Радна ефикасност повећана за преко 300%! Нови уређај за контролу паковања цигарета је овако ефикасан!

Фебруара 2025, Зханг Јианмин, секретар странке и директор државне управе за монопол на дувански монопол и генерални директор Кинеске националне дуванске корпорације, истакао је током инспекције у Хунан Тобаццо-у да „даље продубљује реформе и иновације, да убризгава нови замах у високо-квалитетни развој и модернизацију, и да промовише континуирани индустријски развој и иновације у индустрији способности.' Ова директива указује на пут за технолошке иновације у индустрији паковања цигарета. 'Перформансе лепка' је важан показатељ прилагодљивости машине за паковање цигарета, пошто јачина слоја лепка директно одређује структурну стабилност паклица цигарета током складиштења, транспорта и продаје. Према истраживању Комитета за паковање дувана Кинеске федерације за амбалажу из 2024. године, просечна стопа отпада од домаћих паклица цигарета због проблема са лепком је 5,7%, при чему нека мала и средња{7}}предузећа премашују 15%, што резултира годишњим директним економским губитком од преко 200 милиона јуана.

Тренутно је тестирање перформанси лепљења готових паклица цигарета потпуно ручно. Процес тестирања обухвата три главна корака: припрему материјала, лепљење папира и процену{1}}одлепљивања, обухватајући преко десет радњи као што су сечење узорака, наношење лепка, пресовање, постављање, гуљење и процена, све у потпуности зависи од ручног рада. Ова традиционална метода има проблеме као што су непрецизне количине лепка, неравномерно наношење, погрешно поравнат папир и недовољно пресовање, што доводи до дугог времена тестирања, поновљених испитивања, високог интензитета рада и ниске ефикасности. Нека опрема за грејање такође представља безбедносне ризике. Да би се позабавила овим проблемима, Цхангде Јинпенг Принтинг Цо., Лтд. (у даљем тексту „Цхангде Јинпенг“) је усвојила приступ „заједничког напора предузећа у привреди и низводној индустрији“, успешно развијајући уређај за тестирање перформанси лепка за папир за паковање путем-бенцхмаркинг-а на локацији и заједничких иновација. Овај чланак систематски објашњава позадину, технички план, резултате имплементације и промотивну вредност уређаја, са циљем да пружи референцу за тестирање квалитета технолошких иновација у индустрији.

Техничка позадина и анализа проблема

01/ Техничко значење перформанси лепка

Перформансе лепка се односе на процес заснован на механизму квара лепка, који симулира корак притискања лепка у формирању паковања цигарета. Два узорка се спајају заједно, а затим се деструктивно одвајају. Ако се папирна влакна раздвоје лепком, учинак лепка се сматра квалификованим. Овај индикатор учинка директно одражава компатибилност између лепка и папирне подлоге и кључни је параметар за осигурање стабилности структуре паковања.

02/ Традиционалне методе испитивања и њихови проблеми

Тренутно, свим кутијама за цигарете је потребно тестирање перформанси лепка пре него што напусте фабрику. Процес тестирања се може поделити у три главне фазе: „припрема материјала“, „пријањање папира“ и „процена одлепљивања-“. Специфични кораци операције укључују: узети узорак за тестирање из врећице за узорке → исеците лепљиву површину узорка на 20 мм × 50 мм → увуците лепак шприцем (као што је приказано на слици 1) → испустите лепак на лепљиву површину → равномерно распоредите лепак помоћу чисте капаљке → поравнајте папир са залепљеном површином → пустите да одстоји топлотом помоћу уређаја за заптивање 3 минута → ручно одвојите две спојене површине у потпуности → визуелно проверите да ли су папирна влакна оштећена.

Слика 1 Ручно усисавање гела

Слика 2 Преса за топлотно заптивање

Након анализе, горе наведени потпуно ручни процес има следеће проблеме:

(1) Ниска ефикасност: Појединачни тестови у лабораторији трају предуго, док цео процес траје око 35 минута. После захтева за инспекцију, дуго се чека на повратне информације, што не може да задовољи потребе за праћењем производње у реалном{3}}времену.

(2) Безбедносне опасности: Неки кораци тестирања укључују опрему за грејање, а ручни рад носи ризике као што су опекотине и електричне опасности.

(3) Недовољна тачност: Тренутне методе испитивања су релативно грубе. Контрола количине лепка се ослања на искуство оператера, а уједначеност премаза се не може гарантовати, што доводи до ниске прецизности у подацима теста, што отежава подршку префињене контроле квалитета.

(4) Висока стопа поновне инспекције: Цео процес се изводи ручно, а кључни кораци (попут стругања лепка, поравнања и притискања) су склони грешкама, што доводи до неуспеха експеримента. Стопа поновне инспекције је чак 50%, што не само да повећава оптерећење, већ и троши ресурсе за тестирање.

Укратко, традиционалне методе ручног тестирања више нису прикладне за захтеве модерне индустрије паковања цигарета за прецизном и ефикасном контролом квалитета. Постоји хитна потреба за развојем стандардизованог, аутоматизованог уређаја за тестирање како би се суштински елиминисало људско мешање.

