BOPP 煙膜最佳靜電控制范圍研究

周先進(jìn) 樊華 王凱 謝穎琳 馮林 王國南 楊建武 周鵬

（1.湛江包裝材料企業(yè)有限公司，廣東 湛江；2.常德卷煙廠，湖南 常德）

1. 前言

BOPP 薄膜廣泛應(yīng)用于香煙包裝，有“保香公主”的美譽(yù)[1]，這種材料就是煙草行業(yè)常說的透明紙。BOPP 煙膜（簡稱煙膜，下同）的物性變化跟生產(chǎn)環(huán)節(jié)和使用環(huán)節(jié)的溫濕度[2]息息相關(guān)，是最難把控的一種煙用輔材。在所有量化煙膜的物性指標(biāo)中，靜電無疑是一個很關(guān)鍵的指標(biāo)，它直接影響了這種材料在煙機(jī)上的運(yùn)行性[3]。

無論是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)還是各大中煙的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，都未對煙膜的靜電做出明確的限定。從煙廠的角度，考核煙膜的上機(jī)性能已近囊括了對其靜電的考核[4]，試想一款靜電較大的產(chǎn)品是不可能保證上機(jī)性能。從煙膜廠的角度，需要對產(chǎn)品靜電做出恰當(dāng)?shù)墓芸?，否則無法穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量。

量化煙膜的靜電，電阻率（單位Ω?M）是通用指標(biāo)，但測試起來比較麻煩。煙膜廠現(xiàn)場質(zhì)量管控需要高頻次地測試成品的靜電，使用電阻率測試儀顯然不合適，本文選用手持式靜電測試儀[5]來測試煙膜的正負(fù)電和電壓值（單位KV），很好地解決了操作方便的問題。結(jié)合筆者多年的從業(yè)經(jīng)驗(yàn)，這種測試方法的準(zhǔn)確度符合生產(chǎn)環(huán)節(jié)和使用環(huán)節(jié)的實(shí)際需求。

2. 試驗(yàn)部分

2.1 原材料

2.2 煙膜的生產(chǎn)流程

工藝流程：投料→擠出→鑄片→縱拉→橫拉→牽引→收卷→時效處理→大分切→時效處理→小分切→包裝

2.3 試驗(yàn)樣品制備說明

結(jié)合常德卷煙廠的產(chǎn)品型號，選定小包硬盒黃色芙蓉王作為本次研究對象，對應(yīng)的透明紙是21u 的高收縮煙膜，常德卷煙廠標(biāo)識型號為W3。經(jīng)過項(xiàng)目組協(xié)商，我司制備不加抗靜電母料，分切過程不使用靜電消除的1#樣品8 件，不加抗靜電母料，分切過程使用靜電消除的2#樣品8 件以及標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品3#樣品8 件，提供給常德卷煙廠做上機(jī)測試。

2.4 煙膜的物性和上機(jī)性能測試

表2 試驗(yàn)設(shè)備Tab.2 Test equipment

2.5 上機(jī)驗(yàn)證過程說明

本次試驗(yàn)選定4 臺GDX2 卷包機(jī)用于試驗(yàn)，機(jī)速為350 包∕分鐘，美容溫度105℃。把不同的煙膜樣品上機(jī)運(yùn)行，記錄從頭至尾的運(yùn)行質(zhì)量，如果出現(xiàn)較大的運(yùn)行故障則直接終止該樣品的試驗(yàn)。之所以提供8 件平行樣品和選定4 臺平行機(jī)組，就是為消除樣品質(zhì)量波動和機(jī)臺狀態(tài)波動對驗(yàn)證結(jié)果的影響。進(jìn)一步增加樣品數(shù)和機(jī)臺數(shù)，固然會使驗(yàn)證結(jié)果更加準(zhǔn)確，但人力、物力以及時間成本太大。

3. 結(jié)果與討論

3.1 靜電電壓值檢測和分析

由圖1 可知，1#樣品的靜電電壓值不低于10KV；2#和3#的樣品比較理想，基本穩(wěn)定在2KV以內(nèi)。由此可見，加不加抗靜電母料不是關(guān)鍵，關(guān)鍵在于通過物理方法消除靜電必須徹底，也可以取得事半功倍的效果。

