包裝工藝參數(shù)對卷煙小盒密封度的影響

朱波,關(guān)欣,畢思強,郭亮,蒙建寶,韓帥,洪龍先

(1.山東中煙工業(yè)有限責任公司 青島卷煙廠,山東 青島,266000;2.山東中煙工業(yè)有限責任公司 青州卷煙廠,山東 青州,262500;3.廣西中煙工業(yè)有限責任公司 南寧卷煙廠,廣西 南寧,530000;4.廣東中煙工業(yè)有限責任公司 湛江卷煙廠,廣東 湛江,524000)

小盒密封性能的好壞直接影響卷煙的質(zhì)量,良好的密封性不僅可以有效防止卷煙長時間儲存時煙支香味的損失,還可以減少外界溫濕度對煙支含水率的影響,減小煙支霉變發(fā)生的風險,延長卷煙的保存時間[1-3]。閃紅光[4]等研究發(fā)現(xiàn)卷煙小盒密封度對其水分變化的影響與環(huán)境條件有關(guān)。劉民昌[5]等分析貯存期間盒裝卷煙含水率的影響因素,研究發(fā)現(xiàn)外界水分主要通過透明紙自身微孔和搭口處縫隙兩種途徑進入煙包。因此在生產(chǎn)過程中,提高小盒密封性能,保證小盒密封性能的穩(wěn)定是不少工業(yè)企業(yè)關(guān)注的重點。以往的卷煙包裝密封度檢測方法為充氣法[6],存在一定的局限性。2018年12月17日發(fā)布最新的行業(yè)標準,采用負壓抽氣水浸法對小盒密封度進行測定[7],可以檢測不同包裝類型的小盒密封度。文鵬[8]等研究發(fā)現(xiàn)影響小盒密封性的包裝工藝參數(shù)主要有烙鐵溫度、壓緊力度及烙鐵的傳熱性能等。在此基礎(chǔ)上,通過對青島卷煙廠3種規(guī)格卷煙產(chǎn)品密封性能進行調(diào)查分析,研究包裝工藝參數(shù)對卷煙密封性能的影響,并進行優(yōu)化改進,為提高我廠小盒密封性能提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料、儀器與設(shè)備

軟盒卷煙(泰山1#)、常規(guī)硬盒卷煙(泰山2#)及細支卷煙(泰山3#),由山東中煙工業(yè)有限責任公司青島卷煙廠提供。PSTNE100卷煙小盒包裝密封度及泄漏點檢測儀(合肥眾沃儀器技術(shù)有限公司),抽氣流量200 mL/min,量程0～-5 Kpa。軟包卷煙包裝機型為GDX1、常規(guī)硬盒及細支卷煙包裝機型為GDX2。

1.2 方法

1.2.1 樣品制備

①在設(shè)備運行穩(wěn)定情況下,對泰山1#軟盒卷煙、泰山2#常規(guī)硬盒卷煙及泰山3#細支卷煙所有機組進行取樣,每機組各取1條卷煙待測。

②首先選取軟盒卷煙、常規(guī)硬盒卷煙及細支卷煙各1臺機組分別進行烙鐵溫度試驗,烙鐵溫度梯度設(shè)置分別為120、130、140、150、160℃;其次進行烙鐵間距試驗,洛鐵間距設(shè)置分別為9.5、10、10.5、11、11.5、12 cm;最后進行烙鐵平行度試驗,烙鐵平行度設(shè)置分別為平行和不平行。待設(shè)備運行穩(wěn)定后進行取樣,每機臺每處理取樣1條卷煙待測。

