Arbeidseffektivitet økt med over 300 %! Den nye sigarettpakningsinspeksjonsenheten er så effektiv!

I februar 2025 understreket Zhang Jianmin, partisekretær og direktør for statstobakkmonopoladministrasjonen og daglig leder for China National Tobacco Corporation, under en inspeksjon i Hunan Tobacco å «ytterligere utdype reformer og innovasjon, injisere ny fart i utvikling og modernisering av høy-kvalitet, og fremme industriell innovasjon gjennom teknologisk innovasjon samtidig som den kontinuerlig forbedrer evnen til digital utvikling. Dette direktivet viser vei for teknologisk innovasjon i sigarettemballasjeindustrien. "Klebende ytelse" er en viktig indikator på tilpasningsevne for sigarettpakker, ettersom styrken til limlaget direkte bestemmer den strukturelle stabiliteten til sigarettpakker gjennom lagring, transport og salg. I følge en undersøkelse fra 2024 fra Tobacco Packaging Committee of China Packaging Federation, er den gjennomsnittlige skrapraten for innenlandske sigarettpakker på grunn av limproblemer 5,7 %, med noen små og mellomstore bedrifter som overstiger 15 %, noe som resulterer i et årlig direkte økonomisk tap på over 200 millioner yuan.

Foreløpig er testing av limytelsen til ferdige sigarettpakker helt manuelt. Testprosessen involverer tre hovedtrinn: materialforberedelse, papirklebing og avtrekking-evaluering, og dekker over ti handlinger som å kutte prøver, påføre lim, pressing, setting, peeling og vurdering, alt helt avhengig av manuelt arbeid. Denne tradisjonelle metoden har problemer som unøyaktige limmengder, ujevn påføring, feiljustert papir og utilstrekkelig pressing, noe som fører til lange testtider, gjentatte forsøk, høy arbeidsintensitet og lav effektivitet. En del varmeutstyr utgjør også sikkerhetsrisiko. For å løse disse problemene, tok Changde Jinpeng Printing Co., Ltd. (heretter referert til som "Changde Jinpeng") en "felles innsats av oppstrøms- og nedstrømsindustribedrifter" tilnærming, og utviklet en ytelsestestenhet for pakningspapirlim gjennom-benchmarking og samarbeidende innovasjon. Denne artikkelen forklarer systematisk bakgrunnen, den tekniske planen, implementeringsresultatene og markedsføringsverdien til enheten, med sikte på å gi en referanse for kvalitetstesting av teknologisk innovasjon i bransjen.

Teknisk bakgrunn og problemanalyse

01/ Teknisk betydning av limytelse

Limytelse refererer til prosessen basert på limfeilmekanismen, som simulerer klebemiddelpressingstrinnet i sigarettpakkeformasjon. To prøver bindes sammen og deretter skrelles destruktivt fra hverandre. Hvis papirfibrene trekkes fra hverandre av limet, anses limytelsen som kvalifisert. Denne ytelsesindikatoren reflekterer direkte kompatibiliteten mellom limet og papirsubstratet og er en nøkkelparameter for å sikre stabiliteten til emballasjestrukturen.

02/ Tradisjonelle testmetoder og deres problemer

For øyeblikket trenger alle sigarettbokser testing av limytelse før de forlater fabrikken. Testprosessen kan deles inn i tre hovedtrinn: 'materialeforberedelse', 'papirvedheft' og 'avskalling-evaluering.' De spesifikke operasjonstrinnene inkluderer: ta prøven som skal testes fra prøveposen → kutt det selvklebende området av prøven til 20 mm × 50 mm → trekk lim med en sprøyte (som vist i figur 1) → slipp lim på det selvklebende området → spre lim jevnt med en ren dråpeteller → juster papiret tilbake med trykken ved å bruke et limområde som er vist i figuren. den står horisontalt i 30 minutter → fjern manuelt de to sammenføyde overflatene helt fra hverandre → inspiser visuelt for å se om papirfibrene er skadet.

