Vinnuskilvirkni aukin um meira en 300%! Nýja sígarettupakkaskoðunartækið er svo skilvirkt!

Í febrúar 2025 lagði Zhang Jianmin, flokksritari og forstjóri tóbakseinokunar ríkisins og framkvæmdastjóri China National Tobacco Corporation, áherslu á við skoðun í Hunan Tobacco að „dýpka enn frekar umbætur og nýsköpun, ýta nýjum krafti í hágæðaþróun og nútímavæðingu og efla nýsköpun í iðnaði með tækninýjungum um leið og efla stöðugt“. Þessi tilskipun vísar leiðinni fyrir tækninýjungar í sígarettuumbúðaiðnaðinum. „Límvirkni“ er mikilvægur vísbending um aðlögunarhæfni sígarettupakkavéla, þar sem styrkur límlagsins ræður beinlínis uppbyggingu stöðugleika sígarettupakka í geymslu, flutningi og sölu. Samkvæmt 2024 könnun frá tóbakspökkunarnefnd kínverska umbúðasambandsins, er meðal ruslhlutfall innlendra sígarettupakka vegna límvandamála 5,7%, með sumum litlum og meðalstórum-fyrirtækjum yfir 15%, sem leiðir til árlegs beints efnahagslegrar taps upp á yfir 200 milljónir júana.

Eins og er, er prófun á límvirkni fullunnar sígarettupakka algjörlega handvirk. Prófunarferlið felur í sér þrjú meginþrep: undirbúningur efnis, viðloðun pappírs og -afhýðingarmat, sem nær yfir meira en tíu aðgerðir eins og að klippa sýni, setja á lím, pressa, setja, afhýða og mata, allt fer algjörlega eftir handavinnu. Þessi hefðbundna aðferð hefur vandamál eins og ónákvæmt magn líms, ójafna álagningu, rangan pappír og ófullnægjandi pressun, sem leiðir til langra prófunartíma, endurtekinna prófana, mikillar vinnustyrks og lítillar skilvirkni. Sum hitunarbúnaður hefur einnig í för með sér öryggisáhættu. Til að bregðast við þessum málum tók Changde Jinpeng Printing Co., Ltd. (hér eftir nefnt 'Changde Jinpeng') „sameiginlega átak iðnfyrirtækja í uppstreymis- og downstream-iðnaði“, og þróaði árangursprófunarbúnað fyrir umbúðapappírslím með -viðmiðun á staðnum og nýsköpun í samvinnu. Þessi grein útskýrir kerfisbundið bakgrunn, tækniáætlun, útfærsluniðurstöður og kynningargildi tækisins, með það að markmiði að veita viðmiðun fyrir gæðaprófanir á tækninýjungum í greininni.

Tæknilegur bakgrunnur og vandamálagreining

01/ Tæknileg merking límvirkni

Límafköst vísar til ferlisins sem byggist á límbilunarbúnaðinum, sem líkir eftir límpressunarþrepinu í myndun sígarettupakka. Tvö sýni eru tengd saman og síðan afhýdd með eyðileggjandi hætti. Ef pappírstrefjar eru dregnar í sundur af límið, er límið frammistaða talin hæf. Þessi frammistöðuvísir endurspeglar beint samhæfni milli límsins og pappírsundirlagsins og er lykilatriði til að tryggja stöðugleika umbúðabyggingarinnar.

02/ Hefðbundnar prófunaraðferðir og vandamál þeirra

Sem stendur þurfa allir sígarettukassar að prófa límvirkni áður en þeir fara frá verksmiðjunni. Hægt er að skipta prófunarferlinu í þrjú meginþrep: 'efnisundirbúning', 'pappírsviðloðun' og 'afhýða-mat.' Sérstök aðgerðaskref eru meðal annars: Taktu sýnishornið sem á að prófa úr sýnispokanum → skera límsvæði sýnisins í 20 mm × 50 mm → draga lím með sprautu (eins og sýnt er á mynd 1) → slepptu lími á límsvæðið → dreifðu líminu jafnt með því að nota hreinan dropateljara → stilltu pappírnum aftur við límmiðann með því að nota límið í myndinni sem sýnt er → 2. það stendur lárétt í 30 mínútur → afhýðið tvö tengd yfirborð handvirkt alveg í sundur → skoðaðu sjónrænt til að sjá hvort pappírstrefjar séu skemmdir.

