Ефективність роботи підвищена більш ніж на 300%! Новий пристрій перевірки сигаретних пачок настільки ефективний!

У лютому 2025 року Чжан Цзяньмінь, секретар партії та директор Управління державної тютюнової монополії та генеральний директор Китайської національної тютюнової корпорації, під час інспекції в Hunan Tobacco наголосив на «подальшому поглибленні реформ та інновацій, наданні нового імпульсу високо-якісному розвитку та модернізації та сприянні промисловим інноваціям через технологічні інновації при постійному збільшенні можливостей цифрового розвитку». Ця директива вказує шлях до технологічних інновацій у галузі пакування сигарет. «Ефективність адгезії» є важливим показником адаптивності машини для пакування сигарет, оскільки міцність клейового шару безпосередньо визначає структурну стабільність пачок сигарет під час зберігання, транспортування та продажу. Згідно з опитуванням Комітету з упаковки тютюну Китайської федерації пакування, середній рівень утилізації сигаретних пачок у домашніх умовах через проблеми з клеєм становить 5,7%, причому деякі малі та середні-підприємства перевищують 15%, що призводить до річних прямих економічних втрат понад 200 мільйонів юанів.

В даний час тестування адгезійних властивостей готових сигаретних пачок проводиться повністю вручну. Процес тестування включає три основні етапи: підготовка матеріалу, адгезія паперу та оцінка відклеювання, що охоплює понад десять дій, таких як вирізання зразків, нанесення клею, пресування, схоплювання, відшаровування та оцінка, і все це повністю залежить від ручної роботи. Цей традиційний метод має такі проблеми, як неточна кількість клею, нерівномірне нанесення, неправильне вирівнювання паперу та недостатнє натискання, що призводить до тривалого часу тестування, повторних проб, високої трудомісткості та низької ефективності. Деяке опалювальне обладнання також створює ризики для безпеки. Щоб вирішити ці проблеми, Changde Jinpeng Printing Co., Ltd. (надалі «Changde Jinpeng») застосувала підхід «спільних зусиль промислових підприємств, що працюють на першому та нижчому напрямках», успішно розробивши пристрій для тестування ефективності клею для пакувального паперу шляхом-порівняльного аналізу на місці та спільних інновацій. Ця стаття систематично пояснює передумови, технічний план, результати впровадження та рекламну цінність пристрою, маючи на меті надати довідник для перевірки якості технологічних інновацій у галузі.

Технічна підготовка та аналіз проблеми

01/ Технічне значення ефективності клею

Ефективність адгезії відноситься до процесу, заснованого на механізмі руйнування адгезиву, що імітує етап натискання адгезиву під час формування сигаретної пачки. Два зразки з'єднують разом, а потім деструктивно відшаровують. Якщо волокна паперу розриваються клеєм, ефективність клею вважається задовільною. Цей показник ефективності безпосередньо відображає сумісність між клеєм і паперовою підкладкою і є ключовим параметром для забезпечення стабільності структури упаковки.

02/ Традиційні методи тестування та їх проблеми

Наразі всі сигаретні коробки вимагають тестування ефективності клею перед тим, як залишити фабрику. Процес тестування можна розділити на три основні етапи: «підготовка матеріалу», «адгезія паперу» та «оцінка відклеювання». Конкретні кроки операції включають: взяти зразок для тестування з мішка для зразків → розрізати клейку область зразка до 20 мм × 50 мм → набрати клей шприцом (як показано на малюнку 1) → нанести клей на клейку область → рівномірно нанести клей за допомогою чистої крапельниці → вирівняти папір назад із приклеєною ділянкою → нагріти прес за допомогою пристрою для запечатування (як показано на малюнку 2) → дати йому постояти горизонтально протягом 30 хвилин → вручну повністю відокремте дві скріплені поверхні → візуально перевірте, чи не пошкоджені волокна паперу.

