업무효율 300% 이상 향상! 새로운 담뱃갑 검사장치는 이렇게 효율적이다!
현재 완성된 담배 포장의 접착 성능 테스트는 완전히 수동으로 이루어집니다. 테스트 프로세스에는 재료 준비, 종이 접착, 필오프 평가의 세 가지 주요 단계가 포함되며, 여기에는 샘플 절단, 접착제 도포, 프레싱, 휴지, 필링 및 평가 등 10개 이상의 절차가 포함되며 모두 전적으로 수동 작업에 의존합니다. 이 전통적인 테스트 방법에는 부정확한 접착제 양, 균일하지 않은 도포, 잘못된 용지 정렬, 불충분한 압착 등의 문제가 있어 테스트 시간이 길고 잦은 재테스트, 높은 노동 강도, 낮은 효율성 및 일부 가열 장비의 안전 위험이 발생합니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 Changde Jinpeng Printing Co., Ltd.(이하 "Changde Jinpeng")는 "상류 및 하류 산업 체인 기업의 공동 돌파" 접근 방식을 채택했습니다. 현장에서 배우고-함께 혁신함으로써 그들은 포장지의 접착 성능을 테스트하는 장치를 성공적으로 개발했습니다. 이 기사에서는 업계 품질 테스트의 기술 혁신에 대한 참고 자료를 제공하는 것을 목표로 이 장치의 개발 배경, 기술 솔루션, 구현 효과 및 잠재적 응용 프로그램을 체계적으로 설명합니다.
기술적 배경 및 문제 분석
01/ 접착 성능의 기술적 의미
접착 성능은 접착 실패 메커니즘을 기반으로 두 개의 샘플이 접착된 다음 파괴적으로 벗겨지는 담배 포장 형성의 접착 단계를 시뮬레이션하는 것을 의미합니다. 종이 섬유가 접착제에 의해 분리되면 접착 성능이 검증된 것으로 간주됩니다. 이 성능 지표는 접착제와 종이 기재 간의 호환성을 직접적으로 반영하며 포장 구조의 안정성을 보장하기 위한 핵심 매개변수입니다.
02/ 전통적인 테스트 방법과 기존 문제점
현재 모든 담배 상자 포장 제품은 공장에서 출고되기 전에 접착 성능 테스트를 거쳐야 합니다. 테스트 과정은 '재료 준비', '종이 접착', '필{1}}평가'의 세 가지 주요 단계로 나눌 수 있습니다. 구체적인 절차는 다음과 같습니다. 샘플 백에서 테스트할 샘플을 꺼내고 → 샘플의 접착 부분을 20mm×50mm 크기로 자르고 → 주사기로 접착제를 뽑습니다(그림 1 참조) → 지정된 영역에 접착제를 떨어뜨립니다. → 깨끗한 드로퍼로 접착제를 고르게 펴 바릅니다. → 종이 뒷면을 접착제가 붙은 부분에 맞춰서 부착합니다. → 열 밀봉 장치로 누릅니다(그림 2 참조) → 평평하게 놓고 30분간 방치 → 접착된 두 표면을 수동으로 완전히 떼어냅니다. → 종이 섬유가 손상되었는지 육안으로 평가합니다.
그림 1 젤 수동 흡입
그림 2 핫 씰링 프레스
분석 결과, 위의 완전 수동 작업 프로세스에는 다음과 같은 문제가 있습니다.
(1) 낮은 효율성: 실험실에서의 단일 테스트는 너무 오래 걸리며 전체 프로세스에는 약 35분이 소요됩니다. 검사 요청 후 피드백을 기다리는 데 오랜 시간이 걸리므로 실시간 생산 모니터링 요구사항을 충족할 수 없습니다.-
(2) 안전 위험: 일부 테스트 단계에는 가열 장비가 포함되며 수동 조작은 화상 및 전기 위험을 수반합니다.
(3) 정확성이 부족함: 현재의 테스트 방법은 상대적으로 거칠다. 접착제 양 제어는 작업자의 경험에 의존하며 코팅의 균일성을 보장할 수 없어 테스트 데이터의 정밀도가 낮아 정교한 품질 관리를 지원하기 어렵습니다.
