基于加热卷烟降温材料的预折叠收束系统设计.pdf
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1、2024 年 3 月第 57 卷第 3 期烟草科技Tobacco Science&TechnologyMar.2024Vol.57 No.3摘要:为解决加热卷烟降温基础棒横截面孔隙过大、圆度超标等问题,设计了一种降温材料预折叠收束系统。该系统由热压装置、折叠装置、收束装置、后段送料装置等部分组成,安装在开卷褶切机与ZL22D型滤棒成型机组之间,使多级相变降温膜纸在进入烟枪前经过预热、折叠、压缩收束至近似降温基础棒的圆柱形态,以降低膜纸横截面的不规则应力。以ZL22D滤棒成型机组生产的9J11中式烤烟降温基础棒为对象进行测试,结果表明:预折叠收束系统应用后,降温基础棒圆度平均合格率增加72百分点
2、,端面孔隙合格率达到100%。该技术可为提高加热卷烟滤棒质量提供支持。关键词:加热卷烟;多级相变降温膜纸;折叠收束;基础棒;圆度;滤棒成型机组中图分类号:TS457文献标志码:A文章编号:1002-0861(2024)03-0103-05收稿日期:2023-08-28录用日期:2024-01-12第一作者:代怡(1972),男,学士,工程师,从事加热卷烟设备管理工作。E-mail:引用本文:代怡,薄立朗,汪金鹏,等.基于加热卷烟降温材料的预折叠收束系统设计 J.烟草科技,2024,57(3):103-107.(DAIYi,BO Lilang,WANG Jinpeng,et al.Design
3、of prefolding and funneling system based on cooling material for heatedtobacco products J.Tobacco Science&Technology,2024,57(3):103-107.DOI:10.16135/j.issn1002-0861.2023.0513)基于加热卷烟降温材料的预折叠收束系统设计代怡1,薄立朗1,汪金鹏1,柴祎迪1,龙思宇1,冯炎春1,闫信21.四川中烟工业有限责任公司成都卷烟厂,成都市锦江区成龙路一段56号6100682.华中农业大学工学院,武汉市洪山区狮子山街1号430070Des
4、ign of prefolding and funneling system based on cooling materialfor heated tobacco productsDAI Yi1,BO Lilang1,WANG Jinpeng1,CHAI Yidi1,LONG Siyu1,FENG Yanchun1,YAN Xin21.Chengdu Cigarette Factory,China Tobacco Sichuan Industrial Co.,Ltd.,Chengdu 610068,China2.College of Engineering,Huazhong Agricult
5、ural University,Wuhan 430070,ChinaAbstract:In order to overcome the problems of oversize pores and poor roundness of cooling baserod for heated tobacco products,a cooling material prefolding and funneling system was designed.The system consists of a hot-pressing device,a folding device,a funneling d
6、evice and a rear feeder.The system is installed between the cooling material unwinding and embossing machine and a ZL22Dfilter rod maker.The multi-stage phase change cooling polymer film coated paper is hot-pressed,folded,funneled and compressed and finally becomes a continuous round rod before ente
7、ring thegarniture to ease the radial stress of the film-coated paper.The designed system was tested withmaking 9J11 Chinese style flue-cured tobacco cooling base rods on a ZL22D filter rod maker,theresults showed that the roundness acceptable rate of the cooling base rods increased by 72 percentagep
