煙用接裝紙印刷層耐摩擦性能的摩擦-色差測定法研究

沈世豪，傅靖剛，謝焰

上海煙草集團有限責任公司技術中心，上海市長陽路717號 200082

制造工藝

煙用接裝紙印刷層耐摩擦性能的摩擦-色差測定法研究

沈世豪，傅靖剛，謝焰

上海煙草集團有限責任公司技術中心，上海市長陽路717號 200082

耐摩擦性是煙用接裝紙印刷層的一項重要物理性能，接裝紙外表面印刷層的耐摩擦性能差將導致印刷面的色層脫落引起卷煙拖色缺陷，并影響卷煙的外觀質量，因而針對該項指標的檢測成為國內外研究熱點。本文對接裝紙印刷層的耐摩性檢測方法進行考察，研究開發了摩擦-色差測定法，并從方法的前處理、定性定量分析結果以及與機臺實際運行過程的相似性三方面進行分析。研究顯示：摩擦-色差測定法的摩擦機理與機臺實際生產過程中的運行摩擦相似，其定性和定量分析結果準確可靠，前處理方法高效快捷，可作為系統的檢測方法對接裝紙印刷層的耐摩擦性能進行檢測和判定。

接裝紙；摩擦-色差測定法；耐摩擦性能

新型卷包生產設備提高了卷煙的生產效率，對煙用材料的性能也提出了更高要求[1-6]，因此針對材料特性檢測手段的研究十分重要[7]，煙用接裝紙外表面印刷層的耐摩擦性能研究已成為煙用材料的研究熱點。在新型高速卷包機組的調試過程中發現煙支經包裝模盒后，由于部分接裝紙印刷層的耐摩擦性能較差，印刷面的色層轉移到模盒表面，進而轉移至煙支的卷煙紙表面造成拖色缺陷，從而影響卷煙外觀質量。對煙用接裝紙印刷面的耐摩擦性能進行準確測試，是衡量這一外觀缺陷的重要手段。

韓云輝等[8]通過浸泡法，對煙用接裝紙的褪色指標進行檢測，但褪色指標，難以反映煙用接裝紙印刷層的耐摩擦性能。此外通過查閱文獻發現，目前國際上暫無針對接裝紙印刷層耐摩擦性能的明確檢測方法。本文通過模擬卷包機臺實際生產過程，研究了測試煙用接裝紙印刷層耐摩擦性能的摩擦-色差測定法，并從方法與機臺實際運行過程的相似性、定性定量分析精度、前處理方法的可操作性等方面對上述方法進行分析論證，考察了方法的適用性。

1 材料與方法

1.1 材料和儀器

接裝紙：脫色接裝紙（生產過程中接裝紙印刷層摩擦脫色現象嚴重，卷煙表面拖色缺陷較多）、改進接裝紙（脫色接裝紙經改進后的初步樣品，生產過程中接裝紙印刷層脫色現象減輕，卷煙表面拖色缺陷較少）、正常接裝紙（生產過程中接裝紙印刷層無明顯脫色現象，卷煙表面無明顯拖色缺陷）。

白卡紙：白卡紙A（定量：260 g/m2，A單位生產）、白卡紙B（定量：230 g/m2，B單位生產）、白卡紙C（定量：260 g/m2，C單位生產）。

儀器：Sutherland 2000摩擦儀（Danalee公司）、SP64便攜式積分球分光光度儀（X-rite公司）。

1.2 摩擦-色差測定法

在紙樣中隨機裁取1條長18cm的待測紙樣并固定在一定質量砝碼的底部，將砝碼安裝在摩擦儀上；在摩擦儀基座上固定長21cm、寬8cm的白卡紙；調節砝碼的擺動速度、擺動次數等參數后進行摩擦試驗。將隨機抽取的正常白卡紙作為空白對色差儀進行原點校正，然后在摩擦試驗完成后的白卡紙上選取三個檢測點進行檢測，三個點的選取位置分別為白卡紙上被摩擦部分的中心點（檢測點1）以及中心點分別往上、往下3cm左右的兩點（檢測點2、檢測點3）；將三點的檢測數據取平均后得到平均色差值并以此評判接裝紙印刷層的耐摩擦性能[9]。

2 結果與討論

2.1 摩擦儀參數的確定

使用摩擦儀考察接裝紙印刷層的耐摩擦性能，需要確定四個參數：摩擦次數、摩擦速度、砝碼質量以及作為底紙的白卡紙類型。一般情況下，摩擦次數越多、摩擦速度越快、砝碼質量越大則摩擦效果越明顯，因此在摩擦儀的可調節范圍內，上述三種參數選擇了極大值，分別為摩擦次數500次、摩擦速度106次/min、砝碼質量4磅。

按照上述參數，采用脫色接裝紙考察三種白卡紙作為摩擦底紙的效果，結果如圖1所示。由圖1可知，白卡紙A的表面經摩擦后，扇形摩擦區域出現明顯而均勻的淺黃色色痕；白卡紙B、白卡紙C的表面僅留有摩擦痕跡，但沒有顏色附著，這說明與后兩者相比，白卡紙A更適宜作為接裝紙印刷層耐摩擦性能檢測的摩擦底紙，在后續試驗中確定使用該種白卡紙進行檢測。

圖1 三種摩擦底紙的摩擦效果Fig.1 Rubbing results for three kinds of rubbing base paper

2.2 摩擦效果的定性和定量分析

三種接裝紙經摩擦后白卡紙表面的摩擦效果如圖2所示。由圖2可知，摩擦脫色接裝紙的白卡紙表面出現了較深的顏色附著；摩擦改進接裝紙的白卡紙表面的顏色附著較淺；摩擦正常接裝紙的白卡紙經目測僅有摩痕，無明顯顏色附著。這一目測結果與生產過程中三種接裝紙產生拖色現象的程度吻合。

