烟用爆珠结构工艺与力学性能测试一文讲透

一颗爆珠的“诞生"与“考验"：从结构工艺到压破强度测试

直径仅2.6-4.6mm，重量约0.020g——这就是嵌在香烟过滤嘴中的微型胶囊：卷烟爆珠。使用时轻轻一捏，壁材破裂，包裹的液态香精释放至滤纤维，瞬间改变烟气风味。这颗小小的珠子，既要经受住运输储存的考验，又要在消费者指间恰到好处地破裂。如何实现这种“恰到好处"？答案藏在爆珠的结构设计、生产工艺与力学性能测试中。

爆珠的结构与制备：从芯材到壁材

卷烟爆珠为典型的壁芯结构。芯材多为液态香精香料或水溶性香料，壁材则需具备适当的强度与脆性。制备工艺上，目前主流采用滴丸法：在特定温度下，将内芯成分以液态形式滴入壁材溶液中，利用表面张力形成包裹，经冷却凝固后得到成品。

制备过程的关键控制点包括冷却液组成、温度、滴落高度、壁材粘度等参数。研究表明，这些工艺条件直接影响爆珠的形状、壁厚均匀性以及包覆率。例如，采用乙烯-醋酸乙烯酯共聚物为壁材、水为芯材制备爆珠时，冷却液中乙醇与水体积比、温度等参数需精细调控，才能获得壁厚均匀、形状规整的产品。

压破强度与形变量：两个核心力学指标

爆珠的力学性能主要通过两个指标评价：压破强度和压破形变量。

根据YC/T 608-2024标准定义，压破强度是指在规定条件下进行挤压，爆珠被挤压爆裂时承受的压力，单位为牛顿(N)。这个数值直接对应消费者感知的“好不好捏"——强度过高，捏不破；强度过低，运输储存中易破损。

压破形变量则反映爆珠在受压破裂前的变形程度，单位为毫米(mm)。形变量与爆珠壁材的韧性、壁厚均匀性密切相关。一个合格的爆珠，在达到破裂力值前应产生一定的弹性变形，而非“一碰就碎"。

这两项指标存在内在关联：通常，壁材越厚或材质越硬，压破强度越高，但形变量可能减小；壁材过薄则强度不足。研发人员需要通过大量测试，找到特定产品的最佳平衡点。

环境条件对爆珠力学性能的影响

值得注意的是，爆珠的力学性能并非一成不变。研究显示，环境条件对其有显著影响。

• 温湿度平衡：爆珠在“温度(22±1)℃、相对湿度(60±2)%"的环境下调节48小时才能达到温湿度平衡。测试前若不进行充分平衡，结果可能失真。

• 极限温度影响：温度低于10℃或高于40℃时，爆珠力学性能会发生较大变化。尤其是低温冷冻后，爆珠的力学性能不可恢复。

• 生产过程稳定性：在爆珠生产、滤棒加工、卷烟成型各环节的正常温湿度条件下，力学性能无显著差异，说明只要控制好环境，质量稳定性是可以保证的。

这解释了为何YC/T 608-2024标准明确规定：测试环境应满足GB/T 16447规定的测试大气条件——温度(22±2)℃、相对湿度(60±5)%。

压破强度测试步骤：从参数设定到数据采集

根据YC/T 608-2024标准，爆珠压破强度测试需遵循以下步骤：

第一步：样品预处理
将爆珠样品在标准环境下（温度22±2℃，相对湿度60±5%）平衡至少24小时。有研究建议平衡48小时更为稳妥。

第二步：设备准备与零点校准
测试前必须采集零点：力值零点为压力传感器尚未受力的输出值，位移零点为样品受压至初始压力0.1N时的位移输出值。这一规定确保每次测试起点一致，消除系统误差。

第三步：参数设置

• 测试速度：设定在15-25mm/min范围内，误差不超过±10%。有研究采用10mm/min的速度也获得稳定结果。

• 预压力：可设为0.01N，作为位移零点触发条件。

• 压缩板：测定独立爆珠时，上压缩板直径应不小于16.0mm。

第四步：测试执行
将爆珠置于下压缩板中心，启动测试。设备以恒定速度施压，高精度力值传感器实时记录力值变化。当爆珠破裂瞬间，记录最大力值即为压破强度，同时记录此时的位移量即为压破形变量。

