CN110528335B

CN110528335B - 一种利用pla纤维湿法抄造滤嘴棒纸的方法

Info

Publication number: CN110528335B
Application number: CN201910799135.1A
Authority: CN
Inventors: 何兆秋; 周再利; 张成龙; 纪军; 潘立国; 鲍漫秋
Original assignee: Mudanjiang Hengfeng Paper Co ltd
Current assignee: Mudanjiang Hengfeng Paper Co ltd
Priority date: 2019-08-28
Filing date: 2019-08-28
Publication date: 2021-11-30
Anticipated expiration: 2039-08-28
Also published as: CN110528335A

Abstract

本发明提供一种利用PLA纤维湿法抄造滤嘴棒纸的方法，包括以下步骤：（1）将含有聚乳酸的纤维原料进行打浆处理；（2）将上述混合浆料稀释，加入助剂后，进行上网成形处理；之后经过网部、压榨脱水和干燥处理，得到干纸页；（3）将干纸页依次进行卷取、分切处理后既得。本发明的滤嘴棒纸易于加工成形，各项指标均一，质量稳定性好，还具有良好的降温效果。并且本发明的方法中采用的纤维原料均可降解、绿色环保，且玻璃化温度低，降温效果好；并且工艺过程简单易行，成本低下，且生产效率高，可以获得性能优异、抽吸体验佳的滤嘴棒纸。

Description

一种利用PLA纤维湿法抄造滤嘴棒纸的方法

技术领域

本发明属于滤嘴棒纸制备技术领域，具体涉及一种利用PLA纤维湿法抄造滤嘴棒纸的方法。

背景技术

随着生活水平的提高，越来越多人关注抽烟健康问题。加热不燃烧是目前全球公认的健康吸烟方式。加热不燃烧技术能使卷烟刚好加热到足以散发出味道的程度，而不会点燃卷烟。通常情况下，普通卷烟在点燃吸食时500~900℃的高温会产生众多有害物质，而加热不燃烧技术能控制温度，有害物质会大大减少，同时满足年轻人个性化需求。但因为加热不燃烧卷烟用烟丝与普通卷烟不同，不参与燃烧，加热温度较低，烟草物质的裂解不充分，烟气中致香成分的释放量较传统卷烟明显下降，倘若嘴棒的烟气截留效率高，那么烟气的口感就会更差，因此嘴棒不需有过高的过滤效果，否则不能满足吸烟者的感官需求。但是因加热不燃烧卷烟利用特殊热源对烟丝进行加热(300℃左右)，产生的烟气有较高的温度，需要将烟气温度降低至35～70℃，温度高会给抽吸者造成明显的热灼感和辛辣刺激感，具体表现为口腔、喉咙、肺部不适。。

目前针对此项技术难题国内外各烟草公司都在进行不同形式的技术创新，以菲莫国际为首的各大烟草公司针对烟气过烫等弊端，重新进行了烟支设计，并采用不同的解决方案。如菲莫国际推出的加热不燃烧卷烟iQOS配套烟支Marlboro HeatSticks，其在复合嘴棒中使用了压纹聚拢PLA薄膜降温材料；英美烟草的glo为包围加热产品，所用超细支Kent烟支中使用打孔的硬纸空管嘴棒来降低烟气温度；韩国株式会社KT&G公司推出的lil为中心针式加热产品，其配套的Fit烟支使用具有PLA纤维编织束进行降温。

国内各中烟公司也开展了相关的研究工作，并在其产品中进行了应用。四川中烟“宽窄”采用压纹聚拢铝箔复合纸进行降温，降温段长度为18mm；湖北中烟“MOK”烟支使用20mm长的压纹聚拢PLA降温段；云南中烟“MC”烟支使用10mm的压纹聚拢PLA薄膜；广东中烟“MU”烟支使用23mm的淀粉空管作为降温段；南通醋酸技术中心开发了降温型醋酸纤维颗粒等等。采用现有技术的加热不燃烧卷烟的都对烟气有一定的降温效果，但还存在不同的缺陷，如降温效果差、加工困难、设备投资大，成本高，原材料受制约等等。

