Delovna učinkovitost povečana za več kot 300 %! Nova naprava za pregledovanje škatlic cigaret je tako učinkovita!
Trenutno je testiranje delovanja lepila za končno embalažo cigaret popolnoma ročno. Postopek testiranja vključuje tri glavne korake: pripravo materiala, lepljenje papirja in ocenjevanje odlepljanja, ki vključuje več kot deset postopkov, kot so rezanje vzorca, nanos lepila, stiskanje, počivanje, lupljenje in ocenjevanje, pri čemer so vsi v celoti odvisni od ročnega dela. Ta tradicionalna metoda testiranja ima težave, kot so netočne količine lepila, neenakomeren nanos, neporavnan papir in nezadostno stiskanje, kar vodi do dolgih časov testiranja, pogostih ponovnih preizkusov, visoke delovne intenzivnosti, nizke učinkovitosti in varnostnih tveganj pri nekaterih napravah za ogrevanje. Za reševanje teh težav je podjetje Changde Jinpeng Printing Co., Ltd. (v nadaljnjem besedilu "Changde Jinpeng") sprejelo pristop "skupnega preboja podjetij v zgornji in spodnji verigi v industrijski verigi". Z učenjem na-licu mesta in skupnimi inovacijami sta uspešno razvila napravo za preskušanje učinkovitosti lepljenja embalažnega papirja. Ta članek sistematično razlaga razvojno ozadje, tehnične rešitve, učinke implementacije in potencialne aplikacije te naprave, s ciljem zagotoviti referenco za tehnološke inovacije pri testiranju kakovosti v industriji.
Tehnično ozadje in analiza problema
01/ Tehnična konotacija učinkovitosti lepila
Učinkovitost lepljenja se na podlagi mehanizma okvare spoja nanaša na simulacijo koraka lepljenja pri oblikovanju cigaretne embalaže, kjer se dva vzorca zlepita in nato destruktivno odluščita. Če lepilo raztrga papirna vlakna, se šteje, da je lepilo ustrezno. Ta indikator učinkovitosti neposredno odraža združljivost med lepilom in papirnato podlago ter je ključni parameter za zagotavljanje stabilnosti strukture embalaže.
02/ Tradicionalne metode testiranja in obstoječe težave
Trenutno morajo biti vsi izdelki za pakiranje cigaretnih škatlic podvrženi testiranju učinkovitosti lepila, preden zapustijo tovarno. Postopek testiranja lahko razdelimo na tri glavne stopnje: »priprava materiala«, »lepljenje papirja« in »ocenjevanje od-odlepljenja«. Poseben postopek vključuje: vzemite vzorec, ki ga želite testirati, iz vrečke z vzorci → izrežite lepljivo območje vzorca na velikost 20 mm × 50 mm → potegnite lepilo z brizgo (kot je prikazano na sliki 1) → nanesite lepilo na določeno območje → enakomerno razporedite lepilo s čisto kapalko → poravnajte in pritrdite zadnjo stran papirja z lepljenim območjem → pritisnite z napravo za toplotno varjenje (kot je prikazano na sliki 2) → položite ravno in pustite stati 30 minut → ročno popolnoma odlepite obe zlepljeni površini → vizualno ocenite, ali so papirna vlakna poškodovana.
Slika 1 Ročno sesanje gela
Slika 2 Stiskalnica za vroče tesnjenje
Po analizi ima zgornji popolnoma ročni postopek delovanja naslednje težave:
(1) Nizka učinkovitost: Posamezni testi v laboratoriju trajajo predolgo, celoten postopek pa traja približno 35 minut. Po zahtevi za inšpekcijo je treba dolgo čakati na povratne informacije, kar ne more zadovoljiti-potreb po spremljanju proizvodnje v realnem času.
(2) Varnostna tveganja: nekateri preskusni koraki vključujejo opremo za ogrevanje, ročno upravljanje pa predstavlja nevarnost opeklin in električne nevarnosti.
(3) Nezadostna natančnost: Trenutne metode testiranja so razmeroma grobe. Nadzor količine lepila je odvisen od izkušenj operaterja, enakomernosti premaza pa ni mogoče zagotoviti, kar vodi do nizke natančnosti podatkov o preskusih, zaradi česar je težko podpirati izpopolnjen nadzor kakovosti.
