胶乳涂布对烟梗浆与麻浆配抄滤嘴棒用纸性能的影响.pdf

天津造纸天津造纸天津造纸2年第2期天津造纸胶乳涂布对烟梗浆与麻浆配抄滤嘴棒用纸性能的影响殷沛沛1，刘莹莹2，赵梦醒2，杜宏2，王成2，夏明凤2，银玲玉2，刘洪斌2，周桂园1（1.云南中烟工业有限责任公司技术中心，昆明650106；2.天津市制浆造纸重点实验室，生物源纤维制造技术国家重点实验室，天津科技大学轻工科学与工程学院，天津300457）摘要：本文采用动态纸页成型器抄造卷烟的滤嘴棒用纸，主要研究烟梗浆配比为10%和30%时，胶乳涂布对滤嘴棒用纸物理指标（定量、厚度、松厚度、抗张指数、伸长率）的影响。结果表明：随着胶乳涂布量的增加，滤嘴棒用纸的抗张指数和伸长率均呈现增加的趋势。当涂布量为10 g/m、烟梗浆配比为10%时，滤嘴棒用纸的抗张指数为54.89 Nm/g，伸长率为9.88%；当涂布量为10 g/m、烟梗浆配比为30%时，滤嘴棒用纸的抗张指数为45.11 Nm/g，伸长率为9.08%。烟梗浆配比10%的滤嘴棒用纸经过胶乳涂布后具有较好的强度和拉伸性能。关键词：烟梗浆；麻浆纤维；胶乳；抗张强度；伸长率卷烟滤嘴棒材料种类繁多，已经报道的滤嘴棒添加剂主要有活性炭类、天然材料类、矿物材料类、生物材料类、聚合物类等1。纸质滤材以其良好的复合效果也得到了研究和应用。纸质复合滤嘴棒通常以木浆纤维为原材料，具有成本低的优点，还有较强的去除焦油和尼古丁的能力，而且材料本身安全健康、降解性能好2。然而，由于纸质滤材材质较软、受潮后易软化等缺点影响了卷烟的吸食体验34。造纸法生产的滤嘴棒用纸作为一种新型的纸质复合材料，不仅保留了传统纸质滤材的优点5，而且由于其原料及加工工艺特点，相比于常规木质纤维制得的纸质滤材，其在提高卷烟抽吸品质方面具有明显的优越性6-8。但是，造纸法生产的滤嘴棒用纸存在强度差、伸长率低等问题，限制了其在不同品类卷烟产品及加热不燃烧卷烟中的应用9-11。本文针对造纸法生产烟梗浆与麻浆配抄滤嘴棒用纸，开展了对滤嘴棒用纸强度和伸长率调控技术的研究，考察胶乳涂布量对滤嘴棒用纸性能的影响。1实验1.1实验原料烟梗浆，云南中烟再造烟叶有限公司；马尼拉麻浆浆板，山东龙德复合材料科技股份有限公司。两种浆料的打浆度、保水值、灰分等性能指标见表1。改性胶乳固含量为50%，pH=5.5，粒径为150 nm，黏度300 Pas。1.2实验设备BAO-150A型烘箱，施都凯仪器设备（上海）有限公司；2505型瓦利打浆机，日本KRK公司；TDL-60C型高速离心机，上海安亭科学仪器厂；VF型马弗炉，英国Vecsta公司；ESTANIT型打浆度仪、066型抗张强度仪、Micrometer 251型厚度仪、166型透基金项目：云南中烟工业有限责任公司科技项目（2021CL02）作者简介：殷沛沛（1986），男，博士，助理研究员，主要从事再造烟叶产品的技术开发工作，；通信作者：刘莹莹，；刘洪斌，；周桂园，。样品打浆度/SR灰分/%保水值/（gg-1）烟梗浆269.144.99麻浆浆板201.401.25表1原料的基本性能41纸天津造纸天津造纸天津造2年第2期纸天津造气度仪，瑞典L&W公司；CCCP型吸水性能测定仪，德国Macrepackar公司；SU1510型扫描电子显微镜，日本日立株式会社；FDA-0813型动态纸页成型器，法国Techpap公司。1.3实验方法采用麻浆与烟梗浆进行复配，烟梗浆比例为10%和30%，片基的定量控制在（382）g/m2，在动态纸页成型器上抄片，其中助剂阳离子聚丙烯酰胺（CPAM）的添加量为0.5%。将干燥后的纸页在温度为（231）、相对湿度为（502）%的条件下处理一定时间，称其质量。然后，在涂布机上进行涂布，通过控制涂布液的滴加量获得不同涂布量的滤嘴棒用纸。将纸页放到恒温恒湿条件下再次进行平衡，最后根据相应标准方法分别测定纸页的定量、厚度、抗张指数、伸长率等性能指标。2结果与讨论2.1胶乳涂布量对滤嘴棒用纸松厚度的影响图1为胶乳涂布量对滤嘴棒用纸松厚度的影响。由图1可以看出：随着涂布量的增加，两种配比所得滤嘴棒用纸的松厚度均呈现下降的趋势。这主要是因为随着胶乳涂布量的增加，纸张的紧度增加，故松厚度不断下降。对于烟梗浆配比为10%的滤嘴棒用纸，未涂布时滤嘴棒用纸的松厚度为2.56 cm3/g；当涂布量为10 g/m2时，滤嘴棒用纸的松厚度为2.5 cm3/g，比未涂布时下降了2.3%。对于烟梗浆配比为30%的滤嘴棒用纸，未涂布时滤嘴棒用纸的松厚度为2.86 cm3/g；当涂布量为10 g/m2时，滤嘴棒用纸的松厚度为2.7 cm3/g，比未涂布时下降了5.6%。由此可见，烟梗浆配比为30%的滤嘴棒用纸经过涂布后的松厚度下降程度更大。