Un couvercle en papier inapproprié peut endommager l’ensemble du colis. Pendant le transport, le couvercle s'est détaché trop lâchement. Il se renverse sur les boissons chaudes ou tache les aliments. Le couvercle est trop serré et le bord de la tasse se pliera. Cela peut craquer et ennuyer les utilisateurs. À une époque où la livraison de nourriture est le service principal, les gens attendent plus que jamais que leurs emballages soient étanches et sûrs, et le fait qu'un couvercle tienne dans leur tasse ou leur bol est un véritable indicateur de qualité. Il ne s’agit pas là d’un simple détail technique.
Les machines à papier automatisées sont conçues pour fabriquer des couvercles de la même manière à chaque fois, en milliers de cycles par heure. Comprendre comment atteindre cette précision signifie examiner la forme du moule, le système de manutention des matériaux, les paramètres du processus et les méthodes d'inspection qualité de la machine-outil. les systèmes de manutention, les paramètres de processus et les méthodes de contrôle de la qualité.
La géométrie de l'ajustement : ce que signifie réellement la "correspondance des diamètres"
Avant d'examiner la machine, il est préférable de savoir quel "diamètre correspond" aux couvercles en papier.
Le couvercle en papier ne couvre pas seulement l'ouverture de la tasse. Il s'enclenche sur le bord de la coupelle par coopération mécanique. La face inférieure du couvercle présente une rainure formée (communément appelée jupe ou canal de bride). La rainure s'est cassée ou s'est repliée sur le bord de la tasse. Cette combinaison crée une prise ferme sur le couvercle.
Pour que cela fonctionne correctement, il doit correspondre à deux dimensions clés :
- Diamètre de la jupe intérieure du couvercle - taille de la rainure qui touche le bord de la tasse.
- Diamètre du bord extérieur du gobelet-déterminé par l'outillage de la machine de formage du gobelet-.
En production normale, la différence admissible entre ces deux dimensions est généralement de ±0,3 mm à ±0,5 mm. Au-delà de cela, soit le couvercle ne s'ajuste pas (trop lâche), soit il ne s'ajuste pas (trop serré). Ni l’un ni l’autre n’est acceptable dans le secteur de la restauration.
Comment la géométrie de l'outillage contrôle le diamètre du couvercle
Dans une machine automatique de fabrication de papier, la précision de la matrice supérieure et de la matrice inférieure est le principal facteur permettant de déterminer le diamètre du couvercle. Ces combinaisons sont appelées jeux d'outils ou moules.
La matrice de poinçon supérieure
L'uppercut est la partie mâle qui rentre dans le flan de carton. Il presse le matériau dans la cavité mère. Ses dimensions extérieures déterminent la forme intérieure du panneau central du couvercle et la paroi intérieure de la rainure de la jupe. Les poinçons sont découpés dans de l'acier à outils trempé (généralement 58 -62 HRC) à ± 0,02 mm ou plus.
Même un changement de 0,05 mm dans la taille du poinçon apparaîtra comme une erreur fixe sur chaque couvercle. Cela signifie que la précision de la matrice est le facteur le plus important affectant le diamètre du couvercle.
La matrice de formage inférieure (matrice femelle)
Le moule femelle définit la forme extérieure de la jupe et la profondeur de la rainure de la bride. L'écart entre l'extérieur de la paroi d'estampage et l'intérieur de la matrice-appelé dégagement de l'outil-doit être réglé exactement en fonction de l'épaisseur du carton que vous utilisez.
Si le jeu de l'outil est trop petit, le carton sera trop comprimé. Cela a amené la robe à rebondir vers des tailles plus grandes à sa sortie de l'usine. Si l'écart est trop grand, la répartition du matériau n'est pas uniforme. Cela rend le côté de la jupe plus fin et plus courbé.
Pour les couvercles en papier standard utilisant des feuilles à revêtement PE à simple paroi-, le jeu des outils est généralement défini entre 100 et 115 % de l'épaisseur du carton. Le léger espace supplémentaire a compensé le rebond du carton formé.
