马晓伟，冯欣，曲国福，胡建洪，王贝，张晶，王建民

1.红塔烟草(集团)有限责任公司 工艺质量部，云南 玉溪 653100;2.郑州轻工业大学 食品与生物工程学院，河南 郑州 450001

0 引言

无胶区是预打孔滤嘴通风系统的重要组成部分，在接装纸预打孔数量、滤棒成形纸透气度等参数一定的条件下，无胶区面积设计值决定通风区域面积，进而决定通风率的高低[1-2].在生产过程中，控制无胶区位置和面积的稳定性是提高通风率稳定性的关键.无胶区位置发生偏移会导致接装纸上预打的部分通风孔被堵塞，致使通风率降低[1]，甚至影响接装质量[3-4].关于无胶区面积波动的研究主要聚焦于接装胶施胶量的影响及控制方面.余文炎[5]根据YJ27型接装机工作原理，定性分析了影响无胶区面积的因素.姚二民等[6-7]的研究结果均证明了通风率会随着施胶量的增加而降低，并指出涂胶辊包角是影响施胶量的主要因素.此外，陈岱峰等[8-9]研究了接装胶的渗透性能；陈德辉[10]提出了通过改进控胶辊结构减少胶水渗透的方案，这些研究均通过控制接装过程中胶水向无胶区渗透来降低对无胶区面积造成的影响.

综上，控制接装胶施胶量以保持无胶区面积稳定，进而提高滤嘴通风区域面积和通风率的稳定性已成为共识，并形成了一些控制方法.但相关研究主要针对辊胶式接装机，尚未见对喷胶式接装机的报道，同时，关于喷胶式接装机中影响滤嘴通风区域面积稳定性的因素也不明确.鉴于此，本文拟以Protos-M5型卷烟机为研究对象，运用方差分析、回归分析等方法，定性、定量研究喷胶压力(以接装胶施胶量表征)对滤嘴通风区域(无胶区)面积和滤嘴通风率的影响，并考查搓接温度对滤棒搭口胶熔化现象及无胶区面积的影响，以期解决喷胶式接装机滤嘴通风区域面积稳定性控制问题.

1 材料与方法

1.1 主要材料

软玉溪卷烟，由云南中烟红塔烟草有限责任公司提供；老板牌高级蓝黑墨水(854型)，博士企业有限公司产.

1.2 主要仪器

佳能EOS70D型数码相机，佳能中国有限公司产；DT-5型卷烟/滤棒物理综合测试台，德国Borgwaldtkc公司产；Protos-M5型卷烟机，德国豪尼公司产.

1.3 实验方法

1.3.1 无胶区面积的测定参照文献[11]的方法测定卷烟样品无胶区面积.

1.3.2 喷胶压力对无胶区面积和滤嘴通风率的影响以Protos-M5型卷烟机为对象，设置两侧喷嘴压力/中心喷嘴压力(单位都为hPa)水平梯度分别为400/700、500/800、600/1000、700/1200、900/1400，在每个水平下取500支卷烟样品，测定其无胶区面积，按《卷烟通风率检测设备通用技术条件》(YC/T 546—2016)[12]测定其滤嘴通风率.

1.3.3 搓接温度对无胶区有效面积的影响选择同一台Protos-M5型卷烟机，将搓接温度分别设置为70 ℃、180 ℃，分别取500支卷烟样品，测定其无胶区面积和无胶区有效面积.

1.3.4 机台间无胶区有效面积和滤嘴通风率的比较在同一生产班次，从7台 Protos-M5型卷烟机中各取样500支卷烟样品，分别测定其无胶区面积和无胶区有效面积，其滤嘴通风率测定方法同1.3.2.

1.4 数据处理

利用SPSS 19.0软件，通过相关分析、偏相关分析、回归分析、方差分析、LSD多重比较等方法对实验数据进行分析.

2 结果与分析

2.1 喷胶压力对无胶区面积和滤嘴通风率的影响分析

不同喷胶压力下的无胶区面积和滤嘴通风率检测结果如表1所示.由表1可知，不同喷胶压力下无胶区面积重复测量结果的RSD介于0.99%～4.94%之间，重复性均较好.喷胶压力与无胶区面积和滤嘴通风率间的相关分析结果见表2.由表2可知，无胶区面积和滤嘴通风率均与喷胶压力(主喷嘴压力和副喷嘴压力)呈极显著负相关，无胶区面积与滤嘴通风率呈显著正相关.由此可见，喷胶压力会显著影响无胶区面积和滤嘴通风率.

主喷嘴喷胶压力是影响施胶量的主要因素.因此，本文利用SPSS 19.0中曲线估计的方法，以主喷嘴喷胶压力为自变量，以无胶区面积、滤嘴通风率及其标准差为因变量，选择线性、二次项等模型，以回归系数显著的模型为最优回归模型，研究喷胶压力对无胶区面积、滤嘴通风率及其标准差的影响规律，结果见表3和图1—2.由表3可知，喷胶压力(p)与无胶区面积(S)间呈极显著指数关系(P=0.004)、与无胶区面积标准差(Ss)间呈显著线性关系(P=0.044)；喷胶压力(p)与滤嘴通风率(F)间呈极显著S形曲线关系(P=0.007)、与通风率标准差(Fs)间呈显著三次曲线关系(P=0.033)；回归模型的决定系数均偏低，说明喷胶压力是影响无胶区面积和滤嘴通风率的重要因素，但不是唯一因素.由图1可以看出，随着喷胶压力升高，无胶区面积及其标准差都整体降低；由图2可以看出，随着喷胶压力的升高，滤嘴通风率整体降低，但当喷胶压力大于1000 hPa时，滤嘴通风率的变化速度开始变慢，且滤嘴通风率的标准差先降低后升高，最低点在1000～1200 hPa 范围内.

