卷制加熱不燃燒卷煙堵絲問題與改進研究＊

吳克如 吳偉明 楊 淼 章俊杰

（浙江中煙工業有限責任公司杭州卷煙廠，浙江杭州 310024）

0 引言

隨著全球控煙運動的持續推進以及人們健康意識的不斷增強，傳統卷煙制品銷量一直呈現下降趨勢[1]。在此背景下，新型煙草產品逐漸成為研發熱點，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，而不是通過傳統點燃的方式進行抽吸，這種產品在食用過程中不會產生焦油、CO、重金屬等有害物，可以大大降低抽吸過程對人體的傷害，因而受到年輕一代消費者的追捧[3]。杭州卷煙廠根據浙江中煙工業有限責任公司對新型煙草研究的總體戰略部署，采用無序煙絲、空心濾棒加工生產加熱不燃燒卷煙制品，本著充分利用現有閑置設備、節約成本的原則，開創性地以ZJ17D卷接機組作為生產加熱不燃燒煙草制品的設備。基于在生產中遇到的問題，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備改進的方法，以期提高加熱不燃燒煙草制品的生產穩定性。

1 吸絲成型與卷制流程

吸絲成形系統的一次風選和二次風選篩選出的煙絲由負壓吸風吸附至吸風室，吸風室借助負壓吸風和尼龍吸絲帶，對煙絲進行吸絲成形，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。

卷制成形系統給煙絲束與卷煙紙提供了匯合的通道，經幾個成形件的前后、上下合理配置，上膠器提供均勻的膠液，使卷煙紙包裹煙絲，形成連續且均勻一致、符合工藝要求的圓形煙條，再經烙鐵燙干黏合部位，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 相關零部件的作用及工作原理

（1）劈刀盤的作用是對吸絲帶上吸附的煙絲進行修剪，通過劈刀盤上的凹槽對煙絲進行擠壓，形成煙絲的壓實端，刷絲輪將劈刀盤修剪下來的煙絲通過自身的旋轉帶入螺旋回絲機構進行再利用。

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

（3）吸絲帶驅動輪帶動吸絲帶運轉，由于吸絲帶上有網孔，可吸附煙絲向前運行，在吸絲導軌的作用下形成一定寬度的煙絲束，輸送到平整器裝置進行修削成形。

（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行第一次膨脹后進入小壓板進行第二次壓縮，是整個卷制流程部分的重要組件。

3 存在問題

ZJ17D 卷接機組在生產加熱不燃燒卷煙產品時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、吸絲帶驅動輪、煙舌、小壓板等表面容易黏附煙絲，如圖2 所示，使原有零部件的設計及工藝功能發生變化，出現煙絲運行不順暢、堵塞等問題，嚴重時設備根本無法開動，無法滿足批量生產的要求。

圖2 各零部件表面黏附煙絲情況

4 原因分析

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

5 改進方法

5.1 吸絲成形流程零部件改進

5.1.1 劈刀盤、刷絲輪、鏟絲刀改進

鑒于劈刀盤、刷絲輪以及鏟絲刀容易黏上煙絲而導致堵絲這一問題，選用特氟龍涂層對這3 個零件進行表面處理，特氟龍涂層具有較低的摩擦系數以及幾乎與所有物質都不黏合這一特性，經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 吸絲帶驅動輪改進

吸絲帶驅動輪做循環圓周運動，吸絲帶驅動輪表面黏附甘油的煙絲后，在驅動吸絲帶運行過程中，吸絲帶容易打滑而導致吸附在吸絲帶上的煙絲不能向前傳輸，如圖4所示。針對這一情況，現場對吸絲帶驅動輪的表面溝槽間距進行測量，針對性設計吸絲帶驅動輪在線清潔裝置，如圖5 所示。通過安裝在吸絲帶驅動輪表面的鋸齒狀刮刀，實現吸絲帶驅動輪的在線清潔，保持吸絲帶驅動輪表面的整潔，避免吸絲帶打滑情況的出現。

圖5 在線清潔裝置

5.2 卷制流程零部件改進

為解決煙絲在煙舌和小壓板處煙絲運行不順暢這一技術難題，可以采取兩種方案：第一，改進煙舌和小壓板的表面特性，使其不會沾上甘油，煙絲通過其表面不會產生堵塞問題；第二，在煙舌與小壓板處添加噴涂設備，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殘留在煙舌和小壓板表面）等。添加噴涂裝置增加了設備的復雜性且噴涂量不易控制（噴涂過多的酒精雖然能達到減少煙絲黏附的效果，但多余的酒精容易浸染卷煙紙，卷煙紙表面發黃，影響煙支外觀質量；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，使其能滿足穩定生產的要求。

聚醚醚酮（PEEK）是一種半結晶性的全芳香族熱塑性工程塑料，因其具有自潤滑性好、耐高溫及耐水解等優異的綜合性能[5-7]，被廣泛應用于航空航天、電子器件、汽車零件、醫療器械等技術領域[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 改進效果

通過大量的試驗發現，采用全新PEEK 材料制作的全新煙舌與小壓板以及經過特氟龍涂層處理的劈刀盤、刷絲輪、鏟絲刀在設備長時間運行后表面不再黏附煙絲，有無涂層的劈刀盤在設備長時間運行后表面情況如圖7 所示，可以看出在設備長時間運行后，經過特氟龍涂層處理的劈刀盤表面始終能保持干凈的狀態，這也為設備長時間不停機運行提供了保障。吸絲帶驅動輪由于在其表面安裝鋸齒形刮刀，在其帶動吸絲帶做圓周運動時，鋸齒形刮刀將其表面吸附的煙絲清潔干凈，ZJ17D 卷接機組在運行過程中吸絲帶沒有發生打滑現象。

圖7 采取鍍層措施前后劈刀盤對比圖

7 結論

采用在劈刀盤、刷絲輪、鏟絲刀等部件表面噴涂特氟龍涂層，加裝吸絲帶驅動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 卷接機組吸絲成形與卷制流程部分因煙絲黏附而導致的堵絲問題徹底解決。ZJ17D 卷接機組在長時間生產新型加熱不燃燒卷煙制品過程中未發生持續堵絲現象，連續生產時間從原來的0 分鐘上升為1 小時以上，為ZJ17D 卷煙機組實現穩定、高效地生產新型加熱不燃燒卷煙制品提供了技術保障。目前，浙江中煙杭州卷煙廠已實現了新型加熱不燃燒卷煙制品—“YIN”品牌的穩定量產，生產時速可達3000 支/min。