煙用內(nèi)襯紙PVDC保濕涂層材料的保濕性能分析

鄧楊 馮楊 高洋洋 付小洲 高潔

四川省什邡市長城雪茄煙廠 四川什邡 618400

香煙中含有多種成分，除了人們熟知的焦油、尼古丁之外，還有一定的水分和決定香煙口味的香料。當(dāng)煙盒開封之后，如果內(nèi)襯紙無法起到良好的保濕作用，水分和散發(fā)香氣的物質(zhì)會(huì)迅速揮發(fā)，從而降低香煙的口感?；诖?，煙草行業(yè)應(yīng)該致力于對(duì)煙用內(nèi)襯紙的性能的提升。目前來看，PVDC材質(zhì)保濕效果良好。

1 煙用內(nèi)襯紙PVDC保濕涂層材料性能簡述

PVDC，學(xué)名“聚偏二氯乙烯”，是一種軟化溫度在160-200℃的熱塑性聚合物，具有頭尾相連的線性聚合鏈結(jié)構(gòu)。分子結(jié)構(gòu)對(duì)稱，結(jié)晶度高。將PVDC制成各種材料之后，其性能幾乎不會(huì)受到影響。其中含有的氯原子具備極強(qiáng)的疏水性，能夠保持穩(wěn)定，無法形成氫鍵，而氧分子和水分子在PVDC材料的“約束”下，幾乎無法移動(dòng)。因此，將PVDC材料應(yīng)用于隔離作業(yè)，其內(nèi)外的水分、氧氣含量均不會(huì)出現(xiàn)改變，換句話說，PVDC材料隔絕氧氣、阻水性極強(qiáng)。此外，PVDC材料隔絕氧氣的特性不會(huì)受到環(huán)境濕度的影響，此外，內(nèi)部空間的任何氣味也不會(huì)流出?；诖耍瑹o論外部環(huán)境如何，受PVDC材料隔絕、“保護(hù)”的事物，能夠長期維持其原有特性不變，其優(yōu)良的阻隔性已經(jīng)被世界各國認(rèn)可。目前已經(jīng)成為塑料包裝材料的首選，常用于食品類產(chǎn)品的包裝。此外，PVDC材料不具備任何毒副作用，其本身沒有氣味，諸多性能均符合阻隔材料的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范[1]。

2 煙用內(nèi)襯紙PVDC保濕涂層材料的保濕性能實(shí)驗(yàn)分析

2.1 實(shí)驗(yàn)材料性能簡介

為了探究煙用內(nèi)襯紙PVDC保濕涂層材料的保濕性能，本本選用的PVDC材料性能如下：乳膠表面張力的最小值為70mN/m；粘度值（CPS）在100以下；密度的平均值為1.25；酸堿度的平均值為2（1-3之間均有分布）。在溫度為23℃、透氧度為5g/m2的環(huán)境下，75%RH涂布膜的精度為8ml/m2·24小時(shí)；相同溫度下，透濕度為5g/m2的環(huán)境下，90%RH涂布膜的精度為6g/m2·24小時(shí)。此外，PVDC材料中的含固量為35-50T；涂布量為5-30g/m2；烘道的最高溫度浮動(dòng)范圍在110℃-140℃之間；最低熱封溫度為132℃；在標(biāo)準(zhǔn)室溫的環(huán)境下，固化時(shí)間為15天；在45℃的烘房內(nèi)，固化時(shí)間為48小時(shí)[2]。

針對(duì)煙用內(nèi)襯紙保濕涂層性能開展的實(shí)驗(yàn)，主要的變量為煙用內(nèi)襯紙上PVDC材料的圖涂覆量，考察目標(biāo)位內(nèi)襯紙的保濕性能。為了使結(jié)果更具說明性，選用的對(duì)照組材料分別為原紙、以復(fù)合鋁箔為材料制成的煙用內(nèi)襯紙。

2.2 實(shí)驗(yàn)流程

具體流程如下：

第一，實(shí)驗(yàn)在22℃的環(huán)境下進(jìn)行，溫度上下浮動(dòng)誤差不超過1℃；選用50g的煙絲，在60%RH（誤差上下不超過2%）的環(huán)境下放置（用作平衡處置）48小時(shí)之后，分別放置于涂覆不同劑量PVDC材料的內(nèi)襯紙、原紙、復(fù)合鋁箔材料內(nèi)襯紙。為了使效果更佳明顯，將每種實(shí)驗(yàn)紙張的大小裁定為邊長30cm正方形形狀。煙絲放置完成后，采用密封形式進(jìn)行包裹，務(wù)必做到將所有煙絲完全覆蓋，不得有任何遺漏。之后將之放置在常溫環(huán)境下（25℃、70%RH，誤差上下浮動(dòng)不超過1℃、1%RH）。