Préparation du flan :-Précision de découpe comme base en amont
UnMachine de fabrication automatique de couvercles en papierdisposent généralement d'une station de découpe rotative en ligne-. Alternativement, il faut pré--couper la billette à partir d'une étape de coupe antérieure. La précision de la taille du flan affecte directement la taille du couvercle fini.
Pour le couvercle, le vide est rond (pas d'éventail pour les tasses et bols). Le découpeur-doit maintenir :
- Répétabilité du diamètre du flan : ±0,2 mm sur toute la largeur du rouleau
- Qualité de pointe : propre et lisse. Cela évite les problèmes lors du moulage.
- Enregistrement de la ligne médiane : Le flan doit être centré avec le poinçon de formage à ± 0,15 mm. Si elle est fermée, les rainures de la jupe ne se centreront pas. Cela donne au bord de la tasse un aspect inégal.
La machine à papier automatique de haute précision adopte des alimentateurs de flans pilotés par servo-basés sur des broches d'enregistrement visuelles ou mécaniques. Cela maintiendra la zone vierge en place jusqu'à chaque moulage.
La séquence de formage : comment le profil du couvercle est créé
La séquence de formage des machines à papier automatiques suit une disposition mécanique précise :
Étape 1 - Positionnement vierge
La billette se déplace vers la plateforme de formage. C'était au centre de la chambre basse. Dans cette étape, le centre est la clé. Toute dérive latérale serait une erreur de centrage de la jupe finale.
Étape 2 - avant-marquage ou gaufrage (facultatif)
Certains couvercles doivent être conçus avec une étiquette prédécoupée-ou une ouverture pour boisson surélevée. Si tel est le cas, cette étape a lieu avant ou en même temps que le transfert à blanc. Il utilise un poste d'outillage séparé.
Étape 3 -Première-Formation d'étape (dessin de panneau)
À l’envers, tirez le panneau central du couvercle vers le bas dans la cavité du moule. Cela étire le matériau vers l'intérieur et vers l'extérieur à partir des périmètres du vide, commençant à former la région de jupe.
Étape 4 - Formation du canal de jupe
Alors que le poinçon continue de descendre, le bord extérieur de l'ébauche est poussé dans l'espace circulaire entre l'épaulement du poinçon et la lèvre de la matrice. La rainure dans la jupe-qui saisit le bord de la tasse-est formée au cours de cette étape. La profondeur et la largeur de la rainure sont déterminées par le rayon de l'épaulement du poinçon et la forme de la lèvre moulée.
Étape 5 - Curling (rouleau de bride extérieure)
Le bord extérieur du flan est roulé vers l'extérieur et vers le bas par un outil roulant ou un tambour. Ceci termine le bord extérieur du couvercle. Les boucles durcissent les bords du couvercle. Il offre également des bords lisses et arrondis auxquels on peut s'attendre dans un emballage.
Étape 6 - Éjection
Le couvercle moulé est poussé hors du moule par une goupille à ressort ou un jet d'air. Puis dans le système d’empilement de sortie.
Comment les propriétés des matériaux en carton affectent la correspondance des diamètres
Même avec des moules parfaits, la variation de matière entraîne un changement de diamètre. La machine automatique de fabrication de couvercles en papier doit être configurée pour gérer cela.
Deux propriétés matérielles ont la plus grande influence sur la taille du couvercle fini.
Étrier (épaisseur)
Plus la plaque est épaisse, plus le jeu de l'outil est petit. Cela augmente la pression pour se former. Cette jupe a moins de rebond. Cela donne une taille finie légèrement plus petite. Les plaques minces font exactement le contraire. Par conséquent, l’épaisseur du carton entrant est mesurée et enregistrée. le jeu de l'outil peut être ajusté lorsque l'épaisseur varie de plus de ± 5 μm par rapport à la valeur définie.
Teneur en humidité
La teneur en humidité du carton affecte son degré de flexion et de rebond. Une humidité plus élevée ramollit généralement les plaques. Cela réduit le rebond et donne des ourlets plus petits. Une faible humidité dans la zone de production peut rendre la plaque plus dure. Cela améliore le rebond et rend le produit fini plus gros.
L’espace de couverture de précision est généralement contrôlé par la température. Ils maintiennent l'humidité relative dans le niveau cible ± 5 % HR.
