一种针对滤棒增塑剂施加系统的验证方法与流程

1.本发明属于卷烟检测领域，具有涉及一种针对滤棒增塑剂施加系统的验证方法。


背景技术：

2.在我国烟草行业中，滤棒成型工艺在整个卷烟制作工艺中处于一个相当重要的部分。滤棒的主要生成要素包括：醋酸纤维丝束、增塑剂、成型纸及胶水。滤棒工艺任务主要由：开松及增塑剂施加过程(丝束开包和定位、丝束预拉、开松、增塑剂施加)、成型过程(丝束条成型、粘胶剂施加、卷制成型、搭口胶施加)以及输出转送过程(切割、传递输送、装盘、固化)。其中，较为关键的开松环节的作用和工艺任务是：1)获得丝束得到良好的开松及较低的丝束耗用量；2)丝束开松宽度稳定；3)控制进入成型过程的丝束量并将其从增塑剂装置中输送至成型环节；添加增塑剂的主要作用和目的是稳定滤棒硬度符合设计要求，满足其在卷接过程中切割和搓接等工艺的加工需求，进而满足工艺要求及消费者的感官要求。
3.因此，前述工艺环节中滤棒施加系统稳定性均是滤棒工艺的关键环节，是滤棒物理指标稳定性的基础，进而影响到卷制环节质量及消费者要求，因此是烟草行业研究滤棒物理指标及其过程控制的主要着力点。
4.针对增塑剂施加系统，国内烟草行业成型机的增塑剂施加装置主要有毛刷式和雾化喷洒式，施加方式均实现开环控制方式，并不能实现完全闭环控制，增塑剂施加量主要依靠离线检测方式确定其添加量，有以下两种方式检测，文献“卷烟滤棒增塑剂含量检测取样方法的研究与应用”公开了一是干湿棒取样测量法，该方法首先是将增塑剂施加系统相关装置关闭，取未施加增塑剂的成型滤棒(即干棒)，剔除不符合的干棒，然后再将增塑剂施加系统相关装置打开，取正常施加增塑剂的成型滤棒(即湿棒)。取一定支数的符合要求干、湿棒，进行重量测量，将湿棒的重量减去干棒的重量再除以支数，计算出到该批取样样品的添加量值，再用于校准上述装置的开环标定量。这种方法的缺点是过程中都要人工持续干预、原辅料消耗较大、取样频次较少代表性不强、取样过程存在残次品流入下道工序的可能性。二是色谱法来进行测定，色谱法的实验方式是在成型机稳定运行后的对生产滤棒取样，经过相应处理后通过气象色谱仪器，进行滤棒增塑剂施加量的检测。时间耗时较长(大约要15个小时)。色谱法局限在实验室环境中进行，且耗时比较长，检测过程中对环境的要求较高。在实际生产过程中，主要采用相对简单的干湿棒重量检测方法进行增塑剂含量的确定及日常控制。
5.以上提到的实际生产过程中针对增塑剂施加量的检测控制及评价方式，主要存在以下局限性：1)在稳定运行状态取样进行增塑剂含量的检测，未考虑到成型机设备车速变化下增塑剂施加量的准确性，设备提速、降速、低速、全速等工况下增塑剂的变化及其施加量的准确情况；2)未能考察不同增塑剂施加量设定梯度下线性变化情况，仅考虑在设计值单点的变化情况，均在偏差；3)干湿棒测定方法的精准性相对较低；4)较为粗放，精细化研究程度不高，未考虑到运行老化、设备部件大修等状态下的影响，缺少针对关键流程的周期性及多维度评价。
6.在烟草行业，随着整个卷烟工艺指标的要求的提升，对成型工艺及产品质量的要求也是与日俱增，所以，滤棒成型环节的增塑剂施加及含量的稳定性愈发显得重要，因此需要针对其开展周期性、多维度评价的探索及评价，弥补相关方面的空白。


