盒裝卷(juan)煙(yan)包(bao)裝系(xi)統阻隔(ge)性分(fen)析(xi)與測試(shi)

      盒裝卷(juan)煙(yan)包(bao)裝系(xi)統包(bao)括(kuo)外層煙(yan)膜、內襯及(ji)卷(juan)煙(yan)紙(zhi)，其(qi)阻隔(ge)性是(shi)影響(xiang)卷(juan)煙(yan)貯(zhu)藏(zang)質量(liang)的(de)重(zhong)要(yao)因(yin)素(su)。水分的(de)變(bian)化(hua)會對卷(juan)煙(yan)的(de)諸多(duo)物(wu)理(li)性質(zhi)、吸燃(ran)體(ti)驗、保存狀(zhuang)態(tai)造(zao)成(cheng)影(ying)響(xiang)，因(yin)此(ci)外層煙(yan)膜透濕(shi)量(liang)不(bu)應(ying)超(chao)過2.0g/(m2·24h·0.1mm)。由於(yu)煙(yan)膜承擔著(zhe)主(zhu)要(yao)的(de)阻濕(shi)作(zuo)用，因(yin)此(ci)內襯(chen)材料(liao)可(ke)作(zuo)為卷(juan)煙(yan)包(bao)裝系(xi)統中阻隔(ge)濕(shi)氣的(de)第二重(zhong)屏障。卷(juan)煙(yan)紙(zhi)透(tou)氣性的(de)不(bu)同(tong)，將(jiang)會直(zhi)接影響(xiang)卷(juan)煙(yan)抽(chou)吸中有(you)害物(wu)質(zhi)的(de)釋放量(liang)，因(yin)此(ci)除了采用試(shi)驗的(de)方法(fa)加(jia)強(qiang)對卷(juan)煙(yan)紙(zhi)的(de)透氣(qi)度(du)監(jian)測外，還應(ying)在原材料(liao)、輔料(liao)、打漿(jiang)工(gong)藝和抄紙(zhi)工(gong)藝方(fang)面(mian)進行相(xiang)應(ying)改(gai)進，以提(ti)高(gao)卷(juan)煙(yan)紙(zhi)的(de)透氣(qi)性。

         中國(guo)是(shi)世界煙(yan)草(cao)大國(guo)，除了吸煙(yan)人口(kou)約(yue)占(zhan)世(shi)界總(zong)吸煙(yan)人口(kou)的(de)25%外，卷(juan)煙(yan)產量(liang)也占世(shi)界(jie)總(zong)產量(liang)的(de)32%。與此(ci)同(tong)時(shi)，每(mei)年因(yin)包裝不(bu)善(shan)問題(ti)造(zao)成(cheng)的(de)煙(yan)草(cao)損失(shi)，也在逐年增長(chang)。盒(he)裝卷(juan)煙(yan)作(zuo)為煙(yan)草(cao)最小(xiao)的(de)包裝系(xi)統，是(shi)由外層透(tou)明煙(yan)膜、內襯以及(ji)卷(juan)煙(yan)紙(zhi)構(gou)成(cheng)，因(yin)其阻隔(ge)性導(dao)致(zhi)的(de)煙(yan)草(cao)損失(shi)問題(ti)尤(you)為突(tu)出。

1、盒(he)裝卷(juan)煙(yan)包(bao)裝的(de)阻隔(ge)性

　　盒(he)裝卷(juan)煙(yan)包(bao)裝的(de)阻隔(ge)性，是(shi)指包裝材料(liao)，如煙(yan)膜、內襯或卷(juan)煙(yan)紙(zhi)，對特定滲(shen)透(tou)對象由其(qi)壹側(ce)（通(tong)常(chang)為高濃(nong)度(du)側(ce)）滲(shen)透通(tong)過(guo)到達(da)另(ling)壹側(ce)（通(tong)常(chang)為低濃(nong)度(du)側(ce)）的(de)阻隔(ge)性能(neng)，整(zheng)個過程包(bao)括(kuo)吸附、溶(rong)解(jie)、擴散(san)、解(jie)吸四(si)個部(bu)分。通(tong)常(chang)滲透(tou)對象多(duo)為氧氣、水蒸氣、空氣(qi)、有機氣體(ti)等，因(yin)此(ci)也稱作(zuo)阻氧(yang)性、阻濕(shi)性、阻氣(qi)性等(deng)。阻隔(ge)性，是(shi)對包裝材料(liao)關於某(mou)滲(shen)透對象滲透(tou)能(neng)力的(de)評估(gu)，是(shi)影響(xiang)卷(juan)煙(yan)貯(zhu)藏(zang)質量(liang)的(de)重(zhong)要(yao)因(yin)素(su)。

