吳克如 吳偉明 楊 淼 章俊杰

（浙江中煙工業(yè)有限責(zé)任公司杭州卷煙廠，浙江杭州 310024）

0 引言

隨著全球控?zé)熯\(yùn)動(dòng)的持續(xù)推進(jìn)以及人們健康意識(shí)的不斷增強(qiáng)，傳統(tǒng)卷煙制品銷量一直呈現(xiàn)下降趨勢(shì)[1]。在此背景下，新型煙草產(chǎn)品逐漸成為研發(fā)熱點(diǎn)，其中最具代表性的是加熱不燃燒煙草制品[2]。加熱不燃燒煙草制品最大的特點(diǎn)在于，加熱不燃燒卷煙是通過將外部熱源用于加熱煙絲或煙草薄片，而不是通過傳統(tǒng)點(diǎn)燃的方式進(jìn)行抽吸，這種產(chǎn)品在食用過程中不會(huì)產(chǎn)生焦油、CO、重金屬等有害物，可以大大降低抽吸過程對(duì)人體的傷害，因而受到年輕一代消費(fèi)者的追捧[3]。杭州卷煙廠根據(jù)浙江中煙工業(yè)有限責(zé)任公司對(duì)新型煙草研究的總體戰(zhàn)略部署，采用無序煙絲、空心濾棒加工生產(chǎn)加熱不燃燒卷煙制品，本著充分利用現(xiàn)有閑置設(shè)備、節(jié)約成本的原則，開創(chuàng)性地以ZJ17D卷接機(jī)組作為生產(chǎn)加熱不燃燒煙草制品的設(shè)備?；谠谏a(chǎn)中遇到的問題，開展吸絲成型與卷制流程部分堵絲問題的研究，采用新材料工藝及設(shè)備改進(jìn)的方法，以期提高加熱不燃燒煙草制品的生產(chǎn)穩(wěn)定性。

1 吸絲成型與卷制流程

吸絲成形系統(tǒng)的一次風(fēng)選和二次風(fēng)選篩選出的煙絲由負(fù)壓吸風(fēng)吸附至吸風(fēng)室，吸風(fēng)室借助負(fù)壓吸風(fēng)和尼龍吸絲帶，對(duì)煙絲進(jìn)行吸絲成形，形成截面為矩形的煙絲束雛形，平整器將多余的煙絲從尼龍吸絲帶上修剪下來，形成符合工藝要求的煙絲束送至卷制成形部分。

卷制成形系統(tǒng)給煙絲束與卷煙紙?zhí)峁┝藚R合的通道，經(jīng)幾個(gè)成形件的前后、上下合理配置，上膠器提供均勻的膠液，使卷煙紙包裹煙絲，形成連續(xù)且均勻一致、符合工藝要求的圓形煙條，再經(jīng)烙鐵燙干黏合部位，形成可供切割的煙條[4]。吸絲成型與卷制流程具體煙絲流的走向如圖1 所示。

圖1 吸絲成型與卷制流程具體煙絲流的走向

2 相關(guān)零部件的作用及工作原理

（1）劈刀盤的作用是對(duì)吸絲帶上吸附的煙絲進(jìn)行修剪，通過劈刀盤上的凹槽對(duì)煙絲進(jìn)行擠壓，形成煙絲的壓實(shí)端，刷絲輪將劈刀盤修剪下來的煙絲通過自身的旋轉(zhuǎn)帶入螺旋回絲機(jī)構(gòu)進(jìn)行再利用。

（2）鏟絲刀的作用是將吸絲帶傳送來的煙絲束鏟下使其進(jìn)入煙絲卷制流程，是ZJ17D 卷接機(jī)組吸絲成形部分的重要部件。

（3）吸絲帶驅(qū)動(dòng)輪帶動(dòng)吸絲帶運(yùn)轉(zhuǎn)，由于吸絲帶上有網(wǎng)孔，可吸附煙絲向前運(yùn)行，在吸絲導(dǎo)軌的作用下形成一定寬度的煙絲束，輸送到平整器裝置進(jìn)行修削成形。