Решење и технички принципи

01/ Циљеви истраживања и општи приступ

Да би решио горенаведена питања, наш пројектни тим је поставио следећи развојни циљ: да развије уређај за тестирање перформанси лепка за паковање папира који стандардизује и аутоматизује процес тестирања, ефикасно контролише количину и уједначеност примењеног лепка, обезбеђује безбедно и чврсто загрејано пресовање и значајно побољшава ефикасност тестирања и поузданост података. Општи технички приступ је да се интегришу функције као што су стругање лепка, преношење, грејање и пресовање у један уређај, претварајући разбацане ручне операције у континуирани аутоматизовани процес; постићи прецизну контролу кључних параметара процеса кроз прецизну механичку структуру; и елиминисати људске факторе кроз стандардизоване оперативне процедуре.

02/ Пројектовање конструкције уређаја

Развијени уређај за испитивање перформанси лепка за амбалажу припада области технологије лепљења амбалаже и углавном укључује три функционална модула, као што је приказано на слици 3.

Слика 3 Уређај за тестирање перформанси лепка за папир за паковање (лево: шематски дијаграм, десно: прави уређај)

(1) База: Служи као носећа платформа за цео уређај, интегришући инсталацију механизма за стругање, механизма за котрљање и механизма за ламинирање. Осигурава да је просторно позиционирање сваког функционалног модула прецизно координирано, омогућавајући континуиране процесе тестирања.

(2) Механизам за стругање: Користи се за стругање вишка лепка из корита четкице за лепак у корито за преливање и изравнавање лепка. Овај механизам има прецизан уређај за подешавање зазора стругача за контролу дебљине слоја лепка унутар унапред подешеног опсега, обезбеђујући уједначену и конзистентну дебљину.

(3) Механизам за ваљање: Користи се за притискање папира за паковање на слој лепка након стругања, преносећи лепак на папир. Механизмом управља погонска јединица која обезбеђује да ваљак наноси лепак константном брзином и притиском, елиминишући проблеме попут флуктуације брзине или неуједначеног притиска услед ручног ваљања.

(4) Механизам ламинирања: Користи се током тестова лепљења за примену контролисаног притиска и времена на лепљени папир за паковање постављен у корито за ламинирање, симулирајући процес ламинације у стварној штампи и производњи амбалаже. Овај механизам укључује електрични грејни модул за прецизну контролу температуре и времена пресовања.

03/ Стандардизовани процес испитивања

На основу развијеног уређаја успостављен је следећи стандардизовани процес тестирања:

(1) Узорковање: Најмање 5 листова треба узорковати по серији. Узорци треба да буду равни, неоштећени, без лепљења и да испуњавају захтев за величину од најмање 300 мм × 300 мм. Сваки узорак треба да показује смер зрна папира и предњу/задњу страну и да буде запечаћен у врећици.

(2) Кондиционирање температуре и влаге: Узорке треба кондиционирати под условима наведеним у ГБ/Т 10739 како би се елиминисали утицаји околине на резултате.

(3) Сечење узорка: Исеците узорке на узорак 1 (98 мм × 42 мм) и узорак 2 (98 мм × 50 мм), обезбеђујући да је дуга страна (98 мм) паралелна са смером зрна ради конзистентности са смером производног напрезања.

(4) Примена лепка: Користите екстрактор лепка да узмете фиксну количину лепка и убризгате је у резервоар за тачкицасти лепак модула за припрему узорака лепка.

(5) Стругање: Стругач аутоматски помера вишак лепка око резервоара са тачкама у преливно корито и изравнава лепак, формирајући равномерно дебео слој.

(6) Пренос лепка: Поставите узорак 1 (98 мм × 42 мм) у лепљиви модул са предњом страном нагоре. Покрените механизам ваљка да притиснете узорак на изравнани слој лепка константном брзином и притиском, обезбеђујући равномеран пренос лепка.

(7) Ламинација: Уклоните узорак 1 са лепком и ставите га у отвор модула електричног грејања функције ламинације, са залепљеном страном окренутом нагоре, поравнато са предњом страном узорка 2. Подесите температуру модула електричног грејања и покрените уређај за вруће{3}}притиске да притиснете узорак 1 и узорак 2 заједно.

(8) Инсталација узорка: Узмите ламинирани узорак са уређаја за лепљење, ставите један крај Узорка 2 у фиксни прорез на тестеру за огуљивање, а други крај Узорка 1 стегните држачем за вучу.

(9) Тест љуштења: Као што је приказано на слици 4, користите угао љуштења од 150 степени и брзину испитивања од 600 мм/с са вучним уређајем. Забележите криву силе љуштења и одредите режим квара (квар папирних влакана или квар интерфејса лепка).

Слика 4 Тест љуштења паковања цигарета

04/ Кључни технолошки пробој

Овај уређај је постигао технолошки напредак у следеће три области:

(1) Интегрисани дизајн: Интегрисањем три главна функционална модула-стругање лепка, ваљање и ламинирање-у једну основу, он стандардизује цео процес у експериментима перформанси лепка, укључујући наношење лепка, изравнавање слоја лепка, преношење лепка и ламинирање, елиминисање грешака између корака.

