（林业工程专业论文）含麻卷烟纸的试制.pdf

摘要 本文主要是研究在生产卷熠时配入一定量的亚麻浆是否能够抄造出合格的“敲 高”卷烟纸一一高透气度，高强度。高强度是为了适应高速卷烟纸机卷烟过程中 不产生断纸，维持高速度正常卷烟的需要。高透气度能使烟卷后部吸入的空气冲 淡烟气的浓度，降低吸入的烟气，焦油和尼古丁的含量，以减少烟对人体的危害。 在研究过程中，还对其他卷烟纸质量的影响因素( 填料，助荆) 等也加以分析研 究。通过研究利用亚麻浆生产出合格的“双高”高透气度，高强度，稳定性好的 卷烟纸是完全可行的。 1 要生产出合格的“双高”卷烟纸，各种纤维原料的配比有较走的影响。从论 文中可以看出，麻浆纤维占3 0 4 0 左右较佳，至于针叶木浆，阔叶木蒙的比 例应根据生产的纸张的透气度的需要来定。 2 同时各种纤维原料的打浆度也极其讲究。一般情况下，针叶木浆控制在 8 0 9 0 s r o 左右，麻浆打浆度控制在7 0 s r o 左右，而阔呻木浆控制在3 0 s r o 左右。 抄造出的卷烟纸抗张强度，不透明度，透气度的稳定性等等，均可达最佳水 平。 3 ，在卷烟纸生产中，必须添加一定量的c a c o ，填料，可以提高纸张的白度，不 透明度，但是其对抗张强度有负面影响，所以泌须控制一定的量，同时又要 满足国家标准的要求，c a c o 。的添加量一般控制在3 0 4 0 * 左右，同时可适当 加少量的t i o ：，用以提高改善卷烟纸的不透明度。 由于卷烟纸质量的提高，同时考虑到原料的利用率，在生产过程中可添加一定量 的非离子型的瓜尔胶用以增强，用量在0 3 0 7 左右，一定量的阳离子型的瓜 尔胶用以助留，助滤，用量在0 0 3 o 0 8 左右。结暴表明，只要合理的控制工 艺条件，用亚麻浆生产高档卷烟纸是完全可行的。得出麻浆最佳的合理的用量及 其打浆度。 关键词：卷烟纸亚麻袋抗张强度透气皮c v a b s t r a c t i no r d e rt o i n v e s t i g a t et e a s i b i l i t y o fp r o d u c i n gq u a l i f i e d “d o u b l eh i g h ”c i g a r e “e p a p e r ( h i g hp o r o s i t ya n dh i g ht e n s i l es t r e n g t h ) w h i l ea d d c e r t a i nq u a n t i t yo f f l a xp u l p d u r i n gt h ec i g a r e t t ep a p e rm a k i n gh i 曲t e n s i l es t r e n g t hi s i no r d e rt oa v o i db r o k e w h e nc i g a r e t t e sm a k i n g ，t om e e tt h en e e d so f h i g h - s p e e dc i g a r e t t em a c h i n eh i g h p o r o s i t y j sj no r d e rt od i l u t et h es m o k ec o n c e n t r a t i o nt h r o u g ht h ea i rt h a ti n f i l t x a t e t h er e a ro f t h e c i g a r e t t e ，t or e d u c et h et a r , n i c o t i n ea n dc o c o n t e n to f t h e c i g a r e t t e s ， s oa st or e d u c et h eh a r ml ot h eb o d yo f c i g a r e t t e s d u r i n gt h ei n v e s t i g a t i o n a l s o a n , f l y z e dt h ec h a l k ，a d d i t i v ea n d e t ct h a ta l s oa f f e c tt h eq u a l i t yo f t h e c i g a r e t t ep a p e r _ t h er e s u l t si n d i c a t e dt h a ti ti st e a s i b l et om a k e h i g h g r a d ec i g a r e t t ep a p e rw h e nu s e t h ef l a x p u l p s a sl o n ga sc o n t r o lt h e t e c l m i q u e sr e a s o l m b l y 1 t h e p r o p o r t i o n i n go f a l lk i n d so ft h ef i b e rm a t e r i a l sw i l lh a v eg r