卷烟接嘴胶的研究进展

孟浩，关明，李英会，柳秋林

颐中青岛实业有限公司，山东青岛，266021

0 引言

目前，卷烟用胶粘剂主要分为：接嘴胶、搭口胶、包装胶、中缝胶等，接嘴胶作用于滤棒与烟支的卷接过程中，在卷烟生产中的用量很少（约10 mg/支），但接嘴胶对卷烟机的生产效率及卷接质量影响较大[1]。随着烟草行业的发展，卷烟机的卷接车速已经从常规的7000～10000支/min向10000～20000支/min转变，卷烟机车速的提升对接嘴胶的粘接强度、流动性、清洁性提出了新的挑战，同时，烟草行业已经开始从高速发展开始向高质量发展转变，中式卷烟向着降焦、减害、个性化与定制化的方向发展，细支卷烟、中支卷烟、爆珠、特殊水松纸材料对接嘴胶的稳定性与适用性提出新的要求，接嘴胶的上机使用性能以及功能性需求成为目前研究的重点[2-4]。

1 卷烟接嘴胶的应用现状

随着卷烟行业的发展以及卷烟机车速的提升和换代，在卷接工序中对接嘴胶的性能要求逐渐提高，接嘴胶根据主要成分不同可以划分为醋酸乙烯-乙烯共聚物乳液、聚醋酸乙烯酯乳液、淀粉胶等。其中，醋酸乙烯-乙烯共聚物乳液是目前使用最广泛的水基型接嘴胶乳液。以下主要从接嘴胶主要成分的不同对目前的研究进展进行总结。

1.1 醋酸乙烯-乙烯共聚物乳液接嘴胶

醋酸乙烯-乙烯共聚物，其分子式如图1所示，通常将醋酸乙烯含量小于40%的高分子聚合物称为EVA树脂，醋酸乙烯含量在40%～70%的高分子聚合物称为EVA橡胶，醋酸乙烯含量在70%～95%范围内通常呈现乳液状态，称为VAE乳液，外观呈乳白色或微黄色，具有优异的粘接性能、易成膜、易改性，与许多高分子乳液都具有良好的混溶性和适配性，是目前使用最广泛的接嘴胶乳液原料。VAE乳液的优异性，在于可以通过调节其中的乙烯基和醋酸乙烯基比例，合成不同玻璃化转变温度（Tg）的乳液，以满足接嘴胶在不同车速卷烟机上的干燥速度和成膜性需求。高金宪等[5]使用高、中、低三种粘度的VAE乳液按照一定的比例共混，以提高VAE乳液的流动性和稀释稳定性，同时选择聚合度为120000-170000的高聚合度聚乙烯醇，显著提高了卷烟的粘接强度和存储稳定性，可以满足16000支/min的卷接生产要求。黄凯兵等[6]制备了一种防渗透接装纸用接嘴胶，通过VAE乳液与丙烯酸乳液共混改性的方法，所用丙烯酸乳液为纯丙乳液中引入长碳链的可聚合脂肪酸进行共聚而成，制备的接嘴胶能很好地降低纸张的表面张力，实现在防渗透用接装纸上有较好的渗透性能和涂布性能。

1.2 醋酸乙烯酯乳液接嘴胶

醋酸乙烯酯乳液，简称VAc乳液，主要用于生产聚乙烯醇（PVA）、VAE乳液、聚醋酸乙烯（PVAc）、缩醛树脂等衍生物，广泛应用于粘接、涂料及造纸等行业，是世界上产量最大的有机化工原料之一，其分子式如图2所示。在2017年，醋酸乙烯酯被世界卫生组织列入2B类致癌物清单中，由于烟草行业对卷烟用辅材的环保要求的提升，接嘴胶作为口触部分胶粘剂，醋酸乙烯酯的限量小于400 mg/kg，因此VAc乳液在接嘴胶中的使用受到一定程度的限制，通常VAc乳液在接嘴胶中应用采用共聚改性的方法，以改善粘接性能。刘新建等[7]利用VAc乳液、丙烯酸、丙烯酸丁酯三元共聚，制备了一种高速接嘴胶，可以满足7000～16000支/min的卷接需求，并使用了乙酰化的交联型聚乙烯醇，赋予了接嘴胶高粘接性、高抗渗透性，解决了粘接及清洁生产问题。董彦林等[8]使用醋酸乙烯酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乳液进行三元共聚，用异构醇聚氧乙烯醚作为乳化剂，制备的接嘴胶在低粘度和低固含量的条件下，能够实现12000支-17000支/分钟的喷涂卷接需求，且能保持较低的废品率。

1.3 改性淀粉接嘴胶

目前，烟草行业越来越重视烟用辅材安全卫生指标，淀粉胶粘剂由于其价格较低、来源天然且较广泛、加工工艺简单的特点，受到卷烟胶生产企业的关注。但淀粉胶由于自身分子结构的限制，在耐水性、防腐性等方面具有较大的缺陷。淀粉胶粘剂主要采用化学改性、物理改性以及生物酶改性的方法，改善淀粉胶的使用性能。改性淀粉在卷烟接嘴胶的应用还处于发展初步阶段，主要在于改性淀粉胶无法适应高速卷接以及特种材料的要求。行业内企业在改性淀粉接嘴胶上做了很多探索，周沅桢等[9]利用藕淀粉与VAE乳液共混改性，加入蔗糖脂肪酸酯作为乳化剂，制备了一种低粘度、低固含量的接嘴胶，并实现了在高速卷烟机上机使用中实现快速熟化、粘接、卷接，且能达到涂抹率100%。

