Efficacité du travail augmentée de plus de 300 % ! Le nouveau dispositif d’inspection des paquets de cigarettes est aussi efficace !

En février 2025, Zhang Jianmin, secrétaire du Parti et directeur de l'administration du monopole d'État du tabac et directeur général de la China National Tobacco Corporation, a souligné lors d'une inspection à Hunan Tobacco qu'il fallait « approfondir davantage la réforme et l'innovation, injecter un nouvel élan dans un développement et une modernisation de haute-qualité, et promouvoir l'innovation industrielle grâce à l'innovation technologique tout en améliorant continuellement les capacités de développement numérique. Cette directive ouvre la voie à l'innovation technologique dans l'industrie du conditionnement des cigarettes. Les « performances adhésives » sont un indicateur important de l'adaptabilité de la machine à paquets de cigarettes, car la résistance de la couche adhésive détermine directement la stabilité structurelle des paquets de cigarettes tout au long du stockage, du transport et de la vente. Selon une enquête réalisée en 2024 par le Comité de l'emballage du tabac de la Fédération chinoise de l'emballage, le taux moyen de rebut des paquets de cigarettes nationaux en raison de problèmes de colle est de 5,7 %, certaines petites et moyennes entreprises-dépassant 15 %, ce qui entraîne une perte économique directe annuelle de plus de 200 millions de yuans.

Actuellement, les tests de performances adhésives des paquets de cigarettes finis sont entièrement manuels. Le processus de test comprend trois étapes principales : la préparation du matériau, l'adhésion du papier et l'évaluation du décollage-, couvrant plus de dix actions telles que la découpe d'échantillons, l'application de colle, le pressage, la prise, le pelage et l'évaluation, toutes dépendant entièrement du travail manuel. Cette méthode traditionnelle présente des problèmes tels que des quantités de colle inexactes, une application inégale, un papier mal aligné et un pressage insuffisant, ce qui entraîne de longues durées de test, des essais répétés, une intensité de travail élevée et une faible efficacité. Certains équipements de chauffage présentent également des risques pour la sécurité. Pour résoudre ces problèmes, Changde Jinpeng Printing Co., Ltd. (ci-après dénommée « Changde Jinpeng ») a adopté une approche « d'effort conjoint des entreprises industrielles en amont et en aval », développant avec succès un dispositif de test des performances des adhésifs du papier d'emballage grâce à une analyse comparative sur site et à une innovation collaborative. Cet article explique systématiquement le contexte, le plan technique, les résultats de la mise en œuvre et la valeur promotionnelle de l'appareil, dans le but de fournir une référence pour les tests de qualité de l'innovation technologique dans l'industrie.

Contexte technique et analyse des problèmes

01/ Signification technique des performances adhésives

Les performances adhésives font référence au processus basé sur le mécanisme de rupture de l'adhésif, simulant l'étape de pressage de l'adhésif lors de la formation d'un paquet de cigarettes. Deux échantillons sont liés ensemble puis décollés de manière destructrice. Si les fibres du papier sont séparées par la colle, les performances adhésives sont considérées comme médiocres. Cet indicateur de performance reflète directement la compatibilité entre l'adhésif et le support papier et constitue un paramètre clé pour assurer la stabilité de la structure de l'emballage.

02/ Méthodes de tests traditionnelles et leurs problèmes

Actuellement, toutes les boîtes de cigarettes nécessitent des tests de performances adhésives avant de quitter l’usine. Le processus de test peut être divisé en trois étapes principales : « préparation du matériau », « adhésion du papier » et « évaluation du décollage ». Les étapes spécifiques de l'opération comprennent : prélever l'échantillon à tester dans le sac d'échantillon → couper la zone adhésive de l'échantillon à 20 mm × 50 mm → prélever de la colle avec une seringue (comme illustré sur la figure 1) → déposer de la colle sur la zone adhésive → étaler la colle uniformément à l'aide d'un compte-gouttes propre → aligner le dos du papier avec la zone collée → presser à chaud à l'aide d'un dispositif de scellage (comme illustré sur la figure 2) → laisser reposer horizontalement pendant 30 minutes → décoller manuellement les deux surfaces collées complètement → inspecter visuellement pour voir si les fibres du papier sont endommagées.

