烟用接装纸印刷层耐摩擦性能的摩擦-色差测定法研究

沈世豪，傅靖刚，谢焰

上海烟草集团有限责任公司技术中心，上海市长阳路717号 200082

制造工艺

烟用接装纸印刷层耐摩擦性能的摩擦-色差测定法研究

沈世豪，傅靖刚，谢焰

上海烟草集团有限责任公司技术中心，上海市长阳路717号 200082

耐摩擦性是烟用接装纸印刷层的一项重要物理性能，接装纸外表面印刷层的耐摩擦性能差将导致印刷面的色层脱落引起卷烟拖色缺陷，并影响卷烟的外观质量，因而针对该项指标的检测成为国内外研究热点。本文对接装纸印刷层的耐摩性检测方法进行考察，研究开发了摩擦-色差测定法，并从方法的前处理、定性定量分析结果以及与机台实际运行过程的相似性三方面进行分析。研究显示：摩擦-色差测定法的摩擦机理与机台实际生产过程中的运行摩擦相似，其定性和定量分析结果准确可靠，前处理方法高效快捷，可作为系统的检测方法对接装纸印刷层的耐摩擦性能进行检测和判定。

接装纸；摩擦-色差测定法；耐摩擦性能

新型卷包生产设备提高了卷烟的生产效率，对烟用材料的性能也提出了更高要求[1-6]，因此针对材料特性检测手段的研究十分重要[7]，烟用接装纸外表面印刷层的耐摩擦性能研究已成为烟用材料的研究热点。在新型高速卷包机组的调试过程中发现烟支经包装模盒后，由于部分接装纸印刷层的耐摩擦性能较差，印刷面的色层转移到模盒表面，进而转移至烟支的卷烟纸表面造成拖色缺陷，从而影响卷烟外观质量。对烟用接装纸印刷面的耐摩擦性能进行准确测试，是衡量这一外观缺陷的重要手段。

韩云辉等[8]通过浸泡法，对烟用接装纸的褪色指标进行检测，但褪色指标，难以反映烟用接装纸印刷层的耐摩擦性能。此外通过查阅文献发现，目前国际上暂无针对接装纸印刷层耐摩擦性能的明确检测方法。本文通过模拟卷包机台实际生产过程，研究了测试烟用接装纸印刷层耐摩擦性能的摩擦-色差测定法，并从方法与机台实际运行过程的相似性、定性定量分析精度、前处理方法的可操作性等方面对上述方法进行分析论证，考察了方法的适用性。

1 材料与方法

1.1 材料和仪器

接装纸：脱色接装纸（生产过程中接装纸印刷层摩擦脱色现象严重，卷烟表面拖色缺陷较多）、改进接装纸（脱色接装纸经改进后的初步样品，生产过程中接装纸印刷层脱色现象减轻，卷烟表面拖色缺陷较少）、正常接装纸（生产过程中接装纸印刷层无明显脱色现象，卷烟表面无明显拖色缺陷）。

白卡纸：白卡纸A（定量：260 g/m2，A单位生产）、白卡纸B（定量：230 g/m2，B单位生产）、白卡纸C（定量：260 g/m2，C单位生产）。

仪器：Sutherland 2000摩擦仪（Danalee公司）、SP64便携式积分球分光光度仪（X-rite公司）。

1.2 摩擦-色差测定法

在纸样中随机裁取1条长18cm的待测纸样并固定在一定质量砝码的底部，将砝码安装在摩擦仪上；在摩擦仪基座上固定长21cm、宽8cm的白卡纸；调节砝码的摆动速度、摆动次数等参数后进行摩擦试验。将随机抽取的正常白卡纸作为空白对色差仪进行原点校正，然后在摩擦试验完成后的白卡纸上选取三个检测点进行检测，三个点的选取位置分别为白卡纸上被摩擦部分的中心点（检测点1）以及中心点分别往上、往下3cm左右的两点（检测点2、检测点3）；将三点的检测数据取平均后得到平均色差值并以此评判接装纸印刷层的耐摩擦性能[9]。

2 结果与讨论

2.1 摩擦仪参数的确定

使用摩擦仪考察接装纸印刷层的耐摩擦性能，需要确定四个参数：摩擦次数、摩擦速度、砝码质量以及作为底纸的白卡纸类型。一般情况下，摩擦次数越多、摩擦速度越快、砝码质量越大则摩擦效果越明显，因此在摩擦仪的可调节范围内，上述三种参数选择了极大值，分别为摩擦次数500次、摩擦速度106次/min、砝码质量4磅。

