YB25軟盒包裝機商標紙冷熱膠組合噴涂系統的設計與應用

楊明權，呂小波，邱仕強，潘永華，桑 叢，楊雪蓉，李 軍，聶 鑫，范 羿，吳 峰

紅塔煙草（集團）有限責任公司玉溪卷煙廠，云南省玉溪市紅塔區紅塔大道118號 653100

ZB25軟盒包裝機組是引進意大利GD公司GDX1包裝機組生產技術研制的中速包裝設備［1］。為滿足市場需求，軟盒硬化包裝技術目前在國內卷煙企業中得到廣泛應用［2］。軟盒硬化包裝使用的商標紙主要是白卡紙，其厚度超過軟盒商標紙，生產中由于中支煙軟盒硬化卷煙的商標紙搭口面積較小，導致商標紙折疊成型后因側邊反彈而容易產生搭口開膠等問題，影響卷煙產品質量。為適應軟盒硬化卷煙生產需求，呂小波［3］將熱熔膠技術應用于GDX1包裝機組，實現了軟盒硬化卷煙生產；湯達偉［4］對YB25包裝機商標紙輸送裝置進行改進，解決了商標紙輸送過程中容易阻塞和歪斜等問題；鄧永祥等［5］采用齒形吸風帶嚙合傳動技術對商標紙輸送裝置進行改進，解決了加厚商標紙歪斜以及輸送不到位等問題；李正偉等［6］通過分析變速系統的運動特點，結合鉸鏈連接的磨損計算方法，在系統中引入雙行星輪結構，解決了GDX1包裝機組煙包輸出裝置故障率高等問題；沈繼權［7］采用真空吸風帶式鋁箔紙輸送方式對YB25包裝機進行改進，解決了鋁箔紙跑偏問題。但對于包裝機組使用熱熔膠和冷膠同時噴涂商標紙的研究則鮮見報道。為此，基于YB25包裝機設計了一種商標紙冷熱膠組合噴涂系統以及噴嘴清潔裝置，以期提升卷煙包裝品質，提高設備運行效率。

1 存在問題

YB25軟盒包裝機原上膠系統為機械式涂膠，通過涂膠輥及上膠片的不斷旋轉，完成商標紙上膠。由表1可見，軟盒硬化卷煙的商標紙基材為白卡紙，其厚度由軟盒商標紙的90μm增加到210μm，且軟盒硬化商標紙在印刷時采用與硬盒商標紙相同的壓痕工藝，折疊成型過程中變形量較大［8-9］。此外，YB25包裝機現采用的熱熔膠粘貼工藝技術，雖然熱熔膠固化時間短，但膠點固化效果沒有冷膠牢固［10］，當輔機設備停機后，輸送通道上的煙包受到擠壓會產生搭口開膠等問題，導致煙包廢品數量增加，影響卷煙產品品質。

表1 各種商標紙主要技術指標對比Tab.1 Comparison of main technical indexes of various labels

2 改進方法

為保證商標紙折疊成型后粘貼牢固，在設計冷熱膠組合噴涂系統時著重考慮以下方面：①選擇設備主傳動軸作為軸編碼器的連接軸，以保證膠液噴涂的準確性。②在靠近噴嘴位置選取檢測信號，以減少膠液噴涂誤差。③利用原上膠系統的空間位置，并使噴嘴能夠在前后、左右2個方向移動，以方便拆卸和維修保養［11］。④為避免設備停機時殘留的膠液發生凝結，造成冷膠噴嘴阻塞［12］，增加冷膠噴嘴清潔裝置。

2.1 改進后上膠工藝

改進后采用冷熱膠同時噴涂的方式解決商標紙搭口開膠問題。如圖1所示，改進后在原來5個熱膠點的基礎上增加2個冷膠點，冷膠點與熱膠點交叉分布，可使膠點避開下紙通道的導條和滾輪。

圖1 改進后軟盒硬化商標紙上膠工藝圖Fig.1 Gluing process of stiff label after modification

2.2 結構組成

熱熔膠和冷膠組合噴涂系統主要由基座、安裝座、水平安裝座、熱熔膠噴涂機構、冷膠噴涂機構、下紙導板、檢測器2、檢測器1等部分組成，見圖2。其中，下紙導板（6）上設置有柵格，以避開商標紙上膠位置；檢測器2（7）和檢測器1（8）用于檢測商標紙到位情況；安裝座（2）固定在基座（1）的側面板上，水平安裝座（3）插接在安裝座上；熱熔膠噴涂機構（4）安裝在水平安裝座的頂面；冷膠噴涂機構（5）安裝在水平安裝座的底面；為防止冷膠凝結造成噴嘴阻塞，在冷膠噴涂機構內部設計了冷膠噴嘴清潔裝置。

圖2 商標紙冷熱膠組合噴涂系統結構示意圖Fig.2 Structure of hybrid system combining a cold adhesive applicator with a hot melt adhesive applicator for label

2.2.1 熱熔膠噴涂機構

熱熔膠噴涂機構包括熱膠槍、熱膠槍箱體、熱膠槍底板、前后滑塊、前后滑座、隔熱板和熱膠槍側板等部分，見圖3。前后滑座（5）通過螺栓固定在水平安裝座上且可左右調整，滑座上方沿前后方向均布有燕尾槽，用于實現熱膠槍（1）的前后調整。熱膠槍箱體（2）的一側固定在熱膠槍底板（3）上，另一側安裝有熱膠槍，熱膠槍底板與前后滑塊（4）之間安裝有隔熱板（6）用于隔絕熱量。熱膠槍與供膠系統相連，通過控制器控制噴膠。熱膠槍箱體內安裝有加熱器和溫度檢測器，用于對熱膠槍內的熱熔膠進行加熱和溫度控制，防止熱熔膠凝結。