(4) 높은 재검사율: 전체 공정이 수동으로 수행되며 주요 단계(접착제 긁기, 정렬, 압착 등)에서 오류가 발생하기 쉬워 실험 실패의 원인이 됩니다. 재검사율이 50%에 달해 업무량이 늘어날 뿐만 아니라 테스트 자원도 낭비된다.
요약하자면, 전통적인 수동 테스트 방법은 정확하고 효율적인 품질 관리를 위한 현대 담배 팩 업계의 요구 사항에 더 이상 적합하지 않습니다. 인간의 간섭을 근본적으로 제거하기 위해서는 표준화되고 자동화된 테스트 장치의 개발이 시급합니다.
솔루션 및 기술원리
01/ 연구 목표 및 전반적인 접근 방식
위의 문제를 해결하기 위해 우리 프로젝트 팀은 다음과 같은 개발 목표를 설정했습니다. 테스트 프로세스를 표준화 및 자동화하고 접착제의 양과 균일성을 효과적으로 제어하며 안전하고 견고한 가열 프레싱을 보장하고 테스트 효율성과 데이터 신뢰성을 크게 향상시키는 포장지 접착 성능 테스트 장치를 개발하는 것입니다. 전반적인 기술적 접근 방식은 접착제 긁기, 전사, 가열, 압축과 같은 기능을 단일 장치에 통합하여 분산된 수동 작업을 연속적인 자동화 프로세스로 전환하는 것입니다. 정밀한 기계 구조를 통해 핵심 공정 매개변수를 정밀하게 제어할 수 있습니다. 표준화된 운영 절차를 통해 인적 요소를 제거합니다.
02/ 장치 구조 설계
개발된 포장지 접착 성능 테스트 장치는 포장 접착 기술 분야에 속하며 그림 3과 같이 주로 세 가지 기능 모듈을 포함합니다.
그림 3 포장지 접착 성능 테스트 장치(왼쪽: 회로도, 오른쪽: 실제 장치)
(1) 베이스: 스크래핑 메커니즘, 롤링 메커니즘 및 라미네이션 메커니즘의 설치를 통합하여 전체 장치에 대한 지지 플랫폼 역할을 합니다. 이는 각 기능 모듈의 공간 위치가 정확하게 조정되도록 보장하여 지속적인 테스트 프로세스를 가능하게 합니다.
(2) 긁기 메커니즘: 여분의 접착제를 접착제 브러시 여물통에서 오버플로 여물통으로 긁어내고 접착제의 수평을 맞추는 데 사용됩니다. 이 메커니즘은 사전 설정된 범위 내에서 접착제 층 두께를 제어하여 균일하고 일관된 두께를 보장하는 정밀한 스크레이퍼 간격 조정 장치를 갖추고 있습니다.
(3) 롤링 메커니즘: 긁은 후 포장지를 접착제 층에 눌러 접착제를 종이에 옮기는 데 사용됩니다. 메커니즘은 롤러가 일정한 속도와 압력을 가하도록 보장하는 구동 장치에 의해 제어되어 수동 롤링으로 인한 속도 변동과 불균일한 압력을 제거합니다.
(4) 라미네이션 메커니즘: 접착 테스트에 사용되어 접착되어 라미네이션 홈통으로 옮겨진 종이에 제어된 라미네이션 압력과 시간을 적용하여 실제 인쇄 및 포장 생산에서 라미네이션 프로세스를 시뮬레이션합니다. 이 메커니즘에는 프레싱 온도와 시간을 정밀하게 제어하는 전기 가열 모듈이 포함되어 있습니다.
03/ 표준화된 테스트 프로세스
개발된 장치를 기반으로 다음과 같은 표준화된 테스트 프로세스가 확립되었습니다.
(1) 샘플링 : 배치당 최소 5매 이상을 샘플링해야 한다. 샘플은 평평하고, 손상되지 않고, 달라붙지 않아야 하며, 최소 300mm × 300mm의 크기 요구 사항을 충족해야 합니다. 각 샘플은 종이 결 방향과 앞면/뒷면을 표시하고 봉지에 밀봉해야 합니다.
