楊 揚(yáng) 王 浩 朝魯門 ，* 鄭 晗 白媛媛 謝 姣 王 萌 劉 文

（1.中國制漿造紙研究院有限公司，北京，100102；2.制漿造紙國家工程實(shí)驗(yàn)室，北京，100102；3.云南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，云南昆明，650231）

吸煙不僅危害人體健康，而且是引起火災(zāi)事故的主要原因之一。近年來，為了降低卷煙引起火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)，世界上部分國家和地區(qū)（如美國、歐盟、加拿大、澳大利亞）相繼頒布低引燃傾向卷煙相關(guān)法律，要求在本地區(qū)生產(chǎn)和銷售的卷煙必須使用低引燃傾向卷煙紙。低引燃傾向（Lower Ignition Propensity，LIP或者Reduced Ignition Propensity, RIP）卷煙作為一種安全型卷煙，在非抽吸狀態(tài)下能夠自動(dòng)熄滅，避免引燃其他物品，可以有效降低卷煙引起的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。因此，低引燃傾向卷煙紙成為煙草行業(yè)重點(diǎn)關(guān)注和研究的方向之一。LIP 卷煙紙可以通過表面涂布阻燃帶、雙層卷煙紙及漿內(nèi)加填等技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)，目前主要是采用操作簡單、設(shè)置阻燃高效的阻燃帶方式實(shí)現(xiàn)LIP卷煙紙的生產(chǎn)[1-3]。含有阻燃帶的卷煙紙是在卷煙紙的部分區(qū)域表面涂布或印刷成膜性涂層，降低卷煙紙透氣性，有效阻隔氧氣透過，阻止卷煙紙繼續(xù)燃燒，從而降低卷煙引燃性。當(dāng)卷煙燃燒至阻燃帶位置，吸煙者繼續(xù)抽吸卷煙能保持正常燃燒，不抽吸時(shí)卷煙則自動(dòng)熄滅，從而降低引起火災(zāi)的概率。理想的LIP 卷煙除滿足上述要求外，還需要盡量不影響煙支的外觀、抽吸品質(zhì)及煙灰特性。目前，海藻酸鈉、阿拉伯膠等具有增稠、成膜特性的多糖類物質(zhì)常用作LIP 卷煙的阻燃帶涂料，多糖類物質(zhì)來源廣泛，既可以從動(dòng)物、植物中獲取，也可以利用微生物發(fā)酵技術(shù)獲得，近年來，性能穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)高效的微生物多糖受到人們的廣泛關(guān)注。黃原膠是目前生產(chǎn)規(guī)模最大、用途最廣的微生物多糖之一，黃原膠是以淀粉、蔗糖等碳水化合物為主要原料，利用野油菜黃單胞桿菌經(jīng)好氧深層發(fā)酵制備的一種胞外微生物多糖。黃原膠在低濃度下具有較高的黏度，且具有良好的成膜性、穩(wěn)定性及與其他多種物質(zhì)的相容性，目前廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、化妝品、石油工業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域[4-5]。本研究以微生物多糖黃原膠為增稠成膜助劑，分別與2 種無機(jī)阻燃劑及1種有機(jī)阻燃劑復(fù)配制備阻燃涂料，涂覆在卷煙紙表面制得具有阻燃帶的卷煙紙，研究了涂布量、復(fù)配助劑等因素對(duì)卷煙紙阻燃性能的影響。同時(shí)，對(duì)該方法制備的阻燃卷煙的外觀和吸味進(jìn)行評(píng)價(jià)，優(yōu)選出易于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)、阻燃高效、能夠滿足低引燃傾向卷煙要求的LIP卷煙紙。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)原料

卷煙紙?jiān)垼?8.2 g/m2；黃原膠，河南豫興生物科技有限公司；無機(jī)阻燃劑1，阿拉丁試劑（上海）有限公司；無機(jī)阻燃劑2，取自中輕特種纖維材料有限公司，平均粒徑1.8 μm；有機(jī)阻燃劑，取自中輕特種纖維材料有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備

