煙用接裝紙原紙施膠度檢測方法的分析

梁 冰 王 德 侯 麗

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·施膠度檢測·

煙用接裝紙原紙施膠度檢測方法的分析

梁 冰 王 德 侯 麗

(牡丹江恒豐紙業(yè)股份有限公司，黑龍江牡丹江，157013)

目前我國用于檢測煙用接裝紙原紙施膠度的方法是采用GB/T 1540—2002 紙和紙板吸水性的測定(可勃法)，由于煙用接裝紙原紙的特殊性，采用該方法檢測其施膠度不能準(zhǔn)確、真實(shí)地反映產(chǎn)品施膠度的要求。本實(shí)驗(yàn)對紙張施膠度的不同檢測方法——可勃法、動態(tài)可勃法、可勃改進(jìn)法(本方法)、EST法、動態(tài)接觸角法等進(jìn)行數(shù)據(jù)對比和分析討論，找出采用可勃法檢測煙用接裝紙原紙施膠度不足的原因并加以改進(jìn)。結(jié)果表明，采用可勃改進(jìn)法(本方法)檢測煙用接裝紙原紙施膠度檢測精度優(yōu)于可勃法，其檢測精度與EST法、動態(tài)接觸角法比較接近，由于可勃改進(jìn)法(本方法)對現(xiàn)有設(shè)備無改動、不增加成本，可以滿足實(shí)際生產(chǎn)和研發(fā)的需要。

煙用接裝紙原紙；施膠度；檢測方法

煙用接裝紙原紙是卷煙用包裝材料，是一種未經(jīng)印刷、分切等加工的原紙，專供卷煙廠用作濾嘴的外包裝，屬特種工業(yè)用紙[1-2]。隨著煙草行業(yè)的飛速發(fā)展，印刷企業(yè)對煙用接裝紙原紙進(jìn)行印刷、燙金、轉(zhuǎn)移、分切等二次加工后，使煙用接裝紙在功能和用途上有了很大的發(fā)展和創(chuàng)新，不再局限于單純的包裝功能，同時增加了外觀設(shè)計、印刷效果、搭配協(xié)調(diào)等裝飾效果，這對煙用接裝紙原紙的印刷性能有了更高要求。

由于行業(yè)發(fā)展迅速，我國煙用接裝紙原紙的部分產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)[3]沒有跟上行業(yè)的發(fā)展速度，使其在后續(xù)加工中，生產(chǎn)不夠穩(wěn)定，如印刷效果差、香煙卷接質(zhì)量波動等各方面質(zhì)量問題。其中關(guān)于紙張施膠度測試方面的標(biāo)準(zhǔn)，要求采用GB/T 1540—2002紙和紙板吸水性的測定(可勃法)進(jìn)行測定[4]，由于煙用接裝紙原紙定量低且較多針孔眼特殊性，采用該方法檢測其施膠度不能準(zhǔn)確、真實(shí)地反映產(chǎn)品的施膠性能，使得煙用接裝紙原紙在實(shí)際的印刷過程中印刷效果和各批次間的質(zhì)量難以控制。筆者在生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)可通過引入煙用接裝紙原紙定量這個影響因素進(jìn)行修正，以提高施膠度的檢測精度，降低印刷生產(chǎn)波動頻次。

1 采用GB/T 1540—2002紙和紙板吸水性的測定(可勃法)檢測煙用接裝紙原紙施膠度存在的不足

GB/T 1540—2002紙和紙板吸水性的測定(可勃法)中稱“本標(biāo)準(zhǔn)適用于測定施膠紙和紙板表面的吸水性。本標(biāo)準(zhǔn)不適用于定量低于50 g/m2，施膠度較低或有較多針孔的原紙和壓花紙；不適用于未施膠的紙和紙板；不適用于準(zhǔn)確評價紙和紙板的書寫性能。”由于目前煙用接裝紙原紙的定量低于50 g/m2，其施膠度偏低和有較多針孔眼，使用該方法檢測時精度低、結(jié)果不準(zhǔn)確，不能真實(shí)反映產(chǎn)品的施膠度。同時在可勃法的檢測過程中，不能有水分滲透紙張的現(xiàn)象，否則將不滿足檢測要求，檢測數(shù)據(jù)也毫無意義。所以筆者將重點(diǎn)解決因紙張定量低而導(dǎo)致不適合用該方法檢測煙用接裝紙原紙施膠度的問題。