利用色差儀對上述白卡紙樣品進行色差檢測，結果如表1所示。由表1可知，脫色、改進、正常接裝紙對應白卡紙的扇形摩擦區域色差的平均值分別為4.68、2.08、0.73。通過數值可以直觀表征接裝紙印刷層的耐摩擦性能：數值越高則印刷層的耐摩擦性能越差。由數值比較可以發現，檢測結果與實際情況一致，符合實際生產過程中接裝紙外表面印刷層的摩擦脫色情況及卷煙產品表面拖色缺陷情況。

從前文所述的摩擦機理相似度、定性和定量分析精度、前處理方法的可操作性等角度對摩擦-色差測定法進行綜合評判發現：

（1）該方法的摩擦原理為接裝紙印刷層與白卡紙之間的相對動摩擦，這一摩擦過程與卷煙包裝機組生產過程中小包模盒和卷煙之間的動摩擦原理類似，具有較高的相似度。

（2）在定性分析方面，摩擦后可通過目測比較白卡紙上的顏色附著，適宜直觀進行定性比較。在定量分析方面，色差儀將顏色差異轉換為數字信號，且測試結果與實際接裝紙印刷層的摩擦脫色趨勢、程度一致，適宜進行定量分析。

（3）采用摩擦/色差測定法完成一次樣品的測定所需時間為10 min左右，具有方便、快捷的特點。

圖2 三種接裝紙摩擦后白卡底紙的摩擦效果Fig.2 Rubbing results for three kinds of tipping paper

表1 白卡底紙的色差檢測結果Tab.1 Test results of chromatic aberration for ivory board

3 結論和展望

建立了摩擦-色差測定法用于測試煙用接裝紙印刷層的耐摩擦性能。研究表明：摩擦-色差測定法的摩擦機理和卷煙包裝機組的實際動摩擦機理相似；定性比較、定量分析的精度均較高，且與實際生產過程中出現的接裝紙印刷層摩擦脫色、卷煙表面拖色程度吻合；此外具有測試所需時間短、方便快捷的優點，因此適用于接裝紙外表面印刷層耐摩擦性能的檢測和判定。

針對摩擦-色差測定法可以在以下方面開展進一步研究：采用與機臺模盒動摩擦系數相同的材料作為摩擦的底板載體；對摩擦-色差測定法進行系統研究后，嘗試形成檢測標準及判定要求。

[1]何霄峰.商標紙質量對超高速包裝機組速度的影響[C]//中國煙草學會2010年學術年會論文集,2010:22-24.

[2]劉金曉,許淑江,郜海民,等.提高煙用鋁箔紙上機使用性的研究[J].中國新技術新產品,2013,(1):100.

[3]劉巍,徐若飛,陳章玉.快速卷煙紙搭口膠的發展趨勢[J].煙草科學研究,2005,(3):39-41.

[4]李和平,閆春綿,葛虹,等.新型高速卷煙搭口膠粘劑的研制[J].中國膠粘劑,1999(3):23-24.

[5]裴惠,蔣建利,韓志慧,等.卷煙用高速包裝搭口膠的研究[J].包裝工程,2004(6):65-66.

[6]劉呈焰,李箐,符明泉,等.高速卷煙膠的研制[J].中國膠粘劑,2001(2):22-23.

[7]韋祎,陳志燕,孟冬玲,等.卷煙商標紙煙用薄膜的摩擦系數對包裝質量的影響[J].廣西煙草,2002(3):40-41.

[8]全國煙草標準化委員會煙用材料分技術委員會.YC 171—2009 煙用接裝紙[S].北京:中國標準出版社,2009.

[9]Box G E P,Hunter J S,Hunter W G.試驗應用統計:設計、創新和發現[M].張潤楚,劉民千,楊建峰,等,譯.2版.北京:機械工業出版社,2009.

Study on rubbing/chromatic-aberration test method in determining rub resistance in tipping paper’s printing layer

SHEN Shihao,FU Jinggang,XIE Yan
Technology Center,Shanghai Tobacco Group Co,.Ltd.,Shanghai,200082 China

Cigarette paper may be polluted due to printing surface color separation of tipping paper resulting from poor rub resistance.Therefore,rub resistance of printing layer is seen as an important physical quality character of tipping paper.No special method had been used to test resistance performance until recently.Rubbing/chromatic-aberration test method was invented to test rub resistance fo r printing layer of tipping paper,which was discussed in such aspects as rub mechanism,qualitative analysis and quantitative analysis,and maneuverability.Rubbing/chromatic-aberration test method was found viable because of three advantages in above aspects:its rub mechanism was similar to that of real rub process in cigarette packing machine; both qualitative analysis and quantitative analysis were accurate and reliable; the experimental manipulation was convenient and timesaving.It was suitable for forming correlative standard to test and judge rub resistance in tipping paper's printing layer.

tipping paper; rubbing/chromatic-aberration test method; rub resistance

10.3969/j.issn.1004-5708.2014.01.006

TS761.2

A

1004-5708（2014）01-0032-03

沈世豪（1983—），男，碩士，工程師，主要從事煙用材料研究，Tel:021-61669437，Email:shensh@sh.tobacco.com.cn

謝焰（1974—），女，碩士，高級工程師，主要從事煙草化學、煙用材料研究，Tel:021-61669408，Email:xiey@sh.tobacco.com.cn

2013-05-20