组合式烟用丝束计数取样板的设计及应用*

蔡洁云，马 静，刘宇晨，孟红明，杨 兵，顾健龙，李 郸，张 轲，龙 杰，王春琼，梁诗涵，魏 佳

(云南省烟草质量监督检测站，云南 昆明 650106)

烟草行业广泛使用二醋酸纤维素丝束和聚丙烯丝束作为卷烟滤棒原料，烟用丝束的品质，在一定程度上对卷烟烟气成分、卷烟品质形成影响[1-6]。在抽样过程中，烟用丝束极易变形，出现拉伸、断裂、扭曲等情况，影响各项质量检测指标，如丝束线密度、单丝线密度、断裂强度、卷曲数等指标，导致实测值与标称值偏离。但不能明确质控指标偏差的原因是烟用丝束出现了质量问题，还是在抽取过程中的形变导致检测数据不能客观反映生产现状。因此，当实验室样品品质不佳时，其质控检测起不到指导生产的作用。

烟用丝束样品抽取，通常存在抽样长度过大、有效样品长度低的问题。虽然可以从抽取的实验室样品中挑选一些完好的丝束进行标准规定项目的检验，但可能会存在实验数据波动大、产品质量误判的风险。

针对标准对烟用丝束取样板无具体规定，常见的丝束抽样板材质、规格不一，取样板缺少计长工具导致抽样长度过长等情况，本文研发了一种组合型烟用丝束计数取样板，为提高抽样作业的规范性提供技术支撑。

1 取样板材质的选择

烟草行业标准(YC/T 26—2017烟用丝束)[7]规定了烟用丝束的抽样方法。以烟用丝束物理指标(丝束线密度[8]、单丝线密度[9])检测用实验室样品为例——“丝束线密度、单丝线密度试样制备：从取样部位用取样板顺着铺丝方向自然卷绕约 60 m 丝束，放入洁净的自封袋内密封保存。在取样、运输和保存过程中不应使丝束状态受到破坏。”

丝束被拉伸后，丝束线密度测定值会变小。YC/T 169.1—2009[10]规定：丝束线密度测定值应在标称值丝束线密度的0.95～1.05倍范围内，即实测丝束线密度与标称丝束线密度的相对偏差≤5%。当实测丝束线密度与标称丝束线密度的相对偏差不满足小于等于5%的要求时，有可能是在抽样过程中丝束发生了拉伸或其他形变。

本文从可实施性、有效性、可靠性、经济性、安全性五个因素，对备选材质进行对比分析。

1.1 纸质取样板

纸质取样板很常见，是很多抽样单位的首选。如图1所示。

图1 纸质取样板烟用丝束样品抽取示例

1)可实施性。选用瓦楞纸作为取样板材质，取材容易，加工周期短，且可自行切割造型，但外观通常不规整。

2)有效性。纸质取样板易发生支撑力不足的情况，导致丝束受力不均，易发生丝束被拉伸变形，影响实验室样品品质。

纸质取样板表面通常较粗糙，尤其是边角处，通常会挂到丝束，易发生取样板与丝束样品粘连的情况，从而导致丝束被拉伸变形，影响实验室样品品质。

3)可靠性。纸质取样板使用寿命短，反复使用易折损，保存不当易受潮发霉。

4)经济性。纸质取样板网查价格：48元/10片(规格 100 cm*100 cm*3 mm)，纸质取样板价格低廉。

5)安全性。瓦楞纸加工时使用到粘结剂，受热易释放出甲醛等物质，可能会对烟用丝束样品造成污染，影响检测结果的准确性。

1.2 304不锈钢取样板

304不锈钢取样板很少见，其成本高、质量大、可操作性差。

1)可实施性。不锈钢取样板需委外加工，外观较规整、精美。

2)有效性。不锈钢取样板操作不灵活，易导致丝束受力不均，也易发生丝束被拉伸变形，影响实验室样品品质。

不锈钢取样板表面过于光滑，丝束在取样板上容易滑落，尤其是边角处。滑落后束，易发生丝束样品间粘连、丝束受力不均的情况，从而导致丝束被拉伸变形，影响实验室样品品质。

3)可靠性。不锈钢取样板使用寿命长。

4)经济性。不锈钢取样板网查价格：368元/片(规格 100 cm*100 cm*2 mm)。不锈钢取样板价格较贵。

5)安全性。304不锈钢材质为食品级，安全无异味。

1.3 实木板取样板

实木板取样板较少见，偶有使用。

1)可实施性。实木取样板需委外加工，外观较规整、精美。

2)有效性。表面涂漆的实木板取样板，类似不锈钢取样板，也会出现表面过于光滑，丝束在取样板上容易滑落，易发生丝束样品间粘连、丝束受力不均等情况，从而导致丝束被拉伸变形，影响实验室样品品质。

表面未涂漆的实木板取样板，可能会出现表面粗糙，尤其是边角处，可能会挂到丝束，易发生取样板与丝束样品粘连的情况，从而导致丝束被拉伸变形，影响实验室样品品质。

3)可靠性。实木取样板使用寿命长，但可能存在保存不当受潮发霉的情况。

4)经济性。实木取样板网查价格：214.2元/片(规格 120 cm*60 cm*3 mm)。实木取样板价格较贵。

5)安全性。实木加工时使用到粘结剂，受热易释放出甲醛等物质，可能会对烟用丝束样品造成污染，影响检测结果的准确性。

1.4 塑料板取样板

塑料取样板在操作规范的企业中，已在使用。

1)可实施性。塑料取样板需委外加工，外观较规整、精美。

2)有效性。PVC(聚氯乙烯)板取样板，表面光滑程度适中，丝束在取样板上不易滑落，也不易发生取样板与丝束样品粘连的情况，基本上不会导致丝束被拉伸变形影响实验室样品品质的情况。