菲莫国际推出的QOS加热不燃烧卷烟滤棒的降温段材料主要是皱褶、打褶、聚集和折叠的PLA薄片，但这种形态的PLA材料同样也存在降温效率偏低，烟气温度偏高的问题，且PLA薄片的价格较高60元/公斤。四川中烟“宽窄”采用压纹聚拢铝箔复合纸进行降温，用量大，棒重，且不可降解。广东中烟“MU”烟支使用23mm的淀粉空管作为降温段，淀粉空管易吸潮受环境影响大，稳定性受到制约。南通醋酸技术中心开发的降温型醋酸纤维颗粒，原料加工成本较高。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种利用PLA纤维湿法抄造滤嘴棒纸的方法，采用该方法易于加工嘴棒，较PLA薄片的成本低，纸质柔软，可根据要求调整加添比例，适应性更强，还可进一步改善和提升卷烟产品的抽吸体验。本发明的技术方案为：

第一个方面，本发明提供一种利用PLA纤维湿法抄造滤嘴棒纸的方法，包括以下步骤：

（1）将含有聚乳酸的纤维原料进行打浆处理；

（2）将上述混合浆料稀释，加入助剂后，进行上网成形处理；之后经过网部、压榨脱水和干燥处理，得到干纸页；

（3）将干纸页依次进行卷取、分切处理后既得。

进一步的，所述含有聚乳酸的纤维原料按照重量份组成包括0~50份漂白针叶木浆、0~30份未漂针叶木浆、0~40份麻浆、10~85份聚乳酸(PLA)纤维、0~30份聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、 0~5份聚乙烯醇(PVA)。

进一步的，所述聚乳酸纤维的长度为3~6mm，粗度1.1~1.7dt。

进一步的，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯的长度为3~6mm，粗度1.1~1.7dt。

进一步的，所述聚乙烯醇的长度3~6mm，粗度1.1~1.7dt。

进一步的，所述打浆处理的控制参数为：所述木浆和所述麻浆的打浆浓度为2.0~5.0%，打浆度为10~45°SR。

进一步的，所述助剂包括聚丙稀酰胺、聚氧化乙烯、增强剂、消泡剂、抑泡剂中的一种或多种。

进一步的，所述上网成形处理的控制参数为：上网浓度为0.02~0.08%，纸页出网部水分80~90%。

进一步的，所述压榨脱水处理后出压榨纸页的水分为65~75%。

进一步的，所述干燥处理的温度为70~130℃。

第二个方面，本发明提供一种滤嘴棒纸，是采用上述方法制造。

聚乳酸（PLA）是以玉米、木薯等农作物为原料，经微生物发酵、提取制得乳酸，再经过精制、脱水低聚、高温裂解、聚合而成。其具有优异的生物降解性，废弃后一年内能被土壤中的微生物完全降解，生成CO₂和水，对环境不产生污染。图1给出了PLA纤维短丝的结构示意图，PLA本身属脂肪族聚酯，具有通用高分子材料的基本特性，有着良好的机械加工性能，收缩率低，在包装材料、服装、涂布纸等方面有着广泛的应用。本发明人首次尝试将PLA纤维和湿法抄造工艺相结合来生产滤嘴棒纸，旨在改善滤嘴棒纸的性能和提升抽吸体验。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1）本发明的滤嘴棒纸易于加工成形，各项指标均一，质量稳定性好，还具有良好的降温效果。

2）本发明的方法中采用的纤维原料均可降解、绿色环保，且玻璃化温度低，降温效果好；并且工艺过程简单易行，成本低下，且生产效率高，可以获得性能优异、抽吸体验佳的滤嘴棒纸。

附图说明

图1为本发明实施例中采用的PLA纤维短丝的结构示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

实施例1

本实施例提供一种利用PLA纤维湿法抄造滤嘴棒纸的方法，包括以下步骤：选用的纤维原料为：漂白针叶木浆20%，PLA纤维75%（1.5dt*6mm），PVA纤维5%（1.1dt*3mm）。

