Was sind die möglichen Ursachen für Papierstaus beim Betrieb einer Kartonformmaschine? Wie können sie gelöst werden? - Ausstellung

Kartonformmaschinen sind die Schlüsselausrüstung der Verpackungsindustrie. Ihre Betriebsstabilität wirkt sich direkt auf die Produktionseffizienz und die Produktqualität aus. Im tatsächlichen Produktionsprozess kommt es jedoch häufig zu Papierstaus, die zu Anlagenstillständen, Rohstoffverschwendung, Auftragsverzögerungen usw. führen. In diesem Artikel werden die Ursachen von Papierstaus in Kartonformmaschinen analysiert und gezielte Lösungen als Referenz für Branchenpraktiker vorgeschlagen.
I. Ursachen für Papierstaus
1.Materialbezogene Faktoren
(1) Ungleichmäßiger Feuchtigkeitsgehalt ist ungleichmäßig.
Der Feuchtigkeitsgehalt des Papiers ist ein Schlüsselfaktor für die Formqualität. Wenn Papier in einer sehr feuchten Umgebung gelagert wird, nehmen seine Fasern Feuchtigkeit auf und dehnen sich aus, was zu „Wellen“ oder „straffen Kanten“ führt. Umgekehrt kann trockenes Papier dazu führen, dass es schrumpft und spröde wird. Dieser ungleichmäßige Feuchtigkeitsgehalt kann dazu führen, dass sich das Papier während des Transports wellt oder verformt, wodurch das Papier in Formen oder Förderschienen stecken bleibt. Beispielsweise verwendete ein Verpackungsunternehmen drei Tage hintereinander feuchte Wellpappe. Das Problem wurde gelöst, indem nasses Papier ausgetauscht und das Lager mit Entfeuchtungsgeräten ausgestattet wurde.
(2) Die Richtung der Papierfasern und die Richtung der Formung.
Papierfasern sind gerichtet. Wenn die Öffnungsrichtung des Kartons parallel zur Faserrichtung verläuft, neigt die gebildete Öffnung dazu, sich auszubeulen. Dies liegt daran, dass sich die Fasern verformen, wenn sie beim Drucken und Stanzen Feuchtigkeit aufnehmen, wodurch sich der Karton beim Fixieren nach außen ausdehnt. Eine Druckerei stieß bei der Herstellung von Weinkisten auf dieses Problem. Durch Anpassen der Layoutrichtung erreicht der Winkel zwischen der Faserrichtung und der Formungsrichtung 45 Grad und das Problem der Perforationsausbuchtung wird gelöst.
(3) Unzureichende Übereinstimmung zwischen Papierstärke und Ausrüstung.
Unterschiedliche Geräte je nach Papierdicke stellen unterschiedliche spezifische Anforderungen. Die Verwendung von zu dünnem Papier (z. B. Karton mit weniger als 200 g/m2) ist nicht steif und neigt beim Transport dazu, gequetscht oder gewellt zu werden. Umgekehrt kann zu dickes Papier (z. B. graue Platten mit mehr als 400 g/m2) aufgrund übermäßiger Reibung zu Transportproblemen führen. Einst stellte ein Unternehmen Geschenkschachteln aus Spezialpapier mit g/m2 Spezialpapier her. Da der Reibungskoeffizient des Papiers und die Ausrüstung nicht übereinstimmen, kommt es häufig zu Papierstaus. Das Problem wurde durch die Umstellung auf 300 g/m2-Papier und die Anpassung des Drucks auf die Fördertrommel gelöst.
2. Ausrüstungsbezogene Faktoren
(1) Ausfälle des Fördersystems
In Fördersystemen kommt es häufig zu Papierstaus. Zu den Problemen gehören:

