精準(zhǔn)、高效施膠改善產(chǎn)品品質(zhì)

何宇云 諾信（中國(guó)）有限公司

隨著一次性衛(wèi)生用品行業(yè)產(chǎn)能的不斷提高，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈。生產(chǎn)廠家對(duì)原材料精心篩選，在親膚、抗菌、輕柔等方面著力，以求提升使用者的滿意度。而熱熔膠作為材料間的粘合劑，其施膠方式、施膠定量以及施膠精度等都會(huì)影響到產(chǎn)品的成品率及消費(fèi)者的使用體驗(yàn)。

一 施膠方式的精準(zhǔn)選擇

熱熔膠施膠方式分刮膠和噴膠兩種。刮膠有邊緣控制好、間斷效果好、膠面平整等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也有對(duì)材料平整度要求高及液體速滲性受限等缺點(diǎn)；噴膠有透氣性好、柔軟度好、對(duì)材料要求低等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)間斷效果及邊緣控制效果都有所削弱，噴膠時(shí)還可選擇不同的膠型，以滿足不同工位的使用要求。噴膠膠型的選擇一般遵循以下原則：

● 剝離強(qiáng)度要求高的工位，例如芯體各層材料的粘結(jié)，宜選擇膠絲交叉的膠型，如螺旋膠型等。

● 剝離強(qiáng)度要求不高的工位，如底膜復(fù)合，可以選擇無交叉的膠型，如纖維膠型，產(chǎn)品手感柔軟。

另外，膠絲越粗，對(duì)材料的浸潤(rùn)性越強(qiáng)，粘合強(qiáng)度更高。但需要警惕的是，膠絲過粗也會(huì)導(dǎo)致膠水過度滲透到材料另一側(cè)，影響正常開機(jī)。因此需要選擇合適的噴嘴出膠孔徑。

刮膠行天下或者噴膠行天下的時(shí)代已經(jīng)過去，客戶在考慮精細(xì)化生產(chǎn)時(shí)，應(yīng)該把施膠方式的選擇放在細(xì)節(jié)考慮范圍內(nèi)，選擇適合自己產(chǎn)品、適合生產(chǎn)工藝流程的施膠方式。

二 施膠精度的精準(zhǔn)選擇

傳統(tǒng)熱熔膠設(shè)備由膠機(jī)、喉管和膠槍三大部分構(gòu)成，在生產(chǎn)過程中會(huì)存在一些弊端：

● 生產(chǎn)線工位實(shí)時(shí)耗膠量無法檢測(cè)；

● 生產(chǎn)線開機(jī)提速過程膠量不足，正式生產(chǎn)過程膠量波動(dòng)，停機(jī)降速過程膠量過多；

● 熱熔膠設(shè)備齒輪泵磨損或者過濾網(wǎng)堵塞問題造成膠量偏差，不能及時(shí)警報(bào)；

● 即使知曉工位存在施膠誤差，但熱熔膠系統(tǒng)無法在線補(bǔ)償；

● 材料橫向與縱向熱熔膠粘接強(qiáng)度不一致導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量下降。

由于施膠量波動(dòng)及偏差導(dǎo)致的隨機(jī)廢品一旦流入市場(chǎng)，會(huì)引起消費(fèi)者的投訴。為了解決這些問題，首先要清楚熱熔膠輸送響應(yīng)快慢的三大決定因素：

● 熱熔膠機(jī)齒輪泵的大??；

● 熱熔膠輸送喉管的長(zhǎng)短；

● 生產(chǎn)線開機(jī)提速的快慢。

針對(duì)這些影響因素，我們可以借助設(shè)備，通過智能控制的手段，改善前面提到的生產(chǎn)線常見問題。基礎(chǔ)的做法是加入一個(gè)流量計(jì)量裝置，但根據(jù)不同層次的需求，具體的解決方案也會(huì)有所差異。

1 引入流量計(jì)計(jì)量裝置

在傳統(tǒng)熱熔膠設(shè)備的基礎(chǔ)上，在喉管與槍體中間加入流量計(jì)記錄裝置，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)生產(chǎn)線工位的實(shí)際耗膠量，使用膠量有數(shù)可依，有據(jù)可循。

圖1 閉環(huán)控制系統(tǒng)圖示

2 引入PID 流量閉環(huán)控制

在流量計(jì)計(jì)量裝置的基礎(chǔ)上，加入PID 流量閉環(huán)控制，流量計(jì)信號(hào)能夠?qū)崟r(shí)反饋到膠機(jī)端，膠機(jī)控制系統(tǒng)接收到相關(guān)信號(hào)后，與生產(chǎn)需求的膠量進(jìn)行比對(duì)，自動(dòng)調(diào)整齒輪泵的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速，改變即時(shí)的出膠量，實(shí)現(xiàn)了熱熔膠系統(tǒng)的在線自動(dòng)補(bǔ)償。

這個(gè)做法有效地解決生產(chǎn)提速時(shí)膠量不足，產(chǎn)品由于少膠或無膠造成廢品的問題；也能解決停機(jī)降速膠量過多的問題。熱熔膠施膠發(fā)生的波動(dòng)及偏差導(dǎo)致的隨機(jī)廢品率也能大幅降低。

