Dans l'industrie moderne de l'emballage, les-machines à carton à grande vitesse, qui constituent l'équipement de production de base, déterminent directement l'efficacité et la qualité de la production de carton. Grâce à l'intégration profonde de l'Industrie 4.0 avec le concept de fabrication intelligente, les machines à carton à grande vitesse-ont évolué d'un dispositif mécanique traditionnel à un système complexe combinant automatisation, intelligence et économie d'énergie. Cet article analysera la technologie avancée des machines à carton à grande vitesse-sous quatre aspects : la technologie de moulage, le système de contrôle de conduite, la technologie de pressage à sec, la technologie d'inspection et d'assurance qualité.
1.Technologie de formage : des structures mécaniques au contrôle intelligent
1.1 Combinaison de technologies de formage linéaire et sous vide
La machine de moulage cylindrique traditionnelle est limitée par la structure mécanique, il est difficile de dépasser une vitesse de 55 mètres par minute. Les machines à carton modernes-à grande vitesse combinent la technologie de formage linéaire avec la machine de formage sous vide Stevens pour améliorer la vitesse et la qualité du formage. La technologie de formage linéaire peut optimiser le trajet d'écoulement de la pâte, réduire la circulation des fibres et améliorer l'uniformité du papier de plus de 30 %. Dans le même temps, les formeurs sous vide accélèrent le processus de déshydratation par adsorption à pression négative, augmentant la teneur en humidité du papier humide de 12 % à 18 %, réduisant ainsi la charge lors de l'étape de pressage ultérieure.
1.2 Percées dans la technologie de formage du carton nid d’abeille.
Avec sa structure hexagonale unique, le carton nid d'abeille présente les avantages d'une résistance élevée et d'un poids léger et est largement utilisé dans les emballages-haut de gamme. Les machines modernes à carton nid d'abeilles adoptent des systèmes d'asservissement à haute puissance et un contrôle PLC pour réaliser un contrôle précis de la traction du papier d'origine, de la découpe au couteau rotatif et de la synchronisation de l'enroulement. Par exemple, le système de rétroaction en boucle fermée de tension- peut contrôler le taux de déformation d'étirement du papier découpé à moins de 0,5 %, garantissant ainsi la précision géométrique de l'âme en nid d'abeille. De plus, le contrôle de programme modulaire permet à l'appareil de basculer rapidement entre les différentes spécifications de production de noyaux en nid d'abeilles pour répondre aux exigences des commandes personnalisées.
1.3 Mises à niveau itératives de la technologie Ripple Roll
Les rouleaux de carton ondulé sont le composant essentiel de la production de carton ondulé. Ses performances affectent directement la résistance et la consommation d'énergie du carton. Les rouleaux ondulés modernes-à grande vitesse adoptent une technologie de revêtement en carbure de tungstène, avec une dureté de surface supérieure à HV2000 et une durée de vie supérieure à 30 millions de mètres linéaires. De plus, en optimisant la géométrie des dents du rouleau (par exemple, hauteur des dents, pas, angle des dents, etc.), la consommation de papier peut être réduite de 10 % -15 % et la consommation de vapeur de 5 à 8 %. Certains équipements haut de gamme sont également équipés d'un système de levage automatique capable d'ajuster indépendamment la pression de chaque jeu de rouleaux ondulés en fonction de la commande, permettant une production flexible de différents types de cannelures.
2. Systèmes de conduite et de contrôle : de l'intégration électromécanique à la numérisation complète
2.1 Technologie d'entraînement entièrement hydraulique et de servocommande
Les machines à carton modernes-à grande vitesse adoptent un système de transmission entièrement hydraulique pour contrôler le mouvement du serrage, du centrage et du mouvement latéral du papier brut. Par exemple, en utilisant des servovalves proportionnelles et un contrôle en boucle fermée-de capteur de déplacement, la précision du positionnement du levage du papier d'origine est contrôlée à ± 0,1 millimètres, réduisant ainsi le gaspillage de pages de papier lorsque l'ordre change. De plus, le système hydraulique a la capacité de récupérer de l'énergie, convertissant l'énergie de freinage en stockage d'énergie et réduisant la consommation d'énergie de plus de 15 %.
2.2 Co-contrôle des automates et des ordinateurs industriels
Le système de contrôle des machines à carton à grande vitesse-a été mis à niveau, passant d'un contrôle logique à relais traditionnel à une structure distribuée combinant un API et un ordinateur industriel. Le PLC gère les contrôles en temps réel - (par exemple, synchronisation de la vitesse et régulation de la tension), tandis que les ordinateurs industriels gèrent la production (par exemple, planification des commandes et traçabilité de la qualité). Par exemple, le temps de réponse de plusieurs centaines de points d'E/S peut être réduit à moins d'une milliseconde grâce à la technologie Etherbus, garantissant ainsi la précision de la synchronisation pour les pilotes multi-moteurs. Dans le même temps, les ordinateurs industriels prennent en charge la surveillance à distance et le diagnostic des pannes, augmentant ainsi l'efficacité de la maintenance des équipements de 50 %.
2.3 Ajustement intelligent des commandes et technologie de changement rapide
Afin de répondre à la demande du marché en matière de production en petits lots et de production multi-variétés, les machines à carton modernes à grande vitesse-sont généralement équipées d'un système intelligent d'ajustement des commandes. Ces systèmes stockent les paramètres historiques des commandes tels que la vitesse, le grammage de référence et le type de papier, permettant ainsi la conversion de la ligne en 10 minutes. Par exemple, dans la production de différents types de cannelures de carton ondulé, le système peut ajuster automatiquement des paramètres tels que la pression du rouleau ondulé, l'application de la colle et la température de séchage, réduisant ainsi les interventions manuelles et les déchets de production d'essai.
