostra unida del dispositiu d'aplicació de cola. Inseriu un extrem de la mostra 2 a la ranura fixa del provador de pelatge i subjecteu l'altre extrem de la mostra 1 amb el dispositiu de tracció.

(9) Prova de pelat: tal com es mostra a la figura 4, utilitzeu un angle de pelat de 150 graus i una velocitat de prova de 600 mm/s amb el dispositiu de tracció. Enregistreu la corba de força de pelat i determineu el mode de fallada (falla de la fibra de paper o fallada de la interfície de la capa de cola).

Figura 4 Prova de pelat del paquet de cigarrets

04/ Avenços tecnològics clau

Aquest dispositiu ha aconseguit avenços tecnològics en les tres àrees següents:

(1) Disseny integrat: mitjançant la integració dels tres mòduls funcionals principals-rascar, enrotllar i laminar-en una sola base, estandarditza tot el procés en experiments de rendiment adhesiu, inclosa l'aplicació de cola, l'anivellament de la capa adhesiva, transferència de cola i laminació, eliminant errors entre passos.

(2) Control de paràmetres precís: el mecanisme de raspat garanteix que la capa adhesiva sigui uniforme en gruix (error inferior o igual a 0,01 mm); el mecanisme de rodament, accionat per un servosistema, controla els rodets per transferir l'adhesiu a una velocitat i pressió constants, amb una precisió de velocitat de ± 0,1 mm/s i una precisió de pressió de ± 0,5 N; el mecanisme de laminació pot ajustar amb precisió la pressió de laminació (± 1 N), la temperatura (± 1 grau) i el temps (± 0,1 s), simulant amb precisió les condicions de producció reals.

(3) Funcionament estandarditzat: totes les operacions es configuren mitjançant una interfície humana-màquina i després d'un-clic d'inici, tot el procés es completa automàticament. Això elimina completament els defectes causats per l'operació manual, com ara quantitat de cola imprecisa, aplicació desigual, paper desalineat o premsat insuficient, assegurant la repetibilitat i la comparabilitat dels resultats de la prova. La comparació del procés de prova abans-i-després es mostra a la figura 5.

Figura 5 Comparació dels processos d'inspecció abans i després de la millora



Eficàcia tècnica i anàlisi de dades



01/ Anàlisi de millora de l'eficiència



Després de diverses validacions pràctiques-i proves pràctiques, el dispositiu ha aconseguit millores importants en l'eficiència de la inspecció. El temps total d'inspecció per passada s'ha reduït de 2057 segons en mètodes manuals tradicionals a 442 segons, augmentant l'eficiència del treball en un 365,38%. La taxa d'èxit de tot el procés d'inspecció ha arribat al 100% i la taxa de re-inspecció ha baixat del 50% a 0, reduint molt la intensitat laboral del personal de proves.



02/ Precisió i fiabilitat de la detecció



Avaluació del client: "Aquest dispositiu està dissenyat de manera científica i raonable, fàcil d'utilitzar, altament precís i altament estable. Supera eficaçment problemes com ara el retard de detecció i el biaix de dades que es troben en mètodes d'inspecció manual anteriors, proporcionant un fort suport tècnic per als nostres esforços per reforçar el control de qualitat de l'adhesiu de paper d'embalatge".



03/ Millores de seguretat



Les proves manuals tradicionals utilitzen segelladors tèrmics i altres equips de calefacció amb cremades i riscos de seguretat elèctrica. Aquest dispositiu integra el mòdul de calefacció en un mecanisme compost tancat, amb protecció d'aïllament tèrmic i control automàtic de la temperatura, de manera que els operadors no han de tocar components d'alta-temperatura, eliminant completament el risc de cremades.



Beneficis socials i valor d'aplicació



01/ Beneficis econòmics directes



Aquest dispositiu pot reduir eficaçment la taxa de pèrdues de ferralla i reelaboració en la producció d'envasos predint els efectes d'unió del paper amb antelació. Segons les estimacions, si aquest dispositiu es promociona a tota la indústria, la taxa de ferralla de producte acabat causada per problemes d'adhesiu a les empreses d'envasament d'envasos es pot reduir d'una mitjana del 5,7% a menys del 2%. Al mateix temps, la millora de l'eficiència de la inspecció pot estalviar una quantitat significativa de costos laborals, reduint els costos laborals per inspecció en un 80%.



02/ Rol de lideratge tecnològic



El funcionament estandarditzat d'aquest dispositiu pot mesurar el rendiment d'unió de diferents tipus de cola, seleccionar i adaptar de manera eficient les formulacions de cola per a processos especialitzats de paper, tinta i laminació de cigarrets, escurçar el cicle d'R+D per a la selecció de cola i la millora de la formulació, resoldre amb precisió problemes pràctics com ara l'enganxament, la deformació, el desbordament de la cola i l'adhesió en la producció de cigarrets i la compatibilitat del sistema d'avaluació de cigarrets i avaluació de cigarrets. empaquetar paper.



03/ Sinèrgia de la cadena industrial



El projecte adopta un model d'investigació conjunt a tota la cadena de la indústria, integrant la R+D de cola amunt, la impressió i producció de paquets de cigarrets intermedis i els fabricants d'envasos de cigarrets aigües avall amb recursos tècnics, de talent i d'equips. Trenca la informació i les barreres tècniques en cada etapa, formant un sistema d'optimització tècnica de la cadena completa-des de les matèries primeres fins als productes acabats, impulsant la indústria global dels paquets de cigarrets cap a una major eficiència, precisió i intel·ligència, i millorant la competitivitat bàsica del sector.



04/ Contribució a la normalització del sector



Aquest projecte va desenvolupar amb èxit el primer dispositiu de prova de rendiment d'adhesius de paper d'embalatge del país, aconseguint un primer en la indústria. Per complir amb les especificacions tècniques unificades requerides per les diferents empreses i institucions de proves de la indústria, l'equip del projecte va estandarditzar els resultats de la investigació, va promoure avenços tècnics i millores de qualitat en cartrons plegables i matèries primeres i auxiliars (paper) a la indústria d'embalatge i impressió, i va millorar l'assignació coordinada i les capacitats d'innovació de les empreses amunt i avall.



En el futur, l'equip d'investigació continuarà optimitzant el nivell d'intel·ligència del dispositiu, desenvolupant un sistema de judici automàtic basat en la visió artificial, aconseguir un funcionament totalment no tripulat de les proves de rendiment de l'adhesiu i explorarà l'ampliació de l'aplicació del dispositiu a altres materials d'embalatge (com ara plàstics i làmines metàl·liques) per a proves de rendiment d'adhesió, fent més contribucions a la innovació tecnològica en la inspecció de qualitat en la indústria de l'embalatge.