絲束包裝及絲包高度對濾棒壓降的影響與改進措施

鐘華

（廣東中煙工業有限責任公司廣州卷煙廠，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，經過卷曲、切分、加工等環節制成。其主要作用是：過濾掉煙氣內的有害物質；優化煙支的外觀，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，會令絲束在受到高壓壓縮的狀態中發生回彈，造成捆綁包裝帶，其把邊角位置出現下陷形成勒痕。在濾棒加工中，使用勒痕位置的絲束，因絲束受到相對更強的拉扯作用力，導致濾棒煙氣喂入量減少，壓縮空氣值不穩定，濾棒壓降會隨之下降，標準偏差變大。以醋纖絲束為例，其一，其卷曲數對于濾棒制作的影響。絲束借助卷曲機輥壓與壓板壓力等作用后，出現卷曲狀態，能起到過濾煙氣的效果，合適、均勻的卷曲數，可以保障濾棒壓降穩定。但如果卷曲數增加會導致纖維之間的摩擦力與靜電干擾加強，令開松難度提高。反之，如果卷曲數不足，纖維之間的抱合力度有限，無法組成完善的網狀結構，絲束比較容易開裂，導致濾棒壓降以及煙氣過濾水平都發生明顯下降。

1.2 斷裂強度

所謂的斷裂強度就是勻速拉開絲束，直到完全斷開，在斷開時承受的拉力限值，和絲束線密度之間的比值，單位是“N/Ktex”。醋纖絲束的斷裂強度也有一定要求，如果強度偏高會提高到開松比，相應抗拉伸強度偏低，引發煙絲斷裂。而絲束在制作濾棒期間，要始終處于合適的斷裂強度區間內，保障絲束包裝制作濾棒，以免發生“飛花”的現象[1]。

1.3 絲束水分

絲束水分是指絲束內的水分含量。這些水分的主要來源是生產加工期間進入的游離水。在實際生產中，會利用調節干燥機的溫度參數，實現對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、硬度及壓降的穩定。

1.4 絲包高度

使用濾棒成型機加工期間，絲束包高度在不進行任何調整的情況下，會持續降低。而在絲包高度下降中，生產機臺操作人員需按照檢測反饋的生產信息，逐漸增加機組的喂料比，這樣能增加填絲量，始終使濾棒壓降為維持在適宜的規格范圍中。以某成型車間的4臺ZI26機組為例，在濾棒壓降指標的情況下，統計成型機喂料比在絲包上、中、下部分的變化情況，探究對壓降的影響，如表1所示。根據表中數據可知打包高度和濾棒壓降之間的關系，當絲包高度逐漸降低，絲束帶提取長度隨之延長，懸掛段自重相應提高，制作出的濾棒重量就會下降，從而造成濾棒壓降降低。對此，生產作業人員應及時調節喂料比，作為濾棒重量變輕的補充，總之，打包高度和濾棒壓降具有線性關系。

表1 絲包使用過程喂料比統計

在成型機參數固定的情況下，隨機抽取2#設備的生產數據進行統計，在絲包高速每間隔200mm的距離，對5個濾棒壓降值進行檢測，并計算出平均值，數據如表2所示。結合濾棒生產特點，絲包高度對于此項壓降存在負面干擾，加工制作中，在絲包高度持續下降中，要求通過人工加以干預，利用改變生產機組參數完成有效修正[2]。

表2 機組絲包高度與壓降統計

1.5 其他因素

首先，絲束截面形狀。最佳的截面狀態是，絲束呈現出適宜的蓬松度以及比表面積，這樣才能保障濾棒產量與過濾水平、壓降。其次，油劑含量。適當添加油劑能加強絲束本身的可紡性，并弱化絲束處于高速運動中承受的摩擦力，減少靜電，控制“飛花”。再次，丙酮的殘留量。在生產活動中，丙酮是一種溶劑，負責溶解醋片，包裝好的絲束內部，丙酮含量需盡可能少。如果其殘留量太多，容易導致絲束形成異味兒。最后，二氧化鈦。在絲束內適當使用二氧化鈦，能起到消光與增白的效果，一旦含量太大，會干擾絲束“飛花”。

2. 改進濾棒生產質量的舉措探析

2.1 加裝吸阻穩定設備

絲束打包壓痕以及絲束帶高度等包裝條件的變化，都會對濾棒制作品質有所干擾，總的來說，各項影響因素的最終作用點均落在喂料穩定性方面。而為改進生產品質，就應保障喂料穩定，假設通過在生產機組上額外裝配一組吸阻穩定的設備，便可降低大多數干擾因素的影響力，使得濾棒在來到成型環節之前，便把不良因素有效消除。如此，絲帶成型制作質量的穩定性就不會被包裝過程的各項變數所干擾，實現均勻喂料，合理管控吸阻的差值，達到優化濾棒壓降的效果。

2.1.1 改進方法

因為絲束包裝工藝和制作加工期間絲包高度持續下降都屬于必然發生的事情，為降低其對于濾棒壓降的干擾程度，僅能選擇在前期送絲環節中控制拉扯力。根據此改進思路可以開發一組吸阻穩定設備，借此先拉升絲束，之后轉移到成型機內，該裝置結構如圖1所示。另外，為提高濾棒生產過程的可控性，需要對絲束送入環節進行全過程的監控，利用傳感裝置實時掌握絲束張力情況，生產操作技術員便可將反饋數據當成作業依據，及時調整絲束拉升動作的速度，令其的張力始終處于合適的區間內進入成型機中。