(4) Visoka stopnja ponovnega pregleda: celoten postopek se izvaja ročno, ključni koraki (kot so strganje lepila, poravnava in stiskanje) pa so nagnjeni k napakam, kar povzroči neuspeh poskusa. Stopnja ponovnih pregledov je kar 50-odstotna, kar ne samo poveča delovno obremenitev, ampak tudi zapravlja sredstva za testiranje.
Če povzamemo, tradicionalne ročne metode testiranja niso več primerne za zahteve sodobne industrije cigaretnih škatlic po natančnem in učinkovitem nadzoru kakovosti. Nujno je treba razviti standardizirano, avtomatizirano preskusno napravo, ki bi popolnoma odpravila človeško vmešavanje.
Rešitev in tehnični principi
01/ Raziskovalni cilji in splošni pristop
Za reševanje zgornjih težav si je naša projektna skupina zastavila naslednji razvojni cilj: razviti napravo za testiranje učinkovitosti lepila na embalažnem papirju, ki standardizira in avtomatizira postopek testiranja, učinkovito nadzoruje količino in enakomernost nanesenega lepila, zagotavlja varno in trdno stiskanje pri ogrevanju ter znatno izboljša učinkovitost testiranja in zanesljivost podatkov. Splošni tehnični pristop je integracija funkcij, kot so strganje lepila, prenos, ogrevanje in stiskanje, v eno samo napravo, ki pretvarja razpršene ročne operacije v neprekinjen avtomatiziran proces; doseči natančen nadzor ključnih procesnih parametrov s pomočjo natančne mehanske strukture; in odpraviti človeške dejavnike s standardiziranimi operativnimi postopki.
02/ Konstrukcijska zasnova naprave
Razvita naprava za testiranje delovanja lepila za embalažni papir spada na področje tehnologije lepljenja embalaže in vključuje predvsem tri funkcionalne module, kot je prikazano na sliki 3.
Slika 3 Naprava za testiranje učinkovitosti lepila za embalažni papir (levo: shematski diagram, desno: prava naprava)
(1) Osnova: Služi kot podporna platforma za celotno napravo, ki vključuje namestitev mehanizma za strganje, mehanizma za valjanje in mehanizma za laminiranje. Zagotavlja, da je prostorsko pozicioniranje vsakega funkcionalnega modula natančno usklajeno, kar omogoča neprekinjene procese testiranja.
(2) Mehanizem za strganje: Uporablja se za strganje odvečnega lepila iz korita čopiča za lepilo v prelivno korito in poravnavo lepila. Ta mehanizem ima natančno napravo za prilagajanje razmika strgala za nadzor debeline plasti lepila v vnaprej nastavljenem območju, kar zagotavlja enotno in dosledno debelino.
(3) Kotalni mehanizem: Uporablja se za pritiskanje embalažnega papirja na plast lepila po strganju, prenos lepila na papir. Mehanizem krmili pogonska enota, ki zagotavlja, da valj izvaja konstantno hitrost in pritisk, s čimer odpravlja nihanja hitrosti in neenakomeren pritisk, ki ga povzroča ročno valjanje.
(4) Mehanizem laminacije: uporablja se pri preskusih lepljenja za uporabo nadzorovanega pritiska in časa laminacije na papir, ki je bil zlepljen in prenesen v korito za laminacijo, s čimer se simulira postopek laminacije v dejanski proizvodnji tiska in embalaže. Ta mehanizem vključuje električni grelni modul za natančen nadzor temperature in časa stiskanja.
03/ Standardizirani postopek testiranja
Na podlagi razvite naprave je bil vzpostavljen naslednji standardiziran postopek testiranja:
(1) Vzorčenje: na serijo je treba vzorčiti vsaj 5 listov. Vzorci morajo biti ravni, nepoškodovani, brez lepljenja in izpolnjevati zahteve glede velikosti najmanj 300 mm × 300 mm. Na vsakem vzorcu mora biti označena smer zrna papirja in sprednja/zadnja stran ter mora biti zaprt v vrečki.
(2) Kondicioniranje temperature in vlažnosti: Vzorce je treba kondicionirati pod pogoji, določenimi v GB/T 10739, da se izločijo vplivi okolja na rezultate.
