一種防止紙箱爆裂的自動(dòng)增濕功能裝置設(shè)計(jì)

陳海濱，成永祥

（1.江蘇省海門中等專業(yè)學(xué)校，海門 226100；2. 南通傳人印務(wù)包裝有限公司，海門 226100）

0 引言

在紙箱制造業(yè)中，防止紙箱槽口破裂是所有業(yè)者都遇到的難題，而且到目前還沒有很好的解決辦法，常規(guī)的解決方案是：1）降低瓦楞芯紙的定量，以減小紙箱邊壓平壓值，相對(duì)增加面里紙的抗拉強(qiáng)度；2）增強(qiáng)面里紙定量，以增加面里紙的撕裂度；3）在開槽壓線處涂布水份，一方面是增加面里紙的韌性，即提高撕裂度；另一方面增加瓦楞水份以降低瓦楞對(duì)面里紙的反作用力，從而達(dá)到抗爆裂效果，解析如下：

方案1）明顯是以犧牲紙箱強(qiáng)度為代價(jià)的作法，對(duì)于有一定邊壓抗壓要求的紙箱很不實(shí)用，質(zhì)量成本會(huì)大量增加。方案2）明顯增加了生產(chǎn)成本，在激烈競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng)上明顯處于不利位置。方案3）人工涮水是個(gè)勞民傷財(cái)?shù)墓に嚪桨福实停Ч^難控制，但本身材料成本控制尚可。綜上三種方案，我們選擇了方案3）作為研究方案和課題的突破口，也就是一旦解決效率、效果問題，所有問題也就迎刃而解。

效率問題：也就是用人工涮水速度慢，重復(fù)性高，勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且是非增益性勞動(dòng)。針對(duì)這一點(diǎn)我們考慮用自動(dòng)化代替人工，為減少重復(fù)的無效勞動(dòng)，我們考慮在印刷開槽工序上加裝噴水霧裝置，在正常生產(chǎn)的基礎(chǔ)上不增加無效勞動(dòng)，解決了效率問題。效果問題：業(yè)內(nèi)人士都明白，紙張的含水率低于6%時(shí)會(huì)出現(xiàn)脆裂，業(yè)內(nèi)稱之謂爆裂，但當(dāng)水份超過20%時(shí)，紙張會(huì)出現(xiàn)溶解，耐破也會(huì)直線下降，在受到外力時(shí)更容易出現(xiàn)斷裂，我們稱之謂溶裂。當(dāng)水份控制在10%～12%，是紙張纖維抗拉強(qiáng)度最強(qiáng)時(shí)，因此合適的含水率是工藝成敗的關(guān)鍵。我們根據(jù)印刷機(jī)的切線速度選擇了適合的噴嘴，在單位時(shí)間內(nèi)達(dá)到適合的水份，以期達(dá)到合適的含水率的情況下促成最大的抗裂效果。

實(shí)踐證明，我們確實(shí)達(dá)到了較為理想的效果，也就是說解決了效率和效果的問題，并達(dá)到了降本增效的目的，現(xiàn)就設(shè)置智能噴水裝置作設(shè)計(jì)原理說明。

1 設(shè)計(jì)要求

1）在印刷機(jī)運(yùn)作時(shí)才能噴水，停滯時(shí)不能出水。

2）在紙箱開槽部位不能噴水，以免侵蝕機(jī)件。

3）噴水裝置不能出現(xiàn)滴漏。

4）噴水裝置所噴水必須呈霧狀，易吸收。

5）噴水寬度必須控制在3cm帶寬以內(nèi)。

2 設(shè)計(jì)原理

我們以印刷機(jī)走紙線速度作為光電信號(hào)輸入源，以紙箱接舌口為信號(hào)輸入轉(zhuǎn)換點(diǎn)，確保水霧噴灑位置的準(zhǔn)確率，同時(shí)采用光電對(duì)紙箱運(yùn)行進(jìn)行偵測(cè)，確保在停機(jī)狀態(tài)下的水霧中止。

