降低GDX2細(xì)支包裝機(jī)條盒膜缺陷率的研究

劉瀅 高健鵬 楊波 黃平

【摘 ?要】通過詳細(xì)分析條包整形美容裝置原理，發(fā)現(xiàn)條盒膜缺陷率與美容裝置烙鐵熨燙時(shí)間及熨燙溫度的關(guān)系，展開烙鐵熨燙時(shí)間、溫度與條盒膜缺陷率相關(guān)性研究，找到最佳熨燙時(shí)間，并通過設(shè)備改造最大幅度降低條盒膜缺陷率。

【關(guān)鍵詞】GDX2細(xì)支包裝機(jī);條包整形美容裝置;條盒膜;烙鐵;熨燙時(shí)間

貴州中煙貴定卷煙廠現(xiàn)有3組GDX2細(xì)支包裝機(jī)（國(guó)產(chǎn)型號(hào)為ZB45B），在生產(chǎn)運(yùn)行中表現(xiàn)出較為穩(wěn)定的生產(chǎn)效率，為保證GDX2細(xì)支包裝機(jī)組條盒外觀產(chǎn)品質(zhì)量，在CV部位完成條盒膜包裝后，增設(shè)了條包整形美容裝置，但在實(shí)際生產(chǎn)過程中細(xì)支煙的條盒膜包裝效果并不理想，泡皺質(zhì)量缺陷頻發(fā)，嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率及產(chǎn)品質(zhì)量。為解決該問題，本文通過對(duì)原條包橫列整形裝置進(jìn)行分析研究，確定烙鐵熨燙時(shí)間與成品質(zhì)量間的關(guān)系，并通過設(shè)備改造最大幅度降低條盒膜缺陷率。

1、整體分析

1.1CV包裝流程分析

YB95條盒透明紙包裝機(jī)是ZB45包裝設(shè)備的最后一個(gè)工序，其工作原理是透明紙薄膜在與金拉線合成后被切割成定長(zhǎng)，由夾鉗將紙橫向移至包裝工位，吸紙定位后在第一提升器處完成條盒第一次提升，完成透明紙的折疊;然后，條盒在推進(jìn)器推進(jìn)時(shí)完成透明紙的后長(zhǎng)邊的折疊，并在推進(jìn)過程中又完成透明紙的前長(zhǎng)邊和兩邊折角的折疊，在到達(dá)第二提升器時(shí)條盒透明紙下短邊完成折疊，在第二次提升過程中又完成條盒透明紙上短邊折疊，并被熱封成形后按一定堆疊條數(shù)自動(dòng)推出，推出過程中需經(jīng)過光子缺包檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行缺包檢測(cè)，而后推入條包橫列整形裝置進(jìn)行外觀整形后進(jìn)入整形裝置，最后檢測(cè)輸出[1]。

1.2 缺陷情況統(tǒng)計(jì)

連續(xù)兩周統(tǒng)計(jì)各班過程檢驗(yàn)中所發(fā)現(xiàn)的條盒膜外觀缺陷，具體數(shù)據(jù)見表1。

由統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以看出，條盒膜外觀缺陷主要問題集中于條盒膜泡皺，在整體缺陷比例里，占比78.60%。

1.3條盒膜泡皺缺陷產(chǎn)生位置調(diào)查

1.3.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)

材料：200條未美容但條盒膜折疊完好的條煙（貴煙“跨越”系列）。

設(shè)備：ZB45細(xì)支包裝設(shè)備

方法：根據(jù)CV透明紙包裝流程，在第二推包折疊器出口處取200條未美容，條盒膜折疊完好的條煙（貴煙“跨越”系列），依次通過條包橫列整形裝置（上下面）及條包橫列整形裝置（左右面）

（1）觀察記錄條盒經(jīng)過條包橫列整形裝置（上下面）后產(chǎn)生的泡皺缺陷數(shù)量;

（2）將過條包橫列整形裝置（上下面）的條煙繼續(xù)通過條包橫列整形裝置（左右面）并觀察記錄已經(jīng)形成泡皺缺陷的條煙經(jīng)過條包橫列整形裝置（左右面）后是否有改變，以及是否有新產(chǎn)生的泡皺缺陷。

1.3.2數(shù)據(jù)分析

根據(jù)實(shí)驗(yàn)情況發(fā)現(xiàn)，即使是條盒膜在第二推包折疊處已經(jīng)折疊良好的情況下，經(jīng)過條包橫列整形裝置（上下面）后仍然產(chǎn)生較高比例的泡皺缺陷，詳細(xì)缺陷見表2。