e a te f f e c to n t h ep r o d u c t i o no f q u a l i t y d o u b l eh i g h c i g a r e t t ep a l x x f r o mt h ea b o v ew ec a n s e et h e p r o p o r t i o n i n g o ft h ef l a x p u l p b e3 0 - 4 0 i sb e t t e r , a st ot h e p r o p o r t i o n i n go ft h e s o f t w o o da n dh a r d w o o dp u l ps h o u l da c c o r d i n gt ot h e c i g a r e t t ep a p e r sp o r o s i t yo f a c t u a lp r o d u c t i o n 2 m e a n w h i l es h o u l dp a ya t t e n t i o nt ot h eb e a t i n gd e g r e eo ft h ea l lk i n d so ft h e f i b e rm a t e f i a t s ，u n d e rt h en o r m a lc o n d i t i o n , t h e b e a t i n gd e g r e eo f t h es o f t w o o d p u l ps h o u l db ea b o u t7 0 s r ”，w h i l et h eh a r d w o o ds h o u l db e a b o u t3 0 s r ”，t h e n t h es t a b i l i t yo ft h et e n s i l es t r e n g t h , o p a c i t ya n dp o r o s i t yo ft h ec i g a r e t t ep a p e r c a nb et h eb e s tl e v e l 3 d u r i n gt h ep r o d u c t i o no ft h ec i g a r e t t ep a p e r , s h o u l da d dc e r t a i nq u a n t i t yo f c a ( d 3 ，i t c a ni m p r o v et h ew h i t e n e s sa n d o p a c i t y , b u tw i l lh a v eb a de f f e c tt ot h e t e n s i l es t r e n g t h , s os h o u l dc o n t r o lu s a g eo ft h ec a c 0 3 ，i nt h em e a n t i m es h o u l d m e e tt h ed e m a n do f t h en a t i o n a ls t a n d a r d , t h eq u a n t i t yo f t h ec a c o s n o r m a l l y c o n t r o l sa ta b o u t3 0 - 4 0 ，m e a n w h i l ec a na d ds m a l lq u a n t i t yo ft i 0 2 ，s oa st o i m p r o v e t h eo p a c i t y 4 a sf o rt h ei m p r o v e m e n to ft h eq u a i l t yo ft h ec i g a r e t t ep a p e r , m e a n w h i l et h i n ko f t h eu s ef a c t o ro ft h er a w m a t e r i a l ，d u r i n gt h ep r o d u c t i o nc a l la d d s o m eq u a n t i t y o fn o n - i o ng u a rg u nt o s t r e n g t h e n , n o r m a l l y a to3 加7 a n da d ds o m e q u a n t i t yo fc a t i o n o i dg u a rg u nt oh e l pm a i n t a i na n df i l t e r , n o r m a l l y a t 0 _ 3 0 8 t h er e s u l t si n d i c a t e dt h a ti ti sf e a s i b l et om a k e h i g h - g r a d ec i g a r e t t ep a p e r w h e n u s et h ef l a x p u l p a s l o n g a sc