盒（hé）裝卷（juàn）煙包裝係統阻隔性分析與測（cè）試

　　眾所周知（zhī），中國是世界煙草大國（guó），除了吸（xī）煙人口約占世界總吸煙人口的25%外，卷煙產量（liàng）也占世界總產量的32%。與此同時，每年因包（bāo）裝不（bú）善問題造（zào）成的煙草損失，也在（zài）逐年增長。盒（hé）裝卷煙作為煙草最小的（de）包裝係統，是由外層（céng）透明煙膜、內（nèi）襯以及卷（juàn）煙紙構成，因其阻隔性導致的（de）煙草損失問題尤為突出。

1、盒裝卷煙包裝的阻隔性（xìng）

　　盒裝卷（juàn）煙包裝的阻隔性（xìng），是指包裝材料（liào），如（rú）煙膜、內襯（chèn）或卷煙（yān）紙，對特定滲透對象由其一側（通常為高濃度側）滲透通過到達另一（yī）側（通（tōng）常為低濃度側）的阻隔性能，整（zhěng）個過程包括吸附（fù）、溶解、擴散、解吸四（sì）個部（bù）分。通常（cháng）滲透對象多（duō）為氧氣、水（shuǐ）蒸氣、空氣（qì）、有機（jī）氣體等，因此也稱作阻氧性、阻濕性、阻氣性等（děng）。阻隔性，是（shì）對（duì）包裝材料關於某滲透對象滲透能力的（de）評估，是影響（xiǎng）卷煙貯藏質量的重要因素。

2、煙膜和內襯的阻（zǔ）濕性能

　　卷煙，是一種膠質毛細多孔材料，微孔容積比較高（gāo），對（duì）水（shuǐ）分子具有較強的（de）吸（xī）附能力^[1]。其（qí）內部含有大量的蛋白質、果膠、水溶性（xìng）糖等親水物質，能通過（guò）羥（qiǎng）基等極性基（jī）團與水分子結合，進一步增強卷煙對水（shuǐ）分子的吸附能力。因此，致使卷煙具有極其（qí）敏感的吸濕特性（xìng），其平衡含水率會隨著環境濕（shī）度條（tiáo）件的變化而發生改變。相關研究表明，冬季保存一定時間的卷煙含水（shuǐ）率降低約0.5%，而夏季則會略有（yǒu）增加^[2]。

　　水分的變化會對卷煙的諸多物理性質、吸燃（rán）體驗、保存狀態造成影響。例如，卷煙水分過高會造成煙葉質量增加、黴菌繁殖、相關（guān）物質分解和外觀顏色變深，感官質量（liàng）變差。同時，卷煙水分（fèn）的增加也會使得卷煙吸燃時空（kōng）氣透（tòu）過量變少，燃燒能力差、香味淡、勁頭不足，吸燃體驗（yàn）變差^[1]。因此，卷煙包裝的阻濕（shī）能力一直是煙草研究的重點。

　　在盒裝卷煙包裝係統中，外層透明（míng）煙膜和內襯紙的阻隔性是煙包係（xì）統阻濕（shī）效果的核心。外層煙膜一般（bān）采用雙向拉伸聚丙烯薄膜（BOPP），該類材料具有高透明度和光澤度，雖（suī）然阻氧性能一般，但阻濕性能良好。卷煙內襯（chèn）紙是隔離卷（juàn）煙和外層煙膜的紙質材料，常用的有印（yìn）刷紙、複合鋁紙、鍍鋁紙還有無（wú）鋁箔內襯紙。可以說，內襯紙（zhǐ）是卷煙包裝係統阻隔濕氣的第二重屏障（zhàng），一方麵加強整個係（xì）統的（de）阻（zǔ）濕性，同時也防止外層透明（míng）膜（mó）的破損（sǔn）。

