許若辰，陳榮林，俞 磊，余 軍

（江蘇中煙工業(yè)有限責(zé)任公司徐州卷煙廠，江蘇徐州 221000）

0 引言

煙用接裝紙是卷煙產(chǎn)品的主要材料之一，其作用是將濾嘴與煙支牢固地接裝在一起，不同類型煙用接裝紙的表面性能對(duì)卷接效果影響較大。因使用新材料、新工藝生產(chǎn)的接裝紙容易造成接裝紙吸膠性能差，在中支卷煙的生產(chǎn)過(guò)程中導(dǎo)致煙支搓接質(zhì)量不佳，進(jìn)而產(chǎn)生翹邊、漏氣、泡皺等缺陷煙支，影響煙支外觀質(zhì)量。

目前改善接裝紙搓接質(zhì)量主要有兩種方法，一是增加涂膠量，二是提高接裝紙吸膠能力。李超等通過(guò)改進(jìn)接裝紙上膠系統(tǒng)，解決了煙支掉嘴、漏氣等問(wèn)題。徐亞軍等基于ZJ116 型卷接機(jī)組設(shè)計(jì)了接裝紙第二次刮紙裝置，提高了接裝紙的吸膠能力。目前中速卷接機(jī)組主要采用調(diào)節(jié)負(fù)壓大小的方法控制接裝紙張力，該方法適用于常規(guī)煙支生產(chǎn)，在接裝紙吸膠性好、膠水黏性高的情況下能夠有效保障煙支搓接質(zhì)量。但該方法無(wú)法滿足中支煙品牌切換過(guò)程中，吸膠性較差的中支煙接裝紙的柔性控制需求。為此，基于改變接裝紙輸送路徑的方法，設(shè)計(jì)一種在線調(diào)整裝置，實(shí)現(xiàn)接裝紙刮紙角度的精準(zhǔn)控制，以期提高接裝紙吸膠性能，滿足不同品質(zhì)接裝紙?jiān)诰頍熒a(chǎn)中的需求。

1 問(wèn)題分析

1.1 存在的問(wèn)題

卷制生產(chǎn)中，中速卷接機(jī)組需要對(duì)接裝紙進(jìn)行刮紙拉毛處理，即接裝紙?jiān)谝堓伒尿?qū)動(dòng)下，經(jīng)過(guò)兩個(gè)引紙輥間的刮紙棒，接裝紙?jiān)谝欢ǖ臓恳ο峦ㄟ^(guò)刮紙棒的棱邊，從而實(shí)現(xiàn)拉毛（圖1）。由于不同批次、品牌的接裝紙拉毛質(zhì)量參差不齊，導(dǎo)致接裝紙上膠效果不理想，影響煙支搓接質(zhì)量，造成翹邊、漏氣、泡皺等缺陷煙支。此外，刮紙裝置的刮紙棒固定在支架上（圖2），需要在停機(jī)狀態(tài)下利用工具對(duì)刮紙棒的棱邊角度進(jìn)行調(diào)整，且調(diào)整角度有限。

圖1 改進(jìn)前接裝紙輸送路徑

圖2 改進(jìn)前調(diào)整刮紙角度

以生產(chǎn)的A 和B 兩種牌號(hào)的中支煙為例，所使用的接裝紙表面均勻度、平滑度較高，但質(zhì)地較硬、抗卷曲性較強(qiáng)、吸膠性能較差。在生產(chǎn)中主要存在以下問(wèn)題：①因中支煙比常規(guī)卷煙圓周小，卷制所需的接裝紙寬度減小，接裝紙的卷曲性較差；②由于接裝紙吸膠性能差，通過(guò)增加涂膠量改善搓接質(zhì)量的效果不佳，多余的膠水反而容易在設(shè)備上形成膠垢；③刮紙棒兩側(cè)的接裝紙之間的夾角是固定，即刮紙棒兩側(cè)接裝紙內(nèi)牽引力的合力作用到刮紙棒上是固定的，因此造成刮紙棒對(duì)接裝紙刮紙拉毛力度沒有調(diào)整空間的現(xiàn)狀。