2、煙(yan)膜和內襯的(de)阻濕(shi)性能(neng)

　　卷(juan)煙(yan)，是(shi)壹種(zhong)膠質毛(mao)細(xi)多(duo)孔材料(liao)，微孔容積(ji)比較(jiao)高(gao)，對水分子具有較強(qiang)的(de)吸附能力[1]。其內(nei)部(bu)含(han)有(you)大(da)量(liang)的(de)蛋白(bai)質(zhi)、果(guo)膠、水溶(rong)性糖(tang)等親(qin)水物質，能通(tong)過(guo)羥(qiang)基等(deng)極(ji)性基(ji)團與水分子結(jie)合，進壹步增強(qiang)卷(juan)煙(yan)對水分子的(de)吸附能力。因(yin)此(ci)，致(zhi)使(shi)卷(juan)煙(yan)具有極其敏(min)感(gan)的(de)吸濕(shi)特性，其(qi)平(ping)衡(heng)含(han)水率(lv)會隨著(zhe)環(huan)境(jing)濕(shi)度(du)條件(jian)的(de)變(bian)化(hua)而(er)發生改變(bian)。相(xiang)關研究表明(ming)，冬(dong)季(ji)保存壹定(ding)時(shi)間(jian)的(de)卷(juan)煙(yan)含(han)水率(lv)降低約(yue)0.5%，而(er)夏季(ji)則(ze)會略有(you)增加(jia)[2]。

　　水分的(de)變(bian)化(hua)會對卷(juan)煙(yan)的(de)諸多(duo)物(wu)理(li)性質(zhi)、吸燃(ran)體(ti)驗、保存狀(zhuang)態(tai)造(zao)成(cheng)影(ying)響(xiang)。例如，卷(juan)煙(yan)水分過高會造(zao)成(cheng)煙(yan)葉(ye)質量(liang)增(zeng)加、黴(mei)菌繁殖、相(xiang)關物質分解(jie)和外觀顏(yan)色(se)變(bian)深，感(gan)官(guan)質(zhi)量(liang)變(bian)差(cha)。同(tong)時(shi)，卷(juan)煙(yan)水分的(de)增加(jia)也會使(shi)得(de)卷(juan)煙(yan)吸燃(ran)時(shi)空氣(qi)透過量(liang)變(bian)少，燃(ran)燒(shao)能力差(cha)、香(xiang)味淡(dan)、勁頭(tou)不(bu)足(zu)，吸燃(ran)體(ti)驗變(bian)差(cha)[1]。因(yin)此(ci)，卷(juan)煙(yan)包(bao)裝的(de)阻濕(shi)能力壹直(zhi)是(shi)煙(yan)草(cao)研究的(de)重(zhong)點(dian)。

　　在盒裝卷(juan)煙(yan)包(bao)裝系(xi)統中，外層透(tou)明煙(yan)膜和內襯紙(zhi)的(de)阻隔(ge)性是(shi)煙(yan)包(bao)系(xi)統阻濕(shi)效(xiao)果(guo)的(de)核心(xin)。外層煙(yan)膜壹般(ban)采用雙(shuang)向(xiang)拉(la)伸(shen)聚丙烯薄(bo)膜（BOPP），該類材料(liao)具有高透明(ming)度(du)和光澤度(du)，雖(sui)然阻氧(yang)性能(neng)壹般(ban)，但阻濕(shi)性能(neng)良好。卷(juan)煙(yan)內(nei)襯(chen)紙(zhi)是(shi)隔(ge)離(li)卷(juan)煙(yan)和外層煙(yan)膜的(de)紙(zhi)質(zhi)材料(liao)，常用的(de)有印刷紙(zhi)、復合鋁紙(zhi)、鍍鋁紙(zhi)還(hai)有無(wu)鋁箔(bo)內襯(chen)紙(zhi)。可(ke)以說(shuo)，內襯(chen)紙(zhi)是(shi)卷(juan)煙(yan)包(bao)裝系(xi)統阻隔(ge)濕(shi)氣的(de)第二重(zhong)屏障，壹方(fang)面(mian)加強(qiang)整(zheng)個(ge)系(xi)統的(de)阻濕(shi)性，同(tong)時(shi)也防止外層透(tou)明膜的(de)破(po)損。

