راندمان کاری بیش از 300٪ افزایش یافته است! دستگاه جدید بازرسی پاکت سیگار اینقدر کارآمد است!

در فوریه 2025، ژانگ جیان مین، دبیر حزب و مدیر اداره دولتی انحصار دخانیات و مدیر کل شرکت ملی دخانیات چین، طی بازرسی در هونان دخانیات بر "تعمیق بیشتر اصلاحات و نوآوری، تزریق شتاب جدید به توسعه و نوسازی با کیفیت بالا{1} و ارتقای ظرفیت نوآوری نوآورانه صنعتی از طریق توسعه مداوم دیجیتالی" تاکید کرد. این دستورالعمل راه را برای نوآوری های فناوری در صنعت بسته بندی سیگار نشان می دهد. "عملکرد چسب" یک شاخص مهم برای سازگاری دستگاه پاکت سیگار است، زیرا استحکام لایه چسب مستقیماً پایداری ساختاری بسته‌های سیگار را در طول ذخیره‌سازی، حمل و نقل و فروش تعیین می‌کند. بر اساس یک نظرسنجی در سال 2024 توسط کمیته بسته بندی تنباکو فدراسیون بسته بندی چین، میانگین نرخ ضایعات بسته های سیگار داخلی به دلیل مشکلات چسب 5.7٪ است که برخی از شرکت های کوچک و متوسط{7}}از 15٪ فراتر می روند که منجر به زیان اقتصادی مستقیم سالانه بیش از 200 میلیون یوان می شود.

در حال حاضر، آزمایش عملکرد چسب بسته‌های سیگار تمام‌شده کاملاً دستی است. فرآیند آزمایش شامل سه مرحله اصلی است: آماده‌سازی مواد، چسبندگی کاغذ، و ارزیابی{1} جداسازی، پوشش بیش از ده عمل مانند برش نمونه‌ها، اعمال چسب، فشار دادن، گیرش، لایه‌برداری و ارزیابی، که همه اینها کاملاً به کار دستی بستگی دارد. این روش سنتی مشکلاتی مانند مقادیر نادرست چسب، کاربرد ناهموار، کاغذ نامناسب و فشار ناکافی دارد که منجر به زمان طولانی آزمایش، آزمایش‌های مکرر، شدت کار بالا و راندمان پایین می‌شود. برخی از تجهیزات گرمایشی نیز خطرات ایمنی دارند. برای رسیدگی به این مسائل، شرکت چاپ چانگد جین‌پنگ (که از این پس «چانگده جین‌پنگ» نامیده می‌شود) رویکرد «تلاش مشترک شرکت‌های صنعتی بالادستی و پایین‌دستی» را اتخاذ کرد و با موفقیت یک دستگاه تست عملکرد چسب کاغذ بسته‌بندی را از طریق-معیارسازی سایت و نوآوری مشترک توسعه داد. این مقاله به طور سیستماتیک پیشینه، طرح فنی، نتایج پیاده‌سازی و ارزش ارتقای دستگاه را توضیح می‌دهد تا مرجعی برای تست کیفیت نوآوری فناوری در صنعت ارائه کند.

پیشینه فنی و تجزیه و تحلیل مسئله

01/ معنی فنی عملکرد چسب

عملکرد چسب به فرآیندی بر اساس مکانیسم شکست چسب، شبیه سازی مرحله فشار دادن چسب در تشکیل پاکت سیگار اشاره دارد. دو نمونه به هم چسبیده 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 آنها

در حال حاضر، تمام جعبه های سیگار قبل از خروج از کارخانه نیاز به تست عملکرد چسب دارند. فرآیند آزمایش را می توان به سه مرحله اصلی تقسیم کرد: "آماده سازی مواد"، "چسبندگی کاغذ" و "ارزیابی لایه برداری{1}". مراحل عملیات خاص عبارتند از: نمونه مورد آزمایش را از کیسه نمونه بردارید ← ناحیه چسب نمونه را به 20mm × 50mm برش دهید ← با سرنگ چسب بکشید (همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است) ← چسب را روی ناحیه چسب بیندازید ← با استفاده از قطره چکان تمیز چسب را به طور یکنواخت پخش کنید ← با استفاده از یک دستگاه فشار دهنده ← با استفاده از دستگاه چسب حرارتی نشان داده شده، سطح کاغذ را با چسب حرارتی تراز کنید. 2) ← بگذارید 30 دقیقه به صورت افقی بماند ← به صورت دستی دو سطح چسبانده شده را کاملاً از هم جدا کنید ← به صورت چشمی بررسی کنید تا ببینید آیا الیاف کاغذ آسیب دیده است یا خیر.

