絲束包裝及絲包高度對(duì)濾棒壓降的影響與改進(jìn)措施

鐘華

（廣東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司廣州卷煙廠，廣東廣州 510385）

0. 引言

濾棒制作的主要原料包括煙用絲束、成形紙等，經(jīng)過(guò)卷曲、切分、加工等環(huán)節(jié)制成。其主要作用是：過(guò)濾掉煙氣內(nèi)的有害物質(zhì)；優(yōu)化煙支的外觀，以免煙絲與煙末留在嘴上；控制每支煙的煙絲添加量，控制材料成本。

1. 濾棒壓降的影響因素分析

1.1 打包壓痕

在絲束卷曲的影響下，會(huì)令絲束在受到高壓壓縮的狀態(tài)中發(fā)生回彈，造成捆綁包裝帶，其把邊角位置出現(xiàn)下陷形成勒痕。在濾棒加工中，使用勒痕位置的絲束，因絲束受到相對(duì)更強(qiáng)的拉扯作用力，導(dǎo)致濾棒煙氣喂入量減少，壓縮空氣值不穩(wěn)定，濾棒壓降會(huì)隨之下降，標(biāo)準(zhǔn)偏差變大。以醋纖絲束為例，其一，其卷曲數(shù)對(duì)于濾棒制作的影響。絲束借助卷曲機(jī)輥壓與壓板壓力等作用后，出現(xiàn)卷曲狀態(tài)，能起到過(guò)濾煙氣的效果，合適、均勻的卷曲數(shù)，可以保障濾棒壓降穩(wěn)定。但如果卷曲數(shù)增加會(huì)導(dǎo)致纖維之間的摩擦力與靜電干擾加強(qiáng)，令開(kāi)松難度提高。反之，如果卷曲數(shù)不足，纖維之間的抱合力度有限，無(wú)法組成完善的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，絲束比較容易開(kāi)裂，導(dǎo)致濾棒壓降以及煙氣過(guò)濾水平都發(fā)生明顯下降。

1.2 斷裂強(qiáng)度

所謂的斷裂強(qiáng)度就是勻速拉開(kāi)絲束，直到完全斷開(kāi)，在斷開(kāi)時(shí)承受的拉力限值，和絲束線密度之間的比值，單位是“N/Ktex”。醋纖絲束的斷裂強(qiáng)度也有一定要求，如果強(qiáng)度偏高會(huì)提高到開(kāi)松比，相應(yīng)抗拉伸強(qiáng)度偏低，引發(fā)煙絲斷裂。而絲束在制作濾棒期間，要始終處于合適的斷裂強(qiáng)度區(qū)間內(nèi)，保障絲束包裝制作濾棒，以免發(fā)生“飛花”的現(xiàn)象[1]。

1.3 絲束水分

絲束水分是指絲束內(nèi)的水分含量。這些水分的主要來(lái)源是生產(chǎn)加工期間進(jìn)入的游離水。在實(shí)際生產(chǎn)中，會(huì)利用調(diào)節(jié)干燥機(jī)的溫度參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)其包裝水分含量的控制。適宜的絲束水分，可以在加工濾棒期間，控制煙絲“飛花”，保持濾棒水分、硬度及壓降的穩(wěn)定。

1.4 絲包高度

使用濾棒成型機(jī)加工期間，絲束包高度在不進(jìn)行任何調(diào)整的情況下，會(huì)持續(xù)降低。而在絲包高度下降中，生產(chǎn)機(jī)臺(tái)操作人員需按照檢測(cè)反饋的生產(chǎn)信息，逐漸增加機(jī)組的喂料比，這樣能增加填絲量，始終使濾棒壓降為維持在適宜的規(guī)格范圍中。以某成型車間的4臺(tái)ZI26機(jī)組為例，在濾棒壓降指標(biāo)的情況下，統(tǒng)計(jì)成型機(jī)喂料比在絲包上、中、下部分的變化情況，探究對(duì)壓降的影響，如表1所示。根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知打包高度和濾棒壓降之間的關(guān)系，當(dāng)絲包高度逐漸降低，絲束帶提取長(zhǎng)度隨之延長(zhǎng)，懸掛段自重相應(yīng)提高，制作出的濾棒重量就會(huì)下降，從而造成濾棒壓降降低。對(duì)此，生產(chǎn)作業(yè)人員應(yīng)及時(shí)調(diào)節(jié)喂料比，作為濾棒重量變輕的補(bǔ)充，總之，打包高度和濾棒壓降具有線性關(guān)系。