Figure 1 : aspiration manuelle du gel

Figure 2 Presse de thermoscellage

Après analyse, le processus de fonctionnement entièrement manuel ci-dessus présente les problèmes suivants :

(1) Faible efficacité : les tests uniques en laboratoire prennent trop de temps, le processus complet prenant environ 35 minutes. Après une demande d'inspection, l'attente d'un retour d'information est longue, ce qui ne peut pas répondre aux besoins de surveillance de la production en temps réel-.

(2) Risques pour la sécurité : certaines étapes de test impliquent des équipements de chauffage, et le fonctionnement manuel comporte des risques tels que des brûlures et des risques électriques.

(3) Précision insuffisante : les méthodes de test actuelles sont relativement grossières. Le contrôle de la quantité de colle repose sur l'expérience de l'opérateur, et l'uniformité du revêtement ne peut pas être garantie, ce qui entraîne une faible précision des données de test, ce qui rend difficile la prise en charge d'un contrôle qualité raffiné.

(4) Taux de réinspection élevé : l'ensemble du processus est effectué manuellement et les étapes clés (comme le grattage de la colle, l'alignement et le pressage) sont sujettes à des erreurs, entraînant l'échec de l'expérience. Le taux de réinspection atteint 50 %, ce qui non seulement augmente la charge de travail, mais gaspille également les ressources de test.

En résumé, les méthodes de test manuelles traditionnelles ne conviennent plus aux exigences de l'industrie moderne des paquets de cigarettes en matière de contrôle qualité précis et efficace. Il existe un besoin urgent de développer un dispositif de test automatisé et standardisé pour éliminer fondamentalement les interférences humaines.

Solution et principes techniques

01/ Objectifs de recherche et approche globale

Pour résoudre les problèmes ci-dessus, notre équipe de projet s'est fixé l'objectif de développement suivant : développer un dispositif de test des performances des adhésifs du papier d'emballage qui standardise et automatise le processus de test, contrôle efficacement la quantité et l'uniformité de la colle appliquée, garantit un pressage à chaud sûr et ferme et améliore considérablement l'efficacité des tests et la fiabilité des données. L'approche technique globale consiste à intégrer des fonctions telles que le grattage, le transfert, le chauffage et le pressage de la colle dans un seul appareil, convertissant ainsi les opérations manuelles dispersées en un processus automatisé continu ; obtenir un contrôle précis des paramètres clés du processus grâce à une structure mécanique précise ; et éliminer les facteurs humains grâce à des procédures opérationnelles standardisées.

02/ Conception structurelle de l'appareil

Le dispositif de test des performances des adhésifs du papier d'emballage développé appartient au domaine de la technologie de collage d'emballages et comprend principalement trois modules fonctionnels, comme le montre la figure 3.

Figure 3 Dispositif de test des performances des adhésifs du papier d'emballage (à gauche : diagramme schématique, à droite : appareil réel)

(1) Base : sert de plate-forme de support pour l'ensemble du dispositif, intégrant l'installation du mécanisme de grattage, du mécanisme de roulement et du mécanisme de stratification. Il garantit que le positionnement spatial de chaque module fonctionnel est précisément coordonné, permettant ainsi des processus de test continus.

(2) Mécanisme de grattage : utilisé pour gratter l'excès de colle du bac à brosse à colle dans le bac de trop-plein et niveler la colle. Ce mécanisme est doté d'un dispositif précis de réglage de l'espace du grattoir pour contrôler l'épaisseur de la couche de colle dans une plage prédéfinie, garantissant ainsi une épaisseur uniforme et constante.

(3) Mécanisme de roulement : utilisé pour presser le papier d'emballage sur la couche de colle après grattage, transférant ainsi la colle sur le papier. Le mécanisme est contrôlé par une unité d'entraînement qui garantit que le rouleau applique la colle à une vitesse et une pression constantes, éliminant ainsi les problèmes tels que les fluctuations de vitesse ou la pression inégale dus au laminage manuel.

(4) Mécanisme de laminage : utilisé lors des tests d'adhésif pour appliquer une pression et un timing contrôlés sur le papier d'emballage collé placé dans l'auge de laminage, simulant ainsi le processus de laminage dans la production réelle d'impression et d'emballage. Ce mécanisme comprend un module de chauffage électrique pour contrôler avec précision la température et le temps de pressage.

