煙用內(nèi)襯紙動摩擦系數(shù)對上機(jī)適應(yīng)性的影響?

周楓, 劉賢杰, 黃壯鵬, 陳東昱, 李源章, 劉曉暉, 吉雄, 凌孝存

(深圳煙草工業(yè)有限責(zé)任公司 技術(shù)研發(fā)中心, 廣東 深圳,518109)

煙用內(nèi)襯紙是襯于卷煙軟盒或硬盒的內(nèi)層、對卷煙起到一定保護(hù)作用的專用紙。內(nèi)襯紙作為卷煙的初始包裝層, 最主要的功能是起到保香、保潤、遮光等阻隔作用, 以保護(hù)卷煙產(chǎn)品質(zhì)量、防止卷煙霉變和卷煙香氣的散失, 同時也可以展示出美觀特性, 是重要的卷煙包裝材料[1-6]。

卷煙在生產(chǎn)過程中, 時常因內(nèi)襯紙運行過程中所受的摩擦力過大, 造成卷煙生產(chǎn)設(shè)備塞機(jī), 同時會導(dǎo)致成形煙包的內(nèi)襯紙折皺、折疊不到位等情況。為此行業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行了很多改進(jìn)措施, 也取得了諸多效果。王強(qiáng)采用機(jī)器視覺技術(shù), 設(shè)計了一款由控制器、圖像采集裝置以及增量式編碼器等組成的硬件設(shè)施, 檢測并剔除硬盒香煙包裝過程中出現(xiàn)的內(nèi)襯紙缺損等缺陷煙包[7]。黃溢清等通過對內(nèi)襯紙采用“活動折疊+固定折疊”的組合方式, 活動折疊裝置先按內(nèi)襯紙煙包成型要求進(jìn)行折疊, 形成固定的折痕,減小了內(nèi)襯紙的張力; 固定折疊裝置按活動折疊裝置預(yù)設(shè)的折疊形式, 完成內(nèi)襯紙煙包的全部成型工作, 以此來降低內(nèi)襯紙折疊的缺陷率[8]。劉亦堅通過對GDX2 鋁箔紙供給系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn), 減弱內(nèi)襯紙前后漂移現(xiàn)象, 有效地提高了產(chǎn)品質(zhì)量及設(shè)備有效作業(yè)率[9]。目前內(nèi)襯紙相關(guān)研究主要聚焦在對卷煙設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化, 以達(dá)到提升煙包內(nèi)襯紙質(zhì)量和提高設(shè)備作業(yè)率。本論文主要聚焦對內(nèi)襯紙本身進(jìn)行研究, 采取調(diào)節(jié)涂油量大小、改變壓紋方式、在線涂抹石蠟水等方法, 使內(nèi)襯紙動摩擦系數(shù)發(fā)生改變, 以此達(dá)到改善煙包質(zhì)量, 提升卷煙包裝設(shè)備的作業(yè)率。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

以本公司現(xiàn)有產(chǎn)品內(nèi)襯紙為實驗材料, 具體材料有:①祥和銀色素面鐳射復(fù)合內(nèi)襯紙;②祥和銀色素面鐳射復(fù)合內(nèi)襯紙(高涂油量);③祥和銀色素面鐳射復(fù)合內(nèi)襯紙(預(yù)壓紋);④祥和銀色素面鐳射復(fù)合內(nèi)襯紙(在線壓紋);⑤祥和銀色素面鐳射復(fù)合內(nèi)襯紙(在線壓紋并涂石蠟水);⑥細(xì)支金樽金色素面復(fù)合內(nèi)襯紙;⑦細(xì)支金樽金色素面復(fù)合內(nèi)襯紙(預(yù)壓紋);⑧細(xì)支金樽金色素面復(fù)合內(nèi)襯紙(在線壓紋)。

1.2 實驗儀器

主要儀器設(shè)備有氣相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用儀(Agilent Technologies Intuvo 9000-5977B); 數(shù)控超聲波清洗器(KQ-500DB); 摩擦系數(shù)測試儀(GM-1)。

1.3 實驗方法

1.3.1 內(nèi)襯紙涂油工藝

以祥和銀色素面鐳射復(fù)合內(nèi)襯紙為例, 從內(nèi)襯紙生產(chǎn)工藝流程(圖1)、結(jié)構(gòu)示意圖(圖2)到具體的涂油工藝(圖3), 簡要說明內(nèi)襯紙涂油的具體實現(xiàn), 并探討涂油量的檢測方法及與上機(jī)適應(yīng)性的關(guān)聯(lián)性。

圖1 內(nèi)襯紙生產(chǎn)工藝流程

圖2 內(nèi)襯紙結(jié)構(gòu)示意圖

涂油工藝是采用兩輥(膠輥+鋼輥)擠壓方式進(jìn)行涂油, 將光油放在兩輥之間通過擠壓后再轉(zhuǎn)移到內(nèi)襯紙表面, 如圖3 所示。當(dāng)表面涂層較少時, 涂油量有較大的檢測難度, 一般通過對內(nèi)襯紙動摩擦系數(shù)的檢測, 來監(jiān)控內(nèi)襯紙的表面涂油情況, 如果動摩擦系數(shù)偏差較大, 則對光油的配方、光油的添加量(控制輥的線速度)進(jìn)行微調(diào)來實現(xiàn)動摩擦系數(shù)的控制。光油主要組分見表1。

