卷煙包裝盒物理指標(biāo)測試與閉合性能研究

胡月航 陳芳銳 楊璽

摘要：為提升卷煙包裝盒的成型能效以及閉合性能的問題，抽選20種卷煙包裝小盒為測試樣品，在溫度（23±2）℃，相對濕度（50±10）%的條件下對其定量、厚度、彎曲挺度三項物理指標(biāo)進(jìn)行測試，同時建立提升卷煙包裝盒閉合性能的一元模型。測試結(jié)果表明，紙張定量大的，厚度和彎曲挺度也大，包裝盒成型越好。特別是當(dāng)縱向彎曲挺度≥8 mN·m，且橫向彎曲挺度≥4.5mN·m時，能有效解決和提升包裝盒閉合性能問題。

關(guān)鍵詞：卷煙包裝盒；物理指標(biāo)；包裝成型；閉合性能

中圖分類號：TB48 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1400 （2021） 12-0027-04

基金項目：云南省科技廳計劃項目重點(diǎn)研發(fā)計劃（2018BA085）；云南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司重點(diǎn)項目（2020CP04）

Research on Physical Index Test and Closing Capability of Cigarette Packaging

HU Yue-hang， CHEN Fang-rui， YANG Xi（China Tobacco Yunnan Industrial CO.，LTD， Kunming 650000， China）

Abstract： In order to improve the forming energy efficiency and closing performance of cigarette packaging boxes， 20 kinds of cigarette packaging boxes were selected as test samples， and they were quantified under the conditions of temperature （23±2） ℃ and relative humidity （50±10） %. Three physical index of quantitative thickness and bending stiffness were tested， and a unitary model was established to improve the closing performance of cigarette packages. The test results show that the larger the basis weight of the paper， the larger thickness and bending stiffness， the better shape of the packaging box. When the machine direction bending stiffness is ≥8 mN·m， and the cross direction bending stiffness is ≥4.5mN·m， closing performance of the packaging box can be effectively solved and improved.

Key words： cigarette packaging； physical index； packaging molding； closure capability

當(dāng)前，消費(fèi)市場競爭日益激烈，對產(chǎn)品的內(nèi)在品質(zhì)和外在包裝質(zhì)量的控制和提升都提出了更高要求。在卷煙產(chǎn)品領(lǐng)域，卷煙包裝盒大多采用折疊硬質(zhì)紙張作為包裝材質(zhì)，其主要作用是將煙支儲置于相對穩(wěn)定的空間內(nèi)，防止煙支受外力擠壓變形。同時，起到一定密閉效果，避免煙支受潮、干燥、氧化或串味，以此來確保吸味品質(zhì)的相對穩(wěn)定性。目前，在消費(fèi)者開啟包裝的過程中，由于反復(fù)開啟使得許多包裝盒在后續(xù)使用中出現(xiàn)關(guān)閉不嚴(yán)密的問題。為改善部分產(chǎn)品包裝盒挺度和閉合性能不佳的問題，研究對包裝紙的定量、厚度、彎曲挺度三項指標(biāo)進(jìn)行了實(shí)驗和對比分析[1-2]，在充分掌握云產(chǎn)卷煙在行業(yè)盒與條包裝紙定量、厚度、彎曲挺度指標(biāo)方面的基礎(chǔ)上[3]，有針對性的提出改進(jìn)建議和方法，從而增強(qiáng)消費(fèi)者的消費(fèi)體驗感、滿意度，以及產(chǎn)品的市場競爭力。

研究根據(jù)《GB/T 451.2-2002紙和紙板定量的測定》、《GB/T 451.3-2002紙和紙板厚度的測定》、《GB/ T 22364-2018紙和紙板彎曲挺度的測定》和《Q/ YNZY.J04.111-2018卷煙盒與條包裝紙及封簽》的檢測方法，對省外企業(yè)生產(chǎn)的競爭性產(chǎn)品和云南中煙在產(chǎn)產(chǎn)品的包裝盒進(jìn)行了包裝紙定量、厚度、彎曲挺度指標(biāo)實(shí)驗測試及分析[4]。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗材料和儀器

測試樣品為省外企業(yè)生產(chǎn)的競爭性產(chǎn)品和云南中煙在產(chǎn)卷煙產(chǎn)品包裝小盒，共20個試樣。定量采用德國賽多利斯公司生產(chǎn)的電子天平對試樣進(jìn)行測定，型號：AC211S。厚度采用美國TMI公司生產(chǎn)的厚度儀對試樣進(jìn)行測定，型號：49-56。彎曲挺度采用四川長江造紙儀器公司生產(chǎn)的紙板挺度測定儀對試樣進(jìn)行測定，型號：J-TDY500A。

1.2 實(shí)驗方法

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)《GB/T 451.2-2002紙和紙板定量的測定》、《GB/T 451.3-2002紙和紙板厚度的測定》、《GB/ T 22364-2018紙和紙板彎曲挺度的測定》和《Q/ YNZY.J04.111-2018卷煙盒與條包裝紙及封簽》測試方法如下：定量，測定試樣面積和質(zhì)量并計算定量，以克每平方米表示。厚度，在規(guī)定的靜態(tài)負(fù)荷下采用精度為0.001mm的厚度儀測量出單張樣品的厚度。彎曲挺度，使用泰伯式挺度儀將規(guī)定尺寸的試樣彎曲至一定的彎曲角度，讀取儀器盤上的彎曲力矩值。此外，試樣調(diào)節(jié)樣品按照GB/T 10739的規(guī)定，在溫度（23±2）℃，相對濕度（50±10）%的條件下調(diào)節(jié)，并在此大氣條件下進(jìn)行試樣制備和試驗。

