卷煙接裝紙上機(jī)適用性關(guān)鍵指標(biāo)的影響因素研究

趙海洋，張倩潔，蘇巧，王婷婷，王芳，賈曉慧，張琪

卷煙接裝紙上機(jī)適用性關(guān)鍵指標(biāo)的影響因素研究

趙海洋1，張倩潔1，蘇巧1，王婷婷1，王芳1，賈曉慧2，張琪3

（1.張家口卷煙廠有限責(zé)任公司，河北 張家口 075000；2.河北中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，石家莊 050000；3.天津科技大學(xué) 輕工科學(xué)與工程學(xué)院，天津 300457）

解決卷煙接裝紙上機(jī)過程中出現(xiàn)的平整度及黏結(jié)問題，明確影響接裝紙上機(jī)適用性關(guān)鍵指標(biāo)的影響因素。以接裝紙為研究對(duì)象，通過改變控制環(huán)境溫濕度條件，分析不同條件下接裝紙的平整度變化，通過掃描電鏡對(duì)表面微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，采用液體滲透法、動(dòng)態(tài)滲透法、接觸角法研究其相應(yīng)的滲透特性及潤(rùn)濕性能，對(duì)不同供應(yīng)商相同指標(biāo)的差異性進(jìn)行對(duì)比分析。溫濕度在20 ℃/50%至30 ℃/60%范圍時(shí)，接裝紙平整度小于5 mm，其自身的滲透性能及潤(rùn)濕性能受影響較小。接裝紙的上機(jī)適用性的關(guān)鍵指標(biāo)平整度和黏結(jié)性不僅受到原紙和印刷工藝的影響，還受環(huán)境溫濕度的影響。對(duì)不同工藝接裝紙根據(jù)其滲透及潤(rùn)濕性能選配適合的接裝膠，可以有效提高其上機(jī)適用性，減少材料損耗及質(zhì)量缺陷。

接裝紙；平整度；黏結(jié)性；溫度；濕度

卷煙包裝材料作為重要的煙用材料，主要包括紙類、塑料類和膠類，其中紙類是卷煙包裝材料中最主要部分[1]。接裝紙作為重要的紙類卷煙包裝材料，其作用是將濾嘴與煙支卷接起來，并直接影響消費(fèi)者對(duì)煙支的整體感觀和品吸體驗(yàn)[2]。接裝紙的卷接質(zhì)量直接關(guān)系到卷煙成品質(zhì)量，然而，當(dāng)接裝紙?jiān)谶\(yùn)輸存儲(chǔ)過程中存在環(huán)境溫濕度變化時(shí)，會(huì)導(dǎo)致平整度問題，影響其上機(jī)適用性和最終產(chǎn)品質(zhì)量，此外，在生產(chǎn)過程中還會(huì)存在因紙張自身微觀結(jié)構(gòu)及滲透特性差異使其與卷煙膠不匹配，從而導(dǎo)致的卷煙黏結(jié)不牢等問題，這些問題會(huì)嚴(yán)重影響卷煙生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

接裝紙上機(jī)適用性的關(guān)鍵指標(biāo)平整度和黏結(jié)性受其表面特性，尤其是吸濕特性的影響較大[3]，而接裝紙?jiān)谏a(chǎn)出廠后的運(yùn)輸和存儲(chǔ)過程中，會(huì)存在因環(huán)境溫濕度變化所導(dǎo)致的紙張水分變化，從而導(dǎo)致接裝紙易出現(xiàn)平整度和黏結(jié)性問題。王輝等[4]通過恒溫恒濕箱進(jìn)行紙張變形實(shí)驗(yàn)，探索了環(huán)境溫濕度對(duì)鍍鋁紙變形的影響規(guī)律，獲得鍍鋁紙存儲(chǔ)的最佳溫度范圍。劉文婷等[5]通過質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定了6種接裝紙的剝離力，采用Cobb值、滲透時(shí)間、接觸角和紅外光譜分析了其相應(yīng)的吸濕特性，并建立了吸濕特性與剝離力的關(guān)系；結(jié)果發(fā)現(xiàn)剝離力主要受接裝紙反面吸濕性能的影響，吸濕性越好、剝離力越大。接裝紙的疏水涂層不利于水溶性膠黏物的吸收，會(huì)降低剝離力。張晶等[6]針對(duì)接裝膠和接裝紙種類對(duì)膠水滲透性的影響進(jìn)行了研究，得出接裝膠及接裝紙種類對(duì)自然滲透率均有極顯著影響，接裝膠與接裝紙之間配合適當(dāng)則有利于降低膠水的自然滲透率。荔亮等[3]利用接觸角測(cè)試方法，進(jìn)行了煙用接裝紙吸水性對(duì)卷煙質(zhì)量影響的研究，結(jié)果表明接裝紙吸水性對(duì)卷煙卷接質(zhì)量存在影響，尤其是對(duì)泡皺問題影響較大，可以通過對(duì)接裝紙吸水性的控制來改善卷煙卷接質(zhì)量。