　　對於煙包材料的（de）阻濕性，國家煙草專賣局於2008年發布了（le）《YC/T 266-2008 煙用包（bāo）裝膜》，適用於以聚（jù）丙烯樹脂為主要原料，采用共擠平膜法經雙向拉伸製得的熱（rè）封型雙向拉伸聚丙烯薄膜的（de）質量（liàng）控製。采用其（qí）他原料和工藝生產的（de）煙膜亦可參考使用。其中，對BOPP煙（yān）膜的透濕量有明確要求：透濕量≤2.0g/(m²·24h·0.1mm)。標準規定，透濕量按GB/T1037的方法進行測試。筆者借（jiè）助W3/060水蒸氣透過率測試係統對BOPP煙膜、內襯基紙及多種內襯紙進（jìn）行了透（tòu）濕量的測試。測試條件為38℃，90%RH。測試結果如表1。

表1 煙膜（mó）和內襯材（cái）料透濕量的測試結果

　　雖然（rán）YC/T 266-2008標準要求按照GB/T 1037的方法測試透濕量，但需要注意的是，兩個標準中對透濕量的定（dìng）義不盡相同。YC/T 266中的透濕量，是需先按GB/T 1037測得材料的透濕量，再根（gēn）據公式計算試（shì）驗材料在0.1mm厚度時的透濕量。計算公式如（rú）下：

WVTR=WVTR’×d/0.1

　　式中：WVTR—材料厚（hòu）度（dù）為0.1mm時透濕量，單位（wèi）為g/(m²·24h·0.1mm)；

　　WVTR’—按GB/T1037測得的透濕量，單（dān）位為（wéi）g/(m²·24h)；

　　d—試樣厚度，單（dān）位為mm。

　　從表1的測試數據可知，BOPP煙膜的透濕量大幅低於除鋁箔複合內襯紙外的內襯材料的透濕量，這是由於BOPP薄膜分子排列緊密、結晶度高，對水蒸氣的阻隔性優於紙基內襯材料。由此可推斷，BOPP煙膜在煙包係統中承擔著主要的阻濕重任（rèn）。幾種內襯材（cái）料的透濕量（liàng）相比，空白紙基的透（tòu）濕量最大，經印刷後得到的印刷紙的阻濕性略有提升，而兩種工藝的真空鍍鋁紙內襯材料的透濕量僅是空白紙基的3.75%和2.98%。

　　壓（yā）延鋁箔複合內襯紙和（hé）真空鍍鋁內襯（chèn）紙是目前使用最多的內襯材料。前者生產工藝簡單，由鋁箔、基紙和（hé）膠黏劑製成，其中鋁箔層較厚約為7-9μm，因此在上述（shù）試驗（yàn）中表現（xiàn）了最（zuì）優的阻濕能力^[3]。但因鋁材消耗量大、環保（bǎo）性差和成（chéng）本較高等問題，除了部分高檔卷煙仍使用該種內襯材料外，越來越多的煙（yān）草企業更傾向於采用（yòng）鋁層（céng）較薄的真空（kōng）鍍鋁內襯紙。雖然其（qí）透濕量高於（yú）鋁箔複合內襯紙，但從（cóng）耗鋁（lǚ）量、安（ān）全性和回收性方（fāng）麵考慮，也不失為一個不錯（cuò）的選擇（zé）。

3、卷煙紙的透氣性能

　　卷煙紙，用於包（bāo）裹煙草的材料，雖然（rán）質（zhì）量僅占84mm長的煙支總質量的5%，但其對卷（juàn）煙整體質量和（hé）抽吸體（tǐ）驗的影響卻是不可忽視（shì）的。吸煙最主（zhǔ）要的危（wēi）害在於（yú）煙氣中一（yī）氧化碳和焦油量。焦油是卷煙中有機物質在缺氧條件下不完全燃燒產生的，與一氧化碳一樣同屬（shǔ）致癌（ái）物。

