濾棒壓降測(cè)量值受環(huán)境溫度影響產(chǎn)生差異的解決方式分析

孫鵬勝

摘? 要：濾棒作為卷煙的重要組成部分，最常用的材料主要以醋酸纖維絲束、增塑劑以及成型紙為主，自動(dòng)化加工形成濾棒。濾棒可以有效過(guò)濾卷煙中的焦油、煙堿等各種有害物質(zhì)，還能夠快速除去煙氣中的各種化合物，是卷煙生產(chǎn)的重要組成部分。在卷煙濾棒生產(chǎn)的過(guò)程中，環(huán)境溫度、濕度、壓降與濾棒質(zhì)量穩(wěn)定性具有非常緊密的關(guān)聯(lián)。對(duì)標(biāo)準(zhǔn)公式進(jìn)行修正，能夠有效提高濾棒壓降測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

關(guān)鍵詞：濾棒壓降測(cè)量值? 環(huán)境溫度影響? 差異? 解決方式

中圖分類(lèi)號(hào)：TS45? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2020）12（b）-0083-03

Abstract： As an important part of cigarette， the most commonly used materials are cellulose acetate tow， plasticizer and molding paper. Filter rods are formed by automatic processing. Filter rod can effectively filter tar， nicotine and other harmful substances in cigarette， and can quickly remove various compounds in smoke， which is an important part of cigarette production. In the process of cigarette filter rod production， the environmental temperature， humidity and pressure drop are closely related to the quality stability of filter rod. The correction of the standard formula can effectively improve the accuracy of filter rod pressure drop measurement results.

Key Words： Filter rod pressure drop measurement; Influence of ambient temperature; Difference; Solution

濾棒壓降是影響卷煙品質(zhì)的關(guān)鍵因素，在濾棒壓降測(cè)量時(shí)，受到不同區(qū)域氣候、環(huán)境特點(diǎn)影響，很容易導(dǎo)致濾棒壓降測(cè)量值產(chǎn)生顯著差異，給濾棒的生產(chǎn)造成一定的干擾。大多數(shù)的卷煙生產(chǎn)廠家為了提高自身的效益，不斷改進(jìn)工藝參數(shù)，加強(qiáng)對(duì)卷煙物理指標(biāo)的有效控制，但是卻并沒(méi)有對(duì)濾棒壓降測(cè)量值進(jìn)行分析。對(duì)標(biāo)準(zhǔn)棒修正公式，能夠有效解決濾棒質(zhì)量存在的差異問(wèn)題，本次實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛴行?yàn)證修正公式的正確性。

1? 實(shí)驗(yàn)材料與實(shí)驗(yàn)方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

本次實(shí)驗(yàn)所采用的材料為50支醋纖維濾棒，放置在恒溫、恒濕、恒壓實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部，利用法國(guó)SODM公司生產(chǎn)的綜合功能測(cè)試臺(tái)進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試臺(tái)的精確度調(diào)整為0.1級(jí)，測(cè)試范圍在0～800mmH2O。選用600mmH2O的玻璃毛細(xì)管標(biāo)準(zhǔn)棒[1]。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始之前，將所有實(shí)驗(yàn)材料準(zhǔn)備充分，保證標(biāo)準(zhǔn)恒溫、恒濕實(shí)驗(yàn)室調(diào)整為22℃、6RH、760mmH2O。首先，選擇適當(dāng)?shù)臉悠贩胖迷诰C合測(cè)試臺(tái)，保持平衡。2h之后根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)棒的標(biāo)注養(yǎng)殖進(jìn)行校準(zhǔn)保證儀器壓降值，為600mmH2O。標(biāo)準(zhǔn)棒與樣品必須在同一測(cè)試環(huán)境中，確保標(biāo)準(zhǔn)值測(cè)量的結(jié)果。

其次，將樣品放置在綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)內(nèi)部，經(jīng)過(guò)2h平衡以后，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)棒上標(biāo)注的600mmH2O壓降值進(jìn)行校準(zhǔn)。將測(cè)量結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)狀況下的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，然后修正公式，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)棒修正值進(jìn)行計(jì)算，然后校準(zhǔn)儀器。儀器校正完畢后再一次測(cè)量，將所得的數(shù)值與標(biāo)準(zhǔn)狀況進(jìn)行對(duì)比[2]。

