烟用低温热封BOPP薄膜的应用效果分析

余玉梅+徐建荣+黄惠贞+李桂珍+李志勇+林艳+王锐亮+刘雯

摘要：低温热封BOPP薄膜是一种新型低耗环保烟用BOPP薄膜，分析了烟用低温热封BOPP薄膜的应用效果。结果表明，应用低温热封BOPP薄膜有助于控制美容器温度，降低商标纸VOCs的释放量；应用低温热封BOPP薄膜，卷烟感官评吸质量表现为刺激较小、烟气圆润性较好，但对常规烟气成分释放量影响不大，且能保证烟包密封度；应用低温烟用BOPP薄膜，有助于减少包装设备的维修时间和能耗，提高零件使用寿命，节约维修费用，提高设备运行的稳定性和操作的安全性。

关键词：卷烟；BOPP薄膜；VOCs；评吸质量；常规烟气成分

中图分类号：S572 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2017）23-4564-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.23.037

Abstract： Low-temperature heat-sealing BOPP film is a new type of low-consumption BOPP film good for environmental protection， and the application effect of BOPP film is analyzed. The results showed that， the application of low-temperature heat-sealing BOPP film could help to control the temperature of the cosmetic container and reduce the release of VOCs from the label paper. After using the low-temperature heat-sealing BOPP film， the sensory evaluation of the cigarettes gas was less irritant， natural and fluent， but little effect on the release of routine smoke components， the sealed degree of cigarette packet was ensured； The application of low-temperature smoke BOPP film was helpful to reduce maintenance time and energy consumption of packaging equipment， improve component life， save maintenance costs， improve equipment operation stability and operational safety.

Key words： cigarette； BOPP film； VOCs； smoking quality； routine smoke components

烟膜是一种高档的BOPP薄膜，较普通包装膜具有较低的热封温度、更好的阻隔性能、更高的透明度及厚度均匀性等[1-4]。BOPP薄膜的热封性能主要体现在热封温度和热封强度两方面。不同的包装机其热封条件也不同，并且同种型号设备在不同运行环境中，其热封温度也不同。因此，供应商倾向于开发较宽热封温度范围的BOPP薄膜，使其具有较好的热封适应性，可以确保其在各种包装机上的运行畅顺[2]。也正因为此，导致国内卷烟企业所使用的烟用BOPP薄膜起封温度较高，一般大于105 ℃[4]，美容器温度设置普遍高于100 ℃、热封温度设置甚至高达140～160 ℃。热封温度低于140 ℃的BOPP薄膜（即属于低温热封）研究与开发未见报道，而美容器和热封温度是否会影响卷烟内在品质和企业能耗，低温热封是否有应用的前景，这些都值得烟草行业工作者加以研究。

本研究模拟分析了包装机美容器温度和热封温度与商标纸VOCs的关联性，并检测了包装机美容器温度和热封温度改变对卷烟常规烟气和感官质量的影响。在此基础上，应用低温热封BOPP薄膜，使得卷烟包装机热封和美容器温度设置更为科学合理，能在保障卷烟内在质量和包装密封度的同时，降低企业能耗。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂和仪器

小盒商标纸（卷烟品牌A、卷烟品牌B）。

低温热封BOPP薄膜；三乙酸甘油酯（99%，比利时Acros公司）；苯、甲苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯、甲醇、乙醇、异丙醇、正丙醇、正丁醇、丙酮、4-甲基-2-戊酮、丁酮、环己酮、乙酸乙酯、乙酸正丙酯、乙酸正丁酯、乙酸异丙酯、2-乙氧基乙基乙酸酯、1-甲氧基-2-丙醇、1-乙氧基-2-丙醇、2-乙氧基乙醇、丁二酸二甲酯、戊二酸二甲酯、己二酸二甲酯[标准物质，纯度（99.5±0.5）%～（99.9±0.5）%之间，德国Dr.Ehrenstorfer公司]。

Agilent 7890B气相色谱仪、Agilent 7697A顶空进样器、20 mL頂空瓶（美国Agilent公司）； ML204型电子天平（感量：0.000 1 g，瑞士METTLER TOLEDO公司）；20～200 μL移液器（德国Brand公司）；PSTEN100卷烟包装密封度检测仪（合肥众沃仪器技术有限公司）。

