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ENGLISH0755-88840386硬盒包裝機(jī)硬盒包裝紙壓痕參數(shù)的設(shè)計(jì)
發(fā)布時(shí)間：2020-07-27 13:37:55 |來源：網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載
卷煙硬盒包裝紙壓痕工藝是指根據(jù)成型設(shè)計(jì)要求，通過模切機(jī)在硬盒包裝紙表面壓制成一定形狀的槽痕，以利于包裝紙折疊和成型［1］。壓痕質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響到硬盒包裝紙的上機(jī)適應(yīng)性能。壓痕質(zhì)量差的包裝紙?jiān)谏蠙C(jī)過程中，容易產(chǎn)生煙包栽頭、煙包斜口露白以及爛包等質(zhì)量缺陷， 在高速包裝機(jī)中該問題尤為嚴(yán)重。目前國(guó)內(nèi)外煙草企業(yè)僅對(duì)包裝紙壓痕工藝中的壓痕挺力指標(biāo)進(jìn)行了研究［1］，例如美國(guó)某 公司、德國(guó)某公司以及國(guó)內(nèi)龍巖卷煙廠和長(zhǎng)沙卷煙廠均對(duì)包裝紙壓痕挺力進(jìn)行了定義和范圍設(shè)定［2-3］。由于國(guó)內(nèi)外煙草市場(chǎng)實(shí)際需求的差異以及煙草企業(yè)質(zhì)量控制重點(diǎn)不同，國(guó)內(nèi)外對(duì)于包裝紙壓痕挺力的要求也不同，僅利用壓痕挺力單項(xiàng)參數(shù)并不能有效反映包裝紙壓痕工藝性能［4-6］。GDX2 和 FOCKE701 硬盒包裝機(jī)是目前國(guó)內(nèi)煙草企業(yè)廣泛應(yīng)用的卷煙包裝設(shè)備，對(duì)其進(jìn)行輔料上機(jī)適應(yīng)性研究有助于提高卷煙包裝質(zhì)量，降低材料消耗。為此，通過分析包裝機(jī)包裝工藝流程，研究輔料模切工藝對(duì)煙包成型的影響，基于 GDX2 和 FOCKE701 硬盒包裝機(jī)設(shè)計(jì)了一套硬盒包裝紙壓痕參數(shù)，以更好地滿足卷煙包裝設(shè)備對(duì)硬盒包裝紙壓痕工藝的要求， 為制定卷煙硬盒包裝紙上機(jī)適應(yīng)性參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)提供參考。
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- 硬盒包裝紙壓痕工藝過程分析
- 包裝設(shè)備對(duì)硬盒包裝紙壓痕工藝的要求
- 硬盒包裝紙壓痕工藝過程分析
煙包成型過程是卷煙包裝設(shè)備根據(jù)自身設(shè)計(jì)原理，經(jīng)過一系列折疊、輸送、壓制等動(dòng)作，沿著硬盒包裝紙壓痕線使其包裝成型，因此包裝紙壓痕工藝的穩(wěn)定性直接影響著生產(chǎn)的有效進(jìn)行。GDX2 硬盒包裝機(jī)的運(yùn)行方式為模盒內(nèi)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，包裝紙的壓痕工藝主要在五輪、六輪和七輪處完成。在煙包成型過程中，設(shè)備通過推板推送、壓板壓制、導(dǎo)輥引導(dǎo)等動(dòng)作實(shí)現(xiàn)煙包的折疊成型，煙包各位置壓痕工藝的差異會(huì)直接影響折疊包裝紙的回彈作用力，壓痕質(zhì)量差則會(huì)出現(xiàn)煙包栽頭、煙包斜口露白、爛包等問題，進(jìn)而影響煙包的成型效果［7-8］。
某公司硬盒包裝機(jī)的運(yùn)行方式為縱向和
橫向的水平運(yùn)動(dòng)，在輸送過程中完成包裝紙涂膠和折疊成型等動(dòng)作。因此，FCOKE701 硬盒包裝機(jī)的工藝特點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)距離長(zhǎng)、完成折疊動(dòng)作跨度大， 包裝紙成型效果容易受壓痕工藝的影響。其中， 硬盒包裝紙拍板、折疊轉(zhuǎn)塔、煙包通道、五角輪等部位受影響較多［7-9］，見圖1。
1.硬盒包裝紙拍板 2.折疊轉(zhuǎn)塔 3.煙包通道 4.五角輪圖1 FOCKE701 型硬盒包裝機(jī)包裝工藝流程圖Fig.1 Packaging process flow of FOCKE701
hard packer
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- 輔料模切工藝對(duì)煙包成型的影響
