接裝紙涂膠量對卷煙濾嘴通風(fēng)率的影響

摘要：為使接裝紙透氣度及濾嘴通風(fēng)率在指標(biāo)范圍內(nèi)保持穩(wěn)定，采用單因素試驗(yàn)法，研究接裝紙涂膠量對接裝紙透氣度及濾嘴通風(fēng)率的影響，以及接裝紙涂膠量隨接裝機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度和接裝紙包角的變化關(guān)系。結(jié)果表明，①接裝紙涂膠量對接裝紙透氣度及濾嘴通風(fēng)率的影響顯著；②接裝紙涂膠量隨接裝機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度的提高而減少；③接裝紙涂膠量隨接裝紙包角的增大而增加。并建立了接裝紙涂膠量與接裝機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度和接裝紙涂膠量與接裝紙包角之間的函數(shù)關(guān)系，經(jīng)過分析計(jì)算得到了接裝紙包角與接裝機(jī)運(yùn)行速度的數(shù)學(xué)模型。當(dāng)接裝機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度發(fā)生變化時，該模型可通過調(diào)節(jié)接裝紙包角使接裝紙涂膠量保持穩(wěn)定，進(jìn)而使接裝紙透氣度及濾嘴通風(fēng)率保持穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞：透氣度；通風(fēng)率；穩(wěn)定性；涂膠量；接裝機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度；接裝紙包角

中圖分類號：TS452 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2016）19-5160-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.19.069

Abstract： In order to guarantee the stability of tipping paper air permeability and filter tip ventilation rate in the index range， this experiment adopts single-factor experiment method to study the influence of glue-spread to tipping paper air permeability and filter tip ventilation rate， and the correlation between tippi pape glue spread varying along with tipping paper machine operating rate and tipping paper wrap angle. The result shows：① Tipping paper glue spread has a dramatic influence on air permeability of tipping paper and ventilation rate of filter tip.② The amount of tipping paper glue spread increases while the speed of tipping paper machine decreases.③ Tipping paper glue spread increases while tipping paper wrap angle increases. The experiment also establishes the functional relationship between tipping paper glue spread and tipping paper machine operation speed， and the relationship between tipping paper glue spread and tipping paper wrap angle. When the operating speed of tipping paper changes， this model can stabilize tipping paper glue spread by adjusting tipping paper wrap angle， thus stabilizing tipping paper air permeability and filter tip ventilation rate.

Key words：air permeability； ventilation rate； stability； glue spread； tipping paper machine operating speed； tipping paper wrap angle

隨著降焦減害的提出，打孔卷煙接裝紙?jiān)跓煵菪袠I(yè)的使用變得越來越普遍[1]。使用打孔接裝紙，卷煙的通風(fēng)率會明顯提高。為使卷煙通風(fēng)率在指標(biāo)范圍內(nèi)保持穩(wěn)定，需對影響打孔接裝紙通風(fēng)率的主要因素進(jìn)行綜合分析和研究。

目前煙草行業(yè)對煙支通風(fēng)率的研究，多集中在通風(fēng)率對卷煙焦油、煙氣成分、煙香等的影響方面[2-7]，而針對如何保證通風(fēng)率穩(wěn)定性的研究卻較為少見[8]。涂膠量是影響接裝紙透氣度及煙支通風(fēng)率的重要影響因素。通過研究濾嘴接裝機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度及接裝紙包角與接裝紙涂膠量之間的關(guān)系，建立接裝機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度與接裝紙包角間的關(guān)系模型，為調(diào)整與改進(jìn)設(shè)備以控制通風(fēng)率，使之符合指標(biāo)要求提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 材料、設(shè)備與儀器

A品牌打孔接裝紙和A品牌卷煙，由B卷煙廠提供；Protos70濾嘴接裝機(jī)，常德煙草機(jī)械有限責(zé)任公司；OM-Ⅱ綜合測試臺，北京歐美利華科技有限公司；TQY-Ⅲ透氣度測量儀，安徽光學(xué)精密機(jī)械所。