Рисунок 1 Ручне відсмоктування гелю

Рисунок 2 Прес для термозварювання

Після аналізу описаний вище повністю ручний процес роботи має такі проблеми:

(1) Низька ефективність: окремі тести в лабораторії тривають надто довго, а повний процес займає близько 35 хвилин. Після запиту на перевірку доводиться довго чекати відгуку, що не може задовольнити-потреби моніторингу виробництва в реальному часі.

(2) Загрози безпеці: деякі етапи тестування включають нагрівання обладнання, а ручне керування несе ризики, такі як опіки та ураження електричним струмом.

(3) Недостатня точність: поточні методи тестування відносно грубі. Контроль кількості клею залежить від досвіду оператора, і однорідність покриття не може бути гарантована, що призводить до низької точності даних тестування, що ускладнює підтримку ретельного контролю якості.

(4) Висока частота повторних перевірок: весь процес виконується вручну, а ключові кроки (наприклад, зішкрібання клею, вирівнювання та пресування) схильні до помилок, що спричиняє невдачу експерименту. Частка повторних перевірок досягає 50%, що не тільки збільшує робоче навантаження, але й витрачає ресурси на тестування.

Таким чином, традиційні ручні методи тестування більше не відповідають вимогам сучасної індустрії пачок сигарет щодо точного та ефективного контролю якості. Існує нагальна потреба в розробці стандартизованого автоматизованого пристрою для тестування, щоб повністю усунути людське втручання.

Рішення та технічні принципи

01/ Цілі дослідження та загальний підхід

Щоб вирішити вищезазначені проблеми, наша проектна команда поставила перед собою наступну мету розробки: розробити пристрій для тестування ефективності клею для пакувального паперу, який стандартизує та автоматизує процес тестування, ефективно контролює кількість і рівномірність нанесеного клею, забезпечує безпечне та міцне гаряче пресування та значно покращує ефективність тестування та надійність даних. Загальний технічний підхід полягає в інтеграції таких функцій, як зішкрібання клею, перенесення, нагрівання та пресування в одному пристрої, перетворюючи розрізнені ручні операції в безперервний автоматизований процес; досягти точного контролю ключових параметрів процесу за допомогою точної механічної конструкції; та усунути людський фактор за допомогою стандартизованих операційних процедур.

02/ Конструкція пристрою

Розроблений пристрій для тестування ефективності клею для пакувального паперу належить до галузі технологій склеювання упаковки та в основному включає три функціональні модулі, як показано на малюнку 3.

Малюнок 3 Пристрій для тестування клею для пакувального паперу (ліворуч: схематична діаграма, праворуч: справжній пристрій)

(1) Основа: служить опорною платформою для всього пристрою, інтегруючи установку механізму скребка, механізму прокатки та механізму ламінування. Це забезпечує точне координування просторового розташування кожного функціонального модуля, що забезпечує безперервні процеси тестування.

(2) Механізм скребка: Використовується для зіскрібання надлишків клею з жолоба для пензля для клею в переливний жолоб і вирівнювання клею. Цей механізм має пристрій точного регулювання зазору скребка для контролю товщини шару клею в заданому діапазоні, забезпечуючи рівномірну та постійну товщину.

(3) Механізм прокатки: використовується для притискання пакувального паперу до шару клею після зіскрібання, перенесення клею на папір. Механізмом керує привідний блок, який забезпечує постійне нанесення роликом клею з постійною швидкістю та тиском, усуваючи такі проблеми, як коливання швидкості або нерівномірний тиск від ручного прокату.

(4) Механізм ламінування: використовується під час випробувань на адгезію для застосування контрольованого тиску та часу на склеєний пакувальний папір, розміщений у жолобі для ламінування, імітуючи процес ламінування під час фактичного друку та виробництва упаковки. Цей механізм містить електричний нагрівальний модуль для точного контролю температури та часу пресування.

