孟浩，關(guān)明，李英會，柳秋林

頤中青島實(shí)業(yè)有限公司，山東青島，266021

0 引言

目前，卷煙用膠粘劑主要分為：接嘴膠、搭口膠、包裝膠、中縫膠等，接嘴膠作用于濾棒與煙支的卷接過程中，在卷煙生產(chǎn)中的用量很少（約10 mg/支），但接嘴膠對卷煙機(jī)的生產(chǎn)效率及卷接質(zhì)量影響較大[1]。隨著煙草行業(yè)的發(fā)展，卷煙機(jī)的卷接車速已經(jīng)從常規(guī)的7000～10000支/min向10000～20000支/min轉(zhuǎn)變，卷煙機(jī)車速的提升對接嘴膠的粘接強(qiáng)度、流動性、清潔性提出了新的挑戰(zhàn)，同時，煙草行業(yè)已經(jīng)開始從高速發(fā)展開始向高質(zhì)量發(fā)展轉(zhuǎn)變，中式卷煙向著降焦、減害、個性化與定制化的方向發(fā)展，細(xì)支卷煙、中支卷煙、爆珠、特殊水松紙材料對接嘴膠的穩(wěn)定性與適用性提出新的要求，接嘴膠的上機(jī)使用性能以及功能性需求成為目前研究的重點(diǎn)[2-4]。

1 卷煙接嘴膠的應(yīng)用現(xiàn)狀

隨著卷煙行業(yè)的發(fā)展以及卷煙機(jī)車速的提升和換代，在卷接工序中對接嘴膠的性能要求逐漸提高，接嘴膠根據(jù)主要成分不同可以劃分為醋酸乙烯-乙烯共聚物乳液、聚醋酸乙烯酯乳液、淀粉膠等。其中，醋酸乙烯-乙烯共聚物乳液是目前使用最廣泛的水基型接嘴膠乳液。以下主要從接嘴膠主要成分的不同對目前的研究進(jìn)展進(jìn)行總結(jié)。

1.1 醋酸乙烯-乙烯共聚物乳液接嘴膠

醋酸乙烯-乙烯共聚物，其分子式如圖1所示，通常將醋酸乙烯含量小于40%的高分子聚合物稱為EVA樹脂，醋酸乙烯含量在40%～70%的高分子聚合物稱為EVA橡膠，醋酸乙烯含量在70%～95%范圍內(nèi)通常呈現(xiàn)乳液狀態(tài)，稱為VAE乳液，外觀呈乳白色或微黃色，具有優(yōu)異的粘接性能、易成膜、易改性，與許多高分子乳液都具有良好的混溶性和適配性，是目前使用最廣泛的接嘴膠乳液原料。VAE乳液的優(yōu)異性，在于可以通過調(diào)節(jié)其中的乙烯基和醋酸乙烯基比例，合成不同玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）的乳液，以滿足接嘴膠在不同車速卷煙機(jī)上的干燥速度和成膜性需求。高金憲等[5]使用高、中、低三種粘度的VAE乳液按照一定的比例共混，以提高VAE乳液的流動性和稀釋穩(wěn)定性，同時選擇聚合度為120000-170000的高聚合度聚乙烯醇，顯著提高了卷煙的粘接強(qiáng)度和存儲穩(wěn)定性，可以滿足16000支/min的卷接生產(chǎn)要求。黃凱兵等[6]制備了一種防滲透接裝紙用接嘴膠，通過VAE乳液與丙烯酸乳液共混改性的方法，所用丙烯酸乳液為純丙乳液中引入長碳鏈的可聚合脂肪酸進(jìn)行共聚而成，制備的接嘴膠能很好地降低紙張的表面張力，實(shí)現(xiàn)在防滲透用接裝紙上有較好的滲透性能和涂布性能。

