摘要：傳統(tǒng)的煙用復(fù)合內(nèi)襯紙存在含鋁量高，表面鋁層無法自然降解的問題。為適應(yīng)環(huán)保要求，提出了滿足真空鍍鋁內(nèi)襯紙上機(jī)要求的設(shè)備改造方法和基于ZB421包裝機(jī)的真空鍍鋁內(nèi)襯紙包裝方法，可滿足ZB421包裝機(jī)的真空鍍鋁內(nèi)襯紙上機(jī)使用要求。

關(guān)鍵詞：真空鍍鋁內(nèi)襯紙;包裝機(jī);設(shè)備改造

中圖分類號：TB486 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1671-0797（2024）19-0071-04

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2024.19.017

0 引言

煙用內(nèi)襯紙是加熱卷煙包裝的重要材料之一，承載著防潮、保香等重要功能。目前，在卷煙包裝過程中，多使用復(fù)合內(nèi)襯紙，其原因是復(fù)合內(nèi)襯紙制造工藝簡單，塑性指標(biāo)好，對包裝設(shè)備的要求較低。復(fù)合內(nèi)襯紙的壓延鋁箔厚度一般為6～7 μm，每噸含鋁量在200 kg以上，且復(fù)合鋁箔紙的表面鋁層無法自然降解。

真空鍍鋁內(nèi)襯紙是一種新型的環(huán)保材料，該內(nèi)襯紙鋁膜厚度僅為0.02～0.04 μm，每噸紙含鋁量只有幾公斤，僅為復(fù)合鋁箔紙的1/300～1/200。使用真空鍍鋁內(nèi)襯紙代替?zhèn)鹘y(tǒng)的復(fù)合內(nèi)襯紙作為卷煙內(nèi)襯紙，可以大量節(jié)約輔料成本和鋁資源，且丟棄后表面鋁層易于被土壤吸收，能夠自然降解，有利于環(huán)境保護(hù)。為解決真空鍍鋁內(nèi)襯紙在FOCKE703包裝機(jī)中因鋁層厚度薄導(dǎo)致的可塑性差、回彈力大等問題，姜孟鵬對折疊成型的相關(guān)機(jī)械部件及電氣元件進(jìn)行了改進(jìn)[1];湯德芳等分析了真空鍍鋁內(nèi)襯紙的材料性質(zhì)和影響其上機(jī)包裝適應(yīng)性的因素，解決了真空鍍鋁內(nèi)襯紙成型過程易出現(xiàn)折皺、折疊不到位等問題[2-3];譚明杰等開展了真空鍍鋁內(nèi)襯紙在煙包上的應(yīng)用研究[4];王建明對真空鍍鋁紙的印刷工藝作了介紹和分析[5]。然而，目前真空鍍鋁內(nèi)襯紙多是應(yīng)用于單通道包裝設(shè)備，而針對雙通道設(shè)備的應(yīng)用性研究較少。本文針對ZB421雙鋁包包裝機(jī)設(shè)備特點，提出了滿足真空鍍鋁內(nèi)襯紙上機(jī)要求的設(shè)備改造方法和基于ZB421包裝機(jī)的真空鍍鋁內(nèi)襯紙包裝方法。新方法的提出，為環(huán)保材料在包裝設(shè)備的應(yīng)用提供了一種新的思路和方法。

1 ZB421包裝機(jī)設(shè)備改造方法

1.1 壓紋裝置的改造

真空鍍鋁內(nèi)襯紙的壓制在壓紋裝置中實現(xiàn)。壓紋裝置是ZB421包裝機(jī)的主要部件之一，其作用是在卷煙內(nèi)襯紙表面壓制標(biāo)記。通過對真空鍍鋁內(nèi)襯紙充分壓制，提升內(nèi)襯紙的塑性指標(biāo)，保證其在后續(xù)工藝中包裝折疊時不發(fā)生反彈。

原壓紋裝置如圖1所示，主要包括箱體、驅(qū)動軸、1號軋輥、2號軋輥。箱體安裝在內(nèi)襯紙傳送系統(tǒng)中，1號軋輥為膠輥，2號軋輥為鋼輥。根據(jù)產(chǎn)品要求，2號軋輥表面刻有標(biāo)記。1號軋輥為驅(qū)動輥，動力經(jīng)驅(qū)動軸傳動至1號軋輥，使1號軋輥順時針旋轉(zhuǎn)運動。1號軋輥和2號軋輥的內(nèi)側(cè)安裝有齒輪副，1號軋輥旋轉(zhuǎn)時，經(jīng)齒輪副帶動2號軋輥逆時針旋轉(zhuǎn)，從而使1號軋輥和2號軋輥產(chǎn)生相對的旋轉(zhuǎn)運行。設(shè)備運行時，內(nèi)襯紙從1號軋輥和2號軋輥之間穿過，在2號軋輥表面標(biāo)記的印制作用下，輸出的內(nèi)襯紙表面形成相應(yīng)標(biāo)記。