Abgenutzte Einzugsrollen: Die Gummioberfläche der Einzugsrollen verschleißt mit der Zeit, wodurch die Reibung verringert und eine wirksame Trennung des einzelnen Blattes verhindert wird. Ein Unternehmen konnte die Papierverstopfung durch den regelmäßigen Austausch der Einzugswalzen alle sechs Monate von 15 Prozent auf 3 Prozent reduzieren.
Lockere oder falsch ausgerichtete Bänder: Lose Förderbänder können dazu führen, dass das Papier verrutscht oder verschoben wird, und verschobenes Papier kann leicht am Rand einer Form hängen bleiben. Ein Gerät wurde mit einer Riemenspannvorrichtung und fotoelektrischen Sensoren aufgerüstet, um die Position des Riemens in Echtzeit zu überwachen und so Ausfälle wirksam zu reduzieren.
Falscher Abstand der Führungsschienen: Ein zu geringer Abstand der Führungsschienen kann das Papier komprimieren, und ein zu großer Abstand kann zu einer Verschiebung führen. Ein Unternehmen passte den Abstand der Führungsschienen an eine Papierbreite von + 2 mm an, fügte verstellbare Führungsschienen hinzu und reduzierte die Papierstaurate um 40 %.

(2) Konstruktionsfehler des Formwerkzeugs.
Eine schlechte Formgestaltung ist eine der Hauptursachen für Papierstaus, wie zum Beispiel:

Flache Faltlinien: Eine nicht tiefe Faltlinie verhindert eine vollständige Trennung der Fasern und führt zu Rissen oder Verstopfungen beim Formen. Ein Unternehmen erhöhte die Tiefe der Faltlinie von 0,3 mm auf 0,5 mm und nutzte Laserstanzen, um die Genauigkeit zu verbessern und die Verstopfung an der Seite von Geschenkboxen zu lösen.
Falscher Biegewinkel: Ein zu kleiner Biegewinkel führt zu einem Biegeradius des Papiers, was dazu führt, dass das Papier in den Ecken der Form hängenbleibt. Durch die Aufrüstung eines Geräts wurde der Biegewinkel von 60 Grad auf 90 Grad erhöht und ein kreisförmiger Übergang hinzugefügt, der die Papierstaurate um 60 % reduzierte.
Raue Formoberfläche: Kratzer oder Grate auf der Oberfläche der Form können das Papier zerkratzen und dazu führen, dass Fasern brechen oder kleben bleiben. Ein Unternehmen hat den Papierstau und die Papierverschwendung reduziert, indem es die Oberfläche der Formen regelmäßig poliert und mit Klebstoff beschichtet hat.

(3) Fehler im Sensor- und Steuerungssystem
Sensoren sind die „Augen“, in denen Geräte funktionieren, und Sensorausfälle können zu einem schlechten Urteilsvermögen oder Kontrollverlust führen:

Verunreinigte fotoelektrische Sensoren: Staub oder Tintenpulver, die die Oberfläche des Sensors bedecken, können zu einer Fehlerkennung der Papierposition führen. Ein Unternehmen hat die Sensorausfallrate von drei auf einen pro Monat gesenkt, Sensorreinigungsgeräte wie Druckluftföhne hinzugefügt und regelmäßige manuelle Wischvorgänge eingeführt.
Falsche Parameter des Steuerungssystems: Falsche Einstellparameter wie Geschwindigkeit und Druck des Förderers können zu einer asynchronen Bewegung zwischen Papier und Ausrüstung führen. Ein Unternehmen hat eine Parameterdatenbank erstellt, die je nach Papiertyp automatisch optimale Parameter abruft und so die Papierstaurate um 50 % reduziert.

3. Betriebs- und Wartungsfaktoren
(1) Unsachgemäßer Betrieb
Unzureichende Fähigkeiten des Bedieners sind häufige Ursachen für Papierstaus:

Falsch platziertes Papier: zum Beispiel falsch ausgerichtetes, übermäßiges Stapeln oder gemischtes Papier unterschiedlicher Größe mit Führungsschienen. Ein Unternehmen reduzierte Papierbeeinträchtigungen um 30 %, indem es die Bediener darin schulte, eine „drei{2}}stufige Ausrichtung zu verwenden – zuerst auf das Heck, dann auf die Seite zu zielen und dann auf das Papier zu drücken.
Versäumnis, den Abfall rechtzeitig zu beseitigen: Papierstapel und Klebebandabfälle können Förderleitungen blockieren. Ein Unternehmen hat den Papierstau und Gerätestörungen durch die Einführung des „5S-Management“-Systems (Sortieren, Ordnen, Polieren, Standardisieren, Warten) reduziert, das von den Bedienern verlangt, den Abfall nach jeder Schicht zu entfernen.

