煙用包裝膠性能對ZB416A卷煙包裝機條盒噴膠的影響

摘要：卷煙設備ZB416A是國內為細支煙商標紙開發的高速包裝機型，該設備機速快，生產效率高，但是在運行時，存在包裝膠噴涂不暢、容易堵塞噴嘴的問題。為解決高速卷煙包裝機ZB416A因包裝膠的上機適應性，而造成的噴嘴堵塞，頻繁停機的問題，試驗考察了包裝膠影響上機性能的技術指標，這些指標包括流變特性、布氏黏度及干燥速度。結果表明：包裝膠流變特性符合假塑性流體，布氏黏度指標控制在180 MPa·s，通過添加保濕劑聚乙二醇調整干燥速度，表干時間為127 s時，包裝膠的上機適應性最佳。從而確定了包裝膠的最佳配方及其技術指標，最終解決了包裝膠在卷煙包裝機ZB416A上機適用性問題。

關鍵詞：煙用包裝膠；流變性；黏度；卷煙包裝機ZB416A

中圖分類號：TQ433.4+35文獻標志碼：A文章編號：1001-5922（2025）02-0009-04

The influence of the performance of tobacco packagingadhesive on the glue spraying of cartons in ZB416Acigarette packaging machine

YUAN Shu1，LI Chenxi1，ZHOU Lina1，CAO Guichang2，ZHANG Hongyin2，DONG Yanlin2，XUE Danhong2

（1.China Tobacco Sichuan Indusrial Co.，Ltd.，Chengdu 610020，China；2.Beijing Changrun Chemical Industry Co.，Ltd.，Beijing 101304，China）

Abstract：The ZB416A cigarette packaging machine is a high-speed packaging model domestically developed in China for the label paper of fine-cut cigarettes.Characterized by high operating speed and high production efficien-cy，this machine，however，encounters issues during operation，such as inefficient spraying of the cigarette packag-ing adhesive and easy nozzle clogging.To resolve the problems of nozzle clogging and frequent shutdowns in the high-speed ZB416A cigarette packaging machine，which are attributed to the adaptability of the packaging adhesive to the machine，the technical parameters affecting the machine-running performance of the packaging adhesive were experimentally examined.These parameters include rheological properties，Brookfield viscosity，and drying rate.The results demonstrate that the rheological properties of the cigarette packaging adhesive conform to those of pseu-doplastic fluids，and the Brookfield viscosity index is maintained at 180 mPa·s.By adding the humectant polyethyl-ene glycol to regulate the drying rate，when the surface-drying time reaches 127 s，the packaging adhesive attains optimal adaptability to the machine.Consequently，the optimal formulation and technical parameters of the cigarette packaging adhesive have been determined，ultimately resolving the adaptability issue of the packaging adhesive forthe ZB416A cigarette packaging machine.

Key words：tobacco packaging adhesive；rheology；viscosity；ZB416A cigarette packaging machine

煙用包裝膠是卷煙商標紙用粘合劑，煙用包裝膠分為2種，分別為水基膠和熱熔膠。包裝膠在卷煙生產過程中盡管其用量很小（約7 mg/支），但包裝粘接質量的好壞，對生產和運行起著很重要的作用[1]。上海煙機公司研制出ZB416A機組[2]，能夠實現500包/min的細支卷煙包裝生產能力，小盒使用輥涂，條盒使用噴膠上膠方式，噴膠采用電磁閥控制[3]，通過壓力調整上膠量[4]，細支煙商標紙技術指標對上機質量有較大影響[5]。高速包裝機ZB416A在使用過程中，包裝膠在小盒上面使用良好，在條盒上使用存在問題，包裝膠在噴膠過程中斷斷續續，造成涂膠不暢。研究針對包裝機ZB416A條盒噴涂上膠方式出現的問題，對包裝膠進行改進，并對包裝膠的流變特性、黏度及表干時間等指標進行表征，制備出一種能夠適應噴涂上膠方式的包裝膠，該包裝膠具備噴涂順暢、不堵塞噴嘴、粘接牢固等特性，提高了車間設備作業率及生產效率。

