دستگاه جدید تشخیص پاکت سیگار

در حال حاضر، تست عملکرد چسب برای بسته بندی سیگار تمام شده کاملاً دستی است. فرآیند آزمایش شامل سه مرحله اصلی است: آماده‌سازی مواد، چسباندن کاغذ، و ارزیابی{1} لایه‌برداری، که شامل بیش از ده روش مانند برش نمونه، اعمال چسب، فشار دادن، استراحت دادن، پوست‌کردن و ارزیابی است که همه آنها کاملاً به کار دستی متکی هستند. این روش آزمایش سنتی دارای مسائلی مانند مقادیر نادرست چسب، کاربرد ناهموار، کاغذ نامرتب و فشار ناکافی است که منجر به زمان‌های طولانی آزمایش، آزمایش‌های مجدد مکرر، شدت کار بالا، راندمان پایین و خطرات ایمنی در برخی تجهیزات گرمایشی می‌شود. برای رسیدگی به این مشکلات، شرکت چاپ چانگده جین‌پنگ، با مسئولیت محدود (که از این پس به عنوان «چانگد جین‌پنگ» نامیده می‌شود) رویکرد «پیشرفت مشترک شرکت‌های زنجیره‌ای صنعت بالادست و پایین دست» را اتخاذ کرد. آنها با یادگیری در سایت-و نوآوری با هم، دستگاهی را برای آزمایش عملکرد چسب کاغذ بسته بندی با موفقیت ایجاد کردند. این مقاله به طور سیستماتیک پیشینه توسعه، راه‌حل‌های فنی، اثرات پیاده‌سازی و کاربردهای بالقوه این دستگاه را با هدف ارائه مرجعی برای نوآوری فن‌آوری در تست کیفیت در صنعت توضیح می‌دهد.

پیشینه فنی و تجزیه و تحلیل مسئله

01/ مفهوم فنی عملکرد چسب

عملکرد چسب، بر اساس مکانیسم شکست پیوند، به شبیه سازی مرحله پیوند در شکل گیری بسته بندی سیگار اشاره دارد، جایی که دو نمونه به هم متصل شده و سپس به طور مخربی از هم جدا می شوند. اگر الیاف کاغذ توسط چسب از هم جدا شوند، عملکرد چسب واجد شرایط در نظر گرفته می شود. این شاخص عملکرد به طور مستقیم سازگاری بین چسب و بستر کاغذ را منعکس می کند و یک پارامتر کلیدی برای اطمینان از پایداری ساختار بسته بندی است.

02/ روشهای تست سنتی و مشکلات موجود

در حال حاضر، تمام محصولات بسته بندی جعبه سیگار باید قبل از خروج از کارخانه تحت آزمایش عملکرد چسب قرار گیرند. فرآیند آزمایش را می توان به سه مرحله اصلی تقسیم کرد: "آماده سازی مواد"، "پیوند کاغذ"، و "ارزیابی لایه برداری". روش خاص عبارت است از: برداشتن نمونه مورد آزمایش از کیسه نمونه ← برش ناحیه چسب نمونه به اندازه 20mm×50mm ← کشیدن چسب با سرنگ (مانند شکل 1) ← رها کردن چسب در ناحیه تعیین شده ← چسب را با قطره چکان تمیز به طور یکنواخت پخش کنید ← قسمت پشت کاغذ را به شکلی که در قسمت حرارتی نشان داده شده تراز کنید و فشار دهید. شکل 2) ← صاف دراز بکشید و اجازه دهید 30 دقیقه بماند.

شکل 1 مکش دستی ژل

شکل 2 پرس آب بندی داغ

پس از تجزیه و تحلیل، فرآیند عملیات کاملا دستی فوق دارای مشکلات زیر است:

(1) راندمان پایین: آزمایش‌های منفرد در آزمایشگاه بسیار طولانی است و فرآیند کامل آن حدود 35 دقیقه طول می‌کشد. پس از درخواست بازرسی، انتظار طولانی برای بازخورد وجود دارد، که نمی‌تواند نیازهای نظارت بر تولید را برآورده کند.