電動(dòng)攪拌器，上海一恒科技有限公司；高速分散機(jī)，上海涂料工業(yè)機(jī)械廠；透氣度測(cè)量儀，中國科學(xué)院安徽光學(xué)精密機(jī)械研究所；轉(zhuǎn)鼓式干燥器，中國制漿造紙研究院有限公司；手動(dòng)卷煙器；自制阻燃測(cè)試裝置；掃描電子顯微鏡，日本日立公司；白度測(cè)定儀，美國Technidyne公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 阻燃涂料的制備

稱取一定量的水置于容器中，開啟電動(dòng)攪拌，緩慢加入黃原膠使其溶解待用；將無機(jī)阻燃劑1配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)15%的溶液，取一定量配制好的無機(jī)阻燃劑1 與黃原膠溶液混合均勻，制備黃原膠-無機(jī)阻燃劑1涂料；用高速分散機(jī)制備固含量50%的無機(jī)阻燃劑2懸浮液，取一定量黃原膠溶液加入到無機(jī)阻燃劑2懸浮液中高速攪拌混合均勻，制備黃原膠-無機(jī)阻燃劑2涂料；有機(jī)阻燃劑材料用水溶解后，取一定量的黃原膠溶液與其混合，配制黃原膠-有機(jī)阻燃劑復(fù)合涂料。

1.3.2 涂布阻燃帶

每支卷煙設(shè)有2 個(gè)阻燃帶，2 個(gè)阻燃帶寬度均為5 mm，2 個(gè)阻燃帶之間的距離為20 mm，第1 個(gè)阻燃帶距離卷煙燃燒端15 mm。在阻燃帶以外的其他部位貼好阻隔膜，用實(shí)驗(yàn)室涂布棒將涂料涂覆在阻燃帶位置處，涂布后的卷煙紙用鼓風(fēng)干燥箱干燥。

除涂布阻燃帶外，用刮棒涂布滿幅卷煙紙樣，以用于測(cè)定涂布卷煙紙的透氣度及光學(xué)性能。

1.3.3 卷煙

稱取相同質(zhì)量的煙絲，利用手動(dòng)卷煙器將煙絲填充在涂布阻燃帶后的卷煙紙中并卷制成煙支。

1.4 性能檢測(cè)

1.4.1 阻燃性能測(cè)試

參照ASTM E2187—09 的標(biāo)準(zhǔn)方法，自制阻燃性能測(cè)試裝置，每次測(cè)試放置10 層濾紙，每組測(cè)試20支卷煙。將點(diǎn)燃的卷煙放置在濾紙上，觀察卷煙的燃燒特性，若卷煙燃燒至接裝紙?zhí)幭纾洖榫頍熑L燃燒；若卷煙在任一阻燃帶處熄滅或在阻燃帶之后熄滅，記為自動(dòng)熄滅。自動(dòng)熄滅的卷煙數(shù)量占總點(diǎn)燃卷煙數(shù)量的百分比記為自動(dòng)熄滅率，當(dāng)自動(dòng)熄滅率≥75%時(shí)，則該卷煙為低引燃傾向（LIP）卷煙。

1.4.2 感官質(zhì)量評(píng)價(jià)

對(duì)含有阻燃帶的卷煙樣品內(nèi)在質(zhì)量進(jìn)行打分并統(tǒng)計(jì)，主要是對(duì)卷煙的刺激性、諧調(diào)、香氣、雜氣、余味5 項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，設(shè)置分值范圍為0～10分，分值越高表明抽吸品質(zhì)越好，阻燃帶對(duì)卷煙的影響越小。