綜上所述，接裝紙的平整度和黏結(jié)性與紙張種類和環(huán)境溫濕度密切相關(guān)，因此，該論文結(jié)合卷煙企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)問題，選取了A、B家供應(yīng)商（生產(chǎn)工藝不同）提供的相同品牌的接裝紙樣品，依據(jù)卷煙廠所在地的氣候特點(diǎn)及其所用材料的倉(cāng)儲(chǔ)條件，選取5種環(huán)境溫濕度（0 ℃/50%、20 ℃/50%、30 ℃/60 %、40 ℃/70%、50 ℃/80%）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，研究接裝紙生產(chǎn)工藝差異和環(huán)境溫濕度不同對(duì)其平整度和黏結(jié)性能的影響，從而指導(dǎo)卷煙生產(chǎn)企業(yè)合理控制環(huán)境溫濕度，科學(xué)合理選配接裝紙和接裝膠，從而提高卷煙接裝紙的上機(jī)適用性，提高產(chǎn)品質(zhì)量，提升生產(chǎn)效率。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 材料和儀器

主要材料：A、B兩家供應(yīng)商提供的相同品牌的接裝紙樣品，代號(hào)依次為A、B，規(guī)定印刷面為正面，非印刷面為反面。圖1為同一品牌、不同廠家的接裝紙?jiān)诮友b前后的照片，從外觀來看并無差別，但從卷煙廠生產(chǎn)反饋中可知，樣品A存在接裝紙出現(xiàn)褶皺、翹邊等平整度問題以及煙支搭口黏結(jié)不牢等問題。

圖1 接裝紙成型前后照片

主要儀器：所用實(shí)驗(yàn)儀器、型號(hào)及廠家如表1所示。

表1 主要實(shí)驗(yàn)儀器

Tab.1 Experimental equipment

1.2 方法

1.2.1 樣品處理

將2種接裝紙?jiān)嚇臃殖?組，前4組分別在恒溫恒濕箱中按溫度/濕度分別為20 ℃/50%、30 ℃/60%、40 ℃/70%和50 ℃/80%的條件平衡4 h以上，第5組放置在冰箱0 ℃/50%的環(huán)境中平衡4 h以上，文中的濕度均指相對(duì)濕度。

1.2.2 平整度測(cè)試

每組實(shí)驗(yàn)樣品分別抽取5張（50 mm×50 mm），把單張樣品印刷面朝上放置于平整桌面上，用鋼尺測(cè)量樣品出現(xiàn)翹邊或變形最高點(diǎn)離水平面的距離，取其平均值表示為翹曲高度。翹曲高度越大表示平整度越差。

1.2.3 液體滲透測(cè)試

每組實(shí)驗(yàn)樣品分別抽取10張（50 mm×50 mm），參照GB/T 460—2008《紙施膠度的測(cè)定（液體滲透法）》的規(guī)定進(jìn)行，并規(guī)定印刷面向下為正，非印刷面向下為反。

1.2.4 動(dòng)態(tài)滲透測(cè)試

每組實(shí)驗(yàn)樣品分別抽取10張（60 mm×80 mm），使用動(dòng)態(tài)滲透分析儀對(duì)其進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試區(qū)域?yàn)橹睆綖?5 mm的圓，超聲波頻率為2 MHz，測(cè)試時(shí)間為300 s，測(cè)試液體為去離子水，并規(guī)定接裝紙印刷面接觸測(cè)試液體時(shí)為正，非印刷面接觸測(cè)試液體時(shí)為反。動(dòng)態(tài)滲透性能使用max和95來表征，其中max表示超聲波能力達(dá)到最大值所用的時(shí)間，95表示超聲波能量降低至95%時(shí)所需要的時(shí)間，單位均為s。max和95能夠表示紙張表面的抗水性能，其值越大表示水滲透的速度越慢，表面抗?jié)B透性能越強(qiáng)。

1.2.5 接觸角測(cè)試

參照YC/T 424—2011《煙用紙表面潤(rùn)濕性能的測(cè)定接觸角法》，以去離子水作為測(cè)試液體，使用接觸角測(cè)試儀對(duì)每組實(shí)驗(yàn)樣品進(jìn)行測(cè)試。

