CN103222676B - 干法造纸法制造再造烟叶基片的方法 - Google Patents

Abstract

干法造纸法制造再造烟叶基片的方法，将烟梗、植物纤维原料经粉碎解纤成短纤维后，由风送入成形头箱打散后，通过成形网下的真空抽气装置的抽真空作用使得打散后物料的均匀的铺设吸附在干法造纸的成形网上形成纤维薄层；向纤维薄层喷加胶粘剂，采用的是喷雾喷加及喷涂背面真空抽吸的相结合的方式；最后经烘干得到具有立体网络结构的再造烟叶的基片；在成形网上部与成形头箱之间和/或成形网与真空箱开口之间铺设有抗静电绳，和/或在成形网与真空箱开口之间设有抗静电网。本发明首次成功的采用干法造纸法生产制备得到具有较好的湿强、较强抗拉伸能力、高负载能力、高填充值、良好加工性能的再造烟叶基片。

Description

干法造纸法制造再造烟叶基片的方法

技术领域

本发明涉及一种烟草制品及其加工工艺，特别采用干法造纸法制备得到的再造烟叶基片。

背景技术

再造烟叶又称重组烟叶、均质烟叶。主要由烟末碎片、烟梗或低次烟叶，外加植物纤维、胶粘剂和其它添加剂组成。再造烟叶作为烟制品原料现已广泛用作卷烟制品。利用烟草低次原料制成薄片具有成本低、填充性好，并能减少烟气中焦油含量等特点，制造始于20世纪50年代。制造方法主要有造纸法、稠浆法和辊压法三种方法，因稠浆法、辊压法工艺相对落后以及产品质量方面的诸多原因，已基本上没有被广泛使用而逐渐被淘汰，现在基本上广泛使用造纸法技术生产再造烟叶基片。

造纸法，确切讲是传统造纸法，是将烟粉烟末、烟梗或废次烟草原料先用水萃取烟草提取物，萃取后水不溶物质添加/或不添加天然纤维制成浆料后进入造纸机，初步形成纸网，烘干后为再造烟叶的基片（水溶性萃取物经浓缩后和其他添加剂一并再后续工序中涂布到基片）。该法生产的薄片，物理强度高，湿强尚好，单位体积重量轻，燃烧速度较快，生成焦油低。由于工艺复杂，能耗高，设备投资大，适合大规模生产。

国内外通过二三十年的研究和使用，此技术得到了充分的发展与提高，并被广泛用到卷烟生产上。但也存在几个方面的缺陷：一是采用传统的造纸技术，生产中产生大量污水，属于污染严重的生产技术，污水处理和排放压力很大；二是烟草物质在加工过程中烟味和烟香损失明显，其所用的烟末和烟草碎片需要通过在水中浸提，其中的水溶性烟草组分在浓缩过程中有明显损失，而不溶性的烟草物质在随后的磨浆过程中损失也非常明显，其结果是生产出的烟草薄片的烟味烟香不足，非烟草吃味和杂气突出，影响吸食品质；三是该法生产的纸基结构板结，表面光滑，负载能力不足，目前传统造纸法烟草薄片的涂布率（添加的烟草提取物等烟草物质占成品的质量百分比）一般为40%左右，添加的烟草物质少纸基的含量高必然导致烟草薄片的吸食品质缺陷；四是传统造纸法制造的纸基的结构力由纤维之间的氢键提供，虽然结构强度好但湿强很差，纸基的抗拉伸能力较弱，限制了后续的涂布加工过程中的速度，容易断纸而中断生产，抗拉伸缺陷和湿强缺陷不仅影响产能而且造成生产工艺不稳定。针对湿法造纸法再造烟叶基片存在的问题，尤其在国内为满足卷烟减害降焦的需求烟草薄片使用越来越受到重视的大背景下，都在探索新的造纸法烟草薄片基片制造技术。

