Efisiensi kerja meningkat lebih dari 300%! Perangkat pemeriksaan bungkus rokok baru seefisien ini!
Saat ini, pengujian kinerja perekat kemasan rokok jadi sepenuhnya dilakukan secara manual. Proses pengujian mencakup tiga langkah utama: persiapan bahan, pengikatan kertas, dan evaluasi-pengelupasan, yang melibatkan lebih dari sepuluh prosedur seperti pemotongan sampel, pengaplikasian lem, pengepresan, pengistirahatan, pengupasan, dan penilaian, yang semuanya bergantung sepenuhnya pada pekerjaan manual. Metode pengujian tradisional ini memiliki masalah seperti jumlah lem yang tidak akurat, pengaplikasian yang tidak merata, kertas tidak sejajar, dan pengepresan yang tidak memadai, sehingga menyebabkan waktu pengujian yang lama, pengujian ulang yang sering, intensitas tenaga kerja yang tinggi, efisiensi yang rendah, dan risiko keselamatan pada beberapa peralatan pemanas. Untuk mengatasi permasalahan ini, Changde Jinpeng Printing Co., Ltd. (selanjutnya disebut sebagai "Changde Jinpeng") mengadopsi pendekatan "terobosan bersama oleh perusahaan rantai industri hulu dan hilir". Dengan belajar-di lokasi dan berinovasi bersama, mereka berhasil mengembangkan perangkat untuk menguji kinerja perekat kertas kemasan. Artikel ini secara sistematis menjelaskan latar belakang pengembangan, solusi teknis, efek implementasi, dan potensi penerapan perangkat ini, yang bertujuan untuk memberikan referensi inovasi teknologi dalam pengujian kualitas di industri.
Latar Belakang Teknis dan Analisis Masalah
01/ Konotasi Teknis Kinerja Perekat
Kinerja perekat mengacu pada, berdasarkan mekanisme kegagalan ikatan, simulasi langkah ikatan dalam pembentukan kemasan rokok, di mana dua sampel diikat dan kemudian dikupas secara destruktif. Jika serat kertas terlepas oleh lem, maka kinerja perekatnya dianggap berkualitas. Indikator kinerja ini secara langsung mencerminkan kompatibilitas antara perekat dan substrat kertas dan merupakan parameter kunci untuk memastikan stabilitas struktur kemasan.
02/ Metode Pengujian Tradisional dan Permasalahan yang Ada
Saat ini, seluruh produk kemasan kotak rokok harus menjalani pengujian kinerja perekat sebelum keluar dari pabrik. Proses pengujian dapat dibagi menjadi tiga tahap utama: "persiapan bahan", "pengikatan kertas", dan "evaluasi-peel off". Prosedur spesifiknya meliputi: ambil sampel yang akan diuji dari kantong sampel → potong area perekat sampel menjadi ukuran 20mm×50mm → ambil lem dengan jarum suntik (seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1) → teteskan lem pada area yang ditentukan → oleskan lem secara merata dengan pipet yang bersih → sejajarkan dan tempelkan bagian belakang kertas dengan area yang direkatkan → tekan dengan alat penyegel panas (seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2) → letakkan mendatar dan diamkan selama 30 menit → kelupas kedua permukaan yang direkatkan secara manual → secara visual menilai apakah serat kertas rusak.
Gambar 1 Penyedotan Gel Secara Manual
Gambar 2 Mesin Penyegel Panas
Setelah analisis, proses operasi manual sepenuhnya di atas memiliki masalah sebagai berikut:
(1) Efisiensi rendah: Pengujian tunggal di laboratorium memakan waktu terlalu lama, dengan proses penuh memakan waktu sekitar 35 menit. Setelah permintaan inspeksi, ada waktu tunggu yang lama untuk mendapatkan masukan, sehingga tidak dapat memenuhi-kebutuhan pemantauan produksi secara real-time.
(2) Bahaya keselamatan: Beberapa langkah pengujian melibatkan peralatan pemanas, dan pengoperasian manual menimbulkan risiko luka bakar dan bahaya listrik.
(3) Akurasi yang tidak memadai: Metode pengujian saat ini relatif kasar. Kontrol jumlah lem bergantung pada pengalaman operator, dan keseragaman lapisan tidak dapat dijamin, sehingga menyebabkan rendahnya presisi dalam data pengujian, sehingga sulit untuk mendukung kontrol kualitas yang lebih baik.
