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摘要：通过分析了螺旋沟槽滤棒的压纹原理，得到了一种简单便捷、经济可行的螺旋沟槽压纹方法，详细研究了螺旋沟槽压纹辊的设计，并对螺旋沟槽滤棒的压纹性能进行了相关研究。结果表明：普通沟槽滤棒卷烟采用螺旋沟槽滤棒后，卷烟的常规烟气指标基本不发生变化；相同生产工艺条件下，螺旋沟槽滤棒比普通沟槽滤棒重量轻，螺旋角越大，重量越轻，能够降低滤棒的生产成本。
关键词：沟槽滤棒；压纹原理；螺旋；研究
概述
沟槽滤棒是在普通滤棒的丝束与成型纸之间增加一层带有连续或间断沟槽形状压纹的纤维素纸，外型结构独特新颖，有别于普通滤棒，凸显卷烟品牌的个性，增加卷烟品牌的防伪功能，如图1所示。相比普通滤棒，该类滤棒卷烟能够在保持烟气烟碱量基本不变的情况下，提高滤棒的过滤效率，有效降低烟气中的焦油与其它有害成份，抽吸口感更加丰满。
普通沟槽滤棒上的沟槽呈直线状沿滤棒轴向均匀分布，将其内部带有沟槽压纹的纤维素纸展开，压纹在纤维素纸上呈直线分布，压纹方向与纤维素纸的长度方向平行，而螺旋沟槽滤棒上的沟槽呈螺旋线状沿滤棒轴向均匀分布，沟槽压纹在纤维素纸上呈斜线分布，如图2所示。
1.螺旋沟槽滤棒的压纹研究
纤维素纸上的沟槽压纹是在滤棒生产过程中通过采用一对或多对压纹辊对纤维素纸进行连续或间断挤压形成的，压纹的形状、方向和布局由压纹辊上的齿形、纤维素纸的走向、压纹辊与纤维素纸的相对压纹位置等因素决定。
根据沟槽的压纹原理可知，通过改变压纹辊上的齿形、纤维素纸的走向、压纹辊与纤维素纸的相对压纹位置，能够使纤维素纸上沟槽的压纹由直线变成斜线时，经包裹成型之后，滤棒上的沟槽呈螺旋线状沿滤棒轴向均匀分布，所以，螺旋沟槽滤棒可通过以下三种方法进行压纹：
（1）通过调整纤维素纸的运动方向，改变压纹辊与纤维素纸的相对压纹位置。
如图3所示，通过改变纤维素纸经过压纹辊的方向，可以使纤维素纸上沟槽的压纹由直线变成斜线，但是为了保证不影响滤棒的正常包裹成型，纤维素纸的走向需要恢复到原来的方向，换向机构会对纤维素纸上已挤压成型的沟槽压纹造成破坏，影响压纹齿形的物理参数。
（2）通过调整压纹辊的安装方向，改变压纹辊与纤维素纸的相对压纹位置。
如图4所示，通过改变压纹辊的安装方位，可以使纤维素纸上沟槽的压纹由直线变成斜线，纤维素纸的走向不需要调整，不会对纤维素纸上的压纹造成破坏，但是相比生产普通沟槽滤棒，需要对压纹装置进行大量调整，如压纹装置底座、传动结构、中间过渡机构等，给生产使用带来诸多不便。
（3）保持压纹辊与纤维素纸的相对压纹位置不变，改变压纹辊上沟槽齿的方向。
如图5所示，通过改变压纹辊上齿的方向，可以使纤维素纸上沟槽的压纹由直线变成斜线，压纹装置的安装方位与纤维素纸的走向都不需要做调整。在生产螺旋沟槽滤棒时，只需按要求更换斜齿压纹辊，产品规格改动便捷。
根据上述分析，综合考虑螺旋沟槽滤棒压纹的可行性、生产的便捷性、设备改造的难度与成本等因素，建议保持压纹辊与纤维素纸的相对压纹位置不变，改变压纹辊上沟槽齿的方向是螺旋沟槽滤棒的最佳压纹方法。
2、螺旋沟槽滤棒的压纹辊设计
2.1压纹辊的常规参数设计
假设沟槽滤棒生产用纤维素纸的宽带为B，沟槽的深度H，沟槽的数量为N，压纹辊的齿高h，压纹辊的齿间距p，压纹辊的齿夹角a，修整系数K1、K2，如图6所示。