③對密封度水平較低的卷煙機組進行包裝工藝參數(shù)優(yōu)化,每次優(yōu)化后待設(shè)備運行穩(wěn)定后取樣待測。

1.2.2 測試方法

小盒密封度的測定,按照文獻[7]測定樣品的小盒密封度。

2 結(jié)果與分析

2.1 現(xiàn)狀調(diào)查與分析

2.1.1 軟盒卷煙密封度現(xiàn)狀

通過分析包裝工藝參數(shù)(表1)可知,6#前后加熱器溫度與7#相差不大,但左右長邊加熱器溫度遠大于7#,可能出現(xiàn)側(cè)面熱封過度,導致Bopp薄膜熱封不平整,烙鐵間距也較大,同時結(jié)合泄漏點分布情況,分析6#機臺密封度較差的原因,可能與左右長邊溫度過高和烙鐵間距較大有關(guān)。8#和9#烙鐵間距等于或稍小于7#,但前后出口加熱器溫度均遠低于7#,加熱器溫度過低,導致前后免角熱封不完全,同時8#和9#左右長邊加熱器溫度遠高于7#,可能出現(xiàn)側(cè)面熱封過度的情況。結(jié)合泄漏點分布情況,分析8#和9#密封性能較差的原因,可能與前后出口加熱器溫度較低,左右長邊加熱器溫度過高有關(guān)。

表1 GDX1機型小盒包裝工藝參數(shù)

2.1.2 硬盒卷煙密封度現(xiàn)狀

通過分析包裝工藝參數(shù)(表2)可知,泰山(2#)硬盒常規(guī)牌號12#密封性能最差,但其各區(qū)域加熱器溫度均較高,兩者存在矛盾,一方面可能存在烙鐵溫度過高,Bopp薄膜熱封不平整,導致密封性能較差,可適當降低加熱器溫度;另一方面加熱器溫度顯示不準確或者加熱器老化,加熱器表面溫度不均勻;同時烙鐵間距也較大。結(jié)合泄露點情況分析12#密封性能較差的原因,與加熱器溫度不均勻及烙鐵間距有關(guān),可通過降低烙鐵間距和更換新加熱器,改善密封性能。13#密封性能較低,結(jié)合各區(qū)域泄露情況發(fā)現(xiàn),上下免角折疊重合處出現(xiàn)泄漏點較多,適當提高烙鐵溫度及降低烙鐵間距,增加熱封時的壓力,分析13#密封性能較差的原因,與前后出口加熱器溫度及烙鐵間距有關(guān)。泰山(3#)硬盒細支牌號41#和42#機臺密封性能均較差,結(jié)合各區(qū)域泄露情況發(fā)現(xiàn),存在上下免角折疊重合處熱封不平整,透明紙有出角現(xiàn)象,側(cè)面熱封泄露速度快,分析41#和42#密封性能差的原因,可能與細支煙上下免角折疊不到位導致出現(xiàn)泄漏點、前后加熱器溫度較低和前后烙鐵間距過大有關(guān)。

表2 GDX2機型小盒包裝工藝參數(shù)

2.2 包裝工藝參數(shù)對小盒密封度的影響

2.2.1 洛鐵溫度對密封度的影響

烙鐵溫度對不同規(guī)格小盒密封度影響結(jié)果見圖1。由圖1可知,隨著烙鐵溫度的增加,各規(guī)格小盒密封度均呈現(xiàn)逐漸增加趨勢,其中軟盒包裝小盒密封度在試驗范圍內(nèi)各溫度均小于硬盒和細支規(guī)格,主要因為軟包上免角處為內(nèi)襯紙折疊,下免角處為小盒折疊,與硬盒及細支外觀相比,較為凹凸不平,導致上下免角熱封時Bopp受熱不均勻,導致密封性能較差。

圖1 烙鐵溫度對密封度的影響

2.2.2 洛鐵壓緊力對密封度的影響

烙鐵間距對不同規(guī)格小盒密封度影響結(jié)果見圖2。由圖2可知,隨著烙鐵間距的增大,各規(guī)格小盒密封度均呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢。在試驗范圍內(nèi),軟包烙鐵間距從9.5～11 cm小盒密封度降低4.29 Kpa;硬盒烙鐵間距從10 cm增加到11.5 cm小盒密封度降低3.47 Kpa;細支烙鐵間距從10.5 cm增加到12 cm小盒密封度降低4.25 Kpa。由此可見,降低烙鐵間距可以提高小盒密封度,但烙鐵間距過小,會出現(xiàn)壓痕,并且如果烙鐵溫度較高,會使Bopp薄膜熔化收縮,影響小盒外觀質(zhì)量,在不出現(xiàn)壓痕等外觀質(zhì)量的基礎(chǔ)上,降低烙鐵間距可提高小盒密封度。

