一种针对烟包材料变形的质量控制方法与流程

本发明涉及烟包制造技术领域，更具体地说，涉及一种针对烟包材料变形的质量控制方法。

背景技术

目前，各烟包印刷企业在生产流程中普遍存在纸张变形的情况，纸张变形会导致套印不准、翘角严重无法上机，从而造成大量浪费。通过调查研究发现，纸张含水量的变化是造成纸张变形的最大因素，而纸张含水量主要与纸张所处的环境温湿度有关，另一方面，纸张本身的吸收性也一定程度地影响纸张含水量。

目前针对烟包印制过程中的纸张变形问题，已有一些研究给出了印刷车间的环境温湿度范围：温度范围为18℃～24℃，相对湿度范围为60％～65％(代宏.纸张含水量变化导致的纸张变形及其控制[j].印刷世界，2008，07:41-42.)。贵联集团科彩印务公司在“烟包材料变形研究”中发现，印刷车间温度在20.4℃～26.3℃，车间相对湿度在53.9％～58.0％时，烟包材料的含水量能够控制在7％～9％，此时烟包产品不会出现变形、套印不准等质量问题，现有的针对烟包材料变形的质量控制方法主要是通过在车间安装空调、加湿器等调节环境温湿度的设备来进行印刷车间的温湿度调控，试图通过把环境温湿度稳定在一定的标准范围内从而控制烟包材料的含水量。但由于气候等因素，目前所用的环境温湿度控制设备无法将车间温湿度控制在理想范围内，所以这种办法不能满足烟包产品质量控制的要求。目前的车间环境温湿度控制方法无法保证印刷车间的温湿度保持在该标准范围内，所以即使研究找出车间温湿度控制范围标准，也无法对车间的温湿度进行有效的控制从而保证烟包产品不变形。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：提出一种烟包材料吸湿速率模型，根据烟包材料的施胶度、烟包材料当前含水量与平衡含水量之差以及烟包材料与环境的接触面积得出烟包材料的吸湿速率，从而得到烟包材料的实时含水量，结合烟包材料的实时含水量，调整生产计划，进而保证烟包材料的含水量处于控制范围标准内，避免材料变形。

本发明的技术解决方案是：本发明提供一种针对烟包材料变形的质量控制方法，包括如下步骤：

s1、测量不同温度和湿度下烟包材料的含水量，建立烟包材料含水量与环境温湿度关系模型；

s2、提高烟包材料的环境湿度，测量不同材料、面积的烟包在不同温湿度下的吸湿速率，建立烟包材料吸湿速率模型；

s3、监测生产车间的温度和湿度，根据烟包材料含水量模型及烟包材料吸湿速率模型预测烟包材料含水量的变化，从而制订生产计划，使烟包材料含水量在超出标准前完成生产。

进一步的，所述步骤s1中的烟包材料含水量模型建立过程包括如下步骤：

s01、将烟包材料放置于可调节恒温恒湿箱中，直至烟包材料的重量恒定；

s02、测量烟包材料的含水量，该含水量即为对应的温湿度下的平衡含水量h；

s03、多次调节温度t和湿度h，测得不同温湿度下的烟包材料平衡含水量h，得到多组温度t、湿度h和平衡水含量h对应的数据；

s04、对步骤s03中的多组对应的数据拟合，得到烟包材料平衡含水量模型h＝f(t，h)。

进一步的，所述步骤s2中的烟包材料吸湿速率模型建立过程包括如下步骤：

s05、将烟包材料放置于可调节恒温恒湿箱中，记录烟包材料的初始重量m0，初始含水量h0，与环境接触面积s，烟包材料的施胶度c；

s06、根据烟包材料平衡含水量模型和此时恒温恒湿箱的温度和湿度计算出烟包材料的平衡含水量h0，则此时烟包材料的平衡含水量与当前含水量之差为δh＝h0-h0；

s07、经过一段时间δt后，重新测量烟包材料的重量m1，烟包材料增重为δm＝m1-m0，吸湿速率为

s08、多次调节恒温恒湿箱中的温度和湿度，改变烟包材料种类和面积，测得多组不同温度、湿度下不同施胶度和环境接触面积的烟包材料的吸湿速率；

s09、对步骤s08中的多组对应的数据拟合，得到烟包材料吸湿速率模型v＝g(δh,c,s)。

进一步的，所述s3步骤中具体包括以下步骤：

s10、测量烟包材料的初始重量m0，初始含水量h0，与环境接触面积s，烟包材料的施胶度c，测量当前车间温度和湿度，根据烟包材料平衡含水量模型算得此时平衡含水量h平0；

s11、计算该烟包材料的平衡含水量与当前含水量之差δh0＝h0-h平0，根据吸湿速率模型可得此时烟包材料吸湿速率v0＝g(δh0,c,s)；

s12、计算经过时间δt后烟包材料的重量m1＝m0+v0δt，以及含水量

s13、根据s12步骤中计算出的烟包材料含水量变化趋势制定生产计划，使烟包材料含水量在超出标准前完成生产过程。

实施本发明的针对烟包材料变形的质量控制方法，具有以下有益效果：提出一种烟包材料吸湿速率模型，能够根据车间环境温湿度计算出烟包材料的实时含水量，即使车间环境温湿度超出了标准控制范围，也可通过预测含水量变化趋势，调整生产计划，在烟包材料含水量超出标准控制范围之前完成生产，避免因纸张变形所导致的套印不准、紧边、荷叶边等质量问题，从而减少烟包产品的不良率，提高了烟包生产企业的生产效率，减少浪费。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1为金卡纸吸湿过程含水量随湿度变化关系图；