1試驗材料與方法

1.1試驗材料

乙烯-醋酸乙烯共聚乳液（簡稱VAE乳液）1491（塞拉尼斯）、聚乙烯醇BP-17（長春化工）、增塑劑Eastman Benzoflex 9-88（工業級，伊斯曼公司）、觸變劑BYK-D420（畢克公司）、保濕劑PEG400（陶氏）、消泡劑TEGO Antifoam 2280（贏創公司）、殺菌劑ACTICIDE MBS（索爾公司）、去離子水（自制）。

1.2儀器及設備

RVT型旋轉黏度計（美國Brookfield公司）、Discovery流變儀、DHR-1旋轉流變儀（美國TA公司）、ZB416A卷煙機（上海煙草機械有限公司）。

1.3包裝膠制備和試驗方法

1.3.1聚乙烯醇水溶液的制備

在常溫下，稱取4質量份的水加入反應容器中，開動攪拌，然后稱取1質量份的聚乙烯醇慢慢加入反應容器中，攪拌分散均勻并且有溶脹時，開始升溫，加熱至85～90τ，保溫2 h，得到聚乙烯醇水溶液。

1.3.2配比備料

將VAE乳液、聚乙烯醇水溶液、增塑劑[8]、保濕劑、觸變劑、消泡劑和殺菌劑按以下質量份比例稱取：VAE乳液65～75 phr；聚乙烯醇水溶液10～20 phr；增塑劑Eastman Benzoflex 9-88 2～3 phr；保濕劑PEG400（陶氏）1.5～2 phr；觸變劑BYK-D420（畢克公司）0.1～0.5 phr；消泡劑TEGO Antifoam 2280 0.1～0.5 phr；殺菌劑ACTICIDE MBS 0.5～1.0 phr；水10～15 phr；其中，VAE乳液為乙烯-醋酸乙烯共聚乳液。

1.3.3包裝膠的制備

將稱量的VAE乳液加入到反應釜中，并開動攪拌裝置對反應釜中的乳液進行攪拌，攪拌時長為10 min，攪拌速度設定為50～100 r/min，然后在攪拌狀態下依次向乳液中加入聚乙烯醇水溶液、增塑劑、觸變劑、保濕劑、消泡劑、殺菌劑，最后調整黏度到合適的范圍，得到包裝膠。

1.4測試與表征

（1）流變性測試：采用旋轉流變儀，儀器型號：DHR-1，錐板測量系統，在25τ下，測量不同剪切速率下的黏度變化，剪切速率變化范圍0.01～2 000 s-1，增長方式為對數增長，然后剪切速率從2 000～0.01 s-1，做剪切速度-黏度變化的曲線圖；

（2）黏度（η）：采用Brookfield公司的RVT旋轉黏度計，測試在25τ下的黏度；

（3）表干時間：在溫度（25±0.5）τ，濕度為（50±5）%條件下，在PET涂厚度均勻的薄膜，同時開始計時，以手指輕觸涂膜表面，如感到有些發粘但無膠粘劑粘在手指上面，即認為表干，并記錄時間。

2結果與討論

2.1不同流變性能的包裝膠對噴涂性能的影響

根據流體在剪切力的作用下，剪切應力和應變的比值關系即流體的粘性，將流體分為牛頓流體（Newtonian Fluid）和非牛頓流體（Non-Newtonian Fluid）[9]。牛頓流體在受力時，剪切應力和應變的比值是一定的，即它的粘性是常數。不同流體的粘性特征顯示出極大的差異，而膠體的流變特性對流速有很大的影響。

具有黏度隨剪切速率變化的流動特性的流體[10]，即不服從牛頓粘性定律的流體，稱為非牛頓流體。通常分為3種類型：時間獨立性流體（Time-Independent）；非時間獨立性流體（Time-Dependent Fluids）；粘彈性體（Viscous-Elastic Fluids）[11]。

VAE或是PVAc乳液體系包裝膠一般都為非牛頓流體[12]，而且是假塑性流體，可以通過添加觸變劑改變流動狀態，變為觸變性流體。實驗室調整了4個樣品，加入不同比例的觸變劑，考察觸變劑對產品流變及噴涂性能的影響，原料配方及技術指標如表1。對4種包裝膠測試流變特性，流變特性見圖1。