2 煙用接裝紙原紙施膠度的檢測方法

現(xiàn)將用來檢測煙用接裝紙原紙施膠度的不同方法進(jìn)行介紹，并闡述各檢測方法檢測煙用接裝紙原紙施膠度的優(yōu)缺點(diǎn)，以便確定最佳的檢測方法。

(1)可勃法

定義：在一定條件下，在規(guī)定的時間內(nèi)，單位面積紙和紙板表面所吸收的水的質(zhì)量，以g/m2表示。

原理：稱量試樣實(shí)驗(yàn)前質(zhì)量，當(dāng)試樣的一面與水接觸達(dá)到規(guī)定時間后，吸干試樣上的多余水分，并立即稱量質(zhì)量。以單位面積試樣增加的質(zhì)量來表示結(jié)果。可勃法檢測儀器見圖1。

優(yōu)點(diǎn)：儀器價格低廉，一般為1萬～2萬元，同時操作和維護(hù)簡單。

缺點(diǎn)：檢測存在局限性和不足，受原紙定量的影響較大，在施膠劑用量相同情況下，原紙定量越大，吸水性相對越高，所以不能完全真實(shí)反映的產(chǎn)品施膠度，僅適用于一般檢測。

圖1 可勃法檢測儀器

圖2 動態(tài)可勃法檢測儀器

圖3 EST法檢測儀器

(2)動態(tài)可勃法

原理：將紙樣夾在封閉測量室內(nèi)充滿飽和水的多孔膜上，利用連通器的原理和精確液位變送器進(jìn)行實(shí)時檢測的方法，可以動態(tài)的記錄下紙和紙板表面所吸收水質(zhì)量的變化趨勢。動態(tài)可勃法檢測儀器見圖2。

優(yōu)點(diǎn)：檢測精度高，可以動態(tài)反映產(chǎn)品吸水量的變化，適用于研究機(jī)構(gòu)。

缺點(diǎn)：儀器價格昂貴，一般為30萬元左右，需要專業(yè)人員使用和維護(hù)，同時受原紙的定量影響較大，在施膠劑用量相同情況下，原紙定量越大，吸水性相對越高，不能完全真實(shí)反映產(chǎn)品的施膠度。

(3)可勃改進(jìn)法(本方法)

原理：將可勃法測量結(jié)果的數(shù)據(jù)，除以檢測紙樣的定量，得到一個數(shù)值，該數(shù)值為一個沒有單位的系數(shù)，其數(shù)值越低，施膠度越高，從而體現(xiàn)施膠情況。

優(yōu)點(diǎn)：儀器價格低廉，一般為1萬～2萬元，同時操作和維護(hù)簡單；消除可勃法的干擾因素，消除原紙定量的影響，能較為真實(shí)的反映產(chǎn)品施膠度，適用于一般檢測和研究機(jī)構(gòu)。

缺點(diǎn)：沒有引入緊度和施膠方式等影響因素，所以該方法只適用于相同或相近的造紙工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品。

(4)EST法

原理：利用超聲波穿透紙張時強(qiáng)度發(fā)生的變化，來測試液體滲透進(jìn)紙張的動態(tài)過程，用于分析紙張的涂布、印刷、防水抗液特性。EST法檢測儀器見圖3。

優(yōu)點(diǎn)：檢測精度高，可以反映液體滲透進(jìn)紙張的動態(tài)過程，可以真實(shí)反映產(chǎn)品的施膠度，適用于研究機(jī)構(gòu)。