按照上述参数，采用脱色接装纸考察三种白卡纸作为摩擦底纸的效果，结果如图1所示。由图1可知，白卡纸A的表面经摩擦后，扇形摩擦区域出现明显而均匀的浅黄色色痕；白卡纸B、白卡纸C的表面仅留有摩擦痕迹，但没有颜色附着，这说明与后两者相比，白卡纸A更适宜作为接装纸印刷层耐摩擦性能检测的摩擦底纸，在后续试验中确定使用该种白卡纸进行检测。

图1 三种摩擦底纸的摩擦效果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

三种接装纸经摩擦后白卡纸表面的摩擦效果如图2所示。由图2可知，摩擦脱色接装纸的白卡纸表面出现了较深的颜色附着；摩擦改进接装纸的白卡纸表面的颜色附着较浅；摩擦正常接装纸的白卡纸经目测仅有摩痕，无明显颜色附着。这一目测结果与生产过程中三种接装纸产生拖色现象的程度吻合。

利用色差仪对上述白卡纸样品进行色差检测，结果如表1所示。由表1可知，脱色、改进、正常接装纸对应白卡纸的扇形摩擦区域色差的平均值分别为4.68、2.08、0.73。通过数值可以直观表征接装纸印刷层的耐摩擦性能：数值越高则印刷层的耐摩擦性能越差。由数值比较可以发现，检测结果与实际情况一致，符合实际生产过程中接装纸外表面印刷层的摩擦脱色情况及卷烟产品表面拖色缺陷情况。

从前文所述的摩擦机理相似度、定性和定量分析精度、前处理方法的可操作性等角度对摩擦-色差测定法进行综合评判发现：

（1）该方法的摩擦原理为接装纸印刷层与白卡纸之间的相对动摩擦，这一摩擦过程与卷烟包装机组生产过程中小包模盒和卷烟之间的动摩擦原理类似，具有较高的相似度。

（2）在定性分析方面，摩擦后可通过目测比较白卡纸上的颜色附着，适宜直观进行定性比较。在定量分析方面，色差仪将颜色差异转换为数字信号，且测试结果与实际接装纸印刷层的摩擦脱色趋势、程度一致，适宜进行定量分析。

（3）采用摩擦/色差测定法完成一次样品的测定所需时间为10 min左右，具有方便、快捷的特点。

图2 三种接装纸摩擦后白卡底纸的摩擦效果Fig.2 Rubbing results for three kinds of tipping paper

表1 白卡底纸的色差检测结果Tab.1 Test results of chromatic aberration for ivory board

3 结论和展望

建立了摩擦-色差测定法用于测试烟用接装纸印刷层的耐摩擦性能。研究表明：摩擦-色差测定法的摩擦机理和卷烟包装机组的实际动摩擦机理相似；定性比较、定量分析的精度均较高，且与实际生产过程中出现的接装纸印刷层摩擦脱色、卷烟表面拖色程度吻合；此外具有测试所需时间短、方便快捷的优点，因此适用于接装纸外表面印刷层耐摩擦性能的检测和判定。

针对摩擦-色差测定法可以在以下方面开展进一步研究：采用与机台模盒动摩擦系数相同的材料作为摩擦的底板载体；对摩擦-色差测定法进行系统研究后，尝试形成检测标准及判定要求。

[1]何霄峰.商标纸质量对超高速包装机组速度的影响[C]//中国烟草学会2010年学术年会论文集,2010:22-24.

[2]刘金晓,许淑江,郜海民,等.提高烟用铝箔纸上机使用性的研究[J].中国新技术新产品,2013,(1):100.

[3]刘巍,徐若飞,陈章玉.快速卷烟纸搭口胶的发展趋势[J].烟草科学研究,2005,(3):39-41.

[4]李和平,闫春绵,葛虹,等.新型高速卷烟搭口胶粘剂的研制[J].中国胶粘剂,1999(3):23-24.

[5]裴惠,蒋建利,韩志慧,等.卷烟用高速包装搭口胶的研究[J].包装工程,2004(6):65-66.

[6]刘呈焰,李箐,符明泉,等.高速卷烟胶的研制[J].中国胶粘剂,2001(2):22-23.

[7]韦祎,陈志燕,孟冬玲,等.卷烟商标纸烟用薄膜的摩擦系数对包装质量的影响[J].广西烟草,2002(3):40-41.

[8]全国烟草标准化委员会烟用材料分技术委员会.YC 171—2009 烟用接装纸[S].北京:中国标准出版社,2009.

[9]Box G E P,Hunter J S,Hunter W G.试验应用统计:设计、创新和发现[M].张润楚,刘民千,杨建峰,等,译.2版.北京:机械工业出版社,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，硕士，工程师，主要从事烟用材料研究，Tel:021-61669437，Email:shensh@sh.tobacco.com.cn

谢焰（1974—），女，硕士，高级工程师，主要从事烟草化学、烟用材料研究，Tel:021-61669408，Email:xiey@sh.tobacco.com.cn

2013-05-20