ZB421包裝機的真空鍍鋁內(nèi)襯紙包裝方法研究

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

關鍵詞：真空鍍鋁內(nèi)襯紙;包裝機;設備改造

中圖分類號：TB486 文獻標志碼：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，多使用復合內(nèi)襯紙，其原因是復合內(nèi)襯紙制造工藝簡單，塑性指標好，對包裝設備的要求較低。復合內(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。為解決真空鍍鋁內(nèi)襯紙在FOCKE703包裝機中因鋁層厚度薄導致的可塑性差、回彈力大等問題，姜孟鵬對折疊成型的相關機械部件及電氣元件進行了改進[1];湯德芳等分析了真空鍍鋁內(nèi)襯紙的材料性質和影響其上機包裝適應性的因素，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)襯紙多是應用于單通道包裝設備，而針對雙通道設備的應用性研究較少。本文針對ZB421雙鋁包包裝機設備特點，提出了滿足真空鍍鋁內(nèi)襯紙上機要求的設備改造方法和基于ZB421包裝機的真空鍍鋁內(nèi)襯紙包裝方法。新方法的提出，為環(huán)保材料在包裝設備的應用提供了一種新的思路和方法。

1 ZB421包裝機設備改造方法

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包裝機的主要部件之一，其作用是在卷煙內(nèi)襯紙表面壓制標記。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，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號軋輥表面刻有標記。1號軋輥為驅動輥，動力經(jīng)驅動軸傳動至1號軋輥，使1號軋輥順時針旋轉運動。1號軋輥和2號軋輥的內(nèi)側安裝有齒輪副，1號軋輥旋轉時，經(jīng)齒輪副帶動2號軋輥逆時針旋轉，從而使1號軋輥和2號軋輥產(chǎn)生相對的旋轉運行。設備運行時，內(nèi)襯紙從1號軋輥和2號軋輥之間穿過，在2號軋輥表面標記的印制作用下，輸出的內(nèi)襯紙表面形成相應標記。

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)襯紙進行充分壓制，無法提升其塑性指標，導致在后續(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 并包機構的改造

雙鋁包小包的并包過程在并包機構中實現(xiàn)。并包機構如圖3所示，其作用是兩個小煙包完成內(nèi)襯紙包裝后，進入到并包機構中，模盒在凸輪和彈簧的驅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。

原并包機構主要包括并包模盒、安裝塊、支座、導軌。兩個并包模盒分別安裝在兩個安裝塊上，導軌兩端安裝在支座上，兩個安裝塊嵌套在導軌上。支座和導軌為固定件，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軌做相對的往復運動，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，第一鏈式推進器將兩個完成內(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，當達到合并極限位時，實現(xiàn)兩個小包的合并和并攏，此時，第二鏈式推進器將并包后的小包推出模盒，進入內(nèi)框紙包裝和商標紙包裝工序。

真空鍍鋁內(nèi)襯紙塑性指標較差，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)襯紙的并包機構，如圖4所示。

新并包機構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，第一鏈式推進器將兩個完成內(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，定型擋板與第一鏈式推進器夾持在小包兩側，對小包進行充分壓制和定型，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，當達到合并極限位時，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，不再對小包進行阻擋，第二鏈式推進器將并包后的小包推出模盒。

新并包機構的開發(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 下壓裝置的設計

原ZB421雙鋁包包裝機無下壓裝置。第一鏈式推進器將兩個完成內(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，第二鏈式推進器將并包后的小包推出并包模盒，推入商標紙包裝模盒內(nèi)，同時起到上折疊面按壓的作用。但是，在第二鏈式推進器退出后，商標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，本文設計了一套下壓裝置，在商標紙包裝前，對兩個小包的上折疊面進行二次按壓，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紙包裝傳動箱一側，箱體內(nèi)有一個槽凸輪，凸輪旋轉帶動箱體外凸輪軸做順時針和逆時針交替的旋轉運動。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，確保凸輪軸旋轉時帶動1號連桿旋轉。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個螺栓進行緊固。下壓板與Z型支座的另一端通過2個螺栓進行緊固。下壓板呈L型，其作用是在商標紙包裝前，在L槽內(nèi)對兩個小包的上折疊面進行二次按壓。下壓板上加工有T型孔，其作用是讓出第二鏈式推進器的運動軌跡，防止設備運行時發(fā)生干涉。

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

2 ZB421包裝機真空鍍鋁內(nèi)襯紙包裝方法

通過對ZB421包裝機壓紋裝置、并包機構和下壓裝置的設計與改造，形成了ZB421包裝機真空鍍鋁內(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)、預壓制和虛線切割系統(tǒng)后，進入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，進入雙輸送通道后，進入兩個并排的往復模盒。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)煙包設計尺寸對內(nèi)襯紙進行裁剪，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邊折疊器、上側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，同時通過兩側安裝的光電檢測裝置對內(nèi)襯紙的折疊進行檢測。兩個U型包裝進入固定折疊裝置，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)襯紙底角和上下側邊的折疊。

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

步驟6：底部折疊。通過凸輪驅動折疊指上下擺動，完成鋁箔紙煙包的底部折角。

步驟7：頂部折疊。第一鏈式推進器將兩個完成內(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式推進器的推動下，進入并包模盒，并包模盒對兩個小盒進行合并和并攏，此時，雙鋁包包裝機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，第二鏈式推進器將并包后的小盒推出并包模盒，推入商標紙包裝模盒內(nèi)，同時起到上折疊面按壓的作用。

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

步驟10：商標紙包裝。完成質量檢測的小盒，進入商標紙包裝轉塔進行商標紙包裝。

3 結束語

傳統(tǒng)煙用復合內(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)襯紙上機要求的設備改造方法，包括壓紋裝置改造、并包機構改造、下壓裝置的設計，新的結構形式可以有效提升內(nèi)襯紙的塑性指標，保證其在包裝折疊過程中不發(fā)生反彈。

2）針對ZB421雙鋁包設備特點，提出了ZB421包裝機真空鍍鋁內(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包裝機上機要求，為環(huán)保材料在卷煙包裝設備的應用提供了一種新的思路和方法。

[參考文獻]

[1] 姜孟鵬.真空鍍鋁內(nèi)襯紙在FOCKE703包裝機中的應用與改進[J].煙草科技，2014（7）：27-29.

[2] 湯德芳，丁蔚，李淑萍，等.真空鍍鋁內(nèi)襯紙在包裝設備上的適應性研究[J].包裝工程，2015，36（21）：57-61.

[3] 湯德芳，杜芳琪，斯文，等.真空鍍鋁紙的重金屬與VOCs分析[J].紙和造紙，2013，32（5）：23-25.

[4] 譚明杰，葉俠英.真空鍍鋁內(nèi)襯紙及其在煙包上的應用[J].印刷技術，2009（14）：44-45.

[5] 王建明.真空鍍鋁紙煙印適性[J].印刷雜志，2005（6）：30-32.

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：煙機設備技術。