盒裝卷煙包裝係統（tǒng）阻（zǔ）隔性分析與測試

　　眾所周知，中國是世界煙草大國，除了吸煙人口約占世界總吸（xī）煙人口的25%外，卷煙產量也占世界總產量的32%。與此同時，每年因包裝不善問題造成的煙草損失，也在逐年增長。盒裝（zhuāng）卷煙作為煙草最小的包裝（zhuāng）係統，是由外層透（tòu）明（míng）煙膜、內襯以及卷煙紙構成，因其阻隔性導致（zhì）的煙草損失問題尤為突出（chū）。

1、盒裝卷煙包裝的阻隔性

　　盒（hé）裝卷煙包裝的阻隔性，是指包裝材料，如煙膜、內襯或卷煙紙，對特定滲（shèn）透對象由其一側（通常為高（gāo）濃度側）滲透（tòu）通（tōng）過到達另一側（通常為低濃度（dù）側）的阻隔（gé）性能，整個過程包括（kuò）吸附、溶解、擴散、解（jiě）吸四個部分。通常滲透對象多為氧氣、水蒸氣、空氣、有機氣體等，因此也（yě）稱作阻氧性、阻濕性、阻氣性等。阻（zǔ）隔性，是對包裝材料關於某滲透對（duì）象滲透（tòu）能力的評估，是（shì）影響卷煙貯藏質量的重要因素。

2、煙膜和內襯的阻濕性能

　　卷煙，是一（yī）種膠質毛細多孔材料，微孔容積比較高，對（duì）水分子具有較（jiào）強的吸（xī）附能（néng）力^[1]。其內部含有大量的（de）蛋白質、果膠、水溶性糖等親水物質，能通過羥（qiǎng）基等（děng）極性基團與水分（fèn）子結（jié）合（hé），進一步增強卷煙對水分子的吸附能力。因（yīn）此（cǐ），致使卷（juàn）煙具有極其（qí）敏感的吸濕特性，其平衡含水率會隨著環（huán）境濕度條件的變化而發生改變。相（xiàng）關研究表明，冬季（jì）保（bǎo）存一定時間的（de）卷煙含水率降（jiàng）低約（yuē）0.5%，而夏季（jì）則會略有增（zēng）加^[2]。

　　水分的（de）變化會對（duì）卷煙的（de）諸多物理性質、吸燃體驗、保存狀態造成影響。例如，卷煙水分過高會造成煙葉質量（liàng）增加、黴菌繁殖、相關物質分解和外觀顏色變深，感官質量變（biàn）差。同時，卷煙水分的增加也會使得卷煙吸燃時空（kōng）氣透過量變少，燃（rán）燒能力差、香味淡、勁頭不（bú）足，吸燃體驗變差^[1]。因此（cǐ），卷煙包裝的阻濕能力一直（zhí）是煙草（cǎo）研究的重點。

　　在盒裝卷煙包裝係統中，外層透明煙膜和內（nèi）襯紙的阻隔性是煙包係統阻濕效果的核心。外層煙膜（mó）一般采用雙向拉伸聚丙烯薄膜（BOPP），該類材（cái）料具有高透明度和光澤度，雖然阻氧性能一般，但阻濕性能良（liáng）好（hǎo）。卷煙內襯（chèn）紙是隔離卷煙和外層（céng）煙膜的紙質材料，常用的有印（yìn）刷紙、複合鋁紙、鍍鋁紙（zhǐ）還有無鋁箔內襯紙。可（kě）以說，內襯紙是卷煙包裝係統阻隔濕氣的（de）第二重屏障，一方麵（miàn）加（jiā）強整個係（xì）統的（de）阻濕性，同時也防止外層透明膜的破損。