(2) خطرات ایمنی: برخی از مراحل آزمایش شامل تجهیزات گرمایشی است و عملیات دستی خطر سوختگی و خطرات الکتریکی را به همراه دارد.

(3) دقت ناکافی: روش های آزمایش فعلی نسبتاً خشن هستند. کنترل مقدار چسب به تجربه اپراتور متکی است و یکنواختی پوشش را نمی توان تضمین کرد، که منجر به دقت پایین در داده های تست می شود و پشتیبانی از کنترل کیفیت تصفیه شده را دشوار می کند.

(4) نرخ بازرسی مجدد بالا: کل فرآیند به صورت دستی انجام می شود و مراحل کلیدی (مانند تراشیدن چسب، تراز کردن و فشار دادن) مستعد خطا هستند که باعث شکست آزمایش می شود. نرخ بازرسی مجدد به 50 درصد می رسد که نه تنها حجم کار را افزایش می دهد بلکه منابع آزمایش را نیز هدر می دهد.

به طور خلاصه، روش‌های آزمایش دستی سنتی دیگر برای نیازهای صنعت پاکت‌های سیگار مدرن برای کنترل کیفیت دقیق و کارآمد مناسب نیستند. نیاز فوری به توسعه یک دستگاه تست استاندارد و خودکار برای حذف اساسی دخالت انسان وجود دارد.

راه حل و اصول فنی

01/ اهداف تحقیق و رویکرد کلی

برای رسیدگی به مسائل فوق، تیم پروژه ما هدف توسعه زیر را تعیین کرد: توسعه یک دستگاه تست عملکرد چسب کاغذ بسته‌بندی که فرآیند تست را استاندارد و خودکار می‌کند، به طور موثر میزان و یکنواختی چسب اعمال شده را کنترل می‌کند، پرس حرارتی ایمن و محکم را تضمین می‌کند و راندمان تست و قابلیت اطمینان داده‌ها را به طور قابل توجهی بهبود می‌بخشد. رویکرد فنی کلی عبارت است از ادغام عملکردهایی مانند خراش دادن چسب، انتقال، گرم کردن و فشار دادن در یک دستگاه واحد، تبدیل عملیات دستی پراکنده به یک فرآیند خودکار مداوم. دستیابی به کنترل دقیق پارامترهای کلیدی فرآیند از طریق ساختار مکانیکی دقیق. و عوامل انسانی را از طریق روشهای عملیاتی استاندارد حذف کنید.

02/ طراحی سازه دستگاه

دستگاه تست عملکرد چسب کاغذ بسته بندی توسعه یافته متعلق به حوزه فناوری باندینگ بسته بندی است و عمدتاً شامل سه ماژول کاربردی است که در شکل 3 نشان داده شده است.

شکل 3 دستگاه تست عملکرد چسب کاغذ بسته بندی (سمت چپ: نمودار شماتیک، سمت راست: دستگاه واقعی)

(1) پایه: به عنوان پلت فرم پشتیبانی برای کل دستگاه عمل می کند و نصب مکانیسم خراش دادن، مکانیسم نورد و مکانیزم لمینیت را یکپارچه می کند. این تضمین می کند که موقعیت مکانی هر ماژول عملکردی دقیقاً هماهنگ است و فرآیندهای آزمایش مداوم را امکان پذیر می کند.

(2) مکانیسم خراش دادن: برای خراش دادن چسب اضافی از داخل برس چسب به داخل محل سرریز و تراز کردن چسب استفاده می شود. این مکانیسم دارای یک دستگاه تنظیم شکاف خراش دهنده دقیق برای کنترل ضخامت لایه چسب در یک محدوده از پیش تعیین شده است و از ضخامت یکنواخت و ثابت اطمینان حاصل می کند.

