薄膜厚度對(duì)卷煙半成品薄膜材料阻透性影響規(guī)律研究

劉丹楹 范羿 鄧佩珊 楊帆 吳峰

摘要：本文選擇了（PE/EVOH/PE）、（PE/PA/PE）的三層共擠復(fù)合材料及單膜材料LDPE作為研究對(duì)象，研究了薄膜材料厚度對(duì)薄膜材料阻透性的影響，旨在為項(xiàng)目找到一款最佳卷煙半成品薄膜材料。

關(guān)鍵詞：薄膜厚度;卷煙半成品;阻透性;影響規(guī)律

近些年來，塑料薄膜在卷煙半成品包裝上已經(jīng)廣泛應(yīng)用，但在煙草行業(yè)絕大多數(shù)煙廠選擇用LDPE薄膜材料包裝卷煙半成品。但是，對(duì)于單一薄膜材料來說，同時(shí)既有良好的防水汽性，又有良好的防氧滲透性是極少見的。PA以其優(yōu)異的阻氧性能以及較好的力學(xué)強(qiáng)度受到食品包裝界的青睞，然而因其對(duì)濕度較為敏感，并且熱封性能不佳，所以PA薄膜通常都與其他薄膜復(fù)合使用，例如PE。EVOH是目前最好的阻透性材料之一，對(duì)氣體的阻透性好，但EVOH熱封性能較差，因此含EVOH薄膜的熱封層一般需要借助PE熱封。項(xiàng)目通過大量的調(diào)研選擇了（PE/EVOH/PE）、（PE/PA/PE）的三層共擠復(fù)合材料及目前在用單膜材料LDPE作為研究對(duì)象，研究薄膜材料厚度對(duì)薄膜材料阻透性的影響，能有效幫助項(xiàng)目選擇最佳卷煙半成品薄膜材料。

1.厚度對(duì)卷煙半成品薄膜材料透水蒸氣性影響規(guī)律研究

通過對(duì)不同厚度下薄膜材料透濕性變化規(guī)律的研究，建立薄膜材料厚度與薄膜材料透水蒸氣性的回歸模型，找出薄膜材料厚度對(duì)薄膜材料透水蒸氣性影響規(guī)律，為卷煙半成品項(xiàng)目選擇合適的薄膜材料厚度提供數(shù)據(jù)支撐。

1.1試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

1.1.1 試驗(yàn)?zāi)康?/p>

1）得出薄膜材料厚度與薄膜材料透水蒸氣性之間的關(guān)系

2）建立薄膜材料厚度與薄膜材料透水蒸氣性之間的回歸模型

3）找出薄膜材料厚度對(duì)薄膜材料透水蒸氣性影響規(guī)律

1.1.2 試驗(yàn)材料

1）恒溫恒濕箱

2）透濕杯及定位裝置

3）分析天平：感量為 0.1 mg。

4）干燥器

5）量具：測量薄膜厚度精度為0.001 mm ;測量片材厚度精度為0.01mm。

6）密封蠟

7）干燥劑：無水氯化鈣粒度為0.60～2.36 mm。使用前應(yīng)在 200±2℃烘箱中干燥2 h。

8）薄膜材料見下表1，本試驗(yàn)所用材料（PE/EVOH/PE）、（PE/PA/PE）為共擠3層復(fù)合膜，LDPE為單膜。在測量前，試樣在溫度為38℃、相對(duì)濕度為90%的環(huán)境中處理 360min。試驗(yàn)時(shí)，每種厚度的薄膜至少取10個(gè)試樣進(jìn)行測試， 然后剔出誤差較大的數(shù)據(jù)后取平均值，計(jì)算出該厚度時(shí)薄膜的透水蒸氣性[1]。

1.1.3 試驗(yàn)依據(jù)及方法

試驗(yàn)根據(jù)國標(biāo)GB/T 1037—1998《塑料薄膜和片材透水蒸氣性試驗(yàn)方法 （杯式法） 》檢測不同厚度薄膜材料透水蒸汽性;測試方法為減重法[2]。

1.1.4 試驗(yàn)條件

（1）環(huán)境：溫度 23±2 ℃，相對(duì)濕度90±2%;