　　對於煙(yan)包(bao)材料(liao)的(de)阻濕(shi)性，國(guo)家煙(yan)草(cao)專(zhuan)賣(mai)局於2008年發布(bu)了《YC/T 266-2008 煙(yan)用包裝膜》，適用於以聚丙烯樹脂為主要(yao)原(yuan)料(liao)，采用共擠(ji)平膜法經(jing)雙(shuang)向(xiang)拉(la)伸(shen)制得(de)的(de)熱封(feng)型(xing)雙(shuang)向(xiang)拉(la)伸(shen)聚丙烯薄(bo)膜的(de)質量(liang)控(kong)制。采用其他原料(liao)和工藝生產的(de)煙(yan)膜亦(yi)可(ke)參考使(shi)用。其中，對BOPP煙(yan)膜的(de)透濕(shi)量(liang)有(you)明確(que)要(yao)求(qiu)：透濕(shi)量(liang)≤2.0g/(m2·24h·0.1mm)。標準規定(ding)，透(tou)濕(shi)量(liang)按(an)GB/T1037的(de)方法(fa)進行測(ce)試(shi)。筆(bi)者(zhe)借(jie)助(zhu)水蒸氣透(tou)過(guo)率(lv)測試(shi)系統(tong)對BOPP煙(yan)膜、內襯基紙(zhi)及(ji)多(duo)種(zhong)內(nei)襯(chen)紙(zhi)進行了透(tou)濕(shi)量(liang)的(de)測試(shi)。測試(shi)條件(jian)為38℃，90%RH。測試(shi)結(jie)果(guo)如(ru)表1。

表1 煙(yan)膜和內襯材料(liao)透濕(shi)量(liang)的(de)測試(shi)結(jie)果(guo)

　　雖然YC/T 266-2008標準要(yao)求(qiu)按(an)照GB/T 1037的(de)方法(fa)測(ce)試(shi)透濕(shi)量(liang)，但(dan)需要(yao)註(zhu)意的(de)是(shi)，兩個標準中對透濕(shi)量(liang)的(de)定義(yi)不(bu)盡相(xiang)同(tong)。是(shi)需先(xian)按(an)GB/T 1037測(ce)得(de)材料(liao)的(de)透濕(shi)量(liang)，再根(gen)據公(gong)式計(ji)算(suan)試(shi)驗材料(liao)在0.1mm厚度(du)時(shi)的(de)透濕(shi)量(liang)。計(ji)算(suan)公式(shi)如(ru)下(xia)：