o n t r o lt h e t e c h n i q u e sr e a s o n a b l y , a n d c a r e f u l c o n s i d e r a t i o nt oc h o o s eb e s ta n dr e a s o n a b l eu s a g ea n d b e a t i n gd e g r e e o ff l a xp u l p k e y w o r d s ：c i g a r e t t ep a p e r , f l a xp u l p ，t e n s i l es t r e n g t h ，p o r o s i t yc v 致谢 v “7 5 s 乏1 1 本文是在导师翟华敏教授，施正锐高级工程师的关怀和悉心指导下完成的， 导师严谨的i - 作态度，渊博的知识，使我终身收益，他们为本文的完成傲了大量 的工作，提供了大量的资料和技术的资料，使我开拓了思路，把握了正确的方向。 他们注重作者研究能力的提高，使研究的产品能够适合市场的应用。我向他们表 示由衷的感谢! 在论文完成的过程中，作者还得到我的同事蒋敏，廖国梁，谭洪志，顾斌，孙 泽珠先生，姜新菊、谢力农，顾春梅女士的帮助和支持，在此，我向所有这些帮 助过我的老师，同事，领导和朋友表示我最真心的谢意! 作者：黄敏 二0 0 五年七月 】前言 1 1 立题的背景及研究目的 含麻卷烟纸的试制 我国是烟草消费大国，卷烟纸作为卷烟行业的主要原料已有多年的生产历史。 近年来，随着人们对吸烟与健康问题的关注，卷烟市场也发生了新的变化，如要 求混合型卷烟焦油含量等于或小于1 2 毫克，卷烟机速度提高，对高档卷烟纸的需 求比例不断增加等等。这一切都要求卷烟纸的质量标准及生产水平要发生相应变 化。 卷烟纸供卷烟机制卷烟之用，属高档薄型工业用纸。对卷烟纸的传统要求为， 具有较高的强度，合适的透气度，高灰分，点燃时不得有异味，烟纸燃烧速度应 与烟丝燃烧速度相匹配，不产生熄火或灭火现象，严禁加人荧光增白剂等。卷烟 纸的燃烧性及卷烟的熄火问题曾是卷烟纸生产的难点。 目前，卷烟行业低焦油、低侧流安全型卷烟的闯世，对卷烟纸的透气度提出了更 高要求。高速卷烟机的使用，不但要求盘纸增加长度，更要增加强度。达到“双 高”要求，即高透气度，高强度。 我国卷烟纸生产经历了从无到有，从低档化到高档化，从单一化到产品多样 化发展的几个阶段。进入9 0 年代以来，随着卷烟行业的快速发展，卷烟纸生产企 业也迎来新的发展空间。一批有实力的专业卷烟纸生产企业通过与国外纸厂合作、 引进国外先进的工艺设备和生产技术，吸收国外优秀的经营管理理念，不断提升 企业自身竞争力，从而使我国的卷烟纸生产水平有了很大的提高，并逐步形成丁 目前以杭州华丰、云南红塔蓝鹰、牡丹江恒丰、嘉兴民丰、成都锦丰五大纸厂为 二e 体，各中小纸厂为辅的卷烟纸供应格局。 1 1 i 国产卷烟纸的发展概况 第一阶段：卷烟纸生产的初始阶段 这一阶段是卷烟纸生产的起步阶段，全国没有专业的卷烟纸生产厂家，只是 依靠一些造纸厂来生产一些低档次卷烟纸。如云南红星造纸厂、牡丹江造纸厂等， 当时只能生产一些低档次的卷烟，卷烟纸的生产数量远远满足不了卷烟的生产需 要，导致了卷烟纸的供不应求，这个阶段也就是全国卷烟纸相对短缺时期。 第：二阶段：卷烟纸生产的上规模阶段 在卷烟产品市场需求的刺激下，全国的卷烟纸厂也随之开始了以数量型为主的 简单扩大再生产，纷纷引入生产线，以此提高供应量，解决产量不足的制约瓶颈。 这一阶段的卷烟纸由低档卷烟纸向中档卷烟纸发展。全国的卷烟纸生产逐步由短 缺经济走到了相对过剩经济，市场状况由供不应求转变为供大于求。目前我国卷 烟纸的年需求量为9 万吨，而全国生产能力已超过1 5 万吨，这主要是此阶段各厂 扩大生产规模的结果。 第三阶段：卷烟纸的上档次阶段 随着社会经济的发展，卷烟产品开始由数量效益型向质量效益型发展，产品 逐步向高档化、环保化、低害倔发展，由此对卷烟纸也提出了更高的要求，从而 导致了卷烟纸的上档次阶段。现在我国一些实力雄厚的卷烟纸厂已具备了生产 6 0 c u - - 7 0 c u 高档卷烟纸的能力，但我国进口卷烟纸每年仍在1 万吨左右，占我国 高档卷烟纸年需求量的2 6 ，这表明我国高档卷烟纸的生产仍有一定的市场空间。 中国加入w t o 对于各个行业都将产生不同程度的影响，卷烟纸行业也不例外。 加入w t o 后，卷烟纸进口关税下调，到2 0 0 5 年左右，进口卷烟纸的销售价格将接近 目前国内高档卷烟纸的售价，但是国内高档卷烟纸的质量，技术含量上与进口纸 相比总体上还是有差距。尤其是物理性能的稳定性比国外同行有较大差距，轻工 部研究所曾对国内外卷烟纸的物理性能指标作过测定对比分析，主要阔题是卷烟 纸的透气度变异系数( 尤其是透气度在7 0 c u 以上) ，抗张强度变异系数较大，不利 于卷烟内在质量稳定，并影响卷烟纸在高速纸机上正常运行。以5 0 c u 卷烟纸为例， 国外韵透气度平均变异系数在7 以下，而国产的平均变异系数接近8 ，抗张强度 国产卷烟纸在0 8 2 1 。2 0 k n m 之间，平均变异系数为4 6 左右，国外进口卷烟纸为 0 9 4 - 1 2 0 k n m ，平均变异系数为3 6 左右。 