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卷烟包装材料的透湿及透氧性能研究

2022-05-19 来源:龙岩机械信息网

卷烟包装材料的透湿及透氧性能研究

摘 要 测定了几种卷烟包装材料的透湿透氧性能,发现压延铝箔纸的阻隔性能最好,印刷纸的阻隔性能最差,镀铝纸介于其中;另外BOPP烟膜的隔氧隔湿性能好,能很好地对卷烟起到防潮保香的作用。作为环境友好材料,在改进透湿透氧性能指标后,印刷型内衬纸和镀铝纸在卷烟包装上的应用值得大力提倡和推广。

关键词 卷烟包装材料 透湿性能 透氧性能

为了评价压延铝箔纸、镀铝纸、印刷纸和烟用BOPP膜的防潮保香性能,依据GB/T1037-1988和GB/T1038-2000两个国标,测定了几种卷烟内衬材料和烟膜的透湿透氧性能,并对环保材料和普通材料进行了比较,倡导使用环保性能好的卷烟包装材料。

1 实验步骤

依据GB/T1037-1988[1]和GB/T1038-2000[2]两个国标,对几种卷烟内衬材料和烟膜的透湿透氧性能进行了测定。

1.1 用压差法测定卷烟包装材料的气体透过量

1.1.1 气体透过量指在恒定温度和单位压力差下,在稳定透过时,单位时间内透过试样单位面积的气体的体积。

1.1.2 方法

测试材料将低压室和高压室分开,高压室充有约105Pa的试验气体,低压室的体积已知。试样密封后用真空泵将低压室内空气抽到接近零值。

用测压计测量低压室内的压力增量Δp,可确定试验气体由高压室透过材料到低压室的以时间为函数的气体量,但应排除气体透过速度随时间而变化的初始阶段。

气体透过量可由仪器所带的计算机按规定程序计算后输出,也可按测定值以计算得到。

1.1.3 结果计算

气体透过量Qg按式1进行计算:

Qg=Δp/Δt×V/S×To/PoT×24/p1-p21

式中:Qg—材料的气体透过量,cm3/m2·d·Pa;

Δp/Δt—在稳定透过时,单位时间内低压室气体压力变化的算术平均值,Pa/h;

V—低压室体积,cm3;

S—试样的试验面积,m2

T—试验温度,K;

p1-p2—试样的两侧的压差,Pa;

To,Po—标准状态下的温度273.15K和压力1.0133 105Pa。

1.2 卷烟包装材料透水蒸气性试验杯式法

1.2.1 水蒸气透过量指在规定的温度和相对湿度下,一定的水蒸气压差和一定厚度的条件下,1m2的试样在24h内透过的水蒸气量。

1.2.2 方法

将干燥剂放入清洁的杯皿中,其加入量应使干燥剂距试样表面约3mm为宜。

将盛有干燥剂的杯皿放入杯子中,然后将杯子放到杯台上,试样放在杯子正中,加上杯环后,用导正环固定好试样的位置,再加上压盖。小心地取下导正环,将熔融的密封蜡浇灌在杯子的凹槽中。密封蜡凝固后不允许产生裂纹及气泡。

待密封蜡凝固后,取下压盖和杯台,并清除粘在透湿杯边及底部的密封蜡。

称量封好的透湿杯。

将透湿杯放入已调好温度、湿度的恒温恒湿箱中,16h后从箱中取出,放入处于23±2℃环境下的干燥器中,平衡30min后进行称量。

注:以后每次称量前均应进行上述平衡步骤。

称量后将透湿杯重新放入恒温恒湿箱内,以后每两次称量的间隔时间为24、48或96h。注:若试样透湿量过大,亦可对初始平衡时间和称量间隔时间做相应调整,但应控制透湿杯增量不少于5mg。

重复上一步骤,直到前后两次质量增量相差不大于5%时,方可结束试验。注:每次称量时,透湿杯的先后顺序应一致,称量时间不得超过间隔时间的1%,每次称量后应轻微振动杯子中的干燥剂使其上下混合;干燥剂吸湿总增量不得超过10%。

1.2.3 结果计算

水蒸气透过量WVT以式2表示:

WVT=24×Δm/A×t…………………………………………………2

式中:WVT—水蒸气透过量,g/m2·24h;

t—质量增量稳定后的两次间隔时间,h;

Δm—t时间内的质量增量,g;

A—试样透过水蒸气的面积,m2。

注:若需做空白试验的试样计算水蒸气透过量时,式2中的Δm需扣除空白试验中t时间内的质量增量。

试验结果以每组试样的算术平均值表示,取三位有效数字。每一个试样测试值与算术平均值的偏差不超过±10%。

2 实验结果

用压差法和杯式法对几种烟用内衬纸和BOPP烟膜的透湿透氧性能进行了测定,结果见表1。

3 讨论

3.1 由表1可知,压延铝箔纸和镀铝纸阻隔水蒸气的能力比印刷型内衬纸强得多,印刷型内衬纸的透湿性最大,铝层对于阻隔水蒸气作用明显。

3.2 一般讲,基材为纸,透氧率大,故印刷型内衬纸和镀铝纸的透氧率较大,压延铝箔纸的隔氧性能最好,镀铝纸在镀铝不够良好的情况下,透氧率也会很大。可见由于材料和生产工艺的不同,压延铝箔纸和镀铝纸的透湿透氧能力还是有较大的差别。在纸基上压延或喷镀铝层后对隔氧隔湿作用显著。

3.3 国外真空镀铝纸在卷烟内衬纸上应用的通用规范为水蒸气透过量小于2g/m2·24h,云南省地方标准DB53/T081-2001要求卷烟用压延铝箔纸水蒸气透过量小于3g/m2·24h[3],可见目前的国产镀铝纸作为卷烟内衬纸使用在透湿性指标上尚需改进。另一方面,由于香气和水分主要是通过包装折叠处的密封不良而散发的,因此卷烟包装在透香和透湿阻隔性能上的效果,很大程度上依赖于密封包装材料的折叠、密封技术[4] ,由于在卷烟的包装中,被折叠的内衬材料被紧紧地压在卷烟和条盒之间,外面还包有烟膜,因而,尽管目前的环保内衬纸印刷型内衬纸和镀铝纸的透湿透氧性能在检测数据上与压延铝箔纸相差较大,但相信经过改进后,印刷型内衬纸和镀铝纸能很好地满足卷烟包装的防潮保香性能。

3.4 BOPP烟用收缩膜采用特殊配方加工而成,薄膜内分子排列紧密且结晶度高,对水汽、氧气等阻隔效果较普通BOPP烟膜好[5],因此BOPP烟用收缩膜的防潮保香性能比普通BOPP烟膜好;另外烟膜的隔氧隔湿性能比印刷型内衬纸和镀铝纸好,能很好地对卷烟起到防潮保香的作用。

3.5 从国外来看,菲莫烟草公司现除了在美国弗吉尼亚州尚使用铝箔复合内衬纸外,在其他分厂全部换成了直接镀铝烟衬纸;英美烟草公司也大量采用真空镀铝纸作为其名牌卷烟小包内衬材料。

作为环境友好材料,在改进透湿透氧性能指标后,印刷型内衬纸和镀铝纸在卷烟包装上的应用值得大力提倡和推广。

作者/王理珉 马 静 胡 群 云南烟草科学研究院

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