一種提高造紙法菸草薄片漿料留著率和濾水性能的方法與流程
2024-03-27 08:02:05
本發明屬於造紙法菸草薄片生產技術領域，具體涉及一種採用陽離子納米纖維素提高造紙法菸草薄片生產中漿料的留著率和濾水性能的方法。
背景技術：
造紙法菸草薄片是利用捲菸生產過程中廢棄的煙梗、煙末以及外加的植物纖維，通過造紙方法製備得到的捲菸原料，作為菸捲的填充物。煙梗，煙末在磨漿時會產生大量碎片和細小纖維。這些細小組分會使漿料的濾水性能變差，其自身也易流失。薄片生產時填料的加入也在一定程度上使得漿料的濾水變差。為了解決以上問題，同時降低捲菸煙氣中的有害物質，再生產過程中需要加入一定量的助留助濾劑。菸草薄片作為一種吸食產品，對於助劑的要求極高，必須安全無毒。一般多採用天然高分子的改性物，如瓜爾膠、殼聚糖等,但是漿料和填料的留著率都較低。
技術實現要素：
本發明的目的是解決上述現有技術的不足，提供一種可提高造紙法菸草薄片漿料留著率和濾水性能的方法。
為實現發明目的，本發明採用如下技術方案：
一種提高造紙法菸草薄片漿料留著率和濾水性能的方法，該方法是在進行再造菸葉漿料配漿時添加陽離子化改性的納米纖維素，納米纖維素的添加量為菸草漿料絕乾重量的0.01％-5％。
本發明所述的陽離子化改性的納米纖維素為表面陽離子化改性的納米纖絲纖維素或表面陽離子化改性的微纖化纖維素。陽離子化改性的納米纖維素的添加量優選為菸草漿料絕乾重量的0.01％-2％。本發明在配製菸草薄片漿料的配漿池中或者衝漿泵前添加陽離子化改性的納米纖維素。
本發明所述提高造紙法菸草薄片漿料留著率和濾水性能的方法，按以下步驟進行：
(1)稱取固含量為0.05-1.0％的陽離子化改性的納米纖維素，加去離子水攪拌配製成質量濃度0.05-0.2％的納米纖維素溶液；
(2)稱取粉末碳酸鈣，加去離子水配製成質量濃度10-30％的碳酸鈣懸濁液；
(3)在配製菸草薄片漿料的配漿池中或者衝漿泵前，在攪拌強度700r/min～800r/min條件下，按照菸草漿料絕幹質量的15％-25％向菸草漿料中加入碳酸鈣懸濁液；
(4)在攪拌強度700r/min～800r/min條件下攪拌10-60s後，按照菸草漿料絕幹質量的0.01-5％繼續加入納米纖維素溶液；
(5)將步驟(4)得到的漿料利用造紙法抄造，得到菸草薄片。
納米纖維素比表面積極大，吸附能力極強，同時其表面帶有正電荷的納米纖維素可作為助留劑，吸附填料或細小組分提高留著率；另外，較大的長寬比，再加之正電荷的作用使其易於形成橋聯作用從而加速濾水。
本發明選用陽離子化改性的納米纖維素作為助留助濾劑，陽離子化改性的納米纖維素在製備過程中經季銨鹽改性使其表面呈正電性。納米纖維素表面陽電荷的存在，在助留助濾體系中容易與表面帶有陰電荷的漿料纖維發生電中和反應，吸附在纖維及細小纖維表面，還可以與細小纖維和填料發生靜電中和、橋連、鑲嵌以及氫鍵作用，使之絮凝，提高留著和濾水性能，進而有效提升製備得到了菸草薄片的留著率和濾水性能。本發明採用的陽離子化改性的納米纖維素添加量少，作用效果顯著，可降低高分子聚合物的添加量。
具體實施方式
下面結合實施例對本發明作進一步詳細的描述。
本發明對於菸草薄片漿料的留著和濾水性能用以下4個指標進行評價：
(1)單程總留著率。單程總留著率高表示陽離子納米纖維素對於菸草漿料的留著效果好；
(2)填料留著率。填料留著率高表示納米纖維對於菸草漿料的留著效果好；
(3)菸草漿料30s內的濾水質量。濾水質量高表示陽離子納米纖維素對於菸草漿料的濾水效果好；
(4)5ml濾液的電荷密度。電荷密度越小表示陽離子納米纖維素與纖維結合量越多，則漿料濾水留著越好。
為了便於比較，實施例中，附加羧基化納米纖維素對於菸草漿料的留著和濾水數據。如表2。
實施例1
提高造紙法菸草薄片漿料留著率和濾水性能的方法，按以下步驟進行：
(1)稱取固含量為0.92％的表面陽離子化改性的納米纖絲纖維素(nfc)32.61g,，加去離子水至200g,攪拌配製成質量濃度0.15％的納米纖維素溶液；nfc的長度為0.8-50μm，直徑在10-40nm，表面陽電荷含量為0.2-1.5mmol/g；
(2)稱取50g碳酸鈣粉末，加去離子水至320.5g，配製成質量濃度15.16％的碳酸鈣懸濁液；
(3)稱取800g菸草漿料(含絕幹4g)，在配製菸草薄片漿料的配漿池中，在攪拌強度700r/min條件下，按照菸草漿料絕幹質量的20％向菸草漿料中加入碳酸鈣懸濁液；
