煙用低溫熱封BOPP薄膜的應用效果分析

余玉梅+徐建榮+黃惠貞+李桂珍+李志勇+林艷+王銳亮+劉雯

摘要：低溫熱封BOPP薄膜是一種新型低耗環(huán)保煙用BOPP薄膜，分析了煙用低溫熱封BOPP薄膜的應用效果。結果表明，應用低溫熱封BOPP薄膜有助于控制美容器溫度，降低商標紙VOCs的釋放量；應用低溫熱封BOPP薄膜，卷煙感官評吸質量表現(xiàn)為刺激較小、煙氣圓潤性較好，但對常規(guī)煙氣成分釋放量影響不大，且能保證煙包密封度；應用低溫煙用BOPP薄膜，有助于減少包裝設備的維修時間和能耗，提高零件使用壽命，節(jié)約維修費用，提高設備運行的穩(wěn)定性和操作的安全性。

關鍵詞：卷煙；BOPP薄膜；VOCs；評吸質量；常規(guī)煙氣成分

中圖分類號：S572 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2017）23-4564-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.23.037

Abstract： Low-temperature heat-sealing BOPP film is a new type of low-consumption BOPP film good for environmental protection， and the application effect of BOPP film is analyzed. The results showed that， the application of low-temperature heat-sealing BOPP film could help to control the temperature of the cosmetic container and reduce the release of VOCs from the label paper. After using the low-temperature heat-sealing BOPP film， the sensory evaluation of the cigarettes gas was less irritant， natural and fluent， but little effect on the release of routine smoke components， the sealed degree of cigarette packet was ensured； The application of low-temperature smoke BOPP film was helpful to reduce maintenance time and energy consumption of packaging equipment， improve component life， save maintenance costs， improve equipment operation stability and operational safety.

Key words： cigarette； BOPP film； VOCs； smoking quality； routine smoke components

煙膜是一種高檔的BOPP薄膜，較普通包裝膜具有較低的熱封溫度、更好的阻隔性能、更高的透明度及厚度均勻性等[1-4]。BOPP薄膜的熱封性能主要體現(xiàn)在熱封溫度和熱封強度兩方面。不同的包裝機其熱封條件也不同，并且同種型號設備在不同運行環(huán)境中，其熱封溫度也不同。因此，供應商傾向于開發(fā)較寬熱封溫度范圍的BOPP薄膜，使其具有較好的熱封適應性，可以確保其在各種包裝機上的運行暢順[2]。也正因為此，導致國內卷煙企業(yè)所使用的煙用BOPP薄膜起封溫度較高，一般大于105 ℃[4]，美容器溫度設置普遍高于100 ℃、熱封溫度設置甚至高達140～160 ℃。熱封溫度低于140 ℃的BOPP薄膜（即屬于低溫熱封）研究與開發(fā)未見報道，而美容器和熱封溫度是否會影響卷煙內在品質和企業(yè)能耗，低溫熱封是否有應用的前景，這些都值得煙草行業(yè)工作者加以研究。

本研究模擬分析了包裝機美容器溫度和熱封溫度與商標紙VOCs的關聯(lián)性，并檢測了包裝機美容器溫度和熱封溫度改變對卷煙常規(guī)煙氣和感官質量的影響。在此基礎上，應用低溫熱封BOPP薄膜，使得卷煙包裝機熱封和美容器溫度設置更為科學合理，能在保障卷煙內在質量和包裝密封度的同時，降低企業(yè)能耗。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑和儀器

小盒商標紙（卷煙品牌A、卷煙品牌B）。

低溫熱封BOPP薄膜；三乙酸甘油酯（99%，比利時Acros公司）；苯、甲苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯、甲醇、乙醇、異丙醇、正丙醇、正丁醇、丙酮、4-甲基-2-戊酮、丁酮、環(huán)己酮、乙酸乙酯、乙酸正丙酯、乙酸正丁酯、乙酸異丙酯、2-乙氧基乙基乙酸酯、1-甲氧基-2-丙醇、1-乙氧基-2-丙醇、2-乙氧基乙醇、丁二酸二甲酯、戊二酸二甲酯、己二酸二甲酯[標準物質，純度（99.5±0.5）%～（99.9±0.5）%之間，德國Dr.Ehrenstorfer公司]。