03/ Processus de test standardisé

Sur la base du dispositif développé, le processus de test standardisé suivant a été établi :

(1) Échantillonnage : Au moins 5 feuilles doivent être échantillonnées par lot. Les échantillons doivent être plats, intacts, exempts de collage et répondre aux exigences de taille d'au moins 300 mm × 300 mm. Chaque échantillon doit indiquer le sens du grain du papier et les côtés recto/verso, et être scellé dans un sac.

(2) Conditionnement en température et en humidité : les échantillons doivent être conditionnés dans les conditions spécifiées dans GB/T 10739 pour éliminer les influences environnementales sur les résultats.

(3) Découpe d'échantillon : coupez les échantillons en échantillon 1 (98 mm × 42 mm) et en échantillon 2 (98 mm × 50 mm), en vous assurant que le côté long (98 mm) est parallèle à la direction du grain pour assurer une cohérence avec la direction des contraintes de production.

(4) Application de colle : utilisez un extracteur de colle pour prélever une quantité fixe de colle et l'injecter dans le réservoir de colle à points du module de préparation d'échantillons d'adhésif.

(5) Grattage : Le grattoir déplace automatiquement l'excès de colle autour du réservoir à points dans le bac de trop-plein et nivelle la colle, formant une couche uniformément épaisse.

(6) Transfert de colle : placez l'échantillon 1 (98 mm × 42 mm) dans le module adhésif, face avant vers le haut. Démarrez le mécanisme à rouleaux pour presser l’échantillon sur la couche de colle nivelée à une vitesse et une pression constantes, garantissant ainsi un transfert uniforme de colle.

(7) Stratification : retirez l'échantillon 1 avec de la colle et placez-le dans la fente du module de chauffage électrique de la fonction de stratification, avec le côté collé vers le haut, aligné avec la face avant de l'échantillon 2. Réglez la température du module de chauffage électrique et démarrez le dispositif de presse à chaud -pour presser l'échantillon 1 et l'échantillon 2 ensemble.

(8) Installation de l'échantillon : prenez l'échantillon laminé du dispositif adhésif, placez une extrémité de l'échantillon 2 dans la fente fixe du testeur de pelage et fixez l'autre extrémité de l'échantillon 1 avec le dispositif de traction.

(9) Test de pelage : comme le montre la figure 4, utilisez un angle de pelage de 150 degrés et une vitesse de test de 600 mm/s avec le dispositif de traction. Enregistrez la courbe de force de pelage et déterminez le mode de défaillance (défaillance de la fibre de papier ou défaillance de l’interface de colle).

Figure 4 Test de pelage d’un paquet de cigarettes

04/ Percées technologiques clés

Cet appareil a réalisé des avancées technologiques dans les trois domaines suivants :

(1) Conception intégrée : en intégrant les trois modules fonctionnels principaux -grattage de colle, roulage et laminage-dans une seule base, il standardise l'ensemble du processus d'expérimentation sur les performances des adhésifs, y compris l'application de colle, le nivellement de la couche adhésive, le transfert de colle et le laminage, éliminant ainsi les erreurs entre les étapes.

(2) Contrôle précis des paramètres : le mécanisme de grattage garantit que la couche adhésive est d'épaisseur uniforme (erreur inférieure ou égale à 0,01 mm) ; le mécanisme de roulement, entraîné par un système d'asservissement, contrôle les rouleaux pour transférer l'adhésif à une vitesse et une pression constantes, avec une précision de vitesse de ±0,1 mm/s et une précision de pression de ±0,5N ; le mécanisme de stratification peut ajuster avec précision la pression de stratification (± 1 N), la température (± 1 degré) et le temps (± 0,1 s), simulant avec précision les conditions de production réelles.

(3) Fonctionnement standardisé : toutes les opérations sont définies via une interface homme-machine, et après un démarrage en un-clic, l'ensemble du processus est terminé automatiquement. Cela élimine complètement les défauts causés par une opération manuelle, tels qu'une quantité de colle inexacte, une application inégale, un papier mal aligné ou un pressage insuffisant, garantissant ainsi la répétabilité et la comparabilité des résultats des tests. La comparaison du processus de test avant-et-après est présentée dans la figure 5.