1.2 醋酸乙烯酯乳液接嘴膠

醋酸乙烯酯乳液，簡稱VAc乳液，主要用于生產(chǎn)聚乙烯醇（PVA）、VAE乳液、聚醋酸乙烯（PVAc）、縮醛樹脂等衍生物，廣泛應(yīng)用于粘接、涂料及造紙等行業(yè)，是世界上產(chǎn)量最大的有機(jī)化工原料之一，其分子式如圖2所示。在2017年，醋酸乙烯酯被世界衛(wèi)生組織列入2B類致癌物清單中，由于煙草行業(yè)對卷煙用輔材的環(huán)保要求的提升，接嘴膠作為口觸部分膠粘劑，醋酸乙烯酯的限量小于400 mg/kg，因此VAc乳液在接嘴膠中的使用受到一定程度的限制，通常VAc乳液在接嘴膠中應(yīng)用采用共聚改性的方法，以改善粘接性能。劉新建等[7]利用VAc乳液、丙烯酸、丙烯酸丁酯三元共聚，制備了一種高速接嘴膠，可以滿足7000～16000支/min的卷接需求，并使用了乙?；慕宦?lián)型聚乙烯醇，賦予了接嘴膠高粘接性、高抗?jié)B透性，解決了粘接及清潔生產(chǎn)問題。董彥林等[8]使用醋酸乙烯酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乳液進(jìn)行三元共聚，用異構(gòu)醇聚氧乙烯醚作為乳化劑，制備的接嘴膠在低粘度和低固含量的條件下，能夠?qū)崿F(xiàn)12000支-17000支/分鐘的噴涂卷接需求，且能保持較低的廢品率。

1.3 改性淀粉接嘴膠

目前，煙草行業(yè)越來越重視煙用輔材安全衛(wèi)生指標(biāo)，淀粉膠粘劑由于其價格較低、來源天然且較廣泛、加工工藝簡單的特點(diǎn)，受到卷煙膠生產(chǎn)企業(yè)的關(guān)注。但淀粉膠由于自身分子結(jié)構(gòu)的限制，在耐水性、防腐性等方面具有較大的缺陷。淀粉膠粘劑主要采用化學(xué)改性、物理改性以及生物酶改性的方法，改善淀粉膠的使用性能。改性淀粉在卷煙接嘴膠的應(yīng)用還處于發(fā)展初步階段，主要在于改性淀粉膠無法適應(yīng)高速卷接以及特種材料的要求。行業(yè)內(nèi)企業(yè)在改性淀粉接嘴膠上做了很多探索，周沅楨等[9]利用藕淀粉與VAE乳液共混改性，加入蔗糖脂肪酸酯作為乳化劑，制備了一種低粘度、低固含量的接嘴膠，并實(shí)現(xiàn)了在高速卷煙機(jī)上機(jī)使用中實(shí)現(xiàn)快速熟化、粘接、卷接，且能達(dá)到涂抹率100%。

2 接嘴膠的發(fā)展趨勢

煙草行業(yè)、卷煙生產(chǎn)企業(yè)面臨著節(jié)能、降耗、環(huán)保等方面的壓力，卷煙廠廣泛開展了接嘴膠的上機(jī)適用性研究以及與輔材的匹配性研究等項(xiàng)目，卷煙接嘴膠不僅需要粘得牢固，還必須滿足卷煙機(jī)的提速、提質(zhì)、清潔性、匹配性等需求，在這種背景下，卷煙接嘴膠已經(jīng)滿足不了生產(chǎn)企業(yè)的需求。

2.1 卷煙接嘴膠的輔材匹配性

卷煙接嘴膠的輔材匹配性是指接嘴膠與水松紙在卷接過程中的匹配程度，由于受到水松紙的材質(zhì)、預(yù)打孔、油墨、加工方式、不同廠家等多種因素的影響，因此接嘴膠在實(shí)際使用中需要同時滿足不同卷煙牌號水松紙與卷煙機(jī)之間的匹配性。

煙用接嘴膠的輔材匹配性研究處于初期階段，接嘴膠的性能參數(shù)與水松紙之間的關(guān)聯(lián)性以及對上機(jī)過程的影響尚不明確，目前的研究主要集中于接嘴膠與水松紙的潤濕性能以及對上機(jī)過程的影響，董浩等[10]等采用接觸角測試比較了水溶性油墨和溶劑型油墨印刷的兩種水松紙的表面潤濕性，對卷煙的外觀質(zhì)量進(jìn)行統(tǒng)計，實(shí)驗(yàn)表明溶劑型油墨的接觸角大于水溶性油墨的接觸角，但卷煙外觀質(zhì)量缺陷比例明顯較低。高明奇等[11]使用接觸角測量儀表征了煙用水基膠與水松紙的表面潤濕性，建立了使用初始接觸角和60 s內(nèi)接觸角降幅兩組數(shù)據(jù)對卷煙膠的潤濕性進(jìn)行評定的方法，并通過實(shí)際上機(jī)實(shí)驗(yàn)測試了不同的接嘴膠，結(jié)果表明接嘴膠與水松紙的接觸角越大，施膠量越大，因此通過控制接嘴膠的接觸角，可以有效控制實(shí)際生產(chǎn)中施膠量的大小，提高煙支的卷接質(zhì)量。

