烟用内衬纸PVDC保湿涂层材料的保湿性能分析
2020-07-29邓杨冯杨高洋洋付小洲高洁
邓杨 冯杨 高洋洋 付小洲 高洁
四川省什邡市长城雪茄烟厂 四川什邡 618400
香烟中含有多种成分，除了人们熟知的焦油、尼古丁之外，还有一定的水分和决定香烟口味的香料。当烟盒开封之后，如果内衬纸无法起到良好的保湿作用，水分和散发香气的物质会迅速挥发，从而降低香烟的口感。基于此，烟草行业应该致力于对烟用内衬纸的性能的提升。目前来看，PVDC材质保湿效果良好。
1 烟用内衬纸PVDC保湿涂层材料性能简述
PVDC，学名“聚偏二氯乙烯”，是一种软化温度在160-200℃的热塑性聚合物，具有头尾相连的线性聚合链结构。分子结构对称，结晶度高。将PVDC制成各种材料之后，其性能几乎不会受到影响。其中含有的氯原子具备极强的疏水性，能够保持稳定，无法形成氢键，而氧分子和水分子在PVDC材料的“约束”下，几乎无法移动。因此，将PVDC材料应用于隔离作业，其内外的水分、氧气含量均不会出现改变，换句话说，PVDC材料隔绝氧气、阻水性极强。此外，PVDC材料隔绝氧气的特性不会受到环境湿度的影响，此外，内部空间的任何气味也不会流出。基于此，无论外部环境如何，受PVDC材料隔绝、“保护”的事物，能够长期维持其原有特性不变，其优良的阻隔性已经被世界各国认可。目前已经成为塑料包装材料的首选，常用于食品类产品的包装。此外，PVDC材料不具备任何毒副作用，其本身没有气味，诸多性能均符合阻隔材料的标准规范[1]。
2 烟用内衬纸PVDC保湿涂层材料的保湿性能实验分析
2.1 实验材料性能简介
为了探究烟用内衬纸PVDC保湿涂层材料的保湿性能，本本选用的PVDC材料性能如下：乳胶表面张力的最小值为70mN/m；粘度值（CPS）在100以下；密度的平均值为1.25；酸碱度的平均值为2（1-3之间均有分布）。在温度为23℃、透氧度为5g/m2的环境下，75%RH涂布膜的精度为8ml/m2·24小时；相同温度下，透湿度为5g/m2的环境下，90%RH涂布膜的精度为6g/m2·24小时。此外，PVDC材料中的含固量为35-50T；涂布量为5-30g/m2；烘道的最高温度浮动范围在110℃-140℃之间；最低热封温度为132℃；在标准室温的环境下，固化时间为15天；在45℃的烘房内，固化时间为48小时[2]。
针对烟用内衬纸保湿涂层性能开展的实验，主要的变量为烟用内衬纸上PVDC材料的图涂覆量，考察目标位内衬纸的保湿性能。为了使结果更具说明性，选用的对照组材料分别为原纸、以复合铝箔为材料制成的烟用内衬纸。
2.2 实验流程
具体流程如下：
第一，实验在22℃的环境下进行，温度上下浮动误差不超过1℃；选用50g的烟丝，在60%RH（误差上下不超过2%）的环境下放置（用作平衡处置）48小时之后，分别放置于涂覆不同剂量PVDC材料的内衬纸、原纸、复合铝箔材料内衬纸。为了使效果更佳明显，将每种实验纸张的大小裁定为边长30cm正方形形状。烟丝放置完成后，采用密封形式进行包裹，务必做到将所有烟丝完全覆盖，不得有任何遗漏。之后将之放置在常温环境下（25℃、70%RH，误差上下浮动不超过1℃、1%RH）。
第二，由于主要的研究对象为PVDC材料，因此共选用涂覆PVDC材料15组，涂覆量分别为5g/m2、7.5g/m2、10g/m2、15g/m2、20g/m2，每个涂覆量区段均有3组。如此设置的原因在于，如果每个涂覆量区段仅有1组实验数据，不利于发现实验偏差，一旦数据的准确性不足，将会严重影响对最终结果的判断。故而设置多个对照组，同时进行，当实验结束后，将相同涂覆量区段的结果进行对比，如果每组结果均呈现较大的差异，说明实验的严谨性存在问题，应该重新进行；如果单一对照组的结果偏差较大，而其他对照组结果较为相近，则需要将偏差较大的对照结果弃之不用，将合理结果取平均值，用于后续的分析。
第三，将15组涂覆PVDC材料的内衬纸与原纸、复合铝箔内衬纸包裹烟丝之后，对初始质量进行精确称量，之后每隔24小时称量一次，共计5次。需要注意的是，当实验天数满足预设条件之后，对每一个对照组中的烟丝进行开封测量之后，不可进行重复利用。
2.3 实验结果与结语分析
实验结束之后，对15组涂覆PVDC材料内衬纸的相关数据进行统计，发现数值偏差均在合理范围内，故判定数据有效，按照预先计划，将相同涂覆量区段的3组数据取平均值后，得出结果如表1所示。
表1 内衬纸保湿涂层实验结果对比表
根据表1显示的实验数据，将之输入变化趋势图生成软件，结果如下：
图1 内衬纸包裹环境下烟丝水分减少示意图
图2 内衬纸包裹环境下烟丝水分损失百分比变化图
结合表1、图1、图2进行分析，得出如下 结语第一，未涂覆任何防水、隔湿材料的原纸，保湿性能极差，在前三天（48小时）的时间内，水分流失速度较快；48小时为转折，之后水分流失速度虽然有所下降，但原因为烟丝中的含水量已经不足。第二，PVDC材料涂覆量为5.0g/m2的1#对照组，相较于其他对照组，水分流失的整体变化趋势虽然保持一致，但在具体数值上与其他对照组有所差异，但依然保持在一定的水准之上，可以判断最终结果是可靠的。第三，从2#PVDC涂覆层对照组开始，包含符合铝箔内衬纸在内的其他所有对照组，水分流失变化情况几乎一致。在24小时、48小时、72小时三个关键节点上，水分流失的速度均呈现加快、缓和、加快的趋势，偏差范围极小。第四，经过高精度的对比可知，涂覆量为20g/m2PVDC材料的5#对照组，与复合铝箔内衬纸对照组的水分流失情况极为接近。基于此，在烟用内衬纸中涂覆量此种剂量的PVDC材料，能够达到与复合铝箔内衬纸相同的水分、香味保护作用[3]。
3 结语
在烟用内衬纸中加入PVDC保湿涂层，虽然是一种可行性方案，但PVDC作为一种高新技术产品，其技术含量较高、生产难度较大，目前还无法全面应用于烟用内衬纸。基于此，烟草及相关行业应该将研究重点放在优化PVDC的生产和应用上，加大科研投入，使烟用内衬纸的阻隔性得到进一步加强。