1.4.3 涂層形貌觀察

選取涂布阻燃涂料后的卷煙紙粘貼在含有導(dǎo)電膠的測(cè)試臺(tái)上，進(jìn)行噴金處理，利用掃描電子顯微鏡觀察其形貌。

1.4.4 透氣度測(cè)定

用透氣度儀測(cè)定涂布阻燃涂料后卷煙紙的透氣度。

1.4.5 光學(xué)性能測(cè)定

將阻燃涂料滿幅涂布在卷煙紙上，干燥后測(cè)定涂布前后卷煙紙的白度、色度和不透明度，分析阻燃涂料對(duì)卷煙整體外觀的影響。

2 結(jié)果與討論

2.1 黃原膠單獨(dú)用作阻燃涂料對(duì)卷煙紙阻燃性能的影響

用黃原膠涂布卷煙紙?jiān)垼@得不同涂布量的卷煙紙，測(cè)定涂布前后卷煙紙的透氣度、白度、L值、a值、b值及不透明度，測(cè)定含阻燃帶的卷煙紙的阻燃性能，涂布面在卷煙內(nèi)側(cè)，結(jié)果如表1所示。

表1 單獨(dú)使用黃原膠涂布后卷煙紙的性能Table 1 Properties of cigarette paper coated with xanthan gum

從表1 可以看出，單獨(dú)使用黃原膠為涂料涂布卷煙紙，當(dāng)涂布量≥6.4 g/m2時(shí)涂布阻燃帶的卷煙自動(dòng)熄滅率＞75%，滿足LIP 卷煙的要求。涂布黃原膠阻燃涂料的卷煙全長燃燒和自動(dòng)熄滅卷煙的狀態(tài)如圖1所示，從圖1可以看出黃原膠涂料對(duì)卷煙燃燒后煙灰外觀及包灰性能無明顯影響。涂布前后卷煙紙的SEM圖如圖2 所示，從圖2 可以看出，卷煙紙?jiān)埍砻婺芮逦乜吹嚼w維交織及填料分布狀態(tài)，經(jīng)涂布后黃原膠形成膜狀物質(zhì)覆蓋在紙張表面，隨著涂布量的增加，黃原膠成膜的連續(xù)性越好，卷煙紙透氣度下降（如表1 所示），當(dāng)涂布量達(dá)到6.4 g/m2時(shí)，卷煙紙表面大部分被膜狀物覆蓋，透氣度由卷煙紙?jiān)埖?9.4 CU 降至6.0 CU，卷煙紙表面的膜狀物能夠阻隔氧氣而使卷煙中斷燃燒、自動(dòng)熄滅。

總之，儲(chǔ)備公司將不斷探索，努力提升管理水平，積極拓寬經(jīng)營思路，在管好用好儲(chǔ)備土地方面走出新路子、創(chuàng)出新業(yè)績。

圖1 全長燃燒和自動(dòng)熄滅卷煙照片F(xiàn)ig.1 Photos of full length burning and self extinguishing cigarettes

圖2 卷煙紙?jiān)埣巴坎键S原膠后部分卷煙紙的SEM圖Fig.2 SEM images of cigarette paper and xanthan gum coating

從表1 還可以看出，隨著黃原膠涂布量的增加，卷煙紙的白度降低，b值增加，這表明涂布黃原膠后卷煙紙變黃；涂布后卷煙紙的不透明度也有所降低。當(dāng)涂布量達(dá)到能夠滿足LIP 卷煙要求時(shí)，涂布后卷煙紙的白度值和不透明度均分別降低了約3 個(gè)百分點(diǎn)。對(duì)涂布黃原膠的卷煙樣品進(jìn)行感官質(zhì)量評(píng)吸，發(fā)現(xiàn)隨著涂布量增加，對(duì)卷煙抽吸品質(zhì)的影響增大。

綜上所述，單獨(dú)使用黃原膠用于LIP 卷煙的阻燃涂料，涂布量需達(dá)到6.4 g/m2以上才能滿足LIP 卷煙的要求，但是較高的涂布量會(huì)導(dǎo)致卷煙紙阻燃帶部位比其他部位顏色偏黃且透明，影響卷煙紙外觀。此外，黃原膠具有較高的黏度，即使在較低質(zhì)量分?jǐn)?shù)下其黏度也較大，因此黃原膠難以配制成高濃度的溶液，實(shí)際生產(chǎn)中利用較低濃度的黃原膠難以一次實(shí)現(xiàn)較高的涂布量，采用多次涂布的方式操作復(fù)雜。因此，考慮將黃原膠與其他阻燃劑復(fù)配，通過協(xié)同增效作用，制備適用于實(shí)際生產(chǎn)的LIP 卷煙紙。