表1 不同喷胶压力下无胶区面积和滤嘴通风率检测结果

表2 喷胶压力与无胶区面积和滤嘴通风率间的相关分析结果

综上可知，喷胶压力(接装胶施胶量)是影响滤嘴通风率和稳定性的重要因素之一，其作用机理为影响无胶区面积.

2.2 搓接温度对无胶区有效面积的影响分析

测定无胶区面积时发现无胶区域内有一条未着色条带[11]，经分析这可能是滤棒搭口胶(热熔胶)在搓接过程中熔化、扩散形成的.为了验证上述推断，将搓接温度分别设置为70 ℃、180 ℃，在Protos-M5型卷烟机上进行了搓接温度对比实验.70 ℃和180 ℃搓接的待测样品如图3所示.由图3可以看出，当搓接温度为180 ℃(高于热熔胶熔融测定温度150 ℃)时，样品存在明显的条带；当搓接温度为70 ℃(热熔胶软化点温度)时，条带基本消失.因此，将扣除未着色条带后的面积定义为无胶区有效面积.

不同搓接温度下无胶区面积和无胶区有效面积检测结果如表4所示.由表4可知，当搓接温度为70 ℃时，无胶区面积为2.330 cm2，无胶区有效面积为2.327 cm2，差异率为0.13%；当搓接温度为180 ℃时，无胶区面积为2.316 cm2，无胶区有效面积为2.283 cm2，差异率为1.42%.这主要是因为搓接温度会影响滤棒搭口胶熔化、扩散程度，进而影响无胶区有效面积.

2.3 机台间无胶区有效面积和滤嘴通风率的差异性分析

不同机台滤嘴通风率检测结果如表5所示.由表5可知，单因素方差分析及LSD多重比较结果表明，机台间无胶区面积、无胶区有效面积与滤嘴通风率均存在极显著差异.滤嘴通风率与无胶区面积和无胶区有效面积的相关性分析结果如表6所示.由表6可知，滤嘴通风率与无胶区有效面积呈显著正相关，与无胶区面积呈正相关；控制无胶区有效面积的相关性分析结果表明，滤嘴通风率与无胶区面积呈极显著正相关[13].可见，无胶区有效面积在相同机型不同机台间存在差异性，且是导致机台间滤嘴通风率波动的重要因素之一.

综上可知，接装过程中喷胶压力会影响接装胶施胶量进而影响无胶区面积，搓接温度会影响滤棒搭口胶二次熔化、扩散的程度，进而导致无胶区有效通风面积减小，这可能是机台间滤嘴通风率均存在显著差异的主要原因.另外，滤棒搭口胶熔化、扩散程度除了与搓接温度有关外，也与搓板安装调节、烟支(滤棒)圆周波动导致的搓接压力不同有关.因此，控制机台间喷胶压力、搓接温度的一致性，同时规范机台间搓板安装调节、控制搓接压力的一致性，有利于控制滤嘴通风区域有效通风面积及通风率的稳定性.

表3 喷胶压力与无胶区面积和滤嘴通风率间的关系

图1 喷胶压力与无胶区面积及其标准差的关系Fig.1 Relationship between the pressure of the praying glue pressure and the no-glue area and the standard deviation

图2 喷胶压力与滤嘴通风率及其标准差的关系Fig.2 Relationship between praying glue pressure and filter ventilation rate and standard deviation

图3 70 ℃和180 ℃搓接的待测样品 Fig.3 Samples to be tested at 70 ℃ and 180 ℃

3 结语

本文以喷胶压力、搓接温度为变量，采用方差分析、回归分析等方法对通风区域面积稳定性的影响因素进行了研究.结果表明，喷胶压力会显著影响无胶区面积和滤嘴通风率，喷胶压力与滤嘴通风率间呈S形曲线关系、与通风率标准差间呈显著三次曲线关系，喷胶压力在1000～1200 hPa范围内时，滤嘴通风率变化幅度较小且通风率波动也较小，最有利于通风率稳定性控制；滤棒搭口胶在搓接过程中会发生熔化、扩散，导致无胶区有效通风面积减小，进而影响滤嘴通风率.建议规范搓接温度及搓板安装调节，保持机台间搓接温度、搓接压力的一致性.此外，在研究过程中还发现了一个重要现象，即滤棒搭口胶会在搓接过程中发生二次熔化、扩散，导致无胶区有效通风面积进一步发生变化，这将是下一步的研究方向.

表4 不同搓接温度下无胶区面积和无胶区有效面积检测结果

表5 不同机台滤嘴通风率检测结果

表6 滤嘴通风率与无胶区面积和无胶区有效面积的相关性分析结果