ZB421包装机的真空镀铝内衬纸包装方法研究

0 引言

烟用内衬纸是加热卷烟包装的重要材料之一,承载着防潮、保香等重要功能。目前,在卷烟包装过程中,多使用复合内衬纸,其原因是复合内衬纸制造工艺简单,塑性指标好,对包装设备的要求较低。复合内衬纸的压延铝箔厚度一般为6~7 μm,每吨含铝量在200 kg以上,且复合铝箔纸的表面铝层无法自然降解。

真空镀铝内衬纸是一种新型的环保材料,该内衬纸铝膜厚度仅为0.02~0.04μm,每吨纸含铝量只有几公斤,仅为复合铝箔纸的1/300~1/200。使用真空镀铝内衬纸代替传统的复合内衬纸作为卷烟内衬纸,可以大量节约辅料成本和铝资源,且丢弃后表面铝层易于被土壤吸收,能够自然降解,有利于环境保护。为解决真空镀铝内衬纸在FOCKE703包装机中因铝层厚度薄导致的可塑性差、回弹力大等问题,姜孟鹏对折叠成型的相关机械部件及电气元件进行了改进^[1];汤德芳等分析了真空镀铝内衬纸的材料性质和影响其上机包装适应性的因素,解决了真空镀铝内衬纸成型过程易出现折皱、折叠不到位等问题^[2—3];谭明杰等开展了真空镀铝内衬纸在烟包上的应用研究^[4];王建明对真空镀铝纸的印刷工艺作了介绍和分析^[5]。然而, 目前真空镀铝内衬纸多是应用于单通道包装设备,而针对双通道设备的应用性研究较少。本文针对ZB421双铝包包装机设备特点,提出了满足真空镀铝内衬纸上机要求的设备改造方法和基于ZB421包装机的真空镀铝内衬纸包装方法。新方法的提出,为环保材料在包装设备的应用提供了一种新的思路和方法。

1 ZB421包装机设备改造方法

1.1压纹装置的改造

真空镀铝内衬纸的压制在压纹装置中实现。压纹装置是ZB421包装机的主要部件之一,其作用是在卷烟内衬纸表面压制标记。通过对真空镀铝内衬纸充分压制,提升内衬纸的塑性指标,保证其在后续工艺中包装折叠时不发生反弹。

原压纹装置如图1所示,主要包括箱体、驱动轴、1号轧辊、2号轧辊。箱体安装在内衬纸传送系统中,1号轧辊为胶辊,2号轧辊为钢辊。根据产品要求,2号轧辊表面刻有标记。1号轧辊为驱动辊,动力经驱动轴传动至1号轧辊,使1号轧辊顺时针旋转运动。1号轧辊和2号轧辊的内侧安装有齿轮副,1号轧辊旋转时,经齿轮副带动2号轧辊逆时针旋转,从而使1号轧辊和2号轧辊产生相对的旋转运行。设备运行时,内衬纸从1号轧辊和2号轧辊之间穿过,在2号轧辊表面标记的印制作用下,输出的内衬纸表面形成相应标记。

但是由于真空镀铝内衬纸含铝量较少,原压纹装置并不适用,胶—钢轧辊难以对真空镀铝内衬纸进行充分压制,无法提升其塑性指标,导致在后续包装工艺中折叠失败。

本文开发了一种用于真空镀铝内衬纸的压纹装置,如图2所示。该装置由箱体、驱动轴、1号钢辊、2号钢辊组成。1号轧辊为压纹钢辊,轧辊表面刻有网状纹路。设备运行时,真空镀铝内衬纸从1号轧辊和2号轧辊之间穿过,在1号轧辊表面纹路的作用下,内衬纸表面形成网状纹路并变软,塑性指标提升,使其在后续包装工艺中更易包装成型,不发生反弹。

1.2 并包机构的改造

双铝包小包的并包过程在并包机构中实现。并包机构如图3所示,其作用是两个小烟包完成内衬纸包装后,进入到并包机构中,模盒在凸轮和弹簧的驱动下完成烟包的并包和模盒分离动作,从而实现双铝包卷烟的并包过程。