شکل 1 مکش دستی ژل

شکل 2 پرس حرارتی آب بندی

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 خطراتی مانند 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 خراش دادن و انتقال چسب به کاغذ استفاده می شود. این مکانیزم توسط یک واحد محرک کنترل می شود که اطمینان می دهد غلتک چسب را با سرعت و فشار ثابت اعمال می کند و مسائلی مانند نوسان سرعت یا فشار ناهموار ناشی از نورد دستی را از بین می برد.

(4) مکانیسم لمینیت: در طول آزمایش های چسب برای اعمال فشار و زمان بندی کنترل شده بر روی کاغذ بسته بندی چسب دار قرار داده شده در لایه لمینیت استفاده می شود و فرآیند لمینیت را در تولید واقعی چاپ و بسته بندی 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 ضلع بلند (98 میلی متر) موازی با جهت دانه برای سازگاری با جهت تنش تولید است.

(4) کاربرد چسب: از یک دستگاه استخراج چسب برای برداشتن مقدار ثابت چسب و تزریق آن به مخزن چسب نقطه ای ماژول آماده سازی نمونه چسب استفاده کنید.

(5) خراش دادن: خراش دهنده به طور خودکار چسب اضافی را در اطراف مخزن نقطه به داخل مخزن سرریز حرکت می دهد و چسب را صاف می کند و یک لایه ضخیم یکنواخت تشکیل می دهد.

(6) انتقال چسب: نمونه 1 (98 میلی متر × 42 میلی متر) را با قسمت جلویی رو به بالا در ماژول چسب قرار دهید. مکانیسم غلتکی 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) لمینیت: نمونه 1 را با چسب بردارید و آن را در شیار ماژول گرمایش الکتریکی عملکرد لمینیت قرار دهید، در حالی که سمت چسبیده شده رو به بالا باشد، با قسمت جلوی نمونه 2 تراز شود. دمای ماژول گرمایش الکتریکی را تنظیم کنید و دستگاه فشار{3} داغ را برای فشار دادن نمونه 1 و نمونه 2 با هم شروع کنید.

(8) نصب نمونه: نمونه چند لایه را از دستگاه چسب بردارید، یک انتهای نمونه 2 را در شکاف ثابت دستگاه لایه بردار قرار دهید و انتهای دیگر نمونه 1 را با فیکسچر کششی ببندید.

(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 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 فرآیند تشخیص قبل و بعد از بهبود

اثرات فنی و تجزیه و تحلیل داده ها

01/ تحلیل بهبود کارایی

این دستگاه پس از چندبار تأیید{0}} مبتنی بر رایانه و آزمایش‌های واقعی، به پیشرفت‌های قابل توجهی در کارایی تشخیص دست یافته است. زمان کل برای یک تشخیص واحد از 2057 ثانیه با استفاده از روش های دستی سنتی به 442 ثانیه کاهش یافت که نشان دهنده افزایش 365.38 درصدی در راندمان کار است. میزان موفقیت کل فرآیند تشخیص به 100% رسید و نرخ بازرسی مجدد از 50% به 0 کاهش یافت و شدت کار را برای اپراتورها بسیار کاهش داد.

02/ دقت و قابلیت اطمینان تشخیص

بازخورد مشتری: "طراحی این دستگاه علمی و معقول است، کار با آن آسان است، بسیار دقیق و پایدار است. به طور موثر بر تاخیرها و انحرافات داده های موجود در روش های آزمایش دستی قبلی غلبه می کند و پشتیبانی فنی قوی برای افزایش کنترل ما بر کیفیت چسب کاغذ بسته بندی ارائه می دهد."