Figur 1 Manuell suging av gel

Figur 2 Varmforseglingspresse

Etter analyse har den ovennevnte fullstendig manuelle operasjonsprosessen følgende problemer:

(1) Lav effektivitet: Enkeltprøver i laboratoriet tar for lang tid, og hele prosessen tar omtrent 35 minutter. Etter en forespørsel om inspeksjon, er det en lang ventetid på tilbakemelding, som ikke kan møte produksjonsovervåkingsbehov i sanntid.-

(2) Sikkerhetsfarer: Noen testtrinn involverer oppvarming av utstyr, og manuell betjening medfører risiko som brannskader og elektriske farer.

(3) Utilstrekkelig nøyaktighet: Nåværende testmetoder er relativt grove. Limmengdekontroll er avhengig av operatørens erfaring, og jevnhet i belegget kan ikke garanteres, noe som fører til lav presisjon i testdata, noe som gjør det vanskelig å støtte raffinert kvalitetskontroll.

(4) Høy inspeksjonshastighet: Hele prosessen utføres manuelt, og nøkkeltrinn (som skraping av lim, justering og pressing) er utsatt for feil, noe som forårsaker eksperimentfeil. Nyinspeksjonsraten er så høy som 50 %, noe som ikke bare øker arbeidsbelastningen, men også sløser med testressurser.

Oppsummert er tradisjonelle manuelle testmetoder ikke lenger egnet for den moderne sigarettpakkeindustriens krav til presis og effektiv kvalitetskontroll. Det er et presserende behov for å utvikle en standardisert, automatisert testenhet for å fundamentalt eliminere menneskelig forstyrrelse.

Løsning og tekniske prinsipper

01/ Forskningsmål og overordnet tilnærming

For å løse de ovennevnte problemene, satte vårt prosjektteam følgende utviklingsmål: å utvikle en ytelsestestenhet for emballasjepapirlim som standardiserer og automatiserer testprosessen, effektivt kontrollerer mengden og jevnheten av lim som påføres, sikrer sikker og fast oppvarmet pressing, og forbedrer testeffektiviteten og datapålitelighet betraktelig. Den overordnede tekniske tilnærmingen er å integrere funksjoner som limskraping, overføring, oppvarming og pressing i en enkelt enhet, og konvertere spredte manuelle operasjoner til en kontinuerlig automatisert prosess; oppnå presis kontroll av nøkkelprosessparametere gjennom en presis mekanisk struktur; og eliminere menneskelige faktorer gjennom standardiserte driftsprosedyrer.

02/ Enhetsstrukturdesign

Den utviklede innpakningspapirlimytelsestestenheten tilhører feltet for emballasjebindingsteknologi og inkluderer hovedsakelig tre funksjonelle moduler, som vist i figur 3.

Figur 3 Pakkepapirlimytelsestestenhet (venstre: skjematisk diagram, høyre: ekte enhet)

(1) Base: Fungerer som støtteplattform for hele enheten, og integrerer installasjonen av skrapemekanismen, rullemekanismen og lamineringsmekanismen. Det sikrer at den romlige posisjoneringen av hver funksjonsmodul er nøyaktig koordinert, noe som muliggjør kontinuerlige testprosesser.

(2) Skrapemekanisme: Brukes til å skrape overflødig lim fra limbørstetrauet inn i overløpskaret og jevne ut limet. Denne mekanismen har en presis justeringsenhet for skrapespalte for å kontrollere limlagtykkelsen innenfor et forhåndsinnstilt område, noe som sikrer jevn og konsistent tykkelse.

(3) Rullemekanisme: Brukes til å presse emballasjepapiret på limlaget etter skraping, og overføre limet til papiret. Mekanismen styres av en drivenhet som sikrer at valsen påfører lim med konstant hastighet og trykk, og eliminerer problemer som hastighetsfluktuasjoner eller ujevnt trykk fra manuell rulling.

(4) Lamineringsmekanisme: Brukes under limtester for å påføre kontrollert trykk og timing på det limte emballasjepapiret som er plassert i lamineringstrauet, og simulerer lamineringsprosessen i faktisk trykking og emballasjeproduksjon. Denne mekanismen inkluderer en elektrisk varmemodul for nøyaktig å kontrollere pressetemperaturen og -tiden.