(4) Tingkat pemeriksaan ulang yang tinggi: Seluruh proses dilakukan secara manual, dan langkah-langkah penting (seperti mengikis lem, menyelaraskan, dan menekan) rentan terhadap kesalahan, sehingga menyebabkan kegagalan percobaan. Tingkat pemeriksaan ulang mencapai 50%, yang tidak hanya meningkatkan beban kerja tetapi juga membuang sumber daya pengujian.
Singkatnya, metode pengujian manual tradisional tidak lagi sesuai dengan persyaratan industri bungkus rokok modern untuk pengendalian kualitas yang tepat dan efisien. Ada kebutuhan mendesak untuk mengembangkan perangkat pengujian otomatis yang terstandarisasi untuk menghilangkan campur tangan manusia secara mendasar.
Solusi dan Prinsip Teknis
01/ Tujuan Penelitian dan Pendekatan Keseluruhan
Untuk mengatasi masalah di atas, tim proyek kami menetapkan tujuan pengembangan berikut: untuk mengembangkan perangkat pengujian kinerja perekat kertas kemasan yang menstandarisasi dan mengotomatisasi proses pengujian, secara efektif mengontrol jumlah dan keseragaman lem yang diterapkan, memastikan pengepresan panas yang aman dan kuat, dan secara signifikan meningkatkan efisiensi pengujian dan keandalan data. Pendekatan teknis secara keseluruhan adalah dengan mengintegrasikan fungsi-fungsi seperti pengikisan lem, pemindahan, pemanasan, dan pengepresan ke dalam satu perangkat, mengubah operasi manual yang tersebar menjadi proses otomatis yang berkelanjutan; mencapai kontrol yang tepat atas parameter proses utama melalui struktur mekanis yang tepat; dan menghilangkan faktor manusia melalui prosedur operasi standar.
02/ Desain Struktur Perangkat
Perangkat pengujian kinerja perekat kertas kemasan yang dikembangkan termasuk dalam bidang teknologi ikatan kemasan dan terutama mencakup tiga modul fungsional, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.
Gambar 3 Alat Uji Kinerja Perekat Kertas Kemasan (kiri: diagram skematik, kanan: alat sebenarnya)
(1) Basis: Berfungsi sebagai platform pendukung seluruh perangkat, mengintegrasikan pemasangan mekanisme pengikisan, mekanisme penggulungan, dan mekanisme laminasi. Hal ini memastikan posisi spasial setiap modul fungsional terkoordinasi secara tepat, memungkinkan proses pengujian berkelanjutan.
(2) Mekanisme pengikisan: Digunakan untuk mengikis kelebihan lem dari bak sikat lem ke dalam bak luapan dan meratakan lem. Mekanisme ini dilengkapi perangkat penyesuaian celah pengikis yang tepat untuk mengontrol ketebalan lapisan lem dalam rentang yang telah ditentukan, memastikan ketebalan yang seragam dan konsisten.
(3) Mekanisme penggulungan: Digunakan untuk menekan kertas kemasan ke lapisan lem setelah dikikis, memindahkan lem ke kertas. Mekanismenya dikendalikan oleh unit penggerak yang memastikan roller menerapkan kecepatan dan tekanan konstan, menghilangkan fluktuasi kecepatan dan tekanan tidak merata yang disebabkan oleh penggulungan manual.
(4) Mekanisme laminasi: Digunakan dalam uji perekat untuk menerapkan tekanan dan waktu laminasi terkontrol pada kertas yang telah direkatkan dan dipindahkan ke bak laminasi, mensimulasikan proses laminasi dalam produksi pencetakan dan pengemasan sebenarnya. Mekanisme ini mencakup modul pemanas listrik untuk mengontrol suhu dan waktu penekanan secara tepat.
03/ Proses Pengujian Standar
Berdasarkan perangkat yang dikembangkan, proses pengujian standar berikut ditetapkan:
(1) Pengambilan sampel: Setidaknya 5 lembar harus diambil sampelnya per batch. Sampel harus rata, tidak rusak, bebas lengket, dan memenuhi persyaratan ukuran minimal 300mm × 300mm. Setiap sampel harus menunjukkan arah butiran kertas dan sisi depan/belakang, dan disegel di dalam kantong.
(2) Pengondisian suhu dan kelembapan: Sampel harus dikondisikan pada kondisi yang ditentukan dalam GB/T 10739 untuk menghilangkan pengaruh lingkungan terhadap hasil.
