組合式煙用絲束計數(shù)取樣板的設(shè)計及應(yīng)用*

蔡潔云，馬 靜，劉宇晨，孟紅明，楊 兵，顧健龍，李 鄲，張 軻，龍 杰，王春瓊，梁詩涵，魏 佳

(云南省煙草質(zhì)量監(jiān)督檢測站，云南 昆明 650106)

煙草行業(yè)廣泛使用二醋酸纖維素絲束和聚丙烯絲束作為卷煙濾棒原料，煙用絲束的品質(zhì)，在一定程度上對卷煙煙氣成分、卷煙品質(zhì)形成影響[1-6]。在抽樣過程中，煙用絲束極易變形，出現(xiàn)拉伸、斷裂、扭曲等情況，影響各項質(zhì)量檢測指標，如絲束線密度、單絲線密度、斷裂強度、卷曲數(shù)等指標，導致實測值與標稱值偏離。但不能明確質(zhì)控指標偏差的原因是煙用絲束出現(xiàn)了質(zhì)量問題，還是在抽取過程中的形變導致檢測數(shù)據(jù)不能客觀反映生產(chǎn)現(xiàn)狀。因此，當實驗室樣品品質(zhì)不佳時，其質(zhì)控檢測起不到指導生產(chǎn)的作用。

煙用絲束樣品抽取，通常存在抽樣長度過大、有效樣品長度低的問題。雖然可以從抽取的實驗室樣品中挑選一些完好的絲束進行標準規(guī)定項目的檢驗，但可能會存在實驗數(shù)據(jù)波動大、產(chǎn)品質(zhì)量誤判的風險。

針對標準對煙用絲束取樣板無具體規(guī)定，常見的絲束抽樣板材質(zhì)、規(guī)格不一，取樣板缺少計長工具導致抽樣長度過長等情況，本文研發(fā)了一種組合型煙用絲束計數(shù)取樣板，為提高抽樣作業(yè)的規(guī)范性提供技術(shù)支撐。

1 取樣板材質(zhì)的選擇

煙草行業(yè)標準(YC/T 26—2017煙用絲束)[7]規(guī)定了煙用絲束的抽樣方法。以煙用絲束物理指標(絲束線密度[8]、單絲線密度[9])檢測用實驗室樣品為例——“絲束線密度、單絲線密度試樣制備：從取樣部位用取樣板順著鋪絲方向自然卷繞約 60 m 絲束，放入潔凈的自封袋內(nèi)密封保存。在取樣、運輸和保存過程中不應(yīng)使絲束狀態(tài)受到破壞?！?/p>

絲束被拉伸后，絲束線密度測定值會變小。YC/T 169.1—2009[10]規(guī)定：絲束線密度測定值應(yīng)在標稱值絲束線密度的0.95～1.05倍范圍內(nèi)，即實測絲束線密度與標稱絲束線密度的相對偏差≤5%。當實測絲束線密度與標稱絲束線密度的相對偏差不滿足小于等于5%的要求時，有可能是在抽樣過程中絲束發(fā)生了拉伸或其他形變。

本文從可實施性、有效性、可靠性、經(jīng)濟性、安全性五個因素，對備選材質(zhì)進行對比分析。

1.1 紙質(zhì)取樣板

紙質(zhì)取樣板很常見，是很多抽樣單位的首選。如圖1所示。

圖1 紙質(zhì)取樣板煙用絲束樣品抽取示例

1)可實施性。選用瓦楞紙作為取樣板材質(zhì)，取材容易，加工周期短，且可自行切割造型，但外觀通常不規(guī)整。

2)有效性。紙質(zhì)取樣板易發(fā)生支撐力不足的情況，導致絲束受力不均，易發(fā)生絲束被拉伸變形，影響實驗室樣品品質(zhì)。

紙質(zhì)取樣板表面通常較粗糙，尤其是邊角處，通常會掛到絲束，易發(fā)生取樣板與絲束樣品粘連的情況，從而導致絲束被拉伸變形，影響實驗室樣品品質(zhì)。

3)可靠性。紙質(zhì)取樣板使用壽命短，反復(fù)使用易折損，保存不當易受潮發(fā)霉。

4)經(jīng)濟性。紙質(zhì)取樣板網(wǎng)查價格：48元/10片(規(guī)格 100 cm*100 cm*3 mm)，紙質(zhì)取樣板價格低廉。