同时，舀前烟民对烟支的兴趣已经不仅仅在于烟的本身，对其它方面也提出 了另外的要求，如要求烟支对消费者具有更强的外观吸引力，较好的吸味，较好 2 的燃烧包灰等特点，这些都与卷烟纸成正比关系，在这方面，国产卷烟纸跟进口 卷烟纸相比还存在一定差距。 不可否认，我国卷烟纸的总体生产水平和国外还有一定的差距，严格说起来， 二t 要是以下几个问题： 1 、盘纸均匀性。盘纸检测的各项指标虽能合格，但波动性比较大，强度指 标的标准偏差和变异系数要高于进口盘纸。 2 、接头处理上。匡l 产盘纸接头处理有时欠佳，偶尔出现几层甚至数十层粘 连在一起，导致停机，在这方面进口纸的停机率要少于国产纸。 3 、存在一些外观纸病。如砂眼、罗纹不清、粉尘较多等。 4 、燃烧性能上。部分卷烟纸燃烧速度不够均匀，导致阴燃性锯不合格。 要解决这些问题，除了引进国外先进设备，改善工艺条件，我认为还需要我 们自己提升技术竞争力，加强新产品开发，如更广泛的原料资源的研究，新型纤 维原料的研究等等，努力在卷烟保香，降焦减害方面作出成效。 1 2 主要研究内容 本文主要是研究在生产卷烟时配入一定量的亚麻浆是否能够抄造出合格的 “双高”卷烟纸( 高透气度，高强度) 。 本文主要从如下几个方面进行研究： 1 原料对卷烟纸质量的影响 2 填料对卷烟纸质量的影响 3 增强剂、助留剂对卷烟纸质量的影响 4 燃烧调节翘对卷烟纸质量的影响 5 打浆对卷烟纸质量的影响 2 文献综述 2 1 卷烟纸的质量标准。一 范围 卷烟纸 代替g b t 1 2 6 5 量一1 9 9 8 本标准规定了卷烟纸的特性。 本标准适用于机制卷烟用纸。不适用于机制雪茄烟纸和平板卷烟纸。 术语和定义 下列术语和定义适用于本标准 抗张强度 指在标准试验方法规定的条件下，单位宽度的卷烟纸断裂前所能承受的最大张 力，以k n m 表示。 伸长率 指纸或纸板受到张力至断裂时的伸长，以对原纸样长的百分率表示。 定量 指每平方米卷烟纸的质量，以g 舻表示。 透气度 在不同压力差透过试样时，单位试样表面积空气源( 单位时间内的容量) 的比率 以c m 3 ( m i n c m 2 k p a ) 表示，简称c u 。 2 1 1 产品品名 产品品名应依次包含下列信息：生产企业名称、产品等级、标称透气度、标称 4 定量、原料组成、产品名称、罗纹及用户其他要求的信息。并应在合格证和内商 标中表示一致：示例：2 6 5 a 5 0 m 卷烟纸 表1 示例：2 6 5 h s o m 卷烟纸 产品品名 2 6 5a5 0m 卷烟纸罗纹 l 木浆：w 竖、横也可标深、 释义定量等级透气度麻浆：f 、产品名称 中、浅 混合浆：1 t 卷烟纸按质量分为a 、b 、c 三等。 卷烟纸的长度和宽度按订货合同规定生产。 有特殊供货要求的卷烟纸按合同规定生产。 2 1 2 技术要求 卷烟纸的技术指标必须符合表2 规定。 卷烟纸染色、甜昧和香味应符合中华人民共和国食品卫生法的有关规定。 不应使用对人体有害的助燃剂及其他助剂。 卷烟纸每盘长度应符合供需双方合同要求，不应少于规定长度1 5 m 。 卷烟纸图案和罗纹应清晰。 纸张组织均匀、柔软细腻，卷烟后不应有露底现象。 卷烟纸不应有异味、纸面不应有折子、裂1 2 1 、皱纹、污点、浆块、硬质块、孔眼 及其影响使用的纸病。 同一盘卷烟纸色调不应有明显差别。 卷烟纸卷盘应紧密，盘面平整洁净，不应有机械损伤。上机后应运行平稳，不应 有明显跳动、摆动现象 表2 卷烟纸的技术指标( 国家标准) 5 规定 指标名称单位 a 等b 筹c 等 定量g m 2设计值1 0设计值1 2设计值1 3 透气度平均设计值5设计值7 c u设计值6 平均设计值6 变异系数不大予8l o1 2 纵向抗张强度不小于k n m o 8 9 伸长率不小于 1 3 白度不小于 8 7 荧光白度不大于 o 。5 不透明度不小于 7 3 灰份( c a o 不小于 1 3 交货水份 4 5 1 5 阴燃速率s t 5 0设计值1 5 盘宽m设计值0 2 5 尘 0 3 - 1 5 , m 2不多于 1 21 62 4 埃1 0 - 1 5 n t , n 2 的黑色尘埃不多于个 044 度 大于1 5 铲 oo0 卷烟纸的卷芯应牢固，不易变形。卷芯可用纸、塑料制品，卷芯宽度应与卷 烟纸宽度相符，卷芯内径为( 1 2 0 - 4 - 0 5 ) 咖。a 、b 级每盘接头个数不应多于1 个， c 级每盘接头个数不应多于2 个。接头应牢固，粘接处胶水不许透层并应有色泽标 记，接头质量不应影响卷烟卷制。 卷烟纸燃烧时不应有异味，灰分应呈灰白色，卷烟燃烧时，不应因卷烟纸质量 而造成烟支熄火。 22 透气度对卷烟纸质量的影响 卷烟纸透气度是决定卷烟纸内在质量的重要指标之一，适当提高透气度可以 改善卷烟质量，同时也是降低烟气中焦油和尼古丁含量的重要因素，卷烟彳亍! 出对 6 卷烟的烟气烟碱量、焦油含量也有相关规定，限制烟支中焦油含量尤为重要。欲 生产低焦油含量、燃烧性能较好的卷烟，除了烟丝配方、滤嘴材料等因素外，卷 烟纸的透气度指标十分重要。