激光在香煙減害降焦中的技術應用

???? ?眾所周知，吸煙有害健康。國家煙草專賣局正在積極推進卷煙的“降焦工程”和“ 減害降焦工程”。傳統的降焦方式復雜且耗時較長，而激光打孔降焦法已經獲得了越來越廣泛的應用。

　　多年來，我國煙草行業采取各種手段對焦油含量實施有效控制。1986年8月，我國實施卷煙國家標準，將煙支中的焦油含量劃分為高、中、低三個檔次。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，國家規定必須將焦油含量的設計值標注在香煙包裝盒上。2004年國家煙草專賣局發出通知，從2004年7月1日起，盒標焦油含量在15mg／支以上的卷煙不得進入銷售市場，并逐步將我國卷煙的焦油含量降至12mg左右。此規定同樣適用于進口卷煙。目前中國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，并爭取使這個平均值每年再遞減0.5mg。因此，近年來中國煙草生產廠商對所生產卷煙進行了大規模的集體降焦工作，各科研單位和生產企業正在采取各種手段（如化學降焦、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在吸煙過程中對有害物質如焦油、尼古丁、一氧化碳的攝入量，于是高透氣度卷煙紙和預打孔接裝紙（水松紙）應運而生。特別是接裝紙打孔技術近年來取得了迅猛發展，因為在各種方法中，用激光對接裝紙進行定量打孔的方法最為簡單有效。

　　激光在香煙減害降焦工程中的應用
　　華工激光針對薄型材料研發了一系列激光設備，尤其是針對煙草行業研發的接裝紙激光打孔機（見圖1）。該設備的研制成功，一舉打破了外國公司對中國市場的高價位壟斷，為中國的民族企業的進步和發展作出了巨大貢獻。

圖1：激光打孔機

　　該設備使用一臺小型全密封CO2激光器、一個高速旋轉的多棱鏡和擴縮系統，將激光光束均分給多個打孔聚焦頭，通過控制裝置，控制收放卷電機，從而保證了在線變徑條件下線速度的穩定，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的范圍內可調，打孔定量準確（50-2000CU(克萊斯特)，透氣度穩定，變異系數≤5%）。從2000年開始，華工激光先后研發生產出了單工位16頭、雙工位多頭激光打孔機，目前這些設備已經廣泛應用于國內多家企業，并已成功銷往海外，進入國際市場。

圖2：激光打孔顯微圖像

　　激光接裝紙打孔機（俗稱水松紙打孔機）主要有以下特點：

　　高轉速多棱鏡轉速平穩，將連續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，在控制器上可無級調整。通過預設的小孔間距與多棱鏡的組合，主控系統能自動計算出走紙線速度。
　　可同時完成雙工位兩排或四排打孔。多個聚焦頭經過任意組合后，又可進行單工位六排或八排打孔，實現一機多用。該設備占地面積小，高效節能。
　　激光頭（見圖3）的調焦部件、后除塵部件、導向糾偏部件及膨漲軸部件，均可方便地進行各項調整。

圖3：激光頭彩色觸摸屏（見圖4）可方便地進行操作控制，對預設參數、計算結果、走紙長度、故障報警等在線時實顯示，數字化控制精確，人機對話界面良好。

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

　　設備采用全伺服控制技術，通過特殊的控制算法和設計，四臺伺服電機獨立控制收放盤紙，使放料張力穩定、收料松緊度均勻、端面整齊、加速極快，0.4秒既可達到額定轉速，滿足了工廠在高速接裝紙打孔時無孔帶（4米以內）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展創新，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，作為防偽技術用于卷煙防偽。

　　我國煙草行業對接裝紙的應用也已經不僅僅局限于包裝方面，更是注重其裝飾性，對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展到多色產品，并且多色產品比例逐年提高。同時，隨著卷煙健康環保的呼聲日益高漲，接裝紙本身的食品衛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展方向。因此，只要香煙還在生產，對接裝紙打孔的需求就不會消失，也就會對此類激光打孔機存在市場需求。