煙梗纖維制漿與抄造工藝的研究

丁曉麗楊斌王磊

1日照職業(yè)技術(shù)學(xué)院現(xiàn)代汽車學(xué)院 山東日照 (276826)

2日照港集團有限公司鐵路運輸公司 山東日照 (276826)

3湖北工業(yè)大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院 湖北 武漢(430068)

煙梗纖維制漿與抄造工藝的研究

丁曉麗1楊斌2王磊3

1日照職業(yè)技術(shù)學(xué)院現(xiàn)代汽車學(xué)院 山東日照 (276826)

2日照港集團有限公司鐵路運輸公司 山東日照 (276826)

3湖北工業(yè)大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院 湖北 武漢(430068)

煙梗原料經(jīng)過測定其化學(xué)組分和煙梗纖維形態(tài)后，進行打漿實驗和SEM觀察表明：煙梗纖維長度較短，需與外加纖維配合才能抄造重組煙葉基片；通過SEM觀察，經(jīng)優(yōu)化打漿工藝處理后的煙梗纖維表面變得粗糙不平，有明顯分絲帚化現(xiàn)象，纖維比表面積增大，促進了纖維間的氫鍵結(jié)合，提高了基片的抗張強度，同時相應(yīng)地降低了透氣度；打漿工藝優(yōu)化后，煙梗的最佳打漿度為35°SR，在此條件下，基片的抗張強度為0.63kN/m。

煙梗原料；打漿；掃描電鏡；抗張強度；透氣度

煙草薄片又名重組煙草，其理化特性與煙草相似，與輥壓法和稠漿法薄片相比，造紙法薄片在降低薄片中有害物質(zhì)和改善薄片各項質(zhì)量指標(biāo)方面具有優(yōu)勢，因此，在卷煙工業(yè)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。與此同時，我國煙草的種植面積和產(chǎn)量均居世界首位，每年煙葉產(chǎn)量450～500萬噸，其中約25%的煙葉、煙末等下腳料被廢棄，不能用于卷煙生產(chǎn)[1]。煙草廢棄物的利用主要體現(xiàn)在以下幾個方面：如煙草多種有效物質(zhì)提取后，剩余的纖維殘渣，可用作造紙原料[2-3]；其次，煙草廢棄物中含有大量的果膠、果膠酶和樹脂，可制作涂料和塑料；另外，煙?？梢灾苽淅w維板等。因此，加強對煙草廢料的“資源化”利用，可以使煙梗廢棄物變?yōu)閷氋F的煙草資源[4-8]。

煙梗是屬于原煙在打葉復(fù)烤過程中的產(chǎn)物，在原煙中的含量約為25%－30%，它在造紙法重組煙葉原料中的利用率直接影響到卷煙的配方成本。因此，本論文主要針對現(xiàn)有造紙法重組煙葉在外觀色澤、薄片強度、透氣率、伸長率等方面存在的問題，對重組煙葉主要原料的煙梗的打漿工藝進行系統(tǒng)的研究，以最大限度地保留煙草的自然香味和燃燒時產(chǎn)生醇厚豐滿的香氣，市場應(yīng)用前景廣闊。

1 實驗原料與方法

1.1 實驗原料與儀器

煙碎與煙梗（湖北中煙工業(yè)有限責(zé)任公司）提供，CaCO3等。

RK-3A凱塞法抄片器（奧地利，PTI-Flank），KRK2500-II高濃盤磨（日本KRK公司），L&W062抗張強度測試儀（Lorentzen&Wettre公司），J-TQY10透氣度測定儀(四川長江造紙儀器有限公司)，Morfi Compact纖維形態(tài)分析儀 (法國Techpap公司)，Quanta200環(huán)境掃描電子顯微鏡（荷蘭飛利浦公司），恒溫水浴鍋等。

1.2 實驗方法

首先，將煙梗進行解纖處理，然后在溫度為65±5℃，原料液比1:3.75，時間為40min的條件下，萃取一次，隨后進行不同打漿度的磨漿處理實驗。

在此磨漿工藝中，對萃取后的煙梗纖維設(shè)定不同的打漿度進行磨漿實驗（25oSR、30oSR、35oSR、40oSR等）。通過測定基片的抗張強度和透氣度物理力學(xué)指標(biāo)，確定最佳的處理工藝條件。