原并包机构主要包括并包模盒、安装块、支座、导轨。两个并包模盒分别安装在两个安装块上,导轨两端安装在支座上,两个安装块嵌套在导轨上。支座和导轨为固定件,并包模盒和安装块为活动件,两个安装块在凸轮和弹簧的作用下沿导轨做相对的往复运动,以此实现并包模盒的并包、分离动作。并包模盒在分离极限位,第一链式推进器将两个完成内衬纸包装的小包同时推入两个并包模盒内,此后,两个并包模盒做相对运动,当达到合并极限位时,实现两个小包的合并和并拢,此时,第二链式推进器将并包后的小包推出模盒,进入内框纸包装和商标纸包装工序。

真空镀铝内衬纸塑性指标较差,在并包模盒内易反弹,造成小包散包。为此,本文开发了一种新型的用于真空镀铝内衬纸的并包机构,如图4所示。

新并包机构增加了两个定型挡板,该挡板一端分别安装在两个支座上,以螺栓紧固;另一端穿过方孔。并包模盒在分离极限位,第一链式推进器将两个完成内衬纸包装的小包同时推入两个并包模盒内,定型挡板挡住小包,定型挡板与第一链式推进器夹持在小包两侧，对小包进行充分压制和定型，确保内衬纸不反弹，小包不散包;此后，两个并包模盒做相对运动，当达到合并极限位时，实现两个小包的合并和并拢，由于定型挡板为固定件，此时，定型挡板退出模盒方孔，不再对小包进行阻挡，第二链式推进器将并包后的小包推出模盒。

新并包机构的开发，保证了真空镀铝内衬纸烟包在并包过程中不发生散包现象。

1.3 下压装置的设计

原ZB421双铝包包装机无下压装置。第一链式推进器将两个完成内衬纸包装的小包同时推入两个并包模盒的过程中，还起到内衬纸上折叠面折叠的作用。此后，并包模盒将两个小包合并和并拢，第二链式推进器将并包后的小包推出并包模盒，推入商标纸包装模盒内，同时起到上折叠面按压的作用。但是，在第二链式推进器退出后，商标纸包装前的时间范围内，内衬纸上折叠面极易发生反弹。因此，本文设计了一套下压装置，在商标纸包装前，对两个小包的上折叠面进行二次按压，确保内衬纸上折叠面不发生反弹。

下压装置零件分解图如图5所示，该装置由1号连杆、2号连杆、3号连杆、支架、下压板等组成。下压装置安装在商标纸包装传动箱一侧，箱体内有一个槽凸轮，凸轮旋转带动箱体外凸轮轴做顺时针和逆时针交替的旋转运动。下压装置1号连杆一端安装在箱体外凸轮轴上，并用两颗螺钉紧固，确保凸轮轴旋转时带动1号连杆旋转。2号连杆一端安装在箱体外固定轴上，通过轴承、垫圈、隔套等进行连接。3号连杆与1号连杆和2号连杆的另一端，通过轴承、轴、挡板、隔套等连接。3号连杆尾端与Z型支座一端连接，通过2个螺栓进行紧固。下压板与Z型支座的另一端通过2个螺栓进行紧固。下压板呈L型，其作用是在商标纸包装前，在L槽内对两个小包的上折叠面进行二次按压。下压板上加工有T型孔，其作用是让出第二链式推进器的运动轨迹，防止设备运行时发生干涉。

设备运行时，1号连杆在凸轮轴的带动下做旋转 运动。1号连杆旋转时带动2号连杆、3号连杆、支架摆动，最终使下压板上下往复运动。下压装置在商标纸包装前对两个小包的上折叠面进行二次按压，确保内衬纸上折叠面不发生反弹。

2ZB421包装机真空镀铝内衬纸包装方法

通过对ZB421包装机压纹装置、并包机构和下压装置的设计与改造，形成了ZB421包装机真空镀铝内衬纸包装方法，流程如图6所示。

步骤1:内衬纸输送。真空镀铝内衬纸从内衬纸输送辊，通过各辊系，经过分切系统、纠偏系统、预压制和虚线切割系统后，进入U型包装。在分切系统中，通过切割刀组件对真空镀铝内衬纸进行一分二切割，使内衬纸满足双铝包生产要求;在压制过程中，内衬纸从一对钢轧辊之间穿过，在钢轧辊对相互压力的作用下，内衬纸变软，塑性指标提升，折叠后的反弹程度降低。