03/ Standardisert testprosess

Basert på den utviklede enheten ble følgende standardiserte testprosess etablert:

(1) Prøvetaking: Det bør tas prøver av minst 5 ark per batch. Prøvene skal være flate, uskadet, fri for å klebe seg og oppfylle størrelseskravet på minst 300 mm × 300 mm. Hver prøve skal angi papirets retning og for-/bakside, og forsegles i en pose.

(2) Temperatur- og fuktighetsbetingelse: Prøver bør kondisjoneres under forholdene spesifisert i GB/T 10739 for å eliminere miljøpåvirkning på resultatene.

(3) Prøveskjæring: Skjær prøvene i prøve 1 (98 mm × 42 mm) og prøve 2 (98 mm × 50 mm), og sørg for at langsiden (98 mm) er parallell med kornretningen for konsistens med produksjonsspenningsretningen.

(4) Påføring av lim: Bruk en limavtrekker til å ta en fast mengde lim og sprøyte det inn i dot limreservoaret til limprøveklargjøringsmodulen.

(5) Skraping: Skraperen flytter automatisk overflødig lim rundt prikkreservoaret inn i overløpstrauet og jevner ut limet, og danner et jevnt tykt lag.

(6) Limoverføring: Plasser prøve 1 (98 mm × 42 mm) inn i den selvklebende modulen med fronten vendt opp. Start rullemekanismen for å presse prøven på det utjevnede limlaget med konstant hastighet og trykk, for å sikre jevn limoverføring.

(7) Laminering: Fjern prøve 1 med lim og plasser den i sporet til den elektriske varmemodulen til lamineringsfunksjonen, med den limte siden vendt opp, på linje med forsiden av prøve 2. Still inn temperaturen på den elektriske varmemodulen og start varm-presseenheten for å trykke prøve 1 og prøve 2 sammen.

(8) Prøveinstallasjon: Ta den laminerte prøven fra limanordningen, plasser den ene enden av prøve 2 inn i det faste sporet på peel testeren, og klem den andre enden av prøve 1 med trekkfestet.

(9) Avrivningstest: Som vist i figur 4, bruk en 150 graders avrivningsvinkel og en testhastighet på 600 mm/s med trekkfestet. Registrer avtrekkskraftkurven og bestem feilmodusen (feil i papirfiber eller svikt i limgrensesnitt).

Figur 4 Sigarettpakningsavskallingstest

04/ Nøkkelteknologiske gjennombrudd

Denne enheten har oppnådd teknologiske gjennombrudd på følgende tre områder:

(1) Integrert design: Ved å integrere de tre funksjonelle hovedmodulene-limskraping, rulling og laminering-i en enkelt base, standardiserer den hele prosessen i limytelseseksperimenter, inkludert påføring av lim, utjevning av limlaget, overføring av lim og laminering, og eliminerer feil mellom trinnene.

(2) Nøyaktig parameterkontroll: Skrapemekanismen sikrer at limlaget er jevnt i tykkelse (feil mindre enn eller lik 0,01 mm); rullemekanismen, drevet av et servosystem, kontrollerer rullene for å overføre limet med konstant hastighet og trykk, med hastighetsnøyaktighet på ±0,1 mm/s og trykknøyaktighet på ±0,5N; lamineringsmekanismen kan justere lamineringstrykk (±1N), temperatur (±1 grad) og tid (±0,1s) nøyaktig, og simulerer de faktiske produksjonsforholdene nøyaktig.

(3) Standardisert operasjon: Alle operasjoner settes gjennom et menneskelig-maskingrensesnitt, og etter ett-klikk på start fullføres hele prosessen automatisk. Dette eliminerer fullstendig defekter forårsaket av manuell drift, for eksempel unøyaktig limmengde, ujevn påføring, feiljustert papir eller utilstrekkelig pressing, noe som sikrer repeterbarhet og sammenlignbarhet av testresultatene. Sammenligningen av prosessen før-og-etter testing er vist i figur 5.