根据沟槽滤棒的压纹原理与压纹辊的齿形示意图，可推出：
压纹辊的齿高h：
h=K1*H （1）
压纹辊的齿间距p：
p=K2*B/N （2）
压纹辊的齿夹角a：
a=2*ctan（（K2*B）/（2*K1*H*N）） （3）
2.2沟槽辊的螺旋角设计
假设滤棒的长度为L，滤棒接装卷烟的分切段数为M，螺旋角为B，根据螺旋沟槽滤棒的压纹原理，可推出：
β=ctan（M*B/L） （4）
螺旋沟槽滤棒的压纹性能研究
在保持螺旋沟槽滤棒的原辅材料、生产工艺和压纹辊齿形不变的情况下，改变沟槽滤棒螺旋角的度数，试制18°、27°与36°三种不同螺旋角的沟槽滤棒样品和普通的沟槽滤棒样品，并接装相同的某品牌卷烟样品，采用美国borgwaldt Kc吸烟机，在温度为22℃，60±5%条件下，进行常规卷烟烟气分析，详细数据如下表1所示。
从上述表格中可知：在相同的滤棒和卷烟生产工艺条件下，采用不同螺旋角的沟槽滤棒卷烟相比普通沟槽滤棒卷烟，卷烟的总粒相物、水份、烟气烟碱量、焦油量、烟气一氧化碳量等常规烟气指标基本保持不变
从上述表格中可知：在相同的滤棒生产工艺条件下，采用螺旋压纹的沟槽滤棒相比普通压纹的沟槽滤棒重量轻，且随着螺旋角的递加，滤棒的重量递减，能够节约滤棒的生产成本。以36。螺旋角沟槽滤棒为例，相比普通沟槽滤棒，每支滤棒节约0.036g丝束，每亿支滤棒节约3600KG丝束，约17万元。
3.小结
本文研究得出了一种螺旋沟槽滤棒的压纹方法，压纹方法简单便捷、经济可行、行业首创，已申请实用新型专利一项，专利号：201420248867.4。考察了螺旋沟槽滤棒的过滤效果，相比普通沟槽滤棒，采用螺旋沟槽滤棒卷烟的常规烟气指标基本保持不变。对比普通沟槽滤棒與螺旋沟槽滤棒的重量数据，相比普通沟槽滤棒，发现螺旋沟槽滤棒的丝束用量少，且螺旋角越大，丝束用量越少，能够有效降低滤棒的生产成本。
关键词：沟槽滤棒；压纹原理；螺旋；研究
概述
沟槽滤棒是在普通滤棒的丝束与成型纸之间增加一层带有连续或间断沟槽形状压纹的纤维素纸，外型结构独特新颖，有别于普通滤棒，凸显卷烟品牌的个性，增加卷烟品牌的防伪功能，如图1所示。相比普通滤棒，该类滤棒卷烟能够在保持烟气烟碱量基本不变的情况下，提高滤棒的过滤效率，有效降低烟气中的焦油与其它有害成份，抽吸口感更加丰满。
普通沟槽滤棒上的沟槽呈直线状沿滤棒轴向均匀分布，将其内部带有沟槽压纹的纤维素纸展开，压纹在纤维素纸上呈直线分布，压纹方向与纤维素纸的长度方向平行，而螺旋沟槽滤棒上的沟槽呈螺旋线状沿滤棒轴向均匀分布，沟槽压纹在纤维素纸上呈斜线分布，如图2所示。
1.螺旋沟槽滤棒的压纹研究
纤维素纸上的沟槽压纹是在滤棒生产过程中通过采用一对或多对压纹辊对纤维素纸进行连续或间断挤压形成的，压纹的形状、方向和布局由压纹辊上的齿形、纤维素纸的走向、压纹辊与纤维素纸的相对压纹位置等因素决定。
根据沟槽的压纹原理可知，通过改变压纹辊上的齿形、纤维素纸的走向、压纹辊与纤维素纸的相对压纹位置，能够使纤维素纸上沟槽的压纹由直线变成斜线时，经包裹成型之后，滤棒上的沟槽呈螺旋线状沿滤棒轴向均匀分布，所以，螺旋沟槽滤棒可通过以下三种方法进行压纹：
（1）通过调整纤维素纸的运动方向，改变压纹辊与纤维素纸的相对压纹位置。