(2) Unzureichende Wartung
Langfristige Nutzung kann zu Verschleiß oder Staubansammlung von Gerätekomponenten führen, was zu Leistungseinbußen führt:

Unzureichende Schmierung: Mangelnde Schmierung von Förderrollen, Ketten und anderen Komponenten kann die Reibung erhöhen und dazu führen, dass das Papier rutscht oder verstopft. Ein Unternehmen verlängerte die Lebensdauer der Geräte und reduzierte Papierstaus durch die Entwicklung eines Schmierplans (z. B. Schmierung alle zwei Wochen) und den Einsatz eines automatischen Schmiersystems.
Alternde elektrische Komponenten: Oxidierte Kontakte an Relais und Schützen unterbrechen Steuersignale. Ein Unternehmen konnte die Stromausfallrate von fünf Mal im Monat auf einmal reduzieren, indem es elektrische Komponenten regelmäßig auf Widerstand prüfte und alternde Teile ersetzte.

Lösungen für Papierstaus
1. Optimieren Sie die Materialauswahl und -lagerung

Kontrollieren Sie den Feuchtigkeitsgehalt des Papiers: Überwachen Sie die Luftfeuchtigkeit im Lager mit einem Feuchtigkeitsmesser und halten Sie sie zwischen 45 % und 65 %. Verwenden Sie bei Bedarf einen Infrarottrockner, um nasses Papier zu trocknen.
Passen Sie die Faserrichtung an: Richten Sie die Ausrichtung der Papierfasern im Winkel zur Öffnungsrichtung des Kartons aus, um Ausbeulungen zu vermeiden.
Passende Papierstärke: Entsprechend den Gerätespezifikationen ausgewähltes Papier, Seidenpapier für leichte Verpackungen (200–250 g/m2) und dickes Papier für schwere Verpackungen (300–400 g/m2).

2. Verbessertes Gerätedesign und verbesserte Wartung
das Fördersystem:

Ersetzen Sie die Einzugswalzen durch eine Silikongummiwalze mit hoher Reibung und fügen Sie Oberflächenstrukturen hinzu, um die Griffigkeit des Papiers zu verbessern.
Installieren Sie eine einstellbare Riemenspannvorrichtung und fotoelektrische Sensoren, um die Riemenposition in Echtzeit zu überwachen.
Die Führungsschienen mit einem Abstand von ± 0,1 mm wurden durch Laserstanztechnik hergestellt.

Formdesign optimieren:

Vertiefen Sie die Faltenlinien auf 0,5–0,8 mm und fügen Sie einen kreisförmigen Übergang hinzu, um die Spannungskonzentration zu reduzieren.
Erhöhen Sie die Härte der Formoberfläche (z. B. Verchromung) und tragen Sie eine Klebeschicht (z. B. Teflon) auf.
Entwerfen Sie eine schnelle Formwechselstruktur und reduzieren Sie die Zeit für den Formwechsel auf weniger als 10 Minuten.

Sensor- und Steuerungssysteme stärken:

Verwenden Sie wasser- und staubdichte Sensoren mit Schutzart IP67-zur Selbstreinigung.
In diesem Artikel wird ein SPS-Steuerungssystem zur automatischen Parameteranpassung und Fehleralarmierung vorgestellt.
Richten Sie ein Prognostik- und Gesundheitsmanagementsystem (PHM) ein, um das Risiko von Papierstaus durch Datenanalyse vorherzusagen.

3. Standardisieren Sie den Betrieb und die Schulung
Entwicklung standardisierter Betriebsabläufe:

Die Schritte zur Papierplatzierung, Parametereinstellung und Geräteinbetriebnahme sind klar definiert und illustriert.
Bediener müssen am Ende jeder Schicht das Gerätebetriebsprotokoll ausfüllen, um den Ort und die Häufigkeit von Störungen aufzuzeichnen.

Kompetenztraining:

Organisieren Sie regelmäßig simulierte Papierstauübungen, um die Notfallmanagementfähigkeiten der Bediener zu verbessern.
Laden Sie Gerätehersteller ein, technische Schulungen zur Formanpassung und Sensorkalibrierung anzubieten.

Leistungsbewertung implementieren:

die Papierstaurate in die KPIs der Betreiber ein und verknüpfen sie mit Prämien, um Anreize für eine proaktive Fehlervermeidung zu schaffen.
Richten Sie die Auszeichnung „Paper Jamming-Free Team“ ein, um herausragende Teams anzuerkennen.