最后，將樣品放置在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部平放2h，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)棒所標(biāo)注的壓降600mmH2O標(biāo)準(zhǔn)儀器進(jìn)行測(cè)量，將測(cè)量數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)狀況數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，修正公式進(jìn)行計(jì)算，確保標(biāo)準(zhǔn)修正值更加準(zhǔn)確。

2? 結(jié)果與分析

根據(jù)測(cè)量的結(jié)果（圖1）顯示，在環(huán)境處于非標(biāo)準(zhǔn)狀況下，沒(méi)有采用修正公式修正標(biāo)準(zhǔn)棒，很容易造成樣品壓降值與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)存在顯著差異，差異集中在7～12mmH2O之間，平均值達(dá)到了10mmH2O。在沒(méi)有采用修正公式校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，所測(cè)量樣品壓降值在標(biāo)準(zhǔn)狀況下與測(cè)得的數(shù)據(jù)結(jié)果存在顯著差異，差異在8～13mmH2O之間。在非標(biāo)準(zhǔn)狀況環(huán)境下，利用修正公式對(duì)標(biāo)準(zhǔn)棒的測(cè)量樣品數(shù)據(jù)進(jìn)行校正以后，能夠發(fā)現(xiàn)與標(biāo)準(zhǔn)狀況下測(cè)得的數(shù)據(jù)差異依然存在，但差異結(jié)果保持在0～3mmH2O之間，平均值縮小為0.3mmH2O[3]。

采用修正公式，校正標(biāo)準(zhǔn)棒后根據(jù)測(cè)量的數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，存在的差異值在0～2mmH2O之間，平均值縮減為0.14mmH2O。沒(méi)有采用標(biāo)準(zhǔn)棒修正公式，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)棒的測(cè)得數(shù)據(jù)進(jìn)行校正也會(huì)存在差異，排除測(cè)量?jī)x器本身的誤差之外，所產(chǎn)生的差異與標(biāo)準(zhǔn)棒修正后的差異相同。這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明利用標(biāo)準(zhǔn)棒修正公式能夠有效解決卷煙吸阻和濾棒壓降測(cè)量值之間的差異，盡量減少因?yàn)榄h(huán)境溫度而產(chǎn)生的影響[4]。

3? 結(jié)論

根據(jù)新版卷煙工藝的生產(chǎn)規(guī)范要求，在卷煙生產(chǎn)的過(guò)程中必須對(duì)各種工藝參數(shù)進(jìn)行合理控制，加強(qiáng)煙支物理指標(biāo)控制，顯著提高卷煙的質(zhì)量。卷煙吸阻與濾棒壓降穩(wěn)定性具有非常顯著的影響，要想有效控制卷煙吸阻指標(biāo)波動(dòng)效果，增強(qiáng)濾棒壓降的整體穩(wěn)定性，確保卷煙整體的質(zhì)量保持相同。大多數(shù)卷煙企業(yè)在對(duì)卷煙濾棒壓降值檢驗(yàn)時(shí)，主要根據(jù)《煙草和煙草制品醋酸纖維濾棒GB/T5605-2002》對(duì)濾棒壓降檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)濾棒壓降超標(biāo)，整批煙卷濾棒均不合格。濾棒生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)當(dāng)積極提高濾棒壓降值測(cè)量的穩(wěn)定性[5]。醋纖維絲束具有低強(qiáng)度、低延伸性的特點(diǎn)，但強(qiáng)度比較低，受拉伸時(shí)伸長(zhǎng)較小，當(dāng)纖維絲束卷曲變形或者成型開(kāi)松，纖維本身的表層纖維抵抗變形破壞能力不足，也會(huì)使得短纖維或者纖維屑脫落[6]。