2.2胶乳涂布量对滤嘴棒用纸强度的影响抗张指数是指单位宽度、单位定量样品的抗张力，表示纸的抗张性能。图2为胶乳涂布量对滤嘴棒用纸抗张指数的影响。由图2可以看出：随着胶乳涂布量的增加，两种配比所得滤嘴棒用纸的抗张指数均呈现增加的趋势。这可能是因为纸张表面形成一层涂层，增加了材料的韧性和强度。对于烟梗浆配比为10%的滤嘴棒用纸，当涂布量为10 g/m时，滤嘴棒用纸的抗张指数为54.89 Nm/g，比未涂布时增加了7.6%。另外，对于烟梗浆配比为30%的滤嘴棒用纸，当涂布量为10 g/m2时，滤嘴棒用纸的FUHcN的UFUHcN的UUDNcH的UUDNcH的UUBU&F!UCU&F!FUHcNUFUHcNUUDNcHUUDNcHUUBU&F!图1涂布量对滤嘴棒用纸松厚度的影响U/eNeH响UU/eNeH响UFUHcN响UUBU&F!FUHcN响UUCU&F!0246810015304560024681001530456060图2涂布量对滤嘴棒用纸抗张指数的影响42天津造纸天津造纸天津造纸2年第2期天津造纸抗张指数为45.11 Nm/g，比未涂布时增加了66.3%。可见，烟梗浆配比为30%的滤嘴棒用纸经涂布后抗张强度提高程度更大。2.3胶乳涂布量对滤嘴棒用纸伸长率的影响伸长率是指纸或纸板试样因承受拉力而变形伸长，当试样裂断时即伸长达到极限时，其伸长的长度与试样原长度的百分比值。伸长率可以反映纸张的坚韧性能，是滤嘴棒用纸的重要性能指标。由图3可以看出：随着胶乳涂布量的增加，两种配比所得滤嘴棒用纸的伸长率均呈现明显增加的趋势。对于烟梗浆配比为10%的滤嘴棒用纸，未涂布时滤嘴棒用纸的伸长率为4%；当涂布量为10 g/m时，滤嘴棒用纸的伸长率为9.88%。对于烟梗浆配比为30%的滤嘴棒用纸，未涂布时滤嘴棒用纸的伸长率为4%；当涂布量为10 g/m时，滤嘴棒用纸的伸长率为9.08%。可见，经过胶乳涂布之后，滤嘴棒用纸具有较好的弹性性能，伸长率有很大幅度的提升。2.4胶乳涂布量对滤嘴棒用纸其他性能的影响表2和表3为胶乳涂布量对滤嘴棒用纸其他物理指标的影响。由表2可以看出：对于烟梗浆配比为10%的滤嘴棒用纸，随着不同涂布量的增加，滤嘴棒用纸的透气度呈现降低的趋势，这可能是因为胶乳涂层使滤嘴棒用纸的紧度增加所导致。此外，由于滤嘴棒用纸紧度的增加，降低了材料的吸水性能，使其吸收性能下降。同样的，对于烟梗浆配比为30%的滤嘴棒用纸，其各个指标随着涂布量的增加也呈现出相似的变化规律。2.5涂布前后滤嘴棒用纸的电镜分析图4为不同涂布量时滤嘴棒用纸的SEM图。由图4可以看出：未涂布时，纸中的纤维交织在一起；涂布之后，在纤维表面形成一层膜。因此，滤嘴棒用纸伸长率的增加可能主要来源于涂层膜状结构的形成。FUHcN。UUCU&F!FUHcN。UUBU&F!0246810J(J(图3涂布量对滤嘴棒用纸伸长率的影响涂布量/（gm2）透气度/（mPa1s1）吸收性/（mms1）072.40.113104.60.006定量/（gm2）38.2646.30厚度/m98116220.20.02040.56103442.8610918.80.018544.4711012.60.015645.791156.60.010表2涂布量对滤嘴棒用纸其他物理指标的影响（烟梗浆配比为10%）表3涂布量对滤嘴棒用纸其他物理指标的影响（烟梗浆配比为30%）涂布量/（gm2）透气度/（mPa1s1）吸收性/（mms1）017.500.087102.690.004定量/（gm2）35.0245.44厚度/m100120213.100.01338.35108439.921107.790.011541.821126.520.009643.911184.560.008图4滤嘴棒用纸在不同涂布量下的SEM图（b）烟梗浆配比为30%（a）烟梗浆配比为10%43纸天津造纸天津造纸天津造2年第2期纸天津造3结论本文采用动态纸页成型器抄造滤嘴棒用纸，研究了胶乳涂布量对其物理指标的影响，得到以下结论：（1）随着胶乳涂布量的增加，两种配比滤嘴棒用纸的松厚度均呈现下降的趋势，抗张指数和伸长率均呈现增加的趋势。因此，胶乳涂布有助于滤嘴棒用纸强度和弹性性能的提升。（2）当烟梗浆配比为10%、涂布量为10 g/m时，滤嘴棒用纸的定量为46.30 g/m，厚度为116 m，抗张指数为54.89 Nm/g，伸长率为9.88%。当烟梗浆配比为30%、涂布量为10 g/m时，滤嘴棒用纸的定量为45.44 g/m，厚度为120 m，抗张指数为45.11 Nm/g，伸长率为9.08%。因此，烟梗浆配比为10%的滤嘴棒用纸经过胶乳涂布后具有较好的强度和拉伸性能。参考文献：1刘熙,夏国聪.卷烟滤嘴技术的应用研究进展J.科技信息,2011(13):448473.2黄小雷,刘文,陈雪峰,等.