4. Führen Sie intelligente Überwachungstechnologien ein
Installieren Sie optische Inspektionssysteme:

Über den Förderbandkanälen werden Blitzer installiert, um die Position und Form des Papiers in Echtzeit zu überwachen.
Ein Bildverarbeitungsalgorithmus wird verwendet, um abnormale Bedingungen wie Papierwellung oder -verschiebung zu erkennen und die Geräteparameter automatisch anzupassen.

Bereitstellung von IoT-Modulen:

An wichtigen Gerätekomponenten sind Sensoren installiert, um Daten zu Vibration, Temperatur und Strom zu erfassen.
Die Daten werden über eine Cloud-Plattform analysiert, um das Risiko von Papierstaus vorherzusagen und Wartungsempfehlungen zu geben.

Wenden Sie die Digital-Twin-Technologie an:

Erstellen Sie ein virtuelles Modell des Geräts, um Vorgänge mit verschiedenen Papiertypen und Parametern zu simulieren.
Durch die Simulation und Optimierung von Prozessparametern wird die Anzahl der Papierstautests in der tatsächlichen Produktion reduziert.

III. Fallstudie: Praktische Lösungen für Papierstaus in einem bestimmten Unternehmen
Ein großes Verpackungsunternehmen erlitt aufgrund von Papierstaus bei der Kartonbildung jährliche Verluste von mehr als 2 Millionen Yuan, wobei die Papierstaurate bis zu 8 % betrug. Durch systematische Analyse sind die Hauptgründe folgende:

Materialprobleme: Es wird nasser Recyclingkarton mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 18 % (Standard kleiner oder gleich 12 %) verwendet.
Alterung der Ausrüstung: Stark verschlissene Einzugsrollen führen zu einer Reduzierung der Reibung um 40 %; flache Faltlinien in der Matrize (0,2 mm).
Falsche Handhabung: Der Bediener hat die Führungsschiene nicht rechtzeitig ausgerichtet und die Papierreste nicht rechtzeitig entfernt.

Als Reaktion auf diese Probleme hat das Unternehmen folgende Maßnahmen ergriffen:

Materialverbesserung: Wechseln Sie zu trockenem Originalkarton mit 10 % – 12 % Feuchtigkeitsgehalt; den Lagerhäusern wurden Entfeuchtungsgeräte hinzugefügt.
Geräte-Upgrade: Ersetzte Silikon-Vorschubwalzen mit 60 % höherer Reibung; Faltenlinien auf 0,6 mm vertiefen und kreisförmigen Übergang hinzufügen.
Betriebsstandardisierung: Entwicklung von SOPs, die die Bediener dazu verpflichten, nach jeder Schicht Abfälle zu beseitigen und Führungsschienen-Ausrichtungshilfen zu installieren.

Intelligente Überwachung: Einsatz eines visuellen Erkennungssystems zur Überwachung der Papierposition in Echtzeit, Vorhersage des Risikos eines Papierstaus von 95 %.

Nach dreimonatiger Implementierung konnte die Papierverstopfungsrate auf 1,5 % gesenkt werden, was jährlich über 1,5 Millionen US-Dollar einspart und die Gesamteffektivität der Ausrüstung um 25 % erhöht.
IV. EINLEITUNG Schlussfolgerungen und Ausblick
Die Gründe für Papierstaus in Kartonmaschinen sind komplexer und betreffen Materialien, Ausrüstung, Betrieb und andere Faktoren. Durch die Optimierung der Materialauswahl, die Verbesserung des Gerätedesigns, die Standardisierung des Betriebs und die Einführung intelligenter Technologie kann die Papierverstopfungsrate deutlich reduziert und die Produktionseffizienz sowie die Produktqualität verbessert werden. Mit der Entwicklung von Industrie 4.0 und intelligenter Fertigung werden sich Kartonformmaschinen in Zukunft in Richtung hoher Genauigkeit, Automatisierung und Intelligenz weiterentwickeln und Probleme mit Papierstaus effektiv lösen. Industrieunternehmen sollten neue Technologien aktiv nutzen, um ihre Wettbewerbsfähigkeit zu verbessern und durch digitale Transformation eine nachhaltige Entwicklung zu erreichen.