表1 絲包使用過(guò)程喂料比統(tǒng)計(jì)

在成型機(jī)參數(shù)固定的情況下，隨機(jī)抽取2#設(shè)備的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，在絲包高速每間隔200mm的距離，對(duì)5個(gè)濾棒壓降值進(jìn)行檢測(cè)，并計(jì)算出平均值，數(shù)據(jù)如表2所示。結(jié)合濾棒生產(chǎn)特點(diǎn)，絲包高度對(duì)于此項(xiàng)壓降存在負(fù)面干擾，加工制作中，在絲包高度持續(xù)下降中，要求通過(guò)人工加以干預(yù)，利用改變生產(chǎn)機(jī)組參數(shù)完成有效修正[2]。

表2 機(jī)組絲包高度與壓降統(tǒng)計(jì)

1.5 其他因素

首先，絲束截面形狀。最佳的截面狀態(tài)是，絲束呈現(xiàn)出適宜的蓬松度以及比表面積，這樣才能保障濾棒產(chǎn)量與過(guò)濾水平、壓降。其次，油劑含量。適當(dāng)添加油劑能加強(qiáng)絲束本身的可紡性，并弱化絲束處于高速運(yùn)動(dòng)中承受的摩擦力，減少靜電，控制“飛花”。再次，丙酮的殘留量。在生產(chǎn)活動(dòng)中，丙酮是一種溶劑，負(fù)責(zé)溶解醋片，包裝好的絲束內(nèi)部，丙酮含量需盡可能少。如果其殘留量太多，容易導(dǎo)致絲束形成異味兒。最后，二氧化鈦。在絲束內(nèi)適當(dāng)使用二氧化鈦，能起到消光與增白的效果，一旦含量太大，會(huì)干擾絲束“飛花”。

2. 改進(jìn)濾棒生產(chǎn)質(zhì)量的舉措探析

2.1 加裝吸阻穩(wěn)定設(shè)備

絲束打包壓痕以及絲束帶高度等包裝條件的變化，都會(huì)對(duì)濾棒制作品質(zhì)有所干擾，總的來(lái)說(shuō)，各項(xiàng)影響因素的最終作用點(diǎn)均落在喂料穩(wěn)定性方面。而為改進(jìn)生產(chǎn)品質(zhì)，就應(yīng)保障喂料穩(wěn)定，假設(shè)通過(guò)在生產(chǎn)機(jī)組上額外裝配一組吸阻穩(wěn)定的設(shè)備，便可降低大多數(shù)干擾因素的影響力，使得濾棒在來(lái)到成型環(huán)節(jié)之前，便把不良因素有效消除。如此，絲帶成型制作質(zhì)量的穩(wěn)定性就不會(huì)被包裝過(guò)程的各項(xiàng)變數(shù)所干擾，實(shí)現(xiàn)均勻喂料，合理管控吸阻的差值，達(dá)到優(yōu)化濾棒壓降的效果。

2.1.1 改進(jìn)方法

因?yàn)榻z束包裝工藝和制作加工期間絲包高度持續(xù)下降都屬于必然發(fā)生的事情，為降低其對(duì)于濾棒壓降的干擾程度，僅能選擇在前期送絲環(huán)節(jié)中控制拉扯力。根據(jù)此改進(jìn)思路可以開(kāi)發(fā)一組吸阻穩(wěn)定設(shè)備，借此先拉升絲束，之后轉(zhuǎn)移到成型機(jī)內(nèi)，該裝置結(jié)構(gòu)如圖1所示。另外，為提高濾棒生產(chǎn)過(guò)程的可控性，需要對(duì)絲束送入環(huán)節(jié)進(jìn)行全過(guò)程的監(jiān)控，利用傳感裝置實(shí)時(shí)掌握絲束張力情況，生產(chǎn)操作技術(shù)員便可將反饋數(shù)據(jù)當(dāng)成作業(yè)依據(jù)，及時(shí)調(diào)整絲束拉升動(dòng)作的速度，令其的張力始終處于合適的區(qū)間內(nèi)進(jìn)入成型機(jī)中。