Systèmes de vérification de la qualité en ligne-
Les configurations modernes de machines de fabrication de couvercles en papier automatiques comportent plusieurs étapes de contrôle de qualité. Ces erreurs de taille de capture avant que les mauvais couvercles ne soient envoyés dans la pile de sortie.
Inspection par vision dimensionnelle
Les radars situés au point d'éjection prennent des photos de chaque couvercle moulé. Ils comparent les tailles de jupes aux tailles de panneaux intérieurs comme modèles de référence. Les couvercles au-delà de la plage autorisée sont retirés par un inverseur d'air avant d'atteindre le tuyau de cheminée. Le contrôle peut vérifier plus de 60 couvercles par minute et n'affectera pas la production.
Dépistage basé sur le poids-
Certains paramètres utilisent des trieuses pondérales en ligne de précision. Les matériaux trouvés dans les couvercles étaient inégaux. Cela peut être dû à une déchirure de l'emballage, à une double alimentation ou à des dommages causés par la moisissure. Ces problèmes peuvent affecter la taille même s’ils ne sont pas faciles à voir.
Intégration du contrôle statistique des processus (SPC)
Les données de taille du système visuel entrent dans un module logiciel SPC. Il peut surveiller la capacité du processus (Cpk) en temps réel. Les changements dans la taille moyenne de la jupe-signifiant l'usure des outils, la température ou le changement de matériau-peuvent alerter les opérateurs. Cela se produit avant que le processus ne dépasse la limite autorisée.
Maintenance des outils et son rôle dans une précision durable
L’usure des couteaux est le principal facteur menaçant la précision dimensionnelle à long terme. Les poinçons et les moules subissent davantage de cycles et les surfaces de contact obtiennent :
- Abrasion du rayon de l'épaule : augmente le jeu. Cela conduit à des jupes de plus en plus grandes.
- Érosion des lèvres : Cela modifie la forme de la boucle et la profondeur de la rainure.
- Perte de dureté de surface : si l'effet de refroidissement est médiocre ou si une plaque rugueuse est utilisée, la perte de dureté sera plus grave.
- Pratique industrielle de la maintenance des outils dans la fabrication de couvertures de précision :
- Vérifiez la taille du poinçon : faites un cycle tous les 500 000 à 1 000 000 d’années. Cela dépend de la rugosité de la planche.
- Re-re durcir ou chromer : réparer les zones usées et restaurer les dimensions.
- Remplacement total de l'outil : lorsque l'erreur de taille est supérieure à 50 % de la plage totale autorisée.
Conservez des journaux de production détaillés, en suivant la taille du couvercle et le cycle total afin de pouvoir planifier les réparations. Vous n'êtes pas seulement obligé de réagir aux problèmes.
Conclusion
La précision du format de page des machines à papier automatiques ne vient pas d’une seule chose. Cela résulte de plusieurs étapes de coopération. Ceux-ci incluent la fabrication d'outils de précision, le contrôle de la taille des flans, la gestion des propriétés des matériaux, l'inspection des paramètres de processus et la surveillance constante de la qualité en ligne. Chaque étape augmente ou diminue la taille finale du couvercle.
Comprendre le travail de précision derrière chaque étape n'est pas une option pour les fabricants d'emballages qui souhaitent réduire les plaintes, réduire le gaspillage de couvercles et pouvoir échanger les couvercles entre les gobelets. Il s'agit d'une base de produits solide et fiable sur le marché actuel de la restauration.
Références principales :
- Emballage DIN 55468 - : Tolérances dimensionnelles du papier et du carton pour les gobelets en papier et contenants similaires
- TAPPI T 411 - Épaisseur du papier, du carton et du carton combiné
- TAPPI T 412 - Humidité dans la pâte à papier, le papier et le carton
- Cartes de contrôle ISO 7870-2 - : cartes de contrôle Shewhart (cadre SPC)
- FR 15593 - Machines d'emballage : Exigences d'hygiène pour les applications en contact avec les aliments
- FDA 21 CFR Part 176 - Additifs alimentaires indirects : composants du papier et du carton