Mynd 1 Handvirkt sog á hlaupi

Mynd 2 Hitaþéttingarpressa

Eftir greiningu hefur ofangreint fullkomlega handvirkt vinnsluferli eftirfarandi vandamál:

(1) Lítil skilvirkni: Einstök próf á rannsóknarstofunni taka of langan tíma, þar sem allt ferlið tekur um 35 mínútur. Eftir beiðni um skoðun er löng bið eftir endurgjöf, sem getur ekki uppfyllt framleiðsluvöktunarþörf í rauntíma-.

(2) Öryggishætta: Sum prófunarskref fela í sér upphitunarbúnað og handvirk notkun hefur í för með sér áhættu eins og bruna og rafmagnshættu.

(3) Ófullnægjandi nákvæmni: Núverandi prófunaraðferðir eru tiltölulega grófar. Límmagnsstýring byggir á reynslu rekstraraðila og ekki er hægt að tryggja einsleitni húðunar, sem leiðir til lítillar nákvæmni í prófunargögnum, sem gerir það erfitt að styðja við fágað gæðaeftirlit.

(4) Hátt endurskoðunarhlutfall: Allt ferlið er framkvæmt handvirkt og lykilskref (eins og að skafa lím, röðun og pressa) eru viðkvæm fyrir villum sem valda mistökum í tilraunum. Endurskoðunarhlutfallið er allt að 50%, sem eykur ekki aðeins vinnuálag heldur sóar einnig prófunarauðlindum.

Í stuttu máli eru hefðbundnar handvirkar prófunaraðferðir ekki lengur hentugar fyrir kröfur nútíma sígarettupakkaiðnaðarins um nákvæmt og skilvirkt gæðaeftirlit. Það er brýn þörf á að þróa staðlað, sjálfvirkt prófunartæki til að útrýma mannlegum truflunum í grundvallaratriðum.

Lausn og tæknilegar reglur

01/ Rannsóknarmarkmið og heildarnálgun

Til að takast á við ofangreind vandamál setti verkefnishópurinn okkar eftirfarandi þróunarmarkmið: að þróa umbúðapappírslímprófunartæki sem staðlar og gerir prófunarferlið sjálfvirkt, stjórnar á áhrifaríkan hátt magn og einsleitni líms sem er notað, tryggir örugga og þétta upphitaða pressun og bætir verulega skilvirkni prófana og áreiðanleika gagna. Heildar tæknileg nálgun er að samþætta aðgerðir eins og límskrap, flutning, hitun og pressun í eitt tæki, umbreyta dreifðum handvirkum aðgerðum í samfellt sjálfvirkt ferli; ná nákvæmri stjórn á helstu ferlibreytum með nákvæmri vélrænni uppbyggingu; og útrýma mannlegum þáttum með stöðluðum verklagsreglum.

02/ Byggingarhönnun tækis

Þróaða umbúðapappírslímprófunartækið tilheyrir sviði umbúðabindingartækni og inniheldur aðallega þrjár hagnýtar einingar, eins og sýnt er á mynd 3.

Mynd 3 Pökkunarpappírslímprófunartæki (vinstri: skýringarmynd, hægri: raunverulegt tæki)

(1) Grunnur: Þjónar sem burðarvettvangur fyrir allt tækið, samþættir uppsetningu skafabúnaðar, veltibúnaðar og lagskiptabúnaðar. Það tryggir að staðsetning hverrar virknieiningar sé nákvæmlega samræmd, sem gerir stöðugt prófunarferli kleift.

(2) Skrapunarbúnaður: Notaður til að skafa umfram lím úr límbursta troginu í yfirfallsrofið og jafna límið. Þessi vélbúnaður býður upp á nákvæman aðlögunarbúnað fyrir sköfubil til að stjórna þykkt límlagsins innan ákveðins sviðs, sem tryggir samræmda og stöðuga þykkt.

(3) Rúllubúnaður: Notaður til að þrýsta umbúðapappírnum á límlagið eftir að það hefur verið skrapað, og flutt límið á pappírinn. Vélbúnaðinum er stjórnað af drifeiningu sem tryggir að rúllan setur lím á stöðugum hraða og þrýstingi, sem kemur í veg fyrir vandamál eins og hraðasveiflur eða ójafnan þrýsting frá handvirkri veltingu.

(4) Lamination vélbúnaður: Notað við límprófanir til að beita stýrðum þrýstingi og tímasetningu á límda umbúðapappírinn sem settur er í lagskipunartrogið, sem líkir eftir lagskipunarferlinu í raunverulegri prentun og umbúðaframleiðslu. Þessi vélbúnaður inniheldur rafhitunareiningu til að stjórna þrýstingshitastigi og tíma nákvæmlega.