上述的改進(jìn)方法運(yùn)行原理：濾棒吸阻穩(wěn)定設(shè)備的使用操控流程為，先把生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行初始化處理，通過(guò)人機(jī)交互設(shè)備反饋的信息設(shè)置輸入控制命令；主控制模塊主要面向通過(guò)人機(jī)交互錄入的設(shè)置內(nèi)容、傳感器收集反饋的速度信息與張力信息，在計(jì)算機(jī)的運(yùn)行下自動(dòng)完成信息處理；主控制模塊結(jié)合信息處理分析結(jié)果，給系統(tǒng)伺服驅(qū)動(dòng)器發(fā)出相應(yīng)執(zhí)行技術(shù)參數(shù)；伺服驅(qū)動(dòng)器按照接收到的技術(shù)參數(shù)信息，令絲束牽引執(zhí)行機(jī)構(gòu)啟動(dòng)運(yùn)行，以此達(dá)到對(duì)送絲速度與松緊度進(jìn)行有效管控的目的。

2.1.2 改進(jìn)效果

對(duì)于在制作加工機(jī)組中，額外連接一套吸阻穩(wěn)定設(shè)備的改進(jìn)方法，需通過(guò)檢查測(cè)試的方式，評(píng)估該方法的改進(jìn)效果。主要衡量指標(biāo)包括：其一，對(duì)比有無(wú)勒痕位置的濾棒壓降實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)偏差情況；其二，分析絲束包裝與絲包高度和濾棒壓降之間的關(guān)系規(guī)律。通過(guò)生產(chǎn)測(cè)試的考評(píng)結(jié)果為：絲束包裝上，對(duì)比有無(wú)勒痕位置等方差發(fā)現(xiàn)，二者差值并不大，這說(shuō)明絲束包裝上有無(wú)勒痕，在濾棒壓降方面的偏差沒(méi)有明顯區(qū)別；而絲包高度參數(shù)和濾棒壓降之間的關(guān)聯(lián)分析，同樣是并不明顯的狀態(tài)[3]。

在對(duì)比有無(wú)勒痕位置的濾棒壓降偏差情況中，結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)分析來(lái)看待，等方差檢驗(yàn)P值都在0.05以上，所以應(yīng)當(dāng)認(rèn)同標(biāo)準(zhǔn)偏差相等的基本假設(shè)，也就是絲束包裝是否存在勒痕，對(duì)于濾棒壓降偏差沒(méi)有明顯區(qū)別。相關(guān)人員在絲包高度和濾棒壓降的關(guān)聯(lián)性上，可借助Mintab程序進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。在機(jī)組通過(guò)改進(jìn)后，絲包高度與濾棒壓降低相關(guān)系數(shù)是0.58，檢驗(yàn)P值是0.079，遠(yuǎn)超過(guò)0.05，這意味著絲包高度和濾棒壓降在經(jīng)過(guò)改進(jìn)處理后，二者的關(guān)聯(lián)性基本解除。由此能得出，額外裝配吸阻穩(wěn)定設(shè)備能達(dá)到穩(wěn)定濾棒壓降的目的。

2.2 優(yōu)化絲束控制方式

通過(guò)控制絲束，達(dá)到優(yōu)化濾棒制作品質(zhì)的目的，結(jié)合筆者相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為可通過(guò)設(shè)置自動(dòng)平衡設(shè)備、新型噴嘴等方式加以優(yōu)化，最大程度上控制濾棒品質(zhì)起伏。

其一，絲束張力方面。在加工濾棒中，絲包會(huì)被水平放于成型機(jī)的提拉輥處，在絲包高度持續(xù)降低中，絲束和提拉輥的間距會(huì)相應(yīng)加大，令提拉高度上升。因?yàn)榻z束重量與相互之間存在的拉力影響，其開(kāi)松狀態(tài)會(huì)在提拉高度上升中不斷加大，濾棒成品質(zhì)量因此出現(xiàn)變化。針對(duì)該問(wèn)題，可把原本的地秤用自動(dòng)平衡裝置代替，后者由固定與升降兩個(gè)工作臺(tái)構(gòu)成，二者處于平行狀態(tài)，各自由若干輥筒組成（如圖2所示）。在生產(chǎn)啟動(dòng)后，絲束通過(guò)工作臺(tái)取得撐托，并借助光電傳感裝置操控，讓升降工作臺(tái)跟著絲包進(jìn)行升降動(dòng)作，并一直和絲包頂部高度持平，繼而確保絲束提升張力得到全程控制，消除此方面對(duì)于生產(chǎn)品質(zhì)的干擾。