（2）樣品條件：

1）試樣應(yīng)平整、均勻，不得有孔洞，針眼、皺折、劃傷等缺陷。

2）試樣用標(biāo)準(zhǔn)的10cm圓片沖刀沖切。試樣直徑應(yīng)為杯環(huán)內(nèi)徑加凹槽寬度。

1.2 不同厚度對(duì)薄膜材料透水蒸汽性的影響

1.2.1試驗(yàn)數(shù)據(jù)，表2

1.2.2 （PE/EVOH/PE）薄膜材料厚度與透水蒸汽性的相關(guān)性分析

回歸方程為（PE/EVOH/PE）透水蒸汽性 = 19.29 - 294.4 厚度 + 1224 厚度^2

結(jié)論：經(jīng)分析可知，（PE/EVOH/PE）薄膜材料厚度與薄膜材料透水蒸汽性相關(guān)性檢驗(yàn)中，P值=0.000 <0.05，可以認(rèn)為在95%的置信水平下，可以拒絕原假設(shè)，（PE/EVOH/PE）薄膜材料厚度與薄膜材料透水蒸汽性存在顯著相關(guān)性，相關(guān)系數(shù) R-Sq（調(diào)整）= 99.82%，存在負(fù)強(qiáng)相關(guān)性，即隨著（PE/EVOH/PE）薄膜厚度的增加，（PE/EVOH/PE）薄膜材料透水蒸汽性呈下降趨勢[3]。

1.2.3 （PE/PA/PE）薄膜材料厚度與透水蒸汽性的相關(guān)性分析

回歸方程為

（PE/PA/PE）透水蒸汽性 = 21.74 - 351.9 厚度 + 1576 厚度^2

結(jié)論：經(jīng)分析可知，（PE/PA/PE）薄膜材料厚度與薄膜材料透水蒸汽性相關(guān)性檢驗(yàn)中，P值=0.000 <0.05，可以認(rèn)為在95%的置信水平下，可以拒絕原假設(shè)，（PE/PA/PE）薄膜材料厚度與薄膜材料透水蒸汽性存在顯著相關(guān)性，相關(guān)系數(shù) R-Sq（調(diào)整） = 99.10%，存在負(fù)強(qiáng)相關(guān)性，即隨著（PE/PA/PE）薄膜厚度的增加，（PE/PA/PE）薄膜材料透水蒸汽性呈下降趨勢。

1.2.4 LDPE薄膜材料厚度與透水蒸汽性的相關(guān)性分析

回歸方程為

LDPE透水蒸汽性 = 6.564 - 23.04 厚度

結(jié)論：經(jīng)分析可知，LDPE薄膜材料厚度與薄膜材料透水蒸汽性相關(guān)性檢驗(yàn)中，P值=0.000 <0.05，可以認(rèn)為在95%的置信水平下，可以拒絕原假設(shè)，（PE/PA/PE）薄膜材料厚度與薄膜材料透水蒸汽性存在顯著相關(guān)性，相關(guān)系數(shù) R-Sq（調(diào)整）= 96.53%，存在負(fù)強(qiáng)相關(guān)性，即隨著LDPE薄膜厚度的增加，LDPE薄膜材料透水蒸汽性呈下降趨勢。

2.厚度對(duì)卷煙半成品薄膜材料氣體透過量影響規(guī)律研究

通過對(duì)不同厚度下薄膜材料氣體透過量變化規(guī)律的研究，建立薄膜材料厚度與薄膜材料氣體透過量的回歸模型，找出薄膜材料厚度對(duì)薄膜材料氣體透過量影響規(guī)律，為卷煙半成品項(xiàng)目選擇合適的薄膜材料厚度提供數(shù)據(jù)支撐。

2.1 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

2.1.1試驗(yàn)?zāi)康?/p>

1）得出薄膜材料厚度與薄膜材料氣體透過量之間的關(guān)系

2）建立薄膜材料厚度與薄膜材料氣體透過量之間的回歸模型

3）找出薄膜材料厚度對(duì)薄膜材料氣體透過量影響規(guī)律

2.1.2 試驗(yàn)材料

1）恒溫恒濕箱

2）薄膜材料表見表1

3）透氣儀

2.1.3 試驗(yàn)條件

1）試樣應(yīng)具有代表性，應(yīng)沒有痕跡或可見的缺陷。

2）試樣一般為圓形，其直徑取決于所使用的儀器，每組試樣至少為10個(gè)。

3）應(yīng)在GB/T 2918中規(guī)定的23℃士2℃環(huán)境下，將試祥放在干燥器中進(jìn)行 48 h以上狀態(tài)調(diào)節(jié)或按產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定處理。