1.4條包橫列整形裝置結(jié)構(gòu)組成及工作原理

DT2001-C/HL-C條包橫列異型盒整形裝置是貴定卷煙廠主要使用的細(xì)支包裝設(shè)備條盒膜整形裝置，主要由主體加熱部分、停機(jī)排煙部分、輸送連接部分、電箱部分、傳動(dòng)部分、出煙輸出部分以及條包推出機(jī)構(gòu)組成。其中主體加熱部分是由上下兩烙鐵組成。其中，條包橫列整形裝置（上下面）下端烙鐵為固定烙鐵，條煙通過整形裝置過程中，一直與條煙接觸，而上端烙鐵由凸輪控制其升降，當(dāng)條煙進(jìn)入整形裝置時(shí)，烙鐵下壓，與條煙接觸進(jìn)行整形。

2煙用包裝薄膜收縮率與熨燙溫度熨燙及時(shí)間的相關(guān)性分析

在條盒膜的包裝過程中，煙用包裝薄膜在生產(chǎn)過程中依靠其預(yù)熱收縮的性質(zhì)對(duì)小盒及條盒煙包進(jìn)行密封性處理，但在生產(chǎn)過程中，往往由于生產(chǎn)設(shè)備對(duì)其進(jìn)行熱封的溫度及時(shí)間把控不足，導(dǎo)致“過收縮”或“收縮不到位”現(xiàn)象頻發(fā)，泡皺缺陷即是非常明顯的“收縮不到位”。為了找到包裝薄膜收縮率與熨燙溫度熨燙及時(shí)間的相關(guān)性，進(jìn)一步解決條盒膜泡皺問題，本文通過模擬試驗(yàn)收集了在不同溫度及不同熨燙時(shí)間下包裝薄膜收縮率的變化，并用SPSS對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了相關(guān)性分析，擬找到收縮率與熨燙溫度及時(shí)間的線性回歸方程[2]。

2.1實(shí)驗(yàn)過程

利用德國(guó)產(chǎn)的熱收縮分析儀設(shè)備，針對(duì)云南紅塔塑料有限公司產(chǎn)的熱收縮膜進(jìn)行收縮實(shí)驗(yàn)分析，得出在不同溫度及不同熨燙時(shí)間下，薄膜收縮率的變化，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理[3]。

2.2用SPSS對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析

將試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)導(dǎo)入SPSS分析軟件，進(jìn)行相關(guān)性分析（回歸分析），具體分析結(jié)果如下：

（1）收縮率與溫度、時(shí)間均為負(fù)相關(guān)，且顯著性均為0.000，即收縮率與兩個(gè)自變量均為顯著相關(guān)關(guān)系。

（2）相關(guān)系數(shù)R=0.813，判定系數(shù)為0.661，回歸直線對(duì)樣本數(shù)據(jù)的代表程度和線性相關(guān)性相對(duì)較強(qiáng)。

（3）統(tǒng)計(jì)量F=692.073，相伴概率<0.001，說明多個(gè)自變量與因變量之間存在線性回歸關(guān)系。

（4）回歸系數(shù)分析

根據(jù)表3數(shù)據(jù)，相伴概率均小于0.001，說明回歸系數(shù)與0有顯著差別，該回歸方程有意義，根據(jù)上表可得收縮率在一定范圍內(nèi)與溫度及時(shí)間的一元二次方程如下：

Y（收縮率）=1.960-0.019X1（溫度）-0.162X2（時(shí)間）

3溫度分析

由包裝薄膜收縮率與熨燙溫度熨燙及時(shí)間的相關(guān)性分析可知，條盒膜的收縮率與整形裝置整形溫度以及熨燙時(shí)間相關(guān)，根據(jù)條包橫列整形裝置（上下面）工作原理，當(dāng)設(shè)備以正常速度生產(chǎn)時(shí)（280包/分鐘），上端烙鐵與條煙接觸時(shí)間約為0.38s。熱收縮率主要用于薄膜在不同條件下尺寸熱穩(wěn)定性的評(píng)定，對(duì)于條包膜，因條盒具有較好的強(qiáng)度支撐作用，可以采用高收縮率煙膜，以達(dá)到平整、美觀的視覺效果，卷煙行業(yè)一般要求條包煙膜熱收縮率要達(dá)到8% ～ 12%。根據(jù)收縮率在一定范圍內(nèi)與溫度及時(shí)間的一元二次方程，烙鐵熨燙溫度X1=92℃，上端烙鐵接觸時(shí)間X2=0.38s代入方程，可計(jì)算實(shí)際生產(chǎn)過程中，包裝膜收縮率Y=15%，大于行業(yè)一般要求。若將收縮率固定為Y=12%，上端烙鐵接觸時(shí)間為固定值X2=0.38s，代入公式，可計(jì)算出此時(shí)的熨燙溫度為X1≈93.6℃。為驗(yàn)證當(dāng)上端烙鐵溫度變化時(shí)，條盒膜缺陷改變情況，設(shè)計(jì)溫度梯度試驗(yàn)如下。