1.3 實(shí)驗數(shù)據(jù)

根據(jù)實(shí)驗，20個試樣的包裝紙物理指標(biāo)測試結(jié)果如表1所示。

2 結(jié)果與分析

2.1 定量對包裝成型的影響

從測試結(jié)果來看，包裝紙定量指標(biāo)檢測結(jié)果范圍在208.7-274.5g/m2之間。其中試樣1定量值最大274.5g/m2；試樣18定量值最小208.7g/m2。紙張定量是影響卷煙小盒包裝成型的重要因素，可能會對紙張挺度、彎曲度等方面造成直接影響。此外，紙張定量均一性較差，也易造成包裝紙模切過程中壓力難以控制，模切尺寸偏差的問題。

2.2 厚度對包裝成型的影響

從測試結(jié)果來看，包裝紙厚度指標(biāo)檢測結(jié)果范圍在0.29-0.33mm之間，差距不大。其中試樣1厚度值最大0.33mm；試樣11、14、16、20厚度值最小0.29mm。

2.3 彎曲挺度對包裝成型的影響

根據(jù)紙張纖維的走向以及組織排列的不同，紙張纖維方向可分為縱向和橫向兩種。其中，縱向的拉力與抗損性較強(qiáng)，撕裂度較弱，而橫向則相反。當(dāng)紙張纖維與造紙機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)方向平行或一致時，稱為縱向（Machine Direction），紙張纖維與造紙機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)方向垂直時，稱為橫向（Cross Direction）。從測試結(jié)果來看，包裝方式按10-10煙支排列的盒與條包裝紙彎曲挺度指標(biāo)縱向檢測結(jié)果范圍在5.86-10.20mN·m之間，橫向檢測結(jié)果范圍在3.06-4.92mN·m之間。其中試樣1盒包裝紙彎曲挺度最大，縱向值10.20mN·m，橫向值4.92mN·m；試樣18盒包裝紙縱向值最小5.86mN·m，試樣11盒包裝紙橫向值最小3.06mN·m。紙張彎曲挺度在小盒包裝機(jī)進(jìn)紙過程中造成一定困難，易折皺導(dǎo)致包裝質(zhì)量缺陷，使包裝不堅挺，成型效果不佳[6-9]。

2.4 其它影響因素分析

經(jīng)過實(shí)驗，發(fā)現(xiàn)影響包裝盒包裝成型的因素較多，是直接導(dǎo)致包裝盒閉合性問題的主要因素。除了盒包裝紙自身的定量、厚度、彎曲挺度等指標(biāo)影響外，還有內(nèi)襯紙和框架紙對包裝盒的摩擦力、阻力，紙張耐候性在煙標(biāo)印刷、運(yùn)輸、卷煙生產(chǎn)過程中產(chǎn)生起泡、濕度大易變形，煙標(biāo)卷曲等現(xiàn)象[10]。是一個綜合性的問題，需要從內(nèi)到外解決。

2.5 模型建立與數(shù)據(jù)分析

為建立卷煙包裝盒關(guān)閉性能的提升方法，增強(qiáng)包裝盒成型效果。實(shí)驗按照GB/T 10739的要求，在溫度（23±2）℃，相對濕度（50±10）%的環(huán)境下調(diào)節(jié)，并在此大氣條件下進(jìn)行試樣制備和實(shí)驗。采集擬制成包裝盒的原平張紙張克重（g/m2）作為該紙張的定量。再通過采集到的紙張定量帶入下列公式中進(jìn)行計算，預(yù)測其做成包裝盒后的橫向彎曲挺度Y以及縱向彎曲挺度Y。基于上述對紙張定量的測試，模型優(yōu)選的紙張定量為250g鐳射紙。

Y橫向彎曲挺度=-0.617+0.019*X定量；

Y縱向彎曲挺度=-3.524+0.048*X定量；

其中，X定量為紙張的定量；Y橫向彎曲挺度和Y縱向彎曲挺度的單位均為：mN·m。當(dāng)Y縱向彎曲挺度≥8 mN·m，且Y橫向彎曲挺度≥4.5 mN·m時表明包裝盒選紙合格，反之則需要重新進(jìn)行紙張選擇。

3 結(jié)論

通過對20個測試樣品在規(guī)定實(shí)驗條件下進(jìn)行定量、厚度、彎曲挺度（縱向、橫向）數(shù)據(jù)對比分析得出，三項物理指標(biāo)相互關(guān)聯(lián)，定量大的厚度和彎曲挺度也大，包裝盒成型越好。研究這三項物理指標(biāo)與卷煙包裝盒關(guān)閉性能之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)通過建立定量與橫向彎曲挺度、縱向彎曲挺度的一元模型可以有效判斷小盒是否會出現(xiàn)關(guān)閉不全的現(xiàn)象。當(dāng)縱向彎曲挺度≥8 mN·m，且橫向彎曲挺度≥4.5 mN·m，能有效解決和提升包裝盒閉合性能問題。此外，在今后的研究工作中還需對包裝機(jī)的設(shè)備調(diào)試以及包裝小盒模切尺寸等方面進(jìn)行綜合、系統(tǒng)性的持續(xù)優(yōu)化改進(jìn)，通過對包裝的提質(zhì)維護(hù)和升級改造，實(shí)現(xiàn)企業(yè)品質(zhì)和價值的提升。

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