煙用包裝膠性能對(duì)ZB416A卷煙包裝機(jī)條盒噴膠的影響

摘要：卷煙設(shè)備ZB416A是國內(nèi)為細(xì)支煙商標(biāo)紙開發(fā)的高速包裝機(jī)型，該設(shè)備機(jī)速快，生產(chǎn)效率高，但是在運(yùn)行時(shí)，存在包裝膠噴涂不暢、容易堵塞噴嘴的問題。為解決高速卷煙包裝機(jī)ZB416A因包裝膠的上機(jī)適應(yīng)性，而造成的噴嘴堵塞，頻繁停機(jī)的問題，試驗(yàn)考察了包裝膠影響上機(jī)性能的技術(shù)指標(biāo)，這些指標(biāo)包括流變特性、布氏黏度及干燥速度。結(jié)果表明：包裝膠流變特性符合假塑性流體，布氏黏度指標(biāo)控制在180 MPa·s，通過添加保濕劑聚乙二醇調(diào)整干燥速度，表干時(shí)間為127 s時(shí)，包裝膠的上機(jī)適應(yīng)性最佳。從而確定了包裝膠的最佳配方及其技術(shù)指標(biāo)，最終解決了包裝膠在卷煙包裝機(jī)ZB416A上機(jī)適用性問題。

關(guān)鍵詞：煙用包裝膠；流變性；黏度；卷煙包裝機(jī)ZB416A

中圖分類號(hào)：TQ433.4+35文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1001-5922（2025）02-0009-04

The influence of the performance of tobacco packagingadhesive on the glue spraying of cartons in ZB416Acigarette packaging machine

YUAN Shu1，LI Chenxi1，ZHOU Lina1，CAO Guichang2，ZHANG Hongyin2，DONG Yanlin2，XUE Danhong2

（1.China Tobacco Sichuan Indusrial Co.，Ltd.，Chengdu 610020，China；2.Beijing Changrun Chemical Industry Co.，Ltd.，Beijing 101304，China）

Abstract：The ZB416A cigarette packaging machine is a high-speed packaging model domestically developed in China for the label paper of fine-cut cigarettes.Characterized by high operating speed and high production efficien-cy，this machine，however，encounters issues during operation，such as inefficient spraying of the cigarette packag-ing adhesive and easy nozzle clogging.To resolve the problems of nozzle clogging and frequent shutdowns in the high-speed ZB416A cigarette packaging machine，which are attributed to the adaptability of the packaging adhesive to the machine，the technical parameters affecting the machine-running performance of the packaging adhesive were experimentally examined.These parameters include rheological properties，Brookfield viscosity，and drying rate.The results demonstrate that the rheological properties of the cigarette packaging adhesive conform to those of pseu-doplastic fluids，and the Brookfield viscosity index is maintained at 180 mPa·s.By adding the humectant polyethyl-ene glycol to regulate the drying rate，when the surface-drying time reaches 127 s，the packaging adhesive attains optimal adaptability to the machine.Consequently，the optimal formulation and technical parameters of the cigarette packaging adhesive have been determined，ultimately resolving the adaptability issue of the packaging adhesive forthe ZB416A cigarette packaging machine.

Key words：tobacco packaging adhesive；rheology；viscosity；ZB416A cigarette packaging machine

煙用包裝膠是卷煙商標(biāo)紙用粘合劑，煙用包裝膠分為2種，分別為水基膠和熱熔膠。包裝膠在卷煙生產(chǎn)過程中盡管其用量很小（約7 mg/支），但包裝粘接質(zhì)量的好壞，對(duì)生產(chǎn)和運(yùn)行起著很重要的作用[1]。上海煙機(jī)公司研制出ZB416A機(jī)組[2]，能夠?qū)崿F(xiàn)500包/min的細(xì)支卷煙包裝生產(chǎn)能力，小盒使用輥涂，條盒使用噴膠上膠方式，噴膠采用電磁閥控制[3]，通過壓力調(diào)整上膠量[4]，細(xì)支煙商標(biāo)紙技術(shù)指標(biāo)對(duì)上機(jī)質(zhì)量有較大影響[5]。高速包裝機(jī)ZB416A在使用過程中，包裝膠在小盒上面使用良好，在條盒上使用存在問題，包裝膠在噴膠過程中斷斷續(xù)續(xù)，造成涂膠不暢。研究針對(duì)包裝機(jī)ZB416A條盒噴涂上膠方式出現(xiàn)的問題，對(duì)包裝膠進(jìn)行改進(jìn)，并對(duì)包裝膠的流變特性、黏度及表干時(shí)間等指標(biāo)進(jìn)行表征，制備出一種能夠適應(yīng)噴涂上膠方式的包裝膠，該包裝膠具備噴涂順暢、不堵塞噴嘴、粘接牢固等特性，提高了車間設(shè)備作業(yè)率及生產(chǎn)效率。