(3) مکانیسم نورد: برای فشار دادن کاغذ بسته بندی بر روی لایه چسب پس از تراشیدن، انتقال چسب به کاغذ استفاده می شود. مکانیزم توسط یک واحد محرک کنترل می شود که اطمینان حاصل می کند که غلتک سرعت و فشار ثابت را اعمال می کند و نوسانات سرعت و فشار ناهموار ناشی از غلتک دستی را حذف می کند.

(4) مکانیسم لمینیت: در آزمایشات چسب برای اعمال فشار و زمان لمینیت کنترل شده روی کاغذی که چسبانده شده و به محفظه لمینیت منتقل شده است، استفاده می شود و فرآیند لمینیت را در تولید چاپ و بسته بندی واقعی شبیه سازی می کند. این مکانیزم شامل یک ماژول گرمایش الکتریکی برای کنترل دقیق دما و زمان فشار دادن است.

03/ فرآیند تست استاندارد

بر اساس دستگاه توسعه یافته، فرآیند تست استاندارد زیر ایجاد شد:

(1) نمونه برداری: حداقل 5 برگ باید در هر دسته نمونه برداری شود. نمونه ها باید صاف، سالم، بدون چسبندگی و اندازه مورد نیاز حداقل 300 × 300 میلی متر باشند. هر نمونه باید جهت دانه کاغذ و طرف جلو/پشت را نشان دهد و در یک کیسه مهر و موم شود.

(2) تهویه دما و رطوبت: نمونه ها باید تحت شرایط مشخص شده در GB/T 10739 آماده شوند تا تأثیرات محیطی بر نتایج حذف شود.

(3) برش نمونه: نمونه ها را به نمونه 1 (98 میلی متر × 42 میلی متر) و نمونه 2 (98 میلی متر × 50 میلی متر) برش دهید، اطمینان حاصل کنید که سمت بلند (98 میلی متر) موازی با جهت دانه برای سازگاری با جهت نیرو در طول تولید واقعی است.

(4) تزریق چسب: از یک پخش کننده چسب برای کشیدن مقدار اندازه گیری شده چسب تست و تزریق آن به مخزن چسب نقطه ای ماژول کاربرد چسب استفاده کنید.

(5) تراشیدن چسب: خراش دهنده به طور خودکار چسب اضافی را در اطراف مخزن نقطه به داخل مخزن سرریز می خرد و آن را تراز می کند و یک لایه چسب یکنواخت را تشکیل می دهد.

(6) کاربرد چسب: نمونه 1 (98 میلی متر × 42 میلی متر) را در ماژول کاربرد چسب با جلوی کاغذ رو به بالا قرار دهید. مکانیسم نورد را شروع کنید تا نمونه را با سرعت و فشار ثابت روی لایه چسب تراز شده فشار دهید و از انتقال یکنواخت چسب اطمینان حاصل کنید.

(7) چسبندگی: نمونه 1 چسب را بردارید و آن را در شیار ماژول گرمایش الکتریکی ماژول باندینگ قرار دهید، سمت چسب را به سمت بالا، همراستا با قسمت جلوی نمونه 2 قرار دهید. دمای ماژول گرمایش الکتریکی را تنظیم کنید و دستگاه فشار{3} داغ را شروع کنید تا نمونه 1 و نمونه 2 را با هم فشار دهید.

(8) نصب نمونه: نمونه چسبانده شده را از دستگاه کاربرد چسب بگیرید. یک سر نمونه 2 را در شکاف ثابت دستگاه لایه بردار قرار دهید و سر دیگر نمونه 1 را با فیکسچر کششی محکم کنید.

(9) آزمایش لایه برداری: همانطور که در شکل 4 نشان داده شده است، از زاویه پوسته برداری 150 درجه و سرعت آزمایش 600 میلی متر بر ثانیه با فیکسچر کششی استفاده کنید. منحنی نیروی لایه برداری را ثبت کنید و حالت شکست را تعیین کنید (شکست فیبر کاغذ یا شکست رابط لایه چسب).