1.2 方法

1.2.1 樣品的制備

1.2.1.1 檢測接裝紙涂膠量的樣品制備

以1 000支/min的速度調(diào)節(jié)接裝機(jī)，得到不同的速度梯度；以1度為梯度，停機(jī)狀態(tài)下，調(diào)節(jié)接裝機(jī)得到不同的接裝紙包角。對接裝設(shè)備進(jìn)行調(diào)整，將提升器置于提升狀態(tài)，待接裝機(jī)穩(wěn)定后，在取樣點(diǎn)處（圖1）取一定量切割后的接裝紙，放入稱重后的一次性密封袋中，記為樣品1-1。將提升器置于降落狀態(tài)，待接裝機(jī)穩(wěn)定后，在取樣點(diǎn)處取一定量切割后的接裝紙，放入稱重后的一次性密封袋中，記為樣品1-2。調(diào)整接裝機(jī)速度，重復(fù)試驗(yàn)，得到其他樣品。

1.2.1.2 檢測接裝紙透氣度的樣品制備

以1 000支/min的速度調(diào)節(jié)接裝機(jī)，得到不同的速度梯度，對接裝設(shè)備進(jìn)行調(diào)整，待接裝機(jī)穩(wěn)定后取樣。取樣時，接裝紙不經(jīng)過刀輥切割，于取樣點(diǎn)處（如圖2所示）取一定長度的接裝紙（大約0.5 m），用封簽標(biāo)記后隨即放入密封袋中，制得一組樣品。調(diào)整接裝設(shè)備速度，重復(fù)試驗(yàn)，得到其他樣品。

1.2.1.3 檢測濾嘴通風(fēng)率的樣品制備

以1 000支/min的速度調(diào)節(jié)接裝機(jī)得到不同的速度梯度，每組試驗(yàn)隨機(jī)抽取200支成品煙支作為一組樣品。所有樣品根據(jù)GB/T 16447-2004/ISO 3402：1999[9]的要求進(jìn)行樣品平衡。

1.2.2 樣品的檢測

1.2.2.1 接裝紙涂膠量的檢測

1）涂膠前每批次接裝紙重量及總?cè)娱L度測量 ①通過稱量、計(jì)算求得涂膠前接裝紙的重量M1；②準(zhǔn)確量取每片接裝紙的長度，計(jì)算接裝紙總?cè)娱L度L1。

2）用相同方法測得涂膠后每批次接裝紙重量M2及總?cè)娱L度L2。單位面積接裝紙的涂膠量δ計(jì)算公式如下：

δ=■-■/B （1）

式中，B為接裝紙寬度。

1.2.2.2 接裝紙透氣度及濾嘴通風(fēng)率的檢測

采用GB/T 23227-2008[10]、GB/T 22838.15-2009/ISO 9512：2002[11]的方法分別檢測接裝紙透氣度、成品煙支樣品隨機(jī)抽取30支樣品的通風(fēng)率。

2 結(jié)果與分析

2.1 接裝機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度對接裝紙涂膠量的影響

當(dāng)接裝機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度上升時，接裝紙走紙速度增加，涂膠輥轉(zhuǎn)速增加，“機(jī)械投錨”效應(yīng)和分子間的“二次結(jié)合力”作用時間減少，最終轉(zhuǎn)移到接裝紙上的膠液量減小。以單位面積涂膠量為評價指標(biāo)f（v），利用SPSS對檢測所得數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，對比單位面積接裝紙涂膠量與接裝機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度間的其他函數(shù)關(guān)系，如圖3所示，其中三次函數(shù)所對應(yīng)的決定系數(shù)R2最大，為0.846，即三次函數(shù)所表示的單位面積接裝紙涂膠量與接裝機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度間的函數(shù)關(guān)系最為顯著。得到以下擬合方程：

f（v）=7.644+7.516×10-9v2-4.783×10-12v3 （2）

2.2 接裝紙涂膠量對接裝紙透氣度及濾嘴通風(fēng)率的影響

在卷煙接裝紙、膠液以及涂膠包角等其他影響因素不變的情況下，僅改變接裝機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度以改變接裝紙涂膠量，研究接裝紙涂膠量對接裝紙透氣度以及濾嘴通風(fēng)率的影響，結(jié)果如表1、表2所示。