　　對於煙包材料的阻濕性，國家煙草專賣局於2008年發布了《YC/T 266-2008 煙用包裝膜》，適用（yòng）於以聚丙烯樹脂為主要原料，采用共擠平膜法經雙向拉伸製得的熱封型雙（shuāng）向拉伸聚丙烯薄膜的質量控製。采用其（qí）他原料和工藝生（shēng）產的煙膜亦可參考使用。其中，對BOPP煙膜的透濕量有（yǒu）明確要求：透濕量≤2.0g/(m²·24h·0.1mm)。標準規定，透濕量按GB/T1037的方法進行（háng）測（cè）試。筆者借助W3/060水蒸氣（qì）透過率測試係統對BOPP煙膜、內襯基紙及多種（zhǒng）內（nèi）襯紙進行了透（tòu）濕量（liàng）的測試。測試條件為（wéi）38℃，90%RH。測試結果（guǒ）如表1。

表1 煙（yān）膜和內襯材料透濕量的測試結果

　　雖然YC/T 266-2008標準要求按照GB/T 1037的方法測試透濕量，但需要注意的是，兩個標準中（zhōng）對（duì）透濕量的定（dìng）義不盡相同。YC/T 266中的透濕（shī）量，是需先按GB/T 1037測得材料的透濕量（liàng），再根據公（gōng）式計算試驗材（cái）料（liào）在0.1mm厚度時的透濕量（liàng）。計算公式（shì）如下：

WVTR=WVTR’×d/0.1

　　式中：WVTR—材料厚度為0.1mm時透濕量，單位為g/(m²·24h·0.1mm)；

　　WVTR’—按GB/T1037測得的透濕量，單位為g/(m²·24h)；

　　d—試樣（yàng）厚度，單位為mm。

　　從表1的（de）測試數據（jù）可知，BOPP煙膜的透濕量大幅低（dī）於除（chú）鋁箔複合內襯紙外的內襯材料的（de）透濕量，這是由於BOPP薄膜分子排列緊（jǐn）密（mì）、結晶度高，對水蒸氣的阻隔性優於紙基（jī）內襯材料。由此可（kě）推斷，BOPP煙膜（mó）在（zài）煙包係統中承擔著主要的阻濕重任。幾種內襯材（cái）料的透濕量相比，空白紙基的透（tòu）濕量最大，經印刷（shuā）後得到的印刷（shuā）紙的阻（zǔ）濕性略有提升，而兩種工藝的真空鍍鋁紙內（nèi）襯材（cái）料的透濕量僅是（shì）空白紙基的3.75%和（hé）2.98%。

　　壓（yā）延鋁箔（bó）複合內襯紙和真空鍍鋁內襯紙（zhǐ）是目前使用最多的內襯材料。前者生產工藝（yì）簡單，由鋁箔、基（jī）紙和膠黏（nián）劑製成，其中鋁箔層較厚約為7-9μm，因此在上（shàng）述（shù）試驗中表現了最優的阻濕能力（lì）^[3]。但因鋁材消耗（hào）量大（dà）、環保（bǎo）性差和成本較高等問（wèn）題，除（chú）了部分高檔（dàng）卷煙仍使（shǐ）用該種內襯材料外，越來越多的煙草企業更傾向於采用鋁層較薄的真空鍍鋁內襯紙。雖（suī）然其透濕量高於鋁箔複合內襯紙，但從耗鋁量、安全性和回收（shōu）性方麵考慮，也（yě）不失（shī）為一個不錯的選擇。

3、卷煙紙的透氣性能

　　卷煙紙，用（yòng）於包裹煙草的材料，雖然質量僅占84mm長的煙支總質量的5%，但（dàn）其對卷煙整體質量和抽吸體驗的影響卻是不可忽視的。吸煙最主要的危害在於煙氣中一氧化碳和焦油量。焦油是卷（juàn）煙中有機物質在缺氧條件下不完全燃燒（shāo）產生的，與一氧化碳一（yī）樣（yàng）同屬致癌物。