采用圆网纸机抄造：车速50m/min，打浆工艺：漂白针叶木浆，浓度3.5%，功率100KW，时间50min，打浆度20°SR；PLA纤维浆液，浓度1.0%，功率90KW，疏解时间30min；然后将打完浆的漂白针叶木浆、疏解完的PLA纤维浆液和PVA纤维在混合浆仓中搅拌均匀，将混合浆料稀释至浓度为0.8%，加入助剂，助剂为：聚氧化乙烯PEO加入量0.8%(绝干浆量)，浓度0.05%；消泡剂3.0kg/吨纸；抑泡剂5.0kg/吨纸；然后进行上网成形处理，之后经过网部、压榨脱水和干燥处理，其中上网浓度：0.02%；纸页出网部水分90%，出压榨水分70%，烘缸温度80~125℃，得到干纸页；将干纸页依次进行卷取、分切处理后既得。

形成产品指标：定量40g/m²，横幅定量差0.7 g/ m²，紧度0.30g/cm³，抗张强度1.23kN/m，透气度15000CU，水分6%，吸液高度65mm/10min。检测嘴棒烟气通过温度为33℃。

实施例2

本实施例提供一种利用PLA纤维湿法抄造滤嘴棒纸的方法，包括以下步骤：选用的纤维原料为：未漂白针叶木浆20%，PLA纤维75%（1.5dt*6mm），PVA纤维5%（1.1dt*3mm）。

采用斜网纸机上抄造：车速100m/min，打浆工艺：未漂白针叶木浆，浓度3.5%，功率100KW，时间30min，打浆度40°SR；PLA纤维浆液，浓度1.0%，功率90KW，疏解时间30min；然后将打完浆的未漂白针叶木浆、疏解完的PLA纤维浆液和PVA纤维在混合浆仓中搅拌均匀，助剂加添：聚氧化乙烯PEO加入量0.8%(绝干浆量)，浓度0.05%，消泡剂3.0kg/吨纸；抑泡剂5.0kg/吨纸；然后进行上网成形处理，之后经过网部、压榨脱水和干燥处理，其中上网浓度：0.03%；纸页出网部水分90%，出压榨水分75%，烘缸温度:70~110℃，得到干纸页；将干纸页依次进行卷取、分切处理后既得。

形成产品指标：定量41.5 g/ m²，横幅定量差0.90g/ m²，紧度0.38g/cm³，抗张强度1.01 kN/m，透气度10200 CU，水分4%，吸液高度60mm/10min。检测嘴棒烟气通过温度为38℃。

实施例3

本实施例提供一种利用PLA纤维湿法抄造滤嘴棒纸的方法，包括以下步骤：选用的纤维原料为：麻浆20%，PLA纤维75%（1.5dt*6mm），PVA纤维5%（1.1dt*3mm）。

采用斜网纸机上抄造：车速100m/min，打浆工艺：麻浆，浓度3.0%，功率100KW，时间40min，打浆度30°SR；PLA纤维浆液，浓度1.0%，功率90KW，疏解时间30min；然后将打完浆的麻浆、疏解完的PLA纤维浆液和PVA纤维在混合浆仓中搅拌均匀，将混合浆料稀释至浓度为0.8%，加入助剂，助剂为：聚氧化乙烯PEO加入量0.8%(绝干浆量)，浓度0.05%；增强剂：1.0%(绝干浆量)；消泡剂3.0kg/吨纸；抑泡剂5.0kg/吨纸；然后进行上网成形处理，之后经过网部、压榨脱水和干燥处理，其中上网浓度：0.02%；纸页出网部水分90%，出压榨水分75%，烘缸温度70~110℃，得到干纸页；将干纸页依次进行卷取、分切处理后既得。

形成产品指标：定量40 g/ m²，横幅定量差0.8g/ m²，紧度0.32 g/cm³，抗张强度1.2kN/m，透气度12500 CU，水分6.5%，吸液高度63mm/10min。检测嘴棒烟气通过温度为35℃。

