Radna učinkovitost povećana za više od 300%! Novi uređaj za pregled kutija cigareta je ovako učinkovit!

U veljači 2025., Zhang Jianmin, stranački tajnik i direktor Državne uprave za duhanski monopol i generalni direktor Kineske nacionalne duhanske korporacije, istaknuo je tijekom inspekcije u Hunan Tobaccou "dalje produbljivanje reformi i inovacija, ubrizgavanje novog zamaha u visoko-kvalitetni razvoj i modernizaciju te promicanje industrijskih inovacija kroz tehnološke inovacije uz kontinuirano poboljšanje mogućnosti digitalnog razvoja." Ova direktiva pokazuje put za tehnološke inovacije u industriji pakiranja cigareta. 'Učinak ljepila' važan je pokazatelj prilagodljivosti stroja za pakiranje cigareta, budući da snaga ljepljivog sloja izravno određuje strukturnu stabilnost pakiranja cigareta tijekom skladištenja, transporta i prodaje. Prema istraživanju Odbora za pakiranje duhana Kineske federacije za pakiranje iz 2024., prosječna stopa otpada kutija domaćih cigareta zbog problema s ljepilom je 5,7%, pri čemu neka mala i-poduzeća premašuju 15%, što rezultira godišnjim izravnim ekonomskim gubitkom od preko 200 milijuna juana.

Trenutno je testiranje adhezivne učinkovitosti gotovih kutija cigareta potpuno ručno. Proces testiranja uključuje tri glavna koraka: pripremu materijala, prianjanje papira i ocjenu od-odljepljivanja, pokrivajući više od deset radnji kao što su rezanje uzoraka, nanošenje ljepila, prešanje, postavljanje, ljuštenje i procjena, a sve u potpunosti ovisi o ručnom radu. Ova tradicionalna metoda ima probleme kao što su netočne količine ljepila, neravnomjerno nanošenje, neporavnat papir i nedovoljno prešanje, što dovodi do dugog vremena testiranja, ponovljenih pokušaja, visokog intenziteta rada i niske učinkovitosti. Neka oprema za grijanje također predstavlja sigurnosni rizik. Kako bi riješio te probleme, Changde Jinpeng Printing Co., Ltd. (u daljnjem tekstu 'Changde Jinpeng') usvojio je pristup 'zajedničkog napora uzlaznih i nizvodnih industrijskih poduzeća', uspješno razvijajući uređaj za testiranje učinkovitosti ljepila za pakiranje papira putem-usporedne analize na licu mjesta i zajedničkih inovacija. Ovaj članak sustavno objašnjava pozadinu, tehnički plan, rezultate implementacije i promotivnu vrijednost uređaja, s ciljem pružanja reference za testiranje kvalitete tehnoloških inovacija u industriji.

Tehnička pozadina i analiza problema

01/ Tehničko značenje izvedbe ljepila

Učinkovitost ljepila odnosi se na proces koji se temelji na mehanizmu kvara ljepila, simulirajući korak prešanja ljepila u formiranju pakiranja cigareta. Dva uzorka su spojena zajedno, a zatim destruktivno oljuštena. Ako se vlakna papira razdvoje ljepilom, učinak ljepila smatra se kvalificiranim. Ovaj pokazatelj učinkovitosti izravno odražava kompatibilnost između ljepila i papirne podloge i ključni je parametar za osiguravanje stabilnosti strukture pakiranja.

02/ Tradicionalne metode ispitivanja i njihovi problemi

Trenutno, sve kutije cigareta trebaju testiranje učinkovitosti ljepila prije napuštanja tvornice. Proces testiranja može se podijeliti u tri glavne faze: 'priprema materijala,' 'prianjanje papira' i 'ocjena odlijepljenja.' Specifični radni koraci uključuju: uzeti uzorak za testiranje iz vrećice za uzorke → izrezati ljepljivo područje uzorka na 20 mm × 50 mm → izvući ljepilo štrcaljkom (kao što je prikazano na slici 1) → kapnuti ljepilo na ljepljivo područje → ravnomjerno rasporediti ljepilo čistom kapaljkom → poravnati papir sa zalijepljenim područjem → zagrijati pritisnuti pomoću uređaja za brtvljenje (kao što je prikazano na slici 2) → ostaviti da stoji vodoravno 30 minuta → ručno potpuno odvojite dvije spojene površine → vizualno provjerite jesu li vlakna papira oštećena.