1.2 方法

1.2.1 仪器分析条件 静态顶空仪：20 mL顶空瓶，样品平衡温度80 ℃，进样针温度160 ℃，传输线温度180 ℃，平衡时间45 min，样品环平衡时间3 s，样品瓶充气时间12 s，加压时间12 s，进样时间1 min，拔针时间30 s。进样模式：样品瓶加压压力138 kPa。

气相色谱仪：VOC专用毛细管柱（VOCOL柱或等效柱），规格为[60 m（长度）×0.32 mm（内径）×1.8 μm（膜厚）]，载气He，进样口温度180 ℃，恒流模式，柱流量2.0 mL/min，分流比20∶1，程序升温：40 ℃，保持2 min，然后以6 ℃/min的速率升温至154 ℃，再以80 ℃/min的速率升温至210 ℃，保持10.3 min。

质谱检测器：四级杆温度180 ℃，离子源温度280 ℃，传输线温度210 ℃，电离能量70 eV，扫描范围30～350 amu，谱库检索采用NIST质谱数据库进行检索。

密封度检测仪：气源压力0.7 MPa；抽吸流量200 mL/min。

1.2.2 样品制备 将GDX6包装机小盒美容器温度和热封温度按表1分别设置，卷烟品牌A和卷烟品牌B的小盒正常过机。

1.2.3 顶空法测试不同平衡温度下的商标纸VOCs 取一张硬盒包装纸样品，裁取面积为22.0 cm×5.5 cm的试样，试样应包含主包装面，将所裁试样印刷面朝里卷成筒状，立即放入顶空瓶中，加入1 000 μL三乙酸甘油酯，密封后待测。

1.2.4 常规烟气分析 依据GB/T 16447-2004[5]、GB/T 19069-2004[6]、GB/T 23203.1-2013[7]、GB/T 23355-2009[8]、GB/T 23356-2009[9]等标准分别测定卷烟烟气焦油、烟碱、CO释放量。

1.2.5 试制卷烟感官评吸 按照GB 5606.4-2005[10]所描述的相关标准进行感官评吸。

1.2.6 负压抽气法测定卷烟小盒密封度 采用卷烟品牌A和卷烟品牌B作为考察对象，分别采用普通烟用BOPP薄膜和低温热封BOPP薄膜在不同热封温度下包装卷烟小盒，包装后的卷烟小盒按徐大勇等[11]研究发明的压抽气法测定卷烟小盒密封度。

1.2.7 能耗计算 以GDX6高速机为范本，考察低温热封BOPP薄膜应用前后设备维修时间、零件使用寿命、设备运行稳定性、操作工操作安全性、设备节能等参数的变化。

2 结果与分析

2.1 不同模拟美容器温度、热封温度对商标纸VOCs释放量的影响

为模拟不同温度下商标纸化合物的释放量变化情况，采用HS-GC/MS法，对A商标纸、B商标纸在不同环境温度下化合物的释放量进行定量分析。结果（图1、图2）表明，商标纸VOCs释放量随模拟美容器温度、热封温度的升高而增加。图1、图2表征了具有刺激性气味的酮类、酯类、醚类物质以及有毒性的苯、苯系物随着模拟美容器温度、热封温度的上升其含量的变化趋势。从试验结果来看，控制美容器温度对商标纸有害物质的释放具有积极的意义，能在更大程度上控制商标纸有害化学物质对烟支内在品质的负影响。

2.2 不同美容器温度、热封温度对卷烟常规烟气成分释放量的影响

从表2可以看出，改变美容器温度和热封温度，常规烟气成分释放量未见明显差异。因此，降低美容器温度和热封温度能保证卷烟常规烟气稳定。

2.3 不同美容器温度、热封温度对卷烟感官评吸质量的影响

表3表明，调低BOPP热封温度及美容温度，卷烟感官评吸质量表现为刺激较小、烟气圆润性较好。因此，热封温度及美容温度的降低有利于保障甚至提升卷烟感官质量。

2.4 不同热封温度对烟包密封度的影响

密封防潮是有效防止霉变的主要措施之一，良好的密封性不仅可以有效防止卷烟长时间储存时烟支香味的损失，而且可以减少外界温湿度对烟支含水率的影响，减小烟支霉变发生的风险，延长卷烟的保存时间。烟包密封度试验结果见表4。从表4可以看出，较普通BOPP薄膜在相同热封温度下，低温热封BOPP薄膜表现出较好的密封度。因此，低温热封BOPP薄膜已具备替代普通BOPP薄膜、提高卷烟质量、延长卷烟保存时间的能力。