03/ Стандартизований процес тестування

На основі розробленого пристрою було встановлено наступний стандартизований процес тестування:

(1) Відбір зразків: з кожної партії необхідно відібрати щонайменше 5 аркушів. Зразки повинні бути плоскими, неушкодженими, без прилипань і відповідати вимогам розміру принаймні 300 мм × 300 мм. Кожен зразок має вказувати напрямок волокон паперу та передню/зворотню сторони та бути запечатаний у пакеті.

(2) Кондиціонування температури та вологості: Зразки слід кондиціонувати в умовах, зазначених у GB/T 10739, щоб усунути вплив навколишнього середовища на результати.

(3) Розрізання зразка: розріжте зразки на Зразок 1 (98 мм × 42 мм) і Зразок 2 (98 мм × 50 мм), переконавшись, що довга сторона (98 мм) паралельна напрямку зерна для відповідності напрямку виробничого напруження.

(4) Нанесення клею: використовуйте екстрактор клею, щоб взяти фіксовану кількість клею та ввести його в точковий резервуар для клею модуля підготовки зразків клею.

(5) Зішкріб: скребок автоматично переміщує надлишок клею навколо точкового резервуара в переливний жолоб і вирівнює клей, утворюючи рівномірно товстий шар.

(6) Перенесення клею: помістіть зразок 1 (98 мм × 42 мм) у клейовий модуль лицьовою стороною догори. Запустіть роликовий механізм, щоб притиснути зразок до вирівняного шару клею з постійною швидкістю та тиском, забезпечуючи рівномірне перенесення клею.

(7) Ламінування: видаліть зразок 1 за допомогою клею та помістіть його в слот модуля електричного нагріву функції ламінування, приклеєною стороною вгору, вирівнявши її з передньою стороною зразка 2. Встановіть температуру модуля електричного нагрівання та запустіть пристрій гарячого-пресування, щоб стиснути зразок 1 і зразок 2 разом.

(8) Встановлення зразка: Візьміть ламінований зразок із клейового пристрою, помістіть один кінець Зразка 2 у фіксований отвір тестера на відшарування та затисніть інший кінець Зразка 1 за допомогою тягового пристрою.

(9) Випробування на відрив: як показано на малюнку 4, використовуйте кут відриву 150 градусів і швидкість тестування 600 мм/с із тяговим пристроєм. Запишіть криву сили відриву та визначте тип руйнування (руйнування паперового волокна або руйнування клейової поверхні).

Малюнок 4 Тест на відшарування сигаретної пачки

04/ Ключові технологічні прориви

Цей пристрій досяг технологічного прориву в наступних трьох сферах:

(1) Інтегрована конструкція: завдяки об’єднанню трьох основних функціональних модулів-зіскрібання клею, прокатки та ламінування-в єдину основу стандартизується весь процес під час експериментів із ефективністю клею, зокрема нанесення клею, вирівнювання шару клею, перенесення клею та ламінування, усуваючи помилки між етапами.

(2) Точний контроль параметрів: механізм скребка забезпечує рівномірність товщини клейового шару (похибка менше або дорівнює 0,01 мм); рухомий механізм, що приводиться в дію сервосистемою, контролює ролики для перенесення клею з постійною швидкістю та тиском, з точністю швидкості ±0,1 мм/с і точністю тиску ±0,5 Н; механізм ламінування може точно регулювати тиск ламінування (±1Н), температуру (±1 градус) і час (±0,1с), точно імітуючи фактичні умови виробництва.

(3) Стандартизована робота: усі операції встановлюються через інтерфейс людини-машини, і після запуску одним-клацанням миші весь процес завершується автоматично. Це повністю усуває дефекти, викликані ручною операцією, такі як неточна кількість клею, нерівномірне нанесення, невирівняний папір або недостатнє натискання, забезпечуючи повторюваність і порівнянність результатів тесту. Порівняння процесу тестування до-і-після показано на малюнку 5.