在寻找解决上述一些问题中，专利ZL00808488.2，提出了类似制造无纺布的制造薄片的方法。先用植物纤维织成布状的担持层，在担持层上添加烟草粉末。因为植物纤维及烟草粉末不具有粘结性，必须在添加烟草粉末时同时加上粉末状的粘合剂，加湿后加热加压，使之成为一体。也有设计在添加烟草粉末后再加一个由植物纤维组成的无纺布层作为罩层，这样制成一种两层纤维层夹心一层烟粉烟末的薄片结构。这种薄片的成型过程中需要加湿后加热加压，使植物纤维与烟粉烟末粘接成薄层结构。该设计存在明显的缺陷，主要表现为：结构板实，其密度较大，约为0.73g/cm³，填充值不大，与现有的湿法造纸法薄片相比，没有明显优势；粘接强度小，其添加的胶是混合到烟粉烟末中，烟粉烟末与植物纤维层之间的粘接力很弱，表现为薄片强度有缺陷；烟粉烟末基本上是一个连续层，胶合后韧性不够，薄片分切过程中容易掉粉，在实际生产中有用价值受到严重局限；此外粘合剂使用量大，一定程度上也影响了卷烟吸味。跟传统的造纸法再造烟叶相比，其优势并不明显，甚至因其工艺复杂以及容易掉粉等设计缺陷，其实际使用价值远低于传统造纸法再造烟叶。

专利200810030146.5也提出了一种干式造纸法制造烟草薄片的技术方案，其实是一种湿法造纸法技术和稠浆法技术相结合的综合技术。具体做法把废次烟草原料，即烟梗、烟末等用水萃取，萃取液浓缩后留用，再把萃取渣和外加木浆纤维磨浆得到混合浆料，这部分工艺完全同传统的湿法造纸法工艺；然后将浆料烘干制成80-200目左右的干浆粉，采用风送至成型部位对辊处，经过挤压形成粉末薄层，再在形成的薄层上喷洒微量的粘合剂，再将浓缩的萃取液均匀地涂布在基片上，烘至设定的干度，成为再造烟叶的成品。这部分工艺同稠浆法的工艺。此方法通过磨浆而得的浆粉目数在80—200目之间，据此推断其气流成网的成型网孔必须小于200目，其透气度势必造成成型的困难。因为细小的粉末状，气流成网后堆积在成型网上，粉末间的间隙较小，比较密实，加上喷涂胶液和萃取液会进一步增加基片的密实度，其蓬松度和单位体积重量虽没有提及，但相比湿法造纸法在填充量上没有很大的优势，因为没有很好的蓬松度不会有很好的填充能力。另因为80—200目的粉末，纤维较短全靠少量的粘合剂和萃取液粘结，该薄片的强度，尤其是湿强存在严重问题。正因为该方法在成型设计上存在的重大缺陷，严重局限了使用该方法生产出合格的再造烟叶。

目前传统造纸法技术制造再造烟叶基片或类似专利200810030146.5和专利ZL00808488.2提及的再造烟叶的基片均仍存在基片湿强缺陷，后续的加工工艺性能差，填充能力不足，负载的烟草物质的潜力小，以及吸食品质缺陷，限制了烟草薄片在卷烟中的使用。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，发明人首次尝试采用干法造纸技术来生产再造烟叶基片。但发明人发现：采用干法造纸法用于再造烟叶生产过程需要克服制备过程中产生的大量静电；另外，本发明的再造烟叶基片不再像湿法造纸制备再造烟叶是靠氢健进行结合，不太需要多少粘结剂（大部分的湿法造纸是根本不添加胶粘剂），而本发明方法尝试采用干法造纸技术制造基片，为使基片有效结合，设计在基片表面喷加胶粘剂，但如何在使用大量的胶粘剂加入的情况下，满足基片干强的要求以及更重要的湿强和抗拉伸能力的要求，使基片不仅有很好的结构强度，而且在后续的加工过程中在吸收了数倍于基片自身质量的溶液后还能有一定的湿强和抗拉伸能力。较好的湿强和抗拉伸能力是目前再造烟叶基片制备面临的一大难题。本发明所制得的再造烟叶基片发明人经过多年反复的研发，成功的克服上述技术难题，并首次成功的采用干法造纸法生产制备得到具有较好的湿强、较强抗拉伸能力、高负载能力、高填充值、良好加工性能的再造烟叶基片。