圖1 三種樣品的靜電電壓值變化情況Fig.1 Changes in static electricity values of three samples

3.2 上機(jī)表征與分析

由表3 可知，1#樣品的靜電較大，且不同位置測試的靜電電壓值波動劇烈，上機(jī)過程中存在明顯的不穩(wěn)定現(xiàn)象。本次試驗(yàn)通過4 組機(jī)臺測試了8 個平行樣品，1#樣品的綜合適機(jī)評價為兩星。鑒于每個批次供貨的數(shù)量高達(dá)十幾噸甚至幾十噸，數(shù)量放大成千成萬倍后的靜電風(fēng)險完全不可控，所以不加抗靜電母料、不開靜電消除裝置的做法不可取。2#樣品和3#樣品的數(shù)據(jù)檢測和上機(jī)表現(xiàn)基本一致，說明加不加抗靜電母料對上機(jī)運(yùn)行性幾乎不存在影響?？紤]到供貨數(shù)量放大后的靜電風(fēng)險成倍放大，以及不同季節(jié)的溫濕度對煙膜靜電的影響，項(xiàng)目組也不推薦這種方式。

表3 上機(jī)運(yùn)行表現(xiàn)和現(xiàn)場靜電電壓值檢測Tab.3 Performance of machine Operation and field static electricity value detection

3.3 影響靜電電壓值的其它因素討論

抗靜電母料是把酯類、胺類的活性成分和聚丙烯粒子共混擠出造粒，添加在煙膜的芯層，這些活性成分從芯層完全遷移到表層需要一定的時間[6-7]。經(jīng)過跟蹤測試，一般7-10 天后，煙膜的靜電電壓值已經(jīng)較低，并且測試數(shù)據(jù)比較穩(wěn)定，表示絕大部分活性成分已經(jīng)完成遷移并發(fā)生作用，所以煙膜的時效處理時間[8]（陳化時間）建議設(shè)定為7-10 天，結(jié)合配方、溫濕度變化存在一定的允差。煙膜根據(jù)客戶需求，分為高收縮、中收縮、微收縮和普通煙膜四大類，個別中煙公司的分類可能有些許不同，但也差別不大。

本文跟蹤了不同種類煙膜從制膜下線到靜電電壓值穩(wěn)定這段時間的變化情況，為制定適宜的時效處理時間提供理論依據(jù)。

由圖2~圖5 可知，四種類別的煙膜在7-10天后，靜電電壓值已經(jīng)穩(wěn)定，達(dá)到出貨標(biāo)準(zhǔn)?？紤]到物流運(yùn)輸和煙廠庫存需要一定的時間，這個過程也接近于時效處理。部分煙膜廠基于減少庫存占用，適當(dāng)縮短時效時間也是可行的。

圖2 高收縮煙膜靜電電壓值變化曲線Fig.2 Change curve of static electricity value of high shrink cigarette film

圖3 中收縮煙膜靜電電壓值變化曲線Fig.3 Change curve of static electricity value of middle shrink cigarette film

圖4 微收縮煙膜靜電電壓值變化曲線Fig.4 Change curve of static electricity value of low shrink cigarette film

圖5 普通煙膜靜電電壓值變化曲線Fig.5 Change curve of static electricity value of common cigarette film

煙膜的靜電電壓值會隨著環(huán)境溫濕度的變化而變化，高溫高濕的環(huán)境有利于消除靜電，類似的研究已經(jīng)很多[9-10]，不再討論。

4. 結(jié)論

（1）從強(qiáng)化產(chǎn)品質(zhì)量預(yù)防角度，煙廠應(yīng)對煙膜成品膜卷的靜電電壓值進(jìn)行抽檢。

（2）抽檢的建議標(biāo)準(zhǔn)為：成品膜卷的靜電電壓值≤2KV。

（3）如果煙膜在機(jī)臺使用中出現(xiàn)不順暢等情況，當(dāng)原因不清楚時，可以使用手持式靜電測試儀對在用的膜卷進(jìn)行檢測，方便排除靜電干擾。