降低切絲過程泥條產生量研究

朱建新

（河南中煙安陽卷煙廠，河南 安陽 455000）

具有一定流量的煙片通過進料輸送裝置進入料斗，經過推板的往復擺動，壓實煙片，減少空穴，并將煙片推送到具有一定夾角，呈喇叭口形狀的上、下銅排鏈之間。在銅排鏈向前運動過程中，煙片一方面向前運動，一方面受到上銅排鏈向下作用力逐漸壓縮，到達通道小端的矩形刀門處時，由于刀門氣缸的向下壓力煙片形成堅實的煙餅。主電機通過傳動帶驅動刀輥沿刀門旋轉，刀輥轉速和排鏈速度由PLC控制，并按嚴格的比率保持運行。置于刀輥上的切絲刀片分別由推刀裝置作連續或斷續的定量進給，并由磨刀器往復磨礪，形成了一個規定直徑的、刃口鋒利的切削圓柱體，將從刀門連續送出的“煙餅”切成所要求寬度的煙絲，從落料斗送出，從而完成整個切絲過程。煙絲純凈度也是影響卷煙產品質量的主要因素之一，而泥條產生量較高嚴重影響煙絲純凈度。泥條是在切絲過程中，油份、糖類以及粉塵等在導絲條上聚集成塊，隨著刀輥切削過程被甩出，混入煙絲中，在后續工序很難剔除干凈。殘存的泥條在卷接過程中會造成煙槍阻塞、煙支搭口裂開、產生跑條以及竹節、空頭煙支等。在卷制過程中易刺破卷煙紙，使卷煙廢品率加大，降低卷煙機的工作效率，導致卷煙產品質量的不穩定。為解決切絲過程泥條產生量過大問題，通過改變導絲條結構尺寸和表面涂層等手段，著重對影響切絲寬度及泥條產生量的關鍵因素進行研究，切后葉絲泥條量由原來的12Kg/批次降低到0.6Kg/批以下，為提高產品質量提供有力的技術支撐。

1 改進方法

切絲工序是卷煙工業制絲生產線上的關鍵工序之一，該工序負責將煙片切成一定寬度的葉絲。由于設備結構原因，在切絲過程中會產生煙絲泥條，泥條在后續工序中很難剔除，如果卷入煙支將會影響卷煙的感官質量。切絲過程中，當煙片被壓成煙餅時，煙片受到上銅排鏈向下作用力逐漸壓縮，到達通道小端的矩形刀門處時，由于刀門氣缸的向下壓力煙片形成堅實的煙餅。在壓餅過程中，由于壓力較大，煙片的細胞的結構受到破壞，細胞內的細胞質、糖類和油分物質浸出細胞壁，粘結在細胞表面。在切絲過程中，切刀在切削過程中會帶出一部分細胞內的細胞質、糖類和油分物質。由于導絲條表面有一定的粗糙程度，所以這些細胞質、糖類和油分物質加上煙片中水和灰塵會漸漸地在導絲條上粘結，達到一定時間以后，粘結的物質會越來越多，最后在滾刀切削過程中被甩出來混在煙絲中。泥條在煙絲中的含量在一定程度影響了卷煙質量，同時也影響了卷煙的吸食安全性。

1.1 現狀調查

對安陽卷煙廠在產牌號卷煙切絲后煙絲純凈度進行檢測發現（見表3-28），各牌號卷煙切后煙絲在不同程度上都存在著泥條產生，產品結構越高，存在的問題越明顯。以黃金葉（硬紅旗渠）為例，平均每批次切后煙絲泥條產生量為12.03Kg，嚴重影響了切后煙絲純凈度及卷煙品質，因此，減小切絲過程中泥條的產生量是十分必要的。

表1 不同牌號卷泥條條產生量檢測數據（Kg/批次）

1.1.1 切絲時間對泥條產生量的影響

對切絲機正常保養后，在制絲線正常工作的前提下，從30-240min，每30min為一個梯度進行測試，得到切絲泥條數據。

圖1 切絲時間與泥條產生量的關系

從圖可以看出，在切絲機正常運轉90min內，泥條量隨切絲時間的增加而增加。當切絲機正常工作90min后，泥條產生量趨于穩定。由于導絲條表面有一定的粗糙程度，在壓餅和切削過程中，產生的細胞質、糖類和油分物質加上煙片中水和灰塵會在導絲條上粘結，隨著時間的增加，導絲條上粘結得越多，產生的泥條量也會越多，達到一定時間后，導絲條上粘結的這些物質達到最大值，泥條的產生量也達到最大。而后隨著時間的增加，泥條量不再增加，趨于穩定。

生產中發現，泥條的主要產生在導絲條與刀片連接處，特別是導絲條過渡圓弧處，因此對導絲條結構尺寸的改進，主要是調整導絲條過渡圓弧曲率半徑及圓心位置。將導絲條過渡圓弧曲率半徑順次改變為0mm（取消過渡圓弧）、5mm、3.2mm（圓心位置為16.11mm），裝配到切絲機上進行試驗。