3. Technologie de séchage et de pressage : de la consommation d'énergie à l'optimisation de l'efficacité
3.1 Technologie de presse à chaussures
Les presses à sabots améliorent significativement la siccité des réseaux papier en allongeant la longueur de la presse (3-5 fois celle des presses traditionnelles). Dans les machines à papier journal, par exemple, l'utilisation de machines à chaussures peut augmenter la siccité de 44 pour cent à 49 pour cent à 50 pour cent, tandis que la pression linéaire est multipliée par six et le rendement de plus de 16 pour cent. De plus, la conception de fonctionnement à porte fermée des presses à chaussures réduit les fuites de vapeur et réduit la consommation d'énergie de 8 à 10 %.
3.2 Technologie de séchage et de récupération d'énergie en plusieurs étapes
Les machines à carton modernes à grande vitesse-utilisent des systèmes de séchage-à plusieurs étages. Ces systèmes utilisent ensemble le chauffage à la vapeur, le chauffage au mazout et le chauffage électrique. Ils diffusent bien la chaleur en fonction de l'humidité du papier. Par exemple, la partie préchauffage utilise de la vapeur à haute -température pour un chauffage rapide. Ensuite, la partie séchage utilise de l'huile chaude à température moyenne - pour maintenir l'humidité uniforme. Ensuite, la partie de refroidissement utilise un chauffage électrique à basse température pour empêcher le papier de changer de forme.
Dans le même temps, la technologie des pompes à chaleur récupère la chaleur résiduelle dans les gaz d'échappement secs, augmentant ainsi la consommation d'énergie de plus de 20 %.
3.3 Systèmes de turbovide à lévitation magnétique
Les systèmes de vide sont très importants pour la stabilité de fonctionnement des grandes machines à papier-à grande vitesse. Les systèmes de turbo-vide à lévitation magnétique permettent de maintenir les machines à papier en ligne sans s'arrêter, tout en réduisant le bruit de 15 décibels, grâce à une assistance sans contact et à une régulation intelligente du volume d'air. Par exemple, sur une ligne de production de machine à papier de 7 360 mm de large à 1 400 m/min, l'introduction d'un système de vide à sustentation magnétique sur toute la ligne a augmenté l'efficacité globale de l'équipement à 92 %, établissant ainsi une nouvelle référence industrielle.
4. Techniques d'inspection et d'assurance qualité : de l'échantillonnage manuel à la surveillance de l'ensemble du processus-
4.1 Systèmes d'inspection de la qualité en ligne
Les machines à carton modernes-à grande vitesse sont généralement équipées d'équipements d'inspection en ligne-, tels qu'un mesureur d'épaisseur laser, un humidimètre infrarouge, des capteurs de tension, etc., qui peuvent surveiller des paramètres clés tels que l'épaisseur, l'humidité et la tension en temps réel. Par exemple, une jauge d'épaisseur laser de précision de 0,1-micron peut détecter les fluctuations de l'épaisseur de la bande dans le temps pour ajuster automatiquement la pression via un API. Les humidimètres infrarouges adoptent une mesure sans contact, ce qui évite d'endommager le papier des capteurs de contact traditionnels.
4.2 Technologies de vision industrielle et d’inspection de la qualité par l’IA.
Certains-appareils haut de gamme intègrent des systèmes de vision industrielle et des algorithmes d'apprentissage profond pour identifier automatiquement les défauts de surface du carton tels que les trous, les plis et les taches d'huile. Par exemple, les systèmes qui étudient 100 000 échantillons de défauts ont un taux de faux négatifs inférieur à 0,1 %, marquant automatiquement les emplacements des défauts pour guider la découpe ultérieure et l'élimination des déchets. De plus, les systèmes d’inspection qualité par IA analysent les données historiques, prédisent les tendances en matière de pannes d’équipement et lancent la maintenance.
4.3 Systèmes de traçabilité de la qualité sur tout le cycle de vie
Grâce à la technologie des codes-barres/RFID, les machines modernes à grande vitesse-pour le carton peuvent tracer la qualité des matières premières depuis leur stockage jusqu'à leur finition. Par exemple, les paramètres clés de chaque rouleau de papier brut, de chaque lot de colle et de chaque équipement peuvent être liés via des codes QR pour identifier rapidement les zones problématiques (comme le manque de viscosité de chaque lot entraînant une diminution de la force d'adhérence du carton) et pour prendre des mesures correctives si des problèmes de qualité surviennent.
Conclusion :
Le développement technologique des machines à carton-à grande vitesse représente le croisement de l'ingénierie mécanique, de la science des matériaux et des technologies de l'information. Du contrôle précis de la technologie de formage à la numérisation complète du système de contrôle de conduite, de l'optimisation énergétique de la technologie de séchage et de pressage à la surveillance de l'ensemble du processus de technologie d'inspection et d'assurance qualité, chaque application de technologie de pointe a poussé la production de carton dans la direction d'une consommation d'énergie plus efficace, plus faible et d'une qualité supérieure. À l'avenir, à mesure que l'IA, l'Internet des objets, la 5G et d'autres technologies fusionneront, les machines à carton à grande vitesse-deviendront véritablement intelligentes et fonctionneront sans personnel, insufflant un nouvel élan à la durabilité de l'industrie mondiale de l'emballage.