但是由于真空鍍鋁內(nèi)襯紙含鋁量較少，原壓紋裝置并不適用，膠-鋼軋輥難以對真空鍍鋁內(nèi)襯紙進(jìn)行充分壓制，無法提升其塑性指標(biāo)，導(dǎo)致在后續(xù)包裝工藝中折疊失敗。

本文開發(fā)了一種用于真空鍍鋁內(nèi)襯紙的壓紋裝置，如圖2所示。該裝置由箱體、驅(qū)動軸、1號鋼輥、2號鋼輥組成。1號軋輥為壓紋鋼輥，軋輥表面刻有網(wǎng)狀紋路。設(shè)備運行時，真空鍍鋁內(nèi)襯紙從1號軋輥和2號軋輥之間穿過，在1號軋輥表面紋路的作用下，內(nèi)襯紙表面形成網(wǎng)狀紋路并變軟，塑性指標(biāo)提升，使其在后續(xù)包裝工藝中更易包裝成型，不發(fā)生反彈。

1.2 并包機(jī)構(gòu)的改造

雙鋁包小包的并包過程在并包機(jī)構(gòu)中實現(xiàn)。并包機(jī)構(gòu)如圖3所示，其作用是兩個小煙包完成內(nèi)襯紙包裝后，進(jìn)入到并包機(jī)構(gòu)中，模盒在凸輪和彈簧的驅(qū)動下完成煙包的并包和模盒分離動作，從而實現(xiàn)雙鋁包卷煙的并包過程。

原并包機(jī)構(gòu)主要包括并包模盒、安裝塊、支座、導(dǎo)軌。兩個并包模盒分別安裝在兩個安裝塊上，導(dǎo)軌兩端安裝在支座上，兩個安裝塊嵌套在導(dǎo)軌上。支座和導(dǎo)軌為固定件，并包模盒和安裝塊為活動件，兩個安裝塊在凸輪和彈簧的作用下沿導(dǎo)軌做相對的往復(fù)運動，以此實現(xiàn)并包模盒的并包、分離動作。并包模盒在分離極限位，第一鏈?zhǔn)酵七M(jìn)器將兩個完成內(nèi)襯紙包裝的小包同時推入兩個并包模盒內(nèi)，此后，兩個并包模盒做相對運動，當(dāng)達(dá)到合并極限位時，實現(xiàn)兩個小包的合并和并攏，此時，第二鏈?zhǔn)酵七M(jìn)器將并包后的小包推出模盒，進(jìn)入內(nèi)框紙包裝和商標(biāo)紙包裝工序。

真空鍍鋁內(nèi)襯紙塑性指標(biāo)較差，在并包模盒內(nèi)易反彈，造成小包散包。為此，本文開發(fā)了一種新型的用于真空鍍鋁內(nèi)襯紙的并包機(jī)構(gòu)，如圖4所示。

新并包機(jī)構(gòu)增加了兩個定型擋板，該擋板一端分別安裝在兩個支座上，以螺栓緊固;另一端穿過方孔。并包模盒在分離極限位，第一鏈?zhǔn)酵七M(jìn)器將兩個完成內(nèi)襯紙包裝的小包同時推入兩個并包模盒內(nèi)，定型擋板擋住小包，定型擋板與第一鏈?zhǔn)酵七M(jìn)器夾持在小包兩側(cè)，對小包進(jìn)行充分壓制和定型，確保內(nèi)襯紙不反彈，小包不散包;此后，兩個并包模盒做相對運動，當(dāng)達(dá)到合并極限位時，實現(xiàn)兩個小包的合并和并攏，由于定型擋板為固定件，此時，定型擋板退出模盒方孔，不再對小包進(jìn)行阻擋，第二鏈?zhǔn)酵七M(jìn)器將并包后的小包推出模盒。