(2) 온도 및 습도 조절: GB/T 10739에 명시된 조건에 따라 샘플을 조절하여 결과에 대한 환경적 영향을 제거해야 합니다.
(3) 샘플 절단: 샘플을 샘플 1(98mm × 42mm)과 샘플 2(98mm × 50mm)로 절단하고, 실제 생산 시 힘 방향과 일관성을 유지하기 위해 장변(98mm)이 결 방향과 평행하도록 합니다.
(4) 접착제 주입: 접착제 디스펜서를 사용하여 측정된 양의 테스트 접착제를 뽑아 접착제 도포 모듈의 도트 접착제 저장소에 주입합니다.
(5) 접착제 긁기: 스크레이퍼는 도트 저장소 주변의 여분의 접착제를 오버플로 홈으로 자동으로 긁어내고 수평을 유지하여 균일한 접착제 층을 형성합니다.
(6) 접착제 도포: 샘플 1(98mm × 42mm)을 종이 앞면이 위로 향하게 하여 접착제 도포 모듈에 넣습니다. 롤링 메커니즘을 시작하여 일정한 속도와 압력으로 샘플을 수평 접착제 층에 눌러 균일한 접착제 전달을 보장합니다.
(7) 접착: 접착된 샘플 1을 제거하고 접착면이 위로 향하도록 접착 모듈의 전기 가열 모듈 홈에 놓고 샘플 2의 전면과 정렬합니다. 전기 가열 모듈 온도를 설정하고 핫{3}}압착 장치를 시작하여 샘플 1과 샘플 2를 함께 압착합니다.
(8) 샘플 설치: 접착제 도포 장치에서 접착된 샘플을 채취합니다. 샘플 2의 한쪽 끝을 박리 시험기의 고정 슬롯에 삽입하고 샘플 1의 다른 쪽 끝을 견인 고정구로 고정합니다.
(9) 박리 테스트: 그림 4와 같이 견인 고정구를 사용하여 150도 박리 각도와 600mm/s의 테스트 속도를 사용합니다. 박리력 곡선을 기록하고 실패 모드(종이 섬유 실패 또는 접착제 층 인터페이스 실패)를 결정합니다.
그림 4 담배갑 박리 테스트
04/ 핵심 기술 혁신
이 장치는 다음 세 가지 영역에서 기술적 혁신을 이루었습니다.
(1) 통합 설계: 세 가지 주요 기능 모듈-접착제 긁기, 롤링 및 라미네이팅-을 단일 베이스에 통합하여 접착제 도포, 접착층 레벨링, 접착제 전사, 라미네이팅 등 접착 성능 실험의 전체 프로세스를 표준화하고 단계 간 오류를 제거합니다.
(2) 정밀한 매개변수 제어: 스크래핑 메커니즘은 접착층의 두께가 균일하도록 보장합니다(오차는 0.01mm 이하). 서보 시스템으로 구동되는 롤링 메커니즘은 롤러를 제어하여 ±0.1mm/s의 속도 정확도와 ±0.5N의 압력 정확도로 일정한 속도와 압력으로 접착제를 전달합니다. 라미네이팅 메커니즘은 라미네이팅 압력(±1N), 온도(±1도) 및 시간(±0.1초)을 정밀하게 조정하여 실제 생산 조건을 정확하게 시뮬레이션할 수 있습니다.
(3) 표준화된 작업: 모든 작업은 인간-기계 인터페이스를 통해 설정되며 한 번의 클릭으로 시작하면 전체 프로세스가 자동으로 완료됩니다.- 이는 부정확한 접착제 양, 균일하지 않은 도포, 잘못 정렬된 용지 또는 불충분한 압착 등 수동 작업으로 인한 결함을 완전히 제거하여 테스트 결과의 반복성과 비교 가능성을 보장합니다. 테스트 전-과-테스트 후 과정의 비교는 그림 5에 나와 있습니다.
그림 5 개선 전·후 점검 프로세스 비교
기술적 효율성 및 데이터 분석
01/ 효율성 개선 분석
여러 차례의 실제 검증과 실제 테스트를 거친 후{0}}기기는 검사 효율성이 크게 향상되었습니다. 패스당 총 검사 시간은 기존 수작업 방식의 2057초에서 442초로 단축되어 작업 효율성이 365.38% 향상되었습니다. 전체 검사 과정의 성공률은 100%에 달했고, 재-검사율도 50%에서 0으로 낮아져 테스트 인력의 노동 강도가 크게 감소했습니다.