第五步：数据记录与分析
记录每次测试的压破强度、形变量，并可绘制压力-形变曲线。典型曲线显示：随压力增加，爆珠先发生弹性形变，达到屈服点后迅速破裂，力值骤降。

符合标准与不符合标准的仪器：测试差异有多大

在实际检测中，仪器的性能差异会直接影响测试结果的可靠性和一致性。

以采样频率为例，爆珠破裂过程往往在毫秒级完成。采样频率1kHz意味着每秒采集1000个数据点，足以捕捉力值峰值；若采用10Hz（每秒10个点），很可能只记录到破裂后的残余力，而非真实破裂力。

硬度与破裂力的关系：并非简单的线性关系

在爆珠质控中，“硬度"与“破裂力"常被混用，但二者有本质区别。硬度反映材料抵抗局部压入的能力，而破裂力是整体结构失效时的临界载荷。

对于爆珠这种薄壁球壳结构，二者关系受多重因素影响：

• 壁厚：壁厚增加，硬度和破裂力通常同步上升

• 壁材韧性：韧性好的材料，硬度可能不高但破裂力较大（变形后破裂）

• 芯材状态：液态芯材在受压时产生流体压力，影响破裂行为

因此，不能仅用硬度预测破裂力。这也是为何行业标准直接规定测量压破强度，而非表面硬度。

结语

从滴丸制备到压破测试，一颗爆珠的“一生"充满技术细节。将“好不好捏"这种主观感受转化为压破强度、形变量等客观数据，正是卷烟爆珠强度测试仪的核心价值。对于希望建立产品竞争优势的烟用滤棒生产企业而言，投资符合YC/T 608-2024和JJG(烟草)33-2024标准的检测设备，建立科学的内部检测流程，是保障产品质量、赢得市场信任的重要一步。

本文内容仅供参考讨论，基于有限的研究资料整理而成，如有疑问或发现错误，欢迎与我们沟通指正。

三、常见问题解答（FAQ）

问：爆珠的压破强度一般是多少？有没有参考范围？

答：根据行业经验，常规卷烟爆珠的压破强度多在5-20N范围内，具体数值取决于壁材类型、壁厚、直径等因素。不同品牌、不同香型的爆珠会有差异。企业应通过大量测试建立自己的内控标准，通常以目标值±15%作为合格判定区间。

问：测试爆珠时，样品数量取多少比较合适？

答：研究建议，每次测试应取不少于50颗爆珠作为样本量。爆珠个体之间存在差异，足够大的样本量才能保证统计结果的代表性。测试后可计算平均值、标准差等统计量，评估批次的整体质量水平。

问：爆珠测试前的环境调节为什么需要那么长时间？

答：爆珠壁材多为高分子材料，对环境温湿度敏感。研究表明，爆珠在温度(22±1)℃、相对湿度(60±2)%的环境下需要48小时才能达到真正的温湿度平衡。如果调节时间不足，测试结果可能偏离真实值，且不同时间测试的数据无可比性。

问：爆珠的压破强度与消费者捏破体验如何对应？

答：这是一个“数据-感知"关联问题。通常，10-15N的压破强度被认为是较为舒适的捏破力。但实际体验还受捏破方式（指尖对捏还是指腹按压）、爆珠在滤棒中的嵌入深度等因素影响。建议企业在建立内控标准时，同步进行消费者感官评价，建立符合自身产品定位的“力值-体验"关联模型。

问：旧款爆珠强度测试仪能否通过升级满足新标准？

答：需要具体评估。如果旧设备的核心性能（如传感器精度、采样频率、压缩板平整度）基本满足标准要求，可能通过校准和软件升级继续使用。但若采样频率远低于1kHz、位移精度不达标或压缩板磨损严重，则建议更换新设备。可委托有资质的计量机构进行检定，根据检定结果决定。

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