03/ Staðlað prófunarferli

Byggt á þróaða tækinu var eftirfarandi staðlað prófunarferli komið á fót:

(1) Sýnataka: Sýna skal að minnsta kosti 5 blöð í hverri lotu. Sýnishorn ættu að vera flöt, óskemmd, laus við að festast og uppfylla kröfur um stærð að minnsta kosti 300 mm × 300 mm. Hvert sýni ætti að gefa til kynna stefnu pappírskorna og fram-/bakhliðar og vera innsiglað í poka.

(2) Hitastig og rakastig: Skilyrt skal sýni við þær aðstæður sem tilgreindar eru í GB/T 10739 til að koma í veg fyrir umhverfisáhrif á niðurstöðurnar.

(3) Skurður sýnishorn: Skerið sýnin í sýni 1 (98 mm × 42 mm) og sýni 2 (98 mm × 50 mm), tryggðu að langhliðin (98 mm) sé samsíða kornastefnunni til samræmis við framleiðsluálagsstefnu.

(4) Límnotkun: Notaðu límútdrátt til að taka fast magn af lími og sprauta því inn í punktalímgeyminn á límsýnisundirbúningseiningunni.

(5) Skafa: Skafan færir sjálfkrafa umframlím í kringum punktalónið inn í yfirfallsrofið og jafnar límið og myndar jafnþykkt lag.

(6) Límflutningur: Settu sýni 1 (98 mm × 42 mm) í límeininguna með framhliðina upp. Ræstu valsbúnaðinn til að þrýsta sýninu á jafnaða límlagið með jöfnum hraða og þrýstingi, sem tryggir samræmdan límflutning.

(7) Laminering: Fjarlægðu sýni 1 með lími og settu það í rafhitunareiningu rauf lagskipunaraðgerðarinnar, með límda hliðina upp, í takt við framhlið sýnis 2. Stilltu hitastig rafhitunareiningarinnar og ræstu heita-pressunarbúnaðinn til að þrýsta sýni 1 og sýni 2 saman.

(8) Uppsetning sýnis: Taktu lagskiptu sýnishornið úr límbúnaðinum, settu annan enda sýnis 2 í fasta rauf afhýðaprófarans og klemmdu hinn endann á sýni 1 með togfestingunni.

(9) Afhýðingarpróf: Eins og sýnt er á mynd 4, notaðu 150 gráðu afhýðingarhorn og prófunarhraða 600 mm/s með togfestingunni. Skráðu afhýðingarkraftsferilinn og ákvarðaðu bilunarhaminn (bilun í pappírstrefjum eða bilun í límviðmóti).

Mynd 4 Flögnunarpróf fyrir sígarettupakka

04/ Lykiltæknibylting

Þetta tæki hefur náð tæknilegum byltingum á eftirfarandi þremur sviðum:

(1) Samþætt hönnun: Með því að samþætta þrjár helstu virknieiningarnar-límskrapun, rúllun og lagskiptingu-í einn grunn, staðlar það allt ferlið í límtilraunum, þar á meðal að setja á lím, jafna límlagið, flytja lím og lagskipa, útrýma villum á milli þrepa.

(2) Nákvæm færibreytustjórnun: Skrapunarbúnaðurinn tryggir að límlagið sé einsleitt að þykkt (villa Minna en eða jafnt og 0,01 mm); veltibúnaðurinn, knúinn af servókerfi, stjórnar rúllunum til að flytja límið á stöðugum hraða og þrýstingi, með hraða nákvæmni ±0,1 mm/s og þrýstingsnákvæmni ±0,5N; lagskiptabúnaðurinn getur nákvæmlega stillt lagskipunarþrýsting (±1N), hitastig (±1 gráðu) og tíma (±0,1s), sem líkir nákvæmlega eftir raunverulegum framleiðsluaðstæðum.

(3) Stöðluð aðgerð: Allar aðgerðir eru stilltar í gegnum mannlegt-vélviðmót og eftir einn-smelli á byrjun er öllu ferlinu lokið sjálfkrafa. Þetta útilokar algjörlega galla af völdum handvirkrar notkunar, svo sem ónákvæmt magn líms, ójafna álagningu, rangan pappír eða ófullnægjandi pressun, sem tryggir endurtekningarhæfni og samanburðarhæfni prófunarniðurstaðna. Samanburður á fyrir-og-eftir prófunarferli er sýndur á mynd 5.