本发明的技术方案是：采用包括烟梗、植物纤维在内的原料经粉碎解纤成短纤维后风送入成形头箱打散后，通过成形网下的真空抽气装置的抽真空作用使得打散后物料的均匀的铺设吸附在干法造纸的成形网上形成纤维薄层；向纤维薄层喷加胶粘剂，采用的是喷雾喷加及喷涂背面真空抽吸的相结合的方式；最后经烘干得到具有立体网络结构的再造烟叶的基片；在成形网上部与成形头箱之间和/或成形网与真空箱开口之间铺设有抗静电绳，和/或在成形网与真空箱开口之间设有抗静电网。

发明人在实施过程中选用25-40克/平方米左右的基片就可以实现在烟草薄片中添加烟草粉末50-80%，其中在25-28克/平方米的基片的基础上制造烟草薄片,其烟草粉末的添加量可以达到70-75%左右。

本发明优选成形网上部与成形头箱之间铺设有抗静电绳，以及成形网与真空箱开口之间设有抗静电网。所有抗静电绳、网均设有接地装置，从而消除植物纤维气流成网时产生的静电。在纤维薄层上喷涂胶粘剂成型过程中，添加/或不添加烟粉烟末，最后经烘干得再造烟叶的基片。

所述的单根短纤维长度优选为2-10mm。

本发明喷涂胶粘剂时，是将含胶粘剂料液充分雾化，均匀喷溅到基片表面，为确保充分分散渗透，同时在喷涂面的背面采用真空抽吸，使胶液和料液充分渗透。

在基片中可以选择预添加烟粉烟末，添加烟粉烟末的方式有两种，一种是将碎片状烟末直接在成型前与植物纤维、烟梗纤维直接混合来实现添加，另一种方式是将烟粉烟末粉碎后磨浆，与胶液混合后随复合浆料在喷胶工艺时段喷加到短纤维薄层。

喷涂胶粘剂时应在纤维薄层正反两面喷涂胶粘剂，喷涂过程是利用压缩空气把含胶粘剂料液充分雾化，确保充分分散。喷涂面的背面采用真空抽吸，使胶液和料液充分穿透，避免基片分层，提高基片干湿强度，同时保证均匀性。喷涂时采用抽吸真空度的方式，使胶粘剂均匀的分散穿透。在喷加胶粘剂的阶段，可以将调节基片吸食品质的添加剂与胶液混合然后同时喷加到短纤维薄层。然后将纤维薄层烘干便成干法造法再造烟叶的基片。

本发明相对于现有烟草基片生产技术而言是一种全新的工艺设计，但所取得的效果，却可使得制得的烟草基片在整个制备过程中及制得的产品均的产生质的飞跃。

本发明有益效果突出体现在：

本发明与湿法造纸法薄片基片相比，本发明是干法造纸法以空气作为媒介，相比湿法造纸法以水作为媒介，不仅节约了大量用水，而且生产过程没有明显的污水排放，不会造成对环境的污染，同时也避免了烟草物质在造纸过程中的损失。

传统的湿法造纸法薄片没有专门的喷加胶粘剂的工艺，一般不添加或仅在造纸浆料中添加少量的胶粘剂。本发明与之不同，喷涂过程是利用压缩空气把含胶粘剂料液充分雾化，均匀喷溅到基片表面，为确保充分分散渗透，同时在喷涂面的背面采用真空抽吸，使胶液和料液充分穿透，避免基片分层，同时保证喷胶均匀，这样可有效保证基片具有良好的结构强度（包括干强和湿强）和抗拉伸能力。