技术实现要素：

7.本发明公开了一种针对滤棒增塑剂施加系统的验证方法，该方法能够准确检测车速变化下增塑剂施加量的准确性，以及不同增塑剂施加量设定梯度下线性变化增塑剂施加量的准确性。
8.一种针对滤棒增塑剂施加系统的验证方法，包括：
9.所述的验证方法包括干棒增塑剂含量比对验证，第一湿棒增塑剂增加量比对验证，以及需要剔除第二湿棒数量的比对验证；
10.将选取的多个干棒分为多个干棒组，采用气相色谱法得到每个干棒组的增塑剂含量，基于干棒增塑含量技术标准完成干棒增塑剂含量的比对验证；
11.将符合干棒增塑含量技术标准的多个干棒输入滤棒增塑剂施加系统，在不同车速下，施加增塑剂得到多个第一湿棒，采用气相色谱法分别检测多个第一湿棒的增塑剂增加量，基于增塑剂增加量技术标准完成不同车速下制备得到的第一湿棒增塑剂增加量的比对验证；
12.选取滤棒增塑剂增加系统启动阶段制备的多个第二湿棒，采用气相色谱法分别检测多个第二湿棒的增塑剂增加量，基于增塑剂增加量技术标准完成启动阶段需要剔除第二湿棒数量的比对验证。
13.将选取的多个干棒分为多个干棒组，包括：
14.从选取的多个干棒中筛选10-50个干棒为一干棒组，选取3-5组用于测量干棒增塑剂含量。
15.采用气相色谱法得到每个干棒组的增塑剂含量，包括：
16.采用气相色谱法测量每个干棒组中每个干棒增塑剂含量，并将每个干棒组中的所有干棒增塑剂含量的均值作为每个干棒组的增塑剂含量。
17.基于干棒增塑含量技术标准完成干棒增塑剂含量的比对验证，包括：
18.每个干棒组的增塑剂含量与干棒增塑含量技术标准比对验证，当每组干棒组的增塑剂含量满足干棒增塑含量技术标准时，则干棒增塑剂含量满足干棒增塑含量技术标准，完成对干燥增塑量的评价，其中，干棒增塑含量技术标准包括干棒增塑含量≤1.5mg/组。
19.选取不同车速下制备得到的多个第一湿棒，包括：
20.选取100-300m/min车速，增塑剂施加量为40-70mg下制备的10-50 个湿棒；
21.选取400-500m/min车速，增塑剂施加量为40-70mg下制备的10-50 个湿棒；
22.选取600-800m/min车速，增塑剂施加量为40-70mg下制备的10-50 个湿棒。
23.基于增塑剂增加量技术标准完成不同车速下制备得到的第一湿棒增塑剂增加量的比对验证，包括：
24.当不同车速下制备得到的每个第一湿棒增塑剂增加量满足增塑剂增加量技术标准时，则第一湿棒增塑剂增加量满足干棒增塑含量技术标准，完成对干燥增塑量的评价，其中，塑剂增加量技术要求包括增塑剂施加量
±
5mg。
25.选取滤棒增塑剂施加系统启动阶段制备的多个第二湿棒，包括：
26.启动滤棒增塑剂施加系统，连续选取10-30组湿棒组，每组选取10-30 支湿棒，并对每组标记组序号，得到多个第二湿棒。
27.基于增塑剂增加量技术标准完成启动阶段需要剔除第二湿棒数量的比对验证，包括：
28.基于增塑剂增加量技术标准获得不符合增塑剂施加量技术要求的第二湿棒组序号，从而得到需要剔除的湿棒数量，当剔除的湿棒数量满足剔除启动阶段湿棒数量阈值，则认为启动阶段需要剔除第二湿棒数量的比对验证合格。
29.针对不同车速，计算增塑剂施加量与对应的第一湿棒的增塑剂增加量的线性相关系数r2，当r2＜0.95，则判断对应车速下制得的第一湿棒的增塑剂增加量异常，基于增塑剂增加量技术标准，获得异常点。
30.梯度增塑剂施加量与对应的第一湿棒的增塑剂增加量的线性相关系数r2为：
[0031][0032]
其中，xi为第i个梯度增塑剂施加量，为梯度增塑剂施加量的均值， yi为第i个第一湿棒的增塑剂增加量，为第一湿棒的增塑剂增加量的均值，n为梯度增塑剂施加次数。
[0033]
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
[0034]
(1)通过对干棒进行有相色谱检测能够准确获得干棒增塑剂含量，即用来判断干棒增塑剂含量是否符合标准，又能对后续测定湿棒增塑剂的增加量提供基础。
[0035]
(2)通过对不同的车速下制备的湿棒进行有相色谱检测以准确评价车速变化下的湿棒中的增塑剂增加量与制备过程中增塑剂添加量的匹配程度，对生产线上的生产设备的质量状况起到指导意义。
[0036]
(3)通过对启动阶段的增塑剂施加量进行检测，校验比对，能够准确获得启动阶段废品量是否符合标准，用来评价启动阶段设备运行的质量状况。
附图说明
[0037]
图1为具体实施例提供的针对滤棒增塑剂施加系统的验证方法流程示意图。将车速为200m/min中的设定值为上述r2公式中的xi，i＝1
…
6，均值为52.5mg/支，实测值为上述r2公式中的yi，i＝1
…
6，为49.22mg/支，横坐标为设定值，纵坐标为实测值，基于r2公式拟合得到直线，如图2所示。将车速为400m/min中的设定值为上述r2公式中的xi，i＝1
…
6，均值为52.5mg/支，实测值为上述r2公式中的yi，i＝1
…