缺點(diǎn)：儀器價格昂貴，一般為20萬元左右，需要專業(yè)人員使用和維護(hù)，同時受原紙的勻度影響較大。

(5)動態(tài)接觸角法

原理：在液滴接觸被測樣品表面時，固、液、氣三相交點(diǎn)的氣、液接觸面的切線與被測樣品表面形成的夾角，并記錄該夾角的動態(tài)變化過程，用于分析紙張的涂布、印刷、防水抗液、吸收特性。動態(tài)接觸角法檢測儀器見圖4。

圖4 動態(tài)接觸角法檢測儀器

優(yōu)點(diǎn)：檢測精度高，可以反映液滴滲透進(jìn)紙張的動態(tài)過程，可以真實(shí)反映產(chǎn)品的施膠度，適用于研究機(jī)構(gòu)。

缺點(diǎn)：儀器價格昂貴，一般在20萬元左右，需要專業(yè)人員使用和維護(hù)，同時受原紙的勻度、緊度、平滑度影響較大。

表1 不同檢測方法對不同定量、可勃法數(shù)值為26 g/m2紙樣與其他檢測方法的數(shù)據(jù)對比

表2 不同檢測方法對不同定量、可勃法數(shù)值為30 g/m2紙樣與其他檢測方法的數(shù)據(jù)對比

表3 不同檢測方法對不同定量、可勃法數(shù)值為35 g/m2紙樣與其他檢測方法的數(shù)據(jù)對比

3 不同檢測方法的對比與分析

煙用接裝原紙檢測紙樣來源：不同紙機(jī)、不同生產(chǎn)時間留存的相同產(chǎn)品。

檢測數(shù)據(jù)來源：每一組檢測數(shù)據(jù)，均為定量和可勃法數(shù)值在要求的范圍內(nèi)、同時其他物理指標(biāo)接近的紙樣，取15組檢測數(shù)據(jù)的平均值。

3.1 可勃法與其他檢測方法數(shù)據(jù)對比

表1～表3為不同檢測方法檢測的不同定量、可勃值分別為26、30、35 g/m2紙樣的施膠度檢測數(shù)據(jù)，對應(yīng)關(guān)系見圖5。

通過對上述數(shù)據(jù)分析可知，在只有3種不同可勃法數(shù)值26、30、35 g/m2的情況下，其他的檢測方法都有9種變化趨勢，可勃改進(jìn)法(本方法)檢測結(jié)果，分別是成梯度變化，可以表示出施膠度的變化趨勢。動態(tài)可勃法雖然在45 s的檢測數(shù)值比較接近，但其吸水量的變化趨勢卻差異明顯，可以表示施膠度的變化情況。EST法和動態(tài)接觸角法的數(shù)值和施膠變化趨勢也十分明顯。同時相同檢測方法之間具有明顯的梯度差異，通過上述情況可以說明，采用可勃法檢測煙用接裝紙原紙施膠度具有明顯局限性和不足，不能完全真實(shí)反應(yīng)紙張的施膠情況。

圖5 不同定量、相同可勃法數(shù)值與其他檢測方法的對比

通過圖5可以分析出，可勃改進(jìn)法與動態(tài)可勃法相比，雖然動態(tài)可勃法最后45 s的點(diǎn)，聚集在3個點(diǎn)的位置上，這主要是由最終的吸水值所決定的，但在整個吸水的過程中，吸水量的變化趨勢與可勃改進(jìn)法的數(shù)值趨勢是一致的。與EST法、動態(tài)接觸角法相比較，可勃改進(jìn)法在各單點(diǎn)數(shù)值和整體變化趨勢都是一致的，而且可以一一相互對應(yīng)。因此可勃改進(jìn)法的測量精度較高，可以滿足一般檢測和研究的需要，建議可以進(jìn)一步推廣使用。