شکل 4 تست لایه برداری پاکت سیگار

04/ پیشرفت های کلیدی فناوری

این دستگاه در سه زمینه زیر به پیشرفت های تکنولوژیک دست یافته است:

(1) طراحی یکپارچه: با ادغام سه ماژول عملکردی اصلی-خراش دادن چسب، نورد و لمینیت-در یک پایه واحد، کل فرآیند را در آزمایش‌های عملکرد چسب، از جمله اعمال چسب، تراز کردن لایه چسب، انتقال چسب، و لمینیت، استاندارد می‌کند و خطاهای بین مراحل را حذف می‌کند.

(2) کنترل پارامتر دقیق: مکانیسم خراش دادن تضمین می کند که لایه چسب از نظر ضخامت یکنواخت است (خطای کمتر یا مساوی 0.01 میلی متر). مکانیسم نورد که توسط یک سیستم سروو هدایت می شود، غلتک ها را برای انتقال چسب با سرعت و فشار ثابت، با دقت سرعت ± 0.1 میلی متر بر ثانیه و دقت فشار 0.5 ±، کنترل می کند. مکانیسم لمینیت می تواند به طور دقیق فشار لمینیت (±1N)، دما (±1 درجه) و زمان (±0.1 ثانیه) را تنظیم کند و شرایط واقعی تولید را به دقت شبیه سازی کند.

(3) عملیات استاندارد: همه عملیات از طریق یک واسط ماشین{1}} انسان تنظیم می‌شوند و پس از شروع یک-کلیک، کل فرآیند به‌طور خودکار تکمیل می‌شود. این به طور کامل عیوب ناشی از عملکرد دستی، مانند مقدار نادرست چسب، استفاده ناهموار، کاغذ نامناسب، یا فشار ناکافی را از بین می برد و تکرارپذیری و مقایسه نتایج آزمایش را تضمین می کند. مقایسه مراحل قبل و بعد از آزمایش در شکل 5 نشان داده شده است.

شکل 5 مقایسه فرآیندهای بازرسی قبل و بعد از بهبود



اثربخشی فنی و تجزیه و تحلیل داده ها



01/ تجزیه و تحلیل بهبود کارایی



پس از چند بار اعتبارسنجی و آزمایش‌های عملی، دستگاه به بهبودهای قابل توجهی در کارایی بازرسی دست یافته است. کل زمان بازرسی در هر پاس از 2057 ثانیه در روش‌های دستی سنتی به 442 ثانیه کاهش یافته است که بازده کار را 365.38 درصد افزایش می‌دهد. نرخ موفقیت برای کل فرآیند بازرسی به 100٪ رسیده است و نرخ بازرسی مجدد از 50٪ به 0 کاهش یافته است که شدت کار پرسنل آزمایش را بسیار کاهش می دهد.



02/ دقت و قابلیت اطمینان تشخیص



ارزیابی مشتری: "این دستگاه از نظر علمی و منطقی طراحی شده است، کار با آن آسان است، بسیار دقیق و بسیار پایدار است. این دستگاه به طور موثر بر مسائلی مانند تاخیر در تشخیص و سوگیری داده های موجود در روش های بازرسی دستی قبلی غلبه می کند و پشتیبانی فنی قوی برای تلاش های ما برای تقویت کنترل کیفیت چسب کاغذ بسته بندی ارائه می دهد."



03/ بهبودهای امنیتی



آزمایش دستی سنتی از سیل‌کننده‌های حرارتی و سایر تجهیزات گرمایشی با خطرات سوختگی و ایمنی الکتریکی استفاده می‌کند. این دستگاه ماژول گرمایش را در یک مکانیسم کامپوزیت بسته ادغام می‌کند که دارای حفاظت عایق حرارتی و کنترل خودکار دما است، بنابراین اپراتورها نیازی به لمس اجزای{1}در دمای بالا ندارند و خطر سوختگی را کاملاً از بین می‌برد.