图2为金卡纸吸湿过程含水量随温度变化关系图；

图3为金卡纸在22℃时吸湿过程中含水量随环境湿度变化的拟合曲线图；

图4为金卡纸吸湿过程含水量拟合曲面图；

图5为金卡纸吸湿过程含水量等值线图。

具体实施方式

图1至图示出本发明针对烟包材料变形的质量控制方法的一个优选实施例，其包括如下步骤：

s1、测量不同温度和湿度下烟包材料的含水量，建立烟包材料含水量与环境温湿度关系模型，在该步骤中，为使该方法适用的范围较大，应使用较广泛的烟包材料来进行测量，至少包括较常用的几种烟包材料，从而得到不同烟包材料的含水量与环境温湿度关系模型。

s2、提高烟包材料的环境湿度，测量不同材料、面积的烟包在不同温湿度下的吸湿速率，建立烟包材料吸湿速率模型；

s3、监测生产车间的温度和湿度，根据烟包材料含水量模型及烟包材料吸湿速率模型预测烟包材料含水量的变化，从而制订生产计划，使烟包材料含水量在超出标准前完成生产。

进一步的，所述步骤s1中的烟包材料含水量模型建立过程包括如下步骤：

将烟包材料放置于可调节恒温恒湿箱中，每隔固定时间测量重量，直至烟包材料的重量恒定为止；之后测量烟包材料的含水量，该含水量即为对应的温湿度下的平衡含水量h，然后多次调节温度t和湿度h，测得不同温湿度下的烟包材料平衡含水量h，得到多组温度t、湿度h和平衡水含量h对应的数据，对该多组对应的数据拟合，得到烟包材料平衡含水量模型h＝f(t，h)。

进一步的，所述步骤s2中的烟包材料吸湿速率模型建立过程包括如下步骤：

将烟包材料放置于可调节恒温恒湿箱中，记录烟包材料的初始重量m0，初始含水量h0，与环境接触面积s，烟包材料的施胶度c；根据烟包材料平衡含水量模型和此时恒温恒湿箱的温度和湿度计算出烟包材料的平衡含水量h0，则此时烟包材料的平衡含水量与当前含水量之差为δh＝h0-h0；经过一段时间δt后，重新测量烟包材料的重量m1，烟包材料增重为δm＝m1-m0，吸湿速率为多次调节恒温恒湿箱中的温度和湿度，改变烟包材料种类和面积，测得多组不同温度、湿度下不同施胶度和环境接触面积的烟包材料的吸湿速率；对上述的多组对应的数据拟合，得到烟包材料吸湿速率模型v＝g(δh,c,s)。

进一步的，所述s3步骤中具体包括以下步骤：

测量烟包材料的初始重量m0，初始含水量h0，与环境接触面积s，烟包材料的施胶度c，测量当前车间温度和湿度，根据烟包材料平衡含水量模型算得此时平衡含水量h平0；计算该烟包材料的平衡含水量与当前含水量之差δh0＝h0-h平0，根据吸湿速率模型可得此时烟包材料吸湿速率v0＝g(δh0,c,s)；计算经过时间δt后烟包材料的重量m1＝m0+v0δt，以及含水量δt越小，算得烟包材料含水量越接近实际情况，从而形成一个烟包材料进入生产车间的含水量与时间对应关系的曲线。

以下将以烟包常用材料232g素面转移镭射金卡纸(后文中简称金卡纸)为例，对本发明的建模和质量控制方法进行详细说明。

1、建立金卡纸平衡含水量模型

1)设备和材料

万分之一分析天平：测量纸张重量；

电热恒温鼓风干燥箱：烘干以计算纸张含水量；

恒温恒湿箱：精确控制温度、湿度；

标准取样器：纸张取样；

232g素面转移镭射金卡纸70mm*38mm纸样若干。

2)实施步骤

①测定纸张调湿时间

将70mm*38mm样品置于18℃、40％的恒温恒湿箱中，每过半个小时测量样品重量，直到样品重量基本稳定性为止，将湿度调至80％，从此时开始计时，每过半个小时测量样品重量，直到样品重量基本稳定性为止，这段时间即为纸张吸湿所需时间，记为t；

