作業効率300％以上アップ！新しいタバコパック検査装置はこんなに効率的！
現在、完成したタバコのパッケージの接着性能のテストは完全に手作業で行われています。試験プロセスには、材料の準備、紙の接着、剥離の評価という 3 つの主要なステップが含まれており、サンプルの切断、接着剤の塗布、プレス、静止、剥離、評価などの 10 を超える手順が含まれ、すべて手作業に依存しています。-この従来の試験方法には、不正確な接着剤の量、不均一な塗布、紙の位置ずれ、不十分なプレスなどの問題があり、試験時間の延長、頻繁な再試験、高い労働集約、低効率、および一部の加熱装置の安全上のリスクにつながります。これらの問題に対処するために、常徳金鵬印刷有限公司（以下「常徳金鵬」）は「上流と下流の産業チェーン企業による共同突破」アプローチを採用しました。現場で学び、共に革新することで、彼らは包装紙の粘着性能をテストする装置の開発に成功しました。本稿では、業界における品質検査の技術革新の参考となることを目的として、本装置の開発背景、技術ソリューション、導入効果、応用可能性などを体系的に解説します。
技術的背景と問題分析
01/ 接着性能の技術的意味
接着性能とは、接着破壊のメカニズムに基づいて、2 つのサンプルを接着した後、破壊的に引き剥がす、タバコのパッケージ形成における接着ステップをシミュレートすることを指します。紙の繊維が接着剤によって引き離された場合、接着性能は合格であると見なされます。この性能指標は、接着剤と紙基材の間の適合性を直接反映し、包装構造の安定性を確保するための重要なパラメーターです。
02/ 従来のテスト方法と既存の問題
現在、すべてのタバコ箱包装製品は工場から出荷される前に接着性能試験を受ける必要があります。試験プロセスは、「材料の準備」、「紙の接着」、「剥離評価」の 3 つの主要な段階に分けることができます。-具体的な手順は次のとおりです。 サンプル袋から試験サンプルを取り出します → サンプルの接着部分を 20mm×50mm にカットします → 注射器で接着剤を引きます (図 1 を参照) → 接着剤を指定の領域に滴下します → 清潔なスポイトで接着剤を均等に広げます → 紙の裏面を接着部分に合わせて貼り付けます → ヒートシール装置で押します (図 2 を参照) → 平らにして 30 分間放置します → 2 枚を手動で剥がします接着面が完全に接着されている → 紙の繊維が損傷していないかを目視で確認します。
図1 手動によるゲルの吸引
図2 ホットシールプレス
分析の結果、上記の完全な手動操作プロセスには次の問題があることがわかりました。
(1) 効率が低い: 実験室での 1 回のテストには時間がかかりすぎ、全プロセスには約 35 分かかります。検査のリクエスト後、フィードバックを待つ時間が長くなり、リアルタイムの運用監視のニーズを満たすことができなくなります。{3}}
(2) 安全上の問題: 一部のテスト手順では加熱装置が使用され、手動操作では火傷や感電の危険が伴います。
(3) 精度が不十分: 現在の検査方法は比較的大雑把です。糊の量管理はオペレーターの経験に依存しており、塗布の均一性が保証できないためテストデータの精度が低く、緻密な品質管理をサポートすることが困難です。
(4) 高い再検査率: 全プロセスが手作業で行われ、重要なステップ (接着剤の削り取り、位置合わせ、プレスなど) でエラーが発生しやすく、実験の失敗につながります。再検査率は 50% にも達しており、作業負荷が増大するだけでなく、テスト リソースが無駄になります。
要約すると、従来の手動テスト方法は、正確かつ効率的な品質管理に対する現代のタバコパック業界の要件にはもはや適していません。人間の干渉を根本的に排除するために、標準化された自動テスト装置を開発することが急務となっています。
ソリューションと技術原則
01/ 研究目標と全体的なアプローチ
上記の問題に対処するために、当社のプロジェクト チームは次の開発目標を設定しました。それは、試験プロセスを標準化および自動化し、塗布される接着剤の量と均一性を効果的に制御し、安全で確実な加熱プレスを保証し、試験効率とデータの信頼性を大幅に向上させる包装紙接着性能試験装置を開発することです。全体的な技術的アプローチは、接着剤の削り取り、転写、加熱、プレスなどの機能を 1 つのデバイスに統合し、分散した手動操作を連続的な自動プロセスに変換することです。精密な機械構造を通じて主要なプロセスパラメータの正確な制御を実現します。標準化された操作手順を通じて人的要因を排除します。