2.2 黃原膠-無機(jī)阻燃劑1 復(fù)合涂料對(duì)卷煙紙阻燃性能的影響

無機(jī)阻燃劑1 為不可燃物質(zhì)，加熱后會(huì)熔融成透明液體，形成玻璃或液態(tài)保護(hù)層，降低氧氣擴(kuò)散和熱量傳遞，本實(shí)驗(yàn)將無機(jī)阻燃劑1 與黃原膠混合復(fù)配，以期通過二者的協(xié)同作用提高阻燃效率。改變混合涂料中黃原膠與無機(jī)阻燃劑1的比例，測(cè)定不同涂布量時(shí)涂布卷煙紙的透氣度、白度、L值、a值、b值及不透明度，測(cè)定含阻燃帶卷煙紙的阻燃性能，涂布面在卷煙內(nèi)側(cè)，結(jié)果如表2所示。

從表2 可以看出，當(dāng)涂料中黃原膠-無機(jī)阻燃劑1的比例為2∶1 時(shí)，涂布量達(dá)到10.5 g/m2才能滿足LIP卷煙的阻燃要求，僅使用黃原膠時(shí)涂布量6.4 g/m2即能達(dá)到LIP 卷煙要求；混合涂料中無機(jī)阻燃劑1 占比的增加不利于阻燃效果，混合涂料中無機(jī)阻燃劑1占比50%以上，涂布量達(dá)到10.0 g/m2以上仍不能滿足LIP 卷煙的要求。這可能是因?yàn)榛旌贤苛现悬S原膠占比的下降，導(dǎo)致涂料在卷煙紙表面的成膜性變差，圖3為黃原膠-無機(jī)阻燃劑1涂布后卷煙紙的SEM 圖。圖3 結(jié)合表2 可以看出，在相同涂布量（6.0～7.0 g/m2）時(shí)，混合涂料比單獨(dú)黃原膠涂料涂布后卷煙紙的透氣度高且成膜性差。盡管無機(jī)阻燃劑1能夠降低卷煙紙的燃燒速率，但成膜性變差對(duì)阻燃的負(fù)面影響作用更大，導(dǎo)致黃原膠-無機(jī)阻燃劑1 復(fù)合涂料的阻燃效果較差。

圖3 涂布黃原膠-無機(jī)阻燃劑1復(fù)合涂料后部分卷煙紙的SEM圖Fig.3 SEM images of cigarette papers coated with xanthan gum/inorganic flame retardant 1 composite coating

表2 黃原膠-無機(jī)阻燃劑1復(fù)合涂料涂布后卷煙紙的性能Table 2 Properties of cigarette papers coated with xanthan gum/inorganic flame retardant 1 composite coating

黃原膠-無機(jī)阻燃劑1 復(fù)合涂料對(duì)卷煙紙光學(xué)性能的影響與單獨(dú)黃原膠涂布的卷煙紙類似，隨著涂布量的增加，卷煙紙白度和不透明度降低；黃原膠-無機(jī)阻燃劑1 比例為2∶1，涂布量為10.5 g/m2時(shí)，白度和不透明度分別比卷煙紙?jiān)埥档土?.5和3.4個(gè)百分點(diǎn)。涂布量和無機(jī)阻燃劑1占比增加均不利于卷煙的抽吸品質(zhì)。此外，當(dāng)涂料中無機(jī)阻燃劑1占比較高且涂布量較高時(shí)，卷煙阻燃帶部位燃燒后的煙灰呈黑色，影響煙灰的美觀，圖4 為涂布黃原膠-無機(jī)阻燃劑1 復(fù)合涂料卷煙全長燃燒圖，由圖4 可以看出，卷煙阻燃帶部位的煙灰較為挺硬，這是因?yàn)闊o機(jī)阻燃劑1 加熱熔融，經(jīng)冷卻后會(huì)固化為不透明的玻璃狀物質(zhì)。