实施例4

本实施例提供一种利用PLA纤维湿法抄造滤嘴棒纸的方法，包括以下步骤：选用的纤维原料为：麻浆20%，PLA纤维55%（1.5dt*6mm），PET纤维20%（1.7dt*4mm），PVA纤维5%（1.1dt*3mm）。

采用圆网纸机抄造：车速60m/min，打浆工艺：麻浆，浓度3.0%，功率100KW，时间40min，打浆度35°SR；PLA纤维与PET纤维混合疏解，浓度1.0%，功率90KW，疏解时间30min；聚乙烯醇(PVA)纤维，加入混合浆仓，搅拌均匀，助剂加添：聚丙稀酰胺APAM加入量0.8%(绝干浆量)，浓度0.05%；消泡剂3.0kg/吨纸；抑泡剂5.0kg/吨纸；然后进行上网成形处理，之后经过网部、压榨脱水和干燥处理，其中上网浓度：0.02%；纸页出网部水分90%，出压榨水分75%，烘缸温度:70~115℃，得到干纸页；将干纸页依次进行卷取、分切处理后既得。

形成产品指标：定量41 g/m²，横幅定量差0.9 g/ m²，紧度0.35 g/cm³，抗张强度1.0 kN/m，透气度10800 CU，水分6%，吸液高度60mm/10min，检测嘴棒烟气通过温度为37℃。

对比例1

本对比例提供一种利用PLA纤维湿法抄造滤嘴棒纸的方法，包括以下步骤：选用的纤维原料为：漂白针叶木浆20%，PET纤维75%（1.7dt*4mm），PVA纤维5%（1.1dt*3mm）。

圆网纸机抄造：车速50m/min，打浆工艺：漂白针叶木浆，浓度3.5%，功率100KW，时间50min，打浆度20°SR；PLA纤维疏解，浆料浓度1.0%，功率90KW，疏解时间30min，然后将打完浆的漂白针叶木浆、疏解完的PLA纤维浆液以及PVA纤维在混合浆仓中搅拌均匀，将混合浆料稀释至浓度为1.0%，加入助剂，助剂为：聚氧化乙烯PEO加入量0.7%(绝干浆量)，浓度0.05%；消泡剂吨纸3.0kg/吨纸；抑泡剂6.0kg/吨纸；然后进行上网成形处理，之后经过网部、压榨脱水和干燥处理，其中上网浓度：0.02%；纸页出网部水分87%，出压榨水分72%，烘缸温度80~115℃，得到干纸页；将干纸页依次进行卷取、分切处理后既得。

形成产品指标：定量41 g/ m²，横幅定量差1.2g/ m²，紧度0.39 g/cm³，抗张强度0.65 kN/m，透气度10900CU，水分5.5%，吸液高度50mm/10min。检测嘴棒烟气通过温度为45℃。

对比例2

本对比例是采用现有的生产滤嘴棒纸的工艺方法，包括以下步骤：选用的纤维原料为：漂白针叶木浆50%，麻浆50%。

采用斜网纸机上抄造：车速100m/min，打浆工艺：漂白针叶木浆，浓度3.5%，功率100KW，时间30min，打浆度20°SR；麻浆浓度3.0%，功率100KW，时间30min，打浆度25°SR，将混合浆料稀释至浓度为0.8%，加入助剂，助剂为：聚氧化乙烯PEO加入量0.8%(绝干浆量)，浓度0.05%，消泡剂1.0kg/吨纸；抑泡剂2.0kg/吨纸；然后进行上网成形处理，之后经过网部、压榨脱水和干燥处理，其中上网浓度：0.02%；纸页出网部水分90%，出压榨水分75%，烘缸温度:70~105℃，将干纸页依次进行卷取、分切处理后既得。。

形成产品指标：定量42 g/ m²，横幅定量差1.3 g/ m²，紧度0.40 g/cm³，抗张强度0.72 kN/m，透气度2000 CU，水分6%，吸液高度38mm/10min。测嘴棒烟气通过温度为48℃。

