水松紙控膠輥參數(shù)對(duì)包接質(zhì)量與通風(fēng)率的影響

劉 勇，吳傳緒，吳泉蘭，蔡洪江

（貴州中煙工業(yè)有限責(zé)任公司畢節(jié)卷煙廠，貴州畢節(jié) 551700）

0 引言

降焦減害是煙草行業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)，開發(fā)預(yù)打水松紙卷煙是卷煙企業(yè)應(yīng)用最廣的有效降焦技術(shù)，通過在水松紙上打孔，在吸食卷煙時(shí)，外部空氣將通過孔洞進(jìn)入主流煙氣，主流煙氣被稀釋。使人體吸入的焦油量減少，從而減少對(duì)人體的傷害[1]。畢節(jié)卷煙廠生產(chǎn)的某牌號(hào)卷煙通風(fēng)率設(shè)計(jì)值為27%±10%，實(shí)際生產(chǎn)中通風(fēng)率均值為21%～26%，且有水松紙與濾嘴粘貼不緊密現(xiàn)象，只能將機(jī)速降低到（4500～6000）支/min，嚴(yán)重影響臺(tái)班產(chǎn)量的完成。因此，對(duì)使用預(yù)打孔水松紙的該牌號(hào)控膠輥設(shè)計(jì)參數(shù)研究與實(shí)驗(yàn)勢(shì)在必行。

1 原因分析

1.1 無膠區(qū)面積對(duì)通風(fēng)率的影響

在卷煙紙、水松紙、濾嘴棒透氣度一定的條件下，控膠輥無膠區(qū)面積（長(zhǎng)度×寬度）是影響預(yù)打孔水松紙通風(fēng)率的主要因素[2]。由于預(yù)打孔沿?zé)o膠區(qū)長(zhǎng)度方向分布，無膠區(qū)長(zhǎng)度決定通過預(yù)打孔透氣的數(shù)量，對(duì)通風(fēng)率的影響最為顯著。當(dāng)無膠區(qū)長(zhǎng)度一定時(shí)，無膠區(qū)寬度決定了無膠區(qū)面積，無膠區(qū)面積（寬度）在能夠滿足通過濾嘴棒的透氣量≥通過水松紙無膠區(qū)的透氣量即可。

1.2 控膠輥膠區(qū)深度對(duì)水松紙包接外觀質(zhì)量的影響

對(duì)水松紙施加適當(dāng)?shù)耐磕z量是保證水松紙包接質(zhì)量的重要因素，涂膠量的大小與水松紙的定量（厚度）相關(guān)，定量較高的水松紙涂膠量要大一些，反之，定量較低的水松紙涂膠量要小一些。涂膠量過大容易污染設(shè)備和產(chǎn)生水松紙皺紋等質(zhì)量缺陷；涂膠量過小會(huì)產(chǎn)生水松紙與濾嘴棒粘貼不緊密以及掉嘴漏氣等質(zhì)量缺陷?？啬z輥膠區(qū)深度決定上膠輥對(duì)水松紙的涂膠量，因此根據(jù)水松紙的定量選擇合適的控膠輥膠區(qū)深度尤為重要。

1.3 無膠區(qū)在水松紙片上的位置對(duì)通風(fēng)率的影響

在涂膠量、水松紙透氣度等其他因素不變的條件下，無膠區(qū)在水松紙片上的理想位置如圖1所示。水松紙片長(zhǎng)27 mm，無膠區(qū)長(zhǎng)21 mm，沿水松紙片長(zhǎng)度方向?qū)ΨQ分布，在無膠區(qū)兩端各有3 mm寬度的涂膠區(qū)。由于煙支圓周為24.5mm，在不考慮水松紙搓接后膠水被擠壓到無膠區(qū)的情況時(shí)，包接后水松紙片無膠區(qū)兩端3 mm寬的涂膠區(qū)位置有2.5 mm寬的位置在搭口上重合。水松紙透氣的預(yù)打孔長(zhǎng)度（21 mm）不變，透氣量最大。當(dāng)無膠區(qū)在水松紙長(zhǎng)度（27 mm）方向位置不對(duì)稱時(shí)，如：無膠區(qū)兩端的涂膠寬度分別為1.5 mm和4.5 mm時(shí)，由于包接后水松紙搭口重合寬度是2.5 mm，涂膠寬度1.5 mm一端的無膠區(qū)位置就會(huì)被涂膠區(qū)寬度4.5 mm的一端覆蓋1 mm，使包接后的水松紙透氣長(zhǎng)度（預(yù)打孔）減少1 mm（20 mm），通風(fēng)率隨之減小。

1.4 無膠區(qū)兩端涂膠量對(duì)包接質(zhì)量的影響

圖1 無膠區(qū)在水松紙片上的理想位置

由于無膠區(qū)兩端涂膠位置分布預(yù)打孔，該位置涂膠量直接影響水松紙包接質(zhì)量。涂膠量過小水松紙搭口局部翹邊，涂膠量過大，膠水從預(yù)打孔內(nèi)滲出污染水松紙導(dǎo)輥、切紙輪、搓接輪和搓板，造成水松紙搓接質(zhì)量缺陷。因此，合理設(shè)計(jì)控膠輥無膠區(qū)兩端膠區(qū)深度，使水松紙無膠區(qū)兩端搭口位置的涂膠量適中，包接后水松紙搭口無翹邊現(xiàn)象的同時(shí)，又無膠水從預(yù)打孔處滲出。