02/ デバイスの構造設計
開発した包装紙接着性能試験装置は包装接着技術の分野に属し、図3に示すように主に3つの機能モジュールで構成されています。
図3 包装紙粘着性能試験装置（左：模式図、右：実機）
(1) ベース：装置全体の支持台となり、掻き取り機構、ローリング機構、ラミネート機構を一体的に設置します。これにより、各機能モジュールの空間的位置が正確に調整され、継続的なテストプロセスが可能になります。
(2) 掻き取り機構: 余分な接着剤を接着ブラシのトラフからオーバーフローのトラフにかき取り、接着剤を平らにするために使用されます。この機構には、接着剤層の厚さを事前設定範囲内に制御するための正確なスクレーパーギャップ調整装置が搭載されており、均一かつ一貫した厚さを確保します。
(3) ローリング機構：包装紙を削り取った後の糊層に押し付け、糊を紙に転写するために使用されます。この機構は駆動ユニットによって制御され、ローラーが一定の速度と圧力を加えられるようにするため、手動ローリングによる速度変動や不均一な圧力が排除されます。
(4) ラミネート機構: 実際の印刷や包装の生産におけるラミネートプロセスをシミュレートする、接着されてラミネートトラフに移送された紙に、制御されたラミネート圧力と時間を適用する接着テストに使用されます。この機構には、プレスの温度と時間を正確に制御するための電気加熱モジュールが含まれています。
03/ 標準化されたテストプロセス
開発されたデバイスに基づいて、次の標準化されたテストプロセスが確立されました。
(1) サンプリング: 1 バッチあたり少なくとも 5 枚のシートをサンプリングする必要があります。サンプルは平らで、損傷がなく、付着がなく、少なくとも 300mm × 300mm のサイズ要件を満たしている必要があります。サンプルは紙目の方向と表裏を明記し、袋に密封してください。
(2) 温度と湿度の調整: 結果に対する環境の影響を排除するために、サンプルは GB/T 10739 で指定された条件下で調整する必要があります。
(3) サンプル切断：実生産時の力の方向と一致させるため、長辺（98mm）が木目方向と平行になるようにサンプルをサンプル 1（98mm × 42mm）とサンプル 2（98mm × 50mm）に切断します。
(4) 接着剤の注入: 接着剤ディスペンサーを使用して、測定した量のテスト接着剤を引き出し、接着剤塗布モジュールのドット接着剤リザーバーに注入します。
(5) 接着剤のスクレーピング: スクレーパーは自動的にドット リザーバーの周囲の余分な接着剤をオーバーフロー トラフに掻き落として平らにし、均一な接着剤層を形成します。
(6) 接着剤の塗布: サンプル 1 (98mm × 42mm) を紙の表面を上にして接着剤塗布モジュールに置きます。ローリング機構を開始して、サンプルを平らな接着層に一定の速度と圧力で押し付け、接着剤が均一に転写されるようにします。
(7) 接着: 接着されたサンプル 1 を取り外し、接着モジュールの電気加熱モジュールの溝に接着面を上にして、サンプル 2 の前面と位置合わせして配置します。電気加熱モジュールの温度を設定し、ホットプレス装置を起動してサンプル 1 とサンプル 2 を一緒にプレスします。-
(8) サンプルの取り付け: 接着されたサンプルを接着剤塗布装置から取り出します。サンプル 2 の一端を剥離試験機の固定スロットに挿入し、サンプル 1 のもう一方の端を牽引固定具でクランプします。
(9) 剥離試験: 図 4 に示すように、牽引治具を使用して 150 度の剥離角度と 600mm/s の試験速度を使用します。剥離力曲線を記録し、破損モード (紙繊維の破損または接着層界面の破損) を判断します。
図4 タバコパックの剥離試験
04/ 主要なテクノロジーのブレークスルー
このデバイスは、次の 3 つの分野で技術的な進歩を遂げました。
(1) 統合設計: 3 つの主要な機能モジュール -接着剤の削り取り、ローリング、ラミネート-を 1 つのベースに統合することにより、接着剤の塗布、接着剤層のレベリング、接着剤の転写、ラミネートなどの接着剤性能実験のプロセス全体が標準化され、ステップ間のエラーが排除されます。