8、oints on average,and the acceptable rate of the rod end porosity reached 100%.This technologyprovides support for improving the quality of filter rods for heated tobacco products.Keywords:Heated tobacco product;Multistage phase change cooling polymer film coated paper;Folding and funneling;Base rod;
9、Roundness;Filter rod maker加热卷烟是新型烟草制品中最接近传统卷烟抽吸体验的产品,其加热温度一般在350 以下,可有效减少燃烧和热裂解过程中有害和潜在有害化学物质的产生,使用时将烟弹插入烟具中加热,使烟弹中的烟碱及香气物质稳定挥发释放,以满足吸烟者需求。烟弹由发烟段、降温段、空管段、滤嘴段组成,因2024 年烟草科技烟弹长度较短,烟气吸阻较低,这种工艺结构不可避免地会造成入口烟气温度过高。为解决烟气入口过烫的问题,国内外各大烟草公司在加热卷烟降温段的材料、结构、加工工艺等方面进行了大量研究,其降温措施主要集中在应用特殊的降温材料和设计特定的降温结构等方面1-2。菲利普
10、莫里斯国际公司(PMI)的iQOS加热卷烟采用多段构造,其降温段采用在176 附近具有单一相变吸热功能的聚乳酸(PLA,polylactic acid)膜进行压皱聚拢而成3-4;英美烟草公司(BAT)的glo加热卷烟降温段采用空管大气流管状滤棒,通过空管滤棒为烟气提供更大的气流通道,以降低烟气温度,且减少对烟气的吸附5;韩国烟草人参公社(KT&G)推出的lil加热卷烟为中心针式加热产品,其配套的 Fiit 烟支使用玉米纤维(Corn Fiber)编织束进行降温;湖北中烟工业有限责任公司生产的“MOK”烟支使用打孔压纹聚乳酸膜和高透成型纸进行降温6;云南中烟工业有限责任公司生产的“MC”烟支使用
11、10 mm的压纹聚拢聚乳酸膜包裹散热片与增香纤维7,达到降温增香的目的;广东中烟工业有限责任公司生产的“MU”烟支使用23 mm的淀粉空管作为降温段,淀粉空管由淀粉、相变材料和多元醇三者协同制备而成8。分析可见,当前主要通过单一相变降温材料聚乳酸膜对高温烟气进行降温处理,在降温原理和降温材料应用上较为单一。因聚乳酸膜相变焓值较低,只能作用在(17815)温度范围内,降温效果有限且聚乳酸膜生产成本较高;而以菲利普 莫里斯国际公司为代表的各大烟草公司在加热卷烟烟用辅材、烟支结构等方面进行了大量的专利布局。为突破降温段聚乳酸膜的技术壁垒,四川中烟工业有限责任公司开发了多级相变降温膜纸(复合生物膜纸)
12、,相比聚乳酸单一相变材料,该膜纸适用温度范围广,可在低温范围内实现相变吸热降温,具有降温能力强、成本低、安全稳定、烟气吸附少、支撑载香等优点。但多级相变降温膜纸本身应力大,且克重及厚度均高于其他加热卷烟降温材料,在设备加工适应性上低于单层聚乳酸膜。在生产过程中,降温基础棒由一定幅宽的多级相变降温膜纸经开卷褶切机纵向压纹后,再经ZL22D滤棒成型机组收束、压缩、粘接、包裹成型、分切加工而成。在膜纸材料收束过程中因膜纸摆动幅度过大,成型后的降温基础棒容易出现端面孔隙直径过大、圆度数据合格率低等问题。为此,以成都卷烟厂加热卷烟降温基础棒生产线为研究对象,设计了一种降温材料预折叠收束系统,并利用滤棒成
13、型机组生产9J11中式烤烟降温基础棒进行测试,以期提高加热卷烟降温基础棒生产质量。1系统设计1.1结构组成降温材料预折叠收束系统主要由热压装置(1)、折叠装置(2)、收束装置(3)、后段送料装置(4)以及控制系统等组成,见图1。多级相变降温膜纸经开卷褶切机纵向压纹后,进入热压装置的导纸板预热,使膜纸受热软化减小应力;通过折叠装置,完成两次对中折叠收束;经收束装置的导向锥形筒对膜纸再次加热收束;最后由后端送料装置的成型轮压缩定型并送至ZL22D滤棒成型机组烟枪入口处。膜纸在进入烟枪前经过2次加热,4次折叠收束,2次膨胀工序,有效降低了膜纸在成型阶段横截面不规则应力。1.1.1热压装置设计热压装置
14、由上导纸板(4)、下导纸板(5)、升降气缸(8)以及支架板(11)等组成,见图2。上下导纸板宽度大于膜纸幅宽,采用具有电磁加热功能的黄铜材质制作而成,温度控制范围60150。通过上下导纸板对膜纸进行加热软化,以减小后续膜纸折叠工序的不规则应力,使膜纸折叠、收束更加顺畅。支架板通过螺钉连接固定在机架台板上,上导纸板与支架板通过连接板(1)固定且不可移动,下导纸板通过升降气缸使其沿直线滑轨(10)上下移动,以实现上下导板的开合,从而满足膜纸导入以及靠拢加热等功能。1.1.2折叠装置设计折叠装置由被动辊组(1)、压轮组(2)、限位部件1.热压装置2.折叠装置3.收束装置4.后段送料装置5.机架台板6
15、.控制面板7.电气柜8.支座图1降温材料预折叠收束系统结构示意图Fig.1Structure of prefolding and funneling systemfor cooling material 104第 57 卷第 3 期代怡,等:基于加热卷烟降温材料的预折叠收束系统设计组(3)、侧边惰轮组(4)、收紧惰轮组(5)、横轮组(6)、二折收紧纸辊组(7)等组成,见图3。被动辊组与膜纸运行高度一致,以保证膜纸平稳通过;压轮组惰轮始终作用于膜纸的中心线上,并对其施加垂直向下的压力,完成第一次对中折叠;限位部件组对膜纸的两侧进行夹持约束,避免膜纸外翻影响下道工序;侧边惰轮组和收紧惰轮组将第一次
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