2.2 不同厚度對(duì)薄膜材料氣體透過量的影響

2.2.1試驗(yàn)數(shù)據(jù)，表3

2.2.2 （PE/EVOH/PE）薄膜材料厚度與氣體透過量的相關(guān)性分析

回歸方程為

（PE/EVOH/PE）氣體透過量 = 6.877 - 149.5 厚度 + 997.6 厚度^2

結(jié)論：經(jīng)分析可知，（PE/EVOH/PE）薄膜材料厚度與薄膜材料透水蒸汽性相關(guān)性檢驗(yàn)中，P值=0.000 <0.05，可以認(rèn)為在95%的置信水平下，可以拒絕原假設(shè)，（PE/EVOH/PE）薄膜材料厚度與薄膜材料氣體透過量存在顯著相關(guān)性，相關(guān)系數(shù) R-Sq（調(diào)整）=99.90%，存在正相關(guān)性，即隨著（PE/EVOH/PE）薄膜厚度的增加，（PE/EVOH/PE）薄膜材料氣體透過量呈上升趨勢。

2.2.3 （PE/PA/PE）薄膜材料厚度與氣體透過量的相關(guān)性分析

回歸方程為

（PE/PA/PE）氣體透過量 = 30.68 + 140.8 厚度

結(jié)論：經(jīng)分析可知，（PE/PA/PE）薄膜材料厚度與薄膜材料透水蒸汽性相關(guān)性檢驗(yàn)中，P值=0.000 <0.05，可以認(rèn)為在95%的置信水平下，可以拒絕原假設(shè)，（PE/PA/PE）薄膜材料厚度與薄膜材料氣體透過量存在顯著相關(guān)性，相關(guān)系數(shù) R-Sq（調(diào)整）=99.64%，存在正相關(guān)性，即隨著（PE/EVOH/PE）薄膜厚度的增加，（PE/PA/PE）薄膜材料氣體透過量呈上升趨勢[4]。

2.2.4 LDPE薄膜材料厚度與氣體透過量的相關(guān)性分析

回歸方程為

LDPE氣體透過量 = 2413 - 13560 厚度

結(jié)論：經(jīng)分析可知，LDPE薄膜材料厚度與薄膜材料透水蒸汽性相關(guān)性檢驗(yàn)中，P值=0.000 <0.05，可以認(rèn)為在95%的置信水平下，可以拒絕原假設(shè)，LDPE薄膜材料厚度與薄膜材料氣體透過量存在顯著相關(guān)性，相關(guān)系數(shù) R-Sq（調(diào)整）=99.24%，存在負(fù)相關(guān)性，即隨著LDPE薄膜厚度的增加，LDPE薄膜材料氣體透過量呈下降趨勢。

參考文獻(xiàn)

[1]梁旭升. 食品薄膜包裝材料選擇和透濕透氣系數(shù)的關(guān)系[J]. 商業(yè)研究，1983（2）：49-50.

[2]孫玉清. 柑桔氮?dú)獗ｕr貯藏庫的應(yīng)用[J]. 深冷技術(shù)，1999， （1）：48-50.

[3]羅軍，趙科文，張慶春，等. 充氮?dú)庹{(diào)及低溫儲(chǔ)存對(duì)成品卷煙儲(chǔ)存期煙草甲蟲的防治效果[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2018，46（4）：166-168. DOI：10.3969/j.issn.0517-6611.2018.04.050.

[4]呼和，梁曉紅，王羽，等. EHA/PE復(fù)合薄膜的力學(xué)性能和阻透性能[J]. 中國塑料，2015，29（9）：45-48.

出自：《卷煙半成品儲(chǔ)存技術(shù)研究與應(yīng)用》項(xiàng)目，編號(hào)：S-6119007。

作者簡介：劉丹楹，（1992.8），性別：男，民族：漢，籍貫：云南玉溪 ?學(xué)歷：研究生，研究方向：從事卷包、濾棒過程工藝技術(shù)研究工作。

通訊作者：范羿，（1991.02），性別：男，名族：漢，籍貫：云南玉溪 ?學(xué)歷：本科，職稱：工程師，研究方向：長期從事卷包、制絲過程工藝管理、質(zhì)量管理相關(guān)工作，對(duì)卷煙制品及半成品儲(chǔ)運(yùn)環(huán)境物理特性變化和蟲害防治方面有一定研究。