1.2 原因分析

由表1 可知，A 牌號(hào)和B 牌號(hào)的接裝紙均采用三色燙金工藝，透明電化鋁寬度分別為23 mm 和5 mm。A 牌號(hào)燙金面積較大，B 牌號(hào)采用的是亮銀轉(zhuǎn)移紙，紙張表面附有鋁層，并在鋁層上燙印寬線條。A 牌號(hào)在卷接過(guò)程中，電化鋁位置的吸膠性能較差，在正常生產(chǎn)時(shí)電化鋁位置容易出現(xiàn)開膠現(xiàn)象。B 牌號(hào)因電化鋁表面平滑度高且吸膠性較差，容易出現(xiàn)搭口翹邊現(xiàn)象。

表1 兩種中支煙接裝紙規(guī)格

由于接裝紙已設(shè)計(jì)定形，為此需設(shè)計(jì)一種接裝紙刮紙角度在線調(diào)整裝置，以適應(yīng)不同厚度、材質(zhì)、工藝的接裝紙的上機(jī)生產(chǎn)需求。通過(guò)在線調(diào)整裝置改變刮紙棒兩側(cè)的接裝紙之間的夾角，實(shí)現(xiàn)改變刮紙角度，從而改變刮紙棒兩側(cè)接裝紙內(nèi)牽引力的合力，來(lái)實(shí)現(xiàn)改變刮紙棒對(duì)接裝紙刮紙拉毛力度，從而提高刮紙棒對(duì)接裝紙拉毛質(zhì)量，改善接裝紙吸膠性能。

2 在線調(diào)整裝置設(shè)計(jì)

2.1 改進(jìn)接裝紙輸送路徑

在靠近中部支撐輥的一側(cè)，通過(guò)角度調(diào)整輥限位軌道安裝角度調(diào)整輥（圖3）。為了使刮紙棒兩側(cè)的接裝紙夾角控制更加精確，角度調(diào)整輥在燕尾槽限位軌道上采用絲桿驅(qū)動(dòng)連接角度調(diào)整輥。通過(guò)角度調(diào)整輥的升降，與接裝紙下表面接觸。當(dāng)刮紙棒對(duì)接裝紙的刮紙壓力過(guò)大或過(guò)小時(shí)，角度調(diào)整輥可沿著燕尾槽限位軌道進(jìn)行升降，實(shí)現(xiàn)刮紙棒兩側(cè)的接裝紙夾角改變，從而連續(xù)地對(duì)接裝紙上膠面的刮紙和卷曲力度進(jìn)行在線調(diào)控。

圖3 改進(jìn)后接裝紙輸送路徑

2.2 接裝紙受力分析

接裝紙刮紙力度分析如圖4 所示，刮紙棒兩側(cè)的接裝紙牽引力為F1、F2，刮紙棒兩側(cè)的接裝紙夾角為α（π/2<α≤5π/6），刮紙棒對(duì)接裝紙的刮紙力為F刮。

圖4 接裝紙刮紙受力分析

接裝紙?jiān)谠O(shè)備運(yùn)行張緊狀態(tài)下，接裝紙內(nèi)的張力相等，即F1=F2=F張，則：

接裝紙刮紙力F刮隨刮紙夾角α 變化的曲線如圖5 所示?？梢?，隨著α 變大F刮減小。已知α 調(diào)節(jié)范圍為π/2<α≤5π/6，F(xiàn)刮調(diào)節(jié)范圍為60%F張～150%F張，中部支撐輥到刮紙棒水平距離L=1 cm，根據(jù)三角形關(guān)系計(jì)算，可得角度調(diào)整輥升降距離Δh=-cotα×L=×L≈1.73 cm，絲桿調(diào)節(jié)行程需要大于1.73 cm。

圖5 接裝紙刮紙力與α 的關(guān)系曲線

2.3 在線調(diào)整裝置結(jié)構(gòu)