(3) Pemotongan sampel: Potong sampel menjadi Sampel 1 (98mm × 42mm) dan Sampel 2 (98mm × 50mm), pastikan sisi panjangnya (98mm) sejajar dengan arah butiran agar konsisten dengan arah gaya selama produksi sebenarnya.
(4) Injeksi lem: Gunakan dispenser lem untuk mengambil sejumlah lem uji dan menyuntikkannya ke dalam wadah lem titik pada modul aplikasi lem.
(5) Pengikisan lem: Pengikis secara otomatis mengikis kelebihan lem di sekitar reservoir titik ke dalam bak luapan dan meratakannya, membentuk lapisan lem yang seragam.
(6) Aplikasi lem: Tempatkan Sampel 1 (98mm × 42mm) ke dalam modul aplikasi lem dengan bagian depan kertas menghadap ke atas. Mulai mekanisme penggulungan untuk menekan sampel ke lapisan lem yang rata dengan kecepatan dan tekanan konstan, untuk memastikan perpindahan lem yang merata.
(7) Adhesi: Lepaskan Sampel 1 yang direkatkan dan letakkan di alur modul pemanas listrik pada modul pengikat, sisi lem menghadap ke atas, sejajar dengan sisi depan Sampel 2. Atur suhu modul pemanas listrik dan nyalakan perangkat pengepres panas untuk menekan Sampel 1 dan Sampel 2 secara bersamaan.
(8) Pemasangan sampel: Ambil sampel yang diikat dari perangkat aplikasi lem. Masukkan salah satu ujung Sampel 2 ke dalam slot tetap pada alat uji pengelupasan dan jepit ujung Sampel 1 yang lain dengan perlengkapan traksi.
(9) Uji pengelupasan: Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4, gunakan sudut pengelupasan 150 derajat dan kecepatan pengujian 600mm/s dengan perlengkapan traksi. Catat kurva gaya pengelupasan dan tentukan mode kegagalan (kegagalan serat kertas atau kegagalan antarmuka lapisan lem).
Gambar 4 Tes Pengupasan Bungkus Rokok
04/ Terobosan Teknologi Utama
Perangkat ini telah mencapai terobosan teknologi dalam tiga bidang berikut:
(1) Desain Terpadu: Dengan mengintegrasikan tiga modul fungsional utama-pengikisan, penggulungan, dan laminasi lem-ke dalam satu alas, ini menstandardisasi seluruh proses dalam eksperimen kinerja perekat, termasuk mengaplikasikan lem, meratakan lapisan perekat, memindahkan lem, dan melaminasi, sehingga menghilangkan kesalahan antar langkah.
(2) Kontrol Parameter yang Tepat: Mekanisme pengikisan memastikan lapisan perekat memiliki ketebalan yang seragam (kesalahan Kurang dari atau sama dengan 0,01 mm); mekanisme penggulungan, yang digerakkan oleh sistem servo, mengontrol rol untuk mentransfer perekat pada kecepatan dan tekanan konstan, dengan akurasi kecepatan ±0,1 mm/s dan akurasi tekanan ±0,5N; mekanisme laminasi dapat secara tepat menyesuaikan tekanan laminasi (±1N), suhu (±1 derajat), dan waktu (±0,1 detik), secara akurat mensimulasikan kondisi produksi aktual.
(3) Operasi Standar: Semua operasi diatur melalui antarmuka-mesin manusia, dan setelah satu-klik dimulai, seluruh proses selesai secara otomatis. Hal ini sepenuhnya menghilangkan cacat yang disebabkan oleh pengoperasian manual, seperti jumlah lem yang tidak akurat, pengaplikasian yang tidak merata, kertas yang tidak sejajar, atau penekanan yang tidak memadai, sehingga memastikan pengulangan dan perbandingan hasil pengujian. Perbandingan proses pengujian sebelum-dan-sesudah ditunjukkan pada Gambar 5.
Gambar 5 Perbandingan proses pemeriksaan sebelum dan sesudah perbaikan
Efektivitas Teknis dan Analisis Data
01/ Analisis peningkatan efisiensi
Setelah beberapa kali-validasi langsung dan uji praktik, perangkat telah mencapai peningkatan signifikan dalam efisiensi inspeksi. Total waktu inspeksi per lintasan telah dikurangi dari 2057 detik pada metode manual tradisional menjadi 442 detik, meningkatkan efisiensi kerja sebesar 365,38%. Tingkat keberhasilan seluruh proses inspeksi telah mencapai 100%, dan tingkat inspeksi ulang telah turun dari 50% menjadi 0, sehingga sangat mengurangi intensitas tenaga kerja personel pengujian.