1試驗(yàn)材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

乙烯-醋酸乙烯共聚乳液（簡稱VAE乳液）1491（塞拉尼斯）、聚乙烯醇BP-17（長春化工）、增塑劑Eastman Benzoflex 9-88（工業(yè)級(jí)，伊斯曼公司）、觸變劑BYK-D420（畢克公司）、保濕劑PEG400（陶氏）、消泡劑TEGO Antifoam 2280（贏創(chuàng)公司）、殺菌劑ACTICIDE MBS（索爾公司）、去離子水（自制）。

1.2儀器及設(shè)備

RVT型旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)（美國Brookfield公司）、Discovery流變儀、DHR-1旋轉(zhuǎn)流變儀（美國TA公司）、ZB416A卷煙機(jī)（上海煙草機(jī)械有限公司）。

1.3包裝膠制備和試驗(yàn)方法

1.3.1聚乙烯醇水溶液的制備

在常溫下，稱取4質(zhì)量份的水加入反應(yīng)容器中，開動(dòng)攪拌，然后稱取1質(zhì)量份的聚乙烯醇慢慢加入反應(yīng)容器中，攪拌分散均勻并且有溶脹時(shí)，開始升溫，加熱至85～90τ，保溫2 h，得到聚乙烯醇水溶液。

1.3.2配比備料

將VAE乳液、聚乙烯醇水溶液、增塑劑[8]、保濕劑、觸變劑、消泡劑和殺菌劑按以下質(zhì)量份比例稱取：VAE乳液65～75 phr；聚乙烯醇水溶液10～20 phr；增塑劑Eastman Benzoflex 9-88 2～3 phr；保濕劑PEG400（陶氏）1.5～2 phr；觸變劑BYK-D420（畢克公司）0.1～0.5 phr；消泡劑TEGO Antifoam 2280 0.1～0.5 phr；殺菌劑ACTICIDE MBS 0.5～1.0 phr；水10～15 phr；其中，VAE乳液為乙烯-醋酸乙烯共聚乳液。

1.3.3包裝膠的制備

將稱量的VAE乳液加入到反應(yīng)釜中，并開動(dòng)攪拌裝置對(duì)反應(yīng)釜中的乳液進(jìn)行攪拌，攪拌時(shí)長為10 min，攪拌速度設(shè)定為50～100 r/min，然后在攪拌狀態(tài)下依次向乳液中加入聚乙烯醇水溶液、增塑劑、觸變劑、保濕劑、消泡劑、殺菌劑，最后調(diào)整黏度到合適的范圍，得到包裝膠。

1.4測試與表征

（1）流變性測試：采用旋轉(zhuǎn)流變儀，儀器型號(hào)：DHR-1，錐板測量系統(tǒng)，在25τ下，測量不同剪切速率下的黏度變化，剪切速率變化范圍0.01～2 000 s-1，增長方式為對(duì)數(shù)增長，然后剪切速率從2 000～0.01 s-1，做剪切速度-黏度變化的曲線圖；

（2）黏度（η）：采用Brookfield公司的RVT旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)，測試在25τ下的黏度；

（3）表干時(shí)間：在溫度（25±0.5）τ，濕度為（50±5）%條件下，在PET涂厚度均勻的薄膜，同時(shí)開始計(jì)時(shí)，以手指輕觸涂膜表面，如感到有些發(fā)粘但無膠粘劑粘在手指上面，即認(rèn)為表干，并記錄時(shí)間。

2結(jié)果與討論

2.1不同流變性能的包裝膠對(duì)噴涂性能的影響

根據(jù)流體在剪切力的作用下，剪切應(yīng)力和應(yīng)變的比值關(guān)系即流體的粘性，將流體分為牛頓流體（Newtonian Fluid）和非牛頓流體（Non-Newtonian Fluid）[9]。牛頓流體在受力時(shí)，剪切應(yīng)力和應(yīng)變的比值是一定的，即它的粘性是常數(shù)。不同流體的粘性特征顯示出極大的差異，而膠體的流變特性對(duì)流速有很大的影響。

具有黏度隨剪切速率變化的流動(dòng)特性的流體[10]，即不服從牛頓粘性定律的流體，稱為非牛頓流體。通常分為3種類型：時(shí)間獨(dú)立性流體（Time-Independent）；非時(shí)間獨(dú)立性流體（Time-Dependent Fluids）；粘彈性體（Viscous-Elastic Fluids）[11]。

VAE或是PVAc乳液體系包裝膠一般都為非牛頓流體[12]，而且是假塑性流體，可以通過添加觸變劑改變流動(dòng)狀態(tài)，變?yōu)橛|變性流體。實(shí)驗(yàn)室調(diào)整了4個(gè)樣品，加入不同比例的觸變劑，考察觸變劑對(duì)產(chǎn)品流變及噴涂性能的影響，原料配方及技術(shù)指標(biāo)如表1。對(duì)4種包裝膠測試流變特性，流變特性見圖1。

由圖1可知，在體系中加入觸變劑BYK-D420后，體系由假塑性流體變?yōu)橛|變性流體，加入觸變劑越多，體系的觸變性越明顯。

4種不同黏度的包裝膠在ZB416A進(jìn)行上機(jī)驗(yàn)證，以每個(gè)班次清理噴嘴的次數(shù)來進(jìn)行驗(yàn)證上機(jī)效果，如表2所示。

