[摘要] FOCKE-FXS是引进德国Focke公司的软包硬条包装机组，为了提高环保铝箔纸在新设备上的适应性，在725包装主机部分做了大量的改进工作。为了解决使用环保铝箔纸材料导致的烟包喷码误检、烟包顶部折叠不良、烟包顶部翘边等问题，通过对铝箔纸输送、铝箔纸折叠等部位深入分析和研究，熟悉材料工艺，合理改造设备，找出了有效的控制措施，解决了影响环保铝箔纸适用性的顽症，保证设备稳定运行。
[关键词] 环保铝箔纸 725包装机 传输组件 折叠组件
前言
FOCKE-FXS机组是引进德国Focke公司的软包硬条高速机组，生产能力达到700包/分钟，其设备特点是运转稳定、包装质量可靠，担负着高端卷烟产品的生产任务。随着国内大环境绿色环保意识的加强，烟草行业也提出降焦减害、减排、绿色包装等生产理念，在包装工艺中将环保铝箔纸引入高速包装设备。由于对环保铝箔纸的工艺和特性了解甚少，在国内又没有成功的经验可以借鉴，在使用中对出现的一些影响包装质量的未预知因素无法进行有效的控制，从而导致铝箔纸折叠不良、铝箔纸翘边等现象的频繁发生。
1 存在问题
卷烟包装中普遍使用的复合铝箔纸，厚度在6～7微米，每吨含铝量在200公斤以上，具有强烈金属光泽和避光性能，对热和光有很高的反射能力，其金属光泽和反射能力可以提高印刷色彩的亮度，同时隔绝性良好，保护性强，不透气体和水汽，能防止内装物吸潮、气化，避免内装物受细菌及昆虫的侵害等。但是，复合铝箔纸的生产需要大量的铝材，表面铝层无法自然降解，不仅造成资源浪费而且因其废弃后不可自然降解，对环境造成很大污染，不符合国家绿色环保的相关要求。
环保铝箔纸为真空喷涂铝箔纸，其原理是金属铝在真空状态下连续加热蒸发，金属蒸汽冷凝沉淀在连续行进的基层上形成一层极薄的铝膜，真空喷涂铝箔纸铝膜厚度仅为 0. 02～0. 04微米，仅为压延铝箔纸的1/200－1/300。每吨纸含铝量只有几公斤，既节约铝资源，又保证烟盒被丢弃后铝箔纸表面极少量的铝层易于被土壤吸收，能够自然降解有利于环境保护。
为了适应社会进步和企业发展的要求，在725高速包装机上率先使用了新型环保包装材料―--环保铝箔纸。725包装机是按照使用复合铝箔纸设计制造的，环保铝箔纸制造工艺和材料的变化，铝层厚度降低，塑性大大降低，纸张弹性过大，严重影响了设备的技术指标。在随后的实际生产中因铝箔纸问题导致有效作业率较低，原辅材料消耗量居高不下。设备对材料的适应性成为FOCKE-FXS机组提高产量和降低消耗的瓶颈。
1.1铝箔纸上的喷码误检
铝箔纸带在墨盒喷头处打印喷码，经过喷码检测，检查喷码的打印效果，见图1所示。喷码检测器是光电检测器，要求检测距离和倾斜角度都要固定。由于环保铝箔纸铝层厚度降低铝层较薄，铝箔纸的卷制工艺和温湿度的变化严重影响其力学指标。在实际生产中，铝箔纸带在长距离输送过程中产生荷叶边的上下摆动现象，从而改变了检测距离和倾斜角度，导致大量的剔除甚至停机，必须更换铝箔纸或进行电气检测的重新试教。
.png)
图1 铝箔纸喷码示意图
1.2 铝箔纸折叠不良
烟包铝箔纸顶部折叠器机构是通过同步带带动安装在圆盘上的2个折叠器，实现对铝纸顶部的折叠，见图2所示。折叠器传动轴无附着依托，易受同步带两侧力的影响，很容易造成传动轴向红箭头方向震颤。在折叠器传动轴震颤的过程中，由于环保铝箔纸折叠的塑性低，促使纸张反弹较大，容易出现铝箔纸顶部折叠不合格的烟包。
.png)
图2 铝箔纸顶部折叠示意图
1.3 烟包铝箔纸翘边
提升器从输出装置接收烟包，并经烟包检测器将烟包输送至下游机，如图3所示。在此部位装有照相机检测烟包外观质量，如有外观不合格烟包，机器检测到会将其自动剔除。因环保铝箔纸塑性能力差，烟包顶部铝箔纸折叠折线斜率变化较大，使烟包照相不能获得稳定的图像。在生产中发现绝大部分被剔除烟包都是照相机2所检测的，剔除原因均为烟包的顶部铝箔纸折叠翘边。
.png)
图3 烟包照相检测示意图
2. 原因分析及改进措施
2.1 增加铝箔纸喷码检测处导向支架