Slika 1 Ručno usisavanje gela

Slika 2 Preša za toplinsko zavarivanje

Nakon analize, gore navedeni potpuno ručni postupak rada ima sljedeće probleme:

(1) Niska učinkovitost: Pojedinačni testovi u laboratoriju traju predugo, a cijeli proces traje oko 35 minuta. Nakon zahtjeva za pregledom, dugo se čeka na povratnu informaciju, što ne može zadovoljiti-potrebe praćenja proizvodnje u stvarnom vremenu.

(2) Sigurnosne opasnosti: Neki koraci testiranja uključuju opremu za grijanje, a ručni rad nosi rizike poput opeklina i električnih opasnosti.

(3) Nedovoljna točnost: Trenutne metode ispitivanja relativno su grube. Kontrola količine ljepila ovisi o iskustvu operatera, a ne može se jamčiti ujednačenost premaza, što dovodi do niske preciznosti podataka ispitivanja, što otežava podršku precizne kontrole kvalitete.

(4) Visoka stopa ponovnih pregleda: cijeli se postupak izvodi ručno, a ključni koraci (poput struganja ljepila, poravnanja i pritiskanja) skloni su pogreškama, što uzrokuje neuspjeh eksperimenta. Stopa ponovne inspekcije je čak 50%, što ne samo da povećava opterećenje, već i gubi resurse za testiranje.

Ukratko, tradicionalne ručne metode testiranja više nisu prikladne za zahtjeve moderne industrije pakiranja cigareta za preciznom i učinkovitom kontrolom kvalitete. Postoji hitna potreba za razvojem standardiziranog, automatiziranog uređaja za testiranje kako bi se temeljno uklonile ljudske smetnje.

Rješenje i tehnički principi

01/ Ciljevi istraživanja i ukupni pristup

Kako bismo riješili gore navedena pitanja, naš projektni tim postavio je sljedeći razvojni cilj: razviti uređaj za ispitivanje učinkovitosti ljepila za pakiranje papira koji standardizira i automatizira proces testiranja, učinkovito kontrolira količinu i ujednačenost nanesenog ljepila, osigurava sigurno i čvrsto prešanje pri zagrijavanju i značajno poboljšava učinkovitost testiranja i pouzdanost podataka. Sveukupni tehnički pristup je integrirati funkcije kao što su struganje ljepila, prijenos, zagrijavanje i prešanje u jedan uređaj, pretvarajući raspršene ručne operacije u kontinuirani automatizirani proces; postići preciznu kontrolu ključnih procesnih parametara kroz preciznu mehaničku strukturu; i eliminirati ljudske čimbenike kroz standardizirane operativne postupke.

02/ Projektiranje konstrukcije uređaja

Razvijeni uređaj za ispitivanje učinkovitosti ljepila za ambalažni papir pripada području tehnologije lijepljenja ambalaže i uglavnom uključuje tri funkcionalna modula, kao što je prikazano na slici 3.

Slika 3 Uređaj za ispitivanje učinkovitosti ljepila za pakiranje papira (lijevo: shematski dijagram, desno: pravi uređaj)

(1) Baza: služi kao potporna platforma za cijeli uređaj, integrirajući instalaciju mehanizma za struganje, mehanizma za kotrljanje i mehanizma za laminiranje. Osigurava da je prostorno pozicioniranje svakog funkcionalnog modula precizno koordinirano, što omogućuje kontinuirane procese testiranja.

(2) Mehanizam za struganje: Koristi se za struganje viška ljepila iz korita četke za ljepilo u korito za prelijevanje i izravnavanje ljepila. Ovaj mehanizam ima precizni uređaj za podešavanje razmaka strugača za kontrolu debljine sloja ljepila unutar unaprijed postavljenog raspona, osiguravajući jednoliku i dosljednu debljinu.

(3) Mehanizam za kotrljanje: Koristi se za pritiskanje papira za pakiranje na sloj ljepila nakon struganja, prenoseći ljepilo na papir. Mehanizmom upravlja pogonska jedinica koja osigurava da valjak nanosi ljepilo konstantnom brzinom i pritiskom, eliminirajući probleme poput fluktuacije brzine ili neravnomjernog pritiska ručnog kotrljanja.

(4) Mehanizam za laminaciju: Koristi se tijekom ispitivanja ljepila za primjenu kontroliranog pritiska i vremena na zalijepljeni papir za pakiranje postavljen u korito za laminaciju, simulirajući proces laminacije u stvarnoj proizvodnji tiska i pakiranja. Ovaj mehanizam uključuje električni grijaći modul za preciznu kontrolu temperature i vremena prešanja.