Figure 5 Comparaison du processus de détection avant et après amélioration

Effets techniques et analyse des données

01/ Analyse de l'amélioration de l'efficacité

Après plusieurs vérifications informatiques-et des tests réels, cet appareil a obtenu des améliorations significatives en termes d'efficacité de détection. Le temps total pour une seule détection est passé de 2 057 secondes en utilisant les méthodes manuelles traditionnelles à 442 secondes, ce qui représente une augmentation de 365,38 % de l'efficacité du travail. Le taux de réussite de l'ensemble du processus de détection a atteint 100 % et le taux de réinspection-est passé de 50 % à 0, réduisant considérablement l'intensité du travail des opérateurs.

02/ Précision et fiabilité de la détection

Commentaires des clients : « La conception de cet appareil est scientifique et raisonnable, facile à utiliser, très précise et stable. Il surmonte efficacement les retards et les écarts de données trouvés dans les méthodes de tests manuels précédentes, fournissant un support technique solide pour améliorer notre contrôle sur la qualité adhésive du papier d'emballage.

03/ Améliorations de la sécurité

Les tests manuels traditionnels utilisent des équipements de chauffage tels que des thermoscelleuses, qui présentent des risques de brûlures et des risques électriques. Ce dispositif intègre le module chauffant dans une structure composite fermée, utilisant une isolation thermique et un contrôle automatique de la température. Les opérateurs n'ont pas besoin de toucher les pièces à haute température-, éliminant ainsi complètement le risque de brûlure.

Avantages sociaux et valeur de l'application

01/ Avantages économiques directs

En prédisant à l’avance les performances adhésives du papier, cet appareil réduit efficacement les déchets et les reprises dans la production d’emballages. On estime que s'il était largement appliqué dans l'ensemble de l'industrie, le taux de rebut des paquets de cigarettes finis en raison de problèmes d'adhésif pourrait être réduit d'une moyenne de 5,7 % à moins de 2 %. Dans le même temps, l'efficacité améliorée de la détection peut permettre d'économiser des coûts de main-d'œuvre importants, réduisant les coûts de main-d'œuvre par détection d'environ 80 %.

02/ Leadership Technologique

Le fonctionnement standardisé de cet appareil peut mesurer les performances adhésives de différents types de colle et filtrer efficacement les formulations adaptées au papier de paquets de cigarettes, aux encres et aux processus de revêtement. Cela raccourcit le cycle de R&D pour la sélection de la colle et l'amélioration de la formule, résolvant avec précision les problèmes pratiques de la production de paquets de cigarettes tels que le délaminage, le pelage, le débordement de colle et le collage, et établit un système d'évaluation de compatibilité entre la colle et le papier pour paquets de cigarettes.

03/ Synergie de la chaîne industrielle

Le projet adopte une approche conjointe en amont et en aval de la chaîne industrielle, intégrant les ressources techniques, de talents et d'équipement des entreprises de R&D sur les colles en amont, de l'impression de paquets de cigarettes en milieu de secteur et des entreprises de production d'emballages de cigarettes en aval. Cela brise les barrières informationnelles et technologiques entre chaque maillon, formant un système d'optimisation technique de chaîne complète-des matières premières aux produits finis, promouvant l'industrie de l'emballage de cigarettes vers plus d'efficacité, de précision et d'intelligence, et améliorant la compétitivité de base de l'industrie.

04/ Contribution à la normalisation de l'industrie

Ce projet a permis de développer avec succès le premier dispositif chinois permettant de tester les performances adhésives du papier d'emballage, réalisant ainsi une première dans l'industrie. Pour répondre aux spécifications techniques unifiées requises par différentes entreprises et instituts de test, l'équipe du projet a standardisé les résultats de la recherche, favorisant le progrès technique et l'amélioration de la qualité des boîtes pliantes et des matières premières (papier) dans l'industrie de l'emballage et de l'impression, et améliorant la coordination des ressources et les capacités d'innovation dans les entreprises en amont et en aval.

À l'avenir, l'équipe de recherche continuera à optimiser l'intelligence du dispositif, en développant un système d'évaluation automatique basé sur la vision industrielle, permettant une détection entièrement sans pilote des performances de l'adhésif, tout en explorant les applications du dispositif pour tester les propriétés adhésives d'autres matériaux d'emballage (tels que le plastique et les feuilles métalliques), contribuant ainsi davantage à l'innovation dans la technologie de test de la qualité des emballages.