圖3 熱熔膠噴涂機構結構示意圖Fig.3 Structure of hot melt adhesive applicator

2.2.2 冷膠噴涂機構

冷膠噴涂機構包括前后滑塊、前后滑塊底座、左右滑塊、左右滑塊底座、冷膠安裝框體和冷膠槍等部分，見圖4。前后滑塊（1）固定在水平安裝座上，前后滑塊底座（2）與前后滑塊配合，沿燕尾槽方向前后調整冷膠噴膠機構，調整完成后利用緊定螺栓完成定位。左右滑塊（3）安裝在前后滑塊底座上，左右滑塊底座（4）與左右滑塊配合，沿燕尾槽方向左右調整冷膠噴涂機構。冷膠安裝框體（5）安裝在左右滑塊底座上，底座上安裝有冷膠槍（6），冷膠槍噴涂口對應下紙導板上的柵格。冷膠槍連接供膠系統，通過控制器控制噴膠。

圖4 冷膠噴涂機構結構示意圖Fig.4 Structure of cold adhesive applicator

2.2.3 冷膠噴嘴清潔裝置

冷膠噴嘴清潔裝置安裝在冷膠噴涂機構內部，包括毛氈支架、毛氈、凡士林噴嘴、冷膠槍、冷膠槍支架、前后氣缸、左右氣缸等部分，見圖5。冷膠槍（4）固定在冷膠槍支架（5）上，同時與凡士林噴嘴（3）并排安裝在冷膠安裝框體上。冷膠槍在前后氣缸（6）的帶動下前后移動，設備運行時冷膠槍位于前端工位完成噴膠，設備停機時冷膠槍向后移動40 mm，便于清潔和密封噴嘴。毛氈（2）安裝于毛氈支架（1）上，毛氈支架固定在冷膠安裝框體上，毛氈支架在左右氣缸（7）的帶動下可左右移動，利用毛氈擦拭噴嘴實現對冷膠槍噴嘴的清潔。凡士林噴嘴與凡士林供給裝置相連，通過在毛氈上添加凡士林，完成對冷膠槍噴嘴的密封。

圖5 冷膠噴嘴清潔裝置結構示意圖Fig.5 Structure of cleaning device for cold adhesive nozzle

2.2.4 控制系統

由圖6可見，商標紙自上而下輸送，當檢測器1檢測到商標紙時，結合主傳動軸編碼器相位信號，由控制器控制熱熔膠噴涂機構完成噴膠；商標紙由輸送輥帶動繼續向下輸送，當檢測器2檢測到商標紙時，再次結合主傳動軸編碼器相位信號，由控制器控制冷膠噴涂機構完成噴膠；當設備停機時，控制器發出指令，冷膠槍在前后氣缸的驅動下向后運動40 mm，與凡士林噴嘴處于同一水平面，此時涂有凡士林的毛氈在左右氣缸的驅動下向右運動，利用毛氈對冷膠槍噴嘴進行清潔，同時利用凡士林對冷膠槍噴嘴進行密封，防止冷膠凝固堵塞噴嘴。單次噴膠及清潔流程見圖7。

圖6 冷熱膠組合噴涂及清潔裝置控制圖Fig.6 Control charts of hybrid system combining a cold adhesive applicator with a hot melt adhesive applicator and cleaning device

圖7 單次噴膠及清潔流程圖Fig.7 Flow chart of single gluing and cleaning

3 應用效果

3.1 實驗設計

材料：“玉溪（境界）”牌中支卷煙［紅塔煙草（集團）有限責任公司玉溪卷煙廠提供］。

設備：ZB25軟盒包裝機組包括YB25軟盒包裝機、YB55小盒透明紙包裝機、YB65條盒包裝機、YB95條盒透明紙包裝機（上海煙草機械有限責任公司）。

方法：設置YB65條盒包裝機生產速度為250包/min（預制條盒），YB25軟盒包裝機上膠系統改進前后實際產量分別為600和200箱（1箱為0.25萬包），根據產量和不合格煙包數量計算不合格率，并統計改進前后單箱商標紙消耗量。煙包不合格率=不合格煙包數量/實際產量×100%。

3.2 數據分析

由表2可見，改進后單箱商標紙消耗量從2 792張/箱降低到2 532張/箱，下降9.3%；煙包不合格率從8.96%降低到3.99%。上膠系統運行穩定，有效降低了卷煙輔料消耗。

表2 上膠系統改進前后測試數據對比①Tab.2 Comparison of test data of gluing system before and after modification

4 結論

通過對YB25軟盒包裝機商標紙上膠工藝進行改進，設計了一種可調節噴嘴位置的商標紙冷熱膠組合噴涂系統及噴嘴清潔裝置，解決了軟盒硬化卷煙商標紙搭口開膠等問題。以玉溪卷煙廠生產的“玉溪（境界）”牌中支卷煙為對象對改進前后的包裝機進行對比測試，結果表明：在YB65條盒包裝機生產速度250包/min下，改進后單箱商標紙消耗量降低9.3%，煙包不合格率降低4.97百分點，上膠系統運行穩定，煙包商標紙粘貼牢固，降低了卷煙輔料消耗，提高了卷煙包裝品質。