上述的改進方法運行原理：濾棒吸阻穩定設備的使用操控流程為，先把生產系統進行初始化處理，通過人機交互設備反饋的信息設置輸入控制命令；主控制模塊主要面向通過人機交互錄入的設置內容、傳感器收集反饋的速度信息與張力信息，在計算機的運行下自動完成信息處理；主控制模塊結合信息處理分析結果，給系統伺服驅動器發出相應執行技術參數；伺服驅動器按照接收到的技術參數信息，令絲束牽引執行機構啟動運行，以此達到對送絲速度與松緊度進行有效管控的目的。

2.1.2 改進效果

對于在制作加工機組中，額外連接一套吸阻穩定設備的改進方法，需通過檢查測試的方式，評估該方法的改進效果。主要衡量指標包括：其一，對比有無勒痕位置的濾棒壓降實際標準偏差情況；其二，分析絲束包裝與絲包高度和濾棒壓降之間的關系規律。通過生產測試的考評結果為：絲束包裝上，對比有無勒痕位置等方差發現，二者差值并不大，這說明絲束包裝上有無勒痕，在濾棒壓降方面的偏差沒有明顯區別；而絲包高度參數和濾棒壓降之間的關聯分析，同樣是并不明顯的狀態[3]。

在對比有無勒痕位置的濾棒壓降偏差情況中，結合相關數據分析來看待，等方差檢驗P值都在0.05以上，所以應當認同標準偏差相等的基本假設，也就是絲束包裝是否存在勒痕，對于濾棒壓降偏差沒有明顯區別。相關人員在絲包高度和濾棒壓降的關聯性上，可借助Mintab程序進行統計分析。在機組通過改進后，絲包高度與濾棒壓降低相關系數是0.58，檢驗P值是0.079，遠超過0.05，這意味著絲包高度和濾棒壓降在經過改進處理后，二者的關聯性基本解除。由此能得出，額外裝配吸阻穩定設備能達到穩定濾棒壓降的目的。

2.2 優化絲束控制方式

通過控制絲束，達到優化濾棒制作品質的目的，結合筆者相關經驗，認為可通過設置自動平衡設備、新型噴嘴等方式加以優化，最大程度上控制濾棒品質起伏。

其一，絲束張力方面。在加工濾棒中，絲包會被水平放于成型機的提拉輥處，在絲包高度持續降低中，絲束和提拉輥的間距會相應加大，令提拉高度上升。因為絲束重量與相互之間存在的拉力影響，其開松狀態會在提拉高度上升中不斷加大，濾棒成品質量因此出現變化。針對該問題，可把原本的地秤用自動平衡裝置代替，后者由固定與升降兩個工作臺構成，二者處于平行狀態，各自由若干輥筒組成（如圖2所示）。在生產啟動后，絲束通過工作臺取得撐托，并借助光電傳感裝置操控，讓升降工作臺跟著絲包進行升降動作，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，消除此方面對于生產品質的干擾。

其二，打包應力方面。在該類生產活動中，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，應當開松絲束，此環節的實施質量，對于濾棒壓降以及其硬度等都有直接性的影響。傳統KDF成型機，其配備的開松系統中，包含多個開松裝置以及預張力輥與速比輥等。其中的預張力輥可視為張力穩定裝置，但實際生產中因為絲包各處受力程度波動明顯，尤其是低端與頂端會被打包應力干擾，造成絲束帶上升期間要面臨巨大的張力波動，所以只安排預張力輥完成壓力控制，顯然無法全面應對絲包整體的張力起伏，造成濾棒壓降穩定性下降。對于該情況，絲束牽伸環節中，可添加張力調節輥，在絲束通過兩道調節關卡后能提高絲束分布的均勻性，繼而降低張力波動，實現控制濾棒質量的目的。

其三，送絲噴嘴方面。在最初的噴嘴構件處，是利用壓縮空氣，由側面入口進到腔體內，并經過不斷壓縮，氣體通過環縫中，無論是流量還是流速，均存在不均勻的問題，再加上空氣環流容易造成絲束加捻，由此造成濾棒品質下降。對此的改進方式是：把腔體內部分成若干通道，以加強對流動氣體分布的控制效果，降低空氣環流的形成概率。在由此實現在用氣量一致的前提下，形成0.08MPa～0.12MPa的負壓，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，擴大其可用的范圍，并保障絲束始終處于均勻分布的狀態中，縮小濾棒加工品質的起伏區間[4]。

2.3 包裝方法的改進建議

采用短纖維大打包進行打包改造，在不影響打包機原本功能的情況下，對絲束打包功能進行改造，使短纖、絲束兩種打包功能可以獨立使用。該項改進方案需要編制兩套程序，利用開關進行切換。在短纖維打包時，工藝提資為絲束總旦數200萬旦，絲束速度為20m/min，絲束寬度為300mm。具體措施如下。

（1）將絲束經后處理輸出向上引，從二樓繞過打包機，從打包機后側引到前側，避開樓板下的梁，向下引到落棉箱的前方；在原本打包機預壓側落棉箱前方平臺上安裝鋪絲裝置；鋪絲裝置專門應用到絲束打包中，由可旋轉機架、橫移鋪絲架、縱移落絲槽構成。

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

（3）在短纖打包期間，可將鋪絲裝置順時針旋轉90°，使其位于備用位置。

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

（5）在兩個壓縮箱上增設機構，在絲束打包時將止棉器撐開，使其始終處于開啟狀態，便可投入使用，由此實現包裝方式的改進。

3. 結語

通過本文分析，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。為保障濾棒生產的質量，僅能通過強化壓降穩定性的角度入手，經過上文提出的多項改良思路，確實能有效控制標準偏差的起伏，實現生產過程控制。