　　卷（juàn）煙紙透氣性的不同，將會直（zhí）接影響上述（shù）有害物質的釋放量。卷煙處於抽吸狀態（tài）時（shí），隨著（zhe）卷煙紙的（de）透氣量的提高，煙絲的燃燒速度加快，每次（cì）抽吸燃燒的煙段變（biàn）長，如此便減（jiǎn）少了煙支（zhī）的抽吸次數，相應的（de）一氧化碳（tàn）和焦油的釋放量也就（jiù）相應降低^[4]。而（ér）另一方麵，卷煙（yān）在陰燃狀態時，空氣透過卷煙紙的自然孔隙進入煙支內部，卷煙紙透氣性的（de）增加會加速這一滲透進程，利於煙絲的充分燃燒，產生的一氧（yǎng）化碳量減少。同時，主流煙氣也（yě）能通過卷煙紙孔隙大量逸出，減少有害物質（zhì）吸入體內。

　　由此可見（jiàn），卷煙紙具有較高的透氣量更有利於調節煙支的燃燒速率、降低煙氣中對人體有害的成分。透氣度是衡量卷煙紙透氣量的重要參數，根據GB/T 23227-2008《卷煙紙、成形紙、接裝紙及具有定向透氣帶的材（cái）料 透（tòu）氣度的測定》的定義，指的是在1kPa的測量壓力條件下，通過1cm²的被測樣品表麵的空氣流量（cm³/min），單位為cm³/cm²·min·kPa，也有用CU表示，測量原理和測試方法如圖1、圖2。相關測試研究表明，卷（juàn）煙（yān）紙透氣度由20CU提升至40CU，每隻卷煙一氧化碳釋放量降（jiàng）低了16.42%，焦油量降低了6.15%；當透氣度由40CU提升至（zhì）60CU，以及由60CU提升至80CU，每隻卷煙一氧化（huà）碳釋放量和焦油（yóu）量（liàng）的（de）降幅大體上（shàng）呈減緩趨勢，分別為4.45%、0.87%和4.66%、11.23%；當透氣度（dù）提升至80CU以上（shàng）時，每隻卷煙一氧化碳釋放量和焦（jiāo）油量的（de）降（jiàng）幅可忽（hū）略不計^[5]。

圖1.透氣度測試原理（lǐ）圖

 
圖2.透氣度測試示意圖

　　基於（yú）卷煙紙透氣性對卷煙抽吸品質的諸多影（yǐng）響，行業內眾多技術專家和學者對卷煙紙透氣性的（de）改進做了大（dà）量研究，相關方法主要集中在：1、保證卷煙紙原料的質量。原料的透氣（qì）度（dù）、戊糖（táng）含量、纖維（wéi）粗度、細胞壁厚的變化會直接影響（xiǎng）成紙透氣度的穩定（dìng）性^[6]。2、合理控製打漿濃度（dù）以（yǐ）提高透氣性。不同的（de）漿種（zhǒng）對應合適的打漿濃度，纖維被切斷均勻並且細纖維化程度高，纖維交織緊密，形成大量微孔，利用氣體的滲透。一般針葉木打漿度控（kòng）製在85°SR，闊葉木35°SR為宜^[4]。3、提高抄（chāo）紙（zhǐ）工藝水平，包括正確控製上網打（dǎ）漿度、適當提高上網（wǎng）漿水溫度和降低上網（wǎng）濃度等。4、選擇合適的填料。卷煙紙透氣性是由其孔隙度決（jué）定，而孔隙是通過（guò）纖維間良好組織結構和填（tián）料的良好（hǎo）覆蓋而產生的。沉澱碳酸鈣是目前使用良（liáng）好的一種填料（liào），建議選用粒徑為4.0~4.2μm紡錘（chuí）體狀結晶（jīng）碳酸鈣^[7]。

4、結語

　　上述分析可以（yǐ）發現，盒裝卷煙包裝係統的阻隔性對（duì）於卷煙的貯藏品質、抽吸體（tǐ）驗以及（jí）減輕有害物質對（duì）人（rén）體的傷害方麵有著很大影響。因此，卷煙（yān）生產企業應根據自（zì）身條件，可適（shì）當加強外層透明煙膜和內襯的阻濕（shī）性，提升卷煙紙的透氣性能，從而有效降低卷煙損失，提升抽吸品質。

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