表2 不同導絲條結構尺寸測試結果（黃金葉（硬紅旗渠））

表3 單因子方差分析

由單因子方差分析（表3）可以看出，P=0.000，小于0.01，說明導絲條結構尺寸對泥條產生量影響極顯著。

將導絲條過渡圓弧在原機導絲條基礎上，增大過渡圓弧曲率半徑（5mm），泥條產生量隨之減少。推斷原因可能是由于增大過渡圓弧曲率半徑后，過渡圓弧與倒絲圓弧銜接更為平緩，尖頂變小，切絲過程中，切后煙絲與過渡圓弧、倒絲圓弧的接觸概率較高，在過渡圓弧、倒絲圓弧的作用下拋出，并隨即帶走切絲粉塵，下落到料槽內。在此過程中，粉塵不易在此處聚集，所以泥條產生量降低。但是，隨著過渡圓弧曲率半徑增加，在其他尺寸不變的情況下，導絲條過渡圓弧與接刀面的夾角減小，易造成將導絲條過渡圓弧磨損，使用壽命降低。并且，隨著導絲條過渡圓弧磨損，過渡圓弧與倒絲圓弧銜接除尖頂變大，煙絲在尖頂處的運行狀態發生變化，容易形成新的泥條。

綜合考慮導絲條的使用壽命和泥條產生量兩個因素，在過渡圓弧曲率半徑（5mm）基礎上，適當減小曲率半徑并改變過渡圓弧圓心位置，選擇過渡圓弧半徑為3.2mm，圓心位置16.11mm。實驗證明，泥條產生量顯著降低。推斷原因可能是由于改變過渡圓弧曲率半徑后，過渡圓弧與倒絲圓弧銜接較為平緩，尖頂變小，切絲過程中，切后煙絲與過渡圓弧、倒絲圓弧的接觸概率較高，在過渡圓弧、倒絲圓弧的作用下拋出，并隨即帶走切絲粉塵，下落到料槽內，并且由于導絲條過渡圓弧磨損減小，尖頂變化不顯著，煙絲在尖頂處的運行狀態未發生明顯變化，在此過程中，粉塵不易在此處聚集，所以泥條產生量明顯降低。

1.2 導絲條表面涂層對泥條產生量的影響

導絲條表面粗糙度也是影響泥條產生量的一個重要因素。通過前期調研，得出在導絲條表面涂鍍不粘涂料，即減小導絲條表面粗糙度，是降低泥條產生量的一個重要手段。

為驗證新涂料的表面粗糙度和對泥條產生量的影響，通過對涂鍍特氟龍、納米碳材料的導絲條（結構尺寸未改變前）表面粗糙度進行測量，同時對實施后的泥條量進行了統計，

表4 導絲條表面涂層單因子方差分析

由單因子方差分析可以看出，P=0.000，小于0.01，說明導絲條表面涂層對導絲條表面粗糙度、泥條產生量影響極顯著。使用后大大降低了切絲過程中泥條的產生。由此可知，在導絲條表面涂鍍不粘材料是可行的。

2 應用效果

當導絲條過渡圓弧曲率半徑為3.2mm（圓心位置為16.11mm）、導絲條表面涂層材料為納米碳材料、增大切絲機除塵系統實際功率為0.75kW后，泥條產生量大大降低，以黃金葉（硬紅旗渠）為例，泥條產生量降低至0.54Kg/批次，達到了預期效果。

研究結果表明：

（1）切絲泥條產生量隨著切絲機正常運轉時間的增加而增加，90min以后泥條的產生量趨于穩定，測量泥條產生量應正常開機后90min后取樣。

（2）切刀伸出量、導絲條表面溫度對泥條產生量的影響不顯著。

（3）通過改變導絲條結構尺寸，即適當減小過渡圓弧曲率半徑，增大過渡圓弧圓心位置，縮短頂尖高度，能有效減少切絲過程中泥條的產生，當過渡圓弧曲率半徑為3.2mm，圓心位置為16.11mm時，泥條產生量由原導絲條的12Kg/批次降低至3.63Kg/批次，降低了70.94%。

（4）在導絲條表面涂鍍納米碳材料，可有效減小導絲條表面粗糙度，降低切絲過程中泥條的產生。

（5）切絲機除塵系統的輸出功率提升至0.75kW后，除塵效果改善明顯，導絲條的表面粗糙度穩定性提高，減少切絲過程中泥條的產生。

（6）通過改進，當導絲條過渡圓弧曲率半徑為3.2mm，圓心位置為16.11mm，導絲條表面涂鍍納米碳不粘材料，切絲機除塵系統的輸出功率提升至0.75kW后，切絲泥條產生量由原來的12.03Kg/批次降低至0.54Kg/批次，已經達到目標值切后葉絲泥條產生量降低至2Kg以下的目標。

3 結語

切絲泥條在后續工序中很難剔除干凈，殘存的泥條在煙支卷制過程中易刺破卷煙紙，降低卷煙機的工作效率，使卷煙機的停機率、廢品率增大，最終導致卷煙產品質量的不穩定。研究結果表明：

（1）切絲泥條產生量隨著切絲機正常運轉時間的增加而增加，90min以后泥條的產生量趨于穩定，測量泥條產生量應正常開機后90min后取樣。

（2）切刀伸出量、導絲條表面溫度對泥條產生量的影響不顯著。

（3）在導絲條表面涂鍍納米碳材料，可有效減小導絲條表面粗糙度，降低切絲過程中泥條的產生。

（4）切絲機除塵系統的輸出功率提升至0.75KW后，除塵效果改善明顯，導絲條的表面粗糙度穩定性提高，減少切絲過程中泥條的產生。

（5）通過改進，當導絲條過渡圓弧曲率半徑為3.2mm，圓心位置為16.11mm，導絲條表面涂鍍納米碳不粘材料，切絲機除塵系統的輸出功率提升至0.75kW后，切絲泥條產生量由原來的12.03Kg/批次降低至0.54Kg/批次，達到了預期效果。