(3) Rezanje vzorca: Vzorca razrežite na vzorec 1 (98 mm × 42 mm) in vzorec 2 (98 mm × 50 mm), pri čemer zagotovite, da je dolga stran (98 mm) vzporedna s smerjo vlaken, da se uskladi s smerjo sile med dejansko proizvodnjo.
(4) Vbrizgavanje lepila: z razpršilnikom lepila potegnite izmerjeno količino testnega lepila in ga vbrizgajte v rezervoar za pikčasto lepilo modula za nanašanje lepila.
(5) Strganje lepila: Strgalo samodejno postrga odvečno lepilo okoli rezervoarja za pike v prelivno korito in ga izravna, tako da tvori enotno plast lepila.
(6) Nanos lepila: Vzorec 1 (98 mm × 42 mm) položite v modul za nanašanje lepila s sprednjo stranjo papirja navzgor. Zaženite valjčni mehanizem, da pritisnete vzorec na poravnano plast lepila s konstantno hitrostjo in pritiskom, s čimer zagotovite enakomeren prenos lepila.
(7) Oprijem: Odstranite zlepljeni vzorec 1 in ga položite v utor električnega grelnega modula veznega modula, stran z lepilom navzgor, poravnano s sprednjo stranjo vzorca 2. Nastavite temperaturo električnega grelnega modula in zaženite napravo za vroče-stiskanje, da stisnete vzorec 1 in vzorec 2 skupaj.
(8) Namestitev vzorca: Vzemite vezan vzorec iz naprave za nanašanje lepila. Vstavite en konec vzorca 2 v fiksno režo naprave za testiranje luščenja in spnite drugi konec vzorca 1 z vlečno napravo.
(9) Preskus lupljenja: Kot je prikazano na sliki 4, uporabite kot lupljenja 150 stopinj in preskusno hitrost 600 mm/s z vlečno napravo. Zabeležite krivuljo sile lupljenja in določite način okvare (okvara papirnih vlaken ali okvara vmesnika lepilne plasti).
Slika 4 Preskus luščenja cigaretne škatlice
04/ Ključni tehnološki preboji
Ta naprava je dosegla tehnološki preboj na naslednjih treh področjih:
(1) Integrirana zasnova: z integracijo treh glavnih funkcionalnih modulov-strganje lepila, valjanje in laminiranje-v eno samo osnovo standardizira celoten postopek pri poskusih z učinkovitostjo lepila, vključno z nanašanjem lepila, izravnavo lepilne plasti, prenosom lepila in laminiranjem, pri čemer odpravlja napake med koraki.
(2) Natančen nadzor parametrov: mehanizem za strganje zagotavlja enakomerno debelino lepilne plasti (napaka manjša ali enaka 0,01 mm); valjčni mehanizem, ki ga poganja servo sistem, nadzoruje valje za prenos lepila s konstantno hitrostjo in pritiskom, z natančnostjo hitrosti ±0,1 mm/s in natančnostjo pritiska ±0,5N; mehanizem za laminiranje lahko natančno prilagodi tlak laminiranja (±1N), temperaturo (±1 stopinja) in čas (±0,1s), kar natančno simulira dejanske proizvodne pogoje.
(3) Standardizirano delovanje: Vse operacije so nastavljene prek vmesnika človek-stroj in po zagonu z enim-klikom se celoten postopek samodejno zaključi. To popolnoma odpravi napake, ki nastanejo zaradi ročnega delovanja, kot so netočna količina lepila, neenakomeren nanos, neporavnan papir ali nezadostno stiskanje, kar zagotavlja ponovljivost in primerljivost rezultatov testa. Primerjava postopka pred-in-po testiranju je prikazana na sliki 5.
Slika 5 Primerjava inšpekcijskih procesov pred izboljšavo in po njej
Tehnična učinkovitost in analiza podatkov
01/ Analiza izboljšanja učinkovitosti
Po več{0}}ročnih preverjanjih in praktičnih preizkusih je naprava dosegla pomembne izboljšave v učinkovitosti pregledov. Skupni čas pregleda na prehod se je zmanjšal z 2057 sekund pri tradicionalnih ročnih metodah na 442 sekund, kar je povečalo delovno učinkovitost za 365,38 %. Stopnja uspešnosti celotnega inšpekcijskega postopka je dosegla 100 %, stopnja ponovnih-inšpekcij pa je padla s 50 % na 0, kar močno zmanjša delovno intenzivnost osebja za testiranje.