1.2.6 掃描電鏡分析

將樣品臺(tái)上貼好導(dǎo)電膠，選取各組接裝紙樣品中間區(qū)域，在不損傷污染紙面的情況下，剪取5 mm×5 mm的紙樣將其粘貼在導(dǎo)電膠上，進(jìn)行噴金處理后用掃描電子顯微鏡觀察樣品正反面形態(tài)并拍照。

2 結(jié)果與分析

2.1 平整度

平整度是接裝紙上機(jī)適用性的關(guān)鍵指標(biāo)之一，在運(yùn)輸存儲(chǔ)和生產(chǎn)過程中容易受環(huán)境溫濕度變化影響。接裝紙正反面的不均勻吸濕或脫濕均會(huì)導(dǎo)致紙張變形，從而使其在搓接時(shí)易造成卷邊、翹邊、漏氣等問題[7]，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

不同溫濕度條件處理后的2種接裝紙樣品的平整度數(shù)據(jù)見圖2。從圖2可知，在相同溫濕度處理?xiàng)l件下，樣品A的翹曲高度均大于樣品B的，樣品B尺寸穩(wěn)定較好。對(duì)于同種樣品，隨著溫濕度的增加，翹曲高度也隨之增加，平整度降低，當(dāng)溫濕度達(dá)到50 ℃/80%時(shí)，其翹曲高度達(dá)到5 mm及以上。在0 ℃/50%條件下，2種接裝紙的平整度相對(duì)較好，其翹曲高度都低于1 mm。在20 ℃/50%、30 ℃/60%、40 ℃/70%條件下，樣品A翹曲高度比樣品B平均超出1 mm，可以看出樣品B受環(huán)境溫濕度變化的影響較小，其形態(tài)穩(wěn)定性較好。當(dāng)接裝紙翹曲高度高于5 mm時(shí)，在卷煙搓接過程中，會(huì)影響其卷接性能，出現(xiàn)卷邊、漏氣等現(xiàn)象，因此，在運(yùn)輸、存儲(chǔ)和生產(chǎn)過程中，應(yīng)避免環(huán)境溫濕度達(dá)到50 ℃/80%，從而防止接裝紙翹曲高度大于5 mm。綜上，2種接裝紙平整度出現(xiàn)較大差異的可能原因是原紙纖維組織差異，施膠量、加填量不同，以及印刷工藝差異所引起紙張正反面吸濕和脫濕程度不同所致。因此，在對(duì)接裝紙進(jìn)行入場(chǎng)檢驗(yàn)時(shí)，除了檢驗(yàn)外觀、定量、厚度和尺寸等基本物理性能指標(biāo)之外，需要對(duì)平整度進(jìn)行檢測(cè)，嚴(yán)控原料關(guān)口，提高上機(jī)適用性。

圖2 接裝紙樣品的平整度

2.2 滲透特性

2.2.1 液體滲透法

高速卷煙搓接工藝是通過接裝膠將煙支、濾嘴和接裝紙三部分進(jìn)行黏結(jié)。在卷煙搓接過程中，接裝膠的干燥速度不僅與其本身性質(zhì)和上膠量以及設(shè)備的操作溫度有關(guān)，還受不同接裝紙滲透性能差異的影響。相關(guān)研究表明，當(dāng)卷煙接裝紙的滲透性能較好時(shí)，接裝膠中的水分更易滲透進(jìn)紙張內(nèi)部，從而使接裝膠干燥更快；當(dāng)卷煙接裝紙滲透性能較差時(shí)，接裝膠中的水分不易被接裝紙吸收，接裝膠的干燥速度會(huì)變慢[3]。接裝膠的干燥速度會(huì)影響其最終黏結(jié)效果，當(dāng)干燥速度過快時(shí)，會(huì)導(dǎo)致部分位置黏結(jié)不充分，從而出現(xiàn)煙支漏氣情況；當(dāng)干燥速度過慢時(shí)，會(huì)導(dǎo)致其黏結(jié)強(qiáng)度不夠，受到其他外力作用后，接裝紙與濾嘴會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)位偏移，從而出現(xiàn)泡皺等上機(jī)適用性問題[3]。因此，需要通過對(duì)接裝紙的滲透性能進(jìn)行研究，以提高其上機(jī)適用性，從而達(dá)到改善卷煙成品質(zhì)量的目的。