环保铝箔纸在长距离的输送过程中发生松弛，铝箔纸边缘产生卷曲变形，发现只要控制好铝箔纸喷码检测器与实际使用中的铝箔纸的检测距离，就能将此问题完全解决，见图4所示。
.png)
图4 铝箔纸改造示意图
在喷码检测器处安装铝箔纸固定支架，当铝箔纸从其中间通过，降低铝箔纸摆动幅度，使喷码检测器正常工作。利用设备机身墙板上预留的2个螺纹孔为支架固定基准，安装固定支架。为防止支架摩擦铝箔纸造成喷码脏污，在上支撑架内侧留出沟槽，避开喷码打印位置。分别选取1mm、2mm、3mm垫片用以分离上、下导板，进行生产检验改进效果，通过图5看出不同尺寸垫片表现不同的实际效果。在确定垫片的尺寸后，安装设计完成的铝箔纸支架如图6所示。
.png)
图6 铝箔纸支架结构图
2.2 铝箔纸折叠器增加轴支撑
如图7所示，传动轴是单悬臂形式，而使用的铝箔纸是环保纸，塑性降低弹力较大，所以同步带带动铲板完成折叠工艺的过程中存在阻力就较大，那么同步带就会对传动轴有较大的拉力，高速运转的过程中，传动轴就会发生颤动，对轴在A点处进行受力分析。
.png)
图7 铝箔纸折叠示意图
在图7中，传动轴在A点受到同步的拉力分别为、，拉力、会形成一个合力，机器在高速运转的过程中，传动轴在合力的作用下发生颤动，同步带就有可能发生跳齿或者断裂,直观受力分析示意图，如图8。
.png)
图8 改进前力的分解图
添加铝箔纸折叠器传动轴支架，使得支架给予传动轴一支撑力F,来抵消同步带给传动轴的拉力，可以使折叠动作平稳，减少了对同步带、轴承及主传动轴等零件的磨损，提高折叠质量效果,如图9、图10所示。
.png)
图9 改进后铝箔纸折叠机构示意简图
.png)
图10 改进后A点的受力分析示意图
为了使同步带可靠稳定的工作，安装时应有一定的初张紧力。并且同步带的张紧程度对其传动能力、寿命和传动轴压力都有很大影响。当张紧轮张力过大，不仅同步带以及关键零部件（轴承）的使用寿命会降低，而且在折叠器错位时可能会导致同步带断裂。张紧轮压力不足，同步带跳齿现象更容易产生。在查阅相关样本资料及与同步带供应商的技术人员沟通后，根据实际情况制定了调整同步带初张紧力的标准：即在同步带相关部位以约65-90N的力下压，以能使同步带下压8mm为宜，如图11所示。
图11 铝箔纸支撑块示意图
.png)
图12 支撑架零件图
2.3烟包提升输送通道加装导轨
在生产中发现绝大部分被剔除烟包都是照相机2所检测的，沿着照相机2向下摸排，发现问题出在照相机1的位置。在烟包未通过照相机2之前还是完好的，但经过照相后就出现了铝箔纸翘边的情况。为了能使照相机1完全检测烟包，原有设备预留了一个较为开放的照相空间。在此空间内的烟包被检测面完全暴露在照相机下，仅有一根极细的定位钢丝起到固定烟包的作用。但是在设备高速运转的情况下，定位钢丝在烟包的摩擦下会发生延展变形，再加上被压紧的烟包突然进入照相空间后的膨胀挤压，导致定位钢丝的定位能力下降。烟包在输送过程中会向预定轨道的照相机方向偏移。
为了防止烟包通过照相空间后，产生烟包顶部铝箔纸翘边，在烟包导轨收窄处增加一处辅助导轨，对烟包顶部铝箔纸进行预折叠，使烟包通过时平稳顺畅，如图12、图13所示。
图12 烟包输送通道示意图
.png)
图13 导轨零件图
3 改进效果
.png)
从以上对比数据可以看出，整改后烟包质量、设备有效作业率较整改前都有了大幅度的提高，基本达到了使用复合铝箔纸的水平，既增加了社会效益，从而成为国内率先在FOCKE 725包装机上成功使用环保铝箔纸的卷烟企业，为烟草行业应用环保材料开展绿色化制造起到了良好的示范效应。
结束语
环保铝箔纸的应用过程，是充分因应材料特性对包装质量产生的诸多影响，而主动持续的采取技术、工艺标准等措施的行为。通过分析研究应用中设备、材料、工艺要求的诸多因素综合作用下的包装过程，确定改进需求，最终成功实施新材料的应用。经过对环保铝箔纸使用过程出现问题的研究、分析及反复实践，逐步提高了解决实际问题的能力。在今后的工作中，会更加努力去完善包装设备的使用性能，更进一步提高卷烟产品的质量及企业生产效率。
参考文献资料：
FOCKE 725包装机使用手册