薄膜厚度對卷煙半成品薄膜材料阻透性影響規律研究

劉丹楹 范羿 鄧佩珊 楊帆 吳峰

摘要：本文選擇了（PE/EVOH/PE）、（PE/PA/PE）的三層共擠復合材料及單膜材料LDPE作為研究對象，研究了薄膜材料厚度對薄膜材料阻透性的影響，旨在為項目找到一款最佳卷煙半成品薄膜材料。

關鍵詞：薄膜厚度;卷煙半成品;阻透性;影響規律

近些年來，塑料薄膜在卷煙半成品包裝上已經廣泛應用，但在煙草行業絕大多數煙廠選擇用LDPE薄膜材料包裝卷煙半成品。但是，對于單一薄膜材料來說，同時既有良好的防水汽性，又有良好的防氧滲透性是極少見的。PA以其優異的阻氧性能以及較好的力學強度受到食品包裝界的青睞，然而因其對濕度較為敏感，并且熱封性能不佳，所以PA薄膜通常都與其他薄膜復合使用，例如PE。EVOH是目前最好的阻透性材料之一，對氣體的阻透性好，但EVOH熱封性能較差，因此含EVOH薄膜的熱封層一般需要借助PE熱封。項目通過大量的調研選擇了（PE/EVOH/PE）、（PE/PA/PE）的三層共擠復合材料及目前在用單膜材料LDPE作為研究對象，研究薄膜材料厚度對薄膜材料阻透性的影響，能有效幫助項目選擇最佳卷煙半成品薄膜材料。

1.厚度對卷煙半成品薄膜材料透水蒸氣性影響規律研究

通過對不同厚度下薄膜材料透濕性變化規律的研究，建立薄膜材料厚度與薄膜材料透水蒸氣性的回歸模型，找出薄膜材料厚度對薄膜材料透水蒸氣性影響規律，為卷煙半成品項目選擇合適的薄膜材料厚度提供數據支撐。

1.1試驗方案設計

1.1.1 試驗目的

1）得出薄膜材料厚度與薄膜材料透水蒸氣性之間的關系

2）建立薄膜材料厚度與薄膜材料透水蒸氣性之間的回歸模型

3）找出薄膜材料厚度對薄膜材料透水蒸氣性影響規律

1.1.2 試驗材料

1）恒溫恒濕箱

2）透濕杯及定位裝置

3）分析天平：感量為 0.1 mg。

4）干燥器

5）量具：測量薄膜厚度精度為0.001 mm ;測量片材厚度精度為0.01mm。

6）密封蠟

7）干燥劑：無水氯化鈣粒度為0.60～2.36 mm。使用前應在 200±2℃烘箱中干燥2 h。

8）薄膜材料見下表1，本試驗所用材料（PE/EVOH/PE）、（PE/PA/PE）為共擠3層復合膜，LDPE為單膜。在測量前，試樣在溫度為38℃、相對濕度為90%的環境中處理 360min。試驗時，每種厚度的薄膜至少取10個試樣進行測試， 然后剔出誤差較大的數據后取平均值，計算出該厚度時薄膜的透水蒸氣性[1]。

1.1.3 試驗依據及方法

試驗根據國標GB/T 1037—1998《塑料薄膜和片材透水蒸氣性試驗方法 （杯式法） 》檢測不同厚度薄膜材料透水蒸汽性;測試方法為減重法[2]。

1.1.4 試驗條件

（1）環境：溫度 23±2 ℃，相對濕度90±2%;

（2）樣品條件：

1）試樣應平整、均勻，不得有孔洞，針眼、皺折、劃傷等缺陷。

2）試樣用標準的10cm圓片沖刀沖切。試樣直徑應為杯環內徑加凹槽寬度。

1.2 不同厚度對薄膜材料透水蒸汽性的影響

1.2.1試驗數據，表2

1.2.2 （PE/EVOH/PE）薄膜材料厚度與透水蒸汽性的相關性分析

回歸方程為（PE/EVOH/PE）透水蒸汽性 = 19.29 - 294.4 厚度 + 1224 厚度^2

結論：經分析可知，（PE/EVOH/PE）薄膜材料厚度與薄膜材料透水蒸汽性相關性檢驗中，P值=0.000 <0.05，可以認為在95%的置信水平下，可以拒絕原假設，（PE/EVOH/PE）薄膜材料厚度與薄膜材料透水蒸汽性存在顯著相關性，相關系數 R-Sq（調整）= 99.82%，存在負強相關性，即隨著（PE/EVOH/PE）薄膜厚度的增加，（PE/EVOH/PE）薄膜材料透水蒸汽性呈下降趨勢[3]。

1.2.3 （PE/PA/PE）薄膜材料厚度與透水蒸汽性的相關性分析

回歸方程為

（PE/PA/PE）透水蒸汽性 = 21.74 - 351.9 厚度 + 1576 厚度^2

結論：經分析可知，（PE/PA/PE）薄膜材料厚度與薄膜材料透水蒸汽性相關性檢驗中，P值=0.000 <0.05，可以認為在95%的置信水平下，可以拒絕原假設，（PE/PA/PE）薄膜材料厚度與薄膜材料透水蒸汽性存在顯著相關性，相關系數 R-Sq（調整） = 99.10%，存在負強相關性，即隨著（PE/PA/PE）薄膜厚度的增加，（PE/PA/PE）薄膜材料透水蒸汽性呈下降趨勢。