圖4 涂布黃原膠-無機(jī)阻燃劑1復(fù)合涂料卷煙燃燒后的狀態(tài)圖Fig.4 Photo of cigarette after burning with xanthan gum/inorganic flame retardant 1 composite coating

2.3 黃原膠-無機(jī)阻燃劑2 復(fù)合涂料對(duì)卷煙紙阻燃性能的影響

無機(jī)阻燃劑2 是一種環(huán)保填充型阻燃劑，主要依靠受熱時(shí)發(fā)生化學(xué)分解吸熱和釋放出熱容較大的水而起到阻燃的作用。實(shí)驗(yàn)采用黃原膠與無機(jī)阻燃劑2復(fù)配，改變混合涂料中二者的比例及涂布量，測(cè)定涂布后卷煙紙的透氣度、白度、L值、a值、b值及不透明度，測(cè)定含阻燃帶卷煙紙的阻燃性能，涂布面在卷煙內(nèi)側(cè)，結(jié)果如表3所示。

圖5 涂布黃原膠-無機(jī)阻燃劑2復(fù)合涂料后部分卷煙紙的SEM圖Fig.5 SEM images of cigarette papers coated with xanthan gum/inorganic flame retardant 2 composite coating

表3 黃原膠-無機(jī)阻燃劑2復(fù)合涂料涂布卷煙紙的性能Table 3 Properties of cigarette papers coated with xanthan gum/inorganic flame retardant 2 composite coating

此外，由于所用無機(jī)阻燃劑2 的白度較高，當(dāng)涂布量較高時(shí)卷煙阻燃帶部位白度和不透明度較高，從表3 的光學(xué)性能指標(biāo)也可以看出，隨著涂布量的增加，卷煙紙的白度、不透明度均增加，肉眼觀察也較為明顯，影響卷煙的外觀狀態(tài)。

2.4 黃原膠-有機(jī)阻燃劑復(fù)合涂料對(duì)卷煙紙阻燃性能的影響

實(shí)驗(yàn)所用有機(jī)阻燃劑材料無毒無味，具有良好的延展性、穩(wěn)定性和成膜性。改變混合涂料中二者的比例及涂布量，測(cè)定涂布后卷煙紙的透氣度、白度、L值、a值、b值及不透明度，測(cè)定含阻燃帶卷煙紙的阻燃性能，涂布面在卷煙內(nèi)側(cè)，結(jié)果如表4所示。

從表4 可以看出，當(dāng)復(fù)合涂料中黃原膠與有機(jī)阻燃劑的比例為1∶1，涂布量達(dá)到5.5 g/m2時(shí)，涂有阻燃帶的卷煙自動(dòng)熄滅率為85%，滿足LIP 卷煙要求。當(dāng)復(fù)合涂料中有機(jī)阻燃劑占比＞50%時(shí)，涂布量降低至4.0 g/m2以下也能滿足LIP 卷煙要求，這表明有機(jī)阻燃劑對(duì)含有黃原膠涂料的阻燃卷煙紙具有增效作用，這是因?yàn)橛袡C(jī)阻燃劑的成膜性優(yōu)于黃原膠，與黃原膠混合使用能夠進(jìn)一步提升涂料在卷煙紙表面的覆蓋，圖6 為黃原膠-有機(jī)阻燃劑復(fù)合涂料涂布后卷煙紙的SEM 圖，結(jié)合圖2 及表1、表4 中的透氣度數(shù)值可知，與單獨(dú)使用黃原膠涂料相比，在相同涂布量（3.0～4.0 g/m2）時(shí)，涂布復(fù)合涂料卷煙紙的透氣度較低，黃原膠-有機(jī)阻燃劑復(fù)合涂料在紙張表面的成膜性更好，所以復(fù)合涂料能夠在涂布量低于4.0 g/m2時(shí)有效阻隔氧氣，達(dá)到阻燃的目的。

圖6 涂布黃原膠-有機(jī)阻燃劑復(fù)合涂料后部分卷煙紙的SEM圖Fig.6 SEM images of cigarette papers coated with xanthan gum/organic flame retardant composite coating