基于液體滲透法所測(cè)得的滲透時(shí)間數(shù)據(jù)見圖3，滲透時(shí)間越短，表明接裝紙的滲透性能越好。由圖3可知，隨著環(huán)境溫濕度的升高，接裝紙的滲透時(shí)間增加，滲透性能降低，這是因?yàn)樵诟邷馗邼竦沫h(huán)境中，紙張纖維會(huì)發(fā)生潤(rùn)脹[8]，使得紙張孔隙和纖維內(nèi)部孔隙變小，吸濕能力降低，從而導(dǎo)致滲透能力降低，滲透時(shí)間延長(zhǎng)。然而，在0 ℃條件下，紙張中的結(jié)合水進(jìn)入無定形區(qū)，使纖維素分子鏈間距增大而發(fā)生膨脹，分子排列更為有序[9]，從而使得在相同濕度條件下，0 ℃條件下樣品的滲透時(shí)間較20 ℃條件時(shí)的會(huì)有所增加。

從圖3中還可以看出，樣品A正反兩面的滲透時(shí)間均大于樣品B的，且每種樣品正面（即印刷面）的滲透時(shí)間均大于反面（非印刷面）的，這是由于2種樣品的印刷工藝不同所致。樣品A印刷面采用了滿版白色油墨打底的印刷工藝，樣品B印刷面則采用了滿版淺綠油墨打底的印刷工藝。白色油墨中的二氧化鈦顏料具有很強(qiáng)的遮蓋能力，能夠形成一層致密的油墨層，從而使得樣品A正面（A–正）滲透時(shí)間均大于樣品B正面（B–正）且在不同溫濕度條件下的滲透時(shí)間均大于100 s。樣品B非印刷面（B–反）的滲透時(shí)間要小于樣品A非印刷面（A–反）的。此外，與樣品B相比，樣品A正反兩面滲透時(shí)間的差異性更顯著，從而造成了紙張兩面吸濕差異較大，這也是導(dǎo)致樣品A更易發(fā)生變形翹曲的原因。

圖3 接裝紙液體滲透法

2.2.2 接觸角法

接觸角作為表征固–液界面潤(rùn)濕程度的重要參數(shù)，以90°作為臨界值，其值大于90°為不潤(rùn)濕，小于90°為潤(rùn)濕。材料表面液體接觸角越小，表明其潤(rùn)濕性能越好。在卷煙接裝過程中，接裝紙的潤(rùn)濕性能，除了與膠水性能有關(guān)之外，還受接裝紙表面特性影響較大，例如：表面張力、吸收性、平滑度和印刷墨層特性等[10]。在不同溫濕度條件下，2種接裝紙印刷面與非印刷面的水接觸角見圖4。

由圖4可知，樣品A印刷面（A–正）的接觸角小于非印刷面（A–反）的，相反，樣品B印刷面（B–正）的接觸角大于樣品B非印刷面（B–反）的。樣品A兩面接觸角均大于90°，這可能與其原紙施膠度和表面特性有關(guān)。

樣品B印刷面（B–正）的接觸角大于樣品A印刷面（A–正）的，二者數(shù)值均大于90°，表明其表面對(duì)水的潤(rùn)濕性能較差。這是因?yàn)闃悠稟、B印刷面均采用上光工藝，使其表面具有一定抗水性能，所以其接觸角均大于90°。此外，樣品B所用光油的疏水性能要大于樣品A所用光油，從而使其接觸角存在差別。

由于接裝紙反面通常不印刷油墨，所以其接觸角與接裝紙?jiān)埖纳a(chǎn)工藝有關(guān)[11]。樣品B非印刷面接觸角小于85°，表明其表面能夠被潤(rùn)濕，這與樣品B非印刷面表面特性有關(guān)。樣品A與樣品B非印刷面接觸角差異與其所用接裝原紙紙施膠度有關(guān)，樣品B非印刷面的施膠度要低于樣品A的。

此外，從環(huán)境溫濕度對(duì)接觸角的影響可以看出，隨著溫濕度的進(jìn)一步增加，紙張表面的水分也隨之增加，導(dǎo)致接裝紙表面張力增加，接觸角略有降低。當(dāng)環(huán)境溫度為0 ℃時(shí)，2種樣品的接觸角大小均升高，這可能與低溫環(huán)境下纖維形態(tài)變化有關(guān)。綜上，通過測(cè)量接裝紙正反兩面的接觸角，可表征其表面潤(rùn)濕特性，有利于選擇與之相匹配的卷煙用膠；通過控制環(huán)境溫濕度條件，有助于改善卷煙膠在接裝紙表面的潤(rùn)濕性能和調(diào)控紙與膠之間的黏結(jié)性能。