02/ Natančnost in zanesljivost detekcije
Ocena stranke: "Ta naprava je znanstveno in razumno zasnovana, enostavna za uporabo, zelo natančna in zelo stabilna. Učinkovito premaguje težave, kot sta zakasnitev zaznavanja in pristranskost podatkov, ki so jih našli v prejšnjih metodah ročnega pregleda, ter zagotavlja močno tehnično podporo našim prizadevanjem za krepitev nadzora kakovosti lepila za embalažni papir."
03/ Varnostne izboljšave
Pri tradicionalnem ročnem testiranju se uporabljajo naprave za toplotno zapiranje in druga oprema za ogrevanje, ki predstavlja tveganje za opekline in električno varnost. Ta naprava integrira grelni modul v zaprt kompozitni mehanizem, ki ima zaščito pred toplotno izolacijo in samodejni nadzor temperature, tako da se upravljavcem ni treba dotikati komponent z visoko-temperaturo, kar popolnoma odpravi tveganje opeklin.
Družbene koristi in vrednost uporabe
01/ Neposredne ekonomske koristi
Ta naprava lahko učinkovito zmanjša stopnjo ostankov in izgube pri predelavi pri proizvodnji embalaže, tako da vnaprej predvidi učinke lepljenja papirja. Glede na ocene, če se ta naprava promovira v celotni panogi, se lahko stopnja odpadkov končnega izdelka, ki jo povzročijo težave z lepilom v podjetjih za pakiranje embalaže, zmanjša s povprečnih 5,7 % na manj kot 2 %. Hkrati lahko izboljšana učinkovitost inšpekcijskih pregledov znatno prihrani stroške dela, kar zmanjša stroške dela na pregled za približno 80 %.
02/ Tehnološka vodilna vloga
Standardizirano delovanje te naprave lahko izmeri učinkovitost lepljenja različnih vrst lepila, učinkovito izbere in prilagodi formulacije lepila za specializirane postopke cigaretnega papirja, črnila in laminacije, skrajša cikel raziskav in razvoja za izbiro lepila in izboljšavo formulacije, natančno reši praktične težave, kot so odstranjevanje lepila, zvijanje, prelivanje lepila in oprijem pri proizvodnji cigaretnih škatlic, ter vzpostavi sistem vrednotenja za združljivost lepila in papirja za cigaretne škatlice.
03/ Sinergija industrijske verige
Projekt sprejme skupni raziskovalni model v celotni industrijski verigi, ki vključuje raziskave in razvoj lepila, tiskanje in proizvodnjo vmesnih cigaretnih zavojev ter proizvajalce cigaretne embalaže s tehničnimi viri, talenti in opremo. Odpravlja informacijske in tehnične ovire na vsaki stopnji, s čimer tvori celotno-verižni sistem tehnične optimizacije od surovin do končnih izdelkov, s čimer usmerja celotno industrijo cigaretnih škatlic k večji učinkovitosti, natančnosti in inteligenci ter krepi osrednjo konkurenčnost industrije.
04/ Prispevek k industrijski standardizaciji
S tem projektom je bila uspešno razvita prva naprava za testiranje učinkovitosti lepila za embalažni papir v državi, s čimer je bila prva v industriji. Da bi izpolnili enotne tehnične specifikacije, ki jih zahtevajo različna podjetja in testne ustanove v panogi, je projektna skupina standardizirala rezultate raziskav, spodbujala tehnične preboje in izboljšave kakovosti pri zložljivih kartonih ter surovinah in pomožnih materialih (papirju) v embalažni in tiskarski industriji ter izboljšala usklajeno dodeljevanje in inovacijske zmogljivosti podjetij na zgornjem in nižjem nivoju.
V prihodnosti bo raziskovalna skupina še naprej optimizirala raven inteligence naprave, razvila sistem samodejne presoje, ki temelji na strojnem vidu, dosegla popolnoma brezpilotno delovanje testiranja učinkovitosti lepila in raziskala razširitev uporabe naprave na druge embalažne materiale (kot so plastika in kovinske folije) za testiranje učinkovitosti oprijema, s čimer bo večji prispevek k tehnološkim inovacijam pri nadzoru kakovosti v embalažni industriji.