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！
2025 年 2 月、党書記兼国家タバコ専売局局長兼中国国家タバコ総公司の張建民氏は、湖南タバコ社への視察の際、「改革と革新をさらに深化させ、高品質の開発と近代化に新たな勢いを注入し、デジタル開発能力を継続的に強化しながら技術革新を通じて産業革新を促進する」と強調しました。{1}この指令は、タバコ包装業界における技術革新への道を示しています。接着剤層の強度が保管、輸送、販売中のタバコパックの構造的安定性を直接決定するため、「接着性能」はタバコパック機械の適合性の重要な指標です。中国包装連盟タバコ包装委員会による 2024 年の調査によると、接着剤の問題による国内のタバコパックの平均廃棄率は 5.7% で、一部の中小企業では 15% を超えており、年間 2 億元を超える直接的な経済損失が発生しています。-
現在、完成したタバコパック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、固定、剥離、評価など 10 を超える作業がすべて完全に手作業に依存しています。-この従来の方法には、接着剤の量が不正確、塗布が不均一、紙の位置がずれている、プレスが不十分であるなどの問題があり、試験時間が長くなり、試行が繰り返され、労働力が高く、効率が低くなります。一部の暖房器具には安全上のリスクもあります。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」という) は、「上流と下流の業界企業の共同努力」アプローチを採用し、現場でのベンチマークと共同イノベーションを通じて包装紙の接着性能試験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技術革新の参考となることを目的として、装置の背景、技術計画、導入実績、プロモーション価値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、タバコのパック形成における接着剤のプレス工程をシミュレートした、接着剤の破壊メカニズムに基づくプロセスを指します。 2 つのサンプルを結合し、破壊的に剥がします。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/ 従来の試験方法とその問題点
現在、すべてのタバコの箱は工場から出荷される前に接着性能テストが必要です。試験プロセスは、「材料の準備」、「紙の接着」、「剥離の評価」の 3 つの主要な段階に分けることができます。-具体的な操作手順は次のとおりです。 サンプルバッグから試験サンプルを取り出します → サンプルの接着面を 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) → 接着面に接着剤を滴下します → きれいなスポイトを使用して接着剤を均一に広げます → 紙の裏と接着面を合わせます → シール装置を使用して熱プレスします (図 2 を参照) → 30 分間水平に放置します → 2 つの接着面を手動で完全に剥がします →紙の繊維が損傷していないかどうかを目視で確認します。
図1 手動によるゲルの吸引
図2 ヒートシールプレス
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: 一部のテスト手順には加熱装置が含まれており、手動操作には火傷や感電などの危険が伴います。
(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: プロセス全体が手作業で行われ、主要なステップ (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、作業負荷が増加するだけでなく、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 トラフからオーバーフロー 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を備えており、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ており、ローラーが一定の速度と圧力で接着剤を塗布するため、手動ローリングによる速度変動や不均一な圧力などの問題が解消されます。
(4) ラミネート機構: 接着テスト中に使用され、ラミネートトラフに置かれた接着された包装紙に制御された圧力とタイミングを加え、実際の印刷および包装生産におけるラミネートプロセスをシミュレートします。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) サンプルの切断: 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。製造時の応力方向と一致するように、長辺 (98mm) が結晶粒方向と平行になるようにします。
(4) 接着剤の塗布: 接着剤抽出器を使用して一定量の接着剤を採取し、接着剤サンプル準備モジュールのドット接着剤リザーバーに注入します。
(5) 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 トラフに移動し、接着剤を平らにして均一な厚さの層を形成します。
(6) 接着剤の転写: サンプル 1 (98mm × 42mm) を表面を上にして接着剤モジュールに置きます。ローラー機構を起動して、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、均一な接着剤の転写を保証します。
(7) ラミネート: サンプル 1 を接着剤で取り外し、接着面を上にしてサンプル 2 の前面に合わせて、ラミネート機能の電熱モジュール スロットに置きます。電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。{3}}
(8) サンプルの取り付け: 粘着装置から積層サンプルを取り出し、サンプル 2 の一端を剥離試験機の固定スロットに置き、サンプル 1 の他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剤界面の破損) 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ブレークスルーを達成しました。
(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 改善前と改善後の検出プロセスの比較
技術的効果とデータ分析
01/ 効率改善分析
複数のコンピュータベースの検証と実際のテストを経て、このデバイスは検出効率の大幅な向上を達成しました。{0} 1 回の検出にかかる合計時間は、従来の手動方法を使用した場合の 2,057 秒から 442 秒に短縮され、作業効率が 365.38% 向上しました。検出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、オペレーターの労力が大幅に軽減されました。{7}}
02/ 検出精度と信頼性
お客様からのフィードバック: 「この装置の設計は科学的かつ合理的で、操作が簡単で、高精度で安定しています。これまでの手動テスト方法で見られた遅延やデータの逸脱を効果的に克服し、包装紙の粘着品質の管理を強化するための強力な技術サポートを提供します。」
03/ 安全性の向上
従来の手動テストではヒートシーラーなどの加熱装置を使用するため、火傷や感電の危険があります。このデバイスは、断熱と自動温度制御を使用して、加熱モジュールを密閉複合構造に統合します。オペレータは高温部品に触れる必要がないため、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/ 直接的な経済的利益
紙の粘着性能を事前に予測することで、パッケージ生産における無駄や手戻りを効果的に削減します。業界全体で広く適用されれば、接着剤の問題による完成したタバコパックのスクラップ率は平均 5.7% から 2% 未満に削減できると推定されています。同時に、検出効率の向上により人件費を大幅に節約でき、検出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
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、タバコの箱の紙、インク、およびコーティングプロセスに適した配合物を効率的にスクリーニングできます。これにより、接着剤の選定や配合改善の研究開発サイクルを短縮し、紙巻タバコパック製造における層間剥離、剥離、接着剤のはみ出し、貼り付きなどの現実的な問題に的確に対応し、接着剤とタバコパック紙との適合性評価システムを確立します。
03/ 産業チェーンのシナジー
このプロジェクトは、業界チェーンの上流と下流にわたる共同アプローチを採用し、上流の接着剤研究開発、中流のタバコパック印刷、下流のタバコパッケージ生産企業の技術、人材、設備リソースを統合します。これにより、各リンク間の情報と技術の障壁が取り除かれ、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が形成され、タバコ包装業界の効率性、精度、インテリジェンスの向上が促進され、業界の中核的な競争力が強化されます。-
04/ 業界標準化への貢献
このプロジェクトは、中国初の包装紙の粘着性能を検査する装置の開発に成功し、業界初の成果を達成しました。さまざまな企業や試験機関が要求する統一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（紙）の技術進歩と品質向上を促進し、上流と下流の企業にわたるリソース調整とイノベーション能力を強化した。
今後、研究チームは引き続き装置のインテリジェンスを最適化し、マシンビジョンに基づく自動評価システムを開発し、接着性能の完全無人検出を実現するとともに、他の包装材料（プラスチックや金属箔など）の接着特性を検査するための装置の応用を模索し、包装品質検査技術の革新に大きく貢献する予定だ。