卷烟纸透气度对卷烟质量的影响卷烟纸在燃烧过程 中，发生着复杂的化学反应，形成r 主流烟气和支流烟气，所谓主流烟气是指卷 烟纸燃烧过程中，从吸烟一端释放出的烟气，即吸烟者吸人的烟气；而支流烟气 是在两次抽吸之间，阴燃所产生的烟气。即不经过烟支而从周围直接进入空气中 的气流，烟气一般分为粒相、气相两部分。粒相物扣除水分和烟碱之后称为焦油， 焦油对人体健康是极为有害的，因此，提高卷烟安全性主要是降低主流烟气中的 焦油含量，这就要求卷烟纸具有相对较高的透气度，并能对流烟气起稀释作用。 2 1 t 透气度对焦油摄入量的影响 卷烟纸对烟支所产生的焦油量有着重要的影响，卷烟纸的自然透气度会影响 烟支的燃烧性，烟支燃烧得越快，每次抽吸之间燃烧掉的烟段也就越长，这样便 减少了每支烟的抽吸次数，从一支卷烟中吸入的焦油量与抽吸i ：1 数成正比，提高 卷烟纸的透气度，便可减少抽吸口数，因而也就可以减少每支烟的焦油摄人量， 卷烟纸的透气度也影响着卷烟烟气的稀释度，卷烟纸的透气度越高，在抽吸时通 过卷烟纸被吸人的空气量也就越多，而通过燃烧端吸入的空气量也就越少。因此， 烧掉的烟草便越少，所产生的焦油也就越少脚l 。 2 1 2 卷烟纸的透气度对静态燃烧速度的影响 静态燃烧速度是指一支卷烟在无外界空气流干扰的情况下，自由燃烧豹速 度，以毫米每分钟表示( 舢r a i n ) ，烟支的静态燃烧速度之所以重要，是因为它 影响着烟支的抽吸e 1 数，因而也影响着烟气摄入量，随着自然透气度的提高，静 态燃烧速度也会相应增加，当烟支的静态燃烧速度提高时，两次抽吸之间烧掉的 烟草量就会增多，抽吸次数就将减少，多年的卷烟生产实践表明，当自然透气度 达到7 0 c o r e s t a 以上，静态燃烧速度基本稳定，在l o o c o r e s t a 以上时，对静态燃 烧速度便不再产生影响，因此，做为卷烟的生产制造企业在生产低焦油卷烟时， 根据对焦油含量的不同要求，一般选用自然透气度在7 0 c o r e s t a 以下的卷烟纸较 为理想。 2 3 原料对卷烟纸质量的影响 卷烟纸的纤维原料可用于卷烟纸生产的纤维原料有漂白麻浆、木浆、草浆、 麻浆种类有亚麻、奎麻、苎麻、黄麻、红麻等，麻浆原料主要来自与纺织用原料 相同的长麻麻类纤维加工剩余物( 如皿麻二粗) 、全杆红麻、废旧麻制品等。术浆 为硫酸盐漂白针叶木浆，阔叶木浆，漂白龙须草浆、麦草浆等。原料配比方面过 去曾用麻浆、木浆、草浆配抄卷烟纸，也有全麻浆烟纸、全木浆烟纸。目前生产 厂家大多采用针叶木浆、阔叶木浆、麻浆配抄卷烟纸，麻浆比例不等，或针、阔 叶木浆配抄全木浆卷烟纸，生产高档卷烟纸时则必须根据设备倩况选用优质原料， 满足其高强度、离透气廑的要求。亚麻浆及阔叶木浆的使用将有助于提高卷烟纸 的透气度。 2 3 1 麻类纤维 生产卷烟纸用麻类纤维，它具有纤维长、强度高、弹性好的特点。用麻类纤 维生产的纸柔软细腻，不透明度高。但是，由于麻类纤维价格昂贵且在抄造时滤 水困难，所以要合理控制麻类纤维的比例。这样，既保证了含麻烟纸的特性又保 证了透气度的要求。 麻类纤维原料的特点： ( 1 ) 纤维素含量高平均含量在7 0 以上。 ( 2 ) 纤维细而长强度大细胞壁薄，胞腔小纤维为自色或淡黄色( 黄褐色是由 于单宁提染之缘故) 。纤维本身柔软，弹性扭力及伸长度好。 ( 3 ) 木素含量低木质化细胞少，纤维富于韧性和弹性不易脆断。 ( 4 ) 半纤维素含量低，约1 2 6 7 。 ( 5 ) 果胶、灰分含量少。 麻纤维问有一层蜡质，在纺织行业中将它保留，使麻纤维和织物具有光泽性。 在制浆造纸行业中则要将蜡质、果胶等除去以改善色度、纤维强度和提高得 率。 亚麻纤维强韧柔软，具有较好的色泽，纤维平均长度为1 8 m m 左右，纤维长宽 比率达到1 1 0 0 左右，纤维外壁平滑无胶衣，胞壁厚，胞腔极小，管壁上有极稀少 的纹孔和明显的横节纹，徽胞取向度较高，胶合率也较高，纤维常成束状存在， 尤其是透气性能好，是高档卷烟纸的理想原料剐。 2 3 2 木浆原料 ( 1 ) 针叶木浆。由于针叶木浆具有纤维细长、细胞壁薄、细胞腔太的特点，所以 8 它刁i 仅易于打浆，而且在抄造过程与阔叶木短纤维及填料等结合而形成匀度均一 的纸页，从而保证r 纸页的各项物理性能。 ( 2 ) 阔叶木浆。阔叶木具有纤维细而短，细胞壁厚、细胞腔小的特性，所以在打 浆过程中不易细纤维化，在纸页形成的过程中纤维之间易组成空气通道，可以提 高透气度和不透明度。 针叶木浆与阀叶木浆相比具有两大优势：纤维细胞为主要成分，占木质部容 积的9 0 9 5 ：纤维细长，细胞壁薄而细胞壁内侧的中间细胞腔大，因此纤维比 较柔软。 表3 针叶木与阔叶术纤维的比较1 2 1 】 针叶本浆阔叶木浆 细胞壁厚早材3 4 ；晚材4 3 5 2 。2 4 8 细胞腔直径早材2 7 3 3 ：晚材1 4 1 6 1 3 6 1 8 4 壁腔比早材0 2 2 o 2 40 3 2 0 4 1 晚材0 6 l 0 6 3 纤维长度 4 5 纤维细胞0 9 1 2 导管0 6 3 国外卷烟纸生产商p d m 和w a t t e n s 的生产工厂中都有独立的纤维实验室，并 且能够生产各种不同的麻浆，木浆配比的卷烟纸，这样的目的有两点：一是能生 产出满足客户特殊要求的卷烟纸，如含麻卷烟纸，其烟杂气就比全木浆卷烟纸要 少；二是寻找控制生产成本的最佳点。