（4）煙舌是卷制流程部分煙槍部件中給予煙絲束第一次壓縮的工作件，它與煙槍底板的第一段槽組合，形成卷制成形通道的第一段逐漸收縮的圓錐形通道。

（5）小壓板是給予煙絲束第二次壓縮的工作件，煙絲束從煙舌出來后進(jìn)行第一次膨脹后進(jìn)入小壓板進(jìn)行第二次壓縮，是整個(gè)卷制流程部分的重要組件。

3 存在問題

ZJ17D 卷接機(jī)組在生產(chǎn)加熱不燃燒卷煙產(chǎn)品時(shí)吸絲成形與卷制流程中部分部件，比如劈刀盤、刷絲輪、鏟絲刀、吸絲帶驅(qū)動(dòng)輪、煙舌、小壓板等表面容易黏附煙絲，如圖2 所示，使原有零部件的設(shè)計(jì)及工藝功能發(fā)生變化，出現(xiàn)煙絲運(yùn)行不順暢、堵塞等問題，嚴(yán)重時(shí)設(shè)備根本無法開動(dòng)，無法滿足批量生產(chǎn)的要求。

圖2 各零部件表面黏附煙絲情況

4 原因分析

由于采取的技術(shù)路線為在無序煙絲中加入甘油作為發(fā)煙劑，甘油本身為無色黏稠液體，在添加甘油后，煙絲的物理性狀發(fā)生變化。在煙絲與設(shè)備零部件的接觸過程中，煙絲中的甘油在設(shè)備的運(yùn)行過程中殘留在設(shè)備零部件表面，煙絲在經(jīng)過這些零部件表面時(shí)容易發(fā)生黏滯，使原有零部件的設(shè)計(jì)及工藝功能發(fā)生變化而出現(xiàn)堵絲現(xiàn)象。

5 改進(jìn)方法

5.1 吸絲成形流程零部件改進(jìn)

5.1.1 劈刀盤、刷絲輪、鏟絲刀改進(jìn)

鑒于劈刀盤、刷絲輪以及鏟絲刀容易黏上煙絲而導(dǎo)致堵絲這一問題，選用特氟龍涂層對(duì)這3 個(gè)零件進(jìn)行表面處理，特氟龍涂層具有較低的摩擦系數(shù)以及幾乎與所有物質(zhì)都不黏合這一特性，經(jīng)過表面處理后的劈刀盤、刷絲輪以及鏟絲刀如圖3 所示。

圖3 鍍層后的劈刀盤、刷絲輪、鏟絲刀

5.1.2 吸絲帶驅(qū)動(dòng)輪改進(jìn)

吸絲帶驅(qū)動(dòng)輪做循環(huán)圓周運(yùn)動(dòng)，吸絲帶驅(qū)動(dòng)輪表面黏附甘油的煙絲后，在驅(qū)動(dòng)吸絲帶運(yùn)行過程中，吸絲帶容易打滑而導(dǎo)致吸附在吸絲帶上的煙絲不能向前傳輸，如圖4所示。針對(duì)這一情況，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)吸絲帶驅(qū)動(dòng)輪的表面溝槽間距進(jìn)行測(cè)量，針對(duì)性設(shè)計(jì)吸絲帶驅(qū)動(dòng)輪在線清潔裝置，如圖5 所示。通過安裝在吸絲帶驅(qū)動(dòng)輪表面的鋸齒狀刮刀，實(shí)現(xiàn)吸絲帶驅(qū)動(dòng)輪的在線清潔，保持吸絲帶驅(qū)動(dòng)輪表面的整潔，避免吸絲帶打滑情況的出現(xiàn)。

圖5 在線清潔裝置

5.2 卷制流程零部件改進(jìn)