5)安全性。瓦楞紙加工時使用到粘結(jié)劑，受熱易釋放出甲醛等物質(zhì)，可能會對煙用絲束樣品造成污染，影響檢測結(jié)果的準確性。

1.2 304不銹鋼取樣板

304不銹鋼取樣板很少見，其成本高、質(zhì)量大、可操作性差。

1)可實施性。不銹鋼取樣板需委外加工，外觀較規(guī)整、精美。

2)有效性。不銹鋼取樣板操作不靈活，易導致絲束受力不均，也易發(fā)生絲束被拉伸變形，影響實驗室樣品品質(zhì)。

不銹鋼取樣板表面過于光滑，絲束在取樣板上容易滑落，尤其是邊角處?；浜笫?，易發(fā)生絲束樣品間粘連、絲束受力不均的情況，從而導致絲束被拉伸變形，影響實驗室樣品品質(zhì)。

3)可靠性。不銹鋼取樣板使用壽命長。

4)經(jīng)濟性。不銹鋼取樣板網(wǎng)查價格：368元/片(規(guī)格 100 cm*100 cm*2 mm)。不銹鋼取樣板價格較貴。

5)安全性。304不銹鋼材質(zhì)為食品級，安全無異味。

1.3 實木板取樣板

實木板取樣板較少見，偶有使用。

1)可實施性。實木取樣板需委外加工，外觀較規(guī)整、精美。

2)有效性。表面涂漆的實木板取樣板，類似不銹鋼取樣板，也會出現(xiàn)表面過于光滑，絲束在取樣板上容易滑落，易發(fā)生絲束樣品間粘連、絲束受力不均等情況，從而導致絲束被拉伸變形，影響實驗室樣品品質(zhì)。

表面未涂漆的實木板取樣板，可能會出現(xiàn)表面粗糙，尤其是邊角處，可能會掛到絲束，易發(fā)生取樣板與絲束樣品粘連的情況，從而導致絲束被拉伸變形，影響實驗室樣品品質(zhì)。

3)可靠性。實木取樣板使用壽命長，但可能存在保存不當受潮發(fā)霉的情況。

4)經(jīng)濟性。實木取樣板網(wǎng)查價格：214.2元/片(規(guī)格 120 cm*60 cm*3 mm)。實木取樣板價格較貴。

5)安全性。實木加工時使用到粘結(jié)劑，受熱易釋放出甲醛等物質(zhì)，可能會對煙用絲束樣品造成污染，影響檢測結(jié)果的準確性。

1.4 塑料板取樣板

塑料取樣板在操作規(guī)范的企業(yè)中，已在使用。

1)可實施性。塑料取樣板需委外加工，外觀較規(guī)整、精美。

2)有效性。PVC(聚氯乙烯)板取樣板，表面光滑程度適中，絲束在取樣板上不易滑落，也不易發(fā)生取樣板與絲束樣品粘連的情況，基本上不會導致絲束被拉伸變形影響實驗室樣品品質(zhì)的情況。

3)可靠性。塑料取樣板使用壽命長，不易變形變質(zhì)，耐用性好。

4)經(jīng)濟性。塑料取樣板網(wǎng)查價格：76元/片(規(guī)格100 cm*2000 cm*3 mm)。塑料取樣板價格適中。

5)安全性。PVC(聚氯乙烯)塑料材質(zhì)為食品級，安全無異味。

1.5 小結(jié)

綜合考慮四種材質(zhì)的可實施性、有效性、可靠性、經(jīng)濟性、安全性五個方面，塑料材質(zhì)的取樣板兼具價格適中、輕便易攜帶、可操作性強的特點，同時能避免絲束在抽樣過程的拉伸形變，較為適合作為絲束取樣板的材質(zhì)。

2 取樣板計長工具的選擇

根據(jù)GB/T 2829-2002 周期檢查計數(shù)抽樣程序及抽樣表適用于生產(chǎn)過程穩(wěn)定性的檢查[10]和實際檢測需要，為保證試樣需從實驗室樣品中截取的隨機性，一個煙用絲束樣品需要抽取3份樣品，抽樣長度約為 60 m。

煙用絲束抽樣時，通常，采用一個取樣板上纏繞 30 m 絲束，按要求取2板就得到 60 m 絲束的一份檢測樣品，一個樣品需要抽取6板共計約 180 m 絲束。

抽樣長度不足，只能從中挑選一些完好的絲束部分進行標準規(guī)定項目的檢驗，實驗數(shù)據(jù)波動大，有產(chǎn)品質(zhì)量誤判的風險；若取樣過多，雖確保了有效樣品長度滿足檢測需要，卻會造成浪費，不符合精益管理的要求。