圖2 熱熔膠機(jī)流量檢測(cè)工作表

圖3 熱熔膠機(jī)齒輪工作圖形表

3 引入裝有流量計(jì)計(jì)量裝置的膠槍

第I階段與第II階段解決的都是縱向施膠精度的問題。但生產(chǎn)中往往因?yàn)闄M向存在較大的偏差，而影響產(chǎn)品的性能。最有代表性的是衛(wèi)生巾的背膠工位，背膠工位各條膠水間的上膠定量偏差大，會(huì)致使膠水與女性衣物的粘接強(qiáng)度不一致，而造成在使用過程中可能存在膠水殘留等被消費(fèi)者投訴的問題。

因此，我們可以引入裝有多組流量計(jì)計(jì)量裝置的膠槍，大幅減少材料橫向方向上出膠量的偏差，這也有助于客戶在使用同等膠水量的情況下，更均勻的將膠水分布到橫向各區(qū)域，增強(qiáng)膠水的利用率，提高輸出精度。

通過以上方法，熱熔膠流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)反饋生產(chǎn)過程中發(fā)生的膠量偏差，剔除在生產(chǎn)過程中發(fā)生的隨機(jī)不合格產(chǎn)品，并且能夠通過實(shí)際膠量與目標(biāo)膠量的比對(duì)，提醒用戶停機(jī)檢查膠機(jī)系統(tǒng)故障，避免發(fā)生過濾網(wǎng)或者噴嘴堵塞等問題影響施膠效果，而從影響產(chǎn)品的質(zhì)量。

實(shí)際案例分享

● 縱向施膠精度改善案例

圖4 縱向施膠精度改善對(duì)比

某嬰兒紙尿褲生產(chǎn)企業(yè)的左右耳貼工位提速方式是從50片/min直接在20s以內(nèi)提速到550片/min。膠機(jī)系統(tǒng)齒輪泵是根據(jù)生產(chǎn)線提供的0～10V信號(hào)調(diào)整轉(zhuǎn)速，受到生產(chǎn)線提速快、喉管長(zhǎng)和熱熔膠粘度大等因素影響，膠槍的膠壓和膠量都無法迅速達(dá)到目標(biāo)值。“引入流量計(jì)計(jì)量裝置及引入PID 流量閉環(huán)控制”的解決方案，加入縱向施膠精度控制功能后，生產(chǎn)線升速至550片/min后（提速時(shí)間不變），膠量已經(jīng)達(dá)到需求值。無需等待即可高速生產(chǎn)。

表1 某客戶生產(chǎn)線改造前與改造后收益對(duì)比

● 材料橫向+縱向施膠精度改善案例

采用多組流量計(jì)量裝置的膠槍，不僅可以通過PID閉環(huán)控制改善材料縱向施膠精度，還可以大幅度提高材料橫向施膠精度。

實(shí)際案例表明，在衛(wèi)生巾護(hù)翼部位施膠時(shí)，采用帶流量計(jì)量裝置的膠槍，膠量的輸出精度可以大幅度提高。

● 日常生產(chǎn)智能告警

客戶安裝在線熱熔膠流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可以在膠量發(fā)生偏差時(shí)進(jìn)行實(shí)時(shí)捕捉和追溯，剔除在生產(chǎn)過程中發(fā)生的隨機(jī)偏差。

圖5 熱熔膠流量監(jiān)測(cè)警示

三 施膠位置的精準(zhǔn)選擇

圖6 傳統(tǒng)設(shè)備膠槍開閉示意圖

熱熔膠位置精準(zhǔn)是客戶是否能夠持續(xù)高效生產(chǎn)出合格產(chǎn)品的重要一環(huán)，要做到指定范圍內(nèi)有膠，指定范圍外無膠。以往間斷工位的施膠位置，由機(jī)臺(tái)角度控制器決定。當(dāng)速度變化時(shí)，需要進(jìn)行噴膠長(zhǎng)度或者噴膠時(shí)間的補(bǔ)償，使施膠位置符合產(chǎn)品要求。

但如果設(shè)備經(jīng)過一段時(shí)間運(yùn)行使用后，膠槍模塊針閥控制機(jī)構(gòu)局部磨損，模塊動(dòng)作速度降緩，將造成施膠位置前后跑位無法在線實(shí)時(shí)修正。如果沒有及時(shí)調(diào)整施膠位置的參數(shù)，這種偶發(fā)響應(yīng)失效產(chǎn)生的隨機(jī)廢品一旦進(jìn)入銷售渠道，將對(duì)生產(chǎn)廠家產(chǎn)生影響。