新并包機(jī)構(gòu)的開發(fā)，保證了真空鍍鋁內(nèi)襯紙煙包在并包過程中不發(fā)生散包現(xiàn)象。

1.3 下壓裝置的設(shè)計

原ZB421雙鋁包包裝機(jī)無下壓裝置。第一鏈?zhǔn)酵七M(jìn)器將兩個完成內(nèi)襯紙包裝的小包同時推入兩個并包模盒的過程中，還起到內(nèi)襯紙上折疊面折疊的作用。此后，并包模盒將兩個小包合并和并攏，第二鏈?zhǔn)酵七M(jìn)器將并包后的小包推出并包模盒，推入商標(biāo)紙包裝模盒內(nèi)，同時起到上折疊面按壓的作用。但是，在第二鏈?zhǔn)酵七M(jìn)器退出后，商標(biāo)紙包裝前的時間范圍內(nèi)，內(nèi)襯紙上折疊面極易發(fā)生反彈。因此，本文設(shè)計了一套下壓裝置，在商標(biāo)紙包裝前，對兩個小包的上折疊面進(jìn)行二次按壓，確保內(nèi)襯紙上折疊面不發(fā)生反彈。

下壓裝置零件分解圖如圖5所示，該裝置由1號連桿、2號連桿、3號連桿、支架、下壓板等組成。下壓裝置安裝在商標(biāo)紙包裝傳動箱一側(cè)，箱體內(nèi)有一個槽凸輪，凸輪旋轉(zhuǎn)帶動箱體外凸輪軸做順時針和逆時針交替的旋轉(zhuǎn)運動。下壓裝置1號連桿一端安裝在箱體外凸輪軸上，并用兩顆螺釘緊固，確保凸輪軸旋轉(zhuǎn)時帶動1號連桿旋轉(zhuǎn)。2號連桿一端安裝在箱體外固定軸上，通過軸承、墊圈、隔套等進(jìn)行連接。3號連桿與1號連桿和2號連桿的另一端，通過軸承、軸、擋板、隔套等連接。3號連桿尾端與Z型支座一端連接，通過2個螺栓進(jìn)行緊固。下壓板與Z型支座的另一端通過2個螺栓進(jìn)行緊固。下壓板呈L型，其作用是在商標(biāo)紙包裝前，在L槽內(nèi)對兩個小包的上折疊面進(jìn)行二次按壓。下壓板上加工有T型孔，其作用是讓出第二鏈?zhǔn)酵七M(jìn)器的運動軌跡，防止設(shè)備運行時發(fā)生干涉。

設(shè)備運行時，1號連桿在凸輪軸的帶動下做旋轉(zhuǎn)運動。1號連桿旋轉(zhuǎn)時帶動2號連桿、3號連桿、支架擺動，最終使下壓板上下往復(fù)運動。下壓裝置在商標(biāo)紙包裝前對兩個小包的上折疊面進(jìn)行二次按壓，確保內(nèi)襯紙上折疊面不發(fā)生反彈。

2 ZB421包裝機(jī)真空鍍鋁內(nèi)襯紙包裝方法

通過對ZB421包裝機(jī)壓紋裝置、并包機(jī)構(gòu)和下壓裝置的設(shè)計與改造，形成了ZB421包裝機(jī)真空鍍鋁內(nèi)襯紙包裝方法，流程如圖6所示。

步驟1：內(nèi)襯紙輸送。真空鍍鋁內(nèi)襯紙從內(nèi)襯紙輸送輥，通過各輥系，經(jīng)過分切系統(tǒng)、糾偏系統(tǒng)、預(yù)壓制和虛線切割系統(tǒng)后，進(jìn)入U型包裝。在分切系統(tǒng)中，通過切割刀組件對真空鍍鋁內(nèi)襯紙進(jìn)行一分二切割，使內(nèi)襯紙滿足雙鋁包生產(chǎn)要求;在壓制過程中，內(nèi)襯紙從一對鋼軋輥之間穿過，在鋼軋輥對相互壓力的作用下，內(nèi)襯紙變軟，塑性指標(biāo)提升，折疊后的反彈程度降低。

步驟2：煙組輸送。煙組由第一輸送鏈上的推腳從七角輪中推出，進(jìn)入雙輸送通道后，進(jìn)入兩個并排的往復(fù)模盒。兩個模盒的煙支均按照5-5排列。

步驟3：U型包裝。一分二的真空鍍鋁內(nèi)襯紙帶進(jìn)入U型包裝系統(tǒng)時，第一輸送鏈上的推腳也在將兩個煙組向前輸送至U型包裝系統(tǒng);U型包裝系統(tǒng)內(nèi)的切割刀組件，根據(jù)煙包設(shè)計尺寸對內(nèi)襯紙進(jìn)行裁剪，將內(nèi)襯紙帶裁剪成單個煙包所需內(nèi)襯紙，內(nèi)襯紙被模盒支架固定住，第一輸送鏈上的推腳將煙組和內(nèi)襯紙包裹在一起，形成了初始的鋁箔紙煙包。兩個煙組被推出時，與兩張內(nèi)襯紙接觸，形成兩個“U”型包裝。