為解決煙絲在煙舌和小壓板處煙絲運(yùn)行不順暢這一技術(shù)難題，可以采取兩種方案：第一，改進(jìn)煙舌和小壓板的表面特性，使其不會(huì)沾上甘油，煙絲通過其表面不會(huì)產(chǎn)生堵塞問題；第二，在煙舌與小壓板處添加噴涂設(shè)備，比如噴涂酒精裝置（酒精與甘油可以任意比互溶，甘油溶于酒精后不會(huì)殘留在煙舌和小壓板表面）等。添加噴涂裝置增加了設(shè)備的復(fù)雜性且噴涂量不易控制（噴涂過多的酒精雖然能達(dá)到減少煙絲黏附的效果，但多余的酒精容易浸染卷煙紙，卷煙紙表面發(fā)黃，影響煙支外觀質(zhì)量；噴涂酒精過少又起不到減少煙絲黏附這一效果）。因此，通過分析與試驗(yàn)后采用方案一，即尋找全新材料制作煙舌和小壓板，采用全新材料，減少或者杜絕在煙舌和小壓板表面黏附煙絲，使其能滿足穩(wěn)定生產(chǎn)的要求。

聚醚醚酮（PEEK）是一種半結(jié)晶性的全芳香族熱塑性工程塑料，因其具有自潤(rùn)滑性好、耐高溫及耐水解等優(yōu)異的綜合性能[5-7]，被廣泛應(yīng)用于航空航天、電子器件、汽車零件、醫(yī)療器械等技術(shù)領(lǐng)域[8-9]。因此，采用PEEK材料制作了全新的煙舌與小壓板，具體如圖6 所示。

圖6 PEEK材料制作的煙舌與小壓板

6 改進(jìn)效果

通過大量的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，采用全新PEEK 材料制作的全新煙舌與小壓板以及經(jīng)過特氟龍涂層處理的劈刀盤、刷絲輪、鏟絲刀在設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后表面不再黏附煙絲，有無涂層的劈刀盤在設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后表面情況如圖7 所示，可以看出在設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，經(jīng)過特氟龍涂層處理的劈刀盤表面始終能保持干凈的狀態(tài)，這也為設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間不停機(jī)運(yùn)行提供了保障。吸絲帶驅(qū)動(dòng)輪由于在其表面安裝鋸齒形刮刀，在其帶動(dòng)吸絲帶做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，鋸齒形刮刀將其表面吸附的煙絲清潔干凈，ZJ17D 卷接機(jī)組在運(yùn)行過程中吸絲帶沒有發(fā)生打滑現(xiàn)象。

圖7 采取鍍層措施前后劈刀盤對(duì)比圖

7 結(jié)論

采用在劈刀盤、刷絲輪、鏟絲刀等部件表面噴涂特氟龍涂層，加裝吸絲帶驅(qū)動(dòng)輪在線清潔裝置以及采用全新特種工程塑料--聚醚醚酮(PEEK)樹脂制作煙舌與小壓板等措施后，ZJ17D 卷接機(jī)組吸絲成形與卷制流程部分因煙絲黏附而導(dǎo)致的堵絲問題徹底解決。ZJ17D 卷接機(jī)組在長(zhǎng)時(shí)間生產(chǎn)新型加熱不燃燒卷煙制品過程中未發(fā)生持續(xù)堵絲現(xiàn)象，連續(xù)生產(chǎn)時(shí)間從原來的0 分鐘上升為1 小時(shí)以上，為ZJ17D 卷煙機(jī)組實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、高效地生產(chǎn)新型加熱不燃燒卷煙制品提供了技術(shù)保障。目前，浙江中煙杭州卷煙廠已實(shí)現(xiàn)了新型加熱不燃燒卷煙制品—“YIN”品牌的穩(wěn)定量產(chǎn)，生產(chǎn)時(shí)速可達(dá)3000 支/min。