Малюнок 5 Порівняння процесу виявлення до та після покращення

Технічні ефекти та аналіз даних

01/ Аналіз підвищення ефективності

Після кількох комп’ютерних-перевірок і фактичних випробувань цей пристрій значно покращив ефективність виявлення. Загальний час для одного виявлення зменшився з 2057 секунд при використанні традиційних ручних методів до 442 секунд, що представляє збільшення ефективності роботи на 365,38%. Рівень успіху всього процесу виявлення досяг 100%, а частота повторних-перевірок впала з 50% до 0, що значно зменшило трудомісткість операторів.

02/ Точність і надійність виявлення

Відгуки клієнтів: «Дизайн цього пристрою є науковим і розумним, простим у експлуатації, високоточним і стабільним. Він ефективно долає затримки та відхилення даних, виявлені в попередніх методах ручного тестування, забезпечуючи потужну технічну підтримку для посилення нашого контролю над якістю клею пакувального паперу».

03/ Покращення безпеки

Традиційне ручне тестування використовує нагрівальне обладнання, як-от термозварювачі, що створює ризик опіків і ураження електричним струмом. Цей пристрій інтегрує нагрівальний модуль у замкнуту композитну структуру, використовуючи теплоізоляцію та автоматичний контроль температури. Операторам не потрібно торкатися високо{2}}температурних частин, що повністю виключає ризик опіків.

Соціальні переваги та застосування

01/ Прямі економічні вигоди

Заздалегідь прогнозуючи ефективність адгезії паперу, цей пристрій ефективно зменшує відходи та повторну обробку під час виробництва упаковки. За оцінками, у разі широкого застосування по всій галузі рівень браку готових сигаретних пачок через проблеми з клеєм можна знизити в середньому з 5,7% до 2%. У той же час, покращена ефективність виявлення може заощадити значні витрати на оплату праці, зменшивши витрати на оплату праці на виявлення приблизно на 80%.

02/ Технологічне лідерство

Стандартизована робота цього пристрою може вимірювати адгезійну ефективність різних типів клею та ефективно просіювати склади, придатні для сигаретного паперу, чорнила та процесів покриття. Це скорочує цикл досліджень і розробок для вибору клею та вдосконалення формули, точно вирішуючи практичні проблеми у виробництві сигаретних пачок, такі як розшарування, відшарування, перетікання клею та прилипання, і встановлює систему оцінки сумісності між клеєм і сигаретним папером.

03/ Синергія промислового ланцюга

Проект застосовує спільний підхід до всіх галузевих ланцюжків, об’єднуючи технічні ресурси, кадри та ресурси обладнання, що стосуються дослідницьких і дослідницьких розробок клею, друку пачок сигарет, а також підприємств з виробництва упаковки для сигарет. Це руйнує інформаційні та технологічні бар’єри між кожною ланкою, утворюючи повну-систему технічної оптимізації ланцюга від сировини до готової продукції, просуваючи індустрію пакування сигарет до більшої ефективності, точності та інтелекту, а також підвищуючи основну конкурентоспроможність галузі.

04/ Внесок у промислову стандартизацію

У рамках цього проекту було успішно розроблено перший у Китаї пристрій для тестування клейкості пакувального паперу, що стало першим у галузі. Щоб відповідати уніфікованим технічним специфікаціям, які вимагають різні компанії та випробувальні установи, команда проекту стандартизувала результати досліджень, сприяючи технічному прогресу та покращенню якості складних картонних коробок і сировини (паперу) в пакувальній і поліграфічній промисловості, а також покращуючи координацію ресурсів та інноваційні можливості на підприємствах вищого та нижчого оборотів.

У майбутньому дослідницька група продовжуватиме оптимізувати інтелект пристрою, розробляючи автоматичну систему оцінювання на основі машинного зору, досягаючи повністю безпілотного виявлення ефективності клею, досліджуючи застосування пристрою для тестування адгезійних властивостей інших пакувальних матеріалів (таких як пластик і металева фольга), роблячи більший внесок в інновації в технології тестування якості упаковки.