1.2.4 LDPE薄膜材料厚度與透水蒸汽性的相關性分析

回歸方程為

LDPE透水蒸汽性 = 6.564 - 23.04 厚度

結論：經分析可知，LDPE薄膜材料厚度與薄膜材料透水蒸汽性相關性檢驗中，P值=0.000 <0.05，可以認為在95%的置信水平下，可以拒絕原假設，（PE/PA/PE）薄膜材料厚度與薄膜材料透水蒸汽性存在顯著相關性，相關系數 R-Sq（調整）= 96.53%，存在負強相關性，即隨著LDPE薄膜厚度的增加，LDPE薄膜材料透水蒸汽性呈下降趨勢。

2.厚度對卷煙半成品薄膜材料氣體透過量影響規律研究

通過對不同厚度下薄膜材料氣體透過量變化規律的研究，建立薄膜材料厚度與薄膜材料氣體透過量的回歸模型，找出薄膜材料厚度對薄膜材料氣體透過量影響規律，為卷煙半成品項目選擇合適的薄膜材料厚度提供數據支撐。

2.1 試驗方案設計

2.1.1試驗目的

1）得出薄膜材料厚度與薄膜材料氣體透過量之間的關系

2）建立薄膜材料厚度與薄膜材料氣體透過量之間的回歸模型

3）找出薄膜材料厚度對薄膜材料氣體透過量影響規律

2.1.2 試驗材料

1）恒溫恒濕箱

2）薄膜材料表見表1

3）透氣儀

2.1.3 試驗條件

1）試樣應具有代表性，應沒有痕跡或可見的缺陷。

2）試樣一般為圓形，其直徑取決于所使用的儀器，每組試樣至少為10個。

3）應在GB/T 2918中規定的23℃士2℃環境下，將試祥放在干燥器中進行 48 h以上狀態調節或按產品標準規定處理。

2.2 不同厚度對薄膜材料氣體透過量的影響

2.2.1試驗數據，表3

2.2.2 （PE/EVOH/PE）薄膜材料厚度與氣體透過量的相關性分析

回歸方程為

（PE/EVOH/PE）氣體透過量 = 6.877 - 149.5 厚度 + 997.6 厚度^2

結論：經分析可知，（PE/EVOH/PE）薄膜材料厚度與薄膜材料透水蒸汽性相關性檢驗中，P值=0.000 <0.05，可以認為在95%的置信水平下，可以拒絕原假設，（PE/EVOH/PE）薄膜材料厚度與薄膜材料氣體透過量存在顯著相關性，相關系數 R-Sq（調整）=99.90%，存在正相關性，即隨著（PE/EVOH/PE）薄膜厚度的增加，（PE/EVOH/PE）薄膜材料氣體透過量呈上升趨勢。

2.2.3 （PE/PA/PE）薄膜材料厚度與氣體透過量的相關性分析

回歸方程為

（PE/PA/PE）氣體透過量 = 30.68 + 140.8 厚度

結論：經分析可知，（PE/PA/PE）薄膜材料厚度與薄膜材料透水蒸汽性相關性檢驗中，P值=0.000 <0.05，可以認為在95%的置信水平下，可以拒絕原假設，（PE/PA/PE）薄膜材料厚度與薄膜材料氣體透過量存在顯著相關性，相關系數 R-Sq（調整）=99.64%，存在正相關性，即隨著（PE/EVOH/PE）薄膜厚度的增加，（PE/PA/PE）薄膜材料氣體透過量呈上升趨勢[4]。

2.2.4 LDPE薄膜材料厚度與氣體透過量的相關性分析

回歸方程為

LDPE氣體透過量 = 2413 - 13560 厚度

結論：經分析可知，LDPE薄膜材料厚度與薄膜材料透水蒸汽性相關性檢驗中，P值=0.000 <0.05，可以認為在95%的置信水平下，可以拒絕原假設，LDPE薄膜材料厚度與薄膜材料氣體透過量存在顯著相關性，相關系數 R-Sq（調整）=99.24%，存在負相關性，即隨著LDPE薄膜厚度的增加，LDPE薄膜材料氣體透過量呈下降趨勢。

參考文獻

[1]梁旭升. 食品薄膜包裝材料選擇和透濕透氣系數的關系[J]. 商業研究，1983（2）：49-50.

[2]孫玉清. 柑桔氮氣保鮮貯藏庫的應用[J]. 深冷技術，1999， （1）：48-50.

[3]羅軍，趙科文，張慶春，等. 充氮氣調及低溫儲存對成品卷煙儲存期煙草甲蟲的防治效果[J]. 安徽農業科學，2018，46（4）：166-168. DOI：10.3969/j.issn.0517-6611.2018.04.050.

[4]呼和，梁曉紅，王羽，等. EHA/PE復合薄膜的力學性能和阻透性能[J]. 中國塑料，2015，29（9）：45-48.

出自：《卷煙半成品儲存技術研究與應用》項目，編號：S-6119007。

作者簡介：劉丹楹，（1992.8），性別：男，民族：漢，籍貫：云南玉溪 ?學歷：研究生，研究方向：從事卷包、濾棒過程工藝技術研究工作。

通訊作者：范羿，（1991.02），性別：男，名族：漢，籍貫：云南玉溪 ?學歷：本科，職稱：工程師，研究方向：長期從事卷包、制絲過程工藝管理、質量管理相關工作，對卷煙制品及半成品儲運環境物理特性變化和蟲害防治方面有一定研究。