03/ Standardizirani proces testiranja

Na temelju razvijenog uređaja uspostavljen je sljedeći standardizirani postupak ispitivanja:

(1) Uzorkovanje: Treba uzorkovati najmanje 5 listova po seriji. Uzorci moraju biti ravni, neoštećeni, bez lijepljenja i zadovoljavati zahtjev veličine od najmanje 300 mm × 300 mm. Na svakom uzorku treba biti naznačen smjer zrna papira i prednja/stražnja strana, te mora biti zatvoren u vrećicu.

(2) Kondicioniranje temperature i vlažnosti: Uzorke treba kondicionirati prema uvjetima navedenim u GB/T 10739 kako bi se eliminirali utjecaji okoline na rezultate.

(3) Rezanje uzorka: izrežite uzorke na Uzorak 1 (98 mm × 42 mm) i Uzorak 2 (98 mm × 50 mm), pazeći da je duža strana (98 mm) paralelna sa smjerom zrna radi dosljednosti sa smjerom proizvodnog naprezanja.

(4) Nanošenje ljepila: Koristite ekstraktor ljepila za uzimanje fiksne količine ljepila i ubrizgajte ga u spremnik točkastog ljepila modula za pripremu uzorka ljepila.

(5) Struganje: Strugač automatski premješta višak ljepila oko spremnika za točkice u preljevno korito i izravnava ljepilo, formirajući ravnomjerno debeo sloj.

(6) Prijenos ljepila: Postavite Uzorak 1 (98 mm × 42 mm) u ljepljivi modul s prednjom stranom prema gore. Pokrenite valjkasti mehanizam da pritisnete uzorak na poravnati sloj ljepila konstantnom brzinom i pritiskom, osiguravajući ravnomjeran prijenos ljepila.

(7) Laminacija: Uklonite Uzorak 1 s ljepilom i stavite ga u utor modula električnog grijanja funkcije laminacije, sa zalijepljenom stranom okrenutom prema gore, poravnato s prednjom stranom Uzorka 2. Postavite temperaturu modula električnog grijanja i pokrenite uređaj za vruće-prešanje da pritisnete Uzorak 1 i Uzorak 2 zajedno.

(8) Instalacija uzorka: Uzmite laminirani uzorak iz ljepljive naprave, postavite jedan kraj Uzorka 2 u fiksni utor testera za skidanje, a drugi kraj Uzorka 1 pričvrstite zateznim elementom.

(9) Test ljuštenja: Kao što je prikazano na slici 4, koristite kut ljuštenja od 150 stupnjeva i brzinu testiranja od 600 mm/s s vučnom napravom. Snimite krivulju sile ljuštenja i odredite način kvara (kršenje vlakana papira ili kvar sučelja ljepila).

Slika 4 Test ljuštenja kutije cigareta

04/ Ključna tehnološka otkrića

Ovaj uređaj je postigao tehnološki napredak u sljedeća tri područja:

(1) Integrirani dizajn: integracijom tri glavna funkcionalna modula-struganje, valjanje i laminiranje-u jednu bazu, standardizira cijeli proces u eksperimentima s izvedbom ljepila, uključujući nanošenje ljepila, izravnavanje sloja ljepila, prijenos ljepila i laminiranje, eliminirajući pogreške između koraka.

(2) Precizna kontrola parametara: Mehanizam za struganje osigurava jednoliku debljinu sloja ljepila (pogreška manja ili jednaka 0,01 mm); mehanizam za kotrljanje, kojeg pokreće servo sustav, kontrolira valjke za prijenos ljepila konstantnom brzinom i pritiskom, s točnošću brzine od ±0,1 mm/s i točnosti pritiska od ±0,5N; mehanizam za laminiranje može precizno prilagoditi tlak laminiranja (±1N), temperaturu (±1 stupanj) i vrijeme (±0,1s), točno simulirajući stvarne uvjete proizvodnje.

(3) Standardizirani rad: Sve operacije se postavljaju putem sučelja čovjek-stroj, a nakon pokretanja jednim-klikom, cijeli se proces automatski dovršava. Ovo u potpunosti eliminira nedostatke uzrokovane ručnim radom, kao što su netočna količina ljepila, neravnomjerno nanošenje, neporavnat papir ili nedovoljno prešanje, osiguravajući ponovljivost i usporedivost rezultata ispitivanja. Usporedba procesa testiranja prije-i-poslije prikazana je na slici 5.