為了解決這個(gè)問題，可以增加對(duì)針閥機(jī)構(gòu)的光電檢測(cè)，通過額外的光電設(shè)備采集槍體模塊針閥的響應(yīng)反饋信號(hào)，通過傳感器反饋回來的脈沖信號(hào)與電磁閥驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行比對(duì)，判斷膠槍是否正常工作。并將針閥的實(shí)時(shí)運(yùn)行情況反饋到主機(jī)設(shè)備或者膠機(jī)設(shè)備上，如果膠槍針閥動(dòng)作出現(xiàn)偏差或者失效，則觸發(fā)警報(bào)信號(hào)。該光電檢測(cè)信號(hào)經(jīng)過編譯后可以與生產(chǎn)線PLC通訊，實(shí)現(xiàn)響應(yīng)的閉環(huán)補(bǔ)償。也就是通過采用膠槍設(shè)備機(jī)構(gòu)磨損監(jiān)測(cè)與在線智能修正，實(shí)現(xiàn)對(duì)熱熔膠槍開/關(guān)槍響應(yīng)的閉環(huán)控制。

另外，帶膠型控制的熱熔膠機(jī)也可以與光電檢測(cè)控制器聯(lián)動(dòng)實(shí)現(xiàn)膠位的閉環(huán)控制，如下圖所示。

圖7 膠槍設(shè)備機(jī)構(gòu)磨損監(jiān)測(cè)與在線智能修正

膠槍設(shè)備機(jī)構(gòu)磨損監(jiān)測(cè)與在線智能修正的優(yōu)勢(shì)如下：

1、對(duì)間斷施膠點(diǎn)控制模塊工況進(jìn)行在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，判斷針閥是否存在磨損而產(chǎn)生施膠位移。

2、針閥徹底磨損失效，檢測(cè)系統(tǒng)可以觸發(fā)警報(bào)信號(hào)，提醒生產(chǎn)線停機(jī)維護(hù)。

3、聯(lián)動(dòng)膠型控制器做相應(yīng)的開/關(guān)槍補(bǔ)償，保證熱熔膠圖案在產(chǎn)品上位置的精確性。

4、合理運(yùn)用膠槍針閥檢測(cè)閉環(huán)控制可以減少設(shè)備磨損故障帶來的生產(chǎn)率下降，及降低因模塊磨損無法監(jiān)測(cè)而產(chǎn)生的廢品率，保證精益生產(chǎn)。

四 施膠設(shè)備的智能聯(lián)網(wǎng)控制

工業(yè)智能聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為當(dāng)今生產(chǎn)制造的熱點(diǎn)。成熟的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)包括感知技術(shù)、傳輸技術(shù)、支撐技術(shù)及應(yīng)用技術(shù)等方面。熱熔膠設(shè)備作為一次性衛(wèi)生用品生產(chǎn)的一部分，隨著一次性衛(wèi)生用品生產(chǎn)設(shè)備智能化的發(fā)展與進(jìn)步，熱熔膠設(shè)備智能聯(lián)網(wǎng)的呼聲也逐漸增大。

目前熱熔膠設(shè)備終端應(yīng)用常見的問題主要有：

● 多臺(tái)熱熔膠設(shè)備分別獨(dú)立運(yùn)行，無法一鍵設(shè)定工作參數(shù)；

● 多臺(tái)熱熔膠設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)工況數(shù)據(jù)無法一目了然；

● 無法同時(shí)采集并分析多臺(tái)膠機(jī)對(duì)應(yīng)的膠量數(shù)據(jù)或壓力數(shù)據(jù)。

為了解決以上問題，我們可以將熱熔膠設(shè)備與產(chǎn)線總控系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)接，不僅將膠機(jī)系統(tǒng)參數(shù)傳輸至主機(jī)，主機(jī)也可以通過總控設(shè)備膠機(jī)的參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)一設(shè)定，提升生產(chǎn)效率。如果配備壓力傳感器和流量控制的熱熔膠設(shè)備，還可以將壓力數(shù)據(jù)與用膠量數(shù)據(jù)進(jìn)行采集整合分析。

目前，國(guó)內(nèi)不少中高端設(shè)備上已經(jīng)配置了智能聯(lián)網(wǎng)控制，可以直接在機(jī)臺(tái)主設(shè)備上進(jìn)行參數(shù)一鍵切換，大大減少了操作工人在膠機(jī)參數(shù)設(shè)置上需要的時(shí)間，極大地提高了生產(chǎn)效率。

目前熱熔膠設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)解決的是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的傳輸技術(shù)層面的問題，有了這個(gè)基礎(chǔ)，客戶可以進(jìn)行程序拓展，在應(yīng)用技術(shù)層面進(jìn)行深挖，進(jìn)一步優(yōu)化一次性衛(wèi)生用品整體生產(chǎn)系統(tǒng)的使用，為客戶帶來更多的效益。

Q&A：

問：傳統(tǒng)生產(chǎn)線的膠機(jī)都能進(jìn)行智能化改造嗎？改造一臺(tái)膠機(jī)的成本大概是多少？

答：諾信的AltaBlue序列膠機(jī)和EZ膠機(jī)都可以進(jìn)行智能化改造。改造成本主要包含兩個(gè)部分，一部分是需要加裝膠機(jī)與PLC之間的通訊板卡，另一部分是PLC端需要增加的子模塊及相關(guān)線纜等。