(2) 正確なパラメータ制御: スクレーピング機構により、接着剤層の厚さが均一になります (誤差 0.01 mm 以下)。サーボシステムによって駆動されるローリング機構は、接着剤を一定の速度と圧力で転写するようにローラーを制御します。速度精度は±0.1mm/s、圧力精度は±0.5Nです。ラミネート機構は、ラミネート圧力（±1N）、温度（±1度）、時間（±0.1秒）を正確に調整でき、実際の生産条件を正確にシミュレートします。
(3) 標準化された操作: すべての操作はヒューマン マシン インターフェースを通じて設定され、ワンクリックで開始すると、プロセス全体が自動的に完了します。-これにより、糊量の不正確、塗布ムラ、紙の位置ずれ、押し付け不足などの手作業による不具合を完全に排除し、テスト結果の再現性と比較性を確保します。テスト プロセスの前-と-の比較を図 5 に示します。
図5 改善前後の検査工程の比較
技術的有効性とデータ分析
01/ 効率改善分析
複数回の実地検証と実践テストを経て、このデバイスは検査効率の大幅な向上を達成しました。{0}パスごとの合計検査時間は、従来の手動方法の 2057 秒から 442 秒に短縮され、作業効率が 365.38% 向上しました。検査プロセス全体の成功率は 100% に達し、再検査率は 50% から 0 に低下し、検査担当者の労働集約度が大幅に軽減されました。{7}}
02/ 検出精度と信頼性
お客様の評価：「この装置は科学的かつ合理的に設計されており、操作が簡単で、精度が高く、安定性が高いです。従来の手作業による検査方法で見られた検出遅れやデータの偏りなどの問題を効果的に克服し、包装紙用接着剤の品質管理強化を強力に技術的にサポートします。」
03/ セキュリティの向上
従来の手動テストでは、火傷や電気安全上のリスクを伴うヒートシーラーやその他の加熱装置が使用されます。このデバイスは加熱モジュールを密閉複合機構に統合しており、断熱保護と自動温度制御を備えているため、オペレータは高温の部品に触れる必要がなく、火傷の危険が完全に排除されます。-
社会的メリットと応用価値
01/ 直接的な経済効果
このデバイスは、紙の接着効果を事前に予測することで、パッケージング生産におけるスクラップややり直しのロス率を効果的に削減できます。推定によると、この装置が業界全体で推進されれば、包装会社における接着剤の問題によって引き起こされる最終製品の廃棄率を平均 5.7% から 2% 未満に削減できる可能性があります。同時に、検査効率の向上により人件費を大幅に節約でき、検査あたりの人件費を約 80% 削減できます。
02/ 技術的リーダーシップの役割
この装置の標準化された操作により、さまざまなタイプの接着剤の接着性能を測定し、特殊なタバコパック紙、インク、およびラミネートプロセスに接着剤配合を効率的に選択して適応させることができ、接着剤の選択と配合改善のための研究開発サイクルを短縮し、タバコパック製造における粘着除去、反り、接着剤のオーバーフロー、接着などの実際的な問題を正確に解決し、接着剤とタバコパック紙の適合性の評価システムを確立できます。
03/ 業界チェーンのシナジー
このプロジェクトは業界チェーン全体にわたる共同研究モデルを採用し、上流の接着剤の研究開発、中流のタバコパックの印刷と生産、下流のタバコ包装メーカーを技術、人材、設備リソースと統合します。各段階で情報と技術の障壁を打ち破り、原材料から最終製品に至るフルチェーンの技術最適化システムを形成し、タバコパック業界全体の効率、精度、インテリジェンスの向上を推進し、業界の中核的な競争力を強化します。-
04/ 業界標準化への貢献
このプロジェクトでは、業界初となる国内初の包装紙粘着性能試験装置の開発に成功しました。業界内のさまざまな企業や試験機関が要求する統一された技術仕様を満たすために、プロジェクトチームは研究結果を標準化し、包装・印刷業界における紙器や原材料・副資材（紙）の技術的ブレークスルーと品質向上を促進し、上流と下流の企業の調整された配分と革新能力を強化した。
研究チームは今後も、装置の知能レベルの最適化、マシンビジョンによる自動判定システムの開発、接着性能試験の完全無人化の実現、接着性能試験における他の包装材料（プラスチックや金属箔など）への適用拡大を検討し、包装業界における品質検査の技術革新に大きく貢献していきたいとしている。