利用SPSS軟件對以上兩組數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析，接裝機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度與接裝紙透氣度間的相關(guān)系數(shù)為0.887，P=0.045，顯著相關(guān)；接裝機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度與濾嘴通風(fēng)率間的相關(guān)系數(shù)為0.856，P=0.03，兩者顯著相關(guān)。接裝紙透氣度及濾嘴通風(fēng)率隨接裝機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度的升高而增加。由（2）式可知，接裝紙單位面積涂膠量隨接裝機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度的升高而減少，所以接裝紙透氣度及濾嘴通風(fēng)率隨接裝紙單位面積涂膠量的增加而降低。這是因?yàn)樵诮友b機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度升高時接裝紙單位面積涂膠量降低，溢出至接裝紙無膠區(qū)的乳膠量減少，堵塞接裝紙預(yù)留孔洞的幾率降低，提高了預(yù)打孔接裝紙的透氣度以及濾嘴通風(fēng)率。

2.3 接裝紙與涂膠輥包角對接裝紙涂膠量的影響

當(dāng)接裝紙與涂膠輥間的包角變大時，接裝紙與涂膠輥接觸的長度增加，單位長度的接裝紙與涂膠輥接觸的時間增加，所以“機(jī)械投錨”效應(yīng)和分子間的“二次結(jié)合力”作用時間增加，最終轉(zhuǎn)移到接裝紙上的膠液量增加。以濾嘴通風(fēng)率為評價指標(biāo)f（α），利用SPSS軟件對所得數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，對比單位面積接裝紙涂膠量與接裝紙和涂膠輥包角間的其他函數(shù)關(guān)系，如圖4所示。其中二次函數(shù)所對應(yīng)的決定系數(shù)R2最大，為0.976，即二次函數(shù)所表示的單位面積接裝紙涂膠量與接裝機(jī)和涂膠輥間的包角函數(shù)關(guān)系最為顯著。得到以下擬合方程：

f（α）=-6.43+1.645α-0.047α2 （3）

2.4 接裝紙包角與接裝機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度間的數(shù)學(xué)模型

接裝機(jī)運(yùn)行速度在生產(chǎn)過程中（開機(jī)、停機(jī)、卷煙紙和接裝紙換紙搭接等階段）會出現(xiàn)不可避免的波動。接裝機(jī)運(yùn)行速度的波動會造成接裝紙涂膠量發(fā)生變化，此時，可以通過調(diào)節(jié)接裝紙包角的方法保證接裝紙涂膠量（卷煙通風(fēng)率）的穩(wěn)定性。

假設(shè)接裝機(jī)正常工作時，接裝紙涂膠量為δ，接裝機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度為v1，接裝紙包角大小為α1，當(dāng)接裝機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度為v2時，為使接裝紙涂膠量保持在δ水平上，需要將接裝紙包角調(diào)節(jié)至α2。該過程中接裝機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度改變量Δv=v2-v1，接裝紙包角調(diào)節(jié)量Δα=α2-α1。

分別將v1、v2、α1、α2帶入（1）式、（2）式得：

f（v1）=7.644+7.516×10-9v12-4.783×10-12v13 （4）

f（v2）=7.644+7.516×10-9v22-4.783×10-12v23 （5）

f（α1）=-6.43+1.645α1-0.047α12 （6）

f（α2）=-6.43+1.645α2-0.047α22 （7）

為使涂膠量穩(wěn)定，需保證f（v2）-f（v1）=f（α1）-f（α2） （8）

令F=f（v2）-f（v1）+0.047α12-1.645α1 （9）

則由以上各式可得：α2=-[306.25+21.277F]1/2+17.5

Δα=-[306.25+21.277F]1/2+17.5-α1

3 結(jié)論

1）接裝紙涂膠量隨接裝機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度的提高而減少，隨接裝紙與涂膠輥的包角的增大而增加。

2）接裝紙透氣度及濾嘴通風(fēng)率隨接裝機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度的增加而增加，隨接裝紙涂膠量的增加而降低。

3）在濾嘴接裝過程中，當(dāng)接裝機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度改變時，可以通過模型α2=-[306.25+21.277F]1/2+17.5來調(diào)節(jié)接裝紙包角以穩(wěn)定接裝紙涂膠量，從而使接裝紙透氣度及煙支濾嘴通風(fēng)率達(dá)到穩(wěn)定。

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