組合式煙用絲束計數取樣板的設計及應用*

蔡潔云，馬 靜，劉宇晨，孟紅明，楊 兵，顧健龍，李 鄲，張 軻，龍 杰，王春瓊，梁詩涵，魏 佳

(云南省煙草質量監督檢測站，云南 昆明 650106)

煙草行業廣泛使用二醋酸纖維素絲束和聚丙烯絲束作為卷煙濾棒原料，煙用絲束的品質，在一定程度上對卷煙煙氣成分、卷煙品質形成影響[1-6]。在抽樣過程中，煙用絲束極易變形，出現拉伸、斷裂、扭曲等情況，影響各項質量檢測指標，如絲束線密度、單絲線密度、斷裂強度、卷曲數等指標，導致實測值與標稱值偏離。但不能明確質控指標偏差的原因是煙用絲束出現了質量問題，還是在抽取過程中的形變導致檢測數據不能客觀反映生產現狀。因此，當實驗室樣品品質不佳時，其質控檢測起不到指導生產的作用。

煙用絲束樣品抽取，通常存在抽樣長度過大、有效樣品長度低的問題。雖然可以從抽取的實驗室樣品中挑選一些完好的絲束進行標準規定項目的檢驗，但可能會存在實驗數據波動大、產品質量誤判的風險。

針對標準對煙用絲束取樣板無具體規定，常見的絲束抽樣板材質、規格不一，取樣板缺少計長工具導致抽樣長度過長等情況，本文研發了一種組合型煙用絲束計數取樣板，為提高抽樣作業的規范性提供技術支撐。

1 取樣板材質的選擇

煙草行業標準(YC/T 26—2017煙用絲束)[7]規定了煙用絲束的抽樣方法。以煙用絲束物理指標(絲束線密度[8]、單絲線密度[9])檢測用實驗室樣品為例——“絲束線密度、單絲線密度試樣制備：從取樣部位用取樣板順著鋪絲方向自然卷繞約 60 m 絲束，放入潔凈的自封袋內密封保存。在取樣、運輸和保存過程中不應使絲束狀態受到破壞。”

絲束被拉伸后，絲束線密度測定值會變小。YC/T 169.1—2009[10]規定：絲束線密度測定值應在標稱值絲束線密度的0.95～1.05倍范圍內，即實測絲束線密度與標稱絲束線密度的相對偏差≤5%。當實測絲束線密度與標稱絲束線密度的相對偏差不滿足小于等于5%的要求時，有可能是在抽樣過程中絲束發生了拉伸或其他形變。

本文從可實施性、有效性、可靠性、經濟性、安全性五個因素，對備選材質進行對比分析。

1.1 紙質取樣板

紙質取樣板很常見，是很多抽樣單位的首選。如圖1所示。

圖1 紙質取樣板煙用絲束樣品抽取示例

1)可實施性。選用瓦楞紙作為取樣板材質，取材容易，加工周期短，且可自行切割造型，但外觀通常不規整。

2)有效性。紙質取樣板易發生支撐力不足的情況，導致絲束受力不均，易發生絲束被拉伸變形，影響實驗室樣品品質。

紙質取樣板表面通常較粗糙，尤其是邊角處，通常會掛到絲束，易發生取樣板與絲束樣品粘連的情況，從而導致絲束被拉伸變形，影響實驗室樣品品質。

3)可靠性。紙質取樣板使用壽命短，反復使用易折損，保存不當易受潮發霉。

4)經濟性。紙質取樣板網查價格：48元/10片(規格 100 cm*100 cm*3 mm)，紙質取樣板價格低廉。

5)安全性。瓦楞紙加工時使用到粘結劑，受熱易釋放出甲醛等物質，可能會對煙用絲束樣品造成污染，影響檢測結果的準確性。

1.2 304不銹鋼取樣板

304不銹鋼取樣板很少見，其成本高、質量大、可操作性差。

1)可實施性。不銹鋼取樣板需委外加工，外觀較規整、精美。

2)有效性。不銹鋼取樣板操作不靈活，易導致絲束受力不均，也易發生絲束被拉伸變形，影響實驗室樣品品質。

不銹鋼取樣板表面過于光滑，絲束在取樣板上容易滑落，尤其是邊角處。滑落后束，易發生絲束樣品間粘連、絲束受力不均的情況，從而導致絲束被拉伸變形，影響實驗室樣品品質。

3)可靠性。不銹鋼取樣板使用壽命長。

4)經濟性。不銹鋼取樣板網查價格：368元/片(規格 100 cm*100 cm*2 mm)。不銹鋼取樣板價格較貴。

5)安全性。304不銹鋼材質為食品級，安全無異味。

1.3 實木板取樣板

實木板取樣板較少見，偶有使用。

1)可實施性。實木取樣板需委外加工，外觀較規整、精美。

2)有效性。表面涂漆的實木板取樣板，類似不銹鋼取樣板，也會出現表面過于光滑，絲束在取樣板上容易滑落，易發生絲束樣品間粘連、絲束受力不均等情況，從而導致絲束被拉伸變形，影響實驗室樣品品質。

表面未涂漆的實木板取樣板，可能會出現表面粗糙，尤其是邊角處，可能會掛到絲束，易發生取樣板與絲束樣品粘連的情況，從而導致絲束被拉伸變形，影響實驗室樣品品質。

3)可靠性。實木取樣板使用壽命長，但可能存在保存不當受潮發霉的情況。

4)經濟性。實木取樣板網查價格：214.2元/片(規格 120 cm*60 cm*3 mm)。實木取樣板價格較貴。

5)安全性。實木加工時使用到粘結劑，受熱易釋放出甲醛等物質，可能會對煙用絲束樣品造成污染，影響檢測結果的準確性。

1.4 塑料板取樣板

塑料取樣板在操作規范的企業中，已在使用。

1)可實施性。塑料取樣板需委外加工，外觀較規整、精美。

2)有效性。PVC(聚氯乙烯)板取樣板，表面光滑程度適中，絲束在取樣板上不易滑落，也不易發生取樣板與絲束樣品粘連的情況，基本上不會導致絲束被拉伸變形影響實驗室樣品品質的情況。

