这两种改性技术“联手”,提高填料留着率1+1>2


来源:中国粉体网   昧光

[导读]  填料改性技术对造纸法再造烟叶产品性能的影响

中国粉体网讯  填料是造纸法再造烟叶生产过程中的重要组成部分,它能直接影响再造烟叶的松厚度、强度、吸水性和外观,提高烟灰燃烧后的白度和持火性,从而间接影响再造烟叶的燃烧速度、灰分和烟气中有害物质的释放。


 

烟叶 图片来源pixabay

 

碳酸钙为例,可以降低生产成本,提高感官评价和吸收质量。

 

国产再造烟叶在基片抄造过程中一般采用浆内加填轻质碳酸钙(PCC)来提高灰分含量、吸液性能和外观性能,并改善吸食性能,降低生产成本。

 

1填料在烟草基片中的应用现状

 

基于上述添加填料对烟草基片的性能和效益带来的诸多好处,目前的趋势是在烟草基片中适度提高填料含量。研究表明,在保证烟草基片各项物理指标正常的情况下,填料的最佳添加量应在13%~15%之间,然而,这个数值远远低于预期要求。

 

对于填料含量的较高追求给实际生产带来了技术难题,主要体现在烟草基片性能下降、纸机运行性能下降、成本增加三个方面。首先,填料含量的增加会阻碍纤维间的氢键结合,降低烟草基片强度,使得抄造过程中出现断纸问题。其次,填料含量增加还会使烟草基片表面强度下降,导致烟草基片在后期涂布时有掉毛掉粉的现象,给纸机带来一定的磨损。再者,填料的留着率低导致生产成本增加。浆料纤维以及填料都带负电荷,两者在烟草基片成形时产生静电排斥作用造成填料部分流失,降低填料留着率,使得白水系统负荷加重,间接增加助留剂的使用量,增加了生产成本和污水处理难度。

 

因此,在提高烟草基片填料含量的同时,如何增加、改善烟草基片强度和纸机运行性能是烟草界亟待解决的关键问题。

 

2填料改性提高烟草基片填料留着率

 

目前,在众多提高填料留着方法中,填料改性是最受青睐的技术,对填料进行改性处理不仅可以提高填料的留着率,还可以有效地解决因填料加填造成烟草基片强度下降的问题,对实际生产有指导意义。目前利用比较多的填料改性技术为:无机化合物改性处理和天然高分子的包覆改性+复合填料相结合的技术。

 

2.1基于无机化合物的改性处理技术

 

在一定条件下,利用无机物对填料进行改性,可显著改善填料的留着性能。造纸中常用无机化合物有氟化氢、六偏磷酸钠、氯化钡、磷酸等。ZhangHT等人利用Al2O3和P2O5滑石粉改性,得出2.5%的Al2O3和2.5%的P2O5混合改性滑石粉相较于5%的Al2O3单独改性滑石粉有更好的助留效果。其中,当填料的加填量为30%时,复配改性的滑石粉相比于单独改性滑石粉留着率可提高30%。

 

2.2基于天然高分子的包覆改性与复合填料相结合技术

 

填料的包覆是利用与植物纤维具有亲和能力的材料包覆矿物填料,形成以填料为核、以包覆材料为壳的核-壳结构复合材料,以包覆层为媒介,使填料与纤维之间获得间接的结合作用,可以改善因填料加填对烟草基片带来的负面效应,从而进一步提高填料的留着率和烟草基片的加填量。

 

包覆改性技术主要是利用天然高分子物质对填料进行物理或化学改性,其中淀粉、纤维素衍生物以及植物纤维是较为常用的包覆材料。在特定条件下,使填料吸附于细小纤维的表面,形成纤维-填料复合物(如图2所示),填料的分布形态与细小纤维的分布形态相似。在烟草基片生产过程中,填料的包覆和复合技术通常被结合在一起。


不同类型PCC-纤维复合填料SEM图

 

冯广林等人将碳酸钙加入到打浆后的烟梗浆中,将两者形成复合物,然后用淀粉对其进行包覆,形成较大絮聚体。这些絮聚体经过表面活性剂和交联剂改性及稳定处理后,极大地提高了其在浆料中的留着。使用该专利方法可使碳酸钙的单程留着率提高到80%~95%,碳酸钙的利用率极大提高。

 

结语

 

随着烟草科技的飞速发展,各烟草企业竞争越来越激烈,造纸法再造烟叶工艺改进和废水处理的研究成为日趋关注的大焦点。国家也对于降低生产成本、改善再造烟叶的品质、保护环境的目标大力度倡导。目前,经过众多研究者的努力,造纸法再造烟叶CO和焦油释放量已经明显降低,而其中比较有效的是添加碳酸钙,有望通过碳酸钙改性及多元助剂结合技术实现造纸法再造烟叶CO和焦油零释放。

 

参考来源

刘皓月,等:提高烟草基片填料留着率技术的研究进展,天津科技大学

李佳睿,等:造纸法再造烟叶中碳酸钙的改性及其留着机理研究,昆明理工大学

黄晶,等:造纸法再造烟叶的研究进展,福建金闽再造烟叶发展有限公司

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作者:昧光

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