從表4 的光學(xué)性能數(shù)據(jù)可以看出，黃原膠-有機(jī)阻燃劑復(fù)合涂料阻燃帶對(duì)卷煙紙白度、色度和不透明度的影響較小，由表1 和表4 可知，僅使用黃原膠涂布，涂布量5.0 g/m2左右時(shí)，卷煙紙不透明度為72.6%，而黃原膠-有機(jī)阻燃劑混合涂料在相同涂布量下，卷煙紙不透明度均＞74.0%，且復(fù)合涂料涂布的卷煙紙未呈現(xiàn)單獨(dú)黃原膠涂料阻燃帶部位偏黃的現(xiàn)象，復(fù)合涂料對(duì)卷煙外觀影響較小。對(duì)黃原膠-有機(jī)阻燃劑復(fù)合涂料卷煙進(jìn)行感官質(zhì)量評(píng)價(jià)，在達(dá)到LIP 要求的涂布量（＜4.0 g/m2）時(shí)，抽吸品質(zhì)與卷煙紙?jiān)埾喈?dāng)，復(fù)合阻燃涂料不會(huì)增加卷煙的雜氣和刺激性氣味，且對(duì)卷煙的香氣風(fēng)格無明顯影響。

表4 黃原膠-有機(jī)阻燃劑復(fù)合涂料涂布后卷煙紙的性能Table 4 Properties of cigarette papers coated with xanthan gum/organic flame retardant composite coating

2.5 阻燃帶涂布在卷煙紙的正面或反面對(duì)阻燃效果的影響

以黃原膠-有機(jī)阻燃劑復(fù)合涂料按阻燃帶規(guī)格涂布卷煙紙?jiān)?，固定黃原膠和有機(jī)阻燃劑比例為1∶2，涂布量2.0～5.0 g/m2，分別將阻燃涂料涂覆在卷煙紙?jiān)埖恼妫ň沓蔁熤Ш笞枞紟挥诰頍熗鈧?cè)）、反面（卷成煙支后阻燃帶位于卷煙內(nèi)側(cè)）以及正反兩面（正面和反面涂布量相同，涂布位置一致，卷成煙支后卷煙內(nèi)外兩側(cè)均有阻燃帶），測(cè)定阻燃帶分別位于卷煙外側(cè)、內(nèi)側(cè)及兩側(cè)時(shí)卷煙紙的阻燃性能，并觀察涂布后卷煙的外觀形態(tài)及燃燒后的煙灰狀態(tài)，結(jié)果如表5所示。

從表5 可以看出，當(dāng)涂布量為3.3 g/m2時(shí)，阻燃帶涂料涂布在外側(cè)和兩側(cè)均能滿足LIP 要求，阻燃效果優(yōu)于內(nèi)側(cè)。通過觀察阻燃帶涂料在不同位置時(shí)卷煙的燃燒狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)復(fù)合涂料在卷煙外側(cè)會(huì)影響燃燒熄滅后卷煙的表面狀態(tài)，與涂料在內(nèi)側(cè)相比，阻燃帶部位會(huì)出現(xiàn)較大面積發(fā)黑的現(xiàn)象，如圖7所示，影響卷煙的外觀。

圖7 涂布量4.8 g/m2阻燃涂料涂在不同位置時(shí)卷煙燃燒后的狀態(tài)圖Fig.7 Photos of cigarette after burning with flame retardant coating applied at different positions when coating weight was 4.8 g/m2

表5 涂布位置對(duì)黃原膠-有機(jī)阻燃劑復(fù)合涂料涂布后卷煙紙阻燃性能的影響Table 5 Effect of coating position on flame retardancy of cigarette paper coated with xanthan gum/organic flame retardant composite coating

2.6 黃原膠-有機(jī)阻燃劑復(fù)合阻燃涂料中試試驗(yàn)