本发明相比传统造纸法薄片基片及现有的干法造纸法薄片基片，最大的有益效果为纸基结构优势明显，因使用了较长的纤维通过气流成网法成型，由于纤维有一定的长度，呈无序的交错叠放状态，形成了立体网络的杂乱结构，再通过喷加胶粘剂固化这种结构（请参见图2），因此表观密度低，单位体积质量一般在0.1-0.05g/cm³，填充值约为传统造纸法薄片的基片2-3倍，一般达到了12-18cm³/g。

本发明制造的再造烟叶基片与传统造纸法制造的基片一样具有很好的结构强度，且具有优良的耐水性能，经立式电脑拉力仪（型号YT-L30）测定，其最高可以达到干强的40%左右。因此具有良好加工性能，在后续成品再造烟叶加工时不易断裂，即使耐受添加自身质量8倍以上的料液，也可以支持成品高速成型。

本发明制造的再造烟叶基片相比传统造纸法制造的基片因其立体网络结构的优势，具有优良的抗拉伸能力，用立式电脑拉力仪测定其饱和吸水状态下的伸长率（在未拉断前提下纸基最大的伸长百分比）最大可以达到9.8%，一般在6-10%范围内波动。而传统造纸法再造烟叶基片的饱和吸水状态下其伸长率一般在2%左右，此外其多孔的立体网络也保障了其最多可以容纳添加其自身质量2.5-3倍的粉末，为高品质的再造烟叶制造提供了有利的技术支撑。

普通的干法造纸法消除静电可以通过直接添加抗静电剂来完成，本发明为消除静电，创新性的采用了抗静电绳结合抗静电网的设计，该设计效果好，成本低，安装空间小，无任何污染，还可明显满足卷烟吸食品质的双重要求。

附图说明

图1：本发明的优选实施方式中抗静电绳与抗静电网的安装示意图。

1-成型头箱，2-成形网，3-抗静电绳，4-真空箱，5-抗静电网。

图2为本发明制备得到的基片的扫描电镜图。

图3为由本发明的基片所制得的再造烟叶成品的扫描电镜图；

具体实施方式

以下实施例旨在说明而不是本发明的进一步限定。

实施例1

把木浆桨板经粉碎解纤成短纤维后，储存于储料罐，单根纤维长度为2-8mm，计量风送至成形头箱，通过抗静电绳3和/或抗静电网5去除静电作用的同时，由真空箱4产生的负压作用，经气流成网方法使纤维在成形网上形成蓬松无序错叠的短纤薄层，再喷涂胶液到基片表面，喷涂时利用压缩空气把含胶粘剂料液充分雾化，喷涂到基片表面，同时在喷涂面的背面负压抽吸，胶粘剂的喷加量占干薄片基片质量的2%（胶粘剂质量配比为：壳聚糖70%，羧甲基淀粉15%，环糊精10%，羧甲基纤维素5%，），喷涂了胶液的基片输送到烘箱烘干，然后对另一面采用前述同样的工艺进行喷加胶液，胶粘剂的喷加量占干薄片基片重量的2%，再输送烘箱烘干，上述烘箱烘干均采用热风穿透快速烘干，两面的分别喷加使得胶粘剂占干薄片基片重量的4%；制得的薄片基片克重在30g/m²，相应的厚度约为0.3mm，用立式电脑拉力仪测定其干强为3.46N，饱和吸水状态下的强度为1.57N，伸长率为9.8%，该基片的载粉能力可以达到其自身质量的3-3.5倍。将薄片基片的水分含量控制在10%--13%，卷接成宽度1.2米、长度2500-3000米的再造烟叶基片。