圖4 接裝紙接觸角法

Fig.4 Contact angle method for tipping paper

2.2.3 動(dòng)態(tài)滲透法

采用PDA動(dòng)態(tài)滲透分析儀對(duì)不同溫濕度平衡處理后的2種接裝紙樣品的動(dòng)態(tài)滲透特性進(jìn)行表征，所得動(dòng)態(tài)滲透曲線見圖5。從圖5可以看出，不但2種樣品的動(dòng)態(tài)滲透特性具有明顯差異，而且同一樣品正反面的動(dòng)態(tài)滲透特性也明顯不同。總體上來看，2種樣品的正面（印刷面）滲透速度小于反面（非印刷面）的。

液體的滲透曲線主要以2種特征參數(shù)描述，分別是潤(rùn)濕性特征參數(shù)max和吸收性參數(shù)95。max指超聲波信號(hào)強(qiáng)度達(dá)到最高時(shí)的時(shí)間，可以用來表示樣品表面被潤(rùn)濕的難易程度，max越大，說明紙張表面難以被液體潤(rùn)濕。95指超聲波強(qiáng)度下降到最大值的95%時(shí)所需要的時(shí)間，可以用于判斷樣品表面孔隙開放程度及結(jié)構(gòu)變化，95數(shù)值越大，紙張表面孔隙開放程度越小。圖5a與圖5c分別為樣品A與樣品B印刷面的動(dòng)態(tài)滲透曲線，樣品B的max和95值分為57.74 s與129.28 s，樣品A的max值為182.17 s，95在規(guī)定測(cè)試時(shí)間內(nèi)未測(cè)出，這說明樣品A印刷面的表面封閉、孔隙率低，對(duì)液體吸收的速率低、液體滲透能力弱，從而使得接裝膠在接裝紙表面的停留時(shí)間延長(zhǎng)。圖5b與圖5d分別為樣品A與樣品B非印刷面的動(dòng)態(tài)滲透曲線，2種樣品非印刷面的曲線差別明顯，曲線下降快說明紙張表面的孔隙大，滲透速度快。樣品A非印刷面的max和95值分別為0.51和1.37，樣品B非印刷面的max和95的值分別為0.18和0.27，由此可以看出水在樣品B反面的滲透速度要比樣品A反面的快，這與2.2.1節(jié)液體滲透法所得結(jié)論一致。

隨著高速卷煙包裝設(shè)備的快速發(fā)展，高速機(jī)械化下的生產(chǎn)環(huán)境使接裝紙從上膠到進(jìn)入搓接過程一般只有0.4～0.6 s，當(dāng)煙支從搓板出來后基本可以對(duì)接裝紙的黏結(jié)牢固程度進(jìn)行判斷，從而決定卷煙是否存在漏氣問題，因此，接裝紙從上膠到進(jìn)入搓板不到1 s時(shí)間內(nèi)的動(dòng)態(tài)滲透特性，對(duì)接裝質(zhì)量起著關(guān)鍵作用[12]。圖5中分別示出了樣品A、B在1 s內(nèi)的動(dòng)態(tài)滲透變化曲線，可以看出2種樣品反面（非印刷面）在初始時(shí)的斜率大于印刷面的，這是表面特性差異所致。樣品A正面（印刷面）的初始能量值大于樣品B正面的，這說明樣品A印刷面表面孔隙較小，液體不易滲透，能量值衰減小。

樣品A、B的滲透性能差異與接裝原紙生產(chǎn)工藝、接裝紙印刷工藝有關(guān)，因此，通過測(cè)試接裝紙的動(dòng)態(tài)滲透特性，可以在生產(chǎn)中指導(dǎo)合理地選用卷煙膠水。針對(duì)滲透性能較差的接裝原紙，建議選擇黏度較低的水基膠，然而，對(duì)于滲透較好的接裝紙，建議選擇黏度較大的水基膠。

此外，從圖5中還可以得出，環(huán)境溫濕度變化對(duì)接裝紙的滲透性能也會(huì)產(chǎn)生影響。當(dāng)環(huán)境溫室為30 ℃/60%時(shí)，動(dòng)態(tài)滲透曲線初始能量值較高、斜率較大，接裝紙樣品在該環(huán)境下具有更好的滲透性能，即紙張表面和內(nèi)部孔隙相對(duì)均勻，水分在紙張內(nèi)部均勻滲透[13]。隨著環(huán)境溫濕度增加至50 ℃/80%時(shí)，樣品A印刷面max值達(dá)到242.07 s，樣品B印刷面max值達(dá)到62.48 s，超聲波能量max值增加，說明紙張對(duì)水的吸收更緩慢，吸收過程中所產(chǎn)生的氣泡減少，這可能與溫濕度升高導(dǎo)致的纖維膨脹有關(guān)，即纖維膨脹使紙張孔隙變小，滲透性能降低。因此，通過改變環(huán)境溫濕度測(cè)試接裝紙的動(dòng)態(tài)滲透性能，掌握其相關(guān)性，將有助于改善接裝紙卷接過程中出現(xiàn)的黏結(jié)問題。