由圖1可知，在體系中加入觸變劑BYK-D420后，體系由假塑性流體變為觸變性流體，加入觸變劑越多，體系的觸變性越明顯。

4種不同黏度的包裝膠在ZB416A進行上機驗證，以每個班次清理噴嘴的次數來進行驗證上機效果，如表2所示。

由表2可知，加入觸變劑后，體系呈現觸變性[13]，在噴涂過程中，較高的壓力下，對膠產生剪切作用，隨著剪切速率的增大，黏度快速下降到較低的值后，隨著剪切速率的增大，黏度不再下降，噴出的膠流量較均勻，如包裝膠1；但是觸變性流體，在剪切速率增大過程中，黏度一直在下降，造成噴出的膠量不均勻，膠在噴嘴容易產生拖尾而產生膠垢，堵塞噴嘴，每個班次清理噴嘴次數增多。

2.2不同黏度的包裝膠對噴涂的影響

黏度是表征卷煙膠的一項重要指標，影響膠的上機應用性能。黏度大表現內摩擦力大；測量黏度的方法主要有毛細管法、旋轉法、振動法及落球法等，旋轉法是比較常用的方法[14]，被廣泛地應用于測量牛頓型和非牛頓型流體的黏度及流變特性中[15]，使用簡單，測量快速方便，數據準確可靠，便于連續測量，通過調節轉速可以測量不同剪切速率下的流體黏度。

實驗室在包裝膠1配方基礎上制備了5種不同黏度的包裝膠[16]，由于溫度對黏度有較大影響，測定黏度的條件是25℃[17]，5種產品的配方和技術數據如表3所示。

5種不同黏度的包裝膠在ZB416A進行上機驗證，以每個班次清理噴嘴的次數驗證上機效果，如表4所示。

由表4可以看出，隨著黏度的下降，每個班次清理噴嘴的次數減少，因為隨著黏度的減低，在噴涂時，能有效的減少膠點的拖尾現象，減少了在噴嘴的積膠。但包裝膠9清理次數增大，因為包裝膠在高速噴涂下，黏度變更低，在同等噴涂壓力下，點膠量增大，容易發生拖尾，導致包裝膠更易積膠。由此可以看出包裝膠8效果最佳。

2.3不同表干時間的包裝膠對噴涂的影響

由于ZB416A條盒的噴涂模式為不連續的點膠噴涂，每次噴涂會在噴嘴殘留很少量膠，膠會變干粘附在噴嘴位置，長時間的累積，容易造成堵塞噴嘴；如果膠的表干時間延長，后噴出的膠能夠沖洗掉噴嘴殘留的未表干的膠，那么膠不容易這么快堵塞噴嘴，因此表干時間是影響噴嘴堵塞的一個重要參數。但表干時間不能時間太長，表干時間太長，致使干燥速度變慢，膠粘接力變差，造成條盒粘接邊炸開，粘接失敗[18]。

實驗室在包裝膠8配方基礎上制備了5種不同表干時間的包裝膠，通過添加保濕劑來調整包裝膠的表干時間[19]，5種產品的常規技術數據如表5所示。

5種不同表干時間的包裝膠在ZB416A進行上機驗證，以每個班次清理噴嘴的次數和粘接不牢的百分率驗證上機效果，如表6所示。

由表6可以看出，隨著保濕劑PEG400的加入量增多，上機過程中清理噴嘴的次數減少，包裝膠13清理次數最少；隨著保濕劑PEG400的加入量增多，剔除粘接不牢的百分率在增多。造成上機粘接不牢的原因是：加入保濕劑后，使包裝膠的干燥速度變慢，表干時間變慢，噴嘴噴出的點膠容易沖洗掉噴嘴的殘留，但是當表干時間太慢，導致粘接力下降，造成粘接不牢的情況增多，影響生產正常運行，綜合上機運行情況，包裝膠11效果最佳。

3結語

通過考察包裝膠的流變性能、黏度及表干時間對包裝機設備ZB416A上機適應性的影響，優選出包裝膠的最佳配方及其技術指標，解決了包裝膠在包裝機ZB416A使用過程中頻繁堵塞噴嘴及粘接不牢的情況，提高了設備的有效生產作業率。

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（責任編輯：蘇幔，平海）