第二，由于主要的研究對(duì)象為PVDC材料，因此共選用涂覆PVDC材料15組，涂覆量分別為5g/m2、7.5g/m2、10g/m2、15g/m2、20g/m2，每個(gè)涂覆量區(qū)段均有3組。如此設(shè)置的原因在于，如果每個(gè)涂覆量區(qū)段僅有1組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，不利于發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)偏差，一旦數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性不足，將會(huì)嚴(yán)重影響對(duì)最終結(jié)果的判斷。故而設(shè)置多個(gè)對(duì)照組，同時(shí)進(jìn)行，當(dāng)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，將相同涂覆量區(qū)段的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，如果每組結(jié)果均呈現(xiàn)較大的差異，說明實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性存在問題，應(yīng)該重新進(jìn)行；如果單一對(duì)照組的結(jié)果偏差較大，而其他對(duì)照組結(jié)果較為相近，則需要將偏差較大的對(duì)照結(jié)果棄之不用，將合理結(jié)果取平均值，用于后續(xù)的分析。

第三，將15組涂覆PVDC材料的內(nèi)襯紙與原紙、復(fù)合鋁箔內(nèi)襯紙包裹煙絲之后，對(duì)初始質(zhì)量進(jìn)行精確稱量，之后每隔24小時(shí)稱量一次，共計(jì)5次。需要注意的是，當(dāng)實(shí)驗(yàn)天數(shù)滿足預(yù)設(shè)條件之后，對(duì)每一個(gè)對(duì)照組中的煙絲進(jìn)行開封測量之后，不可進(jìn)行重復(fù)利用。

2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與結(jié)語分析

實(shí)驗(yàn)結(jié)束之后，對(duì)15組涂覆PVDC材料內(nèi)襯紙的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)數(shù)值偏差均在合理范圍內(nèi)，故判定數(shù)據(jù)有效，按照預(yù)先計(jì)劃，將相同涂覆量區(qū)段的3組數(shù)據(jù)取平均值后，得出結(jié)果如表1所示。

表1 內(nèi)襯紙保濕涂層實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比表

根據(jù)表1顯示的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，將之輸入變化趨勢圖生成軟件，結(jié)果如下：

圖1 內(nèi)襯紙包裹環(huán)境下煙絲水分減少示意圖

圖2 內(nèi)襯紙包裹環(huán)境下煙絲水分損失百分比變化圖

結(jié)合表1、圖1、圖2進(jìn)行分析，得出如下 結(jié)語第一，未涂覆任何防水、隔濕材料的原紙，保濕性能極差，在前三天（48小時(shí)）的時(shí)間內(nèi)，水分流失速度較快；48小時(shí)為轉(zhuǎn)折，之后水分流失速度雖然有所下降，但原因?yàn)闊熃z中的含水量已經(jīng)不足。第二，PVDC材料涂覆量為5.0g/m2的1#對(duì)照組，相較于其他對(duì)照組，水分流失的整體變化趨勢雖然保持一致，但在具體數(shù)值上與其他對(duì)照組有所差異，但依然保持在一定的水準(zhǔn)之上，可以判斷最終結(jié)果是可靠的。第三，從2#PVDC涂覆層對(duì)照組開始，包含符合鋁箔內(nèi)襯紙?jiān)趦?nèi)的其他所有對(duì)照組，水分流失變化情況幾乎一致。在24小時(shí)、48小時(shí)、72小時(shí)三個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)上，水分流失的速度均呈現(xiàn)加快、緩和、加快的趨勢，偏差范圍極小。第四，經(jīng)過高精度的對(duì)比可知，涂覆量為20g/m2PVDC材料的5#對(duì)照組，與復(fù)合鋁箔內(nèi)襯紙對(duì)照組的水分流失情況極為接近。基于此，在煙用內(nèi)襯紙中涂覆量此種劑量的PVDC材料，能夠達(dá)到與復(fù)合鋁箔內(nèi)襯紙相同的水分、香味保護(hù)作用[3]。

3 結(jié)語

在煙用內(nèi)襯紙中加入PVDC保濕涂層，雖然是一種可行性方案，但PVDC作為一種高新技術(shù)產(chǎn)品，其技術(shù)含量較高、生產(chǎn)難度較大，目前還無法全面應(yīng)用于煙用內(nèi)襯紙。基于此，煙草及相關(guān)行業(yè)應(yīng)該將研究重點(diǎn)放在優(yōu)化PVDC的生產(chǎn)和應(yīng)用上，加大科研投入，使煙用內(nèi)襯紙的阻隔性得到進(jìn)一步加強(qiáng)。