(4)首先以700r/min的速度攪拌步驟(3)得到的漿料30s,再加入納米纖維素溶液，以700r/min的速度攪拌30s,再以20再以200r/min的速度攪拌2s。納米纖維素溶液按照菸草漿料絕幹質量的0、0.05％、0.1％、0.18％、0.3％、0.4％加入。開啟測試程序，均以300r/min轉速攪拌。測得數據如表1所示，表2為瓜爾膠不同添加量的測定數據。
表1表面陽離子化改性的納米纖絲纖維素對於菸草漿料助留助濾的影響
表2羧基化納米纖維素對於菸草漿料助留助濾的影響
留著濾水性能的測試都由dfr-04動態濾水儀測定；濾水質量為30s內菸草漿料的濾水質量。
表1和表2結果表明，採用表面陽離子化改性的納米纖絲纖維素較採用羧基化納米纖維素，漿料的單程總留著率填料留著以及濾水性能都有較大的提高。表面陽離子化改性的納米纖絲纖維素添加量為0.1％和0.4％時，單程總留著和填料留著分別增長了2.2％和12％，3.7％和22％。相較而言，羧基化納米纖維素效果不理想。
分別取留著、濾水的濾液，靜止4-5h,取5ml濾液上清液補加去離子水5ml，採用電荷測試儀測定電荷含量。測定數據如表3和表4所示。
表3表面陽離子化改性的納米纖絲纖維素留著濾液電荷含量
表4表面陽離子化改性的納米纖絲纖維素濾水濾液電荷含量
表面陽離子化改性的納米纖絲纖維素對於漿料濾液中的陰離子垃圾有降低的作用，當陽離子用量為0.1％和0.3％時，留著濾液和濾水濾液中的陰離子比電荷量較空白樣分別下降了0.052meg/l和0.058meg/l,0.029meg/l和0.042meg/l,即42.7％和47.5％，26.4％和38.2％。
實施例2
提高造紙法菸草薄片漿料留著率和濾水性能的方法，按以下步驟進行：
(1)稱取固含量為0.05％的表面陽離子化改性的微纖化纖維素(mfc)，加去離子水攪拌配製成質量濃度0.05％的納米纖維素溶液；
(2)稱取碳酸鈣粉末，加去離子水攪拌配製成質量濃度10％的碳酸鈣懸濁液；
(3)稱取菸草漿料，在配製菸草薄片漿料的衝漿泵前，在攪拌強度800r/min條件下，按照菸草漿料絕幹質量的15％向菸草漿料中加入碳酸鈣懸濁液；
(4)在攪拌強度800r/min條件下攪拌60s後，按照菸草漿料絕幹質量的0.01％繼續加入納米纖維素溶液；
(5)將步驟(4)得到的漿料利用造紙法抄造，得到菸草薄片。
實施例3
提高造紙法菸草薄片漿料留著率和濾水性能的方法，按以下步驟進行：
(1)稱取固含量為1.0％的表面陽離子化改性的微纖化纖維素(mfc)，加去離子水攪拌配製成質量濃度0.2％的納米纖維素溶液；
(2)稱取碳酸鈣粉末，加去離子水攪拌配製成質量濃度30％的碳酸鈣懸濁液；
(3)稱取菸草漿料，在配製菸草薄片漿料的衝漿泵前，在攪拌強度750r/min條件下，按照菸草漿料絕幹質量的25％向菸草漿料中加入碳酸鈣懸濁液；
(4)在攪拌強度750r/min條件下攪拌10s後，按照菸草漿料絕幹質量的5％繼續加入納米纖維素溶液；
(5)將步驟(4)得到的漿料利用造紙法抄造，得到菸草薄片。
實施例4
提高造紙法菸草薄片漿料留著率和濾水性能的方法，按以下步驟進行：
(1)稱取固含量為0.8％的nfc，加去離子水攪拌配製成質量濃度0.1％的納米纖維素溶液；
(2)稱取碳酸鈣粉末，加去離子水攪拌配製成質量濃度20％的碳酸鈣懸濁液；
(3)稱取菸草漿料，在配製菸草薄片漿料的配漿池中，在攪拌強度750r/min條件下，按照菸草漿料絕幹質量的22％向菸草漿料中加入碳酸鈣懸濁液；
(4)在攪拌強度750r/min條件下攪拌20s後，按照菸草漿料絕幹質量的2％繼續加入納米纖維素溶液；
(5)將步驟(4)得到的漿料利用造紙法抄造，得到菸草薄片。
實施例5
提高造紙法菸草薄片漿料留著率和濾水性能的方法，按以下步驟進行：
(1)稱取固含量為0.2％的nfc，加去離子水攪拌配製成質量濃度0.2％的納米纖維素溶液；
(2)稱取碳酸鈣粉末，加去離子水攪拌配製成質量濃度25％的碳酸鈣懸濁液；
(3)稱取菸草漿料，在配製菸草薄片漿料的配漿池中，在攪拌強度750r/min條件下，按照菸草漿料絕幹質量的18％向菸草漿料中加入碳酸鈣懸濁液；
(4)在攪拌強度750r/min條件下攪拌40s後，按照菸草漿料絕幹質量的1％繼續加入納米纖維素溶液；
(5)將步驟(4)得到的漿料利用造紙法抄造，得到菸草薄片。