02/ Akurasi dan keandalan deteksi
Evaluasi Pelanggan: "Perangkat ini dirancang secara ilmiah dan masuk akal, mudah dioperasikan, sangat akurat, dan sangat stabil. Perangkat ini secara efektif mengatasi masalah seperti keterlambatan deteksi dan bias data yang ditemukan dalam metode inspeksi manual sebelumnya, memberikan dukungan teknis yang kuat bagi upaya kami untuk memperkuat kontrol kualitas perekat kertas kemasan."
03/ Peningkatan keamanan
Pengujian manual tradisional menggunakan penyegel panas dan peralatan pemanas lainnya yang memiliki risiko luka bakar dan keselamatan listrik. Perangkat ini mengintegrasikan modul pemanas ke dalam mekanisme komposit tertutup, yang dilengkapi perlindungan insulasi termal dan kontrol suhu otomatis, sehingga operator tidak perlu menyentuh-komponen bersuhu tinggi, sehingga sepenuhnya menghilangkan risiko luka bakar.
Manfaat sosial dan nilai aplikasi
01/ Manfaat ekonomi langsung
Perangkat ini dapat secara efektif mengurangi tingkat kehilangan sisa dan pengerjaan ulang dalam produksi kemasan dengan memprediksi efek pengikatan kertas terlebih dahulu. Menurut perkiraan, jika perangkat ini dipromosikan ke seluruh industri, tingkat kerusakan produk jadi yang disebabkan oleh masalah perekat di perusahaan pengemasan kemasan dapat dikurangi dari rata-rata 5,7% menjadi di bawah 2%. Pada saat yang sama, peningkatan efisiensi inspeksi dapat menghemat sejumlah besar biaya tenaga kerja, mengurangi biaya tenaga kerja per inspeksi sekitar 80%.
02/ Peran kepemimpinan teknologi
Pengoperasian standar perangkat ini dapat mengukur kinerja ikatan berbagai jenis lem, secara efisien memilih dan mengadaptasi formulasi lem untuk kertas bungkus rokok khusus, tinta, dan proses laminasi, memperpendek siklus penelitian dan pengembangan untuk pemilihan lem dan peningkatan formulasi, secara tepat memecahkan masalah-masalah praktis seperti desticking, warping, lem meluap, dan adhesi dalam produksi bungkus rokok, dan membangun sistem evaluasi untuk kompatibilitas lem dan kertas bungkus rokok.
03/ Sinergi rantai industri
Proyek ini mengadopsi model penelitian bersama di seluruh rantai industri, mengintegrasikan penelitian dan pengembangan lem di hulu, pencetakan dan produksi bungkus rokok di bagian tengah, serta produsen kemasan rokok di bagian hilir dengan sumber daya teknis, sumber daya manusia, dan peralatan. Hal ini meruntuhkan hambatan informasi dan teknis di setiap tahap, membentuk-sistem optimalisasi teknis rantai penuh mulai dari bahan mentah hingga produk jadi, mendorong industri bungkus rokok secara keseluruhan menuju efisiensi, presisi, dan kecerdasan yang lebih baik, serta meningkatkan daya saing inti industri.
04/ Kontribusi terhadap standardisasi industri
Proyek ini berhasil mengembangkan perangkat pengujian kinerja perekat kertas kemasan pertama di negara tersebut, dan mencapai peringkat pertama dalam industri. Untuk memenuhi spesifikasi teknis terpadu yang diperlukan oleh berbagai perusahaan dan lembaga pengujian dalam industri, tim proyek melakukan standarisasi hasil penelitian, mendorong terobosan teknis dan peningkatan kualitas dalam karton lipat serta bahan mentah dan penolong (kertas) di industri pengemasan dan percetakan, dan meningkatkan alokasi terkoordinasi dan kemampuan inovasi perusahaan hulu dan hilir.
Di masa depan, tim peneliti akan terus mengoptimalkan tingkat kecerdasan perangkat, mengembangkan sistem penilaian otomatis berdasarkan visi mesin, mencapai operasi pengujian kinerja perekat yang sepenuhnya tanpa awak, dan menjajaki perluasan aplikasi perangkat ke bahan kemasan lain (seperti plastik dan foil logam) untuk pengujian kinerja adhesi, sehingga memberikan kontribusi yang lebih besar terhadap inovasi teknologi dalam pemeriksaan kualitas di industri pengemasan.