WVTR=WVTR’×d/0.1

　　式中：WVTR—材料(liao)厚度(du)為0.1mm時(shi)透(tou)濕(shi)量(liang)，單(dan)位為g/(m2·24h·0.1mm)；

　　WVTR’—按(an)GB/T1037測(ce)得(de)的(de)透濕(shi)量(liang)，單(dan)位為g/(m2·24h)；

　　d—試(shi)樣厚度(du)，單(dan)位為mm。

　　從表1的(de)測試(shi)數據(ju)可(ke)知，BOPP煙(yan)膜的(de)透濕(shi)量(liang)大(da)幅低於(yu)除(chu)鋁(lv)箔復合內襯(chen)紙(zhi)外的(de)內襯(chen)材料(liao)的(de)透濕(shi)量(liang)，這(zhe)是(shi)由於(yu)BOPP薄(bo)膜分子排列緊密、結(jie)晶(jing)度(du)高(gao)，對水蒸氣的(de)阻隔(ge)性優(you)於(yu)紙(zhi)基(ji)內襯(chen)材料(liao)。由此(ci)可(ke)推(tui)斷，BOPP煙(yan)膜在煙(yan)包(bao)系(xi)統中承(cheng)擔著(zhe)主(zhu)要(yao)的(de)阻濕(shi)重(zhong)任(ren)。幾(ji)種(zhong)內(nei)襯材料(liao)的(de)透濕(shi)量(liang)相(xiang)比，空白(bai)紙(zhi)基(ji)的(de)透濕(shi)量(liang)最(zui)大，經(jing)印刷後(hou)得(de)到的(de)印刷紙(zhi)的(de)阻濕(shi)性略(lve)有(you)提升，而兩種工(gong)藝的(de)真(zhen)空鍍鋁紙(zhi)內(nei)襯材料(liao)的(de)透濕(shi)量(liang)僅(jin)是(shi)空白(bai)紙(zhi)基(ji)的(de)3.75%和2.98%。

　　壓延(yan)鋁(lv)箔(bo)復合內襯(chen)紙(zhi)和真(zhen)空鍍鋁內(nei)襯(chen)紙(zhi)是(shi)目前使(shi)用最多(duo)的(de)內襯(chen)材料(liao)。前者(zhe)生產工(gong)藝簡(jian)單，由鋁(lv)箔、基(ji)紙(zhi)和膠黏劑(ji)制成(cheng)，其(qi)中鋁(lv)箔(bo)層較厚約為7-9μm，因(yin)此(ci)在上述(shu)試(shi)驗中表現(xian)了*的(de)阻濕(shi)能力[3]。但因(yin)鋁材消(xiao)耗量(liang)大(da)、環(huan)保性差(cha)和成(cheng)本較高等(deng)問題(ti)，除(chu)了部(bu)分高(gao)檔卷(juan)煙(yan)仍(reng)使(shi)用該種內(nei)襯(chen)材料(liao)外，越(yue)來(lai)越(yue)多(duo)的(de)煙(yan)草(cao)企(qi)業更傾向(xiang)於(yu)采用鋁層較薄(bo)的(de)真(zhen)空鍍鋁內(nei)襯(chen)紙(zhi)。雖(sui)然其(qi)透(tou)濕(shi)量(liang)高(gao)於鋁(lv)箔復合內襯(chen)紙(zhi)，但(dan)從耗(hao)鋁(lv)量(liang)、安(an)全性和回收(shou)性方(fang)面(mian)考慮，也不(bu)失(shi)為壹個(ge)不(bu)錯的(de)選(xuan)擇。

3、卷(juan)煙(yan)紙(zhi)的(de)透氣(qi)性能(neng)

　　卷(juan)煙(yan)紙(zhi)，用於包裹煙(yan)草(cao)的(de)材料(liao)，雖然(ran)質量(liang)僅(jin)占84mm長(chang)的(de)煙(yan)支(zhi)總(zong)質(zhi)量(liang)的(de)5%，但其(qi)對卷(juan)煙(yan)整(zheng)體(ti)質量(liang)和抽(chou)吸體(ti)驗的(de)影響(xiang)卻(que)是(shi)不(bu)可(ke)忽視的(de)。吸煙(yan)最(zui)主(zhu)要(yao)的(de)危害在於煙(yan)氣(qi)中壹氧(yang)化(hua)碳(tan)和焦油量(liang)。焦(jiao)油是(shi)卷(juan)煙(yan)中有(you)機(ji)物質在缺氧(yang)條件(jian)下(xia)不(bu)*燃(ran)燒(shao)產生的(de)，與壹氧(yang)化(hua)碳(tan)壹樣(yang)同(tong)屬(shu)致(zhi)癌(ai)物。