3)可靠性。塑料取样板使用寿命长，不易变形变质，耐用性好。

4)经济性。塑料取样板网查价格：76元/片(规格100 cm*2000 cm*3 mm)。塑料取样板价格适中。

5)安全性。PVC(聚氯乙烯)塑料材质为食品级，安全无异味。

1.5 小结

综合考虑四种材质的可实施性、有效性、可靠性、经济性、安全性五个方面，塑料材质的取样板兼具价格适中、轻便易携带、可操作性强的特点，同时能避免丝束在抽样过程的拉伸形变，较为适合作为丝束取样板的材质。

2 取样板计长工具的选择

根据GB/T 2829-2002 周期检查计数抽样程序及抽样表适用于生产过程稳定性的检查[10]和实际检测需要，为保证试样需从实验室样品中截取的随机性，一个烟用丝束样品需要抽取3份样品，抽样长度约为 60 m。

烟用丝束抽样时，通常，采用一个取样板上缠绕 30 m 丝束，按要求取2板就得到 60 m 丝束的一份检测样品，一个样品需要抽取6板共计约 180 m 丝束。

抽样长度不足，只能从中挑选一些完好的丝束部分进行标准规定项目的检验，实验数据波动大，有产品质量误判的风险；若取样过多，虽确保了有效样品长度满足检测需要，却会造成浪费，不符合精益管理的要求。

因此，考虑在丝束取样板上配备一个计长装置。

表1 不同材质的丝束取样板评估比选情况

2.1 直接测量长度装置与间接测量长度装置的比选

直接测量长度装置，如 30 m 卷尺，不易安装至取样板上，且可操作性不强。

间接测量长度装置，如计数器，示数可读，计长方便，成本相对较低，与取样板连接拆卸自如。因此间接测量长度装置适合作为取样板的计长配件。

2.2 计数器的比选

常见的计数器有光电式与机械式两种。光电式计数器，结构复杂，缺点时不可用；机械式计数器，结构简单，无需用电，稳定性好。因此机械式计数器适合作为计数器取样板的计长配件。

2.3 连接单元连接方式比选

组合式可拆卸连接与固定式连接相比，可实施性、有效性、可靠性、成本、安全性类似，但组合式可拆卸连接方式，可使计数器用在多个取样板上，降低了单个计数取样板的成分，较为适合。

2.4 计数器的设计制作

1)计数器相关设计参数。计数器相关设计参数见表2。

表2 计数器相关设计参数表

2)制作组合式计数器及其连接单元。制作的主要步骤：① 采用3D打印技术制作计数器安装槽；② 采用3D打印技术制作转动手柄；③将计数器安装在计数手柄上(见图2)。

①计数器安装槽；②转动手柄1；③转动手柄2；④安装了计数器的连接手柄。图2 组合式计数器及其连接单元图示

3 效果验证

3.1 组合式烟用丝束计数取样板的组装

按图纸进行定制加工和组装，组合式烟用丝束计数取样板如图3、图4所示。

图3 组合式烟用丝束计数取样板

图4 组合式烟用丝束计数取样板的取样过程

3.2 组合式烟用丝束计数取样板的效果验证

采用该取样装置对同一品质合格的丝束标准要求进行模拟抽样，然后截取同一位置进行抽取样品的抽样质量有效性验证和抽样长度准确度验证。

1)抽取的实验室样品的抽样质量有效性验证。采用该取样板，以丝束线密度指标作为依据，验证抽取的样品未被拉伸。测定结果如表3所示。

表3 丝束线密度有效性验证数据表

由表3所示：实测丝束线密度与标称丝束线密度的相对偏差≤5%，符合“YC-T 26-2017烟用丝束的要求[7]，即“丝束线密度测定值应在标称值丝束线密度的0.95～1.05倍范围内”。表明抽取样品的丝束线密度未因拉伸形变产生显著性变化，即抽样质量有效性有保障，满足要求。

2)丝束线密度有效性验证。采用该取样板，对同一品质合格的丝束标准要求进行模拟抽样，然后截取同一位置进行抽样长度测定，验证抽样长度准确度。测定结果如表4所示。

表4 丝束线密度有效性验证数据表

由表4所示：抽样长度与计划长度的相对偏差≤5%，抽样长度准确度有保障，满足要求。

经验证，采用组合式烟用丝束计数取样板，所抽取烟用丝束样品未被拉伸即抽样品质有保障，且抽样长度准确度有保障，说明该装置符合要求。

4 结语

针对标准对烟用丝束取样板无具体规定，常见的丝束抽样板材质、规格不一，取样板缺少计长工具导致抽样长度过长等情况，研发了一种组合型烟用丝束计数取样板。经验证，采用组合式烟用丝束计数取样板，所抽取的烟用丝束样品未被拉伸即抽样品质有保障，且抽样长度准确度有保障。本取样板的研发，为提高抽样作业的规范性提供了技术支撑。