2 試驗(yàn)材料與設(shè)備

（1）材料。接裝紙（透氣度200 cu，定量41g/m2），接嘴膠，控膠輥，成型紙（透氣度6000 cu，定量 26 g/m2），絲束（3.0Y/32000），咀棒（吸阻2650 Pa，長(zhǎng)度 100 mm，圓周 24.25 mm），卷紙（透氣度 60 cu，定量 27.5 g/m2）。

（2）設(shè)備。ZJ17卷煙機(jī)，檢測(cè)儀器（瑞拓圓周、慮棒綜合測(cè)試臺(tái)）。

表2 通風(fēng)率均值、滲膠情況、包接質(zhì)量

3 試驗(yàn)方法

（1）由于影響因素為獨(dú)立變量，綜合影響打孔水松紙煙支通風(fēng)率，因此采用正交試驗(yàn)法開展實(shí)驗(yàn)。

（2）樣品備制。每次試驗(yàn)時(shí)隨機(jī)取200支作為1個(gè)樣品，根據(jù)國(guó)標(biāo)要求進(jìn)行樣品平衡。

（3）樣品檢測(cè)與評(píng)價(jià)。每個(gè)樣品隨機(jī)取樣50支，按國(guó)標(biāo)要求進(jìn)行通風(fēng)率檢測(cè)，按正交試驗(yàn)法分析和評(píng)價(jià)檢測(cè)結(jié)果。

4 實(shí)驗(yàn)分析

4.1 主膠區(qū)深度與無膠區(qū)搭口兩端膠區(qū)深度的實(shí)驗(yàn)參數(shù)及正常表的確定

根據(jù)分析確定影響水松紙包接質(zhì)量的3個(gè)因素，統(tǒng)計(jì)卷煙機(jī)組在正常生產(chǎn)時(shí)3個(gè)因素的數(shù)值，計(jì)算3個(gè)因素的平均值，無膠區(qū)面積為（8×21）mm2，控膠輥主膠區(qū)深度 0.03 mm，無膠區(qū)間隔搭扣上膠位置上膠厚度0.03 mm，根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)確定每個(gè)因素為3個(gè)水平確定因素位級(jí)表。

4.2 實(shí)驗(yàn)條件

調(diào)整設(shè)備使無膠區(qū)在水松紙片上的位置處于理想狀態(tài)，調(diào)整控膠輥與上膠輥的壓力使無膠區(qū)位置無膠水。

4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析1

因素水平見表1，根據(jù)選用的正交表，組織進(jìn)行試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。

表1 因素水平表1

表2實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，無膠區(qū)長(zhǎng)度對(duì)通風(fēng)率的影響最為明顯，當(dāng)無膠區(qū)長(zhǎng)度為21 mm時(shí)，通風(fēng)率均值最接近設(shè)計(jì)值27%。主膠區(qū)深度對(duì)包接質(zhì)量影響最為明顯，當(dāng)主膠區(qū)深度為0.035 mm時(shí)，包接質(zhì)量缺陷為0。無膠區(qū)兩端搭口膠區(qū)深度對(duì)預(yù)打孔位置滲膠情況影響最大，當(dāng)無膠區(qū)兩端搭口膠區(qū)深度為0.025 mm時(shí)，預(yù)打孔位置無滲膠情況，且包接質(zhì)量滿足工藝要求。

4.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析2——無膠區(qū)寬度對(duì)通風(fēng)率的影響

根據(jù)1.1的分析，無膠區(qū)面積（寬度）在能夠滿足通過濾嘴棒的透氣量≥通過水松紙無膠區(qū)的透氣量即可。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)無膠區(qū)長(zhǎng)度為21 mm，主膠區(qū)深度為0.035 mm，無膠區(qū)兩端搭口膠區(qū)深度為0.025 mm時(shí)，煙支通風(fēng)率、水松紙包接質(zhì)量及預(yù)打孔滲膠情況最為理想。此時(shí)無膠區(qū)寬度為8 mm，在上述條件一定的情況下，對(duì)無膠區(qū)寬度進(jìn)行優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)條件同上，結(jié)果見表3。

表3 因素水平表2

表3實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，無膠區(qū)寬度為7 mm和8 mm時(shí)通風(fēng)率均值無明顯變化，無膠區(qū)寬度為6 mm時(shí)通風(fēng)率明顯減小。為了保證水松紙涂膠面積，選擇無膠區(qū)寬度為7 mm。

5 結(jié)論

（1）控膠輥無膠區(qū)長(zhǎng)度對(duì)通風(fēng)率的影響最為顯著。

（2）主上膠區(qū)深度直接影響水松紙包接質(zhì)量。

（3）無膠區(qū)兩端搭口位置膠區(qū)深度對(duì)預(yù)打孔位置是否滲膠起決定作用。

（4）某牌號(hào)卷煙通風(fēng)率設(shè)計(jì)值為27%，為了保證通風(fēng)率的穩(wěn)定性、通風(fēng)率與設(shè)計(jì)值的一致性、水松紙包接外觀質(zhì)量，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果確定控膠輥無膠區(qū)長(zhǎng)度為21 mm，寬度為7 mm，主膠區(qū)深度為0.035 mm，無膠區(qū)兩端搭口位置膠區(qū)深度0.025 mm。