設(shè)備：ZB45細(xì)支包裝設(shè)備

方法：生產(chǎn)穩(wěn)定情況下，梯度調(diào)整條盒經(jīng)過條包橫列整形裝置（上下面）上端烙鐵溫度，統(tǒng)計(jì)記錄缺陷情況，詳細(xì)數(shù)據(jù)見表7。

由梯度試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出熨燙溫度為90±5℃時(shí)對(duì)泡皺數(shù)量影響不大，但會(huì)引起大面積水霧等其他缺陷數(shù)量的波動(dòng)，根據(jù)卷煙工藝標(biāo)準(zhǔn)，熨燙溫度控制范圍為應(yīng)設(shè)置為90±2℃。因此無(wú)法通過調(diào)整熨燙溫度來滿足收縮率要求，進(jìn)而保證外觀質(zhì)量。

4熨燙時(shí)間分析

根據(jù)包裝薄膜收縮率與熨燙溫度熨燙及時(shí)間的相關(guān)性分析，若無(wú)法通過更改烙鐵溫度有效保證收縮率，則需調(diào)整熱縮時(shí)間，烙鐵上下運(yùn)動(dòng)為凸輪驅(qū)動(dòng)，凸輪運(yùn)動(dòng)原理為隨著凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，與凸輪接觸的從動(dòng)件將做軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)模式可用“升-停-回-停”進(jìn)行描述，其中向上升的角度即為“升程角”，升至最大值，停頓的區(qū)間即為“遠(yuǎn)休止角”，向下運(yùn)動(dòng)的角度即為“回程角”，回落至最底部時(shí)停頓的區(qū)間為“近休止角”。若要更改上端烙鐵熱縮時(shí)間，則需調(diào)整控制凸輪遠(yuǎn)近休止角。

將烙鐵溫度控制為X1=92℃，收縮率固定為Y=12%，代入公式：

Y（收縮率）=1.960-0.019X1（溫度）-0.162X2（時(shí)間）

可計(jì)算出熱縮時(shí)間X2≈0.56s，根據(jù)原凸輪結(jié)構(gòu)，及生產(chǎn)條件，測(cè)得以下已知量：

（1）轉(zhuǎn)速n=28r/min=0.47r/s;

（2）遠(yuǎn)休止時(shí)間t=0.56s

（3）近休止角?1=90°

根據(jù)以上已知量可求得，當(dāng)設(shè)備運(yùn)行速度為28包/min時(shí)，驅(qū)動(dòng)凸輪遠(yuǎn)休止角角度?2=360°*t*n=89.04°≈90°

升程角=回程角=（360°-?1-?2）/2=90°

根據(jù)上述計(jì)算數(shù)據(jù)，可重新設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)凸輪尺寸，如圖3所示。

5效果驗(yàn)證

根據(jù)上述理論分析，重新按照新凸輪尺寸進(jìn)行加工，并于貴定卷煙廠一組ZB45（細(xì)支）生產(chǎn)設(shè)備上安裝使用，并連續(xù)兩周統(tǒng)計(jì)各班過程檢驗(yàn)中所發(fā)現(xiàn)的條盒膜外觀缺陷，具體數(shù)據(jù)見表8。

由統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以看出，條盒膜外觀缺陷問題不再集中于條盒膜泡皺，較改造前整體缺陷率下降63.7%，其中泡皺缺陷下降86.98%，改善效果良好，具有一定推廣價(jià)值。

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[3]楊智能.塑料薄膜熱收縮率測(cè)試方法[J].測(cè)量與檢測(cè)技術(shù)，2012（8）：70-73.YANG Zhi-neng.The testing method of heat shrinkage of plastic film [J].Measurement and Detection Technology.2012（8）：70-73

作者簡(jiǎn)介：

劉瀅，（1989.4），女，滿族，貴州省黔南州人，貴州中煙工業(yè)有限責(zé)任公司 貴定卷煙廠。研究方向：機(jī)械工程與自動(dòng)化

高健鵬（1991.6），男，漢族，貴州省貴陽(yáng)市人，貴州中煙工業(yè)有限責(zé)任公司貴定卷煙廠。研究方向：煙用機(jī)械。

楊波（1985.7），男，漢族，貴州省黔南州人，貴州中煙工業(yè)有限責(zé)任公司 貴定卷煙廠。研究方向：卷煙質(zhì)量

黃平（1970.11），男，漢族，貴州省黔南州人，貴州中煙工業(yè)有限責(zé)任公司 貴定卷煙廠。研究方向：卷煙包裝機(jī)械

（作者單位：1、貴州中煙工業(yè)有限責(zé)任公司;2、貴定卷煙廠）