对比例3

本对比例提供一种利用PLA纤维湿法抄造滤嘴棒纸的方法，与实施例1的区别点在于：选用的纤维原料为：漂白针叶木浆20%，PLA纤维75%（1.5dt*8mm），PVA纤维5%（1.1dt*3mm），其他条件同实施例1。

形成产品指标：定量40.5 g/ m²，横幅定量差1.2 g/ m²，紧度0.41 g/cm³，抗张强度0.70kN/m，透气度11200 CU，水分6.3%，吸液高度50mm/10min。检测嘴棒烟气通过温度为42℃。

将所有实施例和对比例的数据总结在表1中。

表1

对上述5个实施例进行各项检测

1）菌落总数检测，如表2所示。

表2 菌落总数检测结果

实施例	菌落总数CFU/g
		1	<10
2	<10
		3	<10
4	<10
		5	<10

注：测试方法参照GB 4789.2-2016。

2）重金属和挥发性物质检测，如表3所示。

表3 重金属和挥发性物质检测结果

检测项目

单位

实施例1

实施例2

实施例3

实施例4

实施例5

砷

mg/kg

0.10

未检出

0.04

未检出

0.10

铅

mg/kg

0.08

未检出

0.06

0.05

镉

mg/kg

未检出

铬

mg/kg

0.46

0.21

0.48

0.32

0.46

镍

mg/kg

0.39

0.28

0.58

0.36

0.37

汞

mg/kg

未检出

苯

mg/m2

未检出

甲苯

mg/m2

未检出

乙苯

mg/m2

未检出

乙酸正丁酯

mg/m2

未检出

二甲苯

mg/m²

未检出

注：重金属测试方法参照YC/T 316-2014；挥发性物质测试方法参照YC/T 207-2014。

3）氯仿萃取物检测，测试方法：参考US FDA 21 CFR 176.170，如表4所示。

表4 氯仿萃取物检测结果

常用模拟液	时间	温度	最大允许限值	实施例1~11的10个样品的氯仿可溶萃取物
					蒸馏水	24.00hr（s）	120°F	0.5mg/inch<sup>2</sup>	均<0.1mg/inch<sup>2</sup>
正庚烷	0.50hr（s）	70°F	0.5mg/inch<sup>2</sup>	均<0.1mg/inch<sup>2</sup>
					8%乙醇	24.00hr（s）	120°F	0.5mg/inch<sup>2</sup>	均<0.1mg/inch<sup>2</sup>
50%乙醇	24.00hr（s）	120°F	0.5mg/inch<sup>2</sup>	均<0.1mg/inch<sup>2</sup>

4）荧光性物质、甲醛、总迁移量、高锰酸钾消耗量检测，如表5所示。

表5 荧光性物质、甲醛、总迁移量、高锰酸钾消耗量检测结果

注：荧光性物质测试方法参照GB 31604.47-2016；甲醛测试方法参照GB31604.48-2016，限值为‘1.0’，报告限为‘0.06’，ND为‘未检出’；总迁移量的测试方法参照GB 31604.8-2016，具体如表6所示；高锰酸钾消耗量的测试方法参照GB 4806.8-2016，具体如表7所示。

表6 总迁移量测试方法

模拟液	时间	温度	限值	报告限
					蒸馏水	240.0hr（s）	40℃	10	3.0
10%乙醇	40.0hr（s）	240℃	10	3.0

表7 高锰酸钾消耗量测试方法

模拟液	时间	温度	限值	报告限
					蒸馏水	2.0hr（s）	60℃	40	1.0

5）急性经口毒性试验，测试方法参照GB/T 21603-2008 化学品急性经口毒性试验方法。

试验***：ICR小鼠，SPF级；

雄性100只，20~23g；雌性100只，20~24g（每个实施例采用雌雄各10只测试）。

繁育单位：北京华阜康生物科技股份有限公司（SCXK（京）2014-0004）。

动物合格证号：11401300089815。

饲养环境：温度为21.2~24.4℃，平均日温差≤3.2℃；相对湿度为36.7~61.9%。

饲料种类：钴⁶⁰放射灭菌鼠全价颗粒饲料。

饲料来源：北京华阜康生物科技股份有限公司（SCXK（京）2014-0004）。

合格证号：1103221800001799。

试验方法：

样品配制：以纯水为浸提介质，60℃浸泡2小时。浸提介质与受试物表面积的比例采用1cm²面积浸于2mL浸泡液中。以浸提原液为样品纯水为溶媒配制成浓度为250mg/mL样品液。给样过程中试验样品常温放置，给样过程应不超过半天。