而国内企业由于引进生产工艺技术的限制， 或是其他原因，往往对卷烟纸的原料选择范围很窄，几乎是全术浆，而且是局限 在几个品牌的木浆上，也就限制了我们卷烟纸生产的发展。目前国内几家大的卷 烟纸生产商也开始逐步在研制开发含麻纸，但进步都不大，还是牡丹江恒丰纸业 利用地处世界亚麻生产地的资源优势，建成了亚麻卷烟纸生产线，这也是国内唯 一的亚麻卷烟纸生产线。 含有麻料的卷烟纸由于麻料的纤维特性，具有较高的不透明度及很好的柔软 性和燃烧性# 而全木浆卷烟纸含有较多的针叶木，针叶木的特点使纸页的不透明 度低。易造成“黑烟”。麻料及木浆具体组成如下； 表4 麻料及来紫组成 9 纤维长宽 主要化学成分 原料长m m宽m m灰分，纤维素，果腔质，强 本素， 亚麻4 6 0 0 1 5 91 3 27 0 7 59 2 95 7 针木( 杉类)4 5 0 0 4 o 0 5o 54 5 5 2l 22 5 3 0 阔木( 桉类0 ，9 o 0 1 9 o 0 3 0 5 “t4 5 5 2l 22 0 2 5 1 1 注：以上原料的纤维长度是未蒸煮而制成的化学浆 2 4 填料对卷烟纸质量的影响 2 4 1 碳酸钙在卷烟纸生产中的作用 卷烟纸属高填料纸张，可用填料有碳酸钙、钛自粉( t i 0 2 ) ，目前国内卷烟纸所 用填料大多为轻质碳酸钙。在卷烟纸的原料配比中，碳酸钙的比例可达3 0 ，甚 至更高，即卷烟纸三分之一由碳酸钙组成。其作用如下：( 1 ) 折光率高，使从卷烟 外向内看不能见到烟丝，即不露底，这是卷烟的重要指标。( 2 ) 在卷烟燃烧时由于 碳酸钙受热分解放出二氧化碳，帮助卷烟燃烧而不会熄火，( 3 ) 燃烧后卷烟纸的灰 能很好的粘结在烟丝上成“蚕宝宝”样。( 4 ) 增加卷烟纸的自度，因为碳酸钙的自 度有9 5 ( 进口的) ，国产的9 2 左右比术浆高3 5 白度。( 5 ) 使卷烟纸有较高的 透气性。上述卜4 的4 个指标为卷烟纸的外观质量指标，使烟纸不露底、不熄火、 包灰好、白度高。这四项缺一不可。有一项不好即为不合格品。透气度保证了卷 烟的内在质量，降低了卷烟的焦油含量。般在7 0 c u 以下的卷烟纸，每提高l o c u 透气度。卷烟下降1 1 5 毫克焦油含量。7 0 c u 透气度以上降焦便不明显了。所以 对卷烟纸用的碳酸钙要非常慎重选择与使用。所以说卷烟纸是由植物纤维与填料 组成的。 碳酸钙的使用对卷烟纸的生产是十分重要的，如可提高卷烟纸不透咀度、自 度、改善纸页的柔软性、手感、纸面的均匀性，节省纤维原料等。最重要的功能 是提高卷烟纸的透气度，调节卷烟燃烧速度，改善卷烟纸的包灰性能。优质碳酸 钙能够均匀地与纤维结合而不堵塞纤维之间的空气通道，是卷烟纸产生自然孔隙， 保证卷烟纸具有较高的偷气度，同时也可以使纸张获得较高的白度及不透明度。 生产高透气度卷烟纸的主要措施之一，就是提高填料碳酸钙的加入量，以此 增加卷烟纸的气孔率。但碳酸钙的加入，也将影响纤维之间的结合力，即在提高 卷烟纸透气度、燃烧速度、定量的同时，会降低其抗张强度，这也是生产高透气 度、高强度烟纸的难点之一。据称，氧化镁与碳酸钙同时使用，可减少香烟静燃 1 0 时所放出的可见侧流烟气，并可改善卷烟纸的不透明度、透气度等指标。研究表 明，碳酸钙的粒度是重要指标，平均粒径应在2 5 u m 范围内，而且粒度均匀，有 助于在纸面上形成非片状分布，提高透气度指标的均一性及碳酸钙的利用率。烟 纸生产厂家己开始普遍关注碳酸钙的质量对卷烟纸指标的影响，在高档烟纸生产 中使用优质碳酸钙。 2 4 2 碳酸钙的技术指标对卷烟纸质量的影响 在碳酸钙的基本技术指标中对卷烟纸质量影响较大的是其晶体形状、粒度大小 及分布。 2 4 2 1 晶体形状的选择 大量的实验和分析研究工作发现，使用纺锤形单晶结合在一起的类似菊花状 的结晶形状的轻质碳酸钙( p c c ) 生产的卷烟纸具有其他晶形不可比拟的优点。首 先，纺锤形具有较尖的端部，尖端效应使其更容易吸附在纸页之上和存留与纸页 之中。其二，它的单晶与纤维结合时容易产生搭桥作用，使纤维棚起，形成均匀 的自然孔隙，起到良好的添加作用，对成纸的透气度、厚度、不透明度均极为有 利。其三，这种晶体形状具有较大的比表面积并易于与纤维一同形成更多的空腔， 可以在尽量减少纸张强度的同时提高卷烟纸的自然孔隙度和不透明度。对于纺锤 形单晶聚成的菊花状晶体来讲，结晶形状的好坏及均匀程度决定了碳酸钙的品质。 2 4 2 2 碳酸钙的粒度及分布的选择 p c c 按粒度大小大小可分为微粒( d 5 u ) 、微粉( 1 5 岫) 、微细( o 1 l u m ) 、 超细( o 0 2 o 1 u r e ) 、超微细( d o 0 2 u m ) 5 个等级。填料的粒度越小，比表面 积越大，有利于增加纸张的不透明度和强度，但在卷烟纸的生产中，以目前的造 纸工艺水平面来看，并不是粒子越小越好。可见光的波长范围在4 0 0 - 7 0 0 n m 之间， 理论上，如果粒子粒径小于入射光波长的二分之一时，光线在界面上就会产生绕 射现象，填料颗粒不能产生反射和折射，加填反而降低了不透明度。