煙用內襯紙PVDC保濕涂層材料的保濕性能分析

鄧楊 馮楊 高洋洋 付小洲 高潔

四川省什邡市長城雪茄煙廠 四川什邡 618400

香煙中含有多種成分，除了人們熟知的焦油、尼古丁之外，還有一定的水分和決定香煙口味的香料。當煙盒開封之后，如果內襯紙無法起到良好的保濕作用，水分和散發香氣的物質會迅速揮發，從而降低香煙的口感。基于此，煙草行業應該致力于對煙用內襯紙的性能的提升。目前來看，PVDC材質保濕效果良好。

1 煙用內襯紙PVDC保濕涂層材料性能簡述

PVDC，學名“聚偏二氯乙烯”，是一種軟化溫度在160-200℃的熱塑性聚合物，具有頭尾相連的線性聚合鏈結構。分子結構對稱，結晶度高。將PVDC制成各種材料之后，其性能幾乎不會受到影響。其中含有的氯原子具備極強的疏水性，能夠保持穩定，無法形成氫鍵，而氧分子和水分子在PVDC材料的“約束”下，幾乎無法移動。因此，將PVDC材料應用于隔離作業，其內外的水分、氧氣含量均不會出現改變，換句話說，PVDC材料隔絕氧氣、阻水性極強。此外，PVDC材料隔絕氧氣的特性不會受到環境濕度的影響，此外，內部空間的任何氣味也不會流出。基于此，無論外部環境如何，受PVDC材料隔絕、“保護”的事物，能夠長期維持其原有特性不變，其優良的阻隔性已經被世界各國認可。目前已經成為塑料包裝材料的首選，常用于食品類產品的包裝。此外，PVDC材料不具備任何毒副作用，其本身沒有氣味，諸多性能均符合阻隔材料的標準規范[1]。

2 煙用內襯紙PVDC保濕涂層材料的保濕性能實驗分析

2.1 實驗材料性能簡介

為了探究煙用內襯紙PVDC保濕涂層材料的保濕性能，本本選用的PVDC材料性能如下：乳膠表面張力的最小值為70mN/m；粘度值（CPS）在100以下；密度的平均值為1.25；酸堿度的平均值為2（1-3之間均有分布）。在溫度為23℃、透氧度為5g/m2的環境下，75%RH涂布膜的精度為8ml/m2·24小時；相同溫度下，透濕度為5g/m2的環境下，90%RH涂布膜的精度為6g/m2·24小時。此外，PVDC材料中的含固量為35-50T；涂布量為5-30g/m2；烘道的最高溫度浮動范圍在110℃-140℃之間；最低熱封溫度為132℃；在標準室溫的環境下，固化時間為15天；在45℃的烘房內，固化時間為48小時[2]。

針對煙用內襯紙保濕涂層性能開展的實驗，主要的變量為煙用內襯紙上PVDC材料的圖涂覆量，考察目標位內襯紙的保濕性能。為了使結果更具說明性，選用的對照組材料分別為原紙、以復合鋁箔為材料制成的煙用內襯紙。

2.2 實驗流程

具體流程如下：

第一，實驗在22℃的環境下進行，溫度上下浮動誤差不超過1℃；選用50g的煙絲，在60%RH（誤差上下不超過2%）的環境下放置（用作平衡處置）48小時之后，分別放置于涂覆不同劑量PVDC材料的內襯紙、原紙、復合鋁箔材料內襯紙。為了使效果更佳明顯，將每種實驗紙張的大小裁定為邊長30cm正方形形狀。煙絲放置完成后，采用密封形式進行包裹，務必做到將所有煙絲完全覆蓋，不得有任何遺漏。之后將之放置在常溫環境下（25℃、70%RH，誤差上下浮動不超過1℃、1%RH）。

第二，由于主要的研究對象為PVDC材料，因此共選用涂覆PVDC材料15組，涂覆量分別為5g/m2、7.5g/m2、10g/m2、15g/m2、20g/m2，每個涂覆量區段均有3組。如此設置的原因在于，如果每個涂覆量區段僅有1組實驗數據，不利于發現實驗偏差，一旦數據的準確性不足，將會嚴重影響對最終結果的判斷。故而設置多個對照組，同時進行，當實驗結束后，將相同涂覆量區段的結果進行對比，如果每組結果均呈現較大的差異，說明實驗的嚴謹性存在問題，應該重新進行；如果單一對照組的結果偏差較大，而其他對照組結果較為相近，則需要將偏差較大的對照結果棄之不用，將合理結果取平均值，用于后續的分析。

第三，將15組涂覆PVDC材料的內襯紙與原紙、復合鋁箔內襯紙包裹煙絲之后，對初始質量進行精確稱量，之后每隔24小時稱量一次，共計5次。需要注意的是，當實驗天數滿足預設條件之后，對每一個對照組中的煙絲進行開封測量之后，不可進行重復利用。

2.3 實驗結果與結語分析

實驗結束之后，對15組涂覆PVDC材料內襯紙的相關數據進行統計，發現數值偏差均在合理范圍內，故判定數據有效，按照預先計劃，將相同涂覆量區段的3組數據取平均值后，得出結果如表1所示。

表1 內襯紙保濕涂層實驗結果對比表

根據表1顯示的實驗數據，將之輸入變化趨勢圖生成軟件，結果如下：

圖1 內襯紙包裹環境下煙絲水分減少示意圖

圖2 內襯紙包裹環境下煙絲水分損失百分比變化圖

結合表1、圖1、圖2進行分析，得出如下 結語第一，未涂覆任何防水、隔濕材料的原紙，保濕性能極差，在前三天（48小時）的時間內，水分流失速度較快；48小時為轉折，之后水分流失速度雖然有所下降，但原因為煙絲中的含水量已經不足。第二，PVDC材料涂覆量為5.0g/m2的1#對照組，相較于其他對照組，水分流失的整體變化趨勢雖然保持一致，但在具體數值上與其他對照組有所差異，但依然保持在一定的水準之上，可以判斷最終結果是可靠的。第三，從2#PVDC涂覆層對照組開始，包含符合鋁箔內襯紙在內的其他所有對照組，水分流失變化情況幾乎一致。在24小時、48小時、72小時三個關鍵節點上，水分流失的速度均呈現加快、緩和、加快的趨勢，偏差范圍極小。第四，經過高精度的對比可知，涂覆量為20g/m2PVDC材料的5#對照組，與復合鋁箔內襯紙對照組的水分流失情況極為接近。基于此，在煙用內襯紙中涂覆量此種劑量的PVDC材料，能夠達到與復合鋁箔內襯紙相同的水分、香味保護作用[3]。

3 結語

在煙用內襯紙中加入PVDC保濕涂層，雖然是一種可行性方案，但PVDC作為一種高新技術產品，其技術含量較高、生產難度較大，目前還無法全面應用于煙用內襯紙。基于此，煙草及相關行業應該將研究重點放在優化PVDC的生產和應用上，加大科研投入，使煙用內襯紙的阻隔性得到進一步加強。