6，为54.485mg/ 支，横坐标为设定值，纵坐标为实测值，基于r2公式拟合得到直线，如图3所示。
将车速为600m/min中的设定值为上述r2公式中的xi，i＝1
…
6，均值为52.5mg/支，实测值为上述r2公式中的yi，i＝1
…
6，为53.7mg/支，横坐标为设定值，纵坐标为实测值，基于r2公式拟合得到直线，如图4所示。
具体实施方式
[0038]
本发明的目的在于提供一种针对增塑剂施加系统及施加量进行周期性多维度检测评价方法(周期性是指按时间半年或一年开展一次，或设备大修后开展)，该方法采用较高精准的测量方式和合理全面的有效集合，提高针对增塑剂施加量的可靠性和精准性评价，以达到对增塑剂施加量更加有效、精准的检测控制。如图1所示，具体步骤如下：
[0039]
一种针对滤棒增塑剂施加系统的验证方法，包括：
[0040]
1)干棒验证，验证干棒取样中增塑剂的含量情况：
[0041]
从多个干棒中，利用干法取样，先后两次剔除废品后干棒取样得到三组干棒组，每组干棒组中含有20个干棒，利用有相色谱法分别测量20个干棒的增塑剂含量，取每组干棒组中的干棒增塑剂含量均值作为该组干棒组的增塑剂含量，三组干棒组的增塑剂含量如表1所示，将最开始和最后进入滤棒增塑剂施加系统的三组干棒得到的三组湿棒的增塑剂增加量如表1所示。
[0042]
表1为干湿棒增塑剂含量检测结果表
[0043][0044]
如表1所示，将最开始和最后进入滤棒增塑剂施加系统的三组干棒得到的三组湿棒的增塑剂有两组低于标准，选取的干棒增塑剂的含量符合标准，每个干棒组的增塑剂含量与干棒增塑含量技术标准比对验证，当每组干棒组的增塑剂含量满足干棒增塑含量技术标准时，则干棒增塑剂含量满足干棒增塑含量技术标准，完成对干燥增塑量的评价，其中，干棒增塑含量技术标准包括干棒增塑含量≤1.5mg/组。
[0045]
2)验证不同车速下增塑剂施加量的准确性：
[0046]
将符合干棒增塑含量技术标准的多个干棒输入滤棒增塑剂施加系统，分别在车速(200m/min、400m/min、600m/min)下，施加45mg、50mg、 55mg增塑剂制备得到的多个第一湿棒，采用气相色谱法分别检测多个第一湿棒的增塑剂增加量，基于增塑剂增加量技术标准，
完成不同车速下制备得到的第一湿棒增塑剂增加量的比对验证,如表2所示：
[0047]
表2 不同梯度增塑剂施加量，不同车速下检测结果表
[0048][0049]
从上表数据来看，共三个梯度的实验，可实现不同车速下产品增塑剂施加量稳定一致的效果，上述各点可满足不同车速下产品增塑剂施加量稳定一致的要求。
[0050]
当不同车速下制备得到的每个第一湿棒增塑剂增加量满足增塑剂增加量技术标准时，则第一湿棒增塑剂增加量满足干棒增塑含量技术标准，完成对干燥增塑量的评价，其中，塑剂增加量技术要求包括增塑剂施加量
±
5mg。
[0051]
3)验证启动阶段增塑剂施加量的准确性
[0052]
选取滤棒增塑剂增加系统启动阶段，同时启动“棱形导轨阀起动阶段废品”，鼓阀起动阶段废品”程序，制备的多个第二湿棒，采用气相色谱法分别检测多个第二湿棒的增塑剂增加量，基于增塑剂增加量技术标准，完成启动阶段需要剔除第二湿棒数量的比对验证，取启动阶段滤棒15组，每组20支，用气相色谱法检测其增塑剂含量。结果如下表：
[0053]
表3 特殊时段(启动阶段)增塑剂含量检测结果表
[0054][0055]
该项目标准要求为55mg/支，范围为50mg/支～60mg/支，根据上表数据，至第14组样品时增塑剂施加量符合要求，结合剔除启动阶段湿棒的技术要求，即棱形导轨和鼓阀处启动阶段的实际剔除情况，启动阶段总剔除数量不应少于505支，才能保证产品增塑剂施加量符合要求。
[0056]
基于增塑剂增加量技术标准获得不符合增塑剂施加量技术要求的第二湿棒组序号，从而得到需要剔除的湿棒数量，当剔除的湿棒数量满足剔除启动阶段湿棒数量阈值，则认为启动阶段需要剔除第二湿棒数量的比对验证合格。
[0057]
4)设定施加量的线性相关性，基于线性相关性查找异常点，针对不同车速，计算梯度增塑剂施加量与对应的第一湿棒的增塑剂增加量的线性相关系数r2，当r2＜0.95，则判断对应车速下制得的第一湿棒的增塑剂增加量异常，基于增塑剂增加量技术标准，获得异常点。
[0058]
梯度增塑剂施加量与对应的第一湿棒的增塑剂增加量的线性相关系数r2为：
[0059][0060]
其中，xi为第i个梯度增塑剂施加量，为梯度增塑剂施加量的均值， yi为第i个第一湿棒的增塑剂增加量，为第一湿棒的增塑剂增加量的均值，n为梯度增塑剂施加次数。
[0061]
分别设定不同车速下的增塑剂施加量为40mg/个、45mg/个、50mg/个、 55mg/个、60mg/个、65mg/个，用气象色谱法检测增塑剂增加量。结果表4所示：
[0062]
表4 线性验证阶段增塑剂含量检测结果表
[0063][0064][0065]
基于干棒增塑剂含量，第一湿棒增塑剂增加量，以及需要剔除第二湿棒数量的比对验证完成针对滤棒增塑剂施加系统的验证。