接裝紙刮紙角度在線調(diào)整裝置主要由限位軌道支架、滑動(dòng)塊、滾輪、調(diào)節(jié)絲桿、固定塊等部分組成（圖6）。根據(jù)設(shè)備上現(xiàn)有的螺孔尺寸以及燕尾槽限位滑軌的需求，設(shè)計(jì)限位軌道支架?；瑒?dòng)塊卡入支架燕尾槽內(nèi)，其下端有調(diào)節(jié)絲桿擰入的螺孔，上端固定滾輪。滾輪由固定軸和滾動(dòng)外圈通過(guò)軸承組合而成。調(diào)節(jié)絲桿通過(guò)E 形卡簧固定在固定塊上。固定塊由緊固螺絲固定在限位軌道支架上。

圖6 接裝紙刮紙角度在線調(diào)整裝置

3 應(yīng)用效果

3.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)材料：A 牌號(hào)接裝紙和B 牌號(hào)接裝紙。

實(shí)驗(yàn)設(shè)備：中速中支卷煙機(jī)。

實(shí)驗(yàn)方法：記錄兩種材料在原卷接機(jī)刮紙后動(dòng)態(tài)接觸角測(cè)試結(jié)果，然后調(diào)整角度調(diào)整輥至生產(chǎn)的煙支無(wú)質(zhì)量問(wèn)題狀態(tài)，空跑接裝機(jī)收集未涂膠的接裝紙，并記錄在線調(diào)整刮紙后動(dòng)態(tài)接觸角測(cè)試結(jié)果。

實(shí)驗(yàn)中，動(dòng)態(tài)接觸角是研究流體微觀規(guī)律的基礎(chǔ)。本次實(shí)驗(yàn)利用了專用檢測(cè)儀，檢測(cè)液體在固體表面接觸角隨時(shí)間而變化的過(guò)程，并記錄液體體積大小的變化，以此分析液滴平衡狀態(tài)下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

3.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程及數(shù)據(jù)分析

安裝接裝紙刮紙角度在線調(diào)整裝置后，對(duì)兩款中支煙接裝紙進(jìn)行動(dòng)態(tài)接觸角實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2、圖7、圖8。

表2 接裝紙動(dòng)態(tài)接觸角實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

圖7 接裝紙刮紙包角調(diào)整前后接觸角變化量對(duì)比

圖8 接裝紙刮紙包角調(diào)整前后體積變化量對(duì)比

從圖7 和圖8 可以看出，水滴在接裝紙上從0.1 s 到10 s之間的差值在改變刮紙角度前后，接觸角和液體體積的大小變化很大，說(shuō)明接裝紙的吸水性有明顯改善，翹邊等質(zhì)量問(wèn)題也得到解決。將從卷煙質(zhì)檢結(jié)果來(lái)驗(yàn)證加裝接裝紙刮紙角度在線調(diào)整裝置后使用效果。

3.3 卷煙質(zhì)量檢驗(yàn)

加裝接裝紙刮紙角度調(diào)整裝置前產(chǎn)生翹邊、漏氣、泡皺煙支過(guò)多，無(wú)法正常生產(chǎn)。加裝接裝紙刮紙角度調(diào)整裝置后，多批次、不同牌別質(zhì)量得分平均為99.413 分，質(zhì)量缺陷中翹邊、泡皺、壓痕、夾沫支數(shù)合計(jì)為0.206 支/批，已與其他常規(guī)煙機(jī)組持平（表3）。

表3 多批次不同牌別質(zhì)量統(tǒng)計(jì)

4 結(jié)論

基于中速卷煙機(jī)設(shè)計(jì)了一種接裝紙刮紙角度在線調(diào)整裝置，通過(guò)改變角度調(diào)整輥升降來(lái)改變接裝紙刮紙角度，從而改變刮紙力度，以提高接裝紙吸膠性能。結(jié)果表明，加裝了接裝紙刮紙角度在線調(diào)整裝置，提高了設(shè)備對(duì)不同牌別和不同批次的接裝紙的適應(yīng)調(diào)整能力，解決中支卷煙生產(chǎn)中面臨的緊迫問(wèn)題，保證了卷煙質(zhì)量和設(shè)備生產(chǎn)效率。