3)可靠性。塑料取樣板使用壽命長，不易變形變質，耐用性好。

4)經濟性。塑料取樣板網查價格：76元/片(規格100 cm*2000 cm*3 mm)。塑料取樣板價格適中。

5)安全性。PVC(聚氯乙烯)塑料材質為食品級，安全無異味。

1.5 小結

綜合考慮四種材質的可實施性、有效性、可靠性、經濟性、安全性五個方面，塑料材質的取樣板兼具價格適中、輕便易攜帶、可操作性強的特點，同時能避免絲束在抽樣過程的拉伸形變，較為適合作為絲束取樣板的材質。

2 取樣板計長工具的選擇

根據GB/T 2829-2002 周期檢查計數抽樣程序及抽樣表適用于生產過程穩定性的檢查[10]和實際檢測需要，為保證試樣需從實驗室樣品中截取的隨機性，一個煙用絲束樣品需要抽取3份樣品，抽樣長度約為 60 m。

煙用絲束抽樣時，通常，采用一個取樣板上纏繞 30 m 絲束，按要求取2板就得到 60 m 絲束的一份檢測樣品，一個樣品需要抽取6板共計約 180 m 絲束。

抽樣長度不足，只能從中挑選一些完好的絲束部分進行標準規定項目的檢驗，實驗數據波動大，有產品質量誤判的風險；若取樣過多，雖確保了有效樣品長度滿足檢測需要，卻會造成浪費，不符合精益管理的要求。

因此，考慮在絲束取樣板上配備一個計長裝置。

表1 不同材質的絲束取樣板評估比選情況

2.1 直接測量長度裝置與間接測量長度裝置的比選

直接測量長度裝置，如 30 m 卷尺，不易安裝至取樣板上，且可操作性不強。

間接測量長度裝置，如計數器，示數可讀，計長方便，成本相對較低，與取樣板連接拆卸自如。因此間接測量長度裝置適合作為取樣板的計長配件。

2.2 計數器的比選

常見的計數器有光電式與機械式兩種。光電式計數器，結構復雜，缺點時不可用；機械式計數器，結構簡單，無需用電，穩定性好。因此機械式計數器適合作為計數器取樣板的計長配件。

2.3 連接單元連接方式比選

組合式可拆卸連接與固定式連接相比，可實施性、有效性、可靠性、成本、安全性類似，但組合式可拆卸連接方式，可使計數器用在多個取樣板上，降低了單個計數取樣板的成分，較為適合。

2.4 計數器的設計制作

1)計數器相關設計參數。計數器相關設計參數見表2。

表2 計數器相關設計參數表

2)制作組合式計數器及其連接單元。制作的主要步驟：① 采用3D打印技術制作計數器安裝槽；② 采用3D打印技術制作轉動手柄；③將計數器安裝在計數手柄上(見圖2)。

①計數器安裝槽；②轉動手柄1；③轉動手柄2；④安裝了計數器的連接手柄。圖2 組合式計數器及其連接單元圖示

3 效果驗證

3.1 組合式煙用絲束計數取樣板的組裝

按圖紙進行定制加工和組裝，組合式煙用絲束計數取樣板如圖3、圖4所示。

圖3 組合式煙用絲束計數取樣板

圖4 組合式煙用絲束計數取樣板的取樣過程

3.2 組合式煙用絲束計數取樣板的效果驗證

采用該取樣裝置對同一品質合格的絲束標準要求進行模擬抽樣，然后截取同一位置進行抽取樣品的抽樣質量有效性驗證和抽樣長度準確度驗證。

1)抽取的實驗室樣品的抽樣質量有效性驗證。采用該取樣板，以絲束線密度指標作為依據，驗證抽取的樣品未被拉伸。測定結果如表3所示。

表3 絲束線密度有效性驗證數據表

由表3所示：實測絲束線密度與標稱絲束線密度的相對偏差≤5%，符合“YC-T 26-2017煙用絲束的要求[7]，即“絲束線密度測定值應在標稱值絲束線密度的0.95～1.05倍范圍內”。表明抽取樣品的絲束線密度未因拉伸形變產生顯著性變化，即抽樣質量有效性有保障，滿足要求。

2)絲束線密度有效性驗證。采用該取樣板，對同一品質合格的絲束標準要求進行模擬抽樣，然后截取同一位置進行抽樣長度測定，驗證抽樣長度準確度。測定結果如表4所示。

表4 絲束線密度有效性驗證數據表

由表4所示：抽樣長度與計劃長度的相對偏差≤5%，抽樣長度準確度有保障，滿足要求。

經驗證，采用組合式煙用絲束計數取樣板，所抽取煙用絲束樣品未被拉伸即抽樣品質有保障，且抽樣長度準確度有保障，說明該裝置符合要求。

4 結語

針對標準對煙用絲束取樣板無具體規定，常見的絲束抽樣板材質、規格不一，取樣板缺少計長工具導致抽樣長度過長等情況，研發了一種組合型煙用絲束計數取樣板。經驗證，采用組合式煙用絲束計數取樣板，所抽取的煙用絲束樣品未被拉伸即抽樣品質有保障，且抽樣長度準確度有保障。本取樣板的研發，為提高抽樣作業的規范性提供了技術支撐。