由于卷烟纸 要求有较高的松厚度和孔隙度，粒径过小还会使留着率降低。当然粒度也不能过 大，大直径的碳酸钙自身的比表面积较低，填充在纸页中也使纸页不透明度下降， 在纸页的抄造过程中由于真空的作用易在纸页表面产生针眼。颗粒大的碳酸钙在 纸中分布的均匀程度较颗粒小的碳酸钙差，因此，也不利于提高卷烟纸透气度的 稳定性。粒径在3 5u t a h 5 0u m 范围内，且小于4u m 的粒子比例占5 0 6 0 的碳 酸钙最适合添加在卷烟纸中。 2 5 增强剂、助留剂对卷烟纸质量的影响 要使卷烟纸能够适应高速卷烟机的强度要求，所以必须添加增强剂，提高纸 张强度。增强剂的作用是增加纤维与纤维的结合力而不影响纤维间的透气性曲1 。 由于卷烟纸生产的特殊性，使其对助剂的要求也更高。芬兰n o v i a n t 公司湿部添 加用c m c 产品型号是f i n n f i x3 0 0 6 ，可用于卷烟纸厂的湿部添加，代替瓜尔胶( g u a r g u m ) ，它的优势是低廉的价格，c 托即羧甲基纤维素钠，是水溶性纤维衍生物， 有利于纸在干燥过程中取得更多的氢链结合，能有效地提高纸张的干强度。进几 年来，瓜尔胶系列助剂在卷烟纸行业中得到了广泛应用，瓜尔胶用于卷烟纸不但 具有优良的助留、助滤、增强的效果，而且抄成的纸在燃烧时没有异味，满足卷 烟用纸的需要。目前，在国内的各大卷烟纸生产厂中，瓜尔胶已基本取代了淀粉 成为助留、助滤、增强剂和纸张表面性能改进剂。 多年以来，瓜尔胶一直是造纸用有效助剂，按其用途来可分为浆内添加、表面 施胶和用于涂布的瓜尔胶。在浆内中添加瓜尔胶具有以下优点：提高纸张强度； 提高填料、细小纤维的留着率i 改善成纸匀度，瓜尔胶以微絮聚的方式改善纸机 网部的滤水性能，纸张的匀度不会破坏：减少两面差。 阳离子型瓜尔胶能有效改善助留，显著提高填料的留着率，对纸张的匀度没有 太大的影响，不影响脱水。用量一般为0 0 3 0 0 8 ，添加点一般在纸机的冲浆 泵之前或配浆桶处。 非离子型瓜尔胶在纸张主要起到增强剂的作用，且不影响纸张的遁气度。用 量一般为0 3 o 5 。非离子型瓜尔胶能使网部滤水速度得到有效控制，提高整 饰辊的运行性能，改善成纸匀度。同时它还具有极强的纤维分教能力“3 。 26 燃烧调节剖对卷烟纸质量的影响 燃烧调节剂( 助燃剂) 是卷烟纸中的主要添加剂，它们以非常细小的晶体分 布在填料及纤维表匦，有些渗入植物纤维中，并在一定程度上与其发生化学反应， 虽然燃烧调节剂的含量仅为卷烟纸重量的0 5 3 ，但是它们的种类及用量将影响 卷烟纸的燃烧特性及灰分的外部特征。 按照功能不周可将燃烧调节剂分为助燃剂( 柠檬酸钾钠，酒石酸钾钠等) 、阻 燃剂( 磷酸二氢钠) 和灰分调节剂( 磷酸二氢铵) 。 助燃剂、阻燃剂会影响卷烟静态燃烧速率。灰分调节剂则只改变灰分外部特 征而不改变静态燃烧速率。另外，由于燃烧调节壳h 会影响卷烟的香吃味，所以不 同地区会偏好不同类型的燃烧调节剂，如柠檬酸钾钠广泛使用在美式混合型卷烟 中，而德国偏好用醋酸盐，亚洲偏好用酒石酸盐及柠檬酸钾钠等。 2 6 1 燃烧调节剂对燃烧性能的影响 为了地了解卷烟纸的燃烧机理，许多研究者采用r 不同的分析方法研究了加 有燃烧调节剂的卷烟纸的热解行为“，并试图探求出燃烧调节剂对卷烟纸燃烧性 能的影响与其物理化学特性之间的相关性。 如燃烧调节剂为碱金属氯化物时卷烟纸燃烧焓与静燃速度的关系，除了燃烧 调节剂为氯化锂的卷烟纸外，其它卷烟纸的静燃速度都约为5 6 m m z i n 。 又如燃烧调节剂为卤化钠和碱金属氯化物的卷烟纸热裂解时的峰值温度与静 燃速度，其峰值温度与静燃速度均随阴离子半径减小或阳离子半径增大而升高。 虽然静燃速度、燃烧温度与燃烧调节剂水溶液的p h 值之间存在一定关系，但 还是难以用其来预测卷烟纸禽有燃烧调节剂的特殊卷烟的燃烧行为。 2 6 2 燃烧调节剂对烟气焦油、c 0 递送行为的影响 无论燃烧调节剂影响阴燃速度与否，用燃烧调节帮处理过的卷烟纸的热裂解 起始温度均比未用燃烧调节剂处理的卷烟纸低。随着热裂解的开始，燃烧锥后的 透气性升高。虽然人们可能会认为透气性升高将降低c o 的递送量，但事实并非如 此。添加灰分调节剂( 如磷酸二氢铵) 虽然对静燃速度或抽吸口数影响不大，但 由于增加了每口烟气量，从而导致焦油和c 0 递送量增加。添加助燃剂( 如柠檬酸 盐或乙酸盐) 将增加静燃速度而降低抽吸口数。由于抽吸口数减少，每口焦油递 送量变化又不明显，所以每支卷烟焦油递送量显著降低。随着助燃剂( 如柠檬酸 盐) 用量的增加，每口烟气中c 0 含量先降后升，但是，由于抽吸口数减少，抵消 了单口烟气中c o 的增加量，所以每支卷烟的c o 递送量总体上呈降低趋势。 m a t t i n a 等人指出”，卷烟卷烟纸上燃烧调节剂的类型和用量将改变燃烧卷烟在抽 吸时的燃烧锥压降以及燃烧区c 0 的生成量，d u r o c h e r 等人又用直接测量法研究了 燃烧调节剂对c o 通过卷烟纸的扩散行为。由上述人员研究可知，燃烧调节剂种类 和用量的变化会引起燃烧锥压降变化，从而使得c o 的相对扩散量发生微小变化。 