為確保整個(gè)裝置的安全性能，所有控制系統(tǒng)及運(yùn)行控制器件均采用24V安全電壓。

印刷機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)速為60r/min±10，線速度為99m/min±16，按照紙板初始含水率為7%±2，要達(dá)到最佳含水率12%±2，我們選用了0.5mm口徑噴水霧裝置，選用壓力大于0.2Mpa，這可以隨意選用水源，一般常規(guī)自來水為0.25Mpa以上，可減少使用增壓裝置，市供水完全滿足設(shè)備運(yùn)行要求，噴嘴供水量為122.5ml/min～222.5ml/min，平均出水量150ml/min，一般施膠紙張的纖維的孔隙率很合適霧狀的小分子水份的進(jìn)入，單位時(shí)間內(nèi)滲透率高，據(jù)我們測(cè)定其滲透率為150g/m2.min，正好符合速印速干的要求，含水率也達(dá)到規(guī)定的12%±2%的要求。水閥開關(guān)選用的是電磁閥芯開關(guān)，其關(guān)閉性能較好，確保在停機(jī)狀態(tài)下，開槽口部位無水份滴漏，以避免機(jī)器的腐銹。

3 安裝

我們對(duì)所有的水墨印刷機(jī)進(jìn)行了考察，每臺(tái)機(jī)基本配置都會(huì)有開槽組，有開槽組就必定有導(dǎo)紙桿和壓紙桿，我們只需把裝置固定在壓紙桿上，每組開槽刀對(duì)應(yīng)安裝一組噴水裝置，切角處安裝光電偵測(cè)探頭，電器控制部位可全部進(jìn)入印刷機(jī)電器箱，方便易行。

4 運(yùn)作及控制原理

1）開機(jī)準(zhǔn)備，打開印刷機(jī)電源開關(guān)，和市供自來水閥門，打開裝置聯(lián)控水電開關(guān)，裝置現(xiàn)處待機(jī)狀態(tài)。

2）機(jī)器開始運(yùn)作，這時(shí)1V1、1B1兩個(gè)光電開始偵測(cè)到紙板的移動(dòng)，只有待開槽部位通過后1B1才能發(fā)出指令，擊發(fā)R1、R2、R3噴霧，當(dāng)1B1偵測(cè)到再次進(jìn)入開槽部位，則指令關(guān)閉供水源。

3）當(dāng)進(jìn)入兩張紙板空檔時(shí)，裝置進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，當(dāng)1V1偵測(cè)到走紙時(shí)，1B1開啟開槽口偵測(cè)，重復(fù)上述2的動(dòng)作，如此循環(huán)。

4）在設(shè)計(jì)控制開關(guān)時(shí)，我們盡量考慮與印刷機(jī)聯(lián)鎖聯(lián)動(dòng)，減少?gòu)?fù)雜的操控動(dòng)作。

5 本裝置設(shè)計(jì)特點(diǎn)和優(yōu)缺點(diǎn)

1）本裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，不需要另外設(shè)置支架，占用空間小，成本低。

圖1 運(yùn)作及控制原理圖

2）能節(jié)省大量的勞動(dòng)力成本，且大大提高了效率，效率能提高近80%，勞動(dòng)力成本每天最少千元。

3）減少了質(zhì)量投訴和原材料成本的上升，按原先的報(bào)廢率最少減損20%，再加上材料成本節(jié)約10%，經(jīng)濟(jì)價(jià)值巨大。

4）適用于所有含水率在6%±2的紙板的使用。

5）噴霧器是采用多孔快換型，因此拆、裝、換非常方便。

6）不足點(diǎn)：市供水不加過濾或用自吸泵供水，可能會(huì)有一定雜質(zhì)或腐蝕礦物質(zhì)，容易引起堵孔，須每班核查。

6 結(jié)論

本設(shè)計(jì)可以說填補(bǔ)了紙箱制造行業(yè)內(nèi)的一個(gè)空白，我們看到過大面積噴水、不停頓噴水的工藝手段，它對(duì)紙箱的制造質(zhì)量下降、機(jī)器的銹蝕保護(hù)、生產(chǎn)環(huán)境的惡化起到了一定的催化作用。本設(shè)計(jì)基本扭轉(zhuǎn)了這種不良的局面。

本設(shè)計(jì)最大的好處是節(jié)約了成本，節(jié)省了大量的人工，提升了生產(chǎn)效率，總效益的提升超過了30%，大大提高了產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

本設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易，易于推廣和應(yīng)用，裝置已投入運(yùn)行，起到了明顯的效果，工藝水平和盈利水平得到了明顯的提高。