02/ 탐지 정확도 및 신뢰성
고객 평가: "이 장치는 과학적이고 합리적으로 설계되었으며 작동하기 쉽고 정확도가 높으며 안정성이 뛰어납니다. 이전 수동 검사 방법에서 발견된 감지 지연 및 데이터 편향과 같은 문제를 효과적으로 극복하여 포장지 접착제의 품질 관리를 강화하려는 노력에 강력한 기술 지원을 제공합니다."
03/ 보안 개선
기존의 수동 테스트에서는 화상 및 전기 안전 위험이 있는 히트 실러 및 기타 가열 장비를 사용합니다. 이 장치는 단열 보호 및 자동 온도 제어 기능을 갖춘 폐쇄형 복합 메커니즘에 가열 모듈을 통합하므로 작업자가 고온 구성요소를 만질 필요가 없으므로 화상 위험이 완전히 제거됩니다.
사회적 혜택 및 적용 가치
01/ 직접적인 경제적 이익
이 장치는 종이 접착 효과를 사전에 예측하여 포장 생산 시 스크랩 및 재작업 손실률을 효과적으로 줄일 수 있습니다. 업계 전반에 걸쳐 이 장치를 홍보하면 포장재 업체에서 접착제 문제로 인한 완제품 폐기율을 평균 5.7%에서 2% 이하로 줄일 수 있을 것으로 추정된다. 동시에 검사 효율성 향상으로 인건비를 대폭 절감할 수 있어 검사당 인건비를 약 80% 절감할 수 있습니다.
02/ 기술리더 역할
이 장치의 표준화된 작동을 통해 다양한 유형의 접착제 접착 성능을 측정하고, 특수 담배갑 종이, 잉크 및 라미네이션 공정을 위한 접착제 제제를 효율적으로 선택 및 적용하고, 접착제 선택 및 제제 개선을 위한 R&D 주기를 단축하고, 담배갑 생산 시 접착 제거, 뒤틀림, 접착제 오버플로 및 접착과 같은 실질적인 문제를 정밀하게 해결하고, 접착제와 담배갑 종이의 호환성에 대한 평가 시스템을 구축할 수 있습니다.
03/ 산업체인 시너지
이 프로젝트는 업스트림 접착제 R&D, 미드스트림 담배 팩 인쇄 및 생산, 다운스트림 담배 포장 제조업체를 기술, 인재 및 장비 자원과 통합하여 산업 체인 전반에 걸쳐 공동 연구 모델을 채택합니다. 이는 각 단계의 정보 및 기술 장벽을 허물고 원자재부터 완제품까지 전체{1}}체인 기술 최적화 시스템을 형성하여 전체 담배 팩 산업을 더 큰 효율성, 정확성, 지능화 방향으로 이끌고 산업의 핵심 경쟁력을 강화합니다.
04/ 산업표준화 기여
본 프로젝트는 국내 최초로 포장지 접착성능 시험장치 개발에 성공하여 업계 최초로 달성하였습니다. 업계 내 다양한 기업과 테스트 기관이 요구하는 통일된 기술 사양을 충족하기 위해 프로젝트 팀은 연구 결과를 표준화하고 포장 및 인쇄 산업의 접이식 상자와 원부자재(종이)의 기술 혁신과 품질 개선을 촉진했으며 업스트림 및 다운스트림 기업의 조화로운 할당 및 혁신 역량을 강화했습니다.
앞으로 연구팀은 계속해서 장치의 지능 수준을 최적화하고, 머신 비전을 기반으로 한 자동 판단 시스템을 개발하고, 접착 성능 테스트의 완전 무인 작동을 달성하고, 접착 성능 테스트를 위해 다른 포장 재료(예: 플라스틱 및 금속 호일)에 장치의 적용 범위를 확대하는 방안을 모색하여 포장 산업의 품질 검사 기술 혁신에 더 큰 기여를 할 것입니다.