03/ بهبودهای ایمنی

آزمایش دستی سنتی از تجهیزات گرمایشی مانند سیلرهای حرارتی استفاده می کند که خطر سوختگی و خطرات الکتریکی را به همراه دارد. این دستگاه با استفاده از عایق حرارتی و کنترل خودکار دما، ماژول گرمایش را در یک ساختار کامپوزیت بسته ادغام می کند. اپراتورها نیازی به لمس قطعات با دمای{2}بالا ندارند و خطر سوختگی را کاملاً از بین می‌برد.

مزایای اجتماعی و ارزش کاربردی

01/ مزایای مستقیم اقتصادی

با پیش بینی عملکرد چسب کاغذ از قبل، این دستگاه به طور موثری ضایعات و دوباره کاری را در تولید بسته بندی کاهش می دهد. تخمین زده می شود که اگر به طور گسترده در صنعت استفاده شود، نرخ ضایعات بسته های سیگار نهایی به دلیل مشکلات چسبندگی می تواند از میانگین 5.7٪ به زیر 2٪ کاهش یابد. در عین حال، راندمان تشخیص بهبود یافته می تواند در هزینه های نیروی کار قابل توجهی صرفه جویی کند و هزینه های نیروی کار در هر تشخیص را حدود 80٪ کاهش دهد.

02/ رهبری تکنولوژیک

عملکرد استاندارد این دستگاه می تواند عملکرد چسب انواع مختلف چسب و فرمولاسیون های صفحه نمایش کارآمد مناسب برای کاغذ پاکت سیگار، جوهر و فرآیندهای پوشش را اندازه گیری کند. این امر چرخه تحقیق و توسعه را برای انتخاب چسب و بهبود فرمول کوتاه می‌کند، به طور دقیق به مشکلات عملی در تولید پاکت سیگار مانند لایه‌برداری، لایه‌برداری، سرریز چسب و چسبندگی می‌پردازد و یک سیستم ارزیابی سازگاری بین چسب و کاغذ پاکت سیگار ایجاد می‌کند.

03/ هم افزایی زنجیره ای صنعت

این پروژه رویکرد مشترکی را در بالادست و پایین دست زنجیره صنعت اتخاذ می‌کند و منابع فنی، استعداد و تجهیزات R&D چسب بالادستی، چاپ بسته‌های سیگار میان‌دستی، و شرکت‌های تولید بسته‌بندی سیگار پایین‌دستی را ادغام می‌کند. این موانع اطلاعات و فناوری بین هر پیوند را می‌شکند، یک سیستم بهینه‌سازی فنی زنجیره‌ای کامل از مواد خام تا محصولات نهایی را تشکیل می‌دهد، صنعت بسته‌بندی سیگار را به سمت کارایی، دقت و هوشمندی بیشتر ارتقا می‌دهد و رقابت اصلی صنعت را افزایش می‌دهد.

04/ کمک به استانداردسازی صنعت

این پروژه با موفقیت اولین دستگاه چینی را برای آزمایش عملکرد چسب کاغذ بسته بندی توسعه داد و ابتدا به یک صنعت دست یافت. برای برآورده ساختن مشخصات فنی یکپارچه مورد نیاز شرکت‌ها و مؤسسات آزمایشی مختلف، تیم پروژه نتایج تحقیقات را استاندارد کرد و پیشرفت فنی و بهبود کیفیت کارتن‌های تاشو و مواد اولیه (کاغذ) در صنعت بسته‌بندی و چاپ را ارتقا داد و هماهنگی منابع و قابلیت‌های نوآوری را در شرکت‌های بالادستی و پایین‌دستی افزایش داد.

در آینده، تیم تحقیقاتی به بهینه سازی هوشمندی دستگاه، توسعه یک سیستم ارزیابی خودکار مبتنی بر بینایی ماشین، دستیابی به تشخیص کاملاً بدون سرنشین عملکرد چسب ادامه خواهد داد، در حالی که کاربردهای دستگاه را برای آزمایش خواص چسب سایر مواد بسته بندی (مانند فویل پلاستیکی و فلزی)، کمک بیشتری به نوآوری در فناوری تست کیفیت بسته بندی می کند.