2 接嘴胶的发展趋势

烟草行业、卷烟生产企业面临着节能、降耗、环保等方面的压力，卷烟厂广泛开展了接嘴胶的上机适用性研究以及与辅材的匹配性研究等项目，卷烟接嘴胶不仅需要粘得牢固，还必须满足卷烟机的提速、提质、清洁性、匹配性等需求，在这种背景下，卷烟接嘴胶已经满足不了生产企业的需求。

2.1 卷烟接嘴胶的辅材匹配性

卷烟接嘴胶的辅材匹配性是指接嘴胶与水松纸在卷接过程中的匹配程度，由于受到水松纸的材质、预打孔、油墨、加工方式、不同厂家等多种因素的影响，因此接嘴胶在实际使用中需要同时满足不同卷烟牌号水松纸与卷烟机之间的匹配性。

烟用接嘴胶的辅材匹配性研究处于初期阶段，接嘴胶的性能参数与水松纸之间的关联性以及对上机过程的影响尚不明确，目前的研究主要集中于接嘴胶与水松纸的润湿性能以及对上机过程的影响，董浩等[10]等采用接触角测试比较了水溶性油墨和溶剂型油墨印刷的两种水松纸的表面润湿性，对卷烟的外观质量进行统计，实验表明溶剂型油墨的接触角大于水溶性油墨的接触角，但卷烟外观质量缺陷比例明显较低。高明奇等[11]使用接触角测量仪表征了烟用水基胶与水松纸的表面润湿性，建立了使用初始接触角和60 s内接触角降幅两组数据对卷烟胶的润湿性进行评定的方法，并通过实际上机实验测试了不同的接嘴胶，结果表明接嘴胶与水松纸的接触角越大，施胶量越大，因此通过控制接嘴胶的接触角，可以有效控制实际生产中施胶量的大小，提高烟支的卷接质量。

2.2 卷烟接嘴胶的上机适用性评价

接嘴胶在卷烟机运行过程中虽然用量很小，但对卷烟机的清洁性、烟支的卷接质量有着重要影响。目前烟草行业对接嘴胶的物理指标检测仅仅包括外观、粘度、固含量和pH等，而这些指标参数不能反映出卷烟机运行工况下的复杂变化，经常出现指标检验合格但无法使用的情况。

近年来，接嘴胶的上机适用性评价是各大厂家的研究重点，接嘴胶是一种非牛顿型流体，在高速卷烟机运行中存在剪切变稀的现象，夏平宇等[12]建立了接嘴胶的幂律方程模型，针对辊涂方式的卷烟机，考察了不同接嘴胶的流变性，并确定了适用于Protos2-2型卷烟机的流变曲线范围及非牛顿指数范围，实验结果表明非牛顿指数过大容易造成烟支泡皱、脏车严重的问题，非牛顿指数过小容易造成漏气的问题，确定了适用于Protos2-2型卷烟机的接嘴胶非牛顿指数范围为0.825～0.866，在此区间内具有较好的上机适用性。Patthavongsa[13]新增加了接嘴胶的剥离强度、润湿性、稳定性（热、冷、离心）、初粘性以及固化时间5个质量指标及检测方法，并分别对三个地域的代表性烟胶进行应用性能测试，界定了影响接嘴胶上机适用性质量指标的参考范围，对卷烟生产具有较大的指导意义。

2.3 卷烟接嘴胶的功能性发展

随着中国烟草行业的发展以及消费升级，卷烟水松纸越来越环保化、功能化及美观化，出现了高透型水松纸、预打孔水松纸等以降低焦油含量，并且为了保持水松纸的外观美观，很多卷烟牌号使用了较光滑油墨，这对卷烟接嘴胶提出了更高的要求，同时接嘴胶由于具有较易添加致香成分的特点，对卷烟的功能性提升具有重要作用。徐石磊等[14]等制备了一种具有罗汉果特征香味的烟用接嘴胶，在接嘴胶中添加了罗汉果精油和罗汉果粉，通过烟气将罗汉果特征香气成分带入口腔，具有不发生化学反应、香气持久的优点，显著改善了卷烟的抽吸品质。魏敏等[15]提供了一种奶香型接嘴胶的制备方法，以超分子结构的二氧化硅微球为载体，加入乳香树脂和香草醛作为缓释香料进行物理包覆，在烟支燃吸过程中可以实现均匀、缓慢释放的作用，改善烟气中奶香的持久性。

4 结论

（1）VAE乳液具有优异的粘接特性且易改性的特点，能够适应不同的车速条件，是目前水基型接嘴胶的最优选乳液，由于烟草行业安全卫生指标及性能要求等问题，VAc乳液及淀粉类已经不能满足接嘴胶的需求。

（2）随着烟用包装材料的发展，不同材质和功能的水松纸层出不穷，卷烟接嘴胶与水松纸之间的匹配性、上机适用性以及功能性成为当前研究的热点，但由于卷烟生产中存在很多影响因素，目前的机理尚不明确，有待进一步研究。