纸质滤嘴棒的研究进展J.中国造纸,2013,32(11):5861.3荆梦轲.不燃烧卷烟滤棒用降温非 织 造 材料的制备与性能研究D.天津:天津工业大学,2020.4邬宪娜,张兆琳.纸嘴棒原纸的半干起皱法生产技术J.中华纸业,2021,42(10):5254.5曾万怡,向能军,龚为民,等.纸质滤嘴棒对卷烟主流烟气中有害物质的影响J.中国造纸,2014,33(6):3539.6金成,高媛.高性能无皱含麻纸嘴棒的生产技术J.中华纸业.2022,43(2):3436.7陈雪峰,陈哲庆,赵涛,等.卷烟滤嘴棒填充纸及嘴棒性能的研究J.中国造纸,2011,30(8):1317.8殷沛沛,张文军,刘晶,等.不同加工工艺对造纸法再造烟叶滤嘴棒的性能测试研究J.黑龙江造纸,2020,48(2):1214.9邵干辉,黄春晖,赵瑞峰,等.一种烟草纤维纸质 滤 棒 及 其 制 备 方 法:201210588881.4 P.20140604.10殷沛沛,王理珉,董高峰,等.功能性烟支用纸的开发及应用J.中国造纸,2014,33(9):5661.11沈靖轩,肖维毅,黄海群,等.不同压纹对卷烟用滤嘴棒原纸及滤嘴棒性能的影响J.中国造纸,2014,33(1):3436.Effect of Latex Coating on Properties of Filter Rod Paper Made ofTobacco Stem Pulp and Hemp PulpYIN Peipei1,LIU Yingying2,ZHAO Mengxing2,DU Hong2,WANG Cheng2,XIA Mingfeng2,YIN Lingyu2,LIU Hongbin2,ZHOU Guiyuan1（1.Technology Center of Yunnan China Tobacco Industry Co.,Ltd.,Kunming 650106,China;2.Tianjin KeyLaboratory of Pulp and Paper,State Key Laboratory of Biobased Fiber Manufacturing Technology,College ofLight Industry Science and Engineering,Tianjin University of Science&Technology,Tianjin 300457,China）Abstract：In this paper,a dynamic sheet shaper was used to produce the filter rod paper.The effects of latexcoating on the physical indexes of the filter rod paper mixed with 10%and 30%tobacco stem pulp werestudied.The physical indexes were consisted of the quantitative,thickness,bulk,tensile index,and elongation.The results showed that with the increasing of latex coating weight,the tensile index and the elongation of thefilter rod paper mixed with hemp were increased.When latex coating weight at 10 g/m2,the tensile index ofthe filter rod paper mixed with 10%tobacco stem pulp was 54.89 Nm/g,and the elongation was 9.88%.Moreover,the tensile index of the filter rod paper mixed with 30%tobacco stem pulp was 45.11 Nm/g,andthe elongation was 9.08%.Therefore,the filter rod paper mixed with 10%tobacco stem pulp have goodstrength and elongation properties after being coated with latex.Key words：tobacco stem pulp;hemp pulp;latex;tensile strength;elongation44