Agilent 7890B氣相色譜儀、Agilent 7697A頂空進樣器、20 mL頂空瓶（美國Agilent公司）； ML204型電子天平（感量：0.000 1 g，瑞士METTLER TOLEDO公司）；20～200 μL移液器（德國Brand公司）；PSTEN100卷煙包裝密封度檢測儀（合肥眾沃儀器技術有限公司）。

1.2 方法

1.2.1 儀器分析條件 靜態(tài)頂空儀：20 mL頂空瓶，樣品平衡溫度80 ℃，進樣針溫度160 ℃，傳輸線溫度180 ℃，平衡時間45 min，樣品環(huán)平衡時間3 s，樣品瓶充氣時間12 s，加壓時間12 s，進樣時間1 min，拔針時間30 s。進樣模式：樣品瓶加壓壓力138 kPa。

氣相色譜儀：VOC專用毛細管柱（VOCOL柱或等效柱），規(guī)格為[60 m（長度）×0.32 mm（內徑）×1.8 μm（膜厚）]，載氣He，進樣口溫度180 ℃，恒流模式，柱流量2.0 mL/min，分流比20∶1，程序升溫：40 ℃，保持2 min，然后以6 ℃/min的速率升溫至154 ℃，再以80 ℃/min的速率升溫至210 ℃，保持10.3 min。

質譜檢測器：四級桿溫度180 ℃，離子源溫度280 ℃，傳輸線溫度210 ℃，電離能量70 eV，掃描范圍30～350 amu，譜庫檢索采用NIST質譜數(shù)據(jù)庫進行檢索。

密封度檢測儀：氣源壓力0.7 MPa；抽吸流量200 mL/min。

1.2.2 樣品制備 將GDX6包裝機小盒美容器溫度和熱封溫度按表1分別設置，卷煙品牌A和卷煙品牌B的小盒正常過機。

1.2.3 頂空法測試不同平衡溫度下的商標紙VOCs 取一張硬盒包裝紙樣品，裁取面積為22.0 cm×5.5 cm的試樣，試樣應包含主包裝面，將所裁試樣印刷面朝里卷成筒狀，立即放入頂空瓶中，加入1 000 μL三乙酸甘油酯，密封后待測。

1.2.4 常規(guī)煙氣分析 依據(jù)GB/T 16447-2004[5]、GB/T 19069-2004[6]、GB/T 23203.1-2013[7]、GB/T 23355-2009[8]、GB/T 23356-2009[9]等標準分別測定卷煙煙氣焦油、煙堿、CO釋放量。

1.2.5 試制卷煙感官評吸 按照GB 5606.4-2005[10]所描述的相關標準進行感官評吸。

1.2.6 負壓抽氣法測定卷煙小盒密封度 采用卷煙品牌A和卷煙品牌B作為考察對象，分別采用普通煙用BOPP薄膜和低溫熱封BOPP薄膜在不同熱封溫度下包裝卷煙小盒，包裝后的卷煙小盒按徐大勇等[11]研究發(fā)明的壓抽氣法測定卷煙小盒密封度。

1.2.7 能耗計算 以GDX6高速機為范本，考察低溫熱封BOPP薄膜應用前后設備維修時間、零件使用壽命、設備運行穩(wěn)定性、操作工操作安全性、設備節(jié)能等參數(shù)的變化。

2 結果與分析

2.1 不同模擬美容器溫度、熱封溫度對商標紙VOCs釋放量的影響

為模擬不同溫度下商標紙化合物的釋放量變化情況，采用HS-GC/MS法，對A商標紙、B商標紙在不同環(huán)境溫度下化合物的釋放量進行定量分析。結果（圖1、圖2）表明，商標紙VOCs釋放量隨模擬美容器溫度、熱封溫度的升高而增加。圖1、圖2表征了具有刺激性氣味的酮類、酯類、醚類物質以及有毒性的苯、苯系物隨著模擬美容器溫度、熱封溫度的上升其含量的變化趨勢。從試驗結果來看，控制美容器溫度對商標紙有害物質的釋放具有積極的意義，能在更大程度上控制商標紙有害化學物質對煙支內在品質的負影響。

