激光在香煙減害降焦中的技術應用

激光在香煙減害降焦中的技術應用

???? ?眾所周知，吸煙有害健康。國家煙草專賣局正在積極推進卷煙的“降焦工程”和“ 減害降焦工程”。傳統(tǒng)的降焦方式復雜且耗時較長，而激光打孔降焦法已經(jīng)獲得了越來越廣泛的應用。

　　多年來，我國煙草行業(yè)采取各種手段對焦油含量實施有效控制。1986年8月，我國實施卷煙國家標準，將煙支中的焦油含量劃分為高、中、低三個檔次。香煙焦油含量低于14mg為低焦油含量，15～21mg為中焦油含量，22mg為高焦油含量。為了限制高焦油含量的卷煙，國家規(guī)定必須將焦油含量的設計值標注在香煙包裝盒上。2004年國家煙草專賣局發(fā)出通知，從2004年7月1日起，盒標焦油含量在15mg／支以上的卷煙不得進入銷售市場，并逐步將我國卷煙的焦油含量降至12mg左右。此規(guī)定同樣適用于進口卷煙。目前中國卷煙的焦油含量平均值已由20年前的每支30mg降到了每支15mg，并爭取使這個平均值每年再遞減0.5mg。因此，近年來中國煙草生產(chǎn)廠商對所生產(chǎn)卷煙進行了大規(guī)模的集體降焦工作，各科研單位和生產(chǎn)企業(yè)正在采取各種手段（如化學降焦、物理降焦等方法）降低卷煙中的焦油含量。

　　有研究表明，通過空氣稀釋作用可以減少人們在吸煙過程中對有害物質如焦油、尼古丁、一氧化碳的攝入量，于是高透氣度卷煙紙和預打孔接裝紙（水松紙）應運而生。特別是接裝紙打孔技術近年來取得了迅猛發(fā)展，因為在各種方法中，用激光對接裝紙進行定量打孔的方法最為簡單有效。

　　激光在香煙減害降焦工程中的應用
　　華工激光針對薄型材料研發(fā)了一系列激光設備，尤其是針對煙草行業(yè)研發(fā)的接裝紙激光打孔機（見圖1）。該設備的研制成功，一舉打破了外國公司對中國市場的高價位壟斷，為中國的民族企業(yè)的進步和發(fā)展作出了巨大貢獻。

圖1：激光打孔機

　　該設備使用一臺小型全密封CO2激光器、一個高速旋轉的多棱鏡和擴縮系統(tǒng)，將激光光束均分給多個打孔聚焦頭，通過控制裝置，控制收放卷電機，從而保證了在線變徑條件下線速度的穩(wěn)定，能夠精確地在接裝紙上打出一致的、圓形或橢圓形的小孔（見圖2），小孔直徑在0.06～0.50mm的范圍內可調，打孔定量準確（50-2000CU(克萊斯特)，透氣度穩(wěn)定，變異系數(shù)≤5%）。從2000年開始，華工激光先后研發(fā)生產(chǎn)出了單工位16頭、雙工位多頭激光打孔機，目前這些設備已經(jīng)廣泛應用于國內多家企業(yè)，并已成功銷往海外，進入國際市場。

圖2：激光打孔顯微圖像

　　激光接裝紙打孔機（俗稱水松紙打孔機）主要有以下特點：

　　高轉速多棱鏡轉速平穩(wěn)，將連續(xù)激光離散成脈沖光形式，最小損耗地均勻分光至雙工位的多個聚焦頭。與其他分光方式相比，這種方式最大限度地減少了激光的功率損失。
激光器輸出功率的大小，在控制器上可無級調整。通過預設的小孔間距與多棱鏡的組合，主控系統(tǒng)能自動計算出走紙線速度。
　　可同時完成雙工位兩排或四排打孔。多個聚焦頭經(jīng)過任意組合后，又可進行單工位六排或八排打孔，實現(xiàn)一機多用。該設備占地面積小，高效節(jié)能。
　　激光頭（見圖3）的調焦部件、后除塵部件、導向糾偏部件及膨漲軸部件，均可方便地進行各項調整。

圖3：激光頭彩色觸摸屏（見圖4）可方便地進行操作控制，對預設參數(shù)、計算結果、走紙長度、故障報警等在線時實顯示，數(shù)字化控制精確，人機對話界面良好。

???????????????????????????????????????????????????????????????????? 圖4：觸摸屏

　　設備采用全伺服控制技術，通過特殊的控制算法和設計，四臺伺服電機獨立控制收放盤紙，使放料張力穩(wěn)定、收料松緊度均勻、端面整齊、加速極快，0.4秒既可達到額定轉速，滿足了工廠在高速接裝紙打孔時無孔帶（4米以內）的最低損耗（圖5、圖6）。

圖5：收紙

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圖6：放紙

　　打孔型接裝紙除了作為降低焦油含量、減少吸煙危害的重要手段之一外，其在功能和用途上也有了很大的發(fā)展創(chuàng)新，有些卷煙廠商利用激光在接裝紙上打出異形孔的多種組合，作為防偽技術用于卷煙防偽。

　　我國煙草行業(yè)對接裝紙的應用也已經(jīng)不僅僅局限于包裝方面，更是注重其裝飾性，對接裝紙的印刷美觀性也提出了更高的要求。在接裝紙品種上，也從原來單一的單色品種發(fā)展到多色產(chǎn)品，并且多色產(chǎn)品比例逐年提高。同時，隨著卷煙健康環(huán)保的呼聲日益高漲，接裝紙本身的食品衛(wèi)生性要求也越來越被各卷煙廠商所重視，并且已成為今后重要的發(fā)展方向。因此，只要香煙還在生產(chǎn)，對接裝紙打孔的需求就不會消失，也就會對此類激光打孔機存在市場需求。