一種防止紙箱爆裂的自動增濕功能裝置設計

陳海濱，成永祥

（1.江蘇省海門中等專業(yè)學校，海門 226100；2. 南通傳人印務包裝有限公司，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，相對增加面里紙的抗拉強度；2）增強面里紙定量，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面里紙的反作用力，從而達到抗爆裂效果，解析如下：

方案1）明顯是以犧牲紙箱強度為代價的作法，對于有一定邊壓抗壓要求的紙箱很不實用，質量成本會大量增加。方案2）明顯增加了生產成本，在激烈競爭的市場上明顯處于不利位置。方案3）人工涮水是個勞民傷財的工藝方案，效率低，效果較難控制，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，重復性高，勞動強度大，而且是非增益性勞動。針對這一點我們考慮用自動化代替人工，為減少重復的無效勞動，我們考慮在印刷開槽工序上加裝噴水霧裝置，在正常生產的基礎上不增加無效勞動，解決了效率問題。效果問題：業(yè)內人士都明白，紙張的含水率低于6%時會出現脆裂，業(yè)內稱之謂爆裂，但當水份超過20%時，紙張會出現溶解，耐破也會直線下降，在受到外力時更容易出現斷裂，我們稱之謂溶裂。當水份控制在10%～12%，是紙張纖維抗拉強度最強時，因此合適的含水率是工藝成敗的關鍵。我們根據印刷機的切線速度選擇了適合的噴嘴，在單位時間內達到適合的水份，以期達到合適的含水率的情況下促成最大的抗裂效果。

實踐證明，我們確實達到了較為理想的效果，也就是說解決了效率和效果的問題，并達到了降本增效的目的，現就設置智能噴水裝置作設計原理說明。

1 設計要求

1）在印刷機運作時才能噴水，停滯時不能出水。

2）在紙箱開槽部位不能噴水，以免侵蝕機件。

3）噴水裝置不能出現滴漏。

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。

2 設計原理

我們以印刷機走紙線速度作為光電信號輸入源，以紙箱接舌口為信號輸入轉換點，確保水霧噴灑位置的準確率，同時采用光電對紙箱運行進行偵測，確保在停機狀態(tài)下的水霧中止。

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

印刷機運行轉速為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，市供水完全滿足設備運行要求，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入，單位時間內滲透率高，據我們測定其滲透率為150g/m2.min，正好符合速印速干的要求，含水率也達到規(guī)定的12%±2%的要求。水閥開關選用的是電磁閥芯開關，其關閉性能較好，確保在停機狀態(tài)下，開槽口部位無水份滴漏，以避免機器的腐銹。

3 安裝

我們對所有的水墨印刷機進行了考察，每臺機基本配置都會有開槽組，有開槽組就必定有導紙桿和壓紙桿，我們只需把裝置固定在壓紙桿上，每組開槽刀對應安裝一組噴水裝置，切角處安裝光電偵測探頭，電器控制部位可全部進入印刷機電器箱，方便易行。

4 運作及控制原理

1）開機準備，打開印刷機電源開關，和市供自來水閥門，打開裝置聯控水電開關，裝置現處待機狀態(tài)。

2）機器開始運作，這時1V1、1B1兩個光電開始偵測到紙板的移動，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1B1偵測到再次進入開槽部位，則指令關閉供水源。

3）當進入兩張紙板空檔時，裝置進入待機狀態(tài)，當1V1偵測到走紙時，1B1開啟開槽口偵測，重復上述2的動作，如此循環(huán)。

4）在設計控制開關時，我們盡量考慮與印刷機聯鎖聯動，減少復雜的操控動作。

5 本裝置設計特點和優(yōu)缺點

1）本裝置結構簡單，安裝方便，不需要另外設置支架，占用空間小，成本低。

圖1 運作及控制原理圖

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

3）減少了質量投訴和原材料成本的上升，按原先的報廢率最少減損20%，再加上材料成本節(jié)約10%，經濟價值巨大。

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：市供水不加過濾或用自吸泵供水，可能會有一定雜質或腐蝕礦物質，容易引起堵孔，須每班核查。

6 結論

本設計可以說填補了紙箱制造行業(yè)內的一個空白，我們看到過大面積噴水、不停頓噴水的工藝手段，它對紙箱的制造質量下降、機器的銹蝕保護、生產環(huán)境的惡化起到了一定的催化作用。本設計基本扭轉了這種不良的局面。

本設計最大的好處是節(jié)約了成本，節(jié)省了大量的人工，提升了生產效率，總效益的提升超過了30%，大大提高了產品的市場競爭力。

本設計結構簡易，易于推廣和應用，裝置已投入運行，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。