卷煙是一種由煙絲、卷煙紙、接裝紙、成形紙、濾棒等多種材料精密組裝而成的復(fù)合制品。在卷煙制造過程中,各部件之間的粘接與貼合——如接裝紙與卷煙紙的搭口粘接、包裝紙的折疊貼合、濾棒成型紙的包裹粘合——均依賴于水基膠粘劑與煙用紙張之間的界面相互作用。這一相互作用的優(yōu)劣,從根本上取決于煙用紙張表面的潤濕性能。
紙張主要由植物纖維構(gòu)成,植物纖維本身的分子吸引力及其結(jié)構(gòu)中空隙的毛細(xì)作用使得紙張?zhí)烊痪哂休^強(qiáng)的吸水能力和脫水能力。然而,不同種類、不同工藝、不同表面處理的煙用紙,其表面潤濕性能可能存在顯著差異。當(dāng)紙張的吸水性過強(qiáng)時,會快速吸收膠水中的水分,減少卷裝時的有效膠量,導(dǎo)致粘接不牢;當(dāng)紙張表面過于疏水時,膠水難以鋪展?jié)櫇瘢瑯訒斐烧辰尤毕荨?/span>
接觸角法是目前測定煙用紙表面潤濕性能的主流方法。這一方法通過測量液滴在紙表面的接觸角,科學(xué)地評估煙用紙的潤濕性能,為卷煙質(zhì)量控制提供了重要依據(jù)。
接觸角法測定煙用紙表面潤濕性能的基本原理是:將一定體積的測試液體(通常為去離子水或?qū)嶋H使用的水基膠)滴加于煙用紙樣品表面,利用光學(xué)成像系統(tǒng)捕捉液滴的輪廓圖像,通過圖像分析算法計算出液滴與紙張表面之間的接觸角。接觸角越小,表明紙張表面對測試液體的潤濕性越好;接觸角越大,則表明潤濕性越差。
煙用紙的表面潤濕性能對卷煙質(zhì)量,特別是卷接效果和外觀質(zhì)量有著直接影響。研究表明,使用水溶性油墨印刷的接裝紙卷接的卷煙出現(xiàn)外觀缺陷的比例為2.0%~6.5%,而溶劑型油墨印刷的接裝紙卷接的卷煙出現(xiàn)外觀缺陷的比例為0。
水溶性油墨印刷的接裝紙易引起三類主要外觀缺陷:接裝紙粘接不牢導(dǎo)致從接裝部位開始出現(xiàn)較長的裂口;濾嘴中部的接裝紙翹起和裂口;接裝紙與卷煙紙搭接部位的層疊或者褶皺。這些缺陷的產(chǎn)生機(jī)制在于:水溶性油墨印刷的接裝紙接觸角較小,表面潤濕性能較好,在接裝涂膠時,由于膠水為水溶性膠,疏水性較差的接裝紙表面無法阻止膠水的滲透。大量的膠水被接裝紙吸收,用來滿足接裝紙粘結(jié)需要的膠水量不足,導(dǎo)致其接裝適應(yīng)性較差,卷煙的外觀質(zhì)量缺陷較多。
針對水溶性油墨印刷的接裝紙接裝適應(yīng)性較差的問題,研究提出了兩種解決途徑。一方面,可以調(diào)整膠水的粘結(jié)性能,控制被接裝紙吸收的膠水量;另一方面,可以通過提高接裝紙的接觸角來增加其疏水性,控制接裝紙的膠水量。
除了接觸角法,煙草行業(yè)還開發(fā)了其他表面性能檢測方法。例如,針對再造煙葉表面黏性,研究人員建立了使用質(zhì)構(gòu)儀的檢測方法。該方法確定的最佳檢測條件為:平衡溫度30℃,平衡相對濕度85%,平衡時間24小時,質(zhì)構(gòu)儀參數(shù)設(shè)置為圓柱形探頭,感應(yīng)力4.90 N,擠壓時間30秒,上拉速度20 mm/s。這些輔助方法的建立,為全面評價煙用材料表面性能提供了更多技術(shù)手段,與接觸角法形成互補(bǔ)。
接觸角法作為測定煙用紙表面潤濕性能的標(biāo)準(zhǔn)化方法(YC/T 424-2011),以其精準(zhǔn)、快速、可量化的技術(shù)優(yōu)勢,在卷煙質(zhì)量控制中發(fā)揮著不可替代的重要作用。從卷煙用膠與煙用紙張的適配性評價,到接裝紙兩面差異性與上機(jī)適用性評估;從煙用紙表面能與粘合性能的量化評價,到加熱卷煙紙等新型煙草制品材料的性能檢測——接觸角法的應(yīng)用已貫穿卷煙質(zhì)量控制的多個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。隨著煙草行業(yè)對產(chǎn)品質(zhì)量要求的不斷提升和新型煙草制品的持續(xù)發(fā)展,接觸角法必將在卷煙質(zhì)量控制中發(fā)揮更加廣泛而深入的作用。
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