激光在香烟减害降焦中的技术应用

激光在香烟减害降焦中的技术应用

      众所周知，吸烟有害健康。国家烟草专卖局正在积极推进卷烟的“降焦工程”和“ 减害降焦工程”。传统的降焦方式复杂且耗时较长，而激光打孔降焦法已经获得了越来越广泛的应用。

　　多年来，我国烟草行业采取各种手段对焦油含量实施有效控制。1986年8月，我国实施卷烟国家标准，将烟支中的焦油含量划分为高、中、低三个档次。香烟焦油含量低于14mg为低焦油含量，15～21mg为中焦油含量，22mg为高焦油含量。为了限制高焦油含量的卷烟，国家规定必须将焦油含量的设计值标注在香烟包装盒上。2004年国家烟草专卖局发出通知，从2004年7月1日起，盒标焦油含量在15mg／支以上的卷烟不得进入销售市场，并逐步将我国卷烟的焦油含量降至12mg左右。此规定同样适用于进口卷烟。目前中国卷烟的焦油含量平均值已由20年前的每支30mg降到了每支15mg，并争取使这个平均值每年再递减0.5mg。因此，近年来中国烟草生产厂商对所生产卷烟进行了大规模的集体降焦工作，各科研单位和生产企业正在采取各种手段（如化学降焦、物理降焦等方法）降低卷烟中的焦油含量。

　　有研究表明，通过空气稀释作用可以减少人们在吸烟过程中对有害物质如焦油、尼古丁、一氧化碳的摄入量，于是高透气度卷烟纸和预打孔接装纸（水松纸）应运而生。特别是接装纸打孔技术近年来取得了迅猛发展，因为在各种方法中，用激光对接装纸进行定量打孔的方法最为简单有效。

　　激光在香烟减害降焦工程中的应用
　　华工激光针对薄型材料研发了一系列激光设备，尤其是针对烟草行业研发的接装纸激光打孔机（见图1）。该设备的研制成功，一举打破了外国公司对中国市场的高价位垄断，为中国的民族企业的进步和发展作出了巨大贡献。

图1：激光打孔机

　　该设备使用一台小型全密封CO2激光器、一个高速旋转的多棱镜和扩缩系统，将激光光束均分给多个打孔聚焦头，通过控制装置，控制收放卷电机，从而保证了在线变径条件下线速度的稳定，能够精确地在接装纸上打出一致的、圆形或椭圆形的小孔（见图2），小孔直径在0.06～0.50mm的范围内可调，打孔定量准确（50-2000CU(克莱斯特)，透气度稳定，变异系数≤5%）。从2000年开始，华工激光先后研发生产出了单工位16头、双工位多头激光打孔机，目前这些设备已经广泛应用于国内多家企业，并已成功销往海外，进入国际市场。

图2：激光打孔显微图像

　　激光接装纸打孔机（俗称水松纸打孔机）主要有以下特点：

　　高转速多棱镜转速平稳，将连续激光离散成脉冲光形式，最小损耗地均匀分光至双工位的多个聚焦头。与其他分光方式相比，这种方式最大限度地减少了激光的功率损失。
激光器输出功率的大小，在控制器上可无级调整。通过预设的小孔间距与多棱镜的组合，主控系统能自动计算出走纸线速度。
　　可同时完成双工位两排或四排打孔。多个聚焦头经过任意组合后，又可进行单工位六排或八排打孔，实现一机多用。该设备占地面积小，高效节能。
　　激光头（见图3）的调焦部件、后除尘部件、导向纠偏部件及膨涨轴部件，均可方便地进行各项调整。

图3：激光头彩色触摸屏（见图4）可方便地进行操作控制，对预设参数、计算结果、走纸长度、故障报警等在线时实显示，数字化控制精确，人机对话界面良好。

                                                                     图4：触摸屏

　　设备采用全伺服控制技术，通过特殊的控制算法和设计，四台伺服电机独立控制收放盘纸，使放料张力稳定、收料松紧度均匀、端面整齐、加速极快，0.4秒既可达到额定转速，满足了工厂在高速接装纸打孔时无孔带（4米以内）的最低损耗（图5、图6）。

图5：收纸

 
图6：放纸

　　打孔型接装纸除了作为降低焦油含量、减少吸烟危害的重要手段之一外，其在功能和用途上也有了很大的发展创新，有些卷烟厂商利用激光在接装纸上打出异形孔的多种组合，作为防伪技术用于卷烟防伪。

　　我国烟草行业对接装纸的应用也已经不仅仅局限于包装方面，更是注重其装饰性，对接装纸的印刷美观性也提出了更高的要求。在接装纸品种上，也从原来单一的单色品种发展到多色产品，并且多色产品比例逐年提高。同时，随着卷烟健康环保的呼声日益高涨，接装纸本身的食品卫生性要求也越来越被各卷烟厂商所重视，并且已成为今后重要的发展方向。因此，只要香烟还在生产，对接装纸打孔的需求就不会消失，也就会对此类激光打孔机存在市场需求。