Slika 5. Usporedba procesa detekcije prije i nakon poboljšanja

Tehnički učinci i analiza podataka

01/ Analiza poboljšanja učinkovitosti

Nakon više računalnih-provjera i stvarnih testova, ovaj je uređaj postigao značajna poboljšanja u učinkovitosti otkrivanja. Ukupno vrijeme za jednu detekciju smanjilo se s 2057 sekundi korištenjem tradicionalnih ručnih metoda na 442 sekunde, što predstavlja povećanje radne učinkovitosti od 365,38%. Stopa uspješnosti cjelokupnog procesa otkrivanja dosegla je 100%, a stopa ponovne-inspekcije pala je s 50% na 0, uvelike smanjujući intenzitet rada operatera.

02/ Točnost i pouzdanost detekcije

Povratne informacije korisnika: "Dizajn ovog uređaja je znanstveni i razuman, jednostavan za rukovanje, vrlo precizan i stabilan. Učinkovito prevladava kašnjenja i odstupanja podataka pronađena u prethodnim metodama ručnog testiranja, pružajući snažnu tehničku podršku za poboljšanje naše kontrole nad kvalitetom ljepila ambalažnog papira."

03/ Sigurnosna poboljšanja

Tradicionalno ručno testiranje koristi opremu za grijanje kao što su toplinska brtvila, koja predstavljaju rizik od opeklina i električnih opasnosti. Ovaj uređaj integrira modul grijanja u zatvorenu kompozitnu strukturu, koristeći toplinsku izolaciju i automatsku kontrolu temperature. Rukovatelji ne moraju dodirivati ​​dijelove s visokom{2}}temperaturom, što u potpunosti eliminira rizik od opeklina.

Društvene koristi i vrijednost primjene

01/ Izravne ekonomske koristi

Predviđanjem učinkovitosti ljepila papira unaprijed, ovaj uređaj učinkovito smanjuje otpad i preradu u proizvodnji ambalaže. Procjenjuje se da bi se, ako se široko primijeni u cijeloj industriji, stopa otpada gotovih kutija cigareta zbog problema s ljepilom mogla smanjiti s prosječnih 5,7% na ispod 2%. U isto vrijeme, poboljšana učinkovitost detekcije može značajno uštedjeti troškove rada, smanjujući troškove rada po detekciji za oko 80%.

02/ Tehnološko vodstvo

Standardizirani rad ovog uređaja može mjeriti adhezivnu izvedbu različitih vrsta ljepila i učinkovito sijati formulacije prikladne za papir za kutije cigareta, tinte i procese premazivanja. Ovo skraćuje ciklus istraživanja i razvoja za odabir ljepila i poboljšanje formule, točno rješavajući praktične probleme u proizvodnji pakiranja cigareta kao što su delaminacija, ljuštenje, prelijevanje ljepila i lijepljenje, te uspostavlja sustav procjene kompatibilnosti između ljepila i papira za pakiranje cigareta.

03/ Sinergija industrijskog lanca

Projekt usvaja zajednički pristup uzvodno i nizvodno lanca industrije, integrirajući tehničke resurse, talente i resurse opreme za istraživanje i razvoj ljepila uzvodno, tiskanje kutija cigareta u središnjem dijelu te poduzeća za proizvodnju pakiranja cigareta. Time se razbijaju informacijske i tehnološke barijere između svake veze, tvoreći cijeli-lanac tehničkog optimizacijskog sustava od sirovina do gotovih proizvoda, promičući industriju pakiranja cigareta prema većoj učinkovitosti, preciznosti i inteligenciji te povećavajući osnovnu konkurentnost industrije.

04/ Doprinos standardizaciji industrije

Ovaj projekt uspješno je razvio prvi kineski uređaj za ispitivanje učinkovitosti ljepila ambalažnog papira, čime je postignut prvi u industriji. Kako bi zadovoljio objedinjene tehničke specifikacije koje zahtijevaju različite tvrtke i ispitne ustanove, projektni tim standardizirao je rezultate istraživanja, promičući tehnički napredak i poboljšanje kvalitete sklopivih kartona i sirovina (papira) u pakirnoj i tiskarskoj industriji te poboljšavajući koordinaciju resursa i inovacijske sposobnosti u poduzećima uzvodno i nizvodno.

U budućnosti, istraživački tim nastavit će optimizirati inteligenciju uređaja, razvijajući sustav za automatsko ocjenjivanje temeljen na strojnom vidu, postižući potpuno bespomoćno otkrivanje učinkovitosti ljepila, dok istražuje primjene uređaja za ispitivanje svojstava ljepila drugih materijala za pakiranje (kao što su plastika i metalna folija), dajući veći doprinos inovacijama u tehnologiji ispitivanja kvalitete pakiranja.