(2) Прецизна контрола параметара: Механизам за стругање осигурава да је слој лепка уједначен у дебљини (грешка мања или једнака 0,01 мм); механизам за ваљање, који покреће серво систем, контролише ваљке да преносе лепак константном брзином и притиском, са прецизношћу брзине од ±0,1 мм/с и прецизношћу притиска од ±0,5Н; механизам за ламинирање може прецизно подесити притисак ламинирања (±1Н), температуру (±1 степен) и време (±0,1с), прецизно симулирајући стварне услове производње.

(3) Стандардизовани рад: Све операције се постављају преко људског-машинског интерфејса и након покретања једног-клика, цео процес се аутоматски завршава. Ово у потпуности елиминише недостатке узроковане ручним радом, као што су непрецизна количина лепка, неравномерно наношење, погрешно поравнат папир или недовољно притискање, обезбеђујући поновљивост и упоредивост резултата испитивања. Поређење процеса пре-и-после тестирања је приказано на слици 5.

Слика 5 Поређење процеса детекције пре и после побољшања

Технички ефекти и анализа података

01/ Анализа побољшања ефикасности

После вишеструких компјутерских{0}}верификација и стварних тестова, овај уређај је постигао значајна побољшања у ефикасности откривања. Укупно време за једно откривање смањено је са 2057 секунди коришћењем традиционалних ручних метода на 442 секунде, што представља повећање радне ефикасности од 365,38%. Стопа успешности целог процеса откривања достигла је 100%, а стопа поновне{7}}провере пала је са 50% на 0, што је у великој мери смањило интензитет рада оператера.

02/ Прецизност и поузданост детекције

Повратне информације купаца: „Дизајн овог уређаја је научни и разуман, једноставан за руковање, веома прецизан и стабилан. Ефикасно превазилази кашњења и одступања података пронађених у претходним методама ручног тестирања, пружајући снажну техничку подршку за побољшање наше контроле над квалитетом лепка папира за паковање.“

03/ Побољшања безбедности

Традиционално ручно тестирање користи опрему за грејање као што су топлотни заптивачи, који представљају ризик од опекотина и електричних опасности. Овај уређај интегрише грејни модул у затворену композитну структуру, користећи топлотну изолацију и аутоматску контролу температуре. Руковаоци не морају да додирују делове са високом{2}}температуром, чиме се у потпуности елиминише ризик од опекотина.

Друштвене бенефиције и вредност апликације

01/ Директне економске користи

Предвиђањем перформанси лепљења папира унапред, овај уређај ефикасно смањује отпад и прераду у производњи амбалаже. Процењује се да би, ако се широко примењује у целој индустрији, стопа отпада од готових паклица цигарета због проблема са лепком могла да се смањи са просечних 5,7% на испод 2%. У исто време, побољшана ефикасност детекције може уштедети значајне трошкове рада, смањујући трошкове рада по детекцији за око 80%.

02/ Технолошко лидерство

Стандардизован рад овог уређаја може мерити перформансе лепка различитих типова лепка и ефикасно екранизирати формулације погодне за папир за паковање цигарета, мастила и процесе премаза. Ово скраћује циклус истраживања и развоја за одабир лепка и побољшање формуле, прецизно решавајући практичне проблеме у производњи паковања цигарета, као што су раслојавање, љуштење, преливање лепка и лепљење, и успоставља систем процене компатибилности између лепка и папира за паковање цигарета.

03/ Синергија индустријског ланца

Пројекат усваја заједнички приступ узводно и низводно од индустријског ланца, интегришући техничке, таленте и ресурсе опреме за узводно истраживање и развој лепка, штампање паковања цигарета на средњем току и предузећа за производњу амбалаже за цигарете. Ово разбија информацијске и технолошке баријере између сваке карике, формирајући комплетан-ланац техничког система оптимизације од сировина до готових производа, промовишући индустрију паковања цигарета ка већој ефикасности, прецизности и интелигенцији и унапређујући основну конкурентност индустрије.

04/ Допринос стандардизацији индустрије

Овај пројекат је успешно развио први кинески уређај за тестирање перформанси лепљења папира за паковање, постигавши први корак у индустрији. Да би испунио обједињене техничке спецификације које захтевају различите компаније и институције за тестирање, пројектни тим је стандардизовао резултате истраживања, промовишући технички напредак и побољшање квалитета склопивих картона и сировина (папира) у индустрији амбалаже и штампе, и побољшавајући координацију ресурса и могућности иновација у узводним и низводним предузећима.

У будућности, истраживачки тим ће наставити да оптимизује интелигенцију уређаја, развијајући систем аутоматске евалуације заснован на машинском виду, постижући потпуно беспилотно откривање перформанси лепка, док истражује апликације уређаја за тестирање адхезивних својстава других материјала за паковање (као што су пластична и метална фолија), дајући већи допринос иновацијама у технологији тестирања квалитета амбалаже.