盡管濾棒成型機(jī)設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力達(dá)到了3300支/min，但受到原材料質(zhì)量的限制，很容易出現(xiàn)絲束飛花等情況，嚴(yán)重影響濾棒生產(chǎn)的質(zhì)量。對(duì)濾棒吸阻過(guò)程進(jìn)行有效控制，可提高濾棒制件質(zhì)量穩(wěn)定性。卷煙濾嘴能夠?qū)煔庵械慕褂?、煙堿起到良好的過(guò)濾作用，減少吸煙對(duì)人體造成的危害，壓降和吸阻是卷煙和濾棒最主要的物理性能指標(biāo)，濾棒壓降在卷煙降焦堿害設(shè)計(jì)具有非常重要的作用，但我國(guó)目前對(duì)濾棒壓降檢測(cè)主要以離線檢測(cè)為主，將濾嘴端連接至真空源，對(duì)真空度進(jìn)行由小到大的調(diào)節(jié)[7]。流過(guò)煙氣只能夠保持恒定時(shí)，濾嘴端所測(cè)得的壓降即為真空度下壓降。在測(cè)量時(shí)保證全封閉式濾棒測(cè)定，實(shí)際應(yīng)用時(shí)卻很難達(dá)到樣品的完全包裹，采取靜態(tài)測(cè)量的方式也無(wú)法實(shí)時(shí)檢測(cè)出生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)壓降不合格的濾棒。

壓降檢測(cè)方法能夠顯著改善這些問(wèn)題，還能夠根據(jù)流體力學(xué)技術(shù)進(jìn)行計(jì)算，避免濾棒壓降測(cè)量值受環(huán)境溫度產(chǎn)生的影響。當(dāng)濾棒入口端的長(zhǎng)度為10mm左右，濾棒的截面壓力分布，如圖2呈現(xiàn)管道圖形，整體壓力分布并不均勻。氣流流動(dòng)呈現(xiàn)出突破管擴(kuò)散的方式，也會(huì)造成氣流流速，在到達(dá)入口端面時(shí)不夠均勻。根據(jù)入口端管道長(zhǎng)度對(duì)壓力極差和平均值產(chǎn)生的影響進(jìn)行分析，管道長(zhǎng)度超過(guò)20mm則最大值和極差沒(méi)有明顯變化。由此可見(jiàn)，濾棒的管道長(zhǎng)度增加會(huì)使得氣流突破管擴(kuò)散，在管道內(nèi)部進(jìn)行。管道內(nèi)部氣流呈現(xiàn)出均勻分布的特點(diǎn)，管道內(nèi)部流動(dòng)受到管壁的影響，形成阻力效果，導(dǎo)致管壁內(nèi)部的流速低于中心區(qū)域。在管道長(zhǎng)度超過(guò)20mm以后，管道長(zhǎng)度不再受最大值和極差的影響[8]。

根據(jù)壓降檢測(cè)的原理對(duì)突破管擴(kuò)散以及管內(nèi)流動(dòng)作用進(jìn)行分析，濾棒壓降測(cè)量值檢測(cè)與截面壓力分布不均勻具有密切關(guān)聯(lián)，最大最小值存在比較顯著差異也會(huì)導(dǎo)致傳感器失真。壓力極差會(huì)隨著濾棒入口管道的增長(zhǎng)而減小，壓力最大值與平均值差值會(huì)顯著減少。當(dāng)管道超過(guò)20mm以后，管道內(nèi)部的長(zhǎng)短對(duì)壓力極差的影響會(huì)明顯消失[9]。環(huán)境溫度處于非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，環(huán)境溫度的變化會(huì)導(dǎo)致濾棒壓測(cè)量值存在顯著差異，對(duì)非標(biāo)準(zhǔn)壓降值進(jìn)行修正，提高檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

4? 結(jié)語(yǔ)

卷煙濾棒壓降測(cè)量值很容易受到環(huán)境溫度的影響，常常出現(xiàn)結(jié)果誤差。在非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下沒(méi)有采用修正前的標(biāo)準(zhǔn)上交儀器進(jìn)行測(cè)量，很容易與標(biāo)準(zhǔn)狀況下的測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)顯著差異。在非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，利用修正后的標(biāo)準(zhǔn)棒校準(zhǔn)儀器的測(cè)量，結(jié)果能夠與標(biāo)準(zhǔn)狀況下的測(cè)量結(jié)果保持相同，說(shuō)明在濾棒壓降測(cè)量時(shí)，需要積極運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)上修正公式，對(duì)濾棒壓降測(cè)量結(jié)果存在的差異進(jìn)行修正，提高濾棒生產(chǎn)的總體質(zhì)量與水平。

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