　　卷(juan)煙(yan)紙(zhi)透(tou)氣性的(de)不(bu)同(tong)，將(jiang)會直(zhi)接影響(xiang)上述(shu)有(you)害物(wu)質(zhi)的(de)釋放量(liang)。卷(juan)煙(yan)處(chu)於抽(chou)吸狀(zhuang)態(tai)時(shi)，隨(sui)著(zhe)卷(juan)煙(yan)紙(zhi)的(de)透氣(qi)量(liang)的(de)提高(gao)，煙(yan)絲(si)的(de)燃(ran)燒(shao)速度(du)加(jia)快，每次抽(chou)吸燃(ran)燒(shao)的(de)煙(yan)段變(bian)長(chang)，如(ru)此(ci)便(bian)減(jian)少了煙(yan)支(zhi)的(de)抽(chou)吸次數，相(xiang)應(ying)的(de)壹氧(yang)化(hua)碳(tan)和焦油的(de)釋放量(liang)也就(jiu)相(xiang)應(ying)降低[4]。而(er)另(ling)壹方(fang)面(mian)，卷(juan)煙(yan)在陰(yin)燃(ran)狀(zhuang)態(tai)時(shi)，空氣(qi)透過卷(juan)煙(yan)紙(zhi)的(de)自然(ran)孔隙(xi)進入煙(yan)支(zhi)內部(bu)，卷(juan)煙(yan)紙(zhi)透(tou)氣性的(de)增加(jia)會加速(su)這壹滲(shen)透進程，利(li)於煙(yan)絲(si)的(de)充分燃(ran)燒(shao)，產生的(de)壹氧(yang)化(hua)碳(tan)量(liang)減(jian)少。同(tong)時(shi)，主(zhu)流(liu)煙(yan)氣(qi)也能通(tong)過(guo)卷(juan)煙(yan)紙(zhi)孔隙(xi)大量(liang)逸(yi)出，減(jian)少有害物(wu)質(zhi)吸入體(ti)內。

　　由此(ci)可(ke)見，卷(juan)煙(yan)紙(zhi)具有較高的(de)透氣(qi)量(liang)更有利(li)於調(tiao)節煙(yan)支(zhi)的(de)燃(ran)燒(shao)速率(lv)、降低煙(yan)氣(qi)中對人體(ti)有害的(de)成(cheng)分(fen)。透氣度(du)是(shi)衡(heng)量(liang)卷(juan)煙(yan)紙(zhi)透(tou)氣量(liang)的(de)重(zhong)要(yao)參數，根(gen)據GB/T 23227-2008《卷(juan)煙(yan)紙(zhi)、成(cheng)形(xing)紙(zhi)、接(jie)裝紙(zhi)及(ji)具有定向(xiang)透(tou)氣(qi)帶的(de)材料(liao) 透氣(qi)度(du)的(de)測定(ding)》的(de)定義(yi)，指的(de)是(shi)在1kPa的(de)測量(liang)壓力條件(jian)下(xia)，通(tong)過(guo)1cm2的(de)被測樣品表面(mian)的(de)空氣(qi)流(liu)量(liang)（cm3/min），單(dan)位為cm3/cm2·min·kPa，也有用CU表示，測量(liang)原(yuan)理和測試(shi)方法(fa)如(ru)圖(tu)1、圖2。相(xiang)關測試(shi)研究表明(ming)，卷(juan)煙(yan)紙(zhi)透(tou)氣度(du)由20CU提(ti)升至(zhi)40CU，每(mei)只(zhi)卷(juan)煙(yan)壹氧(yang)化(hua)碳(tan)釋放量(liang)降低了16.42%，焦(jiao)油量(liang)降低了6.15%；當透氣度(du)由40CU提(ti)升至(zhi)60CU，以(yi)及(ji)由60CU提(ti)升至(zhi)80CU，每(mei)只(zhi)卷(juan)煙(yan)壹氧(yang)化(hua)碳(tan)釋放量(liang)和焦油量(liang)的(de)降幅大體(ti)上呈(cheng)減緩(huan)趨勢(shi)，分(fen)別(bie)為4.45%、0.87%和4.66%、11.23%；當透氣度(du)提(ti)升至(zhi)80CU以(yi)上(shang)時(shi)，每(mei)只(zhi)卷(juan)煙(yan)壹氧(yang)化(hua)碳(tan)釋放量(liang)和焦油量(liang)的(de)降幅可(ke)忽略不(bu)計(ji)[5]。