试验设计：

应用限度试验法，每个样本ICR小鼠20只，雌雄各半，设5000mg/kg·bw剂量组。动物隔夜禁食后经口灌胃给予试验样品，密切观察4小时，并观察给予样品后14天小鼠毒性表现。试验结束时存活动物用CO₂处死，大体解剖肉眼观察其组织器官病理变化。

给样途径及方法：采用带有灌胃针头的注射器经口灌胃给样（0.2mL/10g·bw），给样时间为上午。

临床观察：每天观察1次，共观察14天。

体重测定：观察期每周测定1次。

病理学检查：所有的试验动物均进行大体剖检。

试验结果：

临床体征：给药后，雌雄动物均为观察到给药相关的明显中毒体征，观察期间雌雄动物均无死亡发生。

体重变化；各组动物于染毒第0天、第7天、第14天的体重无显著性异常。

大体病理学检查结果：观察期14天结束时存活动物大体剖检未见明显异常。

试验结论：

实施例1~10共10个样本，在本试验条件下，ICR小鼠以剂量5000mg/kg体重灌胃给予试验样品纸质嘴棒原纸，雌雄鼠均无死亡，无明显毒性表现。该受试物对ICR小鼠急性经口半数致死量（LD₅₀）雌性、雄性均>5000mg/kg体重。

综上，本发明利用PLA纤维采用湿法抄造滤嘴棒纸，采用的纤维原料均可降解、绿色环保，且玻璃化温度低，降温效果好；工艺过程简单易行，成本低下，且生产效率高，获得的滤嘴棒纸易于加工成形，各项指标均一，质量稳定性好，还具有良好的降温效果。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种利用PLA纤维湿法抄造滤嘴棒纸的方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）将含有聚乳酸的纤维原料进行打浆处理；所述含有聚乳酸的纤维原料按照重量份组成为：0~50份漂白针叶木浆、0~30份未漂针叶木浆、0~40份麻浆、10~85份聚乳酸纤维、0~30份聚对苯二甲酸乙二醇酯、 0~5份聚乙烯醇；且所述原料中含有漂白针叶木浆、未漂针叶木浆、麻浆中的至少一种，以及聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯醇中的至少一种；所述聚乳酸纤维的长度为3~6mm，粗度1.1~1.7dt；所述打浆处理的控制参数为：所述木浆和所述麻浆的打浆浓度为2.0~5.0%，打浆度为10~45°SR；

（3）将干纸页依次进行卷取、分切处理后既得。

2.根据权利要求1所述的一种利用PLA纤维湿法抄造滤嘴棒纸的方法，其特征在于：所述聚对苯二甲酸乙二醇酯的长度为3~6mm，粗度1.1~1.7dt。

3.根据权利要求1所述的一种利用PLA纤维湿法抄造滤嘴棒纸的方法，其特征在于：所述聚乙烯醇的长度3~6mm，粗度1.1~1.7dt。

4.根据权利要求1所述的一种利用PLA纤维湿法抄造滤嘴棒纸的方法，其特征在于：所述助剂包括聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯、增强剂、消泡剂、抑泡剂中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的一种利用PLA纤维湿法抄造滤嘴棒纸的方法，其特征在于：所述上网成形处理的控制参数为：上网浓度为0.02~0.08%，纸页出网部水分80~90%。

6.根据权利要求1所述的一种利用PLA纤维湿法抄造滤嘴棒纸的方法，其特征在于：所述干燥处理的温度为70~130℃。

7.一种滤嘴棒纸，其特征在于：是采用权利要求1~6任意一项所述的抄造滤嘴棒纸的方法制造。