如图3所示，通过改变纤维素纸经过压纹辊的方向，可以使纤维素纸上沟槽的压纹由直线变成斜线，但是为了保证不影响滤棒的正常包裹成型，纤维素纸的走向需要恢复到原来的方向，换向机构会对纤维素纸上已挤压成型的沟槽压纹造成破坏，影响压纹齿形的物理参数。
（2）通过调整压纹辊的安装方向，改变压纹辊与纤维素纸的相对压纹位置。
如图4所示，通过改变压纹辊的安装方位，可以使纤维素纸上沟槽的压纹由直线变成斜线，纤维素纸的走向不需要调整，不会对纤维素纸上的压纹造成破坏，但是相比生产普通沟槽滤棒，需要对压纹装置进行大量调整，如压纹装置底座、传动结构、中间过渡机构等，给生产使用带来诸多不便。
（3）保持压纹辊与纤维素纸的相对压纹位置不变，改变压纹辊上沟槽齿的方向。
如图5所示，通过改变压纹辊上齿的方向，可以使纤维素纸上沟槽的压纹由直线变成斜线，压纹装置的安装方位与纤维素纸的走向都不需要做调整。在生产螺旋沟槽滤棒时，只需按要求更换斜齿压纹辊，产品规格改动便捷。
根据上述分析，综合考虑螺旋沟槽滤棒压纹的可行性、生产的便捷性、设备改造的难度与成本等因素，建议保持压纹辊与纤维素纸的相对压纹位置不变，改变压纹辊上沟槽齿的方向是螺旋沟槽滤棒的最佳压纹方法。
2、螺旋沟槽滤棒的压纹辊设计
2.1压纹辊的常规参数设计
假设沟槽滤棒生产用纤维素纸的宽带为B，沟槽的深度H，沟槽的数量为N，压纹辊的齿高h，压纹辊的齿间距p，压纹辊的齿夹角a，修整系数K1、K2，如图6所示。
根据沟槽滤棒的压纹原理与压纹辊的齿形示意图，可推出：
压纹辊的齿高h：
h=K1*H （1）
压纹辊的齿间距p：
p=K2*B/N （2）
压纹辊的齿夹角a：
a=2*ctan（（K2*B）/（2*K1*H*N）） （3）
2.2沟槽辊的螺旋角设计
假设滤棒的长度为L，滤棒接装卷烟的分切段数为M，螺旋角为B，根据螺旋沟槽滤棒的压纹原理，可推出：
β=ctan（M*B/L） （4）
螺旋沟槽滤棒的压纹性能研究
在保持螺旋沟槽滤棒的原辅材料、生产工艺和压纹辊齿形不变的情况下，改变沟槽滤棒螺旋角的度数，试制18°、27°与36°三种不同螺旋角的沟槽滤棒样品和普通的沟槽滤棒样品，并接装相同的某品牌卷烟样品，采用美国borgwaldt Kc吸烟机，在温度为22℃，60±5%条件下，进行常规卷烟烟气分析，详细数据如下表1所示。
从上述表格中可知：在相同的滤棒和卷烟生产工艺条件下，采用不同螺旋角的沟槽滤棒卷烟相比普通沟槽滤棒卷烟，卷烟的总粒相物、水份、烟气烟碱量、焦油量、烟气一氧化碳量等常规烟气指标基本保持不变
从上述表格中可知：在相同的滤棒生产工艺条件下，采用螺旋压纹的沟槽滤棒相比普通压纹的沟槽滤棒重量轻，且随着螺旋角的递加，滤棒的重量递减，能够节约滤棒的生产成本。以36。螺旋角沟槽滤棒为例，相比普通沟槽滤棒，每支滤棒节约0.036g丝束，每亿支滤棒节约3600KG丝束，约17万元。
3.小结
本文研究得出了一种螺旋沟槽滤棒的压纹方法，压纹方法简单便捷、经济可行、行业首创，已申请实用新型专利一项，专利号：201420248867.4。考察了螺旋沟槽滤棒的过滤效果，相比普通沟槽滤棒，采用螺旋沟槽滤棒卷烟的常规烟气指标基本保持不变。对比普通沟槽滤棒與螺旋沟槽滤棒的重量数据，相比普通沟槽滤棒，发现螺旋沟槽滤棒的丝束用量少，且螺旋角越大，丝束用量越少，能够有效降低滤棒的生产成本。