表1 光油主要組分

圖3 涂油工藝示意圖

1.3.2 涂油量檢測

(1) 化學(xué)檢測

為了檢測內(nèi)襯紙實際涂油量, 在車間抽取未涂油的上機(jī)適應(yīng)性差的祥和內(nèi)襯紙和細(xì)支金樽金色內(nèi)襯紙同時抽取廠家提供的祥和預(yù)壓紋內(nèi)襯紙(以正品內(nèi)襯紙為基紙)、細(xì)支金樽預(yù)壓紋內(nèi)襯紙(以正品內(nèi)襯紙為基紙)、祥和內(nèi)襯紙(高涂油量)5 個樣品, 用化學(xué)方法檢測其涂油量。具體檢測方法如下。

檢測方法依據(jù)《中國計劃生育學(xué)雜志》[10]及專利《一種氣質(zhì)聯(lián)用檢測紡織品中八甲基環(huán)四硅氧烷含量的方法》(專利號2017107945528)[11]。

檢測過程: 每個內(nèi)襯紙樣品,稱量1 g, 20 mL 甲醇, 超聲萃取60 min, 過濾后采用氣相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用儀進(jìn)行測試。

(2) 動摩擦系數(shù)檢測

動摩擦系數(shù)的檢測依據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《煙用內(nèi)襯紙》“YC264—2014”[12]附錄A 的方法執(zhí)行。抽取相關(guān)內(nèi)襯紙樣品檢測其動摩擦系數(shù)大小。

2 結(jié)果與討論

通過對內(nèi)襯紙樣品進(jìn)行涂油量大小的檢測, 檢測結(jié)果見表2 所示。

表2 內(nèi)襯紙涂油量檢測結(jié)果

由表2 可知, 這幾款內(nèi)襯紙均有涂油, 車間在用祥和內(nèi)襯紙涂油量稍低于細(xì)支金樽內(nèi)襯紙, 同時內(nèi)襯紙(預(yù)壓紋)涂油量低于素面內(nèi)襯紙, 說明預(yù)壓紋工藝會少量消耗涂油量。

通過對內(nèi)襯紙樣品進(jìn)行動摩擦系數(shù)大小的檢測, 檢測結(jié)果見表3 所示。

表3 內(nèi)襯紙動摩擦系數(shù)檢測結(jié)果

圖4 為涂油量對動摩擦系數(shù)的影響, 通過數(shù)據(jù)和圖表信息可知, 在同一基紙上, 涂油量越高,動摩擦系數(shù)越小; 不同紙基不能橫向?qū)Ρ?。圖5 為預(yù)壓紋對動摩擦系數(shù)的影響, 通過數(shù)據(jù)和圖表信息可知, 預(yù)壓紋內(nèi)襯紙與光面內(nèi)襯紙相比, 預(yù)壓紋工藝會降低內(nèi)襯紙的動摩擦系數(shù)大小。圖6 為在線壓紋對動摩擦系數(shù)的影響, 通過數(shù)據(jù)和圖表信息可知, 不同紙基的內(nèi)襯紙, 在線壓紋工藝都會增加其內(nèi)襯紙的動摩擦系數(shù)大小。原因在于在線壓紋采用鋼棍剛性壓紋, 與預(yù)壓紋的毛氈輥柔性壓紋有差異。圖7 為在線壓紋并涂石蠟水對動摩擦系數(shù)的影響, 通過數(shù)據(jù)和圖表信息可知, 針對同一紙基的內(nèi)襯紙, 在線壓紋并涂石蠟水會大幅度地提高內(nèi)襯紙的動摩擦系數(shù)。

圖4 涂油量對動摩擦系數(shù)的影響

圖5 預(yù)壓紋對動摩擦系數(shù)的影響

圖6 在線壓紋對動摩擦系數(shù)的影響

圖7 在線壓紋并涂石蠟水對動摩擦系數(shù)的影響

將上述8 個樣品依次進(jìn)行上機(jī)實驗, 對設(shè)備運行狀態(tài)和煙包質(zhì)量進(jìn)行查看, 結(jié)果統(tǒng)計見表4。

表4 內(nèi)襯紙樣品上機(jī)效果統(tǒng)計

由表4 可知, 設(shè)備塞機(jī)時間與動摩擦系數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān), 即對于同一紙基的內(nèi)襯紙, 動摩擦系數(shù)越大, 設(shè)備塞機(jī)時間越短。針對本公司這2 種產(chǎn)品的內(nèi)襯紙, 從數(shù)據(jù)可知, 預(yù)壓紋內(nèi)襯紙上機(jī)效果最佳。

3 結(jié)論

研究不同處理工藝的內(nèi)襯紙, 通過調(diào)節(jié)煙用內(nèi)襯紙的涂油量大小、內(nèi)襯紙的壓紋方式、在線涂抹石蠟水等方法, 分析不同處理工藝的內(nèi)襯紙上機(jī)適應(yīng)性情況。結(jié)果表明:

(1) 在同一紙基上, 內(nèi)襯紙涂油量越高, 動摩擦系數(shù)越小, 動摩擦系數(shù)從0.315 降至0.275, 降幅達(dá)12.7%; 塞機(jī)時間從3 min 延長至5 min, 對內(nèi)襯紙上機(jī)適應(yīng)性有改善作用。

(2) 在線壓紋會提高內(nèi)襯紙動摩擦系數(shù), 動摩擦系數(shù)從0.315 提高至0.363, 增幅達(dá)15.2%; 塞機(jī)時間從3 min 縮短至2 min, 導(dǎo)致內(nèi)襯紙上機(jī)效果降低。

(3) 預(yù)壓紋內(nèi)襯紙最大限度地降低了動摩擦系數(shù), 動摩擦系數(shù)從0.315 降至0.236, 降幅達(dá)25.1%;設(shè)備未出現(xiàn)塞機(jī)情況, 極大地改善內(nèi)襯紙的上機(jī)適應(yīng)性。

綜上所述, 內(nèi)襯紙采取預(yù)壓紋工藝, 可以極大地改善其上機(jī)適應(yīng)性。