2.2 不同美容器溫度、熱封溫度對卷煙常規(guī)煙氣成分釋放量的影響

從表2可以看出，改變美容器溫度和熱封溫度，常規(guī)煙氣成分釋放量未見明顯差異。因此，降低美容器溫度和熱封溫度能保證卷煙常規(guī)煙氣穩(wěn)定。

2.3 不同美容器溫度、熱封溫度對卷煙感官評吸質量的影響

表3表明，調低BOPP熱封溫度及美容溫度，卷煙感官評吸質量表現(xiàn)為刺激較小、煙氣圓潤性較好。因此，熱封溫度及美容溫度的降低有利于保障甚至提升卷煙感官質量。

2.4 不同熱封溫度對煙包密封度的影響

密封防潮是有效防止霉變的主要措施之一，良好的密封性不僅可以有效防止卷煙長時間儲存時煙支香味的損失，而且可以減少外界溫濕度對煙支含水率的影響，減小煙支霉變發(fā)生的風險，延長卷煙的保存時間。煙包密封度試驗結果見表4。從表4可以看出，較普通BOPP薄膜在相同熱封溫度下，低溫熱封BOPP薄膜表現(xiàn)出較好的密封度。因此，低溫熱封BOPP薄膜已具備替代普通BOPP薄膜、提高卷煙質量、延長卷煙保存時間的能力。

2.5 不同美容器溫度和熱封溫度下設備損耗（耗材和能耗）對比

以GDX6高速機為例，低溫熱封BOPP薄膜在節(jié)能降耗方面表現(xiàn)優(yōu)良，主要表現(xiàn)在以下幾點。

1）減少設備維修時間。小盒BOPP薄膜美容器組件若長期處于高溫狀態(tài)下工作，該位置零部件使用壽命將縮短，需頻繁定期檢修更換。在原設置的美容器/熱封溫度運行下，需每2個月檢修一次，使用低溫熱封BOPP薄膜后，可延長至3個月檢修一次。每次檢修時間5 h。因此，每臺設備每年可減少維修時間10 h，有效降低了維修班組的人力物力。

2）提高零件使用壽命，節(jié)約維修費用。小盒BOPP薄膜美容器皮帶和耐高溫軸承為易損件，在原設置的美容器/熱封溫度運行下，需約2個月更換一次，使用低溫熱封BOPP薄膜后，可延長到約3個月更換一次。如表5所示，每臺設備每年可節(jié)約9 560元。

3）提高設備運行的穩(wěn)定性。使用低溫熱封BOPP薄膜后，可降低設備上所有烙鐵的溫度，有效改善了設備熱封功能零部件的工況條件，即不處于高溫工作狀態(tài)，可大幅提高設備運行的穩(wěn)定性，減少設備運行過程中突發(fā)故障的發(fā)生。

4）提高操作工操作的安全性。設備烙鐵溫度設定較低，可減少設備煙包堵塞時清理堵塞煙包被燙傷的風險。

3 小結

商標紙VOCs釋放量結果表明，控制美容器溫度有助于降低商標紙有害物質的釋放量。常規(guī)煙氣結果表明，改變美容器/熱封溫度對常規(guī)煙氣成分釋放量的影響不大。感官評價表明，調低BOPP熱封溫度及美容溫度，在一定程度上保障和改善了卷煙感官質量。綜上所述，降低美容器溫度和熱封溫度對于保障卷煙內在品質具有積極的作用，因此，低溫熱封BOPP薄膜溫度具有較大的推廣應用價值。而煙包密封度試驗表明，低溫熱封BOPP薄膜具備提高小盒密封度，延長卷煙保存時間的能力。并且應用低溫熱封BOPP薄膜后，有助于減少包裝設備的維修時間和能耗，提高零件使用壽命，節(jié)約維修費用，提高設備運行的穩(wěn)定性和操作的安全性。

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