2.5 不同美容器温度和热封温度下设备损耗（耗材和能耗）对比

以GDX6高速机为例，低温热封BOPP薄膜在节能降耗方面表现优良，主要表现在以下几点。

1）减少设备维修时间。小盒BOPP薄膜美容器组件若长期处于高温状态下工作，该位置零部件使用寿命将缩短，需频繁定期检修更换。在原设置的美容器/热封温度运行下，需每2个月检修一次，使用低温热封BOPP薄膜后，可延长至3个月检修一次。每次检修时间5 h。因此，每台设备每年可减少维修时间10 h，有效降低了维修班组的人力物力。

2）提高零件使用寿命，节约维修费用。小盒BOPP薄膜美容器皮带和耐高温轴承为易损件，在原设置的美容器/热封温度运行下，需约2个月更换一次，使用低温热封BOPP薄膜后，可延长到约3个月更换一次。如表5所示，每台设备每年可节约9 560元。

3）提高设备运行的稳定性。使用低温热封BOPP薄膜后，可降低设备上所有烙铁的温度，有效改善了设备热封功能零部件的工况条件，即不处于高温工作状态，可大幅提高设备运行的稳定性，减少设备运行过程中突发故障的发生。

4）提高操作工操作的安全性。设备烙铁温度设定较低，可减少设备烟包堵塞时清理堵塞烟包被烫伤的风险。

3 小结

商标纸VOCs释放量结果表明，控制美容器温度有助于降低商标纸有害物质的释放量。常规煙气结果表明，改变美容器/热封温度对常规烟气成分释放量的影响不大。感官评价表明，调低BOPP热封温度及美容温度，在一定程度上保障和改善了卷烟感官质量。综上所述，降低美容器温度和热封温度对于保障卷烟内在品质具有积极的作用，因此，低温热封BOPP薄膜温度具有较大的推广应用价值。而烟包密封度试验表明，低温热封BOPP薄膜具备提高小盒密封度，延长卷烟保存时间的能力。并且应用低温热封BOPP薄膜后，有助于减少包装设备的维修时间和能耗，提高零件使用寿命，节约维修费用，提高设备运行的稳定性和操作的安全性。

参考文献：

[1] 王亚飞，汤 明，苏一凡，等.烟用BOPP薄膜国内外发展概况[J].塑料包装，2003，13（3）：18-27.

[2] 涂志刚，张莉琼.BOPP薄膜的高性能化和功能化发展方向[J].包装学报，2012，4（2）：6-12.

[3] 吴增青.烟用包装BOPP薄膜的现状及发展趋势[J].塑料包装，2006，16（5）：23-25.

[4] 魏志华.BOPP薄膜发展现状与未来趋势[J].中国石油和化工经济分析，2015（1）：56-59.

[5] GB/T 16447-2004，烟草及烟草制品 调节和测试的大气环境[S].

[6] GB/T 19069-2004，卷烟 用常规分析用吸烟机测定总粒相物和焦油[S].

[7] GB/T 23203.1-2013，卷烟 总粒相物中水分的测定 第1部分：气相色谱法[S].

[8] GB/T 23355-2009，卷烟 总粒相物中烟碱的测定 气相色谱法[S].

[9] GB/T 23356-2009，卷烟 烟气气相中一氧化碳的测定 非散射红外法[S].

[10] GB 5606.4-2005，卷烟 第4部分 感官技术要求[S].

[11] 徐大勇，堵劲松，李跃锋，等.负压抽气法测定卷烟小盒密封度[J].烟草科技，2015，48（10）：73-77.