圖2 烙鐵間距對密封度的影響

2.2.3 洛鐵平行度對密封度的影響

烙鐵平行度對不同規(guī)格小盒密封度影響結(jié)果見圖3。由圖3可知,烙鐵平行度對小盒密封度的影響較大。烙鐵不平行,軟包密封度降低1.3 Kpa,硬盒密封度降低2.82 Kpa,細支密封度降低1.73 Kpa。小盒在烙燙過程中,前后免角受力不一致,導致烙鐵間距小的部位密封效果較好,烙鐵間距大的部位密封效果較差。

圖3 烙鐵平行度對密封度的影響

2.3 包裝工藝參數(shù)優(yōu)化改進

通過對烙鐵溫度、烙鐵間距及烙鐵平行度的研究,針對密封度水平較低的包裝機臺進行優(yōu)化提升。以GDX1-6#機臺為實例進行優(yōu)化改進,具體見表3。

表3 GDX1-6#小盒包裝密封度優(yōu)化改進

由表3可知,GDX1-6#機臺小盒密封性能較低,原烙鐵溫度前后出口分別為145℃、左右長邊分別為150℃、烙鐵間距為10.5 cm、車速350包/min。影響密封度水平因素包括烙鐵間距、烙鐵溫度、烙鐵平行度及車速(熨燙時間),在不影響產(chǎn)量的情況下,通過調(diào)整烙鐵溫度、烙鐵間距及平行度等來優(yōu)化密封度。通過現(xiàn)場檢驗發(fā)現(xiàn)烙鐵平行度較好,在保證車速一定的情況下,首先降低左右長邊溫度,密封度有所提高,但水平仍很低;接著降低烙鐵間距,密封性能提高,調(diào)整方向準確;在此基礎(chǔ)上,提高前后烙鐵溫度,密封性能改善顯著;進一步降低烙鐵間距和提高烙鐵溫度,發(fā)現(xiàn)密封性能有所降低,前后免角Bopp薄膜出現(xiàn)熔化現(xiàn)象,調(diào)整加工強度,降低前后、左右烙鐵溫度,稍提高烙鐵間距,密封性能顯著提升。通過密封度優(yōu)化改進,GDX1-6#密封度由0.26 Kpa提升到4.29 Kpa,密封度標偏為0.23%,整體密封度穩(wěn)定性較好。

3 結(jié)論

通過小盒密封度和泄漏點的調(diào)查,結(jié)果發(fā)現(xiàn):(1)分析不同規(guī)格機組間的密封度差異原因,其中影響密封度的包裝參數(shù)主要包括洛鐵溫度、洛鐵間距、烙鐵平行情況及上下免角折疊好壞有關(guān)。(2)對不同規(guī)格卷煙進行包裝參數(shù)試驗,發(fā)現(xiàn)隨著烙鐵溫度的增加,各規(guī)格小盒密封度均呈現(xiàn)逐漸增加趨勢,其中軟盒包裝小盒密封度在試驗范圍內(nèi)各溫度均小于硬盒和細支規(guī)格;隨著烙鐵間距的增大,各規(guī)格小盒密封度均呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢;烙鐵平行度對小盒密封度的影響較大,烙鐵不平行,導致前后免角受力不一致,烙鐵間距小的部位密封效果較好,烙鐵間距大的部位,密封效果較差。(3)對GDX1-6#包裝機臺進行參數(shù)優(yōu)化,在滿足外觀質(zhì)量的基礎(chǔ)上通過調(diào)整烙鐵溫度和烙鐵間距,GDX1-6#小盒密封度由優(yōu)化前0.26 Kpa提升到4.29 Kpa,密封性能顯著提高。