圖(tu)1.透氣(qi)度(du)測(ce)試(shi)原理(li)圖(tu)

 
圖(tu)2.透氣度(du)測(ce)試(shi)示意圖(tu)

　　基於(yu)卷(juan)煙(yan)紙(zhi)透(tou)氣性對卷(juan)煙(yan)抽(chou)吸品質(zhi)的(de)諸多(duo)影(ying)響(xiang)，行業內(nei)眾(zhong)多(duo)技(ji)術(shu)專(zhuan)家和學者(zhe)對卷(juan)煙(yan)紙(zhi)透(tou)氣性的(de)改進做(zuo)了大(da)量(liang)研究，相(xiang)關方法主要(yao)集中在：1、保證卷(juan)煙(yan)紙(zhi)原(yuan)料的(de)質量(liang)。原(yuan)料的(de)透氣(qi)度(du)、戊(wu)糖(tang)含(han)量(liang)、纖(xian)維粗(cu)度(du)、細(xi)胞(bao)壁厚的(de)變(bian)化(hua)會直(zhi)接影響(xiang)成(cheng)紙(zhi)透(tou)氣度(du)的(de)穩定(ding)性[6]。2、合理控(kong)制(zhi)打漿(jiang)濃(nong)度(du)以(yi)提高透氣(qi)性。不(bu)同(tong)的(de)漿(jiang)種(zhong)對應(ying)合適的(de)打漿(jiang)濃(nong)度(du)，纖(xian)維被切斷均勻並且(qie)細(xi)纖(xian)維化(hua)程(cheng)度(du)高(gao)，纖維交(jiao)織(zhi)緊密，形(xing)成(cheng)大(da)量(liang)微(wei)孔，利(li)用氣體(ti)的(de)滲透(tou)。壹般(ban)針葉(ye)木打漿(jiang)度(du)控(kong)制在85°SR，闊葉(ye)木35°SR為宜(yi)[4]。3、提(ti)高(gao)抄紙(zhi)工(gong)藝水平，包括(kuo)正確控制上(shang)網(wang)打漿(jiang)度(du)、適當提高上網(wang)漿(jiang)水溫度(du)和降低上(shang)網(wang)濃(nong)度(du)等(deng)。4、選(xuan)擇合適的(de)填料(liao)。卷(juan)煙(yan)紙(zhi)透(tou)氣性是(shi)由其(qi)孔隙(xi)度(du)決(jue)定，而(er)孔隙(xi)是(shi)通(tong)過(guo)纖維間(jian)良好組(zu)織(zhi)結(jie)構(gou)和填料的(de)良好覆(fu)蓋(gai)而(er)產生的(de)。沈澱(dian)碳酸(suan)鈣(gai)是(shi)目前使(shi)用良好的(de)壹種(zhong)填料，建(jian)議(yi)選(xuan)用粒(li)徑為4.0~4.2μm紡錘體(ti)狀(zhuang)結(jie)晶(jing)碳(tan)酸鈣(gai)[7]。

4、結(jie)語(yu)

　　上述(shu)分(fen)析(xi)可(ke)以發現(xian)，盒(he)裝卷(juan)煙(yan)包(bao)裝系(xi)統的(de)阻隔(ge)性對於卷(juan)煙(yan)的(de)貯藏(zang)品(pin)質(zhi)、抽(chou)吸體(ti)驗以(yi)及(ji)減輕有(you)害物(wu)質(zhi)對人體(ti)的(de)傷(shang)害方(fang)面(mian)有著很大影(ying)響(xiang)。因(yin)此(ci)，卷(juan)煙(yan)生產企(qi)業應(ying)根(gen)據自(zi)身(shen)條件(jian)，可(ke)適當加強(qiang)外層透(tou)明煙(yan)膜和內襯的(de)阻濕(shi)性，提(ti)升(sheng)卷(juan)煙(yan)紙(zhi)的(de)透氣(qi)性能(neng)，從而(er)有(you)效(xiao)降低卷(juan)煙(yan)損(sun)失(shi)，提(ti)升(sheng)抽(chou)吸品質(zhi)。

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