由表2可知，加入觸變劑后，體系呈現(xiàn)觸變性[13]，在噴涂過程中，較高的壓力下，對(duì)膠產(chǎn)生剪切作用，隨著剪切速率的增大，黏度快速下降到較低的值后，隨著剪切速率的增大，黏度不再下降，噴出的膠流量較均勻，如包裝膠1；但是觸變性流體，在剪切速率增大過程中，黏度一直在下降，造成噴出的膠量不均勻，膠在噴嘴容易產(chǎn)生拖尾而產(chǎn)生膠垢，堵塞噴嘴，每個(gè)班次清理噴嘴次數(shù)增多。

2.2不同黏度的包裝膠對(duì)噴涂的影響

黏度是表征卷煙膠的一項(xiàng)重要指標(biāo)，影響膠的上機(jī)應(yīng)用性能。黏度大表現(xiàn)內(nèi)摩擦力大；測量黏度的方法主要有毛細(xì)管法、旋轉(zhuǎn)法、振動(dòng)法及落球法等，旋轉(zhuǎn)法是比較常用的方法[14]，被廣泛地應(yīng)用于測量牛頓型和非牛頓型流體的黏度及流變特性中[15]，使用簡單，測量快速方便，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，便于連續(xù)測量，通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速可以測量不同剪切速率下的流體黏度。

實(shí)驗(yàn)室在包裝膠1配方基礎(chǔ)上制備了5種不同黏度的包裝膠[16]，由于溫度對(duì)黏度有較大影響，測定黏度的條件是25℃[17]，5種產(chǎn)品的配方和技術(shù)數(shù)據(jù)如表3所示。

5種不同黏度的包裝膠在ZB416A進(jìn)行上機(jī)驗(yàn)證，以每個(gè)班次清理噴嘴的次數(shù)驗(yàn)證上機(jī)效果，如表4所示。

由表4可以看出，隨著黏度的下降，每個(gè)班次清理噴嘴的次數(shù)減少，因?yàn)殡S著黏度的減低，在噴涂時(shí)，能有效的減少膠點(diǎn)的拖尾現(xiàn)象，減少了在噴嘴的積膠。但包裝膠9清理次數(shù)增大，因?yàn)榘b膠在高速噴涂下，黏度變更低，在同等噴涂壓力下，點(diǎn)膠量增大，容易發(fā)生拖尾，導(dǎo)致包裝膠更易積膠。由此可以看出包裝膠8效果最佳。

2.3不同表干時(shí)間的包裝膠對(duì)噴涂的影響

由于ZB416A條盒的噴涂模式為不連續(xù)的點(diǎn)膠噴涂，每次噴涂會(huì)在噴嘴殘留很少量膠，膠會(huì)變干粘附在噴嘴位置，長時(shí)間的累積，容易造成堵塞噴嘴；如果膠的表干時(shí)間延長，后噴出的膠能夠沖洗掉噴嘴殘留的未表干的膠，那么膠不容易這么快堵塞噴嘴，因此表干時(shí)間是影響噴嘴堵塞的一個(gè)重要參數(shù)。但表干時(shí)間不能時(shí)間太長，表干時(shí)間太長，致使干燥速度變慢，膠粘接力變差，造成條盒粘接邊炸開，粘接失敗[18]。

實(shí)驗(yàn)室在包裝膠8配方基礎(chǔ)上制備了5種不同表干時(shí)間的包裝膠，通過添加保濕劑來調(diào)整包裝膠的表干時(shí)間[19]，5種產(chǎn)品的常規(guī)技術(shù)數(shù)據(jù)如表5所示。

5種不同表干時(shí)間的包裝膠在ZB416A進(jìn)行上機(jī)驗(yàn)證，以每個(gè)班次清理噴嘴的次數(shù)和粘接不牢的百分率驗(yàn)證上機(jī)效果，如表6所示。

由表6可以看出，隨著保濕劑PEG400的加入量增多，上機(jī)過程中清理噴嘴的次數(shù)減少，包裝膠13清理次數(shù)最少；隨著保濕劑PEG400的加入量增多，剔除粘接不牢的百分率在增多。造成上機(jī)粘接不牢的原因是：加入保濕劑后，使包裝膠的干燥速度變慢，表干時(shí)間變慢，噴嘴噴出的點(diǎn)膠容易沖洗掉噴嘴的殘留，但是當(dāng)表干時(shí)間太慢，導(dǎo)致粘接力下降，造成粘接不牢的情況增多，影響生產(chǎn)正常運(yùn)行，綜合上機(jī)運(yùn)行情況，包裝膠11效果最佳。

3結(jié)語

通過考察包裝膠的流變性能、黏度及表干時(shí)間對(duì)包裝機(jī)設(shè)備ZB416A上機(jī)適應(yīng)性的影響，優(yōu)選出包裝膠的最佳配方及其技術(shù)指標(biāo)，解決了包裝膠在包裝機(jī)ZB416A使用過程中頻繁堵塞噴嘴及粘接不牢的情況，提高了設(shè)備的有效生產(chǎn)作業(yè)率。

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（責(zé)任編輯：蘇幔，平海）