步驟4：固定折疊。固定折疊裝置由底角下側(cè)邊折疊器、上側(cè)邊折疊器兩部分組成。固定折疊裝置本身在折疊過程中并沒有產(chǎn)生動作，而是通過特定的形狀邊使得真空鍍鋁內(nèi)襯紙在輸送過程中產(chǎn)生擠壓，完成內(nèi)襯紙煙包的折疊動作，同時通過兩側(cè)安裝的光電檢測裝置對內(nèi)襯紙的折疊進(jìn)行檢測。兩個U型包裝進(jìn)入固定折疊裝置，固定折疊裝置是在第一輸送鏈上煙組傳輸過程中先后通過中間及內(nèi)、外折疊器來完成內(nèi)襯紙底角和上下側(cè)邊的折疊。

步驟5：側(cè)角折疊。3個輥子分別嵌在3根凸輪塊的槽中，輥子在槽里滑動，驅(qū)動4個折疊塊左右擺動，完成內(nèi)襯紙煙包的側(cè)角折角。

步驟6：底部折疊。通過凸輪驅(qū)動折疊指上下擺動，完成鋁箔紙煙包的底部折角。

步驟7：頂部折疊。第一鏈?zhǔn)酵七M(jìn)器將兩個完成內(nèi)襯紙包裝的小包同時推入兩個并包模盒的過程中，還起到內(nèi)襯紙上折疊面折疊的作用。

步驟8：小盒并包。兩個完成內(nèi)襯紙包裝的小盒在第一鏈?zhǔn)酵七M(jìn)器的推動下，進(jìn)入并包模盒，并包模盒對兩個小盒進(jìn)行合并和并攏，此時，雙鋁包包裝機(jī)的雙通道合并為單通道。在并包模盒中加入了定型擋板，通過定型擋板對完成真空鍍鋁內(nèi)襯紙包裝的加熱卷煙小包進(jìn)行充分壓制和定型，確保并包過程中內(nèi)襯紙不反彈、小包不散包。此后，第二鏈?zhǔn)酵七M(jìn)器將并包后的小盒推出并包模盒，推入商標(biāo)紙包裝模盒內(nèi)，同時起到上折疊面按壓的作用。

步驟9：頂部下壓。設(shè)備運行時，1號連桿在凸輪軸的帶動下做旋轉(zhuǎn)運動。1號連桿旋轉(zhuǎn)時帶動2號連桿、3號連桿、支架擺動，最終使下壓板上下往復(fù)運動。下壓裝置在商標(biāo)紙包裝前，對兩個小包的上折疊面進(jìn)行二次按壓，確保內(nèi)襯紙上折疊面不發(fā)生反彈。

步驟10：商標(biāo)紙包裝。完成質(zhì)量檢測的小盒，進(jìn)入商標(biāo)紙包裝轉(zhuǎn)塔進(jìn)行商標(biāo)紙包裝。

3 結(jié)束語

傳統(tǒng)煙用復(fù)合內(nèi)襯紙存在含鋁量高、表面鋁層無法自然降解的問題，真空鍍鋁內(nèi)襯紙含鋁量低，但存在易反彈、不易包裝成型等問題。為滿足真空鍍鋁內(nèi)襯紙的上機(jī)要求，本文完成了以下工作：

1）提出了滿足真空鍍鋁內(nèi)襯紙上機(jī)要求的設(shè)備改造方法，包括壓紋裝置改造、并包機(jī)構(gòu)改造、下壓裝置的設(shè)計，新的結(jié)構(gòu)形式可以有效提升內(nèi)襯紙的塑性指標(biāo)，保證其在包裝折疊過程中不發(fā)生反彈。

2）針對ZB421雙鋁包設(shè)備特點，提出了ZB421包裝機(jī)真空鍍鋁內(nèi)襯紙包裝方法。

3）新包裝方法可滿足真空鍍鋁內(nèi)襯紙的ZB421包裝機(jī)上機(jī)要求，為環(huán)保材料在卷煙包裝設(shè)備的應(yīng)用提供了一種新的思路和方法。

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收稿日期：2024-05-30

作者簡介：丁巖（1983—），男，河南人，高級工程師，研究方向：煙機(jī)設(shè)備技術(shù)。