造纸法再造烟叶原料及浆料的性能研究

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造纸法再造烟叶是利用烟梗、烟末等下脚料作基本原料通过造纸工艺生产的性能与天然烟叶接近的重组产品。因烟草原料的特殊性质及目前该行业对原料及浆料研究设计的针对性不足,本文在对烟草原料特性分析的基础上,研究打浆后的浆料性能,包括各组分的结构和形态变化,最后研究打浆和浆料配比对基片表面结构和物理性能的影响。首先,研究了造纸法法再造烟叶原料的特性。结果显示:烟梗、烟末的综纤维素含量低,分别为27.04%、24.11%,热水抽提物含量非常高,分别达53.72%、58.92%。热水抽提后,附着在烟梗、烟末中的细胞壁上和细胞腔内的部分无机盐类、糖类、植物碱、果胶质等物质被热水溶解,裸露出非常清晰的纤维细胞和薄壁细胞轮廓,导管细胞表面变得粗糙。此外,经冰醋酸和过氧化氢溶液解离后的烟梗、烟末中,纤维细胞含量非常少,且纤维质均长度短,分别为0.76mm和0.53mm;杂细胞主要有导管细胞、薄壁细胞,形状各异,且含量非常高,其细小组分含量分别高达20.6%和38.4%。其次,对烟梗、烟末分别进行实验室PFI打浆,研究了打浆后烟梗、烟末的浆料特性。结果显示:打浆后,烟梗浆纤维束上的纤维剥离,分丝帚化明显,同时被切断、挤压形成碎片和形变,即使在高打浆度,浆料中的纤维束也不能解离成单根纤维;薄壁细胞和导管细胞被磨碎打破,导致细小组分大大增加,是导致浆料打浆度上升的主要原因,打浆度从10.2°SR上升至35.4°SR时,纤维质均长度从0.73mm下降至0.45mm,下降了38.4%,细小组分含量从62.3%上升至70.3%;烟末浆中的不规则碎片被打碎,形成更大量细小碎片,且纤维含量高的叶脉逐渐裸露,纤维几乎无分丝帚化,打浆度从14.2°SR上升至51.0°SR时,纤维质均长度从0.55mm下降至0.34mm,下降了38.2%,细小组分含量从70.5%上升至75.1%。此外,烟梗浆、烟末浆的宽度逐渐上升,粗度、卷曲率、扭结指数随着打浆度的提高逐渐降低。最后,研究了烟梗、烟末打浆度和原料配比对其基片的表面性能和物理性能的影响。结果显示:低打浆度烟梗浆、烟末浆的基片表面结构粗糙,纤维交织疏松,具有大量不规则孔洞,随着打浆度的提高,基片表面变得平整,纤维分丝帚化,纤维结合紧密,孔隙率降低。结果还显示,烟梗浆和烟末浆的最佳打浆度分别在35.4°SR和51.0°SR左右,最佳外纤木浆添加量为6%,最佳烟末配比为5:5,此时基片的抗张指数为15.1N·m/g,松厚度为2.71cm3/g,透气度为3.62μm/(Pa·S),Cobb10值为34.13g/m2。
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