②测量不同温湿度下纸张含水量

把恒温恒湿箱设定为t＝16℃、h＝40％，将纸样置于箱中，经过时间t后，测得样品的质量m，保持恒温恒湿箱温度不变，以5％递增调节湿度，直至80％，并重复以上测量；

将纸样置于105℃烘箱中烘干2h，称量纸张干重m干。

重取纸样，将温度以2℃递增，依次测量各个湿度条件下的变形数据及质量，直至温度调至30℃，每个温度组实验结束后，将所用纸样置于105℃烘箱中烘干2h，称量纸张干重m干；

计算各温湿度下的纸张含水量，计算公式为

③拟合建模

将步骤②所得的温度、湿度以及对应的含水量数据进行多项式拟合，建立金卡纸含水量与环境温湿度模型：h＝f(t,h)。

2、建立金卡纸吸湿速率模型

1)设备和材料

万分之一分析天平：测量纸张重量；

电热恒温鼓风干燥箱：烘干以计算纸张含水量；

恒温恒湿箱：精确控制温度、湿度；

标准取样器：纸张取样；

可勃吸收性试验仪：测量纸张施胶度；

232g素面转移镭射金卡纸70mm*38mm纸样若干。

2)实施步骤

利用可勃吸收性试验仪测得金卡纸施胶度为c。

将恒温恒湿箱调为22℃、40％，将纸样置于箱中直至质量不变，记录此时质量m0。将恒温恒湿箱调为22℃，80％，每隔5min记录纸样的质量m，直至纸样质量不变。

将纸样置于105℃烘箱中烘干2h，称量纸张干重m干。

重取纸样，将恒温恒湿箱调为22℃、80％，将纸样置于箱中直至质量不变，记录此时质量m0。将恒温恒湿箱调为22℃，40％，每隔5min记录纸样的质量m，直至纸样质量不变。

将纸样置于105℃烘箱中烘干2h，称量纸张干重m干。

计算每隔5min时金卡纸的平衡含水量与当前含水量之差δh＝h平-h，其中h平通过上文中的金卡纸平衡含水量模型h平＝f(t,h)得出，算出每隔5min时金卡纸吸湿速率其中t＝5min。将所得的吸湿速率v、湿度差δh、施胶度c、接触面积s进行拟合，建立金卡纸吸湿速率模型v＝g(δh,c,s)。如图1所示，本实施例中选取5个不同环境湿度进行测试，由图1可以得出，不同温度的折线均随湿度升高呈上升趋势，且在湿度较低时(40％-60％)，折线斜率平缓，在湿度较高时(60％-80％)，折线斜率陡增。说明在同一温度条件下，纸张的含水量随湿度的升高而增加，且湿度越高，吸湿速率越快。如图2所示，本实施例中选取5个不同环境温度进行测试，由图2可以得出，不同湿度的折线均随温度的升高呈下降趋势，且下降幅度较小；当湿度在40％-60％时，折线较为平缓；当湿度为70％和80％时，折线在20℃-24℃处较为平缓，在18℃-20℃以及24℃-26℃时，折线较陡。说明在同一湿度条件下，纸张的含水量随着温度的升高而减少，且变化幅度较小，可见温度对纸张含水量的影响不及湿度的影响；且温度为20℃-24℃时，含水量变化趋势最平缓。图3为以22℃的吸湿过程为例，金卡纸在吸湿过程中含水量随环境湿度变化的拟合曲线图。将上述得到的相关数据进行拟合后，得到如图4所示的金卡纸吸湿过程含水量拟合曲面图，以及如图5所示的金卡纸吸湿过程含水量等值线图。

3、通过监控金卡纸含水量实现质量控制

1)设备和材料

万分之一分析天平：测量纸张重量；

电热恒温鼓风干燥箱：烘干以计算纸张含水量；

标准取样器：纸张取样；

车间温湿度计：测量车间温度、湿度；

232g素面转移镭射金卡纸：烟包原材料。

2)实施步骤

在入库前用标准取样器对金卡纸取样(70mm*38mm)，将纸样置于105℃烘箱中烘干2h，称量纸张干重m干。在入库时用标准取样器对金卡纸取样(70mm*38mm)，称量纸张质量m0，则入库时金卡纸含水量

利用车间温湿度计测得车间的温度t、湿度h，利用金卡纸平衡含水量模型算得h平＝f(t,h)，则δh0＝h平-h0。通过金卡纸吸湿速率模型算得v0＝g(δh0,c,s)。

取t＝5min，则5min后金卡纸含水量重复以上计算，即可得到nt(n＝1,2,3…)后，即5min、10min、15min…后金卡纸的含水量，从而对车间中的金卡纸含水量进行监控，并能够预测金卡纸含水量的变化趋势进而制定生产计划，防止因含水量过高或过低所导致的纸张变形、套印不准等质量问题。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上可以作出许多变化，只要这些变化未脱离本发明的构思，均属于本发明的保护范围。