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在輔料生產(chǎn)過程中，模切板材料、壓痕成型效果、合理的模切刀線以及特殊刀線的形狀處理是影響包裝紙壓痕工藝穩(wěn)定性的重要因素［5］。其中，模切板作為模切刀和壓痕線的載體，其尺寸精度和穩(wěn)定性決定了模切對(duì)象的精度。采用紋治鋼模雖然制造成本較高，但可以有效保證煙包模切的精度。在包裝紙壓痕成型過程中，痕線槽形狀、痕線槽寬度等均會(huì)影響壓痕成型效果，見圖 2?？?/span>見，壓痕壓力不勻、痕線與痕線槽套位偏差等會(huì)導(dǎo)致壓痕折疊時(shí)痕線扭曲、爆裂和尺寸偏差［10-11］。
A.折疊前 B，C.折疊過程 D.壓痕成型效果
圖2 硬盒包裝紙壓痕成型過程示意圖
Fig.2 Schematic diagram of forming process of fold lines on a blank
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- 硬盒包裝紙壓痕參數(shù)的設(shè)計(jì)
- 材料、儀器與方法
- 硬盒包裝紙壓痕參數(shù)的設(shè)計(jì)
硬盒包裝紙采用 220 g 白卡原紙（原紙厚度為3mm，山 東 太 陽 紙 業(yè) 有 限 公 司 生 產(chǎn)）； CSW-U500A 型顯微放大鏡（放大倍數(shù)為 180 倍， 深圳市某光學(xué)儀器有限公司）；9010 型壓痕挺度儀（精度 1 g·cm，英國(guó) 某 公司）；GDX2 硬盒包裝機(jī)（速度 400 包/分鐘，意大利某公司）； FOCKE701 硬盒包裝機(jī)（速度 1 000 包/分鐘，德國(guó)某公司）。
1.壓痕槽寬度。壓痕槽的深度與壓痕槽寬度和壓痕挺力有關(guān)，一般為紙張厚度的 1/2。壓痕槽寬度通常根據(jù)紙張的厚度來設(shè)定，計(jì)算公式為［10］：
壓痕槽寬度=紙張厚度×k+壓痕刀厚度式中：k 為變換系數(shù)，通常設(shè)定為1.5。
其中，壓痕刀厚度為 0.71 mm，計(jì)算可得壓痕
槽寬度為 0.3×1.5 + 0.71=1.16 mm。設(shè)計(jì)壓痕槽寬度時(shí)還要考慮紙張中的纖維方向和垂直纖維方向，在垂直纖維方向時(shí)可適當(dāng)增加 0.1 mm，因此壓痕槽寬度分別設(shè)計(jì)為1.1，1.2 和1.3 mm。
- 2.壓痕形狀。根據(jù)輔料實(shí)際生產(chǎn)工藝要求，采用圓頭、尖峰、梯形、刀形 4 種壓痕形狀進(jìn)行壓痕實(shí)驗(yàn)［10-12］，見圖 3。分別在纖維方向和垂直纖維方向檢測(cè)壓痕線挺力及成型效果。
- 3.壓痕挺力。壓痕挺力是包裝紙?jiān)谝欢?/font>條件下彎曲 90° 所需的力［3］。根據(jù)包裝紙輔料生產(chǎn)
A.圓頭 B.尖峰 C.梯形 D.刀形
圖3 壓痕形狀示意圖
Fig.3 Schematic diagram of fold line shapes
工藝要求，對(duì)圖 4 中 FT/FU 、B/BT 、F/G 、BT/RW 、F/L 5 處壓痕線的挺力值進(jìn)行測(cè)量［1 ，3 ，13］，即可有效反映出整個(gè)包裝紙的壓痕挺力特性。采用正交試驗(yàn)法對(duì)壓痕挺力參數(shù)范圍進(jìn)行確定。
圖4 硬盒包裝紙壓痕線示意圖
Fig.4 Schematic diagram of fold lines on a blank
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- 結(jié)果與分析
- 壓痕尺寸和形狀的確定
- 結(jié)果與分析
由圖 5 可見，壓痕槽寬度 1.2 mm 時(shí)，圓頭、尖
A.圓頭 B.尖峰 C.梯形 D.刀形
圖5 纖維方向不同壓痕槽寬度下4 種壓痕形狀的壓痕挺力
Fig.5 Stiffness of fold lines of different width and shapes in the fiber direction
峰、梯形、刀形 4 種壓痕形狀在纖維方向上的壓痕挺力相對(duì)穩(wěn)定，其中尖峰壓痕形狀的成型效果最穩(wěn)定。采用相同測(cè)試方法可得，在垂直纖維方向上，采用壓痕槽寬度 1.2 mm，圓頭壓痕形狀時(shí)包裝
紙成型效果最理想。
利用高倍顯微放大鏡可以清晰地顯示出纖維方向不同壓痕槽寬度的壓痕效果，見圖 6?？梢姡?/font> 壓痕槽寬度分別為 1.1，1.2 和 1.3 mm 時(shí)，成型角分
A.槽寬1.3 mm B.槽寬1.2 mm C.槽寬1.1 mm
圖6 纖維方向不同壓痕槽寬度的壓痕效果
Fig.6 Effects of fold lines of different width in the fiber direction
別為 49.238° ，46.276° 和 33.003° ，其中壓痕槽寬度為 1.2 mm 時(shí)，成型角最接近 45°，包裝紙成型效果最佳。
