激光在香煙減害降焦中的技術(shù)應(yīng)用

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

　　多年來，我國(guó)煙草行業(yè)采取各種手段對(duì)焦油含量實(shí)施有效控制。1986年8月，我國(guó)實(shí)施卷煙國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，將煙支中的焦油含量劃分為高、中、低三個(gè)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(guó)家規(guī)定必須將焦油含量的設(shè)計(jì)值標(biāo)注在香煙包裝盒上。2004年國(guó)家煙草專賣局發(fā)出通知，從2004年7月1日起，盒標(biāo)焦油含量在15mg／支以上的卷煙不得進(jìn)入銷售市場(chǎng)，并逐步將我國(guó)卷煙的焦油含量降至12mg左右。此規(guī)定同樣適用于進(jìn)口卷煙。目前中國(guó)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(zhēng)取使這個(gè)平均值每年再遞減0.5mg。因此，近年來中國(guó)煙草生產(chǎn)廠商對(duì)所生產(chǎn)卷煙進(jìn)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(xué)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?cè)谖鼰熯^程中對(duì)有害物質(zhì)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(yù)打孔接裝紙（水松紙）應(yīng)運(yùn)而生。特別是接裝紙打孔技術(shù)近年來取得了迅猛發(fā)展，因?yàn)樵诟鞣N方法中，用激光對(duì)接裝紙進(jìn)行定量打孔的方法最為簡(jiǎn)單有效。

　　激光在香煙減害降焦工程中的應(yīng)用
　　華工激光針對(duì)薄型材料研發(fā)了一系列激光設(shè)備，尤其是針對(duì)煙草行業(yè)研發(fā)的接裝紙激光打孔機(jī)（見圖1）。該設(shè)備的研制成功，一舉打破了外國(guó)公司對(duì)中國(guó)市場(chǎng)的高價(jià)位壟斷，為中國(guó)的民族企業(yè)的進(jìn)步和發(fā)展作出了巨大貢獻(xiàn)。

圖1：激光打孔機(jī)

　　該設(shè)備使用一臺(tái)小型全密封CO2激光器、一個(gè)高速旋轉(zhuǎn)的多棱鏡和擴(kuò)縮系統(tǒng)，將激光光束均分給多個(gè)打孔聚焦頭，通過控制裝置，控制收放卷電機(jī)，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(nèi)可調(diào)，打孔定量準(zhǔn)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(jī)，目前這些設(shè)備已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)多家企業(yè)，并已成功銷往海外，進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)。

圖2：激光打孔顯微圖像

　　激光接裝紙打孔機(jī)（俗稱水松紙打孔機(jī)）主要有以下特點(diǎn)：

　　高轉(zhuǎn)速多棱鏡轉(zhuǎn)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(gè)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(wú)級(jí)調(diào)整。通過預(yù)設(shè)的小孔間距與多棱鏡的組合，主控系統(tǒng)能自動(dòng)計(jì)算出走紙線速度。
　　可同時(shí)完成雙工位兩排或四排打孔。多個(gè)聚焦頭經(jīng)過任意組合后，又可進(jìn)行單工位六排或八排打孔，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用。該設(shè)備占地面積小，高效節(jié)能。
　　激光頭（見圖3）的調(diào)焦部件、后除塵部件、導(dǎo)向糾偏部件及膨漲軸部件，均可方便地進(jìn)行各項(xiàng)調(diào)整。

圖3：激光頭彩色觸摸屏（見圖4）可方便地進(jìn)行操作控制，對(duì)預(yù)設(shè)參數(shù)、計(jì)算結(jié)果、走紙長(zhǎng)度、故障報(bào)警等在線時(shí)實(shí)顯示，數(shù)字化控制精確，人機(jī)對(duì)話界面良好。

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

　　設(shè)備采用全伺服控制技術(shù)，通過特殊的控制算法和設(shè)計(jì)，四臺(tái)伺服電機(jī)獨(dú)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(dá)到額定轉(zhuǎn)速，滿足了工廠在高速接裝紙打孔時(shí)無(wú)孔帶（4米以內(nèi)）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(shù)用于卷煙防偽。

　　我國(guó)煙草行業(yè)對(duì)接裝紙的應(yīng)用也已經(jīng)不僅僅局限于包裝方面，更是注重其裝飾性，對(duì)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(shí)，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(duì)接裝紙打孔的需求就不會(huì)消失，也就會(huì)對(duì)此類激光打孔機(jī)存在市場(chǎng)需求。