目前，烟草工业的绿色制造突出表现在面向环保的绿色包装技术方面。绿色包装技术主要研究包装材料选择、改进包装结构，使烟草制品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个产品生命周期，对环境的负面影响最小，资源效率最高，并尽可能地使废弃物资源化和无害化。因此包装材料要选择无毒、无污染、可回收利用、可再生或降解的包装原辅材料。

 

    但现在烟草工业存在包装档次过高，却忽略了包装材料环保性的现象。包装普遍使用复合铝箔纸、金银卡纸等其他非环保材料，产品废弃后难以降解，造成环境污染和资源浪费。仅以卷烟包装中使用的复合铝箔纸为例，复合铝箔纸厚度在6微米至7微米之间，每吨含铝量在200千克以上，同时复合铝箔纸的表面铝层无法自然降解。相较而言，真空镀铝箔纸更适应绿色包装的需求。

 

    真空镀铝箔纸的生产原理是将金属铝在真空状态下连续加热蒸发，金属铝蒸汽冷凝后，沉淀在连续基层上，形成一层极薄的铝膜，厚度在0.02微米至0.04微米之间，仅为复合铝箔纸铝箔厚度的1/200至1/300。真空镀铝箔纸每吨含铝量只有几千克，既节约了铝资源，丢弃后表面铝层又易于被土壤吸收，能够自然降解，有利于环境保护。

 

    但是，由于真空镀铝箔纸制造工艺和材料的变化，致使其技术指标变化会带来两个问题。

 

    一是真空镀铝箔纸金属喷涂铝含量不足以使用电感检测器检测金属铝的有无，检测器必须改配相应的型号。当然，这可以采用精密电容式接近开关加光电检测同时检测五轮的烟包的办法予以解决，高精密电容式接近开关用于检测烟包内是否有铝纸拉头，而光电检测则用于检测烟包内是否有舌纸。

 

    二是由于真空镀铝箔纸厚度降低，与铝箔层较厚的复合铝纸相比，塑性大大降低，导致纸张折叠后反弹较大。经过试验，折叠后的真空镀铝箔纸会发生严重反弹，折叠器与纸边沿不正确地相交，铝箔纸容易产生错位滑移，无法包装成型。

 

    GDX2包装机组的二轮铝箔纸折叠系统原为固定式折叠，依靠铝箔纸在工位间行进中与固定式折叠器摩擦，并经过导条的夹持作用，克服纸的回复，使铝箔纸折叠成型。而真空镀铝箔纸弹性较大，原有固定式折叠受力较小，折叠后容易回复。经过技术改造，可以将GDX2包装机组二轮铝箔纸折叠系统中固定式折叠器更改为活动式折叠器，通过主动式的折叠，增大折叠力，促使折叠过程可靠进行，并通过短边折叠导板的夹持作用，减少反弹。但经过实际现场验证后发现，烟包经过二轮和固定型折叠器后，所有的烟包都呈不规则的包裹形态，折角没有成型，铝纸破损。因此，如何克服真空镀铝箔纸的弹性影响，成功地将其应用于包装中，这是一个关键的技术问题。

 

    如何解决这一技术难题？运用有限元方法计算铝箔纸的最优工艺参数，是现实可行的方法之一。

 

    GDX2包装机组原有的压花辊筒在使用复合铝箔纸时，初始压力一般调定为1.2至1.5kg，塑性较强的铝箔层较厚，故只需要较小的压力就能完成压花。通过增大压花辊筒作用力的方法，可以改善塑性性能。但加大压花辊压力，纸张呈延展趋势，卷长卷宽都会增大。卷长的增加对于长边折叠的影响可以忽略，但卷宽的增大，则影响到短边的折叠。在短边折叠器与上下边沿相交后，都会影响包装成型的质量。复合型铝箔纸的压延扩展现象则很轻微，可以忽略。而真空镀铝箔纸的压延扩展现象很突出。因此，确定铝箔纸的卷宽尺寸时，必须考虑经过压花辊后铝箔纸的压延扩展。环保型铝箔纸的材料特性参数一般难以得到，因此难以对其变形情况进行估算。如若不断变换纸张规格进行实验，则和生产的压力产生冲突。为计算出有效的材料规格，需要分析压花辊筒压力与纸张形变之间的关系。通过调整材料几何参数和辊筒压力参数，计算铝箔纸的变形，最终提取出合理的几何规格作为最优化设计的设计参数，使应力分布与变形处于可接受范围。

 

    环保型铝箔纸属于复合材料，考虑到材料的非线性，以及与压花辊筒接触受力的边界条件，分析时必须采用非线性分析方法。在分析时，应考虑到如下因素：一是环保型铝箔纸和压花辊筒之间的接触属于刚体与柔体接触。二是环保型铝箔纸属于两层复合材料，切割定长是149.5mm，加载后纸的总长度应约为115mm，纸的厚度应在0.05mm至0.1mm之间。非线性分析需要通过调整材料几何参数和辊筒压力参数，计算铝箔纸的变形，最终提取出合理的几何规格和接触压力作为优化设计的设计参数，使纸的应力分布与变形处于可接受范围内。这是一个复合材料在接触加载下的设计参数最优化选择问题。故使用有限元原理来分析增大压花辊压力对不同规格材料的塑性性能和形变的影响，确定最佳的压力、纸的宽度与厚度，以缩短环保材料应用周期，减少成本。

 

    GDX2包装机组使用的真空镀铝箔纸纸卷宽度一般为115mm或者116mm。在模型仿真中，发现卷厚的差异对变形影响较小，卷宽压花辊压力对形变影响很大。真空镀铝箔纸卷宽为114mm至116mm时，铝纸在经压花辊筒压延后，卷宽一般延长超过1%，而根据以往的经验总结，过长的卷宽，导致纸的下边沿压在上短边折叠器上，经过短边滑块时，出现纸下边的反折。而减小卷宽时，则上短边折叠器折到纸的下边或下短边折叠器折到纸的上边，产生反折。114mm的卷宽经过计算，变形大于1mm，即压延后为115mm，比较适合包装使用。同样，将初始压力增大到3.5kg，纸的变形也增强了对纸纤维的破坏能力，减小纸弹性变形系数，减少了环保铝纸折叠时的反弹。