在備料罐中配制黃原膠-有機(jī)阻燃劑復(fù)合涂料，利用凹版印刷機(jī)對(duì)卷煙紙?jiān)堖M(jìn)行印刷，共開展2次中試試驗(yàn)，黃原膠和有機(jī)阻燃劑的比例分別為1∶4、1∶8，其他試驗(yàn)條件一致。凹版印刷機(jī)運(yùn)行車速60～70 m/min，幅寬1000 mm；阻燃帶寬度6 mm，間距20 mm，阻燃涂料印刷在卷煙原紙的反面（最終卷在卷煙內(nèi)側(cè)靠近煙絲端）。阻燃涂料印刷完成后，對(duì)帶有阻燃帶的卷煙紙進(jìn)行分切、卷煙，測(cè)定阻燃效果，結(jié)果如表6所示。復(fù)合阻燃涂料中黃原膠與有機(jī)阻燃劑比例為1∶4 時(shí)，利用凹版印刷機(jī)印刷卷煙紙上料，涂布量較低，卷制成卷煙后不能滿足LIP 卷煙要求，當(dāng)黃原膠與有機(jī)阻燃劑比例為1∶8，涂布量為4.5 g/m2時(shí)，卷制成卷煙的自動(dòng)熄滅率＞75%，可以滿足LIP 要求，且對(duì)卷煙的吸味無明顯影響，這與實(shí)驗(yàn)室結(jié)果相符。制備的LIP 卷煙在第1 個(gè)阻燃帶位置自動(dòng)熄滅后，繼續(xù)抽吸仍能持續(xù)燃燒，燃燒至第2個(gè)阻燃帶位置時(shí)再次自動(dòng)熄滅，如圖8所示，且燃燒后的煙灰與卷煙紙?jiān)垷o差別，無變黑現(xiàn)象。

圖8 中試試驗(yàn)制備的LIP卷煙燃燒狀態(tài)圖Fig.8 Combustion photo of LIP cigarette prepared in pilot test

表6 黃原膠-有機(jī)阻燃劑復(fù)合阻燃涂料涂布后卷煙紙的中試試驗(yàn)Table 6 Pilot test of cigarette paper with xanthan gum/organic flame retardant composite coating

3 結(jié) 論

3.1 黃原膠單獨(dú)用作阻燃涂料，當(dāng)涂布量≥6.4 g/m2時(shí)涂布阻燃帶的卷煙紙卷煙后自動(dòng)熄滅率＞75%，滿足低引燃傾向卷煙紙的阻燃要求，但涂布量較高時(shí)卷煙紙阻燃帶處偏黃且不透明度降低，影響外觀。

3.2 黃原膠-無機(jī)阻燃劑1復(fù)合涂料、黃原膠-無機(jī)阻燃劑2復(fù)合涂料涂布后卷煙紙的阻燃效果較差，尤其當(dāng)復(fù)合涂料中黃原膠占比較低時(shí)，涂有阻燃帶的卷煙難以達(dá)到低引燃傾向卷煙紙的要求。

3.3 黃原膠-有機(jī)阻燃劑復(fù)合涂料涂布后卷煙紙的阻燃效果較好，當(dāng)黃原膠與有機(jī)阻燃劑的比例為1∶2，涂布量≥3.9 g/m2即能夠達(dá)到低引燃傾向卷煙紙的要求；復(fù)合涂料中有機(jī)阻燃劑比例越大，阻燃效率越高；當(dāng)涂布量較低時(shí)，阻燃涂料涂布在卷煙外側(cè)阻燃效果優(yōu)于涂布在卷煙內(nèi)側(cè)，但涂料在外側(cè)會(huì)使卷煙熄滅部位大面積變黑，一定程度上影響外觀狀態(tài)。

3.4 利用黃原膠-有機(jī)阻燃劑復(fù)合阻燃涂料進(jìn)行中試試驗(yàn)，采用凹版印刷機(jī)將阻燃涂料印刷在卷煙紙?jiān)埳闲纬勺枞紟В?dāng)黃原膠與有機(jī)阻燃劑比例為1∶8，涂布量4.5 g/m2時(shí)，中試阻燃卷煙紙卷煙測(cè)試能夠達(dá)到低引燃傾向卷煙紙的要求。