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- 壓痕挺力的確定
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利用正交試驗(yàn)法得到壓痕挺力參數(shù)的因素位級(jí)表，見表 1。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，除 BT/RW 壓痕線壓痕挺力控制在15～35 g·cm 外，其他壓痕線壓痕挺力均應(yīng)控制在40～70 g·cm 范圍內(nèi)，否則會(huì)影響煙包的成型效果。因此，利用正交試驗(yàn)法確定各壓痕線范圍時(shí)，BT/RW 壓痕線選取 15～25 和25～35 g·cm 兩種范圍，其他壓痕線選取 40～50，
50～60 和 60～70 g·cm 3 種范圍，以 10 000 張包裝紙為生產(chǎn)周期進(jìn)行測(cè)試，建立正交試驗(yàn)表［14-15］，并形 成 正 交 試 驗(yàn) 趨 勢(shì) 分 析 圖 ，見 圖 7。 可 見 ， A1B2C2D2E2 與 A2B2C2D2E2 為優(yōu)選組合，再以2 500 萬張（500 大箱）包裝紙為生產(chǎn)周期進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果表明A2B2C2D2E2 為最優(yōu)方案。
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- 壓痕參數(shù)的確定
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研究發(fā)現(xiàn)，硬盒包裝紙的壓痕槽寬度、壓痕形狀以及壓痕挺力是壓痕工藝的主要參數(shù)?；?/font>GDX2 和FOCKE701 硬盒包裝機(jī)，包裝紙采用220 g 白卡原紙，可得出壓痕參數(shù)的設(shè)定范圍，見表2。
GDX2 和 FOCKE701 硬盒包裝機(jī)進(jìn)行設(shè)定，包裝紙成型效果和穩(wěn)定性明顯優(yōu)于改進(jìn)前。表 3 可見， 在調(diào)整壓痕參數(shù)后，由于壓痕工藝輔料原因造成的煙包缺陷率［16-17］，GDX2 由單日 3 包/臺(tái)降低到
0.1 包/臺(tái)，FOCKE701 由單日 3.1 包/臺(tái)降低到 0.1
包/臺(tái)。
圖7 正交試驗(yàn)趨勢(shì)分析圖
Fig.7 Analysis of orthogonal experiment trends
表2 硬盒包裝紙壓痕參數(shù)的設(shè)定范圍
Tab.2 Parameter setting ranges of fold lines on a blank
實(shí)際運(yùn)行結(jié)果顯示，采用表2壓痕參數(shù)對(duì)
表1 因素位級(jí)表
Tab.1 Factor levels （g·cm）
表3 改進(jìn)前后壓痕工藝輔料原因造成的煙包缺陷率對(duì)比①
Tab.3 Comparison of rates of cigarette packets with defects caused by blank folding before and after improvement （包·臺(tái)-1）
注：①改進(jìn)前后分別測(cè)試10 個(gè)工作日。
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- 結(jié)論
通過對(duì)硬盒包裝紙壓痕參數(shù)進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)， 壓痕槽寬度、壓痕形狀和壓痕挺力是壓痕工藝的主要參數(shù)。試驗(yàn)結(jié)果表明，壓痕槽寬度 1.2 mm，壓痕形狀纖維方向?yàn)榧夥?，垂直纖維方向?yàn)閳A頭， FT/FU、B/BT、F/G、F/L 位置的壓痕挺力處于 50～ 60 g·cm，BT/RW 位置的壓痕挺力處于15～25 g·cm時(shí)，可有效提升和穩(wěn)定包裝紙的成型效果，減少因輔料壓痕原因而影響煙包品質(zhì)和生產(chǎn)效率問題。由于壓痕工藝輔料原因造成的煙包缺陷率，GDX2由單日 3 包/臺(tái)降低到 0.1 包/臺(tái)，FOCKE 701 由單日 3.1 包/臺(tái)降低到 0.1 包/臺(tái)。包裝紙壓痕參數(shù)的確定有助于優(yōu)化 GDX2 和 FOCKE701 硬盒包裝機(jī)的生產(chǎn)工藝參數(shù)，進(jìn)一步提高包裝紙的上機(jī)適應(yīng)能力。
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