步骤2:烟组输送。烟组由第一输送链上的推脚从七角轮中推出,进入双输送通道后,进入两个并排的往复模盒。两个模盒的烟支均按照5—5排列。

步骤3:U型包装。一分二的真空镀铝内衬纸带进 入U型包装系统时,第一输送链上的推脚也在将两个烟组向前输送至U型包装系统;U型包装系统内的切割刀组件,根据烟包设计尺寸对内衬纸进行裁剪,将内衬纸带裁剪成单个烟包所需内衬纸,内衬纸被模盒支架固定住,第一输送链上的推脚将烟组和内衬纸包裹在一起,形成了初始的铝箔纸烟包。两个烟组被推出时,与两张内衬纸接触,形成两个“U”型包装。

步骤4:固定折叠。固定折叠装置由底角下侧边折叠器、上侧边折叠器两部分组成。固定折叠装置本身在折叠过程中并没有产生动作,而是通过特定的形状边使得真空镀铝内衬纸在输送过程中产生挤压,完成内衬纸烟包的折叠动作,同时通过两侧安装的光电检测装置对内衬纸的折叠进行检测。两个U型包装进入固定折叠装置,固定折叠装置是在第一输送链上烟组传输过程中先后通过中间及内、外折叠器来完成内衬纸底角和上下侧边的折叠。

步骤5:侧角折叠。3个辊子分别嵌在3根凸轮块的槽中,辊子在槽里滑动,驱动4个折叠块左右摆动,完成内衬纸烟包的侧角折角。

步骤6:底部折叠。通过凸轮驱动折叠指上下摆动,完成铝箔纸烟包的底部折角。

步骤7:顶部折叠。第一链式推进器将两个完成内衬纸包装的小包同时推入两个并包模盒的过程 中,还起到内衬纸上折叠面折叠的作用。

步骤8:小盒并包。两个完成内衬纸包装的小盒在第一链式推进器的推动下,进入并包模盒,并包模盒对两个小盒进行合并和并拢,此时,双铝包包装机的双通道合并为单通道。在并包模盒中加入了定型挡板,通过定型挡板对完成真空镀铝内衬纸包装的加热卷烟小包进行充分压制和定型,确保并包过程中内衬纸不反弹、小包不散包。此后,第二链式推进器将并包后的小盒推出并包模盒,推入商标纸包装模盒内,同时起到上折叠面按压的作用。

步骤9:顶部下压。设备运行时,1号连杆在凸轮轴的带动下做旋转运动。1号连杆旋转时带动2号连杆、3号连杆、支架摆动,最终使下压板上下往复运动。下压装置在商标纸包装前,对两个小包的上折叠面进行二次按压,确保内衬纸上折叠面不发生反弹。

步骤10:商标纸包装。完成质量检测的小盒,进入商标纸包装转塔进行商标纸包装。

3 结束语

传统烟用复合内衬纸存在含铝量高、表面铝层无法自然降解的问题,真空镀铝内衬纸含铝量低,但存在易反弹、不易包装成型等问题。为满足真空镀铝内衬纸的上机要求,本文完成了以下工作:

1)提出了满足真空镀铝内衬纸上机要求的设备改造方法,包括压纹装置改造、并包机构改造、下压装置的设计,新的结构形式可以有效提升内衬纸的塑性指标,保证其在包装折叠过程中不发生反弹。

2)针对ZB421双铝包设备特点,提出了ZB421包装机真空镀铝内衬纸包装方法。

3)新包装方法可满足真空镀铝内衬纸的ZB421包装机上机要求,为环保材料在卷烟包装设备的应用提供了一种新的思路和方法。

[参考文献]

[1]姜孟鹏.真空镀铝内衬纸在FOCKE703包装机中的应用与改进[J].烟草科技,2014(7):27-29.

[2]汤德芳,丁蔚,李淑萍,等.真空镀铝内衬纸在包装设备上的适应性研究[J].包装工程,2015,36(21):57-61.

[3]汤德芳,杜芳琪,斯文,等.真空镀铝纸的重金属与vocs分析[J].纸和造纸,2013,32(5):23-25.

[4]谭明杰,叶侠英.真空镀铝内衬纸及其在烟包上的应用[J].印刷技术,2009(14):44-45.

[5]王建明.真空镀铝纸烟印适性[J].印刷杂志,2005 (6):30-32.

2024年第19期第17篇