مزایای اجتماعی و ارزش کاربردی



01/ منافع اقتصادی مستقیم



این دستگاه می‌تواند با پیش‌بینی اثرات چسبندگی کاغذ از قبل، میزان تلفات ضایعات و دوباره کاری را در تولید بسته‌بندی کاهش دهد. بر اساس برآوردها، در صورت ترویج این دستگاه در سراسر صنعت، میزان ضایعات محصول نهایی ناشی از مشکلات چسب در شرکت های بسته بندی را می توان از میانگین 5.7 درصد به زیر 2 درصد کاهش داد. در عین حال، بهبود راندمان بازرسی می تواند مقدار قابل توجهی از هزینه های نیروی کار را کاهش دهد و هزینه های نیروی کار در هر بازرسی را تا حدود 80 درصد کاهش دهد.



02/ نقش رهبری فناوری



عملکرد استاندارد این دستگاه می‌تواند عملکرد اتصال انواع مختلف چسب را اندازه‌گیری کند، فرمول‌های چسب را برای فرآیندهای تخصصی پاکت‌های پاکت سیگار، جوهر، و فرآیندهای لمینیت انتخاب و تطبیق دهد، چرخه تحقیق و توسعه را برای انتخاب چسب و بهبود فرمول‌بندی کوتاه کند، مسائل عملی را دقیقاً حل کند، مانند خشک‌کردن، تاب برداشتن، چسبندگی سرریز چسب، ایجاد سیستم ارزیابی چسبندگی برای تولید چسب، ایجاد سیستم ارزیابی چسبندگی برای تولید چسب در پاکت سیگار. و کاغذ پاکت سیگار



03/ هم افزایی زنجیره ای صنعت



این پروژه یک مدل تحقیقاتی مشترک را در سراسر زنجیره صنعت اتخاذ می‌کند، که R&D چسب بالادستی، چاپ و تولید بسته‌های سیگار میان‌دستی، و تولیدکنندگان بسته‌بندی سیگار پایین‌دستی با منابع فنی، استعداد و تجهیزات را ادغام می‌کند. اطلاعات و موانع فنی را در هر مرحله از بین می‌برد و یک سیستم بهینه‌سازی فنی زنجیره‌ای کامل از مواد خام تا محصولات نهایی را تشکیل می‌دهد و صنعت کلی بسته‌های سیگار را به سمت کارایی، دقت و هوشمندی بیشتر سوق می‌دهد و رقابت‌پذیری اصلی صنعت را افزایش می‌دهد.



04/ کمک به استانداردسازی صنعت



این پروژه با موفقیت اولین دستگاه تست عملکرد چسب کاغذ بسته بندی کشور را توسعه داد و در ابتدا به صنعت دست یافت. برای برآوردن مشخصات فنی یکپارچه مورد نیاز شرکت‌ها و مؤسسات آزمایشی مختلف در صنعت، تیم پروژه نتایج تحقیقات را استاندارد کرد، پیشرفت‌های فنی و بهبود کیفیت در کارتن‌های تاشو و مواد خام و کمکی (کاغذ) در صنعت بسته‌بندی و چاپ را ارتقا داد و توانایی‌های تخصیص و نوآوری هماهنگ شرکت‌های بالادستی و پایین‌دستی را افزایش داد.



در آینده، تیم تحقیقاتی به بهینه‌سازی سطح هوشمندی دستگاه، توسعه یک سیستم قضاوت خودکار مبتنی بر بینایی ماشین، دستیابی به عملکرد کاملاً بدون سرنشین آزمایش عملکرد چسب، و گسترش کاربرد دستگاه برای سایر مواد بسته‌بندی (مانند پلاستیک و فویل‌های فلزی) برای آزمایش عملکرد چسبندگی ادامه خواهد داد، و سهم بیشتری در نوآوری صنعت بازرسی کیفی خواهد داشت.