　　卷煙紙透氣（qì）性的不同，將會直接影響上述有害（hài）物質的釋放量（liàng）。卷煙處於抽吸狀態時，隨著卷煙紙的透氣量的提高，煙絲的燃燒速度加快，每次抽吸燃燒的煙段變長，如此便減少了（le）煙支（zhī）的抽吸次數，相應的（de）一氧化碳和焦油的釋放（fàng）量也就相應降低^[4]。而另一方麵，卷煙在陰燃狀態時，空氣透過卷煙（yān）紙的自然孔隙進入煙支內部，卷煙紙透氣性的增加會（huì）加速這（zhè）一滲透進程（chéng），利於煙絲的充分燃燒，產生的一氧化碳量減少。同時，主流煙氣也能通過卷煙紙孔隙大量逸出，減（jiǎn）少有害物質吸入體內。

　　由此可見，卷煙紙具有較高的透氣（qì）量更有利於調節煙支的燃燒速率（lǜ）、降低（dī）煙（yān）氣中對人體有害（hài）的成（chéng）分。透氣（qì）度（dù）是衡量卷煙紙（zhǐ）透氣量的重要參數，根據GB/T 23227-2008《卷煙（yān）紙、成形紙、接裝紙及具有定向透氣帶的材（cái）料 透氣度的測定》的（de）定義，指的是在1kPa的測量壓力條件下，通過1cm²的被測（cè）樣品（pǐn）表麵（miàn）的（de）空氣流量（cm³/min），單位為cm³/cm²·min·kPa，也有用CU表示，測量原理和測試方法如圖1、圖2。相關測試研究（jiū）表明，卷煙紙透氣度由20CU提升至40CU，每隻卷煙一氧化碳釋放量降低了16.42%，焦油量降低了6.15%；當透氣度由40CU提升至60CU，以及由（yóu）60CU提升至80CU，每隻卷（juàn）煙一氧化碳釋放量和（hé）焦油量的降幅大體上呈減緩趨勢，分別為4.45%、0.87%和4.66%、11.23%；當透氣（qì）度提升至80CU以上時，每隻卷煙一氧化碳釋放量和焦油量的降幅可忽（hū）略不計^[5]。

　　基於卷煙紙透（tòu）氣性對（duì）卷煙（yān）抽吸品質的諸多影響，行（háng）業內眾多技術專家和（hé）學者對卷煙紙透氣性的改進做了大量研究，相關方法主要集中在（zài）：1、保證卷煙紙原料的質量。原料的透氣度、戊糖含量、纖（xiān）維粗度（dù）、細胞壁（bì）厚的（de）變化會直接影響成紙透氣度的穩定性^[6]。2、合理控製打（dǎ）漿濃度以提高透氣性。不同的漿種對應合適的打（dǎ）漿濃度，纖維被切斷均勻並且細纖維化程度高，纖維交織緊密，形成（chéng）大量微孔，利（lì）用氣體的滲透。一般（bān）針葉木（mù）打漿度（dù）控製在85°SR，闊葉木35°SR為宜^[4]。3、提高抄紙工藝（yì）水（shuǐ）平，包括正確（què）控製上網（wǎng）打漿度、適當提高上網漿水溫度和降低上網濃度等。4、選擇合適的填料（liào）。卷煙紙透氣（qì）性是由其孔隙度決定，而孔隙是通過纖維間良好組織結構和填料的良好覆蓋而產（chǎn）生的。沉澱碳酸鈣（gài）是目前使用良好（hǎo）的一種填（tián）料，建議選用粒徑為4.0~4.2μm紡錘體狀結晶碳酸鈣（gài）^[7]。

4、結（jié）語

　　上述（shù）分（fèn）析可以發現，盒裝卷煙包裝係統的阻（zǔ）隔（gé）性對（duì）於卷煙的貯藏品質、抽吸體驗以及減（jiǎn）輕有害物質對人體的傷害方麵有（yǒu）著很大（dà）影響。因此，卷煙生產（chǎn）企（qǐ）業應根據自身條（tiáo）件，可適當加強外層透明煙膜和內襯的阻濕（shī）性，提升卷煙紙（zhǐ）的透氣性能，從而有（yǒu）效降低卷煙損失，提升抽吸品質。

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