其二，打包應(yīng)力方面。在該類生產(chǎn)活動(dòng)中，絲束是原料的一種，通常是在完成打包處理后，以絲包的形式輸出，所以，在濾棒成型以前，應(yīng)當(dāng)開(kāi)松絲束，此環(huán)節(jié)的實(shí)施質(zhì)量，對(duì)于濾棒壓降以及其硬度等都有直接性的影響。傳統(tǒng)KDF成型機(jī)，其配備的開(kāi)松系統(tǒng)中，包含多個(gè)開(kāi)松裝置以及預(yù)張力輥與速比輥等。其中的預(yù)張力輥可視為張力穩(wěn)定裝置，但實(shí)際生產(chǎn)中因?yàn)榻z包各處受力程度波動(dòng)明顯，尤其是低端與頂端會(huì)被打包應(yīng)力干擾，造成絲束帶上升期間要面臨巨大的張力波動(dòng)，所以只安排預(yù)張力輥完成壓力控制，顯然無(wú)法全面應(yīng)對(duì)絲包整體的張力起伏，造成濾棒壓降穩(wěn)定性下降。對(duì)于該情況，絲束牽伸環(huán)節(jié)中，可添加張力調(diào)節(jié)輥，在絲束通過(guò)兩道調(diào)節(jié)關(guān)卡后能提高絲束分布的均勻性，繼而降低張力波動(dòng)，實(shí)現(xiàn)控制濾棒質(zhì)量的目的。

其三，送絲噴嘴方面。在最初的噴嘴構(gòu)件處，是利用壓縮空氣，由側(cè)面入口進(jìn)到腔體內(nèi)，并經(jīng)過(guò)不斷壓縮，氣體通過(guò)環(huán)縫中，無(wú)論是流量還是流速，均存在不均勻的問(wèn)題，再加上空氣環(huán)流容易造成絲束加捻，由此造成濾棒品質(zhì)下降。對(duì)此的改進(jìn)方式是：把腔體內(nèi)部分成若干通道，以加強(qiáng)對(duì)流動(dòng)氣體分布的控制效果，降低空氣環(huán)流的形成概率。在由此實(shí)現(xiàn)在用氣量一致的前提下，形成0.08MPa～0.12MPa的負(fù)壓，降低絲束在噴嘴處承受的阻力，令絲束制作水平及效率能夠有效延伸，擴(kuò)大其可用的范圍，并保障絲束始終處于均勻分布的狀態(tài)中，縮小濾棒加工品質(zhì)的起伏區(qū)間[4]。

2.3 包裝方法的改進(jìn)建議

采用短纖維大打包進(jìn)行打包改造，在不影響打包機(jī)原本功能的情況下，對(duì)絲束打包功能進(jìn)行改造，使短纖、絲束兩種打包功能可以獨(dú)立使用。該項(xiàng)改進(jìn)方案需要編制兩套程序，利用開(kāi)關(guān)進(jìn)行切換。在短纖維打包時(shí)，工藝提資為絲束總旦數(shù)200萬(wàn)旦，絲束速度為20m/min，絲束寬度為300mm。具體措施如下。

（1）將絲束經(jīng)后處理輸出向上引，從二樓繞過(guò)打包機(jī)，從打包機(jī)后側(cè)引到前側(cè)，避開(kāi)樓板下的梁，向下引到落棉箱的前方；在原本打包機(jī)預(yù)壓側(cè)落棉箱前方平臺(tái)上安裝鋪絲裝置；鋪絲裝置專門應(yīng)用到絲束打包中，由可旋轉(zhuǎn)機(jī)架、橫移鋪絲架、縱移落絲槽構(gòu)成。

（2）將原落棉箱前方封板拆掉，變成兩扇能夠開(kāi)關(guān)的門，也可替換成其他的落棉箱，將門開(kāi)啟后用于絲束打包，將門關(guān)閉上可用于短纖打包。

（3）在短纖打包期間，可將鋪絲裝置順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°，使其位于備用位置。

（4）將原本落棉箱前方平臺(tái)墊高、加長(zhǎng)、加寬改造，使鋪絲裝置安裝和運(yùn)行需求得到滿足；在改造中將鋪絲速度調(diào)整為200m/min～280m/min，支持變頻調(diào)速。

（5）在兩個(gè)壓縮箱上增設(shè)機(jī)構(gòu)，在絲束打包時(shí)將止棉器撐開(kāi)，使其始終處于開(kāi)啟狀態(tài)，便可投入使用，由此實(shí)現(xiàn)包裝方式的改進(jìn)。

3. 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)本文分析，絲束包裝與絲包高度在影響濾棒壓降的干擾性上，屬于客觀存在的。為保障濾棒生產(chǎn)的質(zhì)量，僅能通過(guò)強(qiáng)化壓降穩(wěn)定性的角度入手，經(jīng)過(guò)上文提出的多項(xiàng)改良思路，確實(shí)能有效控制標(biāo)準(zhǔn)偏差的起伏，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程控制。