因此，考慮在絲束取樣板上配備一個計長裝置。

表1 不同材質(zhì)的絲束取樣板評估比選情況

2.1 直接測量長度裝置與間接測量長度裝置的比選

直接測量長度裝置，如 30 m 卷尺，不易安裝至取樣板上，且可操作性不強。

間接測量長度裝置，如計數(shù)器，示數(shù)可讀，計長方便，成本相對較低，與取樣板連接拆卸自如。因此間接測量長度裝置適合作為取樣板的計長配件。

2.2 計數(shù)器的比選

常見的計數(shù)器有光電式與機械式兩種。光電式計數(shù)器，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，缺點時不可用；機械式計數(shù)器，結(jié)構(gòu)簡單，無需用電，穩(wěn)定性好。因此機械式計數(shù)器適合作為計數(shù)器取樣板的計長配件。

2.3 連接單元連接方式比選

組合式可拆卸連接與固定式連接相比，可實施性、有效性、可靠性、成本、安全性類似，但組合式可拆卸連接方式，可使計數(shù)器用在多個取樣板上，降低了單個計數(shù)取樣板的成分，較為適合。

2.4 計數(shù)器的設(shè)計制作

1)計數(shù)器相關(guān)設(shè)計參數(shù)。計數(shù)器相關(guān)設(shè)計參數(shù)見表2。

表2 計數(shù)器相關(guān)設(shè)計參數(shù)表

2)制作組合式計數(shù)器及其連接單元。制作的主要步驟：① 采用3D打印技術(shù)制作計數(shù)器安裝槽；② 采用3D打印技術(shù)制作轉(zhuǎn)動手柄；③將計數(shù)器安裝在計數(shù)手柄上(見圖2)。

①計數(shù)器安裝槽；②轉(zhuǎn)動手柄1；③轉(zhuǎn)動手柄2；④安裝了計數(shù)器的連接手柄。圖2 組合式計數(shù)器及其連接單元圖示

3 效果驗證

3.1 組合式煙用絲束計數(shù)取樣板的組裝

按圖紙進行定制加工和組裝，組合式煙用絲束計數(shù)取樣板如圖3、圖4所示。

圖3 組合式煙用絲束計數(shù)取樣板

圖4 組合式煙用絲束計數(shù)取樣板的取樣過程

3.2 組合式煙用絲束計數(shù)取樣板的效果驗證

采用該取樣裝置對同一品質(zhì)合格的絲束標準要求進行模擬抽樣，然后截取同一位置進行抽取樣品的抽樣質(zhì)量有效性驗證和抽樣長度準確度驗證。

1)抽取的實驗室樣品的抽樣質(zhì)量有效性驗證。采用該取樣板，以絲束線密度指標作為依據(jù)，驗證抽取的樣品未被拉伸。測定結(jié)果如表3所示。

表3 絲束線密度有效性驗證數(shù)據(jù)表

由表3所示：實測絲束線密度與標稱絲束線密度的相對偏差≤5%，符合“YC-T 26-2017煙用絲束的要求[7]，即“絲束線密度測定值應(yīng)在標稱值絲束線密度的0.95～1.05倍范圍內(nèi)”。表明抽取樣品的絲束線密度未因拉伸形變產(chǎn)生顯著性變化，即抽樣質(zhì)量有效性有保障，滿足要求。

2)絲束線密度有效性驗證。采用該取樣板，對同一品質(zhì)合格的絲束標準要求進行模擬抽樣，然后截取同一位置進行抽樣長度測定，驗證抽樣長度準確度。測定結(jié)果如表4所示。

表4 絲束線密度有效性驗證數(shù)據(jù)表

由表4所示：抽樣長度與計劃長度的相對偏差≤5%，抽樣長度準確度有保障，滿足要求。

經(jīng)驗證，采用組合式煙用絲束計數(shù)取樣板，所抽取煙用絲束樣品未被拉伸即抽樣品質(zhì)有保障，且抽樣長度準確度有保障，說明該裝置符合要求。

4 結(jié)語

針對標準對煙用絲束取樣板無具體規(guī)定，常見的絲束抽樣板材質(zhì)、規(guī)格不一，取樣板缺少計長工具導致抽樣長度過長等情況，研發(fā)了一種組合型煙用絲束計數(shù)取樣板。經(jīng)驗證，采用組合式煙用絲束計數(shù)取樣板，所抽取的煙用絲束樣品未被拉伸即抽樣品質(zhì)有保障，且抽樣長度準確度有保障。本取樣板的研發(fā)，為提高抽樣作業(yè)的規(guī)范性提供了技術(shù)支撐。