表4 不同定量下、相同可勃改進(jìn)法數(shù)值與其他檢測方法的數(shù)據(jù)對比

圖6 不同定量、相同可勃法改進(jìn)法數(shù)值與其他檢測方法的對比

3.2 可勃法改進(jìn)法與其他檢測方法數(shù)據(jù)對比

表4為不同紙張定量下、相同可勃改進(jìn)法數(shù)值與其他檢測方法的數(shù)據(jù)對比；對應(yīng)關(guān)系見圖6。

通過表4、圖6的數(shù)據(jù)可以分析得到，在相同可勃改進(jìn)法數(shù)值下，用其來衡量煙用接裝紙原紙的施膠度的可勃法差異較為明顯，可勃法有3個數(shù)值；與動態(tài)可勃法的變化趨勢比較接近，但動態(tài)可勃法只是反映紙張吸水量的動態(tài)變化，對施膠度反映不夠準(zhǔn)確；

與EST法、動態(tài)接觸角法數(shù)值和變化趨勢比較接近，差異不明顯。

4 結(jié) 論

對煙用接裝紙原紙施膠度的檢測方法進(jìn)行分析，并加以改進(jìn)。

4.1 在造紙工藝、紙種接近，同時紙張定量低于50 g/m2的情況下，可勃改進(jìn)法(本方法)數(shù)值越低，其紙張抗水性越強(qiáng)、施膠度越高、吸收性能越差，反之則數(shù)值越高其抗水性越差、施膠度越低、吸收性能越好。

4.2 可勃改進(jìn)法(本方法)測量精度明顯提高，同時在現(xiàn)有可勃法情況下各項改進(jìn)較小，對儀器設(shè)備等成本沒有增加，但可以達(dá)到專業(yè)的測量儀器精度，可以滿足一般檢測和研究機(jī)構(gòu)的需要。

4.3 可勃改進(jìn)法(本方法)沒有引入緊度和施膠方式的影響因素，所以該方法只適用于相同或相近的造紙工藝，如煙用接裝紙原紙中的單光紙和雙光紙，雖然使用方法完全相同，但制造工藝有一定差異，通過該方法得出的對比數(shù)據(jù)，可以進(jìn)行分析，但精度會明顯降低。建議下一步細(xì)化研究時，將緊度、平滑度等指標(biāo)引入進(jìn)行分析，以減少該方法的影響因素，從而提高檢測的精度。

[1] CAO Zhen-lei. Current Situation of Chinese Paper Industry and Thought[J]. China Pulp & Paper, 2009, 28(10): 63. 曹振雷. 我國造紙工業(yè)的現(xiàn)狀與思考[J]. 中國造紙, 2009, 28(10): 63.

[2] LIU Qun-hua, LIU Wen, CHEN Xue-feng, et al. The Factors Influencing Forming Degree of Aluminum Free Inner Lining Paper for Cigarette Packing[J]. China Pulp & Paper, 2014, 33(8): 19. 劉群華， 劉 文， 陳雪峰， 等. 煙用無鋁內(nèi)襯紙成型度的影響因素研究[J]. 中國造紙, 2014, 33(8): 19.

[3] YC 170—2009煙用接裝紙原紙[S]. 北京： 國家煙草專賣局, 2009.

(責(zé)任編輯：常 青)

Analysis on Sizing Degree Test Methods for Tipping Base Paper

LIANG Bing*WANG De HOU Li

(MudanjiangHengfengPaperCo.,Ltd.,Mudanjiang,HeilongjiangProvince, 157013)

Cobb method is usually used to measure sizing degree of tipping base paper at present, but this method has some defects, it can’t meet the development trend of the tobacco industry. In this study, from the comparison, analysis and discussion of different sizing degree test methods (Cobb method, dynamic Cobb method, modified Cobb method, EST method and dynamic contact angle method) the causes of the defect of Cobb method was found out. By using modified Cobb method to amend the defect, the testing accuracy was close to EST method, at the same time, it didn’t need to purchase new testing instrument and didn’t increased cost, so the further promotion of this method was recommended.

tipping base paper; sizing degree; testing method

梁 冰先生，工程師;主要從事煙用接裝紙原紙的研發(fā)工作。

2016- 07-22(修改稿)

TS77

A

10.11980/j.issn.0254- 508X.2016.11.007

(*E-mail: liangbing.999@163.com)