Mynd 5 Samanburður á greiningarferli fyrir og eftir umbætur

Tæknileg áhrif og gagnagreining

01/ Hagræðingargreining

Eftir margar -tölvustaðfestar sannprófanir og raunverulegar prófanir hefur þetta tæki náð umtalsverðum framförum í skilvirkni greiningar. Heildartími einnar uppgötvunar minnkaði úr 2057 sekúndum með hefðbundnum handvirkum aðferðum í 442 sekúndur, sem samsvarar 365,38% aukningu á vinnuskilvirkni. Árangurshlutfall alls uppgötvunarferlisins náði 100% og endurskoðunarhlutfallið lækkaði úr 50% í 0, sem dró verulega úr vinnuafli fyrir rekstraraðila.

02/ Uppgötvunarnákvæmni og áreiðanleiki

Viðbrögð viðskiptavina: "Hönnun þessa tækis er vísindaleg og sanngjörn, auðveld í notkun, mjög nákvæm og stöðug. Það sigrar á áhrifaríkan hátt tafir og gagnafrávik sem finnast í fyrri handvirkum prófunaraðferðum, sem veitir sterka tæknilega aðstoð til að auka stjórn okkar á límgæði umbúðapappírs."

03/ Öryggisbætur

Hefðbundin handvirk prófun notar hitunarbúnað eins og hitaþéttibúnað, sem skapar hættu á bruna og rafmagnshættu. Þetta tæki samþættir hitaeininguna í lokaða samsetta uppbyggingu, með hitaeinangrun og sjálfvirkri hitastýringu. Rekstraraðilar þurfa ekki að snerta hluta- með háan hita, sem útilokar hættuna á brunasárum.

Félagsleg hlunnindi og umsóknargildi

01/ Beinn efnahagslegur ávinningur

Með því að spá fyrir um límvirkni pappírs fyrirfram dregur þetta tæki úr sóun og endurvinnslu í umbúðaframleiðslu. Áætlað er að ef það er notað víða um iðnaðinn gæti brotahlutfall fullunna sígarettupakka vegna límvandamála lækkað úr að meðaltali 5,7% niður í 2%. Á sama tíma getur bætt uppgötvun skilvirkni sparað umtalsverðan launakostnað og dregið úr launakostnaði á hverja greiningu um um 80%.

02/ Tækniforysta

Stöðluð virkni þessa tækis getur mælt límvirkni mismunandi tegunda líms og á skilvirkan hátt skjár samsetningar sem henta fyrir sígarettupakkapappír, blek og húðunarferli. Þetta styttir rannsóknar- og þróunarlotuna fyrir límval og endurbætur á formúlum, tekur nákvæmlega á hagnýtum vandamálum í framleiðslu sígarettupakka eins og aflögun, flögnun, límflæði og límingu, og kemur á samhæfismatskerfi milli líms og sígarettupakkapappírs.

03/ Industry Chain Synergy

Verkefnið notar sameiginlega nálgun yfir andstreymis og niðurstreymis iðnaðarkeðjunnar, samþættir tækni-, hæfileika- og búnaðarauðlindir andstreymis límrannsókna og þróunar, miðstraums sígarettupakkaprentunar og sígarettupakkningaframleiðslufyrirtækja. Þetta rjúfur upplýsinga- og tæknimúrana á milli hvers hlekks, myndar heildar-keðju tæknilega hagræðingarkerfi frá hráefni til fullunnar vörur, ýtir undir sígarettupökkunariðnaðinn í átt að meiri skilvirkni, nákvæmni og greind og eykur kjarna samkeppnishæfni iðnaðarins.

04/ Framlag til stöðlunar iðnaðar

Þetta verkefni þróaði með góðum árangri fyrsta tæki Kína til að prófa límafköst umbúðapappírs, og náði fyrst iðnaði. Til að uppfylla samræmdar tækniforskriftir sem krafist er af mismunandi fyrirtækjum og prófunarstofnunum staðlaði verkefnishópurinn rannsóknarniðurstöðurnar, stuðlaði að tæknilegum framförum og gæðaumbótum á brjóta öskjum og hráefnum (pappír) í pökkunar- og prentiðnaðinum, og efla samhæfingu auðlinda og nýsköpunargetu í fyrirtækjum í uppstreymis og eftirstreymis.

Í framtíðinni mun rannsóknarteymið halda áfram að hámarka greind tækisins, þróa sjálfvirkt matskerfi byggt á vélsjón, ná fullkomlega ómannaðri uppgötvun á límafköstum, en kanna notkun tækisins til að prófa límeiginleika annarra umbúðaefna (svo sem plasts og málmþynnu), sem leggur meira af mörkum til gæðaprófunar tækni í umbúðum.