2.2 卷煙接嘴膠的上機(jī)適用性評價

接嘴膠在卷煙機(jī)運(yùn)行過程中雖然用量很小，但對卷煙機(jī)的清潔性、煙支的卷接質(zhì)量有著重要影響。目前煙草行業(yè)對接嘴膠的物理指標(biāo)檢測僅僅包括外觀、粘度、固含量和pH等，而這些指標(biāo)參數(shù)不能反映出卷煙機(jī)運(yùn)行工況下的復(fù)雜變化，經(jīng)常出現(xiàn)指標(biāo)檢驗(yàn)合格但無法使用的情況。

近年來，接嘴膠的上機(jī)適用性評價是各大廠家的研究重點(diǎn)，接嘴膠是一種非牛頓型流體，在高速卷煙機(jī)運(yùn)行中存在剪切變稀的現(xiàn)象，夏平宇等[12]建立了接嘴膠的冪律方程模型，針對輥涂方式的卷煙機(jī)，考察了不同接嘴膠的流變性，并確定了適用于Protos2-2型卷煙機(jī)的流變曲線范圍及非牛頓指數(shù)范圍，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明非牛頓指數(shù)過大容易造成煙支泡皺、臟車嚴(yán)重的問題，非牛頓指數(shù)過小容易造成漏氣的問題，確定了適用于Protos2-2型卷煙機(jī)的接嘴膠非牛頓指數(shù)范圍為0.825～0.866，在此區(qū)間內(nèi)具有較好的上機(jī)適用性。Patthavongsa[13]新增加了接嘴膠的剝離強(qiáng)度、潤濕性、穩(wěn)定性（熱、冷、離心）、初粘性以及固化時間5個質(zhì)量指標(biāo)及檢測方法，并分別對三個地域的代表性煙膠進(jìn)行應(yīng)用性能測試，界定了影響接嘴膠上機(jī)適用性質(zhì)量指標(biāo)的參考范圍，對卷煙生產(chǎn)具有較大的指導(dǎo)意義。

2.3 卷煙接嘴膠的功能性發(fā)展

隨著中國煙草行業(yè)的發(fā)展以及消費(fèi)升級，卷煙水松紙越來越環(huán)保化、功能化及美觀化，出現(xiàn)了高透型水松紙、預(yù)打孔水松紙等以降低焦油含量，并且為了保持水松紙的外觀美觀，很多卷煙牌號使用了較光滑油墨，這對卷煙接嘴膠提出了更高的要求，同時接嘴膠由于具有較易添加致香成分的特點(diǎn)，對卷煙的功能性提升具有重要作用。徐石磊等[14]等制備了一種具有羅漢果特征香味的煙用接嘴膠，在接嘴膠中添加了羅漢果精油和羅漢果粉，通過煙氣將羅漢果特征香氣成分帶入口腔，具有不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)、香氣持久的優(yōu)點(diǎn)，顯著改善了卷煙的抽吸品質(zhì)。魏敏等[15]提供了一種奶香型接嘴膠的制備方法，以超分子結(jié)構(gòu)的二氧化硅微球?yàn)檩d體，加入乳香樹脂和香草醛作為緩釋香料進(jìn)行物理包覆，在煙支燃吸過程中可以實(shí)現(xiàn)均勻、緩慢釋放的作用，改善煙氣中奶香的持久性。

4 結(jié)論

（1）VAE乳液具有優(yōu)異的粘接特性且易改性的特點(diǎn)，能夠適應(yīng)不同的車速條件，是目前水基型接嘴膠的最優(yōu)選乳液，由于煙草行業(yè)安全衛(wèi)生指標(biāo)及性能要求等問題，VAc乳液及淀粉類已經(jīng)不能滿足接嘴膠的需求。

（2）隨著煙用包裝材料的發(fā)展，不同材質(zhì)和功能的水松紙層出不窮，卷煙接嘴膠與水松紙之間的匹配性、上機(jī)適用性以及功能性成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)，但由于卷煙生產(chǎn)中存在很多影響因素，目前的機(jī)理尚不明確，有待進(jìn)一步研究。