1.3 煙梗漿料纖維形態(tài)分析

按照國家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 10336-1989)的方法對煙梗原料樣品預(yù)處理，采用L&W纖維形態(tài)分析儀對煙梗原料的纖維長度、寬度和細小纖維含量等指標(biāo)進行測定與分析。其中，纖維長度可以用三種不同的平均長度的數(shù)值來表示，這三種數(shù)值分別是：數(shù)量平均長度(Ln)、質(zhì)量平均長度(Lw)和質(zhì)量加權(quán)平均長度(Lww)。

1.4 基片物理力學(xué)性能檢測

1）抗張強度的測定。抗張強度的測定按照GB／T12914紙和紙板抗張強度的測定方法檢測。

2）透氣度的測定。透氣度的測定按照GB/T 458-1989紙和紙板透氣度的測定方法進行檢測。

2 實驗結(jié)果與討論

2.1 煙梗漿料纖維形態(tài)分析

表1 煙梗漿料纖維形態(tài)分析

從表1可以看出，隨著打漿度的提高，煙梗纖維的長度（Lw）和寬度呈現(xiàn)下降的趨勢，而細小纖維的含量呈現(xiàn)上升的趨勢。這是由于打漿度的提高，纖維分絲帚化和切斷增加，導(dǎo)致纖維長度和寬度的下降，而細小纖維的含量增加；同時，研究發(fā)現(xiàn)，煙梗纖維1.0mm以上占30%，0.5-1 mm占30%，0.5 mm以下占40%，表明煙梗纖維長度較短。因此，煙梗適合制備機械漿或化機漿，同時與外加纖維配合抄造重組煙葉基片。

2.2 煙梗打漿工藝優(yōu)化

表2 煙梗打漿實驗數(shù)據(jù)

圖1 煙梗打漿度對抗張強度和透氣度的影響

由表2和圖1可以看出，煙梗抄造的基片的抗張強度隨著打漿度的升高，呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，在打漿度35oSR時，抗張強度為最高，達到0.63kN/m，相比25oSR，提高了16.7%；而其透氣度隨著打漿度上升，一直呈現(xiàn)下降的趨勢，這與打漿度的增加，增大了纖維間的結(jié)合力，減少了紙頁中氣孔的大小和數(shù)量有關(guān)。因此煙梗漿的打漿度選擇35oSR為宜。

2.3 煙梗纖維表面的SEM分析

為進一步證明打漿對煙梗纖維的影響，將打漿處理后的纖維樣品切片（規(guī)格：5mm×5mm×2mm），然后冷凍干燥，最后進行噴金處理后，將樣品放在飛利浦Quanta200型環(huán)境掃描電子顯微鏡下觀察纖維表面的形態(tài)，見圖2。

圖2 煙梗纖維表面形態(tài)

根據(jù)打漿對植物纖維的作用機理，同時結(jié)合煙梗植物纖維的化學(xué)結(jié)構(gòu)可知，煙梗纖維受打漿作用細胞壁產(chǎn)生位移和變形，P層和S1層的部分破除以及纖維的吸水潤脹和細纖維化。通過SEM觀察，對比圖2A與2B可以看出，經(jīng)優(yōu)化打漿工藝處理后的煙梗纖維表面變得粗糙不平，有明顯分絲帚化現(xiàn)象，纖維比表面積增大，促進纖維間的氫鍵結(jié)合，使纖維間的結(jié)合力增加，提高了基片的抗張強度，同時相應(yīng)地降低了透氣度。

3 結(jié)論

1)煙梗纖維形態(tài)表明：煙梗纖維1.0mm以上占30%，0.5-1 mm占30%，0.5 mm以下占40%，表明煙梗纖維長度較短。因此，煙梗適合制備機械漿或化機漿，同時與外加纖維配合抄造重組煙葉基片。

2)通過打漿實驗，結(jié)合SEM觀察，確定了煙梗的最佳打漿度為35oSR，在此條件下，基片的抗張強度為0.63kN/m。

3)通過SEM觀察，經(jīng)優(yōu)化打漿工藝處理后的煙梗纖維表面變得粗糙不平，有明顯分絲帚化現(xiàn)象，纖維比表面積增大，促進纖維間的氫鍵結(jié)合，使纖維間的結(jié)合力增加，提高了基片的抗張強度，同時相應(yīng)地降低了透氣度。

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2013-01-10