对同种助燃剂( 如柠檬酸盐) 而言，随着助燃剂的用量增多，燃烧锥的平均压降 会升高，c o 通过卷烟纸的相对递送量升高，但是，由于从燃烧锥抽入的c o 绝对递 送量减少，c o 通过卷烟纸的绝对递送量降低。 2 6 3 卷烟纸燃烧调节剂在卷烟设计中的应用 目前，卷烟产品设计继续朝着低焦油、低危害方向发展的同时，也考虑了 些与卷烟抽吸者无直接关系的因素。这些因素包括卷烟的防火安全性、烟蒂自然 降解性、侧流烟气。卷烟工业对此类问题作出了相应的反应，开发出了低引燃性、 低侧流烟气的卷烟。开发这类产品时，除了采用滤嘴通风、调整卷烟纸透气度等 手段外，选择适当的卷烟纸燃烧调节剂也被采用过。 h y d e 等人已证明，可以通过增加卷烟纸透气度或某些燃烧调节剂的含量来提 高静燃速度，从而达到增加单口烟气递送量的目的。当然当透气度超过7 0 c u 时。 其对降焦的作用并不明显 卷烟纸对侧流烟气的降低起着重要的作用。因为侧流烟气( 即非卷烟唇端流 出的烟气) 主要形成于抽吸间隔时的阴燃，所以上述的大多数燃烧调节剂将影响 侧流烟气量。例如，与其它一些组分一起使用的( o h ) ：可以降低侧流烟气中的焦 油量。 卷烟纸燃烧调节荆在降低卷烟引燃性方面也起着一定作用。例如，可以阁乳 酸、脱脂干牛奶或碱金属硅酸盐溶液之类的阻燃剂处理整个卷烟纸表面，或用碱 金属助燃剂与低燃烧指数的原纸相结合，达到降低卷烟引燃性的目的。 卷烟纸燃烧调节剂会影响卷烟的燃烧性能，从而影响卷烟烟气组成和烟气量。 e i 前已和其它手段一起用于研制低焦油、低危害卷烟、低侧流卷烟、低引燃性 卷烟。随着对它的研究进一步深入，相信它能在卷烟产品开发中发挥更大作用。 2 7 打紫及打浆度的对卷熠纸质量的影嫡 2 7 1 打浆机理脚 纤维的打浆可分为以下五个接触阶段：1 动盘磨片的齿面正对定盘的齿槽， 将纤维带入打浆区。打浆冲击长度很大程度上取决于齿缘的锋利度，齿缘愈钝，冲 击长度愈大。2 从齿缘与齿缘接触转入齿缘与齿面接触。如果齿缘较钝，外侧纤 维柬逐渐沿齿面滑入，使内侧纤维也随之滑入，如齿缘锐利，齿面粗糙，则只有外 侧纤维束随之运行，纤维束产生分层：如齿缘锐利，齿面光滑，纤维束只是受压， 纤维间未产生纵向移动。3 纤维进入齿面与齿面之间，假定磨片之间的夹角为零， 1 4 精磨的长度与磨片齿宽相等。4 齿缘与齿面再接触，纤维柬继续在齿面问受压， 再度受到齿面间的磨浆。5 当动艋磨齿尾部离开定盘磨齿尾部时，一次精磨部告 完成一t 述各接触阶段中，纤维受到不同的切割力、摩擦力和压力等，产生的物 理变化也有所差异。在第l 、5 阶段，主要承受切割力，纤维被切断) 在第2 、4 9 t 段， 主要承受摩擦力和压力，使纤维起毛、纵裂、压溃和细纤维化) 在第3 阶段，主要 是压溃作用，使纤维膨润、水化。但在实际打浆过程中，由于各磨齿的接触状况 不同再者，动盘磨齿与定盘磨齿之间又有夹角，产生铣力实际打浆时的受力情 况将复杂得多。 2 7 2 打浆工艺对透气度的影响 影响纸张透气度的因素之一是纤维结合力，随着打浆度的增加，透气度逐渐 f 降，这说明在打浆过程中，由于纤维外表面积的增加，纤维结合力增大，用这 种纤维抄纸时纤维靠拢紧密、气孔率很小，因而透气度下降。为保证卷烟纸的透 气度，需要控制打浆工艺。 目前，双高( 高透气度和高强度) 卷烟纸是主流，为了满足双高卷烟纸的需要， 在生产过程中首先要选择合适的浆料配比，其次，卷烟纸的浆料一般采用中浓高 粘状打浆，浆度的高低直接影响到浆料的滤水性和纤维组织均匀交织的程度，因 此，必须控制好浆度。浆料经打浆后改变了纤维的形态，降低纤维的平均长度， 使纤维细纤维化。打浆度越高，纤维在打浆过程中随着平均长度的下降，分丝帚 化就越好，卷烟纸的匀度越容易得到改善。在实际打浆操作过程中。还要严格控 制打浆比压，流量与浓度，力求浆料的稳定性。对长纤维打浆，应将切断能力 强的磨片安装在首台盘磨，有利于打浆过程中纤维的切断，帚化能力强的磨片放 置尾部，有利于整个打浆过程提高细纤维化程度；对阔叶木打浆，应选择帚化能 力强的磨片，在打浆过程中能尽可能减少切断而提高润胀和细纤维化程度。 成浆质量卷烟纸浆料需采用粘状打浆。在打浆过程中，纤维同时发生细胞壁的 位移、变形和柔化，初生壁和次生壁外层受破坏；纤维吸水润胀和细纤维化，横 向切断，压溃，纤维起毛、纵裂和帚化，提高纤维结合力。成浆质量主要决定于 打浆度和纤维形态。 与北美采用的加拿大游离度( c s f ) 不同，欧洲和我国常用肖氏打浆度( s r ) 表 示。随着打浆持续时间的增加，纤维受到切断、压溃、揉搓等作用，使纤维膨胀、 柔化、切短、起毛和纵裂，浆料打浆度逐步提高，纤维表面积和结合力增长，纤 维交织时均匀度提高，孔隙度降低。打浆度在一定范围内与纸张拉力呈正关系， 但如打浆度过离，拉力有下降趋势。打浆度与纸张透气度呈现负关系，如打浆度 过高，使浆料达到羊皮化，则透气度将大大降低，直至接近于零。高透气度卷烟 纸通常采用漂白硫酸盐针叶木浆和漂白硫酸盐嗣叶木浆为原料，有时按用户要求， 掺用部分麻浆( 以贬麻浆为宜) 。由于各种纸浆性能不同。打浆特性也有差别，应 采用分别打浆以达到不同的质量要求。适当提高和确定各种浆的打浆度，既要满 足纸张强度和纤维组织均匀的要求，又要尽量保持纤维交织时一定的孔隙度