Figur 5 Sammenligning av deteksjonsprosess før og etter forbedring

Tekniske effekter og dataanalyse

01/ Effektivitetsforbedringsanalyse

Etter flere-databaserte verifikasjoner og faktiske tester har denne enheten oppnådd betydelige forbedringer i deteksjonseffektiviteten. Den totale tiden for en enkelt deteksjon gikk ned fra 2057 sekunder ved bruk av tradisjonelle manuelle metoder til 442 sekunder, noe som representerer en økning på 365,38 % i arbeidseffektivitet. Suksessraten for hele deteksjonsprosessen nådde 100 %, og re-inspeksjonsraten falt fra 50 % til 0, noe som reduserte arbeidsintensiteten for operatørene betraktelig.

02/ Deteksjonsnøyaktighet og pålitelighet

Tilbakemelding fra kunder: "Utformingen av denne enheten er vitenskapelig og rimelig, enkel å betjene, svært presis og stabil. Den overvinner effektivt forsinkelsene og dataavvikene som er funnet i tidligere manuelle testmetoder, og gir sterk teknisk støtte for å forbedre vår kontroll over den selvklebende kvaliteten på emballasjepapir."

03/ Sikkerhetsforbedringer

Tradisjonell manuell testing bruker oppvarmingsutstyr som varmeforseglere, som utgjør en risiko for brannskader og elektriske farer. Denne enheten integrerer varmemodulen i en lukket komposittstruktur, ved hjelp av termisk isolasjon og automatisk temperaturkontroll. Operatører trenger ikke å berøre deler med høy-temperatur, noe som eliminerer risikoen for brannskader.

Sosiale fordeler og bruksverdi

01/ Direkte økonomiske fordeler

Ved å forutsi limytelsen til papir på forhånd, reduserer denne enheten effektivt avfall og etterarbeid i emballasjeproduksjon. Det anslås at hvis det brukes bredt i bransjen, kan skrapandelen av ferdige sigarettpakker på grunn av limproblemer reduseres fra gjennomsnittlig 5,7 % til under 2 %. Samtidig kan den forbedrede deteksjonseffektiviteten spare betydelige arbeidskostnader, og redusere arbeidskostnadene per deteksjon med omtrent 80 %.

02/ Teknologisk Ledelse

Den standardiserte driften av denne enheten kan måle limytelsen til forskjellige limtyper og effektivt skjerme formuleringer som er egnet for sigarettpakningspapir, blekk og belegningsprosesser. Dette forkorter FoU-syklusen for limvalg og formelforbedring, og adresserer praktiske problemer i produksjon av sigarettpakker som delaminering, avskalling, limoverløp og klebing, og etablerer et kompatibilitetsevalueringssystem mellom lim og sigarettpakkepapir.

03/ Industrikjedesynergi

Prosjektet tar i bruk en felles tilnærming på tvers av oppstrøms og nedstrøms av industrikjeden, og integrerer de tekniske, talent- og utstyrsressursene til oppstrøms lim FoU, midtstrøms utskrift av sigarettpakker og nedstrøms produksjonsbedrifter for sigarettemballasje. Dette bryter informasjons- og teknologibarrierene mellom hver kobling, og danner et teknisk optimaliseringssystem i full-kjede fra råvarer til ferdige produkter, fremmer sigarettemballasjeindustrien mot større effektivitet, presisjon og intelligens, og styrker kjernekonkurranseevnen til industrien.

04/ Bidrag til industristandardisering

Dette prosjektet utviklet med suksess Kinas første enhet for testing av limytelsen til emballasjepapir, og oppnådde en industri først. For å møte de enhetlige tekniske spesifikasjonene som kreves av forskjellige selskaper og testinstitusjoner, standardiserte prosjektteamet forskningsresultatene, fremmet teknisk fremgang og kvalitetsforbedring av brettekartonger og råmaterialer (papir) i emballasje- og trykkeriindustrien, og forbedret ressurskoordinering og innovasjonsevne på tvers av oppstrøms- og nedstrømsbedrifter.

I fremtiden vil forskerteamet fortsette å optimalisere enhetens intelligens, utvikle et automatisk evalueringssystem basert på maskinsyn, oppnå fullstendig ubemannet deteksjon av limytelse, mens de utforsker bruksområder for enheten for å teste klebeegenskapene til andre emballasjematerialer (som plast og metallfolie), og gi større bidrag til testing av emballasjekvalitet innen emballasjeteknologi.