BOPP 烟膜最佳静电控制范围研究
2024-01-06周先进樊华王凯谢颖琳冯林王国南杨建武周鹏
周先进 樊华 王凯 谢颖琳 冯林 王国南 杨建武 周鹏
（1.湛江包装材料企业有限公司，广东 湛江；2.常德卷烟厂，湖南 常德）
1. 前言
BOPP 薄膜广泛应用于香烟包装，有“保香公主”的美誉[1]，这种材料就是烟草行业常说的透明纸。BOPP 烟膜（简称烟膜，下同）的物性变化跟生产环节和使用环节的温湿度[2]息息相关，是最难把控的一种烟用辅材。在所有量化烟膜的物性指标中，静电无疑是一个很关键的指标，它直接影响了这种材料在烟机上的运行性[3]。
无论是行业标准还是各大中烟的企业标准，都未对烟膜的静电做出明确的限定。从烟厂的角度，考核烟膜的上机性能已近囊括了对其静电的考核[4]，试想一款静电较大的产品是不可能保证上机性能。从烟膜厂的角度，需要对产品静电做出恰当的管控，否则无法稳定产品质量。
量化烟膜的静电，电阻率（单位Ω•M）是通用指标，但测试起来比较麻烦。烟膜厂现场质量管控需要高频次地测试成品的静电，使用电阻率测试仪显然不合适，本文选用手持式静电测试仪[5]来测试烟膜的正负电和电压值（单位KV），很好地解决了操作方便的问题。结合笔者多年的从业经验，这种测试方法的准确度符合生产环节和使用环节的实际需求。
2. 试验部分
2.1 原材料
2.2 烟膜的生产流程
工艺流程：投料→挤出→铸片→纵拉→横拉→牵引→收卷→时效处理→大分切→时效处理→小分切→包装
2.3 试验样品制备说明
结合常德卷烟厂的产品型号，选定小包硬盒黄色芙蓉王作为本次研究对象，对应的透明纸是21u 的高收缩烟膜，常德卷烟厂标识型号为W3。经过项目组协商，我司制备不加抗静电母料，分切过程不使用静电消除的1#样品8 件，不加抗静电母料，分切过程使用静电消除的2#样品8 件以及标准产品3#样品8 件，提供给常德卷烟厂做上机测试。
2.4 烟膜的物性和上机性能测试
表2 试验设备Tab.2 Test equipment
2.5 上机验证过程说明
本次试验选定4 台GDX2 卷包机用于试验，机速为350 包∕分钟，美容温度105℃。把不同的烟膜样品上机运行，记录从头至尾的运行质量，如果出现较大的运行故障则直接终止该样品的试验。之所以提供8 件平行样品和选定4 台平行机组，就是为消除样品质量波动和机台状态波动对验证结果的影响。进一步增加样品数和机台数，固然会使验证结果更加准确，但人力、物力以及时间成本太大。
3. 结果与讨论
3.1 静电电压值检测和分析
由图1 可知，1#样品的静电电压值不低于10KV；2#和3#的样品比较理想，基本稳定在2KV以内。由此可见，加不加抗静电母料不是关键，关键在于通过物理方法消除静电必须彻底，也可以取得事半功倍的效果。
图1 三种样品的静电电压值变化情况Fig.1 Changes in static electricity values of three samples
3.2 上机表征与分析
由表3 可知，1#样品的静电较大，且不同位置测试的静电电压值波动剧烈，上机过程中存在明显的不稳定现象。本次试验通过4 组机台测试了8 个平行样品，1#样品的综合适机评价为两星。鉴于每个批次供货的数量高达十几吨甚至几十吨，数量放大成千成万倍后的静电风险完全不可控，所以不加抗静电母料、不开静电消除装置的做法不可取。2#样品和3#样品的数据检测和上机表现基本一致，说明加不加抗静电母料对上机运行性几乎不存在影响。考虑到供货数量放大后的静电风险成倍放大，以及不同季节的温湿度对烟膜静电的影响，项目组也不推荐这种方式。
表3 上机运行表现和现场静电电压值检测Tab.3 Performance of machine Operation and field static electricity value detection
3.3 影响静电电压值的其它因素讨论
抗静电母料是把酯类、胺类的活性成分和聚丙烯粒子共混挤出造粒，添加在烟膜的芯层，这些活性成分从芯层完全迁移到表层需要一定的时间[6-7]。经过跟踪测试，一般7-10 天后，烟膜的静电电压值已经较低，并且测试数据比较稳定，表示绝大部分活性成分已经完成迁移并发生作用，所以烟膜的时效处理时间[8]（陈化时间）建议设定为7-10 天，结合配方、温湿度变化存在一定的允差。烟膜根据客户需求，分为高收缩、中收缩、微收缩和普通烟膜四大类，个别中烟公司的分类可能有些许不同，但也差别不大。
本文跟踪了不同种类烟膜从制膜下线到静电电压值稳定这段时间的变化情况，为制定适宜的时效处理时间提供理论依据。
由图2~图5 可知，四种类别的烟膜在7-10天后，静电电压值已经稳定，达到出货标准。考虑到物流运输和烟厂库存需要一定的时间，这个过程也接近于时效处理。部分烟膜厂基于减少库存占用，适当缩短时效时间也是可行的。
图2 高收缩烟膜静电电压值变化曲线Fig.2 Change curve of static electricity value of high shrink cigarette film
图3 中收缩烟膜静电电压值变化曲线Fig.3 Change curve of static electricity value of middle shrink cigarette film
图4 微收缩烟膜静电电压值变化曲线Fig.4 Change curve of static electricity value of low shrink cigarette film
图5 普通烟膜静电电压值变化曲线Fig.5 Change curve of static electricity value of common cigarette film
烟膜的静电电压值会随着环境温湿度的变化而变化，高温高湿的环境有利于消除静电，类似的研究已经很多[9-10]，不再讨论。
4. 结论
（1）从强化产品质量预防角度，烟厂应对烟膜成品膜卷的静电电压值进行抽检。
（2）抽检的建议标准为：成品膜卷的静电电压值≤2KV。
（3）如果烟膜在机台使用中出现不顺畅等情况，当原因不清楚时，可以使用手持式静电测试仪对在用的膜卷进行检测，方便排除静电干扰。