实施例2

把竹浆桨板经解纤成单根纤维后，储存于储料罐，纤维长度为2mm—5mm，储料罐中混入10%的烟末（碎片），计量风送至成形头箱，通过抗静电绳3和/或抗静电网5去除静电作用的同时，由真空箱4产生的负压作用，经气流成网方法使纤维在成形网上形成蓬松无序错叠的短纤维薄层，然后喷加胶液，喷涂时利用压缩空气把胶液充分雾化，喷涂到基片表面，同时在喷涂面的背面负压抽吸，胶粘剂的喷加量占干薄片基片重量的4%(胶粘剂质量配比为：壳聚糖50%，支链淀粉淀粉20%，糊精10%，羧甲基纤维素5%，葡甘露聚糖15%)，喷涂了胶液的基片输送到烘箱烘干，然后对基片的另一面喷加胶液，胶粘剂喷加量占薄片质量的4%，再进烘箱烘干，两面的分别喷加使得胶粘剂的喷加量占干薄片基片重量的8%；上述烘箱烘干均采用热风穿透快速烘干，制得的薄片基片克重在35g/m²左右，厚度约为0.3mm，用立式电脑拉力仪测定其干强为4.54N，饱和吸水状态下的强度为1.48N，伸长率为9.6%，该基片的载粉能力可以达到其自身质量的3倍左右。将薄片基片的含水率控制在10-13%，卷接成宽度1.2米、长度2500-3000米的再造烟叶基片。

实施例3

把木浆浆板经解纤成单根纤维后，储存于储料罐，在储料罐中同时加入10%烟梗短纤维及10%烟末（碎片），纤维长度为2mm—5mm，计量风送至成形头箱，通过抗静电绳3和/或抗静电网5去除静电作用的同时，由真空箱4产生的负压作用，经气流成网方法使纤维在成形网上形成蓬松无序错叠的无结构力基片，然后喷涂混合了改善纸基吸食品质的料液的复合胶粘剂料液，喷涂时利用压缩空气把复合料液充分雾化，喷涂到基片表面，同时在喷涂面的背面负压抽吸，胶粘剂的喷加量占干薄片基片重量的3%（胶粘剂质量配比为：壳聚糖40%，酶解淀粉15%，环糊精20%，羧甲基纤维素5%，***胶20%），另在配置的复合胶粘剂中加入由烟末磨浆得到的浆料（烟末添加量为基片质量的5%），喷涂后的基片进入烘箱烘干，然后对基片的另一面喷涂复合胶粘剂料液，胶粘剂占干薄片基片质量的3%，再进入烘箱烘干，两面的分别喷加使得胶粘剂的喷加量占干薄片基片重量的6%；上述烘箱烘干均采用热风穿透快速烘干，制得的薄片基片克重为40g/m²，厚度约为0.4mm，用立式电脑拉力仪测定其干强为4.23N，饱和吸水状态下的强度为1.05N，伸长率为10.2%，该基片的载粉能力可以达到基片自身质量的3倍。将薄片基片的含水率控制在10-14%，卷接成宽度1.2米、长度2500-3000米的再造烟叶基片。

Claims (3)

1.干法造纸法制造再造烟叶基片的方法，其特征在于，将烟梗、植物纤维原料经粉碎解纤成短纤维后，由风送入成形头箱打散后，通过成形网下的真空抽气装置的抽真空作用使得打散后物料的均匀的铺设吸附在干法造纸的成形网上形成纤维薄层；向纤维薄层喷加胶粘剂，采用的是喷雾喷加及喷涂背面真空抽吸的相结合的方式；最后经烘干得到具有立体网络结构的再造烟叶的基片；在成形网上部与成形头箱之间和/或成形网与真空箱开口之间铺设有抗静电绳，和/或在成形网与真空箱开口之间设有抗静电网；所述的单根短纤维长度为2-10mm。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，成形网上部与成形头箱之间铺设有抗静电绳，以及成形网与真空箱开口之间设有抗静电网。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所有抗静电绳、网均设有接地装置。