2.3 SEM分析

接裝紙正反兩面的掃描電鏡圖見圖6和圖7，每張圖片均為放大2 000倍后的表面微觀結(jié)構(gòu)形貌圖。2種接裝紙樣品正面SEM照片見圖6，2種接裝紙印刷面明顯可見油墨層的無機(jī)或有機(jī)顏料顆粒，印刷面呈顆粒和不規(guī)則片層狀結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)與煙用接裝紙所用印刷工藝有關(guān)[14]。樣品A采用第一色滿版白印刷工藝，其印刷面SEM照片中可見的細(xì)小顆粒為白色油墨中的二氧化鈦，顆粒之間和表面附著的是印刷光油，使樣品A印刷面的孔隙較少，具有較強(qiáng)的抗?jié)B透性能。樣品B采用第一色滿版淺綠凹版印刷工藝，綠色有機(jī)顏料的遮蓋力小于樣品A中的二氧化鈦，使樣品B印刷面多為密集顆粒狀結(jié)構(gòu)，表面孔隙較多，因此在液體滲透法中樣品B印刷面的滲透性能高于樣品A。

樣品A正反面的微觀結(jié)構(gòu)區(qū)別明顯，這是導(dǎo)致兩面吸濕和滲透性差異的主要原因，是產(chǎn)生平整度和黏結(jié)性問題的關(guān)鍵因素之一。樣品B正反兩面均有較多的孔隙結(jié)構(gòu)，使得兩面的滲透性能差別不大，從而有利于提高其平整度和黏結(jié)性。

2種接裝紙樣品反面的SEM照片見圖7，樣品背面未經(jīng)過印刷，能清楚的看到纖維及大量顆粒狀碳酸鈣填料。從圖7中可看出樣品B的纖維間距大于樣品A的，樣品B的孔隙較多，因此樣品B的滲透性能好于樣品A的。

環(huán)境溫濕度對(duì)接裝紙表面微觀結(jié)構(gòu)形貌的影響主要體現(xiàn)在非印刷面（如圖7所示），從左至右環(huán)境溫濕度依次增加，可以看到隨著溫濕度上升，纖維之間距離縮小，紙張孔隙減小，液體在接裝紙表面的滲透速率降低，從而導(dǎo)致紙張滲透性能下降。環(huán)境溫濕度對(duì)樣品A的影響要大于樣品B，溫濕度增加使得接裝紙非印刷面的滲透性能下降，紙張兩面滲透性能差異進(jìn)一步增加，紙張平整度會(huì)迅速下降。在50 ℃/80%時(shí)，可以看到紙張纖維劇烈潤(rùn)脹，纖維形態(tài)發(fā)生明顯變化，這是導(dǎo)致該環(huán)境中接裝紙滲透性能下降迅速的根本原因。因此，溫濕度環(huán)境的變化會(huì)對(duì)接裝紙的滲透性能及平整度造成較大影響。通過掃描電鏡對(duì)接裝紙表面進(jìn)行表征，可以更加直觀地區(qū)分接裝紙所用原紙和印刷工藝的差異，這對(duì)分析接裝紙滲透性能的影響因素具有重要意義。

圖5 接裝紙的動(dòng)態(tài)滲透性能

圖6 接裝紙印刷面SEM圖片

圖7 接裝紙非印刷面SEM圖片

3 結(jié)語(yǔ)

結(jié)合卷煙企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)中出現(xiàn)的問題，選取A、B兩家供應(yīng)商的同品牌接裝紙為測(cè)試材料，從平整度、滲透性能、潤(rùn)濕性能和表面微觀結(jié)構(gòu)幾個(gè)角度進(jìn)行測(cè)試分析。

研究結(jié)果表明，接裝紙的平整度變化受環(huán)境溫濕度影響較大，高溫高濕環(huán)境下接裝紙翹曲高度可達(dá)到5 mm以上。不同接裝紙平整度差異與其滲透性能有關(guān)，而接裝紙正反兩面的滲透性能主要受接裝紙?jiān)埵┠z和印刷工藝的影響，其中印刷面的差距大于非印刷面，滿版白墨打底印刷的接裝紙液體滲透時(shí)間超過100 s，高溫高濕環(huán)境下2種接裝紙滲透時(shí)間差大于300 s。接裝紙的潤(rùn)濕性能受環(huán)境影響較小，2種紙張的差異主要受印刷工藝及原紙工藝影響。

綜上，接裝紙的上機(jī)適用性的關(guān)鍵指標(biāo)平整度和黏結(jié)性不僅受到原紙和印刷工藝的影響，還受環(huán)境溫濕度的影響，因此，將儲(chǔ)運(yùn)及生產(chǎn)環(huán)境的溫濕度控制在20 ℃/50%至30 ℃/60%范圍時(shí)，接裝紙翹曲高度小于5 mm，平整度較好，其自身的滲透性能及潤(rùn)濕性能受影響較小。針對(duì)不同工藝接裝紙選配適合的接裝膠，可以有效提高其上機(jī)適用性，減少材料損耗及質(zhì)量缺陷。

[1] 陳華, 陳克復(fù), 楊仁黨, 等. 煙用接裝紙的生產(chǎn)及發(fā)展趨勢(shì)[J]. 紙和造紙, 2011, 30(1): 29-32

CHEN Hua, CHEN Ke-fu, YANG Ren-dang, et al. Production and Improvement Tendency of Tipping Paper[J]. Paper and Paper Making, 2011, 30(1): 29-32

[2] 趙榮艷, 楊江濤, 王安. 新型煙用接裝紙及其應(yīng)用現(xiàn)狀簡(jiǎn)述[J]. 紙和造紙, 2021, 40(4): 26-31.

ZHAO Rong-yan, YANG Jiang-tao, WANG An. Application Status of New Tipping Paper for Cigarettes[J]. Paper and Paper Making, 2021, 40(4): 26-31.

[3] 荔亮. 接裝紙吸水性對(duì)卷煙卷接質(zhì)量的影響[J]. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用, 2014(10): 52.

LI Liang. Influence of Water Absorption of Tipping Paper on Cigarette Wrapping Quality[J]. Technology Innovation A, 2014(10): 52.

[4] 王輝, 張雨豪, 萬(wàn)曉霞. 環(huán)境溫濕度對(duì)鍍鋁紙變形的影響[J]. 包裝工程, 2018, 39(5): 115-120.

WANG Hui, ZHANG Yu-hao, WAN Xiao-xia. The Influence of Environment Temperature and Humidity on Deformation of Aluminized Paper[J]. Packaging Engineering, 2018, 39(5): 115-120.

[5] 劉文婷, 蔡冰, 程占剛, 等. 接裝紙的吸濕特性及其對(duì)上機(jī)適應(yīng)性的影響[J]. 食品與機(jī)械, 2019, 35(6): 120-122.

LIU Wen-ting, CAI Bing, CHENG Zhan-gang, et al. Moisture-Absorbability of Tipping Paper and Its Influence on Machine Applicability[J]. Food & Machinery, 2019, 35(6): 120-122.

[6] 張晶, 馬曉偉, 馮欣, 等. 接裝膠及接裝紙種類對(duì)膠水滲透性的影響[J]. 食品與機(jī)械, 2018, 34(6): 98-100.

ZHANG Jing, MA Xiao-wei, FENG Xin, et al. Effect of Different Tipping Glue and Tipping Paper on the Permeability of Glue[J]. Food & Machinery, 2018, 34(6): 98-100.

[7] 余春芝, 程濤, 汪兵云. 接裝紙吸水性檢測(cè)及其對(duì)上機(jī)試驗(yàn)性影響的研究[C]// 中國(guó)煙草學(xué)會(huì)2016年度優(yōu)秀論文匯編——卷煙材料主題, 2016: 23-26.

YU Chun-zhi, CHENG Tao, WANG Bing-yun. Research on Water Absorption Detection of Tipping paper and Its Influence on Machine Testability[C]// Proceedings of 2016 Annual Excellent Papers of China Tobacco Society-Cigarettes Material Theme, 2016: 23-26.

[8] 陶武亮. 淺談紙質(zhì)文物的保護(hù)[C]// 博物館藏品保管學(xué)術(shù)論文集——北京博物館學(xué)會(huì)保管專業(yè)第四——八屆學(xué)術(shù)研討會(huì)論文選編, 2009: 272-277.

TAO Wu-liang. A Brief Discussion on the Protection of Paper Cultural Relics[C]// Collection of Academic Papers on the Storage of Museum Collections—Selected Papers of the Fourth to Eighth Academic Symposiums of the Beijing Museum Society, 2009: 272-277.

[9] 王義翠. 低溫對(duì)紙張耐久性影響研究[J]. 四川檔案, 2004(6): 28-29.

WANG Yi-cui. A Research on the Effect of Low- Temperature on Paper’s Durability[J]. Sichuan Archives, 2004(6): 28-29.

[10] 董浩, 劉鋒, 荊熠, 等. 不同類型煙用接裝紙表面性能及其對(duì)卷接效果的影響[J]. 煙草科技, 2011, 44(4): 10-13.

DONG Hao, LIU Feng, JING Yi, et al. Surface Properties of Different Tipping Paper and Their Influences on Tipping Effects[J]. Tobacco Science & Technology, 2011, 44(4): 10-13.

[11] 彭慶華, 符芳友, 黃秀芝. 煙用微涂布接裝原紙表面特性研究[J]. 中國(guó)造紙, 2014, 33(5): 43-45.

PENG Qing-hua, FU Fang-you, HUANG Xiu-zhi. Surface Properties of Light Weight Coated Cigarette Tipping Paper[J]. China Pulp & Paper, 2014, 33(5): 43-45.

[12] 傅靖剛, 王文俊, 斯勇. 以接觸角法評(píng)定接裝紙上機(jī)黏接性能的探究[C]// 中國(guó)煙草2013年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集, 武漢, 2013: 411-415.

FU Jing-gang, WANG Wen-jun, SI Yong. Research on Evaluating the Adhesive Property of Tipping Paper on Machine by Contact Angle Method[C]// Proceedings of China Tobacco 2013 Annual Conference, Wuhan, 2013: 411-415.

[13] 趙恬, 陳蘊(yùn)智, 張正健, 等. 微纖化纖維素在彩噴紙表面施膠中的應(yīng)用[J]. 包裝工程, 2019, 40(3): 94-99.

ZHAO Tian, CHEN Yun-zhi, ZHANG Zheng-jian, et al. Application of Micro-Fibrillated Cellulose in Surface Sizing of Color Inkjet Printing Paper[J]. Packaging Engineering, 2019, 40(3): 94-99.

[14] 喻小橋, 郭欣, 李黨國(guó). 掃描電鏡測(cè)試條件的優(yōu)化及造紙?zhí)盍闲蚊卜治鯷J]. 中華紙業(yè), 2019, 40(20): 35-38.

YU Xiao-qiao, GUO Xin, LI Dang-guo. Optimization of SEM Test Conditions and Morphological Analysis on Papermaking Filler[J]. China Pulp & Paper Industry, 2019, 40(20): 35-38.

Influencing Factors of Key Index for Cigarette Tipping Paper Loading Applicability

ZHAO Hai-yang1, ZHANG Qian-jie1, SU Qiao1, WANG Ting-ting1, WANG Fang1, JIA Xiao-hui2,ZHANG Qi3

(1. Zhangjiakou Cigarette Factory Co., Ltd., Hebei Zhangjiakou 075000, China; 2. China Tobacco Hebei Industry Co., Ltd., Shijiazhuang 050000, China; 3. College of Light Industry and Engineering, Tianjin University of Science and Technology, Tianjin 300457, China)

The work aims to solve the problems of flatness and adhesion in the process of cigarette tipping paper loading and clarify the influencing factors that affect the key index of tipping paper loading applicability. With tipping paper as the research object, the change of tipping paper flatness under different conditions was analyzed by changing and controlling the ambient temperature and humidity. Then, the surface microstructure was investigated by scanning electron microscope, and the corresponding penetration characteristics and wetting performance were studied by liquid penetration method, dynamic penetration method and contact angle method. The difference in the same index for different suppliers was compared and analyzed. When the temperature and humidity were controlled within the range of 20 ℃/50% to 30 ℃/60%, the tipping paper flatness was less than 5 mm, and its own penetration and wetting performance was less affected. The key index of tipping paper loading applicability such as flatness and adhesion is not only affected by the base paper and printing process, but also by the ambient temperature and humidity. Selecting suitable tipping glue for tipping paper produced by different processes according to the penetration and wetting performance can effectively improve the loading applicability and reduce material loss and quality defects.

tipping paper; flatness; adhesion; temperature; humidity

TB484

A

1001-3563(2023)03-0241-08

10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.03.030

2022?07?25

河北中煙工業(yè)有限責(zé)任公司科技項(xiàng)目（HBZY2021B024）；張家口卷煙廠有限責(zé)任公司科技項(xiàng)目（ZY012021B005）。

趙海洋（1985—），男，碩士，工程師，主要研究方向?yàn)榫頍煵牧?、卷煙加工工藝?/p>

賈曉慧（1986—），女，本科，工程師，主要研究方向?yàn)榫頍煵牧稀⒕頍熂庸すに嚒?/p>

責(zé)任編輯：曾鈺嬋