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(cè)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(duì)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(xiàng)質(zhì)量檢測(cè)指標(biāo),如絲束線密度、單絲線密度、斷裂強(qiáng)度、卷曲數(shù)等指標(biāo),導(dǎo)致實(shí)測(cè)值與標(biāo)稱值偏離。但不能明確質(zhì)控指標(biāo)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(dǎo)致檢測(cè)數(shù)據(jù)不能客觀反映生產(chǎn)現(xiàn)狀。因此,當(dāng)實(shí)驗(yàn)室樣品品質(zhì)不佳時(shí),其質(zhì)控檢測(cè)起不到指導(dǎo)生產(chǎn)的作用。
煙用絲束樣品抽取,通常存在抽樣長(zhǎng)度過大、有效樣品長(zhǎng)度低的問題。雖然可以從抽取的實(shí)驗(yàn)室樣品中挑選一些完好的絲束進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定項(xiàng)目的檢驗(yàn),但可能會(huì)存在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)波動(dòng)大、產(chǎn)品質(zhì)量誤判的風(fēng)險(xiǎn)。
針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)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(jì)長(zhǎng)工具導(dǎo)致抽樣長(zhǎng)度過長(zhǎng)等情況,本文研發(fā)了一種組合型煙用絲束計(jì)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。
煙草行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(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(biāo)(絲束線密度[8]、單絲線密度[9])檢測(cè)用實(shí)驗(yàn)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(yùn)輸和保存過程中不應(yīng)使絲束狀態(tài)受到破壞。”
絲束被拉伸后,絲束線密度測(cè)定值會(huì)變小。YC/T 169.1—2009[10]規(guī)定:絲束線密度測(cè)定值應(yīng)在標(biāo)稱值絲束線密度的0.95~1.05倍范圍內(nèi),即實(shí)測(cè)絲束線密度與標(biāo)稱絲束線密度的相對(duì)偏差≤5%。當(dāng)實(shí)測(cè)絲束線密度與標(biāo)稱絲束線密度的相對(duì)偏差不滿足小于等于5%的要求時(shí),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(shí)施性、有效性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性、安全性五個(gè)因素,對(duì)備選材質(zhì)進(jìn)行對(duì)比分析。
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(shí)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(dǎo)致絲束受力不均,易發(fā)生絲束被拉伸變形,影響實(shí)驗(yàn)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(huì)掛到絲束,易發(fā)生取樣板與絲束樣品粘連的情況,從而導(dǎo)致絲束被拉伸變形,影響實(shí)驗(yàn)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(dāng)易受潮發(fā)霉。
4)經(jīng)濟(jì)性。紙質(zhì)取樣板網(wǎng)查價(jià)格:48元/10片(規(guī)格 100 cm*100 cm*3 mm),紙質(zhì)取樣板價(jià)格低廉。
5)安全性。瓦楞紙加工時(shí)使用到粘結(jié)劑,受熱易釋放出甲醛等物質(zhì),可能會(huì)對(duì)煙用絲束樣品造成污染,影響檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。
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(shí)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(dǎo)致絲束受力不均,也易發(fā)生絲束被拉伸變形,影響實(shí)驗(yàn)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?;浜笫装l(fā)生絲束樣品間粘連、絲束受力不均的情況,從而導(dǎo)致絲束被拉伸變形,影響實(shí)驗(yàn)室樣品品質(zhì)。
3)可靠性。不銹鋼取樣板使用壽命長(zhǎng)。
4)經(jīng)濟(jì)性。不銹鋼取樣板網(wǎng)查價(jià)格:368元/片(規(guī)格 100 cm*100 cm*2 mm)。不銹鋼取樣板價(jià)格較貴。
5)安全性。304不銹鋼材質(zhì)為食品級(jí),安全無異味。
實(shí)木板取樣板較少見,偶有使用。
1)可實(shí)施性。實(shí)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(shí)木板取樣板,類似不銹鋼取樣板,也會(huì)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(dǎo)致絲束被拉伸變形,影響實(shí)驗(yàn)室樣品品質(zhì)。
表面未涂漆的實(shí)木板取樣板,可能會(huì)出現(xiàn)表面粗糙,尤其是邊角處,可能會(huì)掛到絲束,易發(fā)生取樣板與絲束樣品粘連的情況,從而導(dǎo)致絲束被拉伸變形,影響實(shí)驗(yàn)室樣品品質(zhì)。
3)可靠性。實(shí)木取樣板使用壽命長(zhǎng),但可能存在保存不當(dāng)受潮發(fā)霉的情況。
4)經(jīng)濟(jì)性。實(shí)木取樣板網(wǎng)查價(jià)格:214.2元/片(規(guī)格 120 cm*60 cm*3 mm)。實(shí)木取樣板價(jià)格較貴。
5)安全性。實(shí)木加工時(shí)使用到粘結(jié)劑,受熱易釋放出甲醛等物質(zhì),可能會(huì)對(duì)煙用絲束樣品造成污染,影響檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。
塑料取樣板在操作規(guī)范的企業(yè)中,已在使用。
1)可實(shí)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(huì)導(dǎo)致絲束被拉伸變形影響實(shí)驗(yàn)室樣品品質(zhì)的情況。
3)可靠性。塑料取樣板使用壽命長(zhǎng),不易變形變質(zhì),耐用性好。
4)經(jīng)濟(jì)性。塑料取樣板網(wǎng)查價(jià)格:76元/片(規(guī)格100 cm*2000 cm*3 mm)。塑料取樣板價(jià)格適中。
5)安全性。PVC(聚氯乙烯)塑料材質(zhì)為食品級(jí),安全無異味。
綜合考慮四種材質(zhì)的可實(shí)施性、有效性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性、安全性五個(gè)方面,塑料材質(zhì)的取樣板兼具價(jià)格適中、輕便易攜帶、可操作性強(qiáng)的特點(diǎn),同時(shí)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)。
根據(jù)GB/T 2829-2002 周期檢查計(jì)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(shí)際檢測(cè)需要,為保證試樣需從實(shí)驗(yàn)室樣品中截取的隨機(jī)性,一個(gè)煙用絲束樣品需要抽取3份樣品,抽樣長(zhǎng)度約為 60 m。
煙用絲束抽樣時(shí),通常,采用一個(gè)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(cè)樣品,一個(gè)樣品需要抽取6板共計(jì)約 180 m 絲束。
抽樣長(zhǎng)度不足,只能從中挑選一些完好的絲束部分進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定項(xiàng)目的檢驗(yàn),實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)波動(dòng)大,有產(chǎn)品質(zhì)量誤判的風(fēng)險(xiǎn);若取樣過多,雖確保了有效樣品長(zhǎng)度滿足檢測(cè)需要,卻會(huì)造成浪費(fèi),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(gè)計(jì)長(zhǎng)裝置。
表1 不同材質(zhì)的絲束取樣板評(píng)估比選情況
直接測(cè)量長(zhǎng)度裝置,如 30 m 卷尺,不易安裝至取樣板上,且可操作性不強(qiáng)。
間接測(cè)量長(zhǎng)度裝置,如計(jì)數(shù)器,示數(shù)可讀,計(jì)長(zhǎng)方便,成本相對(duì)較低,與取樣板連接拆卸自如。因此間接測(cè)量長(zhǎng)度裝置適合作為取樣板的計(jì)長(zhǎng)配件。
常見的計(jì)數(shù)器有光電式與機(jī)械式兩種。光電式計(jì)數(shù)器,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,缺點(diǎn)時(shí)不可用;機(jī)械式計(jì)數(shù)器,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,無需用電,穩(wěn)定性好。因此機(jī)械式計(jì)數(shù)器適合作為計(jì)數(shù)器取樣板的計(jì)長(zhǎng)配件。
組合式可拆卸連接與固定式連接相比,可實(shí)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(jì)數(shù)器用在多個(gè)取樣板上,降低了單個(gè)計(jì)數(shù)取樣板的成分,較為適合。
1)計(jì)數(shù)器相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)。計(jì)數(shù)器相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)見表2。
表2 計(jì)數(shù)器相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)表
2)制作組合式計(jì)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(jì)數(shù)器安裝槽;② 采用3D打印技術(shù)制作轉(zhuǎn)動(dòng)手柄;③將計(jì)數(shù)器安裝在計(jì)數(shù)手柄上(見圖2)。
①計(jì)數(shù)器安裝槽;②轉(zhuǎn)動(dòng)手柄1;③轉(zhuǎn)動(dòng)手柄2;④安裝了計(jì)數(shù)器的連接手柄。圖2 組合式計(jì)數(shù)器及其連接單元圖示
按圖紙進(jìn)行定制加工和組裝,組合式煙用絲束計(jì)數(shù)取樣板如圖3、圖4所示。
圖3 組合式煙用絲束計(jì)數(shù)取樣板
圖4 組合式煙用絲束計(jì)數(shù)取樣板的取樣過程
采用該取樣裝置對(duì)同一品質(zhì)合格的絲束標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行模擬抽樣,然后截取同一位置進(jìn)行抽取樣品的抽樣質(zhì)量有效性驗(yàn)證和抽樣長(zhǎng)度準(zhǔn)確度驗(yàn)證。
1)抽取的實(shí)驗(yàn)室樣品的抽樣質(zhì)量有效性驗(yàn)證。采用該取樣板,以絲束線密度指標(biāo)作為依據(jù),驗(yàn)證抽取的樣品未被拉伸。測(cè)定結(jié)果如表3所示。
表3 絲束線密度有效性驗(yàn)證數(shù)據(jù)表
由表3所示:實(shí)測(cè)絲束線密度與標(biāo)稱絲束線密度的相對(duì)偏差≤5%,符合“YC-T 26-2017煙用絲束的要求[7],即“絲束線密度測(cè)定值應(yīng)在標(biāo)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(yàn)證。采用該取樣板,對(duì)同一品質(zhì)合格的絲束標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行模擬抽樣,然后截取同一位置進(jìn)行抽樣長(zhǎng)度測(cè)定,驗(yàn)證抽樣長(zhǎng)度準(zhǔn)確度。測(cè)定結(jié)果如表4所示。
表4 絲束線密度有效性驗(yàn)證數(shù)據(jù)表
由表4所示:抽樣長(zhǎng)度與計(jì)劃長(zhǎng)度的相對(duì)偏差≤5%,抽樣長(zhǎng)度準(zhǔn)確度有保障,滿足要求。
經(jīng)驗(yàn)證,采用組合式煙用絲束計(jì)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(zhǎng)度準(zhǔn)確度有保障,說明該裝置符合要求。
針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)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(jì)長(zhǎng)工具導(dǎo)致抽樣長(zhǎng)度過長(zhǎng)等情況,研發(fā)了一種組合型煙用絲束計(jì)數(shù)取樣板。經(jīng)驗(yàn)證,采用組合式煙用絲束計(jì)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(zhǎng)度準(zhǔn)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。