Eficiența muncii sporită cu peste 300%! Noul dispozitiv de inspecție a pachetului de țigări este atât de eficient!
În februarie 2025, Zhang Jianmin, secretar de partid și director al Administrației de Stat a Monopolului de Tutun și director general al Corporației Naționale de Tutun din China, a subliniat în timpul unei inspecții în Hunan Tobacco „să aprofundeze și mai mult reforma și inovarea, să injecteze un nou impuls dezvoltării și modernizării de înaltă calitate și să promoveze inovarea industrială prin îmbunătățirea continuă a capacităților de dezvoltare tehnologică”. Această directivă indică calea inovației tehnologice în industria ambalajelor de țigări. „Performanța adezivului” este un indicator important al adaptabilității mașinii de pachete de țigări, deoarece rezistența stratului adeziv determină în mod direct stabilitatea structurală a pachetelor de țigări în timpul depozitării, transportului și vânzării. Potrivit unui sondaj din 2024 al Comitetului de ambalare a tutunului al Federației Chinei de Ambalare, rata medie a deșeurilor de pachete de țigări interne din cauza problemelor de lipici este de 5,7%, unele întreprinderi mici și mijlocii depășesc 15%, ceea ce duce la o pierdere economică directă anuală de peste 200 de milioane de yuani.
În prezent, testarea performanței adezive a pachetelor de țigări finite este în întregime manuală. Procesul de testare implică trei pași principali: pregătirea materialului, aderența hârtiei și evaluarea dezlipirii-, care acoperă peste zece acțiuni precum tăierea probelor, aplicarea adezivului, presarea, fixarea, decojirea și evaluarea, toate depind complet de munca manuală. Această metodă tradițională are probleme precum cantități inexacte de lipici, aplicare neuniformă, hârtie nealiniată și presare insuficientă, ceea ce duce la timpi lungi de testare, încercări repetate, intensitate mare a muncii și eficiență scăzută. Unele echipamente de încălzire prezintă, de asemenea, riscuri de siguranță. Pentru a rezolva aceste probleme, Changde Jinpeng Printing Co., Ltd. (denumită în continuare „Changde Jinpeng”) a adoptat o abordare de „efort comun al întreprinderilor din industrie din amonte și din aval”, dezvoltând cu succes un dispozitiv de testare a performanței adezivului pentru hârtie de ambalaj prin compararea-la fața locului și inovarea în colaborare. Acest articol explică în mod sistematic fundalul, planul tehnic, rezultatele implementării și valoarea de promovare a dispozitivului, cu scopul de a oferi o referință pentru testarea calității inovației tehnologice în industrie.
Context tehnic și analiza problemelor
01/ Semnificația tehnică a performanței adezivului
Performanța adezivului se referă la procesul bazat pe mecanismul de defectare a adezivului, simulând etapa de presare a adezivului în formarea pachetului de țigări. Două probe sunt legate împreună și apoi decojite în mod distructiv. Dacă fibrele de hârtie sunt desprinse de lipici, performanța adezivului este considerată calificată. Acest indicator de performanță reflectă în mod direct compatibilitatea dintre adeziv și suportul de hârtie și este un parametru cheie pentru asigurarea stabilității structurii ambalajului.
02/ Metodele tradiționale de testare și problemele lor
În prezent, toate cutiile de țigări au nevoie de testare a performanței adezivului înainte de a părăsi fabrica. Procesul de testare poate fi împărțit în trei etape principale: „pregătirea materialului”, „aderența hârtiei” și „evaluarea dezlipirii-”. Pașii specifici de operare includ: prelevarea eșantionului pentru a fi testat din punga de probă → tăiați zona adezivă a probei la 20 mm × 50 mm → trageți adeziv cu o seringă (după cum se arată în figura 1) → aruncați adeziv pe zona adeziv → împrăștiați lipici uniform folosind un picurător curat → aliniați hârtia înapoi cu zona lipită → presă la căldură folosind un dispozitiv de etanșare orizontal → → dezlipiți manual cele două suprafețe lipite complet → inspectați vizual pentru a vedea dacă fibrele de hârtie sunt deteriorate.
Figura 1 Aspirarea manuală a gelului
Figura 2 Presă de termoetanșare
După analiză, procesul de operare complet manual de mai sus are următoarele probleme:
(1) Eficiență scăzută: testele individuale în laborator durează prea mult, procesul complet durând aproximativ 35 de minute. După o solicitare de inspecție, există o lungă așteptare pentru feedback, care nu poate satisface nevoile-de monitorizare a producției în timp real.
(2) Riscuri de siguranță: Unii pași de testare implică echipamente de încălzire, iar operarea manuală implică riscuri precum arsuri și pericole electrice.
(3) Precizie insuficientă: metodele actuale de testare sunt relativ aspre. Controlul cantității de lipici se bazează pe experiența operatorului, iar uniformitatea acoperirii nu poate fi garantată, ceea ce duce la o precizie scăzută a datelor de testare, ceea ce face dificilă susținerea unui control rafinat al calității.
(4) Rată ridicată de reinspecție: întregul proces este efectuat manual, iar pașii cheie (cum ar fi răzuirea lipiciului, alinierea și presarea) sunt predispuși la erori, provocând eșecul experimentului. Rata de reinspecție este de până la 50%, ceea ce nu numai că crește volumul de muncă, dar și risipă resursele de testare.
Pe scurt, metodele tradiționale de testare manuală nu mai sunt potrivite pentru cerințele industriei moderne a pachetelor de țigări pentru un control al calității precis și eficient. Există o nevoie urgentă de a dezvolta un dispozitiv de testare automatizat, standardizat, pentru a elimina în mod fundamental interferențele umane.
Soluție și principii tehnice
01/ Obiectivele cercetării și abordarea generală
Pentru a rezolva problemele de mai sus, echipa noastră de proiect a stabilit următorul obiectiv de dezvoltare: să dezvolte un dispozitiv de testare a performanței adezivului din hârtie de ambalare care să standardizeze și să automatizeze procesul de testare, să controleze eficient cantitatea și uniformitatea adezivului aplicat, să asigure o presare încălzită sigură și fermă și să îmbunătățească semnificativ eficiența testării și fiabilitatea datelor. Abordarea tehnică generală este de a integra funcții precum răzuirea lipiciului, transferul, încălzirea și presarea într-un singur dispozitiv, transformând operațiunile manuale dispersate într-un proces automatizat continuu; obține un control precis al parametrilor cheie ai procesului printr-o structură mecanică precisă; și eliminarea factorilor umani prin proceduri de operare standardizate.
02/ Proiectare structurală a dispozitivului
Dispozitivul de testare a performanței adezivului pentru hârtie de ambalare dezvoltat aparține domeniului tehnologiei de lipire a ambalajelor și include în principal trei module funcționale, așa cum se arată în Figura 3.
Figura 3 Dispozitiv de testare a performanței adezivului pentru hârtie de ambalare (stânga: diagramă schematică, dreapta: dispozitiv real)
(1) Baza: Servește ca platformă de susținere pentru întregul dispozitiv, integrând instalarea mecanismului de răzuire, a mecanismului de rulare și a mecanismului de laminare. Acesta asigură că poziționarea spațială a fiecărui modul funcțional este coordonată cu precizie, permițând procese continue de testare.
(2) Mecanism de răzuire: Folosit pentru a răzui excesul de lipici din jgheabul periei de lipici în jgheabul de preaplin și pentru a nivela lipiciul. Acest mecanism dispune de un dispozitiv precis de ajustare a spațiului de raclere pentru a controla grosimea stratului de lipici într-un interval prestabilit, asigurând o grosime uniformă și consecventă.
(3) Mecanism de rulare: Folosit pentru a presa hârtia de ambalare pe stratul de lipici după răzuire, transferând lipiciul pe hârtie. Mecanismul este controlat de o unitate de antrenare care asigură că rola aplică lipici la o viteză și o presiune constante, eliminând probleme precum fluctuația vitezei sau presiunea neuniformă de la rularea manuală.
(4) Mecanism de laminare: Folosit în timpul testelor de adeziv pentru a aplica presiune și sincronizare controlată pe hârtia de ambalaj lipită plasată în jgheabul de laminare, simulând procesul de laminare în producția reală de imprimare și ambalare. Acest mecanism include un modul electric de încălzire pentru a controla cu precizie temperatura și timpul de presare.
03/ Proces de testare standardizat
Pe baza dispozitivului dezvoltat, a fost stabilit următorul proces standard de testare:
(1) Eșantionare: trebuie prelevate cel puțin 5 foi per lot. Probele trebuie să fie plate, nedeteriorate, fără lipire și să îndeplinească cerințele de dimensiune de cel puțin 300 mm × 300 mm. Fiecare probă trebuie să indice direcția cerealelor hârtiei și părțile din față/spate și să fie sigilată într-o pungă.
(2) Condiționarea temperaturii și umidității: Probele trebuie condiționate în condițiile specificate în GB/T 10739 pentru a elimina influențele mediului asupra rezultatelor.
(3) Tăierea eșantionului: Tăiați mostrele în Proba 1 (98mm × 42mm) și Proba 2 (98mm × 50mm), asigurându-vă că partea lungă (98mm) este paralelă cu direcția cerealelor pentru coerență cu direcția tensiunii de producție.
(4) Aplicarea lipiciului: Utilizați un extractor de lipici pentru a lua o cantitate fixă de lipici și injectați-o în rezervorul de lipici cu puncte al modulului de pregătire a probei de adeziv.
(5) Razuire: racleta mută automat excesul de lipici în jurul rezervorului de puncte în jgheabul de preaplin și nivelează lipiciul, formând un strat uniform gros.
(6) Transfer de lipici: Așezați Proba 1 (98 mm × 42 mm) în modulul adeziv cu partea frontală în sus. Porniți mecanismul cu role pentru a apăsa proba pe stratul de lipici nivelat la o viteză și presiune constante, asigurând un transfer uniform de lipici.
(7) Laminare: Îndepărtați proba 1 cu lipici și plasați-o în fanta modulului de încălzire electrică a funcției de laminare, cu partea lipită în sus, aliniată cu partea frontală a probei 2. Setați temperatura modulului de încălzire electrică și porniți dispozitivul de apăsare la cald-pentru a apăsa Proba 1 și Proba 2 împreună.
(8) Instalarea eșantionului: Luați proba laminată din dispozitivul adeziv, plasați un capăt al eșantionului 2 în fanta fixă a testerului de exfoliere și prindeți celălalt capăt al eșantionului 1 cu dispozitivul de tracțiune.
(9) Test de exfoliere: După cum se arată în Figura 4, utilizați un unghi de exfoliere de 150 de grade și o viteză de testare de 600 mm/s cu dispozitivul de tracțiune. Înregistrați curba forței de exfoliere și determinați modul de eroare (defecțiunea fibrei hârtiei sau defecțiunea interfeței lipiciului).
Figura 4 Testul de exfoliere a pachetului de țigări
04/ Descoperiri tehnologice cheie
Acest dispozitiv a realizat progrese tehnologice în următoarele trei domenii:
(1) Design integrat: prin integrarea celor trei module funcționale principale-răzuirea, rularea și laminarea cu lipici-într-o singură bază, standardizează întregul proces în experimentele de performanță a adezivului, inclusiv aplicarea adezivului, nivelarea stratului adeziv, transferul adezivului și laminarea, eliminând erorile dintre pași.
(2) Control precis al parametrilor: mecanismul de răzuire asigură că stratul de adeziv este uniform în grosime (eroare mai mică sau egală cu 0,01 mm); mecanismul de rulare, acționat de un sistem servo, controlează rolele pentru a transfera adezivul la o viteză și presiune constantă, cu precizie de viteză de ±0,1mm/s și precizie de presiune de ±0,5N; mecanismul de laminare poate ajusta cu precizie presiunea de laminare (± 1 N), temperatura (± 1 grad) și timpul (± 0,1 s), simulând cu exactitate condițiile reale de producție.
(3) Funcționare standardizată: toate operațiunile sunt setate printr-o interfață umană-mașină, iar după un-clic de pornire, întregul proces este finalizat automat. Acest lucru elimină complet defectele cauzate de operarea manuală, cum ar fi cantitatea inexactă de lipici, aplicarea neuniformă, hârtia nealiniată sau presarea insuficientă, asigurând repetabilitatea și comparabilitatea rezultatelor testului. Comparația dintre procesul de testare înainte-și-după este prezentată în Figura 5.
Figura 5 Comparația procesului de detectare înainte și după îmbunătățire
Efecte tehnice și analiza datelor
01/ Analiza de îmbunătățire a eficienței
După mai multe verificări bazate pe computer-și teste reale, acest dispozitiv a obținut îmbunătățiri semnificative în ceea ce privește eficiența detectării. Timpul total pentru o singură detectare a scăzut de la 2057 de secunde folosind metodele manuale tradiționale la 442 de secunde, reprezentând o creștere cu 365,38% a eficienței muncii. Rata de succes a întregului proces de detectare a atins 100%, iar rata de re-inspecție a scăzut de la 50% la 0, reducând foarte mult intensitatea muncii pentru operatori.
02/ Precizia și fiabilitatea detectării
Feedback-ul clienților: „Designul acestui dispozitiv este științific și rezonabil, ușor de utilizat, extrem de precis și stabil. Depășește în mod eficient întârzierile și abaterile de date găsite în metodele anterioare de testare manuală, oferind suport tehnic puternic pentru îmbunătățirea controlului nostru asupra calității adezivului hârtiei de ambalare.”
03/ Îmbunătățiri de siguranță
Testarea manuală tradițională utilizează echipamente de încălzire, cum ar fi dispozitivele de etanșare termică, care prezintă riscuri de arsuri și pericole electrice. Acest dispozitiv integrează modulul de încălzire într-o structură compozită închisă, folosind izolarea termică și controlul automat al temperaturii. Operatorii nu trebuie să atingă piesele cu temperatură ridicată-, eliminând complet riscul de arsuri.
Beneficii sociale și valoarea aplicației
01/ Beneficii economice directe
Prevăzând în avans performanța adezivă a hârtiei, acest dispozitiv reduce în mod eficient risipa și reprelucrarea în producția de ambalaje. Se estimează că dacă este aplicată pe scară largă în întreaga industrie, rata deșeurilor de pachete de țigări finite din cauza problemelor de adeziv ar putea fi redusă de la o medie de 5,7% la sub 2%. În același timp, eficiența îmbunătățită a detectării poate economisi costuri semnificative cu forța de muncă, reducând costurile cu forța de muncă per detecție cu aproximativ 80%.
02/ Leadership tehnologic
Funcționarea standardizată a acestui dispozitiv poate măsura performanța adezivă a diferitelor tipuri de adeziv și poate ecrana eficient formulări adecvate pentru hârtia de pachete de țigări, cerneluri și procese de acoperire. Acest lucru scurtează ciclul de cercetare și dezvoltare pentru selecția adezivului și îmbunătățirea formulei, abordând cu precizie problemele practice în producția de pachete de țigări, cum ar fi delaminarea, decojirea, debordarea adezivului și lipirea, și stabilește un sistem de evaluare a compatibilității între adeziv și hârtia de pachet de țigări.
03/ Sinergia lanțului industrial
Proiectul adoptă o abordare comună în amonte și în aval al lanțului industrial, integrând resursele tehnice, de talent și de echipamente ale cercetării și dezvoltării cu lipici din amonte, tipăririi pachetelor de țigări și întreprinderilor de producție de ambalaje de țigări din aval. Acest lucru sparge barierele informaționale și tehnologice dintre fiecare verigă, formând un sistem complet de optimizare tehnică-de la materii prime la produse finite, promovând industria ambalajelor de țigări către o eficiență, precizie și inteligență mai mari și sporind competitivitatea de bază a industriei.
04/ Contribuția la standardizarea industriei
Acest proiect a dezvoltat cu succes primul dispozitiv din China pentru testarea performanței adezive a hârtiei de ambalaj, realizând o premieră în industrie. Pentru a îndeplini specificațiile tehnice unificate cerute de diferite companii și instituții de testare, echipa de proiect a standardizat rezultatele cercetării, promovând progresul tehnic și îmbunătățirea calității cutiilor pliabile și a materiilor prime (hârtie) în industria de ambalare și imprimare și îmbunătățind coordonarea resurselor și capacitățile de inovare în cadrul întreprinderilor din amonte și din aval.
În viitor, echipa de cercetare va continua să optimizeze inteligența dispozitivului, dezvoltând un sistem de evaluare automată bazat pe viziunea artificială, realizând detectarea completă fără echipaj a performanței adezivului, în timp ce explorează aplicațiile dispozitivului pentru testarea proprietăților adezive